D-A-CH TAGUNG 2011 - SGEB

der aufgezeichneten Erdbebenbeschleunigung wird in der Regel durch die von Kanai-Tajimi[13] [14] in Gleichung (2) vorgeschlagene PSD ausgedrückt( )( ⁄ )[ ( ⁄ ) ] ( ⁄ )(2)wobei ζ g und ω g jeweils die bodenabhängigen dominanten Dämpfungs- und Frequenz-Koeffizienten und S 0 die konstante Leistungsspektral-Intensität der Anregung des Festgesteinssind. Kanai hat die Werte 15,6 rad/s für ω g und 0,6 für ζ g vorgeschlagen, um Festgestein zubeschreiben. Eine Reihe von Studien belegt, dass S 0 zuverlässig durch wellenspezifische,empirische Überprüfung stationärer Prozess-Modelle des Festgestein bestimmt werden (z. B.[15]) kann. Die Kanai-Tajimi (KT) PSD kann als Filter mit Anregung durch weißes Rauschenmit begrenzter Frequenzbandbreite interpretiert werden. Die darüber liegenden Bodenschichtenwerden durch den Filter abgebildet. Der Filter verstärkt nur bestimmte Frequenzen, wobeiandere Frequenzen vernachlässigt werden.Trotz der Popularität und der breiten Anwendung der KT-PSD zur Modellierung desFrequenzinhalts des SGM-Prozesses, müssen die grundsätzlichen Anwendungsgrenzen der KT-PSD berücksichtigt werden:1. Die KT-PSD ist ein vereinfachtes Spektral-Modell des SGM-Prozesses, das nur eineeinzige Resonanzfrequenz berücksichtigt. Für einen Standort mit mehreren Schichten istes bei Anwendung der KT-PSD nicht möglich die häufig signifikantenNebenresonanzfrequenzen zu berücksichtigen.2. Der gravierendste Nachteil bei Verwendung der KT-PSD bei der SGM-Modellierung istdie starke Modellvereinfachung durch Behandlung des Erdbebens als stationärerstochastischer Prozess.65S0=0,5, ωg=8 (fg=1,28 Hz), ζg=0,005S0=0,5, ωg=12 (fg=1,9 Hz), ζg=0,006S0=0,5, ωg=14,4 (fg=2,3 Hz), ζg=,0034Normalized PSD32100 1 Frequency 2 (Hz) 3 4Abb. 2. Multi-Kanai-Tajimi-Leistungsspektrum für drei Resonanzmoden.Tatsächlich besteht der Boden zumeist aus mehreren Schichten von Sedimenten mitmehreren potenziellen Resonanzfrequenzen. In den Messdaten ist meistens zu beobachten, dassmehr als nur eine signifikante Resonanzfrequenz eine Auswirkung der Topographie und derBodenbeschaffenheit, insbesondere aber der Bodenschichtung sein kann. Die von Scherer [16]vorgeschlagene unabhängige Anwendung des KT-PSD für jede potenzielle Schicht und derenÜberlagerung zu einem Multi-Kanai-Tajimi (Multi-KT)-Spektrum ermöglicht es, die Wirkungmehrfach geschichteter Böden bei der spektralen Modellierung zu berücksichtigen (Abb. 2).1244