Compatible ground-motion time histories for new national seismic hazard maps

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Abstract

Ground-motion time histories which are compatible with the uniform hazard spectra (UHS) provided by the new national seismic hazard maps of the Geological Survey of Canada (GSC) are simulated. Time histories are simulated for the following cities: Halifax, La Malbaie, Québec, Montreal, Ottawa, Toronto, Prince George, Tofino, Vancouver, and Victoria. The target UHS for the time history simulations are the GSC 5% damped horizontal-component spectra for “firm ground” (Class B) sites for an annual probability of 1/500. The Canadian Council on Earthquake Engineering is currently considering the adoption of these maps as the seismological basis for the earthquake design requirements for future editions of the National Building Code of Canada. It is therefore useful to have compatible time histories for these spectra, in order that dynamic analysis methods requiring the use of time histories can be employed. The simulated records provide a realistic representation of ground motion for the earthquake magnitudes and distances that contribute most strongly to hazard at the selected cities and probability level. For each selected city, two horizontal components are generated for a moderate earthquake nearby, and two horizontal components are generated for a larger earthquake farther away. These records match the short- and long-period ends of the target UHS, respectively. These simulations for local and regional crustal earthquakes are based on a point-source stochastic simulation procedure. For cities in British Columbia, records are also simulated for a scenario M 8.5 earthquake on the Cascadia subduction zone, using a stochastic finite-fault simulation model. Four different rupture scenarios are considered. The ground motions for this scenario event are not associated with a specific probability level, but current information suggests that their probability of occurrence is comparable to that of the 1/500 UHS (the probabilistic analyses performed for the national hazard maps do not explicitly include the Cascadia subduction event). Thus it would be reasonable to conduct engineering analyses for cities in British Columbia using both the simulated crustal-event motions and the simulated Cascadia-event motions for the Cascadia event. The time histories simulated for this study are available free of charge to all interested parties.

Des historiques des mouvements du sol qui sont compatibles avec un spectre uniforme de risques sismiques (SURS), fournis par les nouvelles cartes nationales de la séismicité de la Commission géologique du Canada (CGC) sont simulés. Ces historiques sont simulés pour les villes suivantes: Halifax, La Malbaie, Québec, Montréal, Ottawa, Toronto, Prince George, Tofino, Vancouver et Victoria. L'objectif du SURS pour les simulations temporelles est d'amortir le composant horizontal du spectre du CGC de 5% pour des sites de « sols compacts » (classe B) pour une probabilité annuelle de 1/500. Le conseil canadien d'ingénierie parasismique considère actuellement l'adoption de ces cartes comme une base sismologique pour les exigences en conception parasismique pour les futures éditions du Code national du bâtiment du Canada. Il s'avère donc utile de posséder des historiques compatibles pour ces spectres, afin que les méthodes d'analyse dynamique nécessitant l'utilisation d'historiques puissent être employées. Les cas simulés offrent une représentation réaliste des mouvements du sol pour des magnitudes et distances de tremblement de terres qui contribuent le plus fortement au risque des villes choisies et au niveau de probabilité. Pour chacune des villes précitées, deux composantes horizontales sont générées pour un tremblement de terre modéré à proximité, et deux autres composantes horizontales sont générées pour un tremblement de terre plus important mais également plus éloigné. Ces enregistrements concordent avec les termes sur une courte et sur une longue période du SURS visé respectivement. Ces simulations de séismes lithoshériques locaux et régionaux sont basées sur une procédure de simulation stochastique à source ponctuelle. En ce qui concernent les villes de la Colombie Britannique, les enregistrements sont aussi simulés pour un scénario d'un séisme M 8,5 sur la zone de subduction de Cascadia, au moyen d'un modèle de simulation stochastique à défaut fini. Quatre différents scénarios de rupture furent considérés. Les mouvements du sol pour ces scénarios ne sont pas associés à un niveau de probabilité spécifique, mais les informations actuelles suggèrent que leur probabilité d'occurrence soit comparable au SURS 1/500 (l'analyse probabilistique réalisée pour les cartes de la séismicité du Canada n'inclut pas explicitement l'événement de subduction de Cascadia). Il serait donc raisonnable de mener des analyses techniques pour les villes de la Colombie Britannique, en utilisant à la fois les mouvements simulés d'événements lithosphériques et ceux de la zone de subduction de Cascadia pour simuler l'événement de Cascadia. Les historiques simulés pour cette étude sont disponibles gratuitement à toute personne intéressée.

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