prediction of near-field directivity pulse characterestics through simulation deterministic approach and its calibration

[ ' e a r t h q u a k e g r o u n d ' , ' m o t i o n s s h o w s i g n i f i c a n t v a r i a b i l i t y i n b o t h s p e c t r a l a n d t e m p o r a l c h a r a c t e r i s t i c s . p r o c e d u r e s t o g e n e r a l i z e a n d p r e d i c t s t r o n g g r o u n d m o t i o n s m a y b e g e n e r a l l y d i v i d e d i n t o t h r e e m a i n d i s c i p l i n e s : n u m e r i c a l t e c h n i q u e s b a s e d o n a k i n e m a t i c s o u r c e d e s c r i p t i o n ' , ' e m p i r i c a l a t t e n u a t i o n m o d e l s ' , ' a n d s e m i ' , ' e m p i r i c a l s t o c h a s t i c m o d e l s . n u m e r o u s s t u d i e s h a v e s h o w n t h a t ' , ' i n t h e n e a r ' , ' f a u l t r e g i o n s ' , ' i . e . a t d i s t a n c e s c o m p a r a b l e w i t h f e w f a u l t l e n g t h s ' , ' t h e g r o u n d m o t i o n f r o m m o d e r a t e t o l a r g e e a r t h q u a k e s i s s t r o n g l y a f f e c t e d b y t h e e v o l u t i o n o f t h e r u p t u r e a l o n g t h e f a u l t p l a n e ' , ' c a u s i n g m o r e c o m p l e x s p a t i a l d i s t r i b u t i o n o f t h e o b s e r v e d v a l u e s . a l s o ' , ' s i n c e t h e n u m b e r o f n e a r ' , ' f i e l d r e c o r d s o f l a r g e e a r t h q u a k e s i s u s u a l l y i n a d e q u a t e ' , ' e m p i r i c a l m o d e l s e v e n t h o s e d e v e l o p e d s p e c i f i c a l l y f o r t h e n e a r ' , ' f i e l d s h o w a l a r g e u n c e r t a i n t y w h i c h c a n n o t b e i m p r o v e d u n t i l s u f f i c i e n t d a t a b e c o m e a v a i l a b l e . a l t h o u g h a f t e r r e c e n t e v e n t s e . g . t h e 2 0 0 3 l ’ a q u i l a ' , ' i t a l y ' , ' a n d 2 0 1 1 c h r i s t c h u r c h ' , ' n e w z e a l a n d e a r t h q u a k e s ' , ' w e h a v e b e e n p r o v i d e d w i t h s o m e a d d i t i o n a l r e c o r d s i n t h e n e a r ' , ' f a u l t r e g i o n b u t f i f t y y e a r s o f s t r o n g ' , ' m o t i o n r e c o r d s w o r l d w i d e i s n o t s u f f i c i e n t t o c o v e r t h e w h o l e r a n g e o f s i t e a n d p r o p a g a t i o n p a t h c o n d i t i o n s ' , ' r u p t u r e p r o c e s s e s a n d g e o m e t r i c r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n s o u r c e a n d s i t e t h a t a r e p o s s i b l e f r o m e a r t h q u a k e s i n t h e n e a r s o u r c e r e g i o n s . a s a n a l t e r n a t i v e t o t h e u s e o f r e c o r d s f r o m p a s t e a r t h q u a k e s c o m p u t a t i o n a l g e o p h y s i c a l t e c h n i q u e s ' , ' b a s e d o n a k i n e m a t i c s o u r c e d e s c r i p t i o n ' , ' c a n b e u s e d t o s i m u l a t e p h y s i c a l l y b a s e d s y n t h e t i c s e i s m o g r a m s f o r e n g i n e e r i n g a p p l i c a t i o n s . n e a r ' , ' f a u l t g r o u n d m o t i o n s s h o w h i g h s p a t i a l h e t e r o g e n e i t y d u e t o r u p t u r e c o m p l e x i t y ' , ' f a u l t t o s i t e o r i e n t a t i o n ' , ' a n d a l s o s e i s m i c w a v e p r o p a g a t i o n a n d l o c a l s i t e e f f e c t s . s i n c e t h e n u m b e r o f n e a r ' , ' f i e l d r e c o r d s o f l a r g e e a r t h q u a k e s i s u s u a l l y i n a d e q u a t e ' , ' e m p i r i c a l g r o u n d m o t i o n p r e d i c t i o n m o d e l s e v e n t h o s e d e v e l o p e d s p e c i f i c a l l y f o r t h e n e a r ' , ' f i e l d r e g i o n s h o w a l a r g e u n c e r t a i n t y w h i c h c a n n o t b e i m p r o v e d u n t i l s u f f i c i e n t d a t a b e c o m e a v a i l a b l e . f o r t h e t i m e b e i n g ' , ' t h e u s e o f p h y s i c a l l y b a s e d s y n t h e t i c g r o u n d m o t i o n s o b t a i n e d b y k i n e m a t i c s i m u l a t i o n a p p r o a c h e s m a y p a r t i a l l y o v e r c o m e t h e s c a r c i t y o f n e a r ' , ' s o u r c e d a t a . h e r e ' , ' a d i s c r e t e w a v e n u m b e r / f i n i t e e l e m e n t t e c h n i q u e i s u s e d t o c o m p u t e v e l o c i t y t i m e s e r i e s i n t h e l o w ' , ' f r e q u e n c y b a n d ( u p t o 1 . 5 h z ) a n d t o i n v e s t i g a t e t h e v a r i a b i l i t y o f t h e g r o u n d m o t i o n a s a f u n c t i o n o f d i f f e r e n t s o u r c e c h a r a c t e r i s t i c s a n d s o u r c e ' , ' t o ' , ' s i t e g e o m e t r y . t h e a p p r o a c h i s w e l l s u i t e d t o s t u d y t h e p r o p a g a t i o n o f s e i s m i c w a v e s i n a h o r i z o n t a l l a y e r e d m e d i u m . g r o u n d m o t i o n s f r o m 4 e a r t h q u a k e s w i t h m o m e n t m a g n i t u d e s f r o m 6 . 0 t o 7 . 5 w e r e s i m u l a t e d ' , ' i n 0 . 5 m a g n i t u d e u n i t i n c r e m e n t s ' , ' a t 3 v a l u e s o f f a u l t d i s t a n c e s i . e . ' , 5 , ' 1 0 a n d 1 5 k m . f o r s t u d y i n g t h e e f f e c t s o f t h e s e v e l o c i t y p u l s e s o n d y n a m i c r e s p o n s e o f s t r u c t u r e s ' , ' s o m e s i m p l e m o d e l s s u c h a s r e c t a n g u l a r ' , ' t r i a n g l e a n d s i n u s h a v e b e e n p r e s e n t e d a n d u s e d i n t h e l i t e r a t u r e . b u t ' , ' r e c e n t s t u d i e s s h o w t h a t u s i n g t h e s e k i n d s o f m e t h o d s i n s t u d y o f d y n a m i c b e h a v i o r o f s t r u c t u r e m a y l e a d t o i n c o r r e c t c o n c l u s i o n s . m a v r o e i d i s a n d p a p a g e o r g i o u ( 2 0 0 3 ' , ' h e r e a f t e r m p 2 0 0 3 ) u s i n g a d a t a s e t o f n e a r f a u l t r e c o r d s ' , ' h a v e p r e s e n t e d a n e w m a t h e m a t i c a l e q u a t i o n f o r v e l o c i t y p u l s e f o r m t h a t b e c a u s e o f i t s s i m p l i c i t y a n d p r e c i s i o n h a s b e e n w i d e l y a c c e p t e d . t h e s i m u l a t i o n r e s u l t s o f t h e c u r r e n t s t u d y h a v e b e e n u s e d i n t h e c o n t e x t o f m a t h e m a t i c a l m o d e l i n g p r o p o s e d b y m p 2 0 0 3 t o p e r f o r m a r o b u s t p a r a m e t e r i z a t i o n o f t h e m o d e l . ' ]