Prediction of the quantitative parameters of seismic ground motion, based on studies of strong ground records, is the final part of a set of works on assessing the seismic hazard of any territory. At the same time, the results of studying the processes of seismic wave generation and propagation in the near fields of earthquakes are of great importance for the physics of the earthquake source, being the basis for constructing an adequate model of the source and the processes occurring in it. The regularities of propagation of a seismic wave field are expressed in the equations of the relationship between the parameters of seismic vibrations and characteristics of the source and the medium. These equations can be obtained both from the theoretical positions available in today’s seismological science and from analysis of accumulated data of strong ground records. It does not require proof that the interpenetration of these two methods is the most useful for scientific progress. The trend of recent decades in the development of equations for predicting the parameters of strong ground motions is identification of several zones in the wave field with different dependences on the parameters of the medium and source. The predictive ratios obtained using this method is distinguished by a decrease in the scatter of estimates of the fluctuation parameters and compliance with empirical data. When processing statistical data using dimension and similarity theory, it was found that in the field of seismic waves, there are similar distances at which the values of the oscillation parameters are similar. In other words, there are laws for scaling the seismic ground motion parameters. A similar statement can be found in theoretical studies on generation of seismic waves by an earthquake source. The aim of the study is, using theoretical provisions on processes in the source area, to establish the laws of generation and propagation of the parameters of strong ground movements, taking into account empirical data; to develop a model of the source zone that does not contradict empirical data; and to determine the size of the earthquake source zone. The research methodology involves statistical analysis of empirical data on strong ground motion. The results yielded are attenuation equations for the amplitudes of peak ground accelerations in the fault, near-, and far-field zones; predictive equations for the prevailing periods and duration of fluctuations of strong ground motion; and estimates of the sizes of the earthquake source zone.

Актуальность работы. Сейсмическая интенсивность является наиболее точной характеристикой сейсмических воздействий, поскольку она напрямую связана с повреждаемостью строительных объектов. В то же время, повреждаемость объектов определяется параметрами сейсмических воздействий. Поэтому оценка затухания интенсивности весьма важна для проектирования сейсмостойких строительных конструкций. Затухание сейсмической интенсивности с расстоянием оценивается согласно уравнению макросейсмического поля. Недостатками этого метода является: 1) использование гипоцентрального расстояния; 2) описание затухания параметров сейсмических колебаний одним уравнением. По эмпирическим данным в инженерном диапазоне сейсмических воздействий (6 – 9 баллов) выделяются три зоны (разломная, ближняя и дальняя), в каждой из которых параметры сейсмического движения грунта различным образом зависят от магнитуды, механизма очага, расстояния и грунтовых условий. Разработка уравнений затухания интенсивности, лишенных этих недостатков, будет способствовать повышению точности прогнозных оценок ожидаемых сейсмических воздействий. Цель работы – исследовать законы затухания сейсмической интенсивности в различных зонах поля колебаний при землетрясениях. Методы исследования – статистический анализ эмпирических данных по сильным движениям грунта. Результаты работы – предложены уравнения затухания для сейсмической интенсивности в различных зонах волнового поля сейсмических колебаний в зависимости от механизма очага и грунтовых условий. Погрешность оценок интенсивности составляет 0.35 балла для разломной и ближней зон и 0.40 балла для дальней зоны. В разломной зоне интенсивность нарастает, достигая максимума на некотором удалении от разлома, на границе разломной и ближней зон. Затем начинается затухание интенсивности, которое резко усиливается при переходе в дальнюю зону. В очаговой зоне (совокупность разломной и ближней зон) приращение интенсивности происходит вследствие изменения несущей способности грунта.

Актуальность работы. Сейсмическая интенсивность является наиболее точной характеристикой сейсмических воздействий, поскольку она напрямую связана с повреждаемостью строительных объектов. В то же время, повреждаемость объектов определяется параметрами сейсмических воздействий. Поэтому оценка затухания интенсивности весьма важна для проектирования сейсмостойких строительных конструкций. Затухание сейсмической интенсивности с расстоянием оценивается согласно уравнению макросейсмического поля. Недостатками этого метода является: 1) использование гипоцентрального расстояния; 2) описание затухания параметров сейсмических колебаний одним уравнением. По эмпирическим данным в инженерном диапазоне сейсмических воздействий (6 – 9 баллов) выделяются три зоны (разломная, ближняя и дальняя), в каждой из которых параметры сейсмического движения грунта различным образом зависят от магнитуды, механизма очага, расстояния и грунтовых условий. Разработка уравнений затухания интенсивности, лишенных этих недостатков, будет способствовать повышению точности прогнозных оценок ожидаемых сейсмических воздействий. Цель работы – исследовать законы затухания сейсмической интенсивности в различных зонах поля колебаний при землетрясениях. Методы исследования – статистический анализ эмпирических данных по сильным движениям грунта. Результаты работы – предложены уравнения затухания для сейсмической интенсивности в различных зонах волнового поля сейсмических колебаний в зависимости от механизма очага и грунтовых условий. Погрешность оценок интенсивности составляет 0.35 балла для разломной и ближней зон и 0.40 балла для дальней зоны. В разломной зоне интенсивность нарастает, достигая максимума на некотором удалении от разлома, на границе разломной и ближней зон. Затем начинается затухание интенсивности, которое резко усиливается при переходе в дальнюю зону. В очаговой зоне (совокупность разломной и ближней зон) приращение интенсивности происходит вследствие изменения несущей способности грунта Relevance of the work. Seismic intensity is the most accurate characterization of seismic effects, as it is directly related to the damageability of construction objects. At the same time, the damageability of objects is determined by the parameters of seismic impacts. Therefore, the evaluation of intensity attenuation is very important for the design of earthquake-resistant building structures. The attenuation of seismic intensity with distance is estimated according to the macroseismic field equation. The disadvantages of this method are: 1) use of hypocentral distance; 2) description of attenuation of seismic vibration parameters by a single equation. According to empirical data, in the engineering range of seismic impacts (6 – 9 points) three zones (fault, near-field and far-field) are distinguished, in each of which seismic ground motion parameters depend differently on magnitude, focal mechanism, distance and ground conditions. The development of intensity attenuation equations devoid of these disadvantages will improve the accuracy of predictive estimates of expected seismic effects. The aim of the paper is to investigate the laws of seismic intensity attenuation in different zones of the vibration field during earthquakes. Research methods – statistical analysis of empirical data on strong ground motions. Results of work – proposed attenuation equations for seismic intensity in different zones of the wave field of seismic vibrations depending on the source mechanism and ground conditions. The error of intensity estimates is 0.35 for the fault- and near-field zones and 0.40 for the far-field zone. In the fault zone, the intensity increases, reaching a maximum at some distance from the fault, at the boundary of the fault and near-field zone. Then the intensity begins to decay, which sharply intensifies at the transition to the far-field zone. In the source zone (a combination of the fault and near-field zones), the intensity increment occurs due to changes in the bearing capacity of the ground.

Работа является заключительной частью серии статей, посвященных детальному сейсмическому районированию. В 1‑й и 2‑й частях подробно описаны методические основы и эмпирические данные о связи параметров сейсмического движения грунта с характеристиками очагов землетрясений и грунтов в пункте регистрации. В настоящей статье подробно описывается весь цикл работ по проведению детального сейсмического районирования для условного объекта повышенной ответственности в г. Анапе. На основании собранных и обработанных данных строитися карта зон возникновения очагов землетрясений района расположения объекта и производится оценка параметров ожидаемых сейсмических воздействий. Для всех параметров оцениваются величины стандартных отклонений. На заключительном этапе работ, учитывая результаты сейсмического микрорайонирования, строится проектный спетр реакции и соответствующая ему трехкомпонентная синтетическая акселерограмма. Проводится верификация этой акселерограммы (как для объектов атомной энергетики). На основании параметров сейсмических колебаний определяется сейсмическая интенсивность площадки строительства.

Актуальность работы. Прогноз количественных параметров сейсмического движения грунта, основанный на исследованиях сильных движений грунта – заключительная часть комплекса работ, по оценке сейсмической опасности любой территории. В то же время результаты исследований процессов генерации и распространения сейсмических волн в ближней зоне землетрясений имеют большое значение для физики очага землетрясения, являясь основой для построения адекватной модели очага и происходящих в нем процессов. Закономерности распространения сейсмического волнового поля выражаются в уравнениях связи параметров сейсмических колебаний с характеристиками очага и среды. Эти уравнения могут быть получены как исходя из теоретических положений, имеющихся в сегодняшней сейсмологической науке, так и из анализа накопленных данных по сильным движениям грунта. Не требует доказательства, что взаимопроникновение этих двух методов является наиболее плодотворным для развития научного прогресса. Тенденция последних десятилетий при разработке уравнений для прогноза параметров сильных движений грунта – выделение в волновом поле нескольких зон с различными зависимостями от параметров среды и очага. Прогнозные соотношения, получаемые с использованием такого метода, отличает уменьшение разброса оценок параметров колебаний и соответствие эмпирическим данным. При обработке статистических данных с использованием теории размерности и подобия установлено, что в поле сейсмических волн существуют подобные расстояния, на которых величины параметров колебаний подобны. Иными словами, существуют законы масштабирования параметров сейсмических движений грунта. Аналогичное утверждение можно найти и в теоретических работах, посвященных генерации сейсмических волн очагом землетрясения. Цель работы – используя теоретические положения о процессах в очаговой области, установить законы генерации и распространения параметров сильных движений грунта с учетом эмпирических данных, разработать модель очаговой области, не противоречащую эмпирическим данным, определить размеры очаговой области землетрясения. Методы исследования – статистический анализ эмпирических данных по сильным движениям грунта. Результаты работы – предложены уравнения затухания для амплитуд пиковых ускорений грунта в разломной, ближней и дальней зонах; прогнозные уравнения для преобладающих периодов и продолжительности колебаний сильных движений грунта; оценены размеры очаговой области землетрясения.

Развитие теоретических основ оценки сейсмической опасности, накопление новых эмпирических данных по сильным движениям грунта, выявление ранее неизвестных закономерностей генерации и распространения сейсмических волн, модернизация уравнений затухания параметров сильного движения грунта и разработка новых соотношений, связывающих характеристики сейсмических колебаний – все это делает необходимым актуализацию действующих нормативных документов. Прежде всего, необходимо испра- вить терминологические неточности. Первоочередная проблема – соотношение детального сейсмического районирования (ДСР) и уточнение исходной сейсмичности (УИС). Среди разработчиков новых СП наблюдается негативное отношение к ДСР, очевидно вследствие того, что этот вид работ требует больших материальных затрат и времени. Возможно, это связано с неверным опре- делением ДСР. Другой проблемой строительных норм является использование УИС, цели, задачи и состав исследований этого вида работ нигде не описаны. Более того, описание УИС даже отсутствует в списке терминов и определений. Требуют уточнения и другие термины. Необходимо ввести в практику использование скорости и смещения грунта, продолжительности колебаний, энергетиче- ских характеристик сейсмического воздействия. Назрел отказ от шкалы MSK-64 и переход на новую шкалу сейсмической интенсив- ности ГОСТ Р 57546‑2017. Модернизация необходима как для одного из основных нормативных документов СП 14.13330.2018, так и для многих других нормативных документов. Не являются исключением строительные правила, регламентирующие проведение работ по детальному сейсмическому районированию: СП 286.1325800.2016 и СП 408.1325800.2018. В настоящей работе делается попытка устранить противоречия, присущие действующим строительным нормам, и предлагается усовершенствованный метод оценки параметров сейсмического движения грунта.

В статье рассматриваются существующие на сегодняшний день методы расчета параметров сейсмического движения грунта, их достоинства и недостатки. С использованием параметризации сейсмических записей обосновывается выбор метода прогноза ко‑ личественных характеристик колебаний на основании статистических закономерностей. В качестве основных параметров рассма‑ триваются уровень пиковых ускорений грунта (приводятся результаты исследований законов затухания и соотношения амплитуд на различных компонентах), преобладающие периоды колебаний, форма спектра реакции в ускорениях, продолжительность колеба‑ ний, резонансное усиление грунтов. Расчеты ведутся с использованием эмпирических уравнений, связывающих значения параметров колебаний грунта с характеристиками очага землетрясения и грунтовыми условиями. Параметры очага оцениваются при прове‑ дении работ по детальному сейсмическому районированию (см. часть 1), а грунтовые условия определяются по результатам сейс‑ мического микрорайонирования исследуемой площадки строительства. Основными параметрами очага являются магнитуда, тип механизма, кратчайшее расстояние до поверхности разлома. Грунтовые условия определяются, главным образом, плотностью гор‑ ных пород и скоростью поперечных волн.

В статье рассматриваются методические аспекты детального сейсмического районирования (ДСР): цели и задачи, методы прове- дения, терминология. Охарактеризовано место ДСР в системе работ по сейсмическому районированию и оценке сейсмической опас- ности. Описаны основные отличия работ, проводимых в рамках ДСР, от процедур при других видах сейсмического районирования — общего сейсмического районирования (ОСР) и сейсмического микрорайонирования (СМР), а также от работ по уточнению исход- ной сейсмичности (УИС). Особое внимание уделено вопросу о том, в каких случаях необходимо проведение ДСР. Определены основные ожидаемые итоги проведения ДСР: понижения ранга картируемых сейсмогенерирующих структур, существенное повышение точ- ности задания сейсмических воздействий в количественных характеристиках, снижение риска повреждения при землетрясениях от- дельных объектов. Кратко охарактеризованы основные методы ДСР, их недостатки и преимущества. Подробно рассмотрен вопрос прогноза ожидаемых сейсмических воздействий по результатам работ ДСР.

When studying the seismic effect of the occurred earthquake, the collected macroseismic data are of great importance. To design the most reliable map of the macroseismic field, it’s necessary to have the sufficient number of such data, which descript accurately, how and under what circumstances the earthquake was felt. However, in sparsely populated regions, collecting such information is often impossible. In similar situations, the lack of near-field data is particularly sensitive. This is the case of the Monte Cristo Rangeearthquake, 15.05.2020, MW= 6.5, which occurred in Western Nevada. The nearest settlement from the epicenter was at a distance of » 59 km. In addition, there were not only strong ground motion instruments, but also regional seismic stations near the epicenter. The nearest seismic station that recorded the event was at a distance of »39 km. In the absence of information or their extremely small number, the construction of isoseists near the epicenter can be made only by theoretical calculations. Global or regional empirical attenuation curve is used. Usually, the attenuation law is described by single curve. The accuracy of such constructions is low. The separation of several zones in the earthquake wave field with their individual attenuation laws and the correlations between the vibration parameters and the parameters of the earthquake source and ground conditions significantly improves the accuracy of calculations. The article proposes a methodology for calculating accelerations and intensities based on empirical data. The aim of the work is study of the macroseismic field of the Monte Cristo Range earthquake, 15.05.2020, MW = 6.5: assessment of peak accelerations and intensity in the near-field of this earthquake. Research methods - analysis of available data on the earthquake, and development of attenuation curves for this seismic event, calculation of peak ground accelerations, duration of oscillations and assessing intensity. Results of the work – for Monte Cristo Range earthquake, 15.05.2020, PGA attenuation equations were proposed and the seismic effect in the near-field was estimated. При исследовании сейсмического эффекта происшедшего землетрясения большое значение имеют собранные макросейсмические данные. Их достаточное количество и точность описания того, как и при каких обстоятельствах ощущалось землетрясение, способствуют построению наиболее достоверной карты макросейсмического поля. Однако в малонаселенных регионах сбор такой информации зачастую невозможен. В подобных ситуациях особенно чувствителен недостаток данных в ближней зоне землетрясений. Именно такой случай представляет собой землетрясений Монте Кристо Рэйндж, 15.05.2020 г., MW = 6,5, произошедшее в Западной Неваде. Ближайший населенный пункт от эпицентра находился на расстоянии » 59 км. К тому же, вблизи эпицентра не оказалось не только приборов сильных движений, но и регулярных сейсмостанций. Ближайшая с/станция, зафиксировавшая событие, находилась на расстоянии » 39 км. При отсутствии сведений или их крайней малочисленности построение изосейст вблизи эпицентра может быть произведено только теоретическими расчетами. Используются среднемировые или региональные эмпирические зависимости затухания параметров колебаний. При этом закон затухания обычно описывается одной кривой. Точность таких построений невысока. Выделение в волновом поле землетрясения нескольких зон со своими законами затухания и зависимостями параметров колебаний от параметров очага и среды значительно повышает точность расчетов. В статье предлагается методика расчетов ускорений и интенсивностей, основанная на эмпирических данных. Цель работы – исследование макросейсмического поля землетрясения Монте Кристо Рэйндж, 15.05.2020 г., MW = 6,5: оценка пиковых ускорений и интенсивности вблизи очага этого землетрясения. Методы исследования – анализ имеющихся данных о землетрясении, разработка кривых затухания применительно к этому сейсмическому событию, расчет пиковых ускорений грунта, продолжительности колебаний и оценка интенсивности. Результаты работы – для землетрясения Монте Кристо Рэйндж, 15.05.2020 г., предложены уравнения затухания пиковых ускорений, и оценен сейсмический эффект

On September 21, 2004, the series of perceptible earthquakes occurred near the city of Kaliningrad. This series of seismic events affected not only the Sambia Peninsula, but also the entire Baltic region up to southern Sweden and eastern Denmark. The following events were recorded instrumentally: the foreshock with a magnitude of 5.0, the main shock with a magnitude of 5.3, and several aftershocks. The above magnitude estimates correspond to the highest values provided by various agencies. The magnitude estimates are conservative, but in this case it is even more difficult to explain the abnormally high intensities in some locations. Abnormally high seismic effects can be explained in only two ways: either the influence of the geological medium structure, or the occurrence of new earthquakes, which were triggered by the fore- and mainshock. The first assumption is not supported by the results of seismic microzoning, because the maximum amplification of seismic intensity was only 0.6 at two sites. To explain the observed intensity, such amplification is too weak. We attempted to find factual material confirming the possibility of earthquakes triggered by the fore- and mainshock. The article analyzes the distribution of seismic effects from the September 21, 2004 Kaliningrad earthquakes within Kaliningrad oblast. The observed intensities are compared with the calculated seismic effects in terms of the seismic intensity scale. As a result, it was found that the observed level of seismic effects significantly exceeds the calculated one and cannot be explained by the effects from the fore- and mainshock because of ground conditions. The macroseismic surveys in the territory of Kaliningrad oblast revealed excessively large cracks in the ground with significant horizontal movements along them and an anomalous lowering of the water level in a pond near the village of Veselovka, despite the torrential rains the day before. According to the macroseismic data, the average value of the attenuation coefficient for the region under consideration was b ≈ 2.7, which is significantly lower than the world average. The acquired data gave us grounds to hypothesize about certain earthquakes that accounted for the anomalously high seismic effects in Kaliningrad oblast: these seismic events were triggered by the fore- and mainshock of the 2004 Kaliningrad earthquakes, but were not recorded by seismic stations. A conclusion is drawn about the stress state of the crust beneath the Sambia Peninsula. Therefore, trigger earthquakes are quite possible here.

Задание сейсмических воздействий в отечественных строительных нормах практически не меняется в течение последних 60 лет. Накопленные эмпирические данные по сильным движениям позволяют коренным образом усовершенствовать методику расчета зданий и сооружений на сейсмостойкость. Ожидается снижение погрешностей расчета примерно вдвое. Цель работы. В последнее время много внимания уделяется проблемам построения карт сейсмической опасности в ускорениях. Однако по традиции в нашей стране такие карты оценивают сейсмическую опасность в баллах шкалы сейсмической интенсивности. В большинстве стран сейсмическая опасность оценивается именно в ускорениях. Строились такие карты и в нашей стране. В частности, карты ОСР-97 и ОСР-2012 имели вариант и в ускорениях. Построение карт сейсмической опасности в ускорениях не имеет принципиальных трудностей. Проблема в том, что ускорения не являются адекватной мерой сейсмических воздействий. Более половины века тому назад американские ученые на эмпирическом материале показали, что связь ускорений с баллами, а, следовательно, и с повреждаемостью зданий неоднозначна: шкалы сейсмической интенсивности различны для разных расстояний и грунтов. Ошибка в оценке последствий землетрясения по ускорениям грунта может достигать 2 баллов. Следовательно, расчет ожидаемых воздействий следует производить с учетом других характеристик сейсмических волн. К тому же, попытки построения карт сейсмической опасности строились без учета данных инженерной сейсмологии и с нарушениями правил теории вероятностей и поэтому обладают не только определенными достоинствами, но и серьезными недостатками. Некоторые исследователи считают, что скорости колебаний лучше коррелируются с повреждениями сооружений, по крайней мере, многоэтажных зданий и подземных трубопроводов. Методы работы. Однако анализ эмпирических данных показал, что использование ускорений, скоростей и смещений характеризуется примерно одинаковой точностью. Рассмотрены способы построения карт общего сейсмического районирования. В действующей шкале сейсмической интенсивности ГОСТ Р 57546.2017 приведены оценки корреляции повреждаемости зданий с различными параметрами сейсмических колебаний: ускорениями, скоростями, смещениями, мощностью колебаний грунта. Оценено влияние продолжительности колебаний. Результаты работы. Показано, что дальнейшее повышение надежности расчетов объектов на сейсмостойкость связана с представлением сейсмических воздействий не с амплитудами колебаний, а с энергетическими характеристиками сейсмических волн The specification of seismic effects in domestic building codes has remained practically unchanged over the past 60 years. The accumulated empirical data on strong ground notions make it possible to radically improve the methodology for calculating buildings and other structures for seismic resistance. It is expected that the calculation errors will be reduced by about half. Aim. Recently, much attention has been paid to the problems of developing seismic hazard maps in accelerations. However, by tradition in our country, such maps assess the seismic hazard in terms of the seismic intensity scale. In most countries, seismic hazard is assessed in terms of accelerations. Such maps were also built in our country. In particular, OSR-97 maps also had a variant in acceleration. The construction of seismic hazard maps in accelerations has no fundamental difficulties. The problem is that accelerations are not an adequate measure of seismic effects. More than half a century ago, American scientists, using empirical material, showed that the relationship between accelerations and points, and, consequently, with the damage to buildings, is ambiguous: the seismic intensity scales are different for different distances and grounds. The error in assessing the consequences of an earthquake in terms of ground acceleration can reach 2 points. Therefore, the calculation of the expected impacts should be based on other characteristics of the seismic waves. In addition, attempts to construct seismic hazard maps were built without taking into account the data of engineering seismology and with violations of the rules of probability theory and therefore have not only certain advantages, but also serious drawbacks. Some researchers believe that vibration velocities correlate better with structural damage, at least in multi-storey buildings and underground pipelines. However, the analysis of empirical data showed that the use of accelerations, velocities and displacements is characterized by approximately the same accuracy. Methods. Methods for constructing maps of general seismic zoning, which have a higher accuracy in comparison with existing maps, are considered. In the current scale of seismic intensity GOST R 57546.2017 estimates of the correlation of damage to buildings with various parameters of seismic vibrations are given: accelerations, velocities, displacements, power of ground vibrations. The influence of the duration of the oscillations is estimated. Results. It is shown that a further increase in the reliability of calculations of objects for seismic resistance is associated with the representation of seismic effects not with vibration amplitudes, but with the energy characteristics of seismic waves

Relevance. The specification of seismic effects in domestic building codes has remained practically unchanged over the past 60 years. The accumulated empirical data on strong ground notions make it possible to radically improve the methodology for calculating buildings and other structures for seismic resistance. It is expected that the calculation errors will be reduced by about half. Aim. Recently, much attention has been paid to the problems of developing seismic hazard maps in accelerations. However, by tradition in our country, such maps assess the seismic hazard in terms of the seismic intensity scale. In most countries, seismic hazard is assessed in terms of accelerations. Such maps were also built in our country. In particular, OSR-97 maps also had a variant in acceleration. The construction of seismic hazard maps in accelerations has no fundamental difficulties. The problem is that accelerations are not an adequate measure of seismic effects. More than half a century ago, American scientists, using empirical material, showed that the relationship between accelerations and points, and, consequently, with the damage to buildings, is ambiguous: the seismic intensity scales are different for different distances and grounds. The error in assessing the consequences of an earthquake in terms of ground acceleration can reach 2 points. Therefore, the calculation of the expected impacts should be based on other characteristics of the seismic waves. In addition, attempts to construct seismic hazard maps were built without taking into account the data of engineering seismology and with violations of the rules of probability theory and therefore have not only certain advantages, but also serious drawbacks. Some researchers believe that vibration velocities correlate better with structural damage, at least in multi-storey buildings and underground pipelines. However, the analysis of empirical data showed that the use of accelerations, velocities and displacements is characterized by approximately the same accuracy. Methods. Methods for constructing maps of general seismic zoning, which have a higher accuracy in comparison with existing maps, are considered. In the current scale of seismic intensity GOST R 57546.2017 estimates of the correlation of damage to buildings with various parameters of seismic vibrations are given: accelerations, velocities, displacements, power of ground vibrations. The influence of the duration of the oscillations is estimated. Results. It is shown that a further increase in the reliability of calculations of objects for seismic resistance is associated with the representation of seismic effects not with vibration amplitudes, but with the energy characteristics of seismic waves.

The region of Garhwal is one of the most seismically active areas in India. Many destructive earthquakes have occurred there in the past. The current seismic activity in Garhwal is also high. The region is characterized by a high population density; therefore, in choosing ways to develop it, protecting the population and reducing material damage from expected strong seismic events are of utmost urgency. The solution primarily requires using various antiseismic measures during construction, which are selected based on the characteristics of seismic treatments. The purpose of this research is to assess the seismic hazard and seismic treatments in some settlements of Garhwal. To solve this problem, data obtained in previous stages of studies in Western Himalaya are interpreted once again. In particular, the results of geological and geophysical and structural and geological studies have made it possible to reveal the main seismogenerating structures and determine their characteristics. The analysis of the data on strong ground motions in the epicenter areas of the Dharamsala (April 26, 1986, M w = 5.5), Uttarkashi (October 20, 1991, M w = 6.8), and Chamoli (March 28, 1999, M w = 6.5) earthquakes and the study of the attenuation patterns of ground accelerations in the Garhwal region have enabled us to estimate the expected maximum magnitudes, focal depths, and source mechanisms of the earthquakes. A regional model of seismic source zones (SSZs) is proposed. Using the results of seismological and seismotectonic studies, the parameters of ground motions during the maximum credible earthquakes are estimated, such as peak ground accelerations, spectra and durations of vibrations, and the seismic-effect value in the seismic intensity scale points for some settlements in Garhwal.

The seismic intensity scale is one of the oldest instruments for determining the extent of seismic vibrations. Being initially a descriptive characteristic of seismic impact, intensity has long required only more detailed, thorough consideration and recording of the consequences and manifestations of various primary and secondary effects in earthquakes in order to increase its accuracy. The indicators were changes in the natural environment, the reactions of humans and animals, and the results of the impacts of seismic events on various engineering structures. Obviously, the latter research objects listed in this series have the most variable characteristics over time. The emergence of new building structures and materials had to be reflected in the seismic intensity scales. This is encouraging changes in the scales used and the development of new scales. At the same time, there is the problem of the correlation of earthquake intensity estimates over different seismic intensity scales. The article considers the problem of quantitative assessment of differences in intensity determination according to the MCS, MM, MSK-64, and EMS-98 scales, as well as two new national Russian standards, GOST R 57546–2017 and GOST 34511−2018. Comparison is carried out separately according to the macroseismic and instrumental parts of scales. Macroseismic descriptions of individual points (gradations) is analyzed using indicator object, people, objects, buildings and structures, and natural phenomena. Each indicator is considered separately. For the MCS, MM, and MSK-64 scales, as well as GOST R 57546–2017 and GOST 34511−2018, their instrumental parts were compared. Based on these studies, it was concluded that the macroseismic parts of these scales coincide, with the exception of low estimates of the dimensions of fissures in soils on the MSK-64 scale. Average differences in the descriptions of damage to buildings and structures do not exceed 0.1 points. Significant differences exist in the instrumental parts of MM, MSK-64, and GOST R 57546–2017.

The first stage of seismic impact assessments for engineering calculations of structural earthquake resistance is seismic hazard assessment. For this, seismological and seismotectonic studies identify seismogenic structures, then determine the maximum credible magnitudes, recurrence periods, faulting types, distances between selected faults and constructions site, and ground conditions at said sites. After which, it is necessary to evaluate changes in the acceleration amplitudes with distance in order to reveal the regularities in the attenuation of peak ground accelerations. The article discusses various methods for estimating the regularities of acceleration attenuation with distance. It is shown that empirical estimates of the mean amplitudes for various distances have the highest accuracy. No a priori expressions are applied to describe the amplitude attenuation curves. At the Schmidt Institute of Physics of the Earth (Moscow), using global data, it is shown that in the engineering range of accelerations, there are three zones distinguished by attenuation and dependences on the focal mechanism and soil conditions. Each zone has its own attenuation equation. For each equation, the corresponding standard deviation is estimated. The empirical method for estimating attenuation has been applied to the Garhwal region of the Himalayan seismic belt. Records of strong movements acquired during strong earthquakes in this region are used: Dharamsala (April 26, 1986, M W = 5.5), Uttarkashi (October 20, 1991, M W = 6.8), and Chamoli (March 28, 1999, M W = 6.5). An attenuation curve has been plotted for the Garhwal region. The empirical data are approximated by the estimated attenuation equations with a standard deviation of about 50% versus 100% by the semiempirical method. The question of regional attenuation features in this Himalayan region is considered. The results are useful in assessing seismic hazard/seismic risk in the Himalayas.

Relevance. Based on empirical data, it is shown that domestic building codes and rules significantly underestimate the level of design seismic effects. This is the reason for an abnormally large number of victims and huge damage during earthquakes in our country compared to the United States and Japan. At the same time, in the project SP14.13330 2019, a new decrease in the level of seismic effects is observed. A comparison of the normative acceleration levels of different countries showed that our calculated accelerations are the lowest. For example, the level of calculated acceleration in our standards is three times lower than in the United States. The aim of the work is to show the real correlation of seismic intensity in points and soil acceleration and find the parameters of seismic ground motion that are most closely correlated with the degree of damage to buildings and structures. Methods - statistical analysis of strong motion records, comparison of methods for setting seismic effects in building codes of different countries. Results. It is shown that setting the level of acceleration in domestic standards is underestimated by about half and does not correspond to the permissible levels of exceeding the effects in points on the GSZ maps. Acceleration is not a sufficient characteristic of seismic effects. The best characteristic of seismic effects is energy. An important factor in underestimating the effects is the use of so-called “effective” accelerations instead of real values of accelerations, which are about one and a half times lower than real ones as a result of filtering. Moreover, the above term is not applied. And many designers believe that the standards show real peak accelerations. In the MSK-64 scale, which is still used in our standards, reliable estimates for the relationship of seismic intensity with accelerations were obtained only for 6 points. For higher intensities, the acceleration values were obtained by extrapolation under the assumption that the amplitude was doubled per point. At present, abundant empirical material has shown the failure of this assumption. This led to an additional underestimation of the calculated amplitude of accelerations, especially for 9 points. When applying the spectral method, this drawback is partially compensated by other assumptions. But for the dynamic calculation method, the use of effective values leads to large errors. The achievements of other countries are not taken into account. For example, abroad, when calculating buildings and structures for earthquake resistance, the duration of vibrations (Arias model) is taken into account, and in our standards this important parameter is completely ignored, although in the seismic scale GOST R GOST R 57546-2017, estimates corresponding to the Arias model are available. Disagreements are noted in the building codes of various organizations and departments of our country. Serious contradictions occur in the text of regulatory documents. For example, the frequency composition of the generalized spectrum is specified in one frequency band, and the spectrum level in another. GSZ maps require the use of accelerations close to the GOST R GOST R 57546-2017 scale, and norms require the use of the MSK-64 scale. The MSK-64 scale has not been used in practice for a long time, since it does not contain a description of panel buildings, large-block buildings, buildings with seismic retrofitting, and generally buildings above 6 floors. Instead of the average value of the dynamic amplification coefficient, the value obtained in violation of all the rules for processing empirical material is used. Finally, the GSZ maps are built for the condition that the impacts are exceeded up to 1% (GSZ-S map), and accelerations for this case - with a probability of exceeding 99%.

На основании эмпирических данных показано, что отечественные строительные нормы и правила существенно занижают уровень расчетных сейсмических воздействий. В этом кроется аномально большое количество жертв и огромный ущерб при землетрясениях в нашей стране по сравнению с США и Японией. При этом в проекте СП 14.13330 2019 года наблюдается новое снижение уровня воздействий. Сравнение нормативных уровней ускорения различных стран показало, что наши расчетные ускорения самые низкие. Например, уровень расчетных ускорений в наших нормах по сравнению с нормами США в три раза ниже. Цель работы – показать реальное соотношение сейсмической интенсивности в баллах и ускорения грунта и найти параметры сейсмического движения грунта, наиболее тесно коррелируемые со степенью повреждения зданий и сооружений. Методы исследования – статистический анализ записей сильных движений, сравнение методов задания сейсмических воздействий в строительных нормах различных стран. Результаты работы – показано, что задание уровня ускорений в отечественных нормах занижено примерно вдвое и не соответствует допустимым уровням превышения воздействий в баллах на картах ОСР. Ускорения не являются достаточной характеристикой сейсмических воздействий. Наилучшими характеристикоами сейсмических воздействий являются энергетические. Важным фактором занижения воздействий является использование вместо реальных значений ускорений так называемых «эффективных» ускорений, которые в результате фильтрации ниже реальных примерно в полтора раза. Причем приведенный выше термин не применяется. И многие проектировщики считают, что в нормах приведены реальные пиковые ускорения. В шкале MSK-64, которая до сих пор используется в наших нормах, надежные оценки связи сейсмической интенсивности с ускорениями были получены только для 6 баллов. Для более высоких интенсивностей значения ускорений были получены экстраполяцией при предположении об удвоении амплитуды на балл. В настоящее время обильный эмпирический материал показал несостоятельность этого предположения. Это привело к дополнительному занижению расчетной амплитуды ускорений, особенно для 9 баллов. При применении спектрального метода этот недостаток частично компенсируется другими предположениями. Но для динамического метода расчетов применение эффективных значений приводит к большим ошибкам. Не принимаются во внимание достижения других стран. Например, за рубежом при расчете зданий и сооружений на сейсмостойкость учитывается продолжительность колебаний (модель Ариаса), а в наших нормах этот важный параметр полностью игнорируется, хотя в сейсмической шкале ГОСТ Р ГОСТ Р 57546-2017 оценки, соответствующие модели Ариаса, имеются. Отмечаются разногласия в строительных нормах различных организаций и ведомств нашей страны. В тексте нормативнвых документов встречаются серьезные противоречия. Например, частотный состав обобщенного спектра задается в одной полосе частот, а уровень спектра – в другой. Карты ОСР предполагают использование ускорений, близких к шкале ГОСТ Р ГОСТ Р 57546-2017, а нормы требуют использование шкалы MSK-64. Шкала MSK-64 уже давно не используется на практике, поскольку в ней нет описания панельных зданий, крупноблочных зданий, зданий с сейсмоусилением и вообще зданий выше 6 этажей. Вместо среднестатистического значения коэффициента динамического усиления используется значение, полученное с нарушением всех правил обработки эмпирического материала. Наконец, карты ОСР строятся для условия превышения воздействий до 1% (карта ОСР-С), а ускорения для этого случая – с вероятностью превышения 99% Based on empirical data, it is shown that domestic building codes and rules significantly underestimate the level of design seismic effects. This is the reason for an abnormally large number of victims and huge damage during earthquakes in our country compared to the United States and Japan. At the same time, in the project SP14.13330 2019, a new decrease in the level of seismic effects is observed. A comparison of the normative acceleration levels of different countries showed that our calculated accelerations are the lowest. For example, the level of calculated acceleration in our standards is three times lower than in the United States. The aim of the work is to show the real correlation of seismic intensity in points and soil acceleration and find the parameters of seismic ground motion that are most closely correlated with the degree of damage to buildings and structures. Methods - statistical analysis of strong motion records, comparison of methods for setting seismic effects in building codes of different countries. Results. It is shown that setting the level of acceleration in domestic standards is underestimated by about half and does not correspond to the permissible levels of exceeding the effects in points on the GSZ maps. Acceleration is not a sufficient characteristic of seismic effects. The best characteristic of seismic effects is energy. An important factor in underestimating the effects is the use of so-called “effective” accelerations instead of real values of accelerations, which are about one and a half times lower than real ones as a result of filtering. Moreover, the above term is not applied. And many designers believe that the standards show real peak accelerations. In the MSK-64 scale, which is still used in our standards, reliable estimates for the relationship of seismic intensity with accelerations were obtained only for 6 points. For higher intensities, the acceleration values were obtained by extrapolation under the assumption that the amplitude was doubled per point. At present, abundant empirical material has shown the failure of this assumption. This led to an additional underestimation of the calculated amplitude of accelerations, especially for 9 points. When applying the spectral method, this drawback is partially compensated by other assumptions. But for the dynamic calculation method, the use of effective values leads to large errors. The achievements of other countries are not taken into account. For example, abroad, when calculating buildings and structures for earthquake resistance, the duration of vibrations (Arias model) is taken into account, and in our standards this important parameter is completely ignored, although in the seismic scale GOST R GOST R 57546-2017, estimates corresponding to the Arias model are available. Disagreements are noted in the building codes of various organizations and departments of our country. Serious contradictions occur in the text of regulatory documents. For example, the frequency composition of the generalized spectrum is specified in one frequency band, and the spectrum level in another. GSZ maps require the use of accelerations close to the GOST R GOST R 57546-2017 scale, and norms require the use of the MSK-64 scale. The MSK-64 scale has not been used in practice for a long time, since it does not contain a description of panel buildings, large-block buildings, buildings with seismic retrofitting, and generally buildings above 6 floors. Instead of the average value of the dynamic amplification coefficient, the value obtained in violation of all the rules for processing empirical material is used. Finally, the GSZ maps are built for the condition that the impacts are exceeded up to 1% (GSZ-S map), and accelerations for this case - with a probability of exceeding 99%.

Often, a sharp increase or decrease in seismic wave level cannot be explained by existing seismic microzoning methods, especially since at magnitudes of 8–9, the amplitude does not increase on loose soils; on the contrary, they are somewhat lower than on rocky soils. At high amplitudes, seismic wave attenuation is no longer determined by the properties of the medium, but by the vibration level. The absorption decrement sharply increases, and the resonance properties of soils subside until they disappear completely. Moreover, the near zone is located above the focal zone, where not only absorption but also energy release takes place. The article discusses three processes that can explain anomalous variations in seismic wave amplitudes. First, the amplitude may increase with distance from the fault, since the fault may occur not in the area of maximum deformation, but at the area of minimum strength of the medium, i.e., in the area of a previously formed fault. However, such a model poorly agrees with the fact that zones of anomalous amplitudes are often arranged symmetrically with respect to the fault. The second reason is that, naturally, the fault plane can contain no energy; the fault only allows the release of accumulated deformation energy in the surrounding medium. Consequently, the energy of seismic waves propagating from the fault surface will increase until elements of the medium release more energy than they absorb. This model is confirmed by empirical data. Acceleration amplitudes during earthquakes of different magnitudes scale well with a shift along the distance axis and not along the amplitude axis, as is commonly believed. Many researchers have shown that, based on empirical data, the maximum level of acceleration in the focal region does not depend on magnitude, but is determined by the type of movement along the fault. It has been shown empirically that the level of acceleration at magnitudes of 9–11 is the same. Seismic intensity above 9 is no longer determined by the acceleration amplitude, but by residual deformations, i.e., changes in the relief. The two described processes do not explain the phenomenon of alternating zones of increasing and decreasing amplitude under the same soil conditions observed in earthquake focal areas. The authors propose an idea for discussion that explains all of the above phenomena: the occurrence of standing waves in the focal region. The article presents information on the occurrence of anomalous amplitude variations, which can be explained by the theory of standing waves. Zones of anomalous increase and decrease in amplitudes can be interpreted as zones of nodes and antinodes of standing waves. Empirical equations are proposed for distances at which zones of nodes and antinodes may appear.

The paper considers the problem of seismic treatment in building codes. Some definitions used in earthquake engineering in Russia and abroad are analyzed. Inconsistencies between definitions and empirical data and similarity and dimensional theory are revealed. Seismic treatment is still based on different assumptions that were made during in the early days of engineering seismology and earthquake engineering despite advances in modern seismology in theoretical problems and a representative strong ground motion database. Many of these assumptions were made in violation of the rules of similarity and dimensional theory, and these errors migrated to modern building codes. For example, the definitions of magnitude, duration of vibrations, quality factor, ground accelerations, and some other quantities used in regulations in the engineering scope of seismic ground motion turned out to be incorrect. This is because many definitions valid for small deformations are incorrect for large ones. Confusion with terminology causes many problems: definitions of some quantities (e.g., the duration of vibrations or the vibration period) used in calculations depend on the posed problem. There are both identical definitions for different physical quantities and different definitions for the same quantity even in the glossaries of regulations. Physically incorrect definitions of some quantities that can lead to incorrect engineering calculation results are a significant source of calculation errors. The paper considers dimensionless quantities that describe seismic ground motion. Dimensionless quantities do not depend on the scale of the phenomenon according to similarity and dimensional theory. Therefore, the use of seismic treatment characteristics, such as the dynamic amplification factor, deformation, shape of the response spectrum, shape of the vibration envelope, and number of vibration cycles, greatly increases calculation accuracy.

Assessing the seismic hazard of stable continental areas, where modern seismic activity is insignificant, is a complex task that needs to be solved in order to ensure the safety of people and buildings in these territories. Traditional methods, including seismotectonic research, seismological monitoring, identification of seismic source zones (SSZs), and subsequent hazard assessment, are ineffective in such areas due to the lack of representative earthquake statistics and low informativeness of the data. In the seismic zoning of such areas (especially for solving seismic safety problems for critical objects, such as nuclear power plants), one cannot limit oneself to modern seismicity data: it is necessary to take into account rare seismic events, i.e., earthquakes with a large recurrence period. The joint study of active faults, earthquakes of historical record, and paleoearthquakes can significantly extend the time range of a strong-earthquake catalog and make it possible to identify new, previously unidentified SSZs. To assess the seismic hazard of territories in stable continental regions, the authors of this article propose using paleoseismological data together with the results of seismological and geophysical studies, which makes it possible to combine paleoearthquake and modern seismicity data. seismic observations are analyzed to obtain additional information on the stress–strain state of the study area and determine the earthquake focal mechanisms of identified SSZs. The results of geophysical studies make it possible to judge the existence of ancient but still “nonconsolidated” faults in SSZs, which may, in tandem with other research methods, indirectly confirm their correct identification as active. In the article, this approach is used to assess the seismic hazard of Karelia and the Kola Peninsula. The seismic impacts parameters of events with a long recurrence period are evaluated for individual objects and populated areas of this region.