Khi động đất xảy ra, chuyển động của bất kỳ hạt vật chất nào trong nền đất
đều theo một quỹ đạo phức tạp ba chiều với gia tốc, vận tốc và chuyển vị thay đổi nhanh chóng trong một giải tập hợp tần số rộng. Chuyển động nền đất mạnh này
được đo và ghi lại dưới dạng các đồ thị bằng một loại địa chấn kế có biên độ lớn. Chuyển động của nền đất trong các trận động đất khác nhau cũng rất khác nhau.
Trong số các đặc trưng của chuyển động nền khi động đất xảy ra, các đặc trưng sau
đây có ý nghĩa quan trọng nhất trong tính toán kháng chấn công trình:
− Biên độ lớn nhất của chuyển động nền đất.
− Nội dung tần số của gia tốc nền.
− Khoảng thời gian kéo dài của chuyển động mạnh.
1.4.4.1 Biên độ lớn nhất của chuyển động nền đất
Biên độ lớn nhất của chuyển động nền đất được thể hiện dưới nhiều dạng khác nhau là đỉnh của chuyển động nền đất (gia tốc đỉnh, vận tốc đỉnh, chuyển vị đỉnh), hay gia tốc RMS của nền đất.
Thông tin quan trọng nhất mà chúng ta thu được trên cơ sở các số ghi địa chấn là gia tốc lớn nhất hoặc gia tốc đỉnh của chuyển động nền đất theo phương ngang.
Đỉnh gia tốc nền theo phương thẳng đứng trong thiết kế thường ít được quan tâm, chủ yếu là do khả năng chịu tải trọng đứng của công trình đủ an toàn để chịu thêm tác động động đất theo phương đứng.
Gia tốc RMS hay còn gọi là gia tốc trung bình theo thời gian là một thông số
biểu thị chuyển động nền đất trong đó có xét tới biên độ cũng như nội dung tần số
của chuyển động 0 t 2 RMS 0 0 1 a a (t)dt t = ∫
Trong đó: t0 – khoảng thời gian kéo dài của ghi chấn (s) a(t) – gia tốc chuyển động của nền đất (cm/s)
1.4.4.2 Giản đồ gia tốc nền
Giản đồ gia tốc nền là đồ thị biểu diễn các giá trị gia tốc của chuyển động đất nền theo trục thời gian. Theo ghi nhận của giản đồ gia tốc nền các nhà nghiên cứu sẽ có được các thông số như thời gian tăng về cường độ, thời gian kéo dài về độ
mạnh và thời gian suy giảm về độ mạnh của một trận động đất, điểm thời gian mà tại đó gia tốc đất nền đạt cực đại...
1.4.4.3 Đỉnh gia tốc nền (PGA)
Đỉnh gia tốc nền (Peak Ground Acceleration – PGA) là biên độ của gia tốc
đỉnh lớn nhất ghi lại trên một giản đồ gia tốc của quá trình chuyển động đất nền tại một điểm nhất định theo thời gian. PGA thường được sử dụng như một tham số mô tả độ mạnh của chuyển động đất nền mặc dù nó chỉ có ý nghĩa trong một khoảng
thời gian phân tích ngắn của kết cấu (T 0.3s). Trong hồ sơ của một trận động đất có thể có các PGA theo phương đứng và phương ngang khác nhau theo các hướng.
1.4.4.4 Nội dung tần số của gia tốc nền
Động đất gây ra tác động phức tạp với các thành phần chuyển động dàn trải trong một miền tần số rộng. Nội dung tần số mô tả cách thức phân bố biên độ
chuyển động nền đất giữa các tần số khác nhau. Với một gia tốc đồ của chuyển
động nền đất đã cho, nội dung tần số của nó có thể được xác định theo nhiều cách khác nhau, cách phổ biến hiện nay là vẽ phổ phản ứng của gia tốc đồ biểu diễn các phản ứng cực đại của tập hợp các con lắc đơn có chu kỳ dao động và hệ số cản tới hạn khác nhau.
1.4.4.5 Khoảng thời gian kéo dài chuyển động mạnh
Khoảng thời gian kéo dài chuyển động mạnh của nền đất được định nghĩa là khoảng thời gian cần để giải phóng lượng năng lượng biến dạng tích lũy dọc theo
đứt gẫy. Trong địa chấn học công trình được định nghĩa là khoảng thời gian nền đất chấn động với biên độ lớn, tức là biên độ có khả năng gây ra phá hoại công trình.