לארשיב םירתא תבוגת הקזח המדא...

תגובת אתרים בישראל

לרעידת אדמה חזקה

ידמן פר.ש

2006687

תגובת אתרים בישראל לרעידת

אדמה חזקה

פרידמן .ש' פרופ

בהזמנת משרד הבינוי והשיכון

ועדת ההיגוי להיערכות לרעידות אדמה

5214820' הזמנה מס

Copyright © 2007 by S. Frydman the Israel Ministry of Construction and Housing and the Technion Research and Developmen

Foundation, Limited, Haifa

2007 ז חיפה יולי"תמוז תשס

מ והטכניון המכון "מוסד הטכניון למחקר ולפיתוח בע, למען הסר ספק מודגש בזאת כי החוקר

מכל , או הפסד/או הוצאות ו/או נזק ו/לא יהיו אחראים לכל פגיעה ו אינם ו–הטכנולוגי לישראל

ח או "למקבל הדו, כתוצאה ישירה או עקיפה, או לגוף/שנגרם או עלול להיגרם לרכוש ו, סוג ומין

.לרבות בשל יישום האמור בו, ח זה או בהקשר אליו"עקב דו, כלשהו' לצד ג

תוכן עניינים

1....................................................................................................................הקדמה .1

3...........................413י "עדכון ההתייחסות למקדמי השתית ולבסיס ספקטרום התכן בת .2

3.................................................................................................................... הקדמה2.1

3...............................................................................................413י "ת, תקן הקיים ה2.2

7......................................................הרקע להשפעת השתית ותגובת האתר בתקן הקיים 2.3

IBC..................................................................................................11 - וUBCתקני 2.4

16........................................................הרלוונטיות של התקן האמריקאי החדש לישראל 2.5

21......................................................................סות לתוצאות לינאריות בישראלהתייח 2.6

21...............................................................................................פרמטרי- ספקטרום דו 2.7

21....................................................................................................................סיכום 2.8

22............................................................................................2רשימת מקורות לפרק 2.9

בדיקת ההתאמה בין ההמלצות לעדכון התקן והתגובה הסיסמית .3

25.............................................................................................של אתרים באזור חיפה

25...................................................................................................................הקדמה 3.1

25.................................................................................................................האתרים 3.2

25....................................................................................................................כללי 3.2.1

27....................הערכת הפרמטרים הסייסמיים על בסיס הנתונים שהתקבלו מהקידוחים 3.2.2

28.......................................................................................................רעידות האדמה 3.3

30...............................................................................................................הניתוחים 3.4

30..................................................................................................הספקטרום בסלע 3.4.1

30.......................................................................................................הגברת האתר 3.4.2

35....................................................................................................................סיכום 3.5

35............................................................................................3רשימת מקורות לפרק 3.6

0 0.5 1 1.5 2 2.5Period [sec]

0

4

8

12

16

20

Am

plifi

catio

n R

atio

Non Linear - 6 quakesNon Linear - AverageElastic Linear

הקדמה. 1

התייחס להערכת תגובת האתר , 2006אשר נמסר בינואר , ח הראשון של המחקר הנוכחי"הדו

נסקרה תגובתם . השלב הראשון ההוא של העבודה כלל מספר אלמנטים. באזורים טיפוסיים בארץ

, )ומפרץ חיפה, מלונות אילת, הרי אילת, המלח-ים, בית שאן(של חמישה אתרים הפזורים בארץ

מאפייני רעידות האדמה שנבחרו . ידות אדמה שונות שהתרחשו בעבר בקליפורניהלשש רע

סוג השבר והעומק ממנו הן , מבחינת המגניטודה, מייצגות את אלה של רעידות הצפויות בארץ

.והמרחק האפיצנטרי בו הן הוקלטו, נבעו

על מנת , יהערכת תגובת האתר נעשתה תוך שימוש בשני מודלים שונים משמעותית האחד מהשנ

אינו –" מודל אלסטי ליניארי "–המודל הראשון . לעמוד על ההבדלים המתקבלים בשימוש בהם

כן –" ליניאריות אקוויוולנטית" מודל –והמודל השני , ליניאריות של הקרקע-מתחשב כלל באי

, המבוססת על התוכנה הידועה (EERAשני המודלים מיושמים בתוכנת המחשב . מתחשב בה

SHAKE( ,נבדקה השפעת קשיחותו של סלע הבסיס על , כמו כן. בה נעשה שימוש במחקר זה

.תגובת האתרים

שוכתבה תוכנת מחשב שנכתבה והוצגה במקורה , במסגרת השלב הראשון של המחקר, בנוסף לכך

המחשבת את תגובת האתר במרחב הזמן ומשתמשת במודל קרקע היפרבולי , 1998 -בטכניון ב

, QuakeTec, לתוכנה המחודשת. ליניאריות של הקרקעות החתך- מתחשב באימודל זה. היסטרטי

. ממשק גרפי נוח ופלט גרפי מורחב

נערכה השוואה בין תוצאות תוכנת המחשב ) הרי אילת ומפרץ חיפה(עבור שני אתרים בארץ

QuakeTec המיושם בתוכנת המחשב " ליניאריות אקוויוולנטית" לתוצאות מודלEERA .

. ערכה עבור סלע בסיס קשיח בלבדההשוואה נ

:המסקנות שהתקבלו בשלב הראשון של המחקר היו כדלקמן

תאוצת פני הקרקע המקסימאלית שמתקבלת תוך שימוש בחישוב , בכל המקרים שנבחנו •

. ליניארי-גבוהה משמעותית מאשר בחישוב במודל לא, במודל אלסטי ליניארי

נראה , ההגברה של כל אחד מחמשת האתריםכאשר מתבוננים בספקטרום, יחד עם זאת •

שימוש במודל המתחשב באי ליניאריות של הקרקע אינו מקטין את מקדמי הבבירור כי

בהן) כ גבוהים יחסית"בד(ישנם זמני מחזור ). תדרים( זמני המחזור לכלההגברה

-ההגברה עם התחשבות באי

זו לינאריות דווקא גבוהה יותר מ

חישוב אלסטי מ שמתקבלת

תופעה זו ). ראה דוגמא(יניארי ל

הנה תוצאה מהגדלת זמן המחזור

של שכבות הקרקע כתוצאה

לא מהתפתחות עיבורים

.אלסטיים

מכאן ניתן להסיק ששימוש •

במודל אלסטי ליניארי לחישוב

דוגמא

2

-וייתכן דווקא שהתחשבות באי, עבור כל תחום התדירויותתגובת אתר איננו שמרני

. בעיקר בזמני מחזור ארוכים יותר, גברות יותר גדולותליניאריות של הקרקע תביא לה

קשיחות גדולה של סלע הבסיס מביאה להגדלה במקדמי הגברת , נמצא כי באופן כללי •

במודל המתחשב , אולם. יחסית לקשיחות סלע נמוכה, התאוצות לכל עומק חתך הקרקע

והה ליניאריות של הקרקע נמצא כי ההבדל בין שימוש בקשיחות סלע גב-באי

(Vs=2000m/sec) לבין קשיחות סלע נמוכה (Vs=800m/sec)איננה משמעותית וזניחה .

המבוססת על (EERAמהשוואה שנערכה בין התוצאות שהתקבלו בתוכנת המחשב •

SHAKE (לבין תוצאות תוכנת המחשב המחודשת , העובדת במרחב התדירות

QuakeTec ,ההתאמה . מקריםנמצאה התאמה סבירה בכל ה, שעובדת במרחב הזמן

. וגם לגבי ספקטרומי ההגברה, התקבלה גם לגבי מקדמי ההגברה המקסימאליים

והם נובעים מכך שמאחר ותוכנת , בהשוואה קיימים הבדלים קטנים בין הערכים

QuakeTecהיא מסוגלת , משתמשת בפתרון במרחב הזמן ולא במרחב התדירויות

–ן כפי שהם מתרחשים במשך הרעידה להתחשב בשינויים במודל הגזירה ובמקדם הריסו

. ולכן תוכנה זו נחשבת למדויקת יותר

נבדק התאמתו , בשלב הראשון. שלביםכלל שני , ח זה"אשר מסוכם בדו, השני של המחקרהחלק

בהתחשב בקידום הידע בעולם במשך השנים , 413י "ת, של התקן הישראלי הקיים לרעידות אדמה

היתה התייחסות לתקן , כבסיס לנושא זה. התקנים הבינלאומייםהאחרונות אשר נלווה בעדכון

דיון בהמלצה זו מובא . והובא המלצה לאמץ את גישתו גם עבור הארץ, האמריקאי המעודכן

נבדקה תגובת האתר של מספר אתרים , ח"בחלק השני של הדו. ח הנוכחי"בחלק הראשון של הדו

) כלומר המבוסס על התקן האמריקאי(לץ ונבדק מידת ההתאמה של התקן המומ, באזור חיפה

.של אתרים אלההמחושבות יהןתולתגוב

3

413י "עדכון ההתייחסות למקדמי השתית ולבסיס ספקטרום התכן בת. 2

המכון , זוהר גבירצמן; הטכניון, אביגדור רוטנברג; הטכניון, י סם פרידמן"הסעיף הזה הוכן ע(

)הגיאולוגי

הקדמה2.1

) 1998, 1995י "מת (413י "א לשמש בסיס לדיון בנושא עדכון הסעיפים בתקן תמטרת מסמך זה הי

ובעקבות זאת להרחיב את הדיון לשינוי בסיס הספקטרום מהגברות , המתייחסים לתגובת האתר

כמקובל היום , לערכים הספקטריים עצמם- 413י " כפי שזה בת–ספקטריות של תאוצת הקרקע

התבסס על תקנים אמריקאיים 1995 - הקיים שאושר בהתקן. בתקינה הצפון אמריקאית

י התייחסות לספקטרומי "תגובת האתר מוגדרת ע, בתקן. ואירופיים מהעשור שקדם לאישור

התאוצה הספקטרית בזמן , כלומר(המנורמלים לתאוצת הקרקע המקסימלית , תגובה לתאוצה

- בשנות ה. קשר למאפייני הרעידהללא , לכל סוג של קרקע קיים ספקטרום ייחודי). T = 0מחזור

הגיעו באמריקה למסקנה שהתייחסות התקן להשפעת האתר מתעלמת מאספקטים חשובים 90

תקן זה התקבל כתקן לאומי , במשך השנים. ב תקן חדש" פורסם בארה1997 -ב, ולכן, של התופעה

אותן הסיבות ממשיך להיות תקף בארץ למרות ש1995י משנת "ת, בינתיים. ב"בכל מדינות ארה

.ב נכונות גם כאן"הבסיסיות שגרמו לשינוי התקן בארה

מסביר את השיקולים , הקיים413י "מסמך זה מביא את הרקע לסעיפים הרלוונטיים בתקן ת

ודן במידת , מתאר את עקרונות השינויים, ב"לשינוי ההתייחסות למקדמי השתית בתקני בארה

. 413י "ההתאמה של שינויים אלה לגבי ת

413י "ת, התקן הקיים. 2.2

יש התייחסות להשפעת , "נתונים ומאפיינים של הפעולה הסיסמית"–) 1995 (413י "בת' בפרק ב

, "פרמטרים ראשיים", 201.1.2בסעיף . חתך הקרקע על הפעולה הסיסמית לצורך תכן מבנים

, של מבנהמוגדרים הפרמטרים הראשיים המשמשים לצורך קביעת גודל הכוחות לחישוב סיסמי

. 202.2תוך התייחסות לסעיף , "S, מקדם השתית באתר"וביניהם

:קובע" השפעת חתכי קרקע", 202.2סעיף

1כנקוב בטבלה , קובעים את השפעת תנאי השתית באתר על תגובת המבנה לפי חתך הקרקע"

.940י "וכמפורט בתקן הישראלי ת

או כשהחתך לא מתאים בדיוק , קרקעבאתרים שאין עליהם פירוט מספיק באשר לתכונות ה

משתמשים בחתך הקרוב לו ביותר מהחתכים , לפירוט אחד משמונה החתכים בטבלה

: ייחשב מקדם השתית באתר, בהעדר נתונים על תכונות הקרקע לעומק מספיק. המתוארים

S=1.5."

: מתייחס למקדם ההגברה הספקטרי הבסיסי כדלקמן203.5סעיף

פקטרום ממוצע ומוחלק שנבנה מאוסף נתוני ספקטרום תגובה מרעידות מקדם זה מתקבל מס"

.5%ולמקדם ריסון , g 1.0שנתקבלו מאקסלרוגרמות מנורמלות לתאוצת שיא , אדמה שונות

4

מתוארות , )לפעולה סיסמית אופקית( של מקדם ההגברה הספקטרי הבסיסי Raהאורדינטות

בתקופה הבסיסית , מקדם זה תלוי בסוג הקרקע ).1ראה איור ( 3על ידי ארבעת הקווים שבציור

Tערכי . ובסוג האנליזה Ra במגבלת התנאים , 2והנוסחות שבטבלה ) 3( ייקבעו לפי נוסחה

:שלהלן) 4(שבנוסחות

Ra(T) = 1.25 S/T 2/3 (3)

) Ra ≥ 0.20K ≤ 2.75 באנליזה סטטית שקילה א4 )

) Ra ≥ 0.20K ≤ 2.50 באנליזה מודלית ב4 ) :שבהן

K –7, 6, 5:כנקוב בטבלה המתאימה מבין הטבלות, בנה מקדם הקטנה למ

T – שנ( תקופה בסיסית של המבנה'(

S –מקדם השתית באתר

Ra –מקדם ההגברה הספקטרי הבסיסי

נוסחה שמובאת בתקן () 5(מציבים בנוסחת , כשהתכן נעשה בלא קביעת תקופה בסיסית למבנה

גי הקרקעבכל סו, )Ra -התלוי ב, Cd, עבור מקדם התכן הסיסמי

באנליזה סטטית שקילהRa = 2.75 : את הערך

באנליזה מודליתRa = 2.50 :ואת הערך

ליניארית Ra יקטן – שניות 0.15 - קצרה מmכשהתקופה של צורת תנודה , באנליזה מודלית

). תחתון3ציור ( שניות 0 עבור 1.00 שניות לערך 0.15 עבור 2.50מהערך

, מקדם תאוצת קרקע אופקית חזויה = Z ≥ 0.25,) Z האנליזה למבנים באזור שבו בשתי צורות

:תחול המגבלה, 4S או 3S על קרקע מסוג )0.075 -לא פחות מ

.Ra ≤ 2.0

.") כאן1איור (3 ובציור 2הוראות סעיף זה מפורטות בטבלה

הם נבנתה המפה הסיסמית כי מהירות גלי הגזירה לפי1בטבלה ' מן הראוי לציין בהקשר לסעיף ג

, בתקן1בשעה שבטבלה )2002, שפירא(לשנייה ' מ620 היא S1של התקן עבור סוג קרקע

כפי שנראה , לעובדה זו השפעה על מקדמי ההגברה המוצעים. לשנייה ' מ750המהירות היא

.בהמשך

5

413י "מקדמי תשתית לפי תאור החתך בת. 1טבלה

6

413י "ה ספקטריים לפי בתמקדמי הגבר. 2טבלה

7

הקיים413י "ספקטרומי תגובה לפי ת. 1איור

8

הרקע להשפעת השתית ותגובת האתר בתקן הקיים. 2.3

על תקנים אמריקאיים , במידה רבה, מתבססים413י "הסעיפים הדנים בהשפעת השתית בתקן ת

תקנים אמריקנים ול, הרקע לתקנים אלה). 1991- מ) (UBC ICBOלדוגמה (מאותה התקופה

וחלק גדול של המסמך הנוכחי מתבסס על המאמר , Dobry et al. (2000)י "תואר ע, חדשים

:להלן התייחסויות לרקע ששימש להכנת התקנים האמריקאיים הישנים. ל"הנ

השוואה בין תאוצות מקסימליות שהוקלטו על סלע ועל קרקעות רכות) א(

Seed et al (1976)ו - Idriss (1990, 1991) השוו בין תאוצות מקסימליות המתקבלות על פני

לכלול Idrissי " וחבריו הורחבו עSeedהנתונים ששימשו למחקר של . סלע ועל פני הקרקע

תוצאות מהקלטות שהתקבלו על קרקעות רכות וסלעים באתרים קרובים במשך הרעשים

התאוצות , ברעידות אלה. 1989 -ב) Loma Prieta(פרנסיסקו - ובסן1985 -שהתרחשו במקסיקו ב

-המקסימליות שנקלטו על סלע היו עד כ

g 0.18 .נעשו אנליזות נומריות של תגובת אתר עבור תאוצות , כדי להרחיב את תחום התאוצות

. 2מובאים באיור , עבור אתרים של קרקע רכה, ממצאיו של אידריס. סלע גבוהות יותר

)Idriss, 1990(ית על פני סלע ועל פני קרקע רכה קשר בין תאוצה מקסימל. 2איור סביר שאמינותם של הערכים בתחום התאוצות , כפי שהוסבר שם, בהתחשב במקורם של הנתונים

.הנמוכות גדולה יותר מזו של הערכים בתחום התאוצות הגבוהות

9

רת פי תאוצת הקרקע המקסימלית מוגב, )g 0.18 - עד כ( מראה שבתאוצות סלע נמוכות 2איור

, הגברה זו הולכת ודועכת עם הגדלת תאוצת הסלע. בהשוואה לתאוצת הסלע המקסימלית4 – 1.5

תופעה . וקיים ריסון בתאוצות סלע גבוהות יותר, ההגברה נעלמת, g 0.4 - עד שבתאוצת סלע של כ

וחוסר יכולתה להעביר את , זו היא תוצאה של ההתנהגות הלא ליניארית של הקרקע הרכה

יש להדגיש שיחס התאוצות . הגזירה הגבוהים המתפתחים כתוצאה מהתאוצות הגבוהותמאמצי

של אותו המבנה כאשר הוא T = 0 – הוא יחס ערכי ספקטרום התגובה ב 2קרקע לסלע באיור

. מבוסס על קרקע ועל סלע

ספקטרומי תגובה עבור חתכי קרקע שונים) ב(

Seed et al. (1976a, 1976b)הקלטות 100ית ספקטרומי תגובה שהתקבלו ממעל ניתחו סטטיסט

ספקטרומים . רובן בקליפורניה, רעידות חזקות21 -תאוצה על חתכים גיאולוגיים שונים מ

י התאוצה המקסימלית "מנורמלים ע, כלומר (T = 0 -ב 1.0gמנורמלים לתאוצה של , ממוצעים

. 3מובאים באיור , )בפני השטח

ה ממוצעים עבור תנאי אתר שוניםספקטרומי תגוב. 3איור

הן , שניות בערךT = 0.5 -אולם מעל ל, הצורות הספקטריות דומות זו לזו בזמני מחזור קצרים

י גופי "ספקטרומי תגובה מופשטים אומצו ע, על בסיס ממצאים אלה ונתונים נוספים. שונות מאוד

. ושמשו כבסיס לספקטרומי תכן תקניים, תקינה שונים בעולם

UBCי תקני " שאומצו עATC3-06 (1978) מראה את הספקטרומים המופשטים של 4יור א

)Uniform Building Code ( השונים)נכלל סוג חתך נוסף, 1985 - כתוצאה מהרעידה במקסיקו ב,

10

4S ,גם התקן הישראלי אימץ ספקטרומי תכן דומים מאד לאלה ). המתייחס לקרקע מאוד רך

).1ור ראה אי (4שבאיור

ATC 3 (1978)י "צורות ספקטרום שהוצעו ע. 4איור

):4בהתייחס לאיור (המאפיינים העיקרים בספקטרומים המופשטים האלה הם

11

.תגובה קבועה בתחום זמני המחזור הקצרים) א (

. דעיכה של עקומי התגובה עם זמני מחזור ארוכים יותר) ב ( בתחום זמני המחזור 1.0היחס בין ערכי עקומי הקרקע לעקום הסלע הוא , 4לפי איור ) ג (

, S 2 עבור חתך קרקע מסוג 1.5 -ואילו בתחום זמני המחזור הגבוהים שווה לכ, הקצרים

.3S עבור חתך קרקע מסוג 2.2 - ולכ

שר אינם מתחשבים במספר גורמים א, 4 או 1מסתבר שספקטרומי תכן כגון אלה המובאים באיורים

תצפית אחת שהובילה לשינוי תקן . משפיעים בצורה משמעותית ביותר על תגובת האתר והמבנה

שהראו שגם בזמני המחזור , )1989(הבנייה האמריקני היא הקלטות של רעידות כמו לומה פריאטה

בתקן האמריקני החדש מובאים שני , כתוצאה מכך. הקצרים יש הבדל משמעותי בין קרקע לסלע

תצפית ). Two factor approach( אחד לזמני מחזור קצרים ושני לזמני מחזור ארוכים –ברה גורמי הג

הוחלט שראוי . 2שנייה היא ההבדל בין תגובת הקרקע ברעידות חזקות וחלשות כפי שמראה איור

ולפיכך בתקן האמריקני החדש ערכם של שני גורמי , להתחשב בתגובה הלא לינארית של הקרקע

, 1997 של שנת UBCשינוי הגישה בא לידי ביטוי בתקן . ה לפי התאוצה שצפויה בסלעההגברה משתנ

, ב"כתקן לכל ארה, ) עדיין אינה בידנו2006מהדורת (עד לאחרונה , ששימש, 2003 משנת IBCתקן

.ASCE 7-05ולאחרונה תקן

IBC - וUBC תקני. 2.4

תאוצות הסלע יותר בתחום זמני המחזור בדרך כלל חתכי קרקע מגבירים את , כפי שתואר לעיל

בזמני מחזור קצרים ותאוצות סלע , ומעבר לכך, הארוכים מאשר בתחום הזמני המחזור הקצרים

יש עדויות רבות להגברות משמעותיות בקרקעות , מאידך גיסא. יתכן שלא תהיה הגברה בכלל, גבוהות

החליף את הגישה של UBC -ה, לכן. ערכות בזמני מחזור נמוכים עבור רמות נמוכות של תנודה בסל

:גישה זו מתבססת על הנקודות הבאות. 5שימוש בספקטרום מנורמל אחד בגישה המתוארת באיור

הןא סלעספקטרום התגובה עבור ) אך לא נמוכים מאד(בתחום של זמני מחזור נמוכים )א(

- כשהייחוס הוא ל ,Aa, ביחס לתאוצה המקסימלית של פני הסלע 2.5ערכו מוגבר פי . אופקי

0.3 = T .פרופורציונלית ל, יש דעיכה של הספקטרום, בזמני מחזור ארוכים יותר- T/1) י "בת

הדעיכה היא לפי413

2/3 T/ 1 . (י ערכו"העקום מוגדר ע ,Av , שנייה 1.0בזמן מחזור של .

י שני "עממצאים שהתקבלו מרעידות אדמה בעבר הראו שניתן לאפיין את השפעת האתר )ב(

ואחד לתחום זמני המחזור , ) תלויי תאוצה( אחד לתחום זמני המחזור הקצרים –מקדמים

י "ספקטרום התגובה עבור פני הקרקע מתקבל ע, כתוצאה). תלויי מהירות(ארוכים - הבינוניים

בתחום זמני Fv - בתחום הנמוך של זמני מחזור וFa -הכפלת הספקטרום לסלע במקדם

מן הראוי לציין שבספרות המקצועית ובמספר תקנים מחולק . יותרהמחזור הגבוהים

בהם התאוצה הספקטרית (זמני המחזור הקצרים מאד : הספקטרום לארבעה תחומים

תחתון ו -1למשל איורים , ראה–משתנה מזו שבפני הקרקע לזו במשטח ההגברה מקסימלית

וזמני המחזור הארוכים, )י מהירותתלוי(זמני המחזור הבינוניים , זמני המחזור הקצרים , ) 4-

12

בו TL מובאות מפות המראות את זמן המחזור ASCE/SEI 7-05ואמנם בתקן ). תלויי הזזה(

).T-2 - כתלות ב( מתחילה הנמכה נוספת של הספקטרום

. תלויים באופי האתר וברמת התנודהFv - וFaהמקדמים )ג(

T = 1.0 – שנייה וב T = 0.3 - ב 2.5Aa, , , Avבתקינה האמריקאית הערכים הספקטריים )ד(

יתרונות נוספים . ומובאים במפות המלוות את התקנים, שנייה נתונים עבור כל אזור סיסמי

. בניגוד לזה המבוסס רק על תאוצת הקרקע מוזכרים בהמשך- פרמטרי -של ספקטרום דו

Two factor approachספקטרומי תגובה לפי הגישה . 5איור

)Dobry et al., 2000לפי (

' מ30 -י תכונות הקרקע ב"משמעי ע-תנאי האתר מוגדרים באופן חד, בתקינה האמריקאית העדכנית

או פרמטרים מכניים , Vs, באמצעות ערך מייצג של מהירות גלי גזירה, העליונים של חתך הקרקע

, A-F, גי חתךמוגדרים שישה סו). או חוזק לגזירה בלתי מנוקזתSPT(המתקבלים מבדיקות שדה

. מתקנים קודמים1S – 4S, התייחסות לקבוצות חתך הקרקע, גם, הכוללת, 3בהתאם לטבלה

הוגדרו . 6עקומים אמפיריים הקושרים את מקדמי ההגברה למהירות גלי גזירה באתר מובאים באיור

:כדלקמן, המחייב סקר אתר וניתוח מפורטים, Fארבעה קריטריונים להכללת אתר בקבוצה

, קרקעות שעלולות להתנזל, לדוגמה. קע רגישה להתמוטטות או כשל תחת עומס סיסמיקר )א

).collapsing soils(קרקעות מתמוטטות , )quick clays(חרסיות רגישות

.' מ3בעובי של לפחות , או חרסית עשירה בחומר אורגני/שכבות של כבול ו )ב

.' מ8י של לפחות בעוב, )PI>75(שכבות של חרסית בעלת פלסטיות גבוהה מאוד )ג

. ' מ36בעובי של לפחות , שכבות של חרסית בעלת קשיחות בינונית )ד

13

ומבוססת על העובדה שקידוחי , המטרים העליונים כעומק ייחוס היא די שרירותית30הבחירה של

ולאו דווקא על ', מ30 -ניסיון לצורכי המלצות ביסוס מבוצעים באופן שגרתי לעומקים של עד כ

-ברור כי בחירה כזו אינה יכולה לתת ביטוי להשפעת מבנה גיאולוגי עמוק יותר. ים מדעייםקריטריונ

כי הפיזור בין , איפוא, אין פלא. כפי שיובא בהמשך, נושא שבישראל יש שמייחסים לו חשיבות רבה

ראה למשל (ההגברות שבתוך סוג מסוים של קרקע אינו קטן מן הפיזור שלהן בין סוגי הקרקע

Boore, 2004; Bommer, 2004( . סביר שיש השפעה לעומק עד לסלע)לדוגמה ,Pitilakis, 2004( ,

.ונושא זה דורש המשך התייחסות בעתיד

)Dobry et al., 2000(הגדרת אתרים לפי התקנים האמריקאים החדשים . 3טבלה

14

)Fv(ותקופות ארוכות ) Fa(מקדמי אתר עבור תקופות קצרות . 6איור

)Dobry et al., 2000(

משנת Loma Prieta מבוססים על ממצאים שנקלטו ברעידת 6עקומי ההגברה המופיעים באיור

מאחר שמקדמי ההגברה . g 0.1 -בהם תאוצות הסלע המקסימליות היו עד כ, ורעידות קודמות1989

, יים מקומייםבעקומים התאימו יפה לתוצאות של אנליזות נומריות שבוצעו עבור חתכים גיאולוג

על סמך . g 0.1 - אותן שיטות נומריות שימשו להגדרת מקדמי הגברה עבור תאוצות קרקע גבוהות מ

) י קטעי האינטרפולציה האופקיים"ע (7אומצו מקדמי ההגברה המובאים באיור , ניתוחים אלה

Eע מסוג פרט לקרק, יש לשים לב שמקדמי ההגברה אינם עוברים סדר גודל של פי שלוש. 4ובטבלה , באזור היורד של הספקטרום, בתאוצות קרקע נמוכות יחסית) שנייה/ מ180< מהירות גל גזירה (

.3.5ושם ההגברה המקסימלית היא

= 1.0 –וב T ) ( short period =0.3 –מן הראוי להדגיש כי מדובר כאן על הגברת ערכי הספקטרום ב

T long) period ( , הקרקעולא הגברה של תאוצת .

15

בעל קושי בינוניB ביחס לסלע מסוג Fv - וFaמקדמים . 7איור

)Dobry et al., 2000, from(

16

)Dobry et al., 2000( בתלות בתנאי האתר רמת התנודה בסלע Fv - וFaהמקדמים . 4טבלה

יש לחלק אותם לכן, )MCE ) Maximum Considered Earthquakeבטבלה הם עבור S1- וSS ערכי: שימו לב

.413י " על מנת לקבל ערכי תכן המקבילים לת1.5 -ב

הרלוונטיות של התקן האמריקאי החדש לישראל. 2.5

, מחד. נשאלת השאלה באיזה מידה ניתן או רצוי לאמץ את עקרונות התקן האמריקאי החדש לישראל

אי הישן קיימות גם אותם חסרונות ומגבלות אשר גרמו לעדכון ולשינוי בסיסי של התקן האמריק

ולשנות את הגישה של , לכן נראה ברור שראוי ללכת בכיוון האמריקאיים. בתקן הישראלי הקיים

ובהתחשב , נוכח המחסור במדידות ובהקלטות סיסמיות של רעידות חזקות בארץ, מאידך. התקן שלנו

התקן מתעוררת שאלה האם לאמץ את, ב"בהבדלים שבין המבנים הגיאולוגיים בארץ ובארה

. האמריקאי כמות שהוא

דעתנו היא שכל עוד שאין נתונים מקומיים מספיקים אשר יאפשרו פיתוח קורלציות ועקומי תכן

. רצוי לאמץ את סעיפי התקן האמריקאי המתייחסים להשפעת שתית האתר, מקומיים אמינים

:הסיבות לדעה זו מובאות להלן

. נלית יותר מזו של התקן הישראלי הנוכחירציו, ללא ספק, הגישה של התקן האמריקאי היא )א(

.אימוץ התקן האמריקאי יהיה שיפור על המצב הקיים כעת

17

, ב" אומץ בכל מדינות ארהUBC - יש להדגיש שה, ב ובארץ"לגבי הבדלי הגיאולוגיה בארה )ב(

.בין המזרח למערב, למשל, למרות הבדלי גיאולוגיה משמעותייםעל ממצאים והקלטות שהתקבלו בזמן , במידה רבה, סולמרות שעקומי מקדמי ההגברה התבס) ג(

הרי לקביעת הערכים המספריים שימשו גם ניתוחים , ב"רעידות ספציפיות במערב ארה

מאחר שערכי מקדמי ההגברה מתבססים על תכונות . נומריים וחקירות מעבדתיות

בתנאי , רץסביר להניח שהם יתאימו גם לתנאי הא, סלע/פיסיקליות ברורות של חתכי הקרקע

ניתוחים נומריים מוגבלים שבוצעו עבור תנאי . שהתכונות הגיאוטכניות יוגדרו בצורה נכונה

הראו התאמה כללית סבירה לממצאים ) 2006, מורבסקי ופרידמן, אבישור(הארץ

. האמריקאיים

מאחר שעקומי מקדמי ההגברה האמריקאיים התבססו , מתעורר ספק לגבי שאלת ההתאמה) ד(

ואילו בארץ קיימים אזורים בהם , שניה/ מVs = 1,000בעל מהירות גלי גזירה של על סלע

ידוע ששיעור . שנייה/ מ2,000 - כ = Vsבו מהירות של , )חבורת יהודה(הסלע קשה מאוד

ככל שמהירות גלי , היינו, ההגברה הוא פונקציה של יחס האימפדנס בין הסלע והקרקע

מאחר שההגברה . וכתוצאה ההגברה, דל יחס האימפדנסכך ג, הגזירה של הסלע גבוהה יותר

Vs = 1000שנייה בהשוואה לסלע בעל / מVs = 2000עבור אותו חתך קרקע מעל סלע בעל

, אולם. 9 עד 6 - סך כל מקדמי ההגברה עלולים להגיע לכ, 3 – 2שנייה יכולה להיות פי /מ

כפי . הליניאריות של הקרקע-בקרקעות אמיתיות כתוצאה מאי, במידה רבה, תופעה זו נעלמת

הנטייה לפיתוח ; קרקע רכה אינה מסוגלת להעביר תאוצות גבוהות, 2למשל באיור , שראינו

י התפתחות דפורמציות "תאוצות גבוהות יותר כתוצאה מיחס אימפדנס גבוה יותר נבלמת ע

, ומרייםי ניתוחים נ"ע, בדקו) 2006(מורבסקי ופרידמן , אבישור. יותר גדולות בתוך הקרקע

שונות בעלות , רעידות אדמה חזקות6 -את תגובת האתר של מספר אתרים בארץ ל

8איור . g0.11 – g0.545אשר יצרו תאוצות סלע מקסימליות של , 7.5 – 5.9מגניטודות בין

2000= סלע Vsהגברה עבור (השוואה בין ספקטרומים של יחס הגברה , לדוגמה, מראה

שהתקבלו עבור אזור בתי המלון ) שנייה/ ' מ800= סלע Vs שנייה חלקי הגברה עבור/'מ

רואים שלמרות שהניתוח הליניארי . ליניארי-באילת על בסיס חישוב ליניארי ועל בסיס לא

התחשבות בהתנהגות הלא ליניארית של הקרקע הורידה את היחס , 2.3נתן יחס הגברה של פי

שנייה גורם להגברה /' מ800שנייה במקום /' מVs – 2000קיומו של סלע בעל , כלומר (1.3 -ל

). גדולה יותר30%

18

EILAT HOTEL AREA

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

0.0 1.0 2.0 3.0PERIOD (s)

AM

P200

0/A

MP8

00

Mean

Imperial

BigBear,SnowCreek

Whittier

Landers,JoshCreek

Parkfield

BigBear,CivCenter

Linear

'ש/ מVs = 800ביחס לסלע עם ' ש/ מVs = 2000 סלע עם –ספקטרום של יחס הגברות . 8איור

שהתקבלו ) RRS(מראה הגברות או יחסי ספקטרומי התגובה ) Dobry et al., 1994 (9איור

2,500 של הסלע נע בין Vsכאשר , ליניאריים עבור חתכי חרסית רכה מעל סלע-מניתוחים לא

האיור התחתון מתאים לתאוצת סלע מקסימלית ). שנייה/ מ2,300 – 760(שנייה / רגל7,500 –

מראה שיחס ההגברות 9איור . g 0.4והאיור העליון לתאוצת סלע מקסימלית של , g0.1של

כלומר , 1.3 - שנייה הוא כ/ מVs = 760שנייה וסלע עם / מVs = 2,300רה של סלע עם בין המק

הגדלת ההגברה במקרה של סלע מאוד , ליניארית של הקרקע-כתוצאה מההתנהגות הלא

, בדומה לתוצאות של אבישור- אפילו עבור תאוצת הסלע הנמוכה - 30% -קשיח מוגבלת לכ

. מורבסקי ופרידמן

שאמפליטודות התנודות על פני סלע קשה מאוד נוטות ) Su et al., 1992לדוגמה (נמצא , מנגד

תופעה זו מתבטאת גם . 40% - 10%בהבדל של בין , "רגיל"להיות קטנות מאלה על פני סלע

, )BJF (Boore, Joyner & Fumal (1994)י "שהוצעו ע) attenuation(בפונקציות הניחות

וכמובן גם במקדמי השתית של , אשר כוללות בתוכן מקדם הקטנה למקרה של סלע קשה

י "מאחר שתאוצות הסלע שאומצו ע). 4בטבלה , soil profile A(התקנים האמריקאים

Vs = 620ועל סלע בסיס עם , BJFהתקן הישראלי התבססו על פונקציית הניחות של

שתי , ניתן להניח שעבור אתרים בהם סלע הבסיס קשיח יותר, )2002, שפירא(שנייה /מ

-והקטנת התאוצה בסלע הבסיס בכ, 30% -הגברת התאוצה המועברת לקרקע בכ(התופעות

בין 20%בה יש הבדל של ,4ביטוי לכך ניתן בטבלה , ואמנם. תקזזנה אחת את השנייה) 30%

.B וחתך מסוג Aחתך מסוג

19

עבור תאוצות סלע שונים, ה בתלות בסוג הקרקע והסלעהגבר. 9איור

שבדקו Ambraseys et al. (2005)י "שיעורי ההגברה המתונים מקבלים גם חיזוק מנתונים שהוצגו ע

ומצאו מקדמי הגברה , 5 הקלטות מרעידות אדמה באירופה ובמזרח התיכון להן מגניטודות מעל 595

).10איור ( באתרי קרקעות קשיחות 1.7 - באתרים של קרקעות רכות ו2.6של עד

20

,.Ambraseys et al ( ספקטרומי תגובה של רעידות באירופה ובמזרח התיכון . 10איור

2005(

אין הגברות גבוהות יותר מאשר בתקינה 8EC ) 2004 (CENמעניין לציין כי בהמלצות ב

אינם מביאים להגברות גבוהות Pitilakis (2003) י "גם התיקונים בהן המוצעים ע. האמריקאית

. הרבה יותר פרט לזמני המחזור הגבוהים

21

התייחסות לתוצאות לינאריות בישראל. 2.6

למשל(עבודות רבות נעשו בישראל בעשור האחרון להערכת ההגברה הספקטרית באתרים שונים

Zaslavsky et al 2001,2002,2003,2005, 2006 .( ההגברות הטיפוסיות ,למשל, רמלה-באזור לוד

במישור החוף נתקבלו הגברות קטנות . שניות2 - ל0.4 בתחום זמני המחזור של 6- ל4שנתקבלו היו בין

ולכן הן , תוצאות אלה מבוססות על מדידות של רעש רקע ). ,2004Zaslavsky et al(קצת יותר

ן ישימות לתאוצות קרקע כך שה, ) וריסון נמוך מאד(מתייחסות להתנהגות הקרקע בתחום הלינארי

ישנם חילוקי דעות לגבי הרלוונטיות שלהן עבור תגובת האתרים ". נמוכות יחסית"מקסימליות

. ליניארית- במקרים בהם יתפתחו עיבורים משמעותיים בקרקע וההתנהגות תהיה לא, לרעידות חזקות

ליצור הגברות גבוהות עבודות אלה מעידות גם שחתכים גיאולוגיים באזורים מסוימים בארץ עלולים

לכן נראה שיש מקום לשקול התייחסות ). 2006, גבירצמן(ב "באופן משמעותי מאלה שהובחנו בארה

אתרים באזורים : "Fבתקן הישראלי להגברה חריגה באמצעות הוספת קריטריון חמישי לקרקע מסוג

עבור מבנים ,ת אגןכולל השפע, להגברות שתית חריגות, לפי מפת המכון הגיאולוגי, בהם יש חשד

".ועבור תכנון אורבני ' א מקבוצת חשיבות

פרמטרי-ספקטרום דו. 2.7

מבנהו , פרמטרי עבור שימוש במקדמי הגברת השתית- בנוסף לנוחיות החישובית של הספקטרום הדו

. בצורת הספקטרום בין אזורים שונים בארץ, למעשה, גם מאפשר להתייחס להבדלים הקיימים

אך אינם , גרמים עקב השפעת המרחק השונה של מקורות סיסמוגניים מן האזור הנדוןהבדלים אלה נ

ההגברה הספקטרית באתר קרוב למוקד של , כידוע. 413י "מוצאים ביטוי בספקטרום התקן של ת

ונמוך בזמני מחזור , בינונית הנה גבוה בזמני מחזור נמוכים/רעש בעל מגניטודה נמוכה

ההגברה הספקטרית הנה נמוכה יותר , באתרים רחוקים ממקור רעש חזק, מאידך. גבוהים/בינוניים

עם קבלת מידע מתאים עבור אזורי , לכן. גבוהים/בזמני המחזור הנמוכים וגבוהה יותר בבינוניים

חיפה מושפעת בעיקר , למשל. ניתן יהיה לבנות בכל אזור ספקטרומים אמינים יותר, הארץ השונים

.טבריה מושפעת כמעט אך ורק מבקעת הירדן, ואילו, דן ושבר יגור בקעת היר–משני מקורות

סיכום. 2.8מומלץ שכל עוד שאין נתונים מקומיים אשר יאפשרו פיתוח קורלציות ועקומי , ל"לאיור הדיונים הנ

מן הראוי לאמץ את ספקטרומי התגובה ומקדמי ההגברה המובאים בתקן ,תכנון מקומיים

ולא תאוצות (סיסמיות הישראליות כוללות רק תאוצות קרקע מאחר והמפות ה. האמריקאי

. הנוכחי413י "בעקבות הספקטרום במובא בת, Av = 1.25Aaמומלץ לאמץ ערך של , )ספקטריות

עם איסוף מידע מקומי והמשך לימוד הממצאים , צפוי שיעשו שיפורים ועדכונים במשך הזמן

אימוץ זה יהיה פשוט מאד אם הספקטרום של . םובעול, ב"בארה, המתקבלים מרעידות נוספות בארץ

פרמטרי מאפשר -אך יתרון לא פחות חשוב הוא כי מודל רב. פרמטרי כמוצע לעיל- יהיה דו413י "ת

היינו להתייחס להשפעות השונות –להתאים את הספקטרום בסלע לתנאים הגיאולוגיים של האזור

. סיסמי נתוןשיש למקורות החשובים של רעידות האדמה על אזור

22

2רשימת מקורות לפרק . 2.9

Ambraseys, N. N. et al. 2005. Equations for the estimation of strong motions from

shallow crustal earthquakes using data from Europe and the Middle East: Horizontal

peak ground acceleration and spectral acceleration, Bulletin of Earthquake

Engineering, 3, 1-53.

American Society of Civil Engineers (ASCE). 2005. Minimumdesign loads for

buildings and other structures, ASCE Standard ASCE/SEI 7-05.

Applied Technology Council (ATC). 1978. Tentative provisions for the development

of seismic regulations for buildings. ATC-3-06 Report, Redwood City, CA.

Bommer, J. J. 2004. Seismic hazard assessment. SECED- Imperial College short

course on Practical Seismic Design Principles & Applications, Imperial College,

London, Sept.

Boore, D. M. 2004. Can site effect be predicted? Journal of Earthquake Engineering,

8, Special Issue 1, 1-41.

Boore, D. M., Joyner, W. B. & Fumal, T. E. 1994.Estimation of response spectra and

peak accelerations from western North American earthquakes: An interim report, Part

2, US Geological Surve Open-file Report 94-127. 40pp.

CEN 2004. Eurocode(EC) 8 Part 1. EN 1998-1:2004, Brussels.

Dobry, R. et al. 2000. New site coefficients and site classification system used in

recent building seismic code provisions, Earthquake Spectra, 16, 41-67.

Idriss,I. M. 1990. Response of soft soil sites during earthquakes. Proceedings,

Symposium to Honor Professor H. B. Seed, Berkeley, May, 273-289.

Idriss, I. M. 1991. Earthquake ground motions at soft soil sites. Proc. 2nd

International Conference on Recent Advances in Geotechnical Earthquake

Engineering & Soil Dynamics, St. Louis, MO, 2265-2273.

International Council of Building Officials (ICBO). 1991 Uniform Building Code,

Whittier CA.

International Council of Building Officials (ICBO). 1994. Uniform Building Code,

Whittier CA.

23

International Council of Building Officials (ICBO). 1997. Uniform Building Code,

Whittier CA.

International Code Council (ICC). 2003. International Building Code, Falls

Church,Virginia.

Pitilakis, K. 2003?. Site effects, in: A. Ansal ed.: Recent Advances in Earthquake

Geotechnical Engineering and Microzonation, Kluwer, Dordrecht

Seed, H. B., Ugas, C. & Lysmer, J. 1976a. Site dependent spectra for earthquake

resistant design. Bull. Seism. Soc. Am., 66, 221-244.

Seed, H. B. et al. 1976b. Relationships between maximum acceleration, maximum

velocity, distance from source and local site conditions for moderately strong

earthquakes. Bull. Seism. Soc. Am., 66, 1323-1342.

Su, F. et al. 1992. The relation between site amplification factor and surficial geology

in central California. Bull. Seis. Soc. Am., 82(2), 580-602.

Zaslavsky, Y., et al., 2001, Microzoning of the earthquake hazard in Israel, Project 1:

Seismic microzoning of Lod and Ramla: The Geophysical Institute of Israel Earth

Sciences, ES/31/01, 66 p.

Zaslavsky, Y., et al., 2002, Generalization of site effects for earthquake scenario

application, the coastal plain area, Final Report: The Geophysical Institute of Israel

595/274/02, 79 p.

Zaslavsky, Y., et al., 2003, Microzonation of the earthquake hazard in Israel, Project

3: Empirical determination of site effect for the assessment of earthquake hazard and

risk to Kefar Sava: The Geophysical Institute of Israel 22-17-030, 59 p.

Zaslavsky, Y. et al. 2004. Estimation of site effects in the Israel seacoast area by

ambient noise records for microzonation. Proc. 5th International Conference on Case

Histories in Geotechnical Engineering, New York, NY, April.

Zaslavsky, Y. et al. 2005. Site response from ambient vibrations in the towns of Lod

and Ramla (Israel) and earthquake hazard assessment, Journal of Earthquake

Engineering, 3, 355-381.

Zaslavsky, Y., et al., 2006, Empirical determinations of local site effect using ambient

vibration measurements for the earthquake hazard and risk assessment to Qrayot-

Haifa Bay areas: Geophysical Institute of Israel 595/064/06, 79 p.

24

פיתוח אלגוריתם להערכת תנודות קרקע ברעידות . 2006. ס, ופרידמן. ג., מורבסקי, .מ, אבישור

המכון הלאומי לחקר , ייםח בינ"דו. תגובת אתרים בישראל לרעידת אדמה חזקה: אדמה בישראל

.הוגש למשרד הבינוי והשיכון, 2006687הבנייה

עדכון סוגית תאוצות קרקע בתקן הבניה הישראלי בהתאם לתנאים . 2006. ז, גבירצמן

.GSI/03/2007, ח מכון גיאולוגי"דו, הגיאולוגיים בישראל

עמידות מבנים ברעידת תכן: 413י "ת. 2004, 1998תוקן , 1995). י"מת(מכון התקנים הישראלי

.אביב-תל, אדמה

ח "דו. דברי הסבר – 413מפה מעודכנת של תאוצות שיא לתקן ישראלי . 2002. א, שפירא

. לוד, המכון הגיאופיסי לישראל, 592/230/02

25

בדיקת ההתאמה בין ההמלצות לעדכון התקן והתגובה הסיסמית של אתרים באזור חיפה. 3

הקדמה3.1

בוצעה חקירה של התגובה , לעיל לתנאי הארץ2 התאמת ההמלצות שהובאו בפרק כדי לבחון את

שמשו נתונים מארבעה , לצורך זה. הצפוייה של מספר אתרים באזור חיפה ל רעידת אדמה צפוייה

אשר התקבלו מיועצים גיאוטכניים , ונמל חיפה) בקריות(משה דיין ' רח, לב המפרץ, נשר–אתרים

נתונים שהתקבלו מקידוחי נסיון , עבור כל אתר. לצורכי תכנון ביסוסמחקירות שתית שבוצעו

. תוך שימוש בקורלציות הקיימות בספרות, סיסמיתורגמו לפרמטרים הדרושים עבור ניתוח

הקלטות אלה נבחרו . ב" הקלטות מרעידות אדמה שהתרחשו במערב ארה10נבחרו , במקביל

:לפי הקריטריונים הבאים, ש אצלנולמה שצפוי להתרח, במידה אופטימלית, להתאים

אפריקאי או על שבר -בהנחה שהרעידה המסוכנת לגבי חיפה תתרחש על השבר בסורי )א(

.מ" ק50מוקד היה עד /נבחרו הקלטות צרידות בהן המרחק בין האתר והשבר, יגור

מ" ק20עומק המוקד עד )ב(

7.5 – 5.5מגניטודה בין )ג(

וונה הייתה להשתמש בהם כקלט בפני הכ. כל ההקלטות שנבחרו הוקלטו על פני סלע )ד(

.של חתך הקרקע שמעל הסלע ולבצע ניתוח תגובה חד מימדי, הסלע באתרים השונים

האתרים 3.2

כללי3.2.1

חתכים .1 בארבעת האתרים מובאים בנספח נסיון שנעשושהתקבלו מקידוחיכפי י הקרקע כחת

קידוחי הנסיון שבוצעו , רץ ומשה דיןלב המפ, במקרים של אתרי נשר. 11מופשטים מובאים באיור

על בסיס מידע שהתקבל , הונחבמקרים אלה. עבור חקירות השתית לא הגיעו עד לשכבת סלע

70 -בעומק של כ, היכולה להיחשב כסלע" רפלקציה"שבאזור קיימת שכבת , מהמכון הגיאופיסי

21 -ופיעה בעומק של כקידוחי הנסיון העידו על שכבת כורכר קשה המ, במקרה של נמל חיפה. 'מ

, Vs, מהירות גלי גזירה בסלע, ל האתריםכעבור . ושכבה זו אומצה כסלע לצורכי הניתוחים', מ

.ש/ מ1200 - כהנלקח

26

Nesher Borehole 33 Lev Hamifratz Borehole 1

Depth layer Soil Gmax Vs from to thickness type (MPa) (m/sec)(m) (m) (m)

0.0

4.0 4.0

Clay 67.94 198

4.0 4.2 0.2 Clay 72.12 204 4.2 9 4.8 Clay 68.63 199 9.0 12 3.0 Clay 62.80 185

12.0 21.5 9.5 Clay 74.87 202 21.5 24.0 2.5 Sand 153.06 274 24.0 26.0 2.0 Sand 211.38 322 26 30 4.0 Sand 223.37 331 30 70 40.0 Clay 110.14 245 70 Kurkar 3082.57 1200


0.0

0.6 0.6

Clay 77.88 212

0.6 2.0 1.4 Clay 72.66 199 2.0 6.0 4.0 Clay 28.67 125 6.0 16.0 10.0 Clay 52.41 169 16.0 17.5 1.5 Clay 121.19 257 17.5 24.5 7.0 Sand 190.90 306 24.5 25.0 0.5 Sand 198.46 312 25.0 27.5 2.5 Clay 69.06 194 27.5 70.0 42.5 Clay 103.06 237 70 kurkar 3082.57 1200

Moshe Dayan Borehole 6 Namal Boring 5


0.0

2.0 2.0

Clay 30.65 133

2.0 3.1 1.1 Sand 34.99 131 3.1 8.1 5.0 Sand 83.19 202 8.1 14.6 6.5 Sand 109.73 232

14.6 19.1 4.5 Clay 67.64 192 19.1 22.1 3.0 Sand 135.71 258 22.1 25.6 3.5 Sand 101.38 223 25.6 27.6 2.0 Sand 89.05 209 27.6 29.1 1.5 Sand 92.50 213 29.1 39.1 10.0 Clay 95.38 228 39.1 50.6 11.5 Clay 107.46 242 50.6 70.0 19.4 Clay 123.08 259 70.0 kurkar 3082.57 1200


0.0

2.0 2.0

Sand 27.91 117

2.0 6.0 4.0 Sand 79.93 198 6.0 9.0 3.0 Sand 124.38 247 9.0 12.1 3.1 Sand 105.05 227

12.1 13.6 1.5 Clay 70.53 186 13.6 15.5 1.9 Clay 73.60 190 15.5 20.7 5.2 Clay 79.93 198 20.7 Kurkar 3082.57 1200

.1המבוססים על החתכים המובאים בנספח , תאור מפושט של חתכי הקרקע, 11איור

27

,Kramer -ראה סיכום ב(הנתונים שהתקבלו מהקידוחים הפרמטרים הסייסמיים על בסיס הערכת 3.2.2

1996(

:ממדי של תגובת אתר הם-שני פרמטרי הקרקע הדרושים לצורך ביצוע ניתוח חד

= Vs : דרך הקשרG, אשר קשורה למודול הגזירה של הקרקע,Vs, מהירות גלי גזירה בקרקע )א(

(G/ρ)0.5.

.β ,מקדם הריסון )ב(

G, או מודול הגזירה, Vs, מהירות גלי גזירה) א(

כלומר הקרקע אינו (משתנה כפונקציה של העיבור המתפתח בקרקע , G, ןוכמו כ, Vs - ידוע ש

ניתן להגדיר את הערך , הליניאריות הזו-כדי לאפשר התחשבות באי). מתנהגת בצורה ליניארית

עם הגדלת G - ובנוסף השינוי ב, Gmax - כ) 0.001% -סדר גודל של כ( בעיבור מאוד קטן Gשל

. העיבור

):Hardin, 1978(הקשר האמפירי הבא ניתן להעריך מGmaxאת

Gmax = 625 F(e) (OCR)k pa1-n (σ'm)n (1)

e, הינה פונקציה של מנת החלליםF(e) כאשר

OCR הנה דרגת טרום הדחיסות של הקרקע

Paהנו הלחץ האטמוספרי

σ'mמאמץ הנורמלי הממוצע הנו ה

k, n ראה בהמשך( הנם פרמטרים אמפיריים.(

, F(e) = 1/(0.3 + 0.7e2) המליץ לאמץ F(e) ,Hardin (1978)לגבי •

.F(e) = 1/e1.3 הציעו Jamiolkowski et al. (1991)ואילו

• k הנו פונקציה של אינדקס הפלסטיות )PI ( של הקרקע בהתאם לטבלה

:הבאה

PI 0 20 40 60 80 ≤100

k 0.0 0.18 0.3 0.41 0.48 0.5

• n0.5 - כ, בדרך כלל, נלקח

של קרקע חרסיתית על בסיס תוצאות של בדיקות גזירה OCRניתן להעריך את •

:Chandler (1978)על בסיס הקשר האמפירי , שבוצעו בקידוחים, su, מהירה

su / σ'v = 0.25 (OCR)0.95 (2)

תכולות , צריך לבסס על מדידות ממדגמים בלתי מופריםeאת הערך של •

.והערכות, רטיבות

β, מקדם ריסון) ב(

Ishibashi & Zhang (1993)הציעו את הקשר האמפירי הבא :

28

.ל"ים הנ עם העיבור בהתאם לקשרb - וG מראים את ההשתנות של 13 - ו12יורים א

קרקע פלסטית(b); קרקע לא פלסטית(a) עם עיבור ומאמץ ממוצע Gהשתנות . 12איור

בתלות באינדקס הפלסטיות, עם עיבורβהשתנות . 13איור

רעידות האדמה3.3

.5ב מתוארים בטבלה "עשרת התנודות אשר הוקלטו בזמן רעידות שהתרחשו במערב ארה

β

29

Earthquake Imperial Bigbear Bigbear Whittier Landers Parkfield Northridge Northridge Northridge SierraMadre title Valley

Station Superstition Civic Snow Mt. Wilson Joshua Tree GoldHill 4 Mt. Wilson Mt. Wilson Vasquez VasquezMt. Center Creek Fire Stn West Rocks Park Rocks Park

Record alignment 45 90 90 90 90 90 90 360 90 90Date 15.10.79 28.06.92 28.06.92 01.10.87 28.06.92 28.09.2004 17.01.94 17.01.94 17.01.94 27.11.91

Magnitude 6.6 6.6 6.6 5.9 7.5 6 6.7 6.7 6.7 5.8Depth km 12.1 7 7 9.5 4.5 8 17.5 17.5 17.5 12Distance 60.6 12.9 37.9 19 13.7 10.7 36.7 36.7 36.7 39.1Surface Rock Rock Rock Rock Rock Rock Rock Rock Rock 3 m alluvium

Dominant freq.Hz 2.15 3.12 10.4 6.4 1.35 7.8 4.5 5.8 1.61 5.05Peak acc (g) 0.11 0.545 0.164 0.175 0.284 0.384 0.13 0.23 0.14 0.125

Record duration s 28 60 60 20 80 20 60 60 60 40

אקסלרוגרמות אךה שמשו ככלט בפני הסלע עבור . 14נודות מובאות באיור התהאקסלרוגרמות של

. לא נכלל במחקרParkfield רעידת .הניתוחים של תגובת האתרים השונים

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0 10 20 30 40Time (sec)

Acc

eler

atio

n (g

)

-0.2-0.1

00.10.20.30.40.50.6

0 10 20 30 40Time (sec)

Acc

eler

atio

n (g

)

Big-Bear, Civic Center, 90º Big-Bear, Snow Creek, 90º

-0.1-0.05

00.05

0.10.15

0.20.25

0.30.35

0 10 20 30 40Time (sec)

Acc

eler

atio

n (g

)

-0.2-0.15

-0.1-0.05

00.05

0.10.15

0 10 20 30 40Time (sec)

Acc

eler

atio

n (g

)

Whittier, Mt Wilson, 90º Imperial Valley, Superstition Mt. 45º

-0.2-0.15

-0.1-0.05

00.05

0.10.15

0 10 20 30 40Time (sec)

Acc

eler

atio

n (g

)

-0.15

-0.1

-0.05

0

0.05

0.1

0.15

0 10 20 30 40Time (sec)

Acc

eler

atio

n (g

)

Sierra Madre, Vasquez Rocks Park, 90º Landers, Joshua Tree, 90º

30

-0.15

-0.1

-0.05

0

0.05

0.1

0.15

0 10 20 30 40Time (sec)

Acc

eler

atio

n (g

)

-0.2-0.15

-0.1-0.05

00.05

0.10.15

0.20.25

0.3

0 10 20 30 40Time (sec)

Acc

eler

atio

n (g

)

Northridge, Mt. Wilson 360º Northridge, Mt. Wilson, 90º

-0.15-0.1

-0.050

0.050.1

0.150.2

0 10 20 30 40Time (sec)

Acc

eler

atio

n (g

)

Northridge, Vasquez Rocks Park, 90º

אקסלרוגרמות של הרעידות ששמשו כקלט בחקירה הנוכחית. 14איור

הניתוחים3.4

העובד EERA –התקבל ששתי גישות הניתוח , בחקירה שבוצעה בשלב הראשון של מחקר זה

נותנים תוצאות דומות לגבי תגובת , העובד במרחב הזמן, Quake-Tec -ו, במרחב התדירויות

לאור הנוחיות , EERA - הוחלט שהשלב הנוכחי של המחקר יתבסס על השימוש ב, לכן. אתר

ים עבור כל רעידה התגובה התכנונימי העבודה התרכזה בהשוואה בין ספקטרו.בשימוש בו

,ח זה" של דו2לצה לתקן הכלול בפרק מסיס ההעל ב, הפועלת בפני הסלע בכל אחד מהאתרים

.של האתרים לרעידות אלה מניתוח תגובתם ים התגובה המתקבלמיוספקטרו

הספקטרום בסלע 3.4.1

התאוצהרק על , 2בהתאם לפרק , ספקטרום התגובה התכנוני מבוסס,עבור כל אחד מהרעידות

15 איור ).5 באיור Aa(שניות 0 של זמן מחזור הספקטרית בההשווה לתאוצ, המרביתהמוקלטת

וספקטרומי התגובה , 5המבוססים על איור , מראה את ספקטרומי התגובה התכנוניים בסלע

רובבשמראה 15 איור ).על בסיס עיבוד האקסלרוגרמות(המתאימים לכל אחד מהרעידות

זור בתחום צר של זמני מח, ספקטרום התגובה בסלע גבוה מהספקטרום התכנוני, המקרים

, שבתחום צר זה של זמני מחזורומראה , ממצא זה אינו קשור כלל לנושא של תגובת אתר. נמוכים

עוד , ההמלצות לעדכון התקן עלולים להיות לא שמרניים כבר לגבי הספקטרום התכנוני בסלע

.לפני התחשבות בתגובת האתר

31

הגברת האתר3.4.2

פקטרום התגובה התכנוני בפני חתך הקרקע את ס, עבור כל רעידה בנפרד, מראה16איור

יש . והספקטרומים המחושבים עבור כל אחד מהאתרים) 2בהתאם להמלצות שהובאו בפרק (

.3 בהתאם לטבלה Dלהדגיש שכל ארבעת האתרים מוינו כקבוצת

הספקטרומים , בתחום מסויים של זמני מחזור נמוכים, מראה שעבור כל אחד מהרעידות16איור

ממצא זה מודגש בצורה אחרת . ים בפני הקרקע הנם גבוהים מהספקטרומים המחושביםהמחושב

רעידת .והערכים התכנוניים, המראה את היחס בין הערכים הספקטריים המחושבים, 17באיור

Landers מראה ערכים ספקטריים גבוהים מעקום התכנון גם בזמני ו דופן בנושא ההגברה תיוצא

טית הנמוכה ביותר נרעידה זו הנה בעלת התדירות הדומינ. שניות1.5 -כעד , מחזור ארוכים יותר

, יחד אם זאת; יתכן שרעידה זו אינה טיפוסית ).Hz 1.3( מבין הרעידות ששמשו לניתוחים אלה

בתחום מסויים מהערכים התכנונייםותהעובדה שרוב הרעידות מראות תאוצות ספקטריות גדול

מדגישה הצורך להמשך המחקר ובחינה נוספת , א השפעת האתראפילו בסלע לל, של זמני מחזור

.של הדרישות התכנוניות

32

Big Bear CC 90 deg

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Period (sec)

Spec

tral

acc

eler

atio

n, S

a (g

)

Design

Record

BigBearSC - Rock

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Period (sec)

Spec

tral

acc

eler

atio

n, S

a (g

)RockDesign

Record

Landers - Joshua Tree 90 - Rock

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3Period (sec)

Spec

tral

acc

eler

atio

n, S

a (g

)

Rock Design

Record

Imperial (Rock RS)

0

0.050.1

0.15

0.2

0.250.3

0.35

0.40.45

0.5

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3Period (sec)

Spec

tral

acc

eler

atio

n, S

a (g

)

Rock Design

Record

Whittier-MtWilson (RockRS)

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3Period (sec)

Spec

tral

acc

eler

atio

n, S

a, (g

)

Rock Design

Record

Northridge-MtWilson90 - RockRS

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Period (sec)

Spec

tral

acc

eler

atio

n, S

a (g

)

Rock Design

Record

Northridge_MtWilson360 - RockRS

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3Period (sec)

Spec

tral

acc

eler

atio

n, S

a (g

)

Rock Design

Record

Northridge-Vasquez90-RockRS

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0 1 2 3 4 5Period (sec)

Spec

tral

acc

eler

atio

n, S

a (g

)

Rock Design

Record

Sierra-Vasquez90 - RockRS

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3Period (sec)

Spec

tral

acc

eler

atio

n, S

a (g

)

Rock Design

Record

תכנוניים ומחושבים מאקסלרוגרמות-ספקטרומי תגובה בסלע . 15איור

33

Big Bear CC 90 deg

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3Period (sec)

Spec

tral a

ccel

erat

ion,

Sa

(g)

RockSoil

Nesher

LevMifratzMosheDayan

Namal

BigBearSC

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Period (sec)

Spec

tral

acc

eler

atio

n, S

a (g

) Rock

Soil

Nesher

LevHamifratz

MosheDayan

Namal

Landers - Joshua Tree 90 deg

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3Period (sec)

Spec

tral a

cceleration, Sa

(g)

Rock

Soil

Nesher

Lev Hamifratz

MosheDayan

Namal

Imperial

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3Period (sec)

Spec

tral

acc

eler

atio

n, S

a (g

)

Rock

Soil

Nesher

LevMifratz

MosheDayan

Namal

Whittier-MtWilson

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

0 1 2 3Period (sec)

Spec

tral

acc

eler

atio

n, S

a, (g

) Rock

Soil

Nesher

LevMifratz

MosheDaya

Northridge-MtWilson90

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Period (sec)

Spec

tral acc

eler

atio

n, S

a (g

)

Rock

Soil

Nesher

LevMifratz

MosheDayan

Namal

Northridge_MtWilson360

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3Period (sec)

Spec

tral acc

eler

atio

n, S

a (g

)

Rock

Soil

Nesher

LevMifratz

MosheDayan

Namal

Northridge-Vanquez90

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 1 2 3 4 5Period (sec)

Spec

tral acc

eler

atio

n, S

a (g

)

Rock

Soil

Nesher

LevMifratz

MosheDayan

Namal

Sierra-Vasquez90

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3Period (sec)

Spec

tral a

cceler

atio

n, S

a

(g)

Rock

Soil

Nesher

LevMifratz

MosheDayan

Namal

תכנוניים ומחושבים -ספקטרומי תגובה בפני הקרקע . 16איור

34

BigBear-CivicCenter90

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00Period (sec)

Rat

io (S

a-ca

lc/S

a-de

sign

) NesherLevHamifratzMosheDayanNamal

BigBear-SnowCreek90

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0.00 0.25 0.50 0.75 1.00Period (sec)

Ratio

(Sa-

calc

/Sa-

desi

gn)

NesherLevMifratzMosheDayanNamal

Landers -JoshuaTree

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

0.00 1.00 2.00 3.00Period (sec)

Rat

io (S

a-ca

lc/S

a-de

sign

) Nesher

LevMifratz

MosheDayan

Namal

Imperial

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

0.00 0.25 0.50 0.75 1.00Period (sec)

Rat

io (S

a-ca

lc/S

a-de

sign

) NesherLevMifratzMosheDayanNamal

Whittier

00.5

11.5

22.5

33.5

0.00 0.25 0.50 0.75 1.00Period (sec)

Ratio

(Sa-

calc

/Sa-

desi

gn) Nesher

LevMifratzMosheDayanNamal


0

0.5

1

1.5

2

2.5

0.00 0.25 0.50 0.75 1.00Period (sec)

Ratio

(Sa-

calc

/Sa-

desi

gn) Nesher



0

0.5

1

1.5

2

2.5

0.00 0.25 0.50 0.75 1.00Period(sec)

Ratio

(Sa-

calc

/Sa-

desi

gn)

NesherSeries2MosheDayanNamal

Northridge-Vasquez90

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00

Period (sec)

Rat

io (S

a-ca

lc/S

a-de

sign

)

NesherLevMifratzMosheDayanNamal

Sierra-Vasquez90

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0.00 0.50 1.00Period (sec)

Ratio

(Sa-

calc

/Sa-

desi

gn) Nesher


יחס בין ערכים ספקטריים מחושבים לערכים תכנוניים בפני השטח. 17איור

35

סיכום. 3.5

נבדקה השפעת האתר של מספר , 2006שדווח בינואר , בשלב הראשון. מחקר זה בוצע בשני שלבים

. ברעידות שונותאתרים בארץ

מספר י "הערכת תגובת האתר מושפעת עשל העבודה הייתה לבחון איך הראשון הדגש בשלב

המתעלמת , נעשתה השוואה בין ניתוח ליניארי.הנחות ומרכיבים של המערכת החישובית

התקבל . ליניאריות- האיניתוח שלוקח בחשבון את ו, ליניארית של הקרקע- מההתנהגות הלא

שלמרות שהניתוח הליניארי שמרני בזה שהוא נותן ערכי הגברה מקסימליים גדולים בהרבה

כלומר זמני (הוא עלול להיות לא שמרני בתחום של תדירויות נמוכות , ליניארי- מהניתוח הלא

, כללית, רחב הזמן מוביליםנמצא שניתוחים הנעשים במרחב התדירות ובמ). מחזור גבוהים

על בסיס . כולל מדריך לשימוש, ליניארי במרחב הזמן- והוכנה תוכנה לניתוח לא, לתוצאות דומות

, התקבל שבאתרים טיפוסיים בארץ, ליניאריים שנעשו בשלב זה של העבודה- הניתוחים הלא

.4 – 3השפעת האתר עלולה לגרום להגברות ספקטרליות מרביות של עד

הובאה והוסברה המלצה לעדכן את התקן , ח הנוכחי"המדווח בדו, ני של העבודהבשלב הש

. כך שהקטע המתייחס להשפעת האתר יתאים לגישה של התקנים האמריקאיים, 413הישראלי

, הקושרת את מידת ההגברה לגודל התנודה ולתכונות החתך הגיאולוגי, נראה שגישה זו

הנה ) והשני לתחום הגבוה, ם הנמוך של זמני מחזוראחד לתחו(והמשתמשת בשני פרמטרי הגברה

ב על "בחינת השפעתן של מספר רעידות שנקלטו במערב ארה, יחד עם זה. הגיונית וריאלית יותר

- בדרך כלל עד כ( באזור חיפה הראה שבתחום צר של זמני מחזור נמוכים שוניםאתרים ארבעה

הצפוי לפי ספקטרומי התגובה התכנוניים תגובותיהן עלולות להיות חזקות יותר מ) שניות0.3

הסתבר שהספקטרומים של התנודות המוקלטות . נוספתהתייחסותממצא זה דורש . המומלצים

כבר גבוהים מהספקטרום התכנוני לסלע בתחום , אשר השתמשו כקלט בניתוחים אלה, על סלע

יתכן .)ת האתרכלומר ללא השפע(ללא השפעת שכבות הקרקע שמעל הסלע , זה של זמני מחזור

שהסיבה לכך נמצא בעובדה שהקטע האופקי של הספקטרום התכנוני מעוגן על ערכו בזמן מחזור

הספקטרומים לא בולטים באופן משמעותי מעל , ברוב המקרים, ובזמן זה, שניות0.2של

. מומלץ להקדיש חקירה נוספת לתופעה זו. הספקטרום התכנוני

3מקורות לפרק רשימת . 3.6

Chandler, R.J. (1988). The in-situ measurement of the undrained shear strength of

clays using the field vane. ASTM STP 1014 – Vane shear strength testing in soils: Field and laboratory studies. 13-44. Hardin, B.O. (1978). The nature of stress-strain behavior of soils. Proc., Earthquake

Engineering and Soil Dynamics, ASCE. Pasadena, California, Vol.1, 3-89.

Ishibashi, I. and Zhang, X. (1993). Unified dynamic shear moduli and damping ratios

of sand and clay. Soils and Foundations, 33(1), 182-191.

Jamiolkowski, M., Leroueil, S. and LoPresti, D.C.F. (1991). Theme Lecture: Design

parameters from theory to practice. Proc., Geo-Coast '91, Yokohama, Japan, 1-41

Kramer, S.L. (1996). Geotechnical Earthquake Engineering. Prentice Hall.

2006687

Development of algorithms for estimating

site vibrations during earthquakes in Israel

Prof S. Frydman

Copyright © S. Frydman the Ministry of Construction and Housing and the Technion Research and Development

Foundation Limited, Haifa

July 2007 Haifa

לארשיב םירתא תבוגת הקזח המדא...

Documents