Оценщик ПГА
Estimate Peak Ground Acceleration at your location for a given earthquake scenario.
CalculationЧто такое пиковое ускорение грунта (PGA)?
Пиковое ускорение грунта (PGA) — это максимальное ускорение поверхности Земли во время землетрясения, измеряемое в долях ускорения свободного падения (g = 9,81 м/с²). Это один из важнейших параметров в сейсмоинженерии, поскольку он напрямую связан с нагрузками, которые должны выдерживать здания и инфраструктура. PGA 0,1g означает, что грунт ускорялся на 10% от силы тяжести — достаточно, чтобы ощущаться сильно и вызвать незначительные повреждения. При 0,5g ускорение составляет половину силы тяжести, и повреждения хорошо спроектированных зданий становятся вероятными. Максимальное зафиксированное PGA составило 2,7g во время землетрясения в Тохоку (Япония) 2011 года.
Уравнения прогнозирования колебаний грунта (GMPE), также называемые зависимостями затухания, — это эмпирические модели, оценивающие PGA на основе магнитуды землетрясения, расстояния от разлома, глубины и грунтовых условий. Этот инструмент использует упрощённое GMPE для образовательных оценок. Профессиональный анализ сейсмической опасности применяет несколько GMPE и учитывает неопределённость через логические деревья. Грунтовые условия имеют большое значение — мягкие грунты могут усилить PGA в 2–3 раза по сравнению со скальным основанием, что учитывается коэффициентами усиления площадки, определёнными в строительных нормах, таких как ASCE 7 и Еврокод 8.
PGA и проектирование конструкций
- Строительные нормы определяют расчётные значения PGA: конструкции должны выдерживать определённый уровень ускорения грунта без обрушения. В высокосейсмичных зонах это обычно 0,3–0,4g.
- PGA само по себе не полностью описывает интенсивность колебаний грунта — продолжительность и частотный состав также имеют значение. Кратковременный импульс высокого PGA может быть менее разрушительным, чем продолжительное умеренное сотрясение.
- Классификация площадки (от A до F по ASCE 7) влияет на расчётный спектр: площадки на мягком грунте (класс D/E) требуют более высоких расчётных нагрузок из-за эффектов усиления.
- Карты сейсмической опасности, например, составленные USGS и GSHAP, показывают значения PGA с 10%-ной вероятностью превышения за 50 лет — стандартный ориентир для строительных норм.
Типичное применение
- Оценка уровня сотрясения грунта в конкретном месте для заданного сценария землетрясения.
- Понимание влияния расстояния и грунтовых условий на ускорение грунта.
- Сравнение расчётного PGA с требованиями строительных норм для оценки потенциальных повреждений.
- Учебные демонстрации затухания сейсмических волн и эффектов усиления площадкой.
How to Use
-
1
Define the Earthquake Scenario
Enter the earthquake magnitude (Mw), epicenter coordinates, and focal depth. For site-specific design purposes, you may also use a return period (e.g., 475-year) to retrieve the probabilistic PGA from the USGS seismic hazard map.
-
2
Specify Your Site Location and Soil Class
Enter your coordinates and select your site soil class (A through F per ASCE 7 / Eurocode 8). Site class D (stiff soil, Vs30 = 180–360 m/s) is the reference class; softer soils amplify PGA, harder rock reduces it.
-
3
Review the PGA Estimate and Design Implications
Read your estimated PGA in g-units and its corresponding approximate MMI intensity. The tool notes the relevant building code seismic design category (SDC) for US locations and the equivalent Eurocode 8 PGA design value.
About
Peak Ground Acceleration emerged as the primary seismic engineering parameter in the 1950s–60s when strong-motion accelerographs first became widely deployed following the 1940 El Centro earthquake (which produced the first complete accelerogram used in engineering, with PGA = 0.33g). PGA's appeal lies in its direct measurement from instruments, its physical intuition (how hard the ground shakes), and its correlation with observations from historical earthquakes. The USGS National Seismic Hazard Maps, first produced in the 1970s and updated through PSHA methodology, express seismic hazard primarily as PGA at specific probability levels.
However, PGA has known limitations as a sole damage predictor. It reflects high-frequency energy that governs rigid structural response but may not capture the damage potential for taller, more flexible structures sensitive to long-period energy. The 1985 Mexico City earthquake illustrated this dramatically: soft sediment resonance amplified long-period (2 second) waves while PGA on those same sediments was not extreme, yet mid-rise (8–15 story) buildings resonating at the site's natural period collapsed while shorter and taller buildings survived. This observation drove the adoption of design response spectra and, more recently, spectral acceleration at specific periods (Sa(1.0s), Sa(0.2s)) as primary design parameters in modern codes.
The emergence of broadband seismic networks and dense strong-motion arrays has dramatically expanded the observational database underpinning PGA prediction models. The Next Generation Attenuation (NGA) project, coordinated by PEER (Pacific Earthquake Engineering Research Center), compiled an international database of over 21,000 ground motion records from 600+ earthquakes to develop the NGA-West2 model suite—five independent GMPEs now used as the foundation of USGS hazard maps and incorporated into building codes in the US and internationally. These models explicitly account for magnitude, distance, depth, style of faulting, hanging wall effects, basin depth, and Vs30, providing PGA predictions with quantified uncertainty at any site worldwide.