علوم و مهندسی زلزله
سال:1399 | دوره:7 | شماره:3 |تعداد مقالات:10

با توجه به تغییر لرزه خیزی منطقه شمال شرق ایران بعد از وقوع زمین لرزه با بزرگی 6 دو قلعه فریمان از توابع استان خراسان رضوی در تاریخ 16/01/96، مطالعه و شناخت دقیق تر محیط انتشار موج های لرزه ای و پارامترهای جنبش زمین در این منطقه امری ضروری به نظر می رسد. هدف این تحقیق، بررسی لرزه نگاشت های ثبت شده و مطالعه کاهندگی امواج لرزه ای Qcبر اساس لرزه نگاشت های 124 زمین لرزه محلی ثبت شده در شبکه موقت لرزه نگاری پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله می باشد. ثبت پس لرزه ها در شبکه موقت لرزه نگاری پژوهشگاه فرصت مناسبی برای مطالعه شناخت گسل مسبب و سایر پارامترهای آن به وجود آورده است. برای برآورد Qc، از روش پراکنش به عقب استفاده شده است. همه لرزه نگاشت ها در پنج باند فرکانسی 2 تا 24 هرتز، برای پنجره های زمانی 10 تا 60 ثانیه برای بررسی توزیع ناهمگنی ها با عمق مورد بررسی و تحلیل قرارگرفته اند که رابطه فرکانسی Qc = (73± 11) f (0. 89± 0. 06) برای پنجره زمانی 30 ثانیه به دست آمده است. مقایسه نتایج به دست آمده با مقدار Qc مناطق فعال و آرام لرزه ای نشان می دهد که مقادیر Qc محاسبه شده در مطالعه حاضر با مناطق فعال که دارای ناهمگنی زیاد می باشند، همخوانی دارد.

جابه جایی ناشی از گسل ها می تواند سازه های موجود در امتداد محل بیرون زدگی آنها را تحت تاثیر قرار دهد و سطوح مختلف آسیب را در ساختمان ها ایجاد کند. در این زمینه، اندرکنش انواع مختلف پی اعم از سطحی، مدفون و شمعی، در مواجهه با این پدیده مورد مطالعه قرار گرفته اند. در این تحقیق، به منظور بررسی تاثیر موقعیت قرارگیری پی و نوع مکانیسم گسل بر روی اندرکنش گسل شیب لغز و پی های سطحی، تعدادی آزمایش سانتریفیوژ با لحاظ نمودن اثر سینماتیکی پی، انجام شده است. تغییر موقعیت پی از روی فرودیواره به فرادیواره، در برخورد با گسلش معکوس، موجب افزایش دوران و جابه جایی پی گردید و مکانیسم اندرکنش آن با گسیختگی گسل، دست خوش تغییر شد. ضمن حفظ موقعیت یکسان برای قرارگیری پی نسبت به بیرون زدگی گسیختگی گسل در شرایط میدان آزاد، با تغییر مکانیسم گسلش از معکوس به نرمال، مشخص شد که در گسلش نرمال، پی و روسازه سریع تر دچار آسیب می شوند. نتایج نشان می دهند که علاوه بر موقعیت پی، میزان جابه جایی گسل نیز در نوع مکانیسم خرابی پی تاثیر قابل توجهی دارد. همچنین، با توجه به نقش روسازه در سطح خرابی وارده به روسازه و پی، مدل سازی روسازه تاثیر قابل توجهی بر روی مکانیسم های اندرکنشی پی و گسلش نداشته است.

این پژوهش بر تحلیل لرزه ای سطح زمین در حضور ناهمگنی دوقلوی بیضوی نرم زیرزمینی در برابر امواج مهاجم برون صفحه ی SH متمرکز شده است. در تهیه ی مدل، از روش اجزای مرزی نیم صفحه در حوزه ی زمان بهره گرفته شده است. این روش تنها با استقرار المان بر روی وجه میانی ناهمگنی ها، به تحلیل مسیله می پردازد. با توسعه ی فرمول بندی برای ناهمگنی دوقلو و پیاده سازی عددی آن در قالب الگوریتم داس بم، مثال هایی پیرامون ارزیابی کیفیت روش مزبور ارایه شده است. در ادامه، با در نظر گرفتن نسبت شکل ناهمگنی و زاویه ی تابش امواج مهاجم، پاسخ گذرای سطح و نحوه پراکنش امواج لرزه ای در اثر برخورد به این عارضه در حوزه زمان نشان داده شده است. سپس، با تبدیل نتایج به حوزه فرکانس، دامنه تغییر مکان و بزرگنمایی سطح زمین مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج به وضوح مبین نقش چشمگیر ناهمگنی دوقلوی بیضوی بر پاسخ لرزه ای سطح است و نشان می دهد، حداکثر تفرق و بیشینه ی بزرگنمایی امواج، در نسبت شکل حداقل و هجوم امواج قایم حاصل شده است. روش حاضر به عنوان راهکار برای مدل سازی رفتار لرزه ای سطح در حضور عوارض توپوگرافی توپر زیرزمینی پیشنهاد شده و نتایج حاصل، در تکمیل و تدقیق آیین نامه های لرزه ای موجود قابل استفاده می باشد.

علیرغم کارهای گسترده ای که در زمینه پردازش های میکروترمور و آنالیز نسبت طیفی مولفه افقی به قایم(H/V) انجام یافته است در مطالعات محدودی تلاش شده است که این مشاهدات و نتایج تجربی از طریق مدلسازی های عددی 2 و3 بعدی تفسیر و توجیه گردد که این موضوع در مقاله حاضر با انتخاب حوضه رسوبی شهر ارومیه مورد بررسی واقع گردیده است. مطالعات قبلی ریز پهنه بندی لرزه ای در این شهر نشان دهنده قله های نسبت طیفی H/V پهن یا دوقله نزدیک به هم در نقاطی از حاشیه حوضه رسوبی است. با بررسی توابع تبدیل حاصل از تحلیل های عددی یک و دوبعدی انجام یافته روی یک مقطع شرقی-غربی از حوضه رسوبی در این شهر مشخص گردید که این مساله می تواند ناشی از تغییر ناگهانی ضخامت آبرفت و تداخل موج های برشی دو محیط مختلف در طرفین نقطه اندازه گیری شده و بیانگر وجود شرایط دوبعدی باشد. در این بررسی همخوانی بسیار مناسبی بین موقعیت دو قله تلفیق شده در منحنی H/V و منحنی تابع انتقال حاصل از تحلیل عددی دو بعدی بدست آمد. در این مطالعه نشان داده شد که فرکانس های غالب در شرایطی که اثرات دوبعدی حاکم باشد نسبت به شرایط یک بعدی به سمت فرکانس های بالاتر جابجا می گردد. همچنین این مطالعه پیشنهاد می کند که در تفسیر منحنی های H/V جهت تشخیص قله های واقعی مرتبط با اثر ساختگاه، روند تغییرات فرکانس های غالب منطقه مورد توجه قرار گیرد و هر منحنی بصورت منفرد ارزیابی نگردد.

یکی از ویژگی های مهم رکوردهای نزدیک به گسل وجود پالس سرعت در این رکوردهاست که پالس جهت یافتگی نیز نامیده می شود. بررسی سازه های بلند تحت رکوردهای زلزله های حوزه نزدیک با اثر پالس سرعت و بدون آن می تواند میزان تاثیر این ویژگی زلزله های حوزه نزدیک گسل را بیشتر مشخص نماید. با مطالعه و بررسی یک ساختمان 42 طبقه بتن مسلح تحت اثر زلزله های نزدیک به گسل مختلف اثر پالس سرعت در سازه بررسی شده است. ساختمان مورد نظر قبلا در پروژه TBI موسسه تحقیقات لرزه ای آمریکا (PEER) مورد مطالعه قرار گرفته است. مدل سازی و تحلیل سازه بر اساس اطلاعات مندرج در گزارش پروژه TBI با استفاده از نرم افزار ETABS انجام شده و با نتایج موجود در گزارش مذکور صحت سنجی شده است. روش تحلیل بدین شکل است که ابتدا تحلیل دینامیکی غیرخطی سازه تحت اثر رکوردهای اصلی انجام گرفته و سپس پالس انرژی رکوردها با استفاده از روش ابداعی بیکر حذف شده و مجددا سازه مورد تحلیل قرار گرفته است تا میزان تاثیرگذاری پالس مشخص گردد. نتایج حاکی از آن است که پالس سرعت زلزله های نزدیک به گسل به طرز قابل توجهی بر رفتار لرزه ای ساختمان های بلندمرتبه اثر می گذارد.

در سال های اخیر، توسعه روش های عددی برای تحلیل لرزه ای سازه ها به عنوان یک موضوع تحقیقاتی مهم شناخته شده است. هدف از انجام این تحقیق، توسعه روش نیمه تحلیلی اجزای محدود مرزی مقیاس شده مجزا برای در نظر گرفتن اثرات اندرکنش خاک و سازه است. در این تحقیق، روند حل مسایل اندرکنش دینامیکی خاک و سازه با استفاده از روش اجزای محدود مرزی مقیاس شده مجزا برای اولین بار، توسعه یافته است. برای غیر درگیر کردن معادلات حاکم بر مسایل اندرکنش، یک فرض اولیه ترکشن بر روی مرز اندرکنش اعمال شده است. برای حل این مسایل لازم است که از دو نقطه مرجع جداگانه برای گسسته سازی محیط خاک و محیط سازه استفاده شود. بدین صورت که ابتدا محیط خاک با استفاده از روش اجزای محدود مرزی مقیاس شده مجزا مورد تحلیل قرار گرفته، سپس از نتایج به دست آمده، برای تحلیل محیط سازه به کمک روش حاضر، استفاده شده است. در نهایت، به منظور بررسی صحت نتایج به دست آمده از روش حاضر، به حل چندین مثال عددی، با مقادیر متفاوت مدول الاستیسیته برای محیط خاک پرداخته شده است که نتایج به دست آمده در مقایسه با نتایج حاصل از روش اجزای محدود، حاکی از دقت و انعطاف پذیری بالای روش حاضر برای در نظر گرفتن اثرات اندرکنش خاک و سازه است. علاوه بر این، تعداد المان های مورد استفاده در روش حاضر به مراتب کمتر از تعداد المان های به کار رفته در روش اجزای محدود است که این امر منجر به کاهش هزینه های محاسباتی خواهد شد.

مقدار تغییر مکان های پسماند مهم ترین عامل تصمیم گیری در مورد ایمنی و اقتصادی بودن بهسازی سازه ها یا ساخت دوباره آنها بعد از زلزله است. در این مطالعه اثرات استفاده از میراگر های ویسکوز خطی و غیرخطی و نحوه توزیع ضرایب میرایی متناظر با آنها بر روی پاسخ دریفت پسماند سازه های با سیستم قاب خمشی ویژه مجهز شده به میراگر های ویسکوز مورد بررسی قرار گرفت. بر این اساس، مقادیر ظرفیت متناظر با سطوح مختلف دریفت پسماند بین طبقه ای سازه ها با استفاده از تحلیل های دینامیکی افزاینده (IDA) محاسبه شد. پس از آن، مقادیر میانگین فراوانی سالیانه عبور از حدود مختلف دریفت پسماند (RDλ ) محاسبه شد. نتایج به دست آمده نشان داد که مقادیر RDλ برای سازه های با میراگر های ویسکوز خطی بین 87/6 تا 24/80 درصد کمتر از مقادیر RDλ برای سازه های با میراگرهای ویسکوز غیرخطی متناظر با آنهاست. همچنین بررسی های انجام شده بر روی اثر نحوه توزیع ضرایب میرایی در ارتفاع نشان داد که با وجود طبقه نرم در سازه، عملکرد سازه های دارای توزیع ضرایب میرایی در ارتفاع متناسب با دریفت بین طبقه ای متناظر با شکل مود اول سازه (IDPD) نسبت به سازه های دارای توزیع ضرایب میرایی به صورت یکنواخت از لحاظ کمتر بودن مقدار RDλ بهتر است.

در سال های اخیر استفاده از جداگرهای لرزه ای و میراگرها برای حفاظت از سازه های بااهمیت در برابر بار زلزله و انفجار رو به افزایش است. در این مقاله، پاسخ سه سازه ی پنج، ده و پانزده طبقه با پای گیردار و همچنین پای جداسازی شده با استفاده از جداگرهای لاستیکی با هسته ی سربی، میراگر ویسکوز و جداگر همراه با میراگر تحت بارهای زلزله و انفجار مورد بررسی قرار می گیرد. بار انفجار در نظر گرفته شده ناشی از انفجار سطحی 264 کیلوگرم TNT در فواصل پانزده و بیست متری از سازه می باشد و به صورت تاریخچه زمانی و با استفاده از نرم افزار AUTODYN برای سازه های پنج، ده و پانزده طبقه به ترتیب در بیست وپنج، پنجاه و همچنین هفتادوپنج نقطه ی مختلف از سازه محاسبه شده و بر سازه ها اعمال می شوند. درنهایت سازه ها با استفاده از نرم افزار SAP 2000 تحلیل شده و مقادیر تغییر مکان نسبی طبقات، دریفت، برش پایه و مفاصل پلاستیک ایجادشده در اعضای سازه با یکدیگر مقایسه می شوند. نتایج نشان می دهند که استفاده از سیستم ترکیبی جداگر لاستیکی با هسته ی سربی و میراگر ویسکوز توانسته است میزان دریفت سازه تحت بار انفجار را به میزان 17/95% کاهش دهد و سبب بهبود سطح عملکردی سازه و تاخیر در تشکیل مفاصل پلاستیک شود.

رکوردهای ثبت شده از زمین لرزه های اخیر نشان می دهد که زلزله های حوزه نزدیک دارای ویژگی های متفاوتی نسبت به زلزله های حوزه دور هستند. مهم ترین خصوصیات متمایزکننده ی جنبش های حوزه نزدیک، تولید پالس هایی به علت اثر جهت پذیری و اثر تغییر مکان ماندگار است. لذا لزوم مطالعه چنین اثراتی روی سازه ها ضروری است. در این تحقیق ابتدا مدل ریاضی ارایه شده مطابق نتایج آزمایش های صورت گرفته صحت سنجی شده است. در ادامه به منظور مطالعه رفتار لرزه ای غیرخطی دیوارهای پیش ساخته پس کشیده بتنی (PT-PCW)، تحلیل دینامیکی غیرخطی روی سازه های شش طبقه تحت شتاب نگاشت های حوزه نزدیک انجام شده است. همچنین میزان تاثیر افزایش ارتفاع محصورشدگی پایه های دیوار بر روی عملکرد خودمرکزی و استهلاک انرژی نیز با انجام تحلیل دینامیکی مورد ارزیابی قرار گرفته است. هر یک از شتاب نگاشت ها به دو سطح زلزله طراحی (DBE) و بزرگ ترین زلزله در نظر گرفته شده (MCE) مقیاس شده و در تحلیل به کار گرفته شده اند. تحلیل های انجام گرفته بیانگر عملکرد مطلوب سیستم دیوارهای پیش ساخته بتنی به ازای زمین لرزه های سطح زلزله طراحی است، به طوری که در انتهای بارگذاری لرزه ای، سیستم دچار هیچ گونه خرابی سازه ای نشده و تغییر مکان جانبی باقی مانده در دیوار ناچیز است. نتایج همچنین نشان می دهند که افزایش ارتفاع محصورشدگی پای دیوار به مقداری بیش از حداقل تعیین شده در آیین نامه های طراحی لرزه ای موجب ارتقاء رفتار لرزه ای در محدوده زلزله بزرگ ترین زلزله در نظر گرفته شده و ضریب اطمینان سیستم در برابر واژگونی را افزایش می دهد. در این تحقیق همچنین مشخص شد که استفاده از کابل های پس کشیده در نواحی مرزی دیوار به عنوان عامل استهلاک انرژی تاثیر قابل توجهی در بهبود عملکرد جذب انرژی سیستم ندارد و تغییر شکل های کوچک ایجاد شده در این اعضا موجب می شود که استهلاک انرژی از طریق خرد شدن بتن در ناحیه فشاری دیوار انجام شود.

در این مقاله خرابی پیش رونده سازه های بلندمرتبه دارای سیستم دوگانه قاب خمشی فولادی و مهاربند کمانش ناپذیر با در نظر گرفتن سناریوهای خرابی متعدد بررسی می شود. مهاربندهای فولادی از نوع (هشت8-هفت7) و شورون می باشند که در دهانه های کناری و گوشه نصب شده اند. مهاربند کمانش ناپذیر به علت رفتار مناسب در کشش و فشار و همچنین منحنی هیسترزیس نسبتا متقارن، عملکرد لرزه ای مناسبی دارد. چهار نوع سازه با سیستم قاب خمشی ویژه فولادی دارای مهاربند کمانش ناپذیر در دهانه های گوشه و کناری با آرایش (هشت8-هفت7) و شورون (V)، دارای کاربری های مسکونی و تجاری مورد بررسی قرار گرفته است. بر اساس مطالعات عددی مقاله حاضر، ضعیف ترین عملکرد در میان سازه های مورد بررسی مربوط به سازه دوگانه با مهاربند کمانش ناپذیر (هشت8-هفت7) در گوشه و بهترین عملکرد مربوط به سازه دوگانه با مهاربند کمانش ناپذیر شورون در دهانه کناری بوده است. درعین حال عملکرد سیستم های مورد بررسی برای حالت های مهاربند شورون در دهانه گوشه و مهاربند (هشت8-هفت7) در دهانه کناری تا حد زیادی مشابه یکدیگر می باشد. به علاوه، در تمامی سناریوهای حذف تک ستون، مقدار خیز در سازه هایی که ستون حذف شده در دهانه مهاربندی قرار نداشته است به میزان قابل توجهی (تقریبا 5/1 تا 3 برابر) بزرگ تر از خیز سازه دارای سناریوی حذف برای ستون واقع در دهانه مهاربندی می باشد.