بخشی از مقاله
خلاصه
در این مقاله شتابنگاشت مصنوعی با استفاده از روش ترکیب موج هاي کسینوسی تصادفی تولید شده است. شتاب ماکزیمم زمین در اثر گسل فعال شمال تبریز با استفاده از روابط کاهندگی در محل ارگ تبریز به دست آمده است. بزرگی زلزله مورد استفاده در روابط کاهندگی با استفاده از تحقیقات چوروگی - 2009 - به دست آمده و زمان تناوب غالب ساختگاه با استفاده از اندازهگیري میکروتریمورها در محل ارگ تبریز و ارائه نسبت طیفی بَد در این محل، محاسبه شده است. محتواي فرکانسی شتابنگاشت مصنوعی با استفاده از این نسبت طیفی بَد به دست آمده است. این مطلب بر خلاف معمول در تولید شتابنگاشت هاي مصنوعی است که محتواي فرکانسی حرکت از رکوردهاي قوي زلزله به دست می آید. در این روش محتواي فرکانسی شتابنگاشت تولید شده همانند خواص دینامیکی ساختگاه خواهد بود.
کلمات کلیدي: شتابنگاشت مصنوعی - زلزله - ، گسل شمال تبریز، ارگ - علیشاه - تبریز، میکروتریمور
1. مقدمه
شهر تبریز در شمال غربی ایران و در نزدیکی یکی از گسلهاي مهم و شناخته شدهي زمینلرزهاي فلات ایران گسترده شده است. گسل شمال تبریز در نزدیکترین فاصله با این شهر با وقوع حداقل 16 زمین لرزهي تاریخی به عنوانی گسلی زمین لرزهاي و فعال تلقی میشود .[1] این شهر یکی از شهرهاي تاریخی این سرزمین است که از بناهاي تاریخی آن می توان به : ارگ علیشاه تبریز، بازار تبریز، مسجد کبود و عمارت شهرداري تبریز اشاره کرد.ارگ - علی شاه - تبریز یکی از بلندترین دیوارهاي تاریخی کشور و نماد شهر تبریز است که حدود 700 سال پیش توسط خواجه تاجالدین علیشاه بنا شدهاست. این بناي با عظمت متاسفانه براثر زمینلرزه و گذر زمان تا حدود زیادي تخریب شدهاست.
امروزه تنها بخشی از دیوارهاي عظیم و محراب بسیار بلند شبستان جنوبی این مسجد برجاي مانده است که خود موید شکوه و آبادانی آن در گذشته است. بقایاي موجود ارگ علیشاه با پلان س شکل به ارتفاع متوسط 33 متر ، عرض 10,4 متر و طول 21,1 متر، تنها بخش کوچکی از کل این مجموعه معماري تاریخی بوده است.در تاریخ 3 شهریور ماه 1386 عملیات ثبت داده هاي میکروتریمور در ارگ تبریز انجام گرفت. اندازه گیري میکروتریمور یک روش خیلی مفید براي بدست آوردن مشخصات دینامیکی زمین شامل پریود غالب و ضریب تقویت ساختگاه می باشد. این عملیات با همکاري گروهی ژاپنی به سرپرستی پروفسور میاجیما انجام شد. با استفاده از این اندازه گیري ها در این مقاله به تولید شتابنگاشت مصنوعی پرداخته شده است.
2.اندازه گیري میکروتریمورها
اندازه گیري میکروتریمورها با استفاده از دو دستگاه لرزه نگار - ح2صعحپط طلاکهف - AبصAخسعبن مجهز به لرزه سنج هایی با سه مولفه عمود بر هم - دو عدد افقی د یعنی حغ وحش،و یک قائم ب یعنی خس - صورت گرفت. این دستگاه قابلیت برداشت ریز لرزهها با فاصله نمونه برداریهاي متفاوت و بازه زمانی دلخواه را دارد. دامنه سرعت میکروتریمورها با بازه فرکانسی 100 هرتز و با فیلتر بالاگذر0,1 هرتز اندازه گیري شدند. تعداد 4 رکورد در محل ارگ ثبت شد؛ که طول هر کدام از رکوردها 10 دقیقه بود. . رکوردها به طور همزمان در دو محل به وسیله دو دستگاه مشابه با مشخصاتی که در بالا ذکر شد اندازهگیري شدند یکی در سطح زمین، در پاي بنا و دیگري در ارتفاع 30 متري بر روي بام بنا. محل اندازه گیري رکوردها در - شکل - 1
مشاهده می شود.
3. آنالیز میکروتریمورها
براي آنالیز میکروتریمورها در این پروزه از روش نسبت طیفی جبَدض یا روش ناکامورا که در سال 1989 توسعه یافت، استفاده شده.[2] محاسبه نسبتبَد طیف فوریه با استفاده از نرم افزار غقAحغحپ انجام گرفته است. از مجموع 4 رکورد ثبت شده رکورد چهارم به علت داشتن نویز زیاد حذف شد و رکورد سوم نیز به علت وجود کم پنجرههاي کم نویز در نتیجهي محاسبات وارد نشد. از دو رکورد اول و دوم مجموعاَ تعداد 50 پنجره با همپوشانی 10 درصد که دادهها در آن حالت مانا دارند انتخاب شد و محاسبات بر اساس این پنجرهها انجام گرفت.نسبت طیفی محاسبه شده و همچنین نمودارهاي نسبت طیفی ضرب و تقسیم شده بر انحراف معیار در - شکل - 2، نشان داده شدهاند. همانطور که در این شکل مشاهده میشود، فرکانس غالب برابر 2,98 هرتز است. همچنین مقدار بزرگنمایی براي نسبت طیفی میانگین مقدار 2,34 را داراست.
4.تولید شتابنگاشت مصنوعی
تولید شتابنگاشت مصنوعی در مطالعه حاضر به روش ترکیب موج هاي کسینوسی انجام گرفته است. در این روش تعداد زیادي امواج هارمونیکی که داراي دامنه هاي مختلف و زوایاي فاز مختلف با هم ترکیب می شوند. شتابنگاشت زلزله به صورت حاصل ضرب یک تابع با چگالی طیفی توان مشخص، در یک تابع پوش که نمایانگر تغییرات دامنه برحسب زمان است بدست می آید.که در رابطه بالا M ، تعداد مجموع جمع آثار است که برابر 500 در نظر گرفته شده، fm ، متغیر تصادفی فرکانس در جمله عام و ϕm ، متغیر تصادفی فاز در جمله ع ام است که به طور یکنواخت در بازه 0 و 2 π توزیع میشود. تابع چگالی احتمالاتی فرکانس، تابعی است از چگالی طیفی توان - خحب - . بنابراین براي محاسبهي fm ، منحنی توزیع احتمالاتی چگالی طیفی توان رسم میشود. با استفاده از این منحنی و عددي که به طور تصادفی تولید میشود؛ متغیر تصادفی فرکانس fm در جمله ع ام تعیین میگردد.
با استفاده از روابط داده شده می توان با داشتن چگالی طیفی توان، موج مصنوعی را با طول دلخواه تولید نمود. باید توجه داشت که در روش حاضر، توان کل حرکت و درنتیجه محتواي فرکانسی حرکت نسبت به زمان تغییرنمی کند، لذا شتابنگاشت تولید شده فرآیندي ایستا در دامنه و فرکانس می باشد براي شبیه سازي خاصیت ناایستائی دامنه حرکت زلزله هاي واقعی از توابع پوش حرکت استفاده می گردد.چگالی طیفی توان مناسب براي تولید موج مصنوعی را می توان از رکوردهاي قوي زلزله در ساختگاه مورد نظر استخراج نمود. در پروژه حاضر از نسبت طیفی بَد میکروتریمورها به عنوان چگالی طیفی توان براي تولید شتابنگاشت مصنوعی استفاده می شود. با استفاده از این کار شتابنگاشت تولید شده محتواي فرکانسی متناسب با خواص دینامیکی ساختگاه را خواهد داشت.
همانطور که می دانیم محتواي فرکانسی یک شتابنگاشت تابعی است از اثرات منبع، مسیر و ساختگاه. از آنجایی که شتابنگاشت تولید شده به روش حاضر نشان دهنده اثرات منبع و مسیر نیست تقریب موجود در این روش تا حدودي زیاد است. اما از طرفی چون این شتابنگاشت به خوبی در بر گیرنده اثرات ساختگاه است و همچنین نیازي به وجود رکوردهاي قوي زلزله در ساختگاه مورد نظر نیست از این روش می توان در مواقعی که دسترسی به رکوردهاي قوي زلزله وجود ندارد استفاده کرد.مقدار شتاب بیشینه شتابنگاشت از روابط کاهندگی به دست می آید. بدین منظور از 3 رابطه کاهندگی زارع و همکاران [4] ، نوروزي[5]وکمپبل – بزرگنیا [6] استفاده شده است. دو رابطه اول بر اساس زلزله هاي ایران بسط داده شده و رابطه سوم رابطهاي جهانی است. بزرگی زلزله مورد استفاده در روابط کاهندگی بر اساس تحقیقات چوروگی [7] در مورد گسل تبریز به دست آمده است. در تحقیقات مذکور 6 سناریو براي گسیختگی ارائه شده که سناریوي شماره 2 که مربوط به گسیختگی بزرگترین قطعه گسل است، اساس تحقیق در مطالعه حاضر را تشکیل می دهد. بزرگی زلزله
