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ENSI Erfahrungs- und Forschungsbericht 2011

zwischen 0,5 und 20 Hz bereitgestellt. Die vorge-

stellte Methode wurde mit einer Auswahl von Se-

dimentstandorten des japanischen KiK-Net Netzes

kalibriert. Diese Standorte sind aufgrund einer Me-

thode zur Festlegung der Zuverlässigkeit der Pro-

file ausgewählt. Schliesslich analysierten wir die

Abhängigkeit des V/H Verhältnisses von Distanz

und Magnitude. Diese basiert auf einer Residuen-

Analyse zwischen berechneten und beobachteten

V/H-Verhältnissen.

Im Weiteren wurde eine zweite Methode entwi-

ckelt, die das V/H-Verhältnis für Erdbebenauf-

zeichnungen aus V/H-Verhältnissen der Bodenun-

ruhe herleitet (Edwards et al., 2011c). Die Metho-

den wurden verwendet, um die V/H-Funktion zwi-

schen 0,5 Hz und Peak-Beschleunigung (PGA) bei

den Kernkraftwerkstandorten aus dem Geschwin-

digkeitsprofil vorherzusagen (Poggi et al., 2011c).

Der Vergleich mit den bestehenden Aufzeichnun-

gen von Erdbeben zeigt, dass die neuen Metho-

den zuverlässige Voraussagen erlauben. Als wei-

teres Beispiel für diese Anwendungen wurden die

Verfahren auf eine Reihe von Standorten des seis-

mischen Netzes in der Schweiz und Japan ange-

wendet, für die gemessene Geschwindigkeitspro-

file und V/H-Verhältnisse verfügbar sind. Die Aus-

wertung ist noch nicht a/jointfilesconvert/360025/bgeschlossen.

Die vorliegende Arbeit unterstreicht die Notwen-

digkeit der Verwendung neuer Proxys für die loka-

le Standort-Charakterisierung. Insbesondere ist es

nun offensichtlich, dass der alte Ansatz der Stand-

ort-Charakterisierung, welcher auf Schätzungen

der Vs30 (mittlere Scherwellengeschwindigkeit

über die ersten 30 m des Profils) beruht, nicht aus-

reicht. Es konnte gezeigt werden, dass die entwi-

ckelten V/H-Modelle für Standorte auf weichen Se-

dimenten ein wertvolles Standard-Tool darstellen.

Modellierung komplexer

Wellenausbreitungsphänomene und

nichtlineares Verhalten

Das vorliegende Projekt befasst sich mit Grundla-

gen der Wellenausbreitung in heterogenen, nicht-

linearen Medien. Diese Arbeiten bilden die Vor-

aussetzungen für den Übergang von probabilisti-

scher zu physik-basierter Erdbebengefährdungs-

analyse. Die Schwerpunkte liegen auf den Phäno-

menen der Wellenausbreitung in dreidimensiona-

len, heterogenen Medien, auf den Auswirkungen

des nichtlinearen Bodenverhaltens auf die lokalen

Amplifikationen und Standorteffekte und auf den

physikalischen Grenzen der Bodenbewegung auf

Sedimenten und Fels.

Besonders die Auswirkungen des nichtlinearen

Materialverhaltens auf Oberflächenwellen und fo-

kussierten S-Wellen sind von Bedeutung. In der

Praxis verwendete Programme simulieren die

Wellenausbreitung nur in einer Dimension (z.B.

Li, 1992, Prévost, 2010) und vernachlässigen da-

durch die energiereichen Oberflächenwellen, wel-

che markant zu Amplifikationen beitragen (z.B.

Bard & Bouchon, 1980a, b). Ein Aspekt dieses Pro-

gramms befasst sich daher mit der Wellenaus-

breitung in nichtlinearen Medien in zwei und drei

Dimensionen. Dabei sollen Simulationen in 2-D

(z.B. Bonilla et al., 2006) und möglicherweise 3-D

durchgeführt werden. Diese Simulationen sollen

dazu beitragen, Aufzeichnungen der Bodenbewe-

gung mit eindeutiger nichtlinearer Signatur bes-

ser zu erklären.

Um die nichtlinearen Eigenschaften der Böden ge-

nauer zu modellieren, wurde zudem die Kalibrie-

Abb. 2.1: Beispiel der Beschreibung eines Profils mit Hilfe der quarter-wavelength oder Viertel-Wellenlänge

Beziehung und die entsprechende IC-Kurve (IC-Qwl). Die gestrichelte Linie definiert den Frequenzbereich in

welcher das Profil zuverlässig ist, und auf Messwerten beruht. Im grauen Bereich sind die Werte extrapoliert.

2.3. Bewertung der Periode 2010/2011

Es konnte gezeigt werden, dass die entwickelten V/H Modelle für Standorte auf weichen Sedimenten ein

wertvolles Standard-Tool darstellen. Es ist geplant, die Ergebnisse dieser Arbeit in einer Publikation in BSSA

zusammenzufassen. Auch werden die Resultate bei der ESG-2011 Konferenz in Santa Barbara präsentiert (Poggi

et al., 2011b).

2.4. Ausblick 2011/2012

Die vorliegende Arbeit unterstreicht die Notwendigkeit der Verwendung neuer Proxies für die lokale Standort-

Charakterisierung. Insbesondere ist es nun offensichtlich, dass der alte Ansatz der Standort-Charakterisierung,

welcher auf Schätzungen der Vs30 (mittlere Scherwellengeschwindigkeit über die ersten 30m des Profils)

beruht, nicht ausreicht. Das Ziel der Reduzierung der standortspezifischen Unsicherheiten kann nur durch die

Einführung einer neuen Generation von Standort-Proxies auf Basis stabiler und physikalisch vertretbarer

Annahmen erreicht werden. Wir planen die Vs-QWL Ansatz und ihre Auswirkungen auf die Vorhersage der

Bodenbewegung sorgfältig zu erkunden. Unser nächstes Ziel ist daher die Definition von allgemeinen

Verstärkungsfaktoren für Fels- und Lockermaterialstandorte sowohl für Fourier- wie auch für Antwort-

Spektren.

Figur 2:

Beispiel der Beschreibung

eines Profils mit Hilfe

der quarter-wavelength

oder Viertel-Wellenlänge

Beziehung und die

entsprechende IC-Kurve

(IC-Qwl). Die gestrichelte

Linie definiert den

Frequenzbereich, in

welcher das Profil zu-

verlässig ist, und auf

Messwerten beruht.

Im grauen Bereich sind

die Werte extrapoliert.

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