بخشی از مقاله
چکیده
خصوصیات جنبشهای حوزه نزدیکمستقیماً وابسته به مکانیزم چشمه لرزهای، جهت گسیختگی گسل نسبت به ساختگاه و جهت لغزش گسل میباشد. مهمترین خصوصیات متمایزکننده جنبشهای حوزه نزدیک، تولید پالس هایی به علت اثر جهت پذیری و اثر تغییرمکان ماندگار میباشد. این نوع پالسهای حرکتعموماً شامل یک یا چند پالس مجزا در تاریخچه زمانی شتاب، سرعت و تغییرمکان و اغلب در تاریخچه زمانی سرعت میباشد. این خصوصیات در نگاشتهای زلزلههای حوزه نزدیک کاملاً تفاوت با خصوصیات و مشخصات نگاشتهای حوزه دور میباشد .
در مورد زلزلههای نزدیک گسل علاوه بر بحث فاصله بایستی به پارامترهای دیگر زلزله توجه نمود بطوریکه عملکرد لرزهای قابها تحت اثر زلزلههایی که پالس سرعت و جابجایی بالایی دارند بسیار متفاوت است. بررسیها نشان میدهد که دامنه و پریود این پالسها در تاریخچه زمانی سرعت از پارامترهای کنترلکننده عملکرد سازهها در این نواحی هستند. حرکتهای شدید زمین موجب ایجاد بیشینه مقدار در دوره تناوبهای بلند شکل طیف خواهد شد. یکی از روشهای موجود جهت محاسبه اثر شکل طیف، انتخاب یک مجموعه زمینلرزه بر اساس دوره تناوب اصلی ساختمان و مشخصات تحلیل خطر ساختگاه است. استفاده از این روش با چالش هایی همچون نیاز به انتخاب مجموعههای خاصی از زمینلرزه برای هر ساختمان مواجه است.
-1 مقدمه
پاسخ انواع سیستمهای سازهای تحت رکوردهای نزدیک به گسل یکی از موضوعات مهم در زمینهی مهندسی زلزله میباشد و تحقیقات زیادی در این زمینه انجامشده است. یکی از موضوعات مهم در این حوزه، تعیین معیار شدت مناسب برای این زلزلهها میباشد، به نحویکه قادر باشد قدرت تخریبی رکوردهای نزدیک به گسل را روی سازه های مختلف با دقت مناسب نشان دهد. بر این اساس نسبت پریود سازه به پریود غالب رکورد زلزله می تواند بهعنوان یکی از پارامترهای تأثیرگذار بر پاسخ لرزهای سازهها تحت رکوردهای نزدیک به گسل مطرح شود. با توجه به اینکه رفتار غیرخطی سازه میتواند باعث تغییر پریود اصلی سازه شود، در این تحقیق سعی می شود تا میزان تغییرات پریود سازه با استفاده از نتایج حاصل از تحلیلهای دینامیکی افزایشی برای شدتهای مختلف زلزله و رکوردهای مختلف به دست آید.
در سال 1998 سامرویل به بررسی مشخصات رکوردهای نزدیک به گسل و اثر آن ها روی پاسخ سازهها پرداخت. نتایج تحقیق سامرویل و محققین دیگر - علوی، کراوینکلر و... - نشان داد که وجود پالس سرعت در تاریخچه زمانی سرعت زلزله ها باعث افزایش مقادیر طیف پاسخ سازه در بازهای از پریودهای میانی - معمولاً بین 1 تا 3 ثانیه - میشود. بیکر در سال 2009 نشان داد که علاوه بر پریود مود اول سازه - در حالت ارتجاعی - باید تغییرات پریود ناشی از غیرخطی شدن و افزایش پریود سازه و نیز تأثیر مودهای بالاتر در مقدار شتاب طیفی زلزله ها موردتوجه قرار گیرد. بنابراین انجام تحقیقاتی که بتواند تغییرات پریود سازه را تحت رکوردهای مختلف پیش بینی کرده و اثر آن را در تغییر کمیتهای پاسخ لرزهای سازهها پیشبینی کند، لازم به نظر میرسد.
-2 معرفی و شرح خصوصیات زلزله های نزدیک به گسل
مشخصات زمینلرزههای نزدیک گسل با زمینلرزههای دور از گسل یا معمولی متفاوت میباشد. اختلاف اصلی آنها در این است که رکوردهای نزدیک گسلغالباً حاوی یک پالس بلند میباشند که در مؤلفههایی از زمینلرزه روی میدهد که عمود بر گسیختگی گسل است که این پالسها ناشی از تأثیرات جهتداری گسیختگی رو به جلو یا جابجاییهای دائمی گسل است. زلزلههای حوزه نزدیک دارای ویژگیهای مشخصی هستند که آنها را از زمینلرزههای حوزه دور متمایز می کند. زمینلرزههای حوزه نزدیک دارای شتاب بالاتر و محتوی فرکانسی محدودتری در مقادیر فرکانسی بالاتر نسبت به زمینلرزههای حوزه دور میباشند. نگاشتهای این زلزلهها،خصوصاً زمانی که تحت اثر جهت پذیری پیشرونده قرارمی گیرند، دارای پالسهای پریود بلند با دامنههای قوی می باشند کهاکثراً در ابتدای رکورد زلزله دیده میشود.
در سالیان گذشته به علت تراکم کم شبکههای لرزهنگاری در سراسر جهان امکان ثبت زلزلههای نزدیک منشاء کم بوده است. اما در 50 سال گذشته با پیشرفت شبکههای لرزهنگاری و افزایش و پیشرفت دستگاههای ثبت زمینلرزه، امروزه نگاشتهای متعددی در موقعیتهای مختلف از زلزله وجود دارد. مطالعات چند دهه اخیر بر روی زلزلههای ثبتشده در جهان نشاندهنده اثرات متفاوت زلزلههای نزدیک گسل با زلزلههای دور از گسل میباشد. بطوریکه در حوزه نزدیک گسل ارتعاش نیرومند زمین باعث ایجاد خسارات بیشتری نسبت به مناطق دور از گسل شده است.
تاکنون مطالعات گستردهای برای تعریف نگاشت نزدیک گسل و تمایز آن با زلزله دور از گسل ارائه شده است. در یک دستهبندی، نگاشتهای نزدیک گسل را بر اساس قضاوت مهندسی از زلزلههای دور از گسل تمیز میدهند. بهخصوص در حالتیکه نگاشت سرعت زلزله در دسترس باشد، تشخیص آن بهمراتب سادهتر است. یکی دیگر از معیارهای تشخیص زلزله نزدیک گسل، فاصله سایت تا سورس لرزهای است.معمولاً در زلزلههای نزدیک گسل فواصل بین 15 تا 30 کیلوتر را بهعنوان نزدیک گسل تعریف می گردد. بر اساس مطالعات انجامگرفته توسط بیکر، یک تعریف کلی برای تشخیص زلزله نزدیک گسل ارائهشده است. بر اساس این تعریف سه ویژگی میبایست بهطور همزمان در نظر گرفته شوند تا به یک زلزله لفظ نزدیک گسل اختصاص یابد. این معیارها عبارتند از:
· شاخص پالس از 0.85 بیشتر باشد.
· پالس در لحظات اولیه سرعت نگاشت شکل گیرد.
· PGV رکورد بیشتر از 30 متر بر ثانیه باشد.
-3 تحلیل دینامیکی غیرخطی افزایشی - - IDA
در این روش تحلیل های دینامیکی غیرخطی برای هر شتاب نگاشت با استفاده از ضرایب مقیاس از کم به زیاد انجام می شود و یک دسته تحلیل غیرخطی دینامیکی برای هر شتاب نگاشت به دست می آید. از نتایج این تحلیل ها می توان برای ارزیابی رفتار لرزه ای سازه ها بهره جست. این روش اولین بار توسط پروفسور کرنل و همکارانش ارائه شد و مورد استقبال قرار گرفته و نشریه ی فیما 356 هم آن را به رسمیت شناخته است. البته این روش با توجه به حجم بالای عملیات آن بیشتر در کارهای تحقیقاتی کاربرد دارد.
معیارهایی که باید در انتخاب شتاب نگاشت در نظر گرفته شوند نوع خاک محل، اثرات هندسی نظیر جهت داری، سایر شرایط ساختگاهی، توپوگرافی و... است. در عمل صرفا به نوع خاک و بعضا اثرات نزدیک به گسل - مخصوصا اثرات چهت داری - بسنده می شود. بحث اینکه انتخاب شتاب نگاشت های مختلف می تواند روی پاسخ سازه تأثیر گذار باشد خود مبحثی قابل مطالعه است. در صورتی که مقیاس کردن شتاب نگاشت ها بر اساس روش آیین نامه ای موجود در آیین نامه ی 2800 ایران باشد و معیار انتخاب شتاب نگاشت صرفا بر اساس نوع خاک و نزدیکی به گسل صورت گیرد نتایج می تواند بسیار تفاوت زیادی داشته باشد. به طوری که برای برخی شتاب نگاشت ها بیش از دو یا حتی سه برابر شتاب نگاشت دیگر پاسخ بیشتری نتیجه دهد
روش های مقیاس کردن: در روش مقیاس کردن بین آیین نامه ها اختلافاتی وجود دارد . در آیین نامه ی 2800 ایران همه شتاب نگاشت ها به شتاب گرانش مقیاس شده و سپس ضرایب بازتاب ترکیب می شوند و با مقایسه با ضریب بازتاب آیین نامه مقیاس واحدی برای همه شتاب نگاشت ها در نظر گرفته می شود.
روش ASCE بر اساس مقیاس شتاب نگاشت ها به صورتی که حداکثر اختلاف ده درصد اختلاف را با شتاب طیف طرح داشته باشد پیشنهاد کرده است. اما روشی که در این مطالعه برگزیده شده است بر اساس روش مقیاس فیما 356 و فیما 440 می باشد.
