در این تحقیق به بررسی عملکرد پل بتنی تحت بار دینامیکی زلزله در حوزه دور و نزدیک گسل پرداخته شده است. با توجه به اطلاعات موجود و نشان دادن اثرات عوامل و متغیرهای کلیدی حرکات زمین در زلزله های حوزه دور و نزدیک گسل، به عملکرد پل پرداخته شده است. مدل سازی یک پل دو دهانه به صورت سه بعدی در نرم افزار CSI Bridge صورت گرفته و برای بررسی قابلیت یک سازه تحت زلزله های نزدیک به یک گسل با زلزله های حوزه دور از گسل، مقایسه و بررسی گردید. تحلیل تاریخچه زمانی بر روی مدل های ایجاد شده و تحت 7 رکورد از زلزله های گذشته در دو حالت دور و نزدیک به گسل، صورت گرفت که با بررسی رکورد زمین لرزه های نزدیک گسل مشاهده شد که این زمین لرزه ها نسبت به زمین لرزه های دور از گسل تغییرمکان های شدیدی را تولید می کنند. پل های جداسازی شده با استفاده از جداگرهای لرزه ای، نسبت به زلزله های دور از گسل پاسخ بسیار مناسبی دارند. بدین معنی که با جدا نمودن این پل ها میزان شتاب وارده بر عرشه، برش پایه و همچنین جابه جایی نسبی عرشه نسبت به پل جدا نشده کاهش می یابد. این موضوع در پاسخ این پل ها نسبت به زلزله های نزدیک گسل دیده نمی شود. با بررسی رکورد زمین لرزه های نزدیک گسل مشاهده شد که این زمین لرزه ها نسبت به زمین لرزه های دور از گسل تغییرمکان های شدیدی را تولید می کنند که می تواند سیستم جداسازی را به شرایط بحرانی ببرد، لذا برای جلوگیری از این رخداد لازم است از سیستم مضاعفی (FDGM) جهت اصلاح پاسخ پل هایی که تحت این زمین لرزه ها قرار می گیرند، استفاده نمود. بر اساس نتایج بالا می توان بیان کرد که تغییر مکان ها در نزدیکی گسل و با اثر جهت پذیری پیش رونده بیشتر از حوزه های دور از گسل خواهد بود به طوری که برای نسبت های فاصله مختلف از گسل، هر چه مقدار این نسبت کمتر باشد، تغییر مکان حداکثر پایه های پل بیشتر و مقدار نیروی برش حداکثر نیز بیشتر خواهد بود.

در این پژوهش، شناخت پارامترهای اساسی لرزه شناسی مربوط به ساختارهای پالس گونه موجود در تاریخچه ی زمانی رکوردهای نیرومند حوزه ی نزدیک، با هدف مدل سازی ریاضی بررسی شده است. پارامترهای مشخصه این ساختارهای پالس شکل، عبارت از دامنه، دوره و بازه ی زمانی متناظر آن هستند. با استفاده از این عوامل و جای گذاری آن ها در روند برازش تحلیلی مربوط به یک فرمولاسیون فرم بسته، مدل های ریاضی توصیف کننده پالس های مشخص سرعت حاصل شده که می توانند ویژگی های اصلی لرزه شناسی مربوط به رکوردهای حوزه ی نزدیک را به خوبی نمایش دهند. هدف از این مدل سازی، ایجاد گستره ی وسیعی از نگاشت های مصنوعی نیرومند و پرانرژی است که با توجه به معدود بودن رکوردهای حوزه ی نزدیک در بررسی عملکرد انواع سازه ها کاربرد دارد. محتوای فرکانسی (تواتر) رکوردهای ثبت شده در زلزله ها را می توان به دو بخش باند فرکانس های بالا و باند فرکانس های پایین تفکیک کرد. نتایج پژوهش های لرزه شناسی بیان گر آن است که نمود مشخص-ترین ویژگی های رکوردهای نیرومند حوزه ی نزدیک را باند فرکانسی پایین ایجاد می کند. همین موضوع باعث شده است که در روند مدل سازی فرم بسته نیز توجهات تحلیلی بیش تر به باند فرکانسی پایین صورت گیرد. بر این اساس، مدل های فرم بسته ریاضی حاصل از این روند نیز تطابق قابل قبولی با رکورد های نیرومند حوزه ی نزدیک داشته و ویژگی های طیفی اصلی را به خوبی نمایش می دهد.

در فواصل نزدیک گسل با توجه به اینکه تعداد رکوردهای واقعی اندک است و زلزله های حوزه نزدیک، ویژگی های متفاوتی نسبت به زلزله های حوزه دور دارند، استفاده از روش های شبیه سازی رکورد می تواند مفید باشد. یکی از روش های شبیه سازی لرزش های بسامد بالا، روش شبیه سازی احتمالی است. این روش با فرض چشمه نقطه یی و براساس گسل محدود ارائه شده و از آنجا که روش گسل محدود، هندسه شکست و اثر جهت پذیری را در نظر می گیرد، در این پژوهش برای چند زلزله ایران که رکورد حوزه نزدیک داشته اند، مورد استفاده قرار گرفته است. پس از شبیه سازی زلزله ها و محاسبه پارامتر افت تنش، که عدم قطعیت زیادی دارد، به منظور بررسی اثر پالس جهت پذیری به بررسی پارامترهای تاثیرگذار در رکوردهای حوزه نزدیک پرداخته شده است.

خصوصیات زلزله ها برای ساختگاه های نزدیک به چشمه لرزه زا و دور از آن، هم به لحاظ دامنه و هم محتوای فرکانسی متفاوت است. مطالعه رفتار سازه ها تحت اثر زلزله های حوزه نزدیک در مقایسه با زلزله های دور از گسل بیانگر اثرات بیشتر این نوع زلزله بر سازه بوده اند. عمده این اثرات به خصوصیات جهت پذیری پیش رونده و حرکت پرتابی دارای اثر تغییرمکان ماندگار وابسته است. از اینرو خصوصیات زلزله های نزدیک گسل باید در طراحی و تحلیل سازه ها در نظر گرفته شود. هدف تحقیق حاضر بررسی اثر جهت پذیری پیش رونده زلزله های حوزه نزدیک بر پاسخ سازه های بتنی می باشد. بدین منظور رکوردهای حاصل از ایستگاه های مختلف زلزله چی چی به عنوان شتابنگاشت های مبنا انتخاب شد. سپس با استفاده از روش های تحلیلی، طیف پاسخ این رکوردها با در نظر گرفتن اثر جهت پذیری پیش رونده و بدون آن (حذف پالس های غالب) در جهت های شرق-غرب و شمال-جنوب تعیین شد. در ادامه با تحلیل تاریخچه زمانی بر روی دو سازه 10 طبقه و 15 طبقه بتنی، برای هفت رکورد زلزله چی چی، دریفت (جابجایی نسبی) و برش پایه طبقات در سازه های مذکور بررسی شد. نتایج نشان داد که با توجه به ماهیت غیرقابل پیش بینی زلزله، پاسخ دریفت و برش پایه طبقات در سازه های مورد مطالعه در جهات مختلف در برخی موارد افزایش و یا کاهش یافته است. بنابراین می توان دریافت که جهت پذیری همیشه تاثیر یکنواختی بر رفتار سازه نداشته و از الگوی ثابتی پیروی نمی کند. علاوه بر این، نتایج نشان داد که با افزایش ارتفاع سازه و در نتیجه افزایش پریود آن، تاثیر جهت پذیری رکورد زلزله بر پاسخ سازه افزایش می یابد. این در حالی است که در سازه های کوتاه تر در بسیاری از موارد جهت پذیری رکورد زلزله، تاثیر چندانی بر پاسخ سازه نداشته و حتی در برخی موارد، باعث کاهش آن می گردد.

زلزله های حوزه نزدیک گسل که حاوی اثرات جهت پذیری پیش رونده1 هستند به دلیل وجود پالس در رکورد سرعت، باعث ایجاد نیازهای قابل توجهی بر قاب های فولادی، در مقایسه با زلزله های معمولی می شوند. بنابراین بررسی رفتار قاب های فولادی و همچنین اثرات مودهای بالاتر تحت زلزله های حوزه نزدیک گسل ضروری است. به همین منظور تعداد پنج قاب خمشی فولادی با شکل پذیری متوسط و تعداد 4، 7، 10، 15 و 20 طبقه، تحت 20 شتاب نگاشت دور و نزدیک گسل با اثرات جهت پذیری پیش رونده، مورد بررسی قرار گرفته است. در نهایت با بررسی پاسخ های ارتجاعی سازه تک درجه آزاد (SDOF) تحت شتاب نگاشت های مورد بررسی، ضرایب تبدیل پاسخ سازه SDOF به MDOF ارائه شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که اثرات مودهای بالاتر تحت زلزله های دور از گسل در مقایسه با زلزله های نزدیک گسل بیشتر است. همچنین در حدود 30 تا 50 درصد از ارتفاع سازه در طبقات فوقانی، زاویه دریفت حاصل از زلزله های نزدیک گسل با اثر جهت پذیری پیش رونده، بیشتر از زلزله های دور از گسل است.

دو زلزله بم و طبس از جمله زلزله های ویرانگری بوده اند که ماهیت اثر جهت پذیری پیشرونده (FORWARD DIRECTIVITY EFFECT) که یکی از اثرات زلزله های میدان نزدیک است، در آنها کاملا مشهود می باشد. شهر تهران با قرار گرفتن در منطقه ای با گسل های فراوان پتانسیل مواجهه با این پدیده را در صورت فعال شدن هر یک از گسلهای پیرامون این شهر دارا می باشد. با توجه به تغییر رویکرد آیین نامه های ساختمانی از طراحی بر اساس نیرو به سمت طراحی بر اساس عملکرد و همچنین توجه کمتر آیین نامه های ساختمانی به بحث زلزله های میدان نزدیک، در این مقاله سعی شده است با در نظر گرفتن اثرات زلزله های میدان نزدیک و همچنین اثرات ساختگاه در مناطق مختلف تهران، به بررسی سطوح عملکرد یک ساختمان قاب خمشی شش طبقه فولادی متداول در شهر تهران که به صورت بهینه و با توجه به ضوابط استاندارد 2800 طراحی شده، پرداخته شود. در انتها میزان آسیب پذیری ساختمان فولادی رایج در تهران ناشی از زلزله در چهار سطح Immediate Occupancy ،Life Safety، Collapse Prevention و سطح E که معرف تخریب کلی ساختمان می باشد با رویکردی نوین به صورت نقشه های پهنه بندی با توجه به ضوابط FEMA356 و تحلیل های پوش آور ارائه شده است.