بخشی از مقاله
خلاصه
تحلیل عملی رفتار لوله فولادی در تقاطع گسل با نامعینی های بسیاری روبرو است. از این رو مدلهای مختلف با نتایج بسیار متفاوتی در این زمینه ارائه می شود . در حال حاضر تحلیل عملی این مساله در طرحهای عمرانی و واقعی با مشکلات زیادی روبرو بوده و رویه واحدی برای آن وجود ندارد و لذا ارائه روش یکنواختی برای استفاده عملی در طرحها بطوری که بتواند حداقل نامعینی را در خود داشته باشد بسیار ضروری است.
برای تحلیل این مساله مدلهای تئوری و قابل استفاده ای وجود دارد ولی نامعینی در انتخاب پارامترها و شرایط مرزی و ابعادی مدل می باید در یک روند تحلیل پارامتری و تحلیل حساسیت تا حد امکان برطرف شود. در این پروژه هدف اصلی تمرکز بر یافتن پارامترهای موثر بر نتایج با انجام تحلیل حساسیت و پس از آن کاهش سطح نامعین بودن مدل تا حد امکان با تحلیل پارامتری می باشد.
.1 مقدمه
انسان از آغاز خلقت همواره با موضوع بلایای طبیعی مواجه بوده و تلاش نموده است تا ضمن کنترل حوادث و سوانح طبیعی، زندگی خود را از این خطرات ایمن و محفوظ دارد .در میان بلایای طبیعی، زلزله از ویژگی های خاصی برخوردار بوده و در قرن گذشته اهمیت بیشتری به مدیریت بحران زلزله داده شده است .کشور ما از نظر لرزه خیزی در منطقه فعال جهان قرار دارد و به گواهی اطلاعات و مستندات علمی ازخطرپذیرترین مناطق جهان محسوب می شود .
در سال های اخیر به طور متوسط هر پنج سال یک زمین لرزه با صدمات جانی و مالی بسیار بالا در نقطه ای از کشور رخ داده است و در حال حاضر ایران در صدر کشورهایی است که وقوع زلزله در آن با تلفات جانی بالا همراه است . گرچه جلوگیری کامل از خسارات ناشی از زلزله های شدید بسیار دشوار است لیکن با افزایش سطح اطلاعات مرتبط با لرزه خیزی کشور و آموزش و ترویج فرهنگ طراحی و بهسازی لرزه ای صحیح مستحدثات - ساختمان ها، تأسیسات زیربنایی و شریان های حیاتی - ، می توان تا حد مطلوبی تلفات و خسارات ناشی از زلزله های آتی را کاهش داد .در همین راستا یکی از برنامه های مهم برای کاهش خطرپذیری در برابر زلزله، برنامه مقاومسازی ساختمانهای دولتی مهم، تاسیسات زیربنایی و شریانهای حیاتی است.
از آنجایی که شریانهای حیاتی نظیر شبکه های آب و فاضلاب و یک سیستم خط لوله معمولاً در یک ناحیه وسیع گسترده میباشد، نسبت به تأسیسات دیگری که سطح کوچکی را اشغال مینمایند خطرات لرزه ای بیشتری آنها را تهدید می کند. برای مثال، خطوط لوله طویل در مناطق دارای خطر لرزهای بالا مانند بسیاری از استانهای کشور به ناچار باید از گسلهای فعال و نواحی دارای قابلیت روانگرایی گذر نمایند، در حالیکه یک ساختمان میتواند در جایی دور از خطرات فوقالذکر قرار گیرد. متاسفانه در طراحی خطوط انتقال آب صرفا بارهای ناشی از فشار آب و بار خاک و سربار آن در نظر گرفته می شود و نیروهای دینامیکی و اثرات استاتیکی زلزله که به عنوان جابجایی های ماندگار زمین خوانده می شود منظور نمی شود.
لزوم بهرهبرداری از این تاسیسات پس از وقوع زلزله در کاهش سایر خسارات، شروع زندگی و برگشت به حالت قبل از زلزله ضروری است. لذا توجه بیشتر به مقاومسازی و طراحی ضد لرزهای اینگونه تاسیسات را میطلبد .
نه تنها در ایران بلکه در جهان هنوز آیین نامه ای در زمینه طراحی لرزه ای لوله های انتقال آب و نفت وجود ندارد و صرفا راهنماهایی در این زمینه آنهم پیشنهادی وجود دارد. در ایران نیز به تازگی راهنمایی در این زمینه تحت عنوان راهنمای بارگذاری و تحلیل لرزه ای شریان های حیاتی ایران - نشریه - 600 در سال 91 توسط معاونت برنامه ریزی و نظارت راهبردی ریاست جمهوری تدوین گردیده است.
این مقاله به بررسی آسیب پذیری لرزه ای خطوط فولادی انتقال آب در برخورد با گسل نرمال می پردازد.
.2 زمین لرزه
به علت ذخیره شدن مقادیر زیاد انرژی در درون زمین و با توجه به نظریه جابجایی قاره ها، تغییرات عمده ای در سطح زمین رخ می دهد که زمین لرزه یکی از این تغییرات است. به عبارت دیگر زمین لرزه پدیده انتشار امواج در زمین به علت آزاد شدن مقدار زیادی انرژی ناشی از اغتشاش سریع در پوسته زمین و یا در قسمتهای بالایی گوشته در مدت کوتاه می باشد. یک زلزله شدید ممکن است ناشی از شکست سنگ بستری به طول بیش از 100 تا 400 کیلومتر و عرض و ضخامت چندین کیلومتر باشد.
.1,2 کانون و مرکز زلزله
محلی که منشاء زلزله بوده ودر حقیقت انرژی به یک باره از آنجا آزاد و رها می گردد کانون زلزله نامیده می شود. به عبارت دیگر هنگامی که یک منطقه مجزا از پوسته می شکند و زلزله رخ میدهد، کانون زلزله نقطه ای است که شکستگی اولیه درآن نقطه رخ می دهد. نقطه ای بر سطح زمین که بالای کانون قرار دارد مرکز زلزله نامیده می شود. ایجاد شکست در پوسته از کانون زلزله آغاز می شود و به مناطق اطراف گسترش می یابد و این امر تا رسیدن به یک منطقه معین از پوسته که از قبل ترک خورده باشد، ادامه می یابد. منطقهای که این اتفاق در آن رخ میدهد را منطقه اصلی و یا منطقه کانونی مینامند.
.2,2 سرعت انتشار امواج زلزله
سرعت انتشار امواج زلزله بستگی به جرم مخصوص و خاصیت روان شدن سنگهایی دارد که از آنها عبور می نماید. سرعت امواج زلزله در سنگهای متراکم و صلب، زیاد و در سنگهای سبکتر و نرمتر، کمتر میباشد. همچنین ازدیاد فشار باعث افزایش سرعت امواج و ازدیاد درجه حرارت باعث کاهش امواج زلزله میگردد.
سرعت انتشار امواج طولی زلزله در قسمتهای گرانیتی پوسته 6 کیلومتر بر ثانیه و در قسمتهای بازالتی 6/7 کیلومتر بر ثانیه بوده و این در حالی است که سرعت مذکور در لایه های گوشته به طور متوسط به میزان 8/2 کیلومتر بر ثانیه است و در نزدیکی مرز پوسته و گوشته، صفحهای قرار دارد که در آن سرعت انتشار امواج به طور غیر پیوسته و ناگهانی تغییر می یابد. در این صفحه سرعت امواج عرضی از 3/7به 4/4 و سرعت امواج طولی از 6/3 به 7/8 کیلومتر بر ثانیه می رسد. این صفحه به نام کاشف آن صفحه موهورویچ* یا صفحه ناپیوستگی موسوم است
شکل -1 گسل، کانون، منطقه کانونی و مرکز زلزله .3,2 مقیاسهای بزرگی و شدت در زمین لرزه ها
بزرگا میزانی است برای بیان اندازه و مقدار انرزی آزاد شده در زمین لرزه و مقیاس شدت زلزله میزانی است برای تعیین اثرات تعریف شده ای که در یک منطقه معین ایجاد شده است. اگر لرزه ایجاد شده ناشی از یک زلزله با لرزه های ناشی از انفجار دینامیت مقایسه گردد، مقدار دینامیت به کاربرده شده مشابه بزرگای و اثرات لرزهایی که در یک منطقه احساس میشود را میتوان با شدت زلزله مشابه دانست. بزرگای یک زلزله با انرژی، رابطه لگاریتمی دارد، به نحوی که یک درجه افزایش در بزرگای معادل با بیش از 30 برابر افزایش در مقدار انرزی آزاد شده - اگر بزرگی زلزله 2 درجه افزایش یابد انرژی آزاد شده 1000 برابر می گردد.
شکل -2 سرعت امواج در داخل زمین
در ژاپن شدت زلزله با استفاده از مقیاس تعریف شده آژانس هواشناسی ژاپن - JMA - سنجیده میشود. در سایر کشور ها از جمله ایران مقیاس مرکالی اصلاح شده - MM - مورد استفاده قرار میگیرد. با توجه به اینکه مقیاس شدت زلزله بر میزان اثرات زلزله در یک منطقه خاص دلالت میکند لذا به منطقه ای که مشاهده در آن صورت می گیرد، بستگی دارد. در جدول - 1-1 - مقایسه مقیاسهای JMA و MM برای تاثیرمیزان لرزش برخرابی خانهها نشان داده شده است.
