بخشی از مقاله
خلاصه
اگرچه هندسه و مشخصات مکانیکی تپّههای دوبعدی نیمسینوسی از عوامل تعیین کننده پاسخ لرزهای این نوع25 mm 30 mmساختگاهها بشمار میروند اما واقعیت آن است که در طبیعت پیرامون ما این عوارض اغلب بصورت ترکیبی در کنار هم قرار خواهند گرفت. در این مقاله سعی بر آن شده تا رفتار لرزهایتپّههای منفرد، مرکب دوگانه همسان و مرکب سهگانه همساننیمسینوسی در حوزه زمان به روش المان مرزی تحت اثر امواج قائم درون صفحه P و SV مورد حساسیت سنجی قرار بگیرند. در پژوهش حاضر، شکلهای ارائه شده در فضای زمان اثر نسبت شکل، میرایی و همجواری را بر میزان بزرگنمایی بهخوبی نشان میدهند.
کلمات کلیدی:روش اجزای مرزی، تپّههای دوبعدی نیم سینوسی، بزرگنمایی، رفتار دینامیکی
.1 مقدمه
سالهاست که اثر شرایط محلّی زمین شناسی و خاک بر شدّت لرزشهای زمین و خرابیهای زلزله شناخته شده است. مک موردو در زلزله 1819 در هندوستان خاطر نشان ساخت که ساختمانهایی که بر سنگ مستقر بودند به اندازه ساختمانهایی که شالوده آنها به انتهای لایه خاک نرسیده بود، تحت تاثیر قرار نگرفتند.[1] وود و رید نشان دادند که شدّت لرزشهای زمین در زلزله سانفرانسیسکو به شرایط محلّی خاک و زمین شناسی مربوط بوده است>2@و.[3] مشاهدات انجام شده توسط ترایفیونک، هادسون و بوور طی زمینلرزه سن فرناندو 1971در سدّ پاکویما که لرزه نگار قرار گرفته بر روی تاج تپّه سنگی شتاب افقی ماکزیممی حدود 1/25g در دو جهت عمود برهم را ثبت نمود[4]و[5] و لی و همکاران پس از زمین لرزه نورتریج 1994در تپّه تارزانا[6]، نقطه آغاز بررسیها بود و پس از آن مطالعات گسترده عددی و تحلیلی بسیاری جهت برآورد رفتار لرزهای ناهمواریها و روشن ساختن اثر آنها روی پاسخ لرزهای سطح زمین انجام شد.
تحقیقات محققان گویای آن است که حداقل یکی از دلایل شتابهای بالای ثبت شده در ساختگاههای سدّ پاکویما طی زمین لرزه سال 1971 سانفرناندو[7]و[8] تاثیرات توپوگرافی بوده است. این تنها نمونهای از وقایع فاجعه باری است که طی آن تخریب شدید ساختمانهای واقع بر آن منطقه مرتفع گزارش شده است. اگرچه حرکت لرزهای سطح زمین عموما تحت سه اثر چشمه، مسیر و ساختگاه می باشد اماشرایط ساختگاهی شامل خصوصّیات هندسی و رفتاری آبرفت تاثیر مهمی بر روی 30 mm انتشار و بزرگنمائی امواج لرزهای در سطح زمین دارند. کمالیان با استفاده از روش ترکیبی اجزای مرزی و اجزای محدود و 25 mm اصلاح و توسعه توابع گرین، نرم افزاری را بنام هیبرید برای تحلیل دینامیکی غیرخطی محیطهای متخلخل اشباع تهیه نمود.
این روش و نرمافزار تهیه شده براساس آن، از معدود منابع موجود برای تحلیل در حوزه زمان محسوب میشوند که مهمترین مزایای آن ترکیب دو روش اجزای محدود و اجزای مرزی در فضای زمان، اصلاح و بازنویسی روابط مربوط به توابع گرین محیطهای الاستودینامیک در محیط زمان و امکان حل جداگانه مسئله با روش اجزای محدود و یا اجزای مرزی و یا ترکیبی از آنها می باشد.[9] در مطالعات حساسیت سنجی انجام شده توسط کمالیان و همکاران، پاسخ لرزهای تپّههای نیمسینوسی 2D منفرد در برابر امواج مهاجم قائم درون صفحه SV و P مورد بررسی قرار گرفت و سه عامل هندسه، مشخصات مکانیکی و نسبت ابعاد تپّه در مقایسه با طول موج امواج مهاجم مورد توجّه قرار گرفتهاند.
این مطالعات نشان دادکه میزان این تأثیر صرف نظر از نوع موج مهاجم،در درجه اوّل تابع نسبت شکل تپّه و نیز نسبت عرض آن به طول موج مهاجم، و در درجه دوّم تابع ضریب پواسون محیط است. همچنین نشان داده شد که به ازای نسبتهای شکل کوچک و نیز امواج با طول خیلی بلند، پاسخ لرزهای تپّه به سمت پاسخ لرزهای آزاد زمین میل خواهد کرد.[10] افضلیراد با ارائه هستههای ویسکو الاستودینامیک 2D ، به بررسی رفتار لرزهای عوارض توپوگرافی دارای میرایی مصالح با استفاده از روش اجزای مرزی در حوزه زمان پرداخت که در نهایت به این نتیجه رسیدند که روند تغییرات تابع بزرگنمایی در امتداد عارضه، با توجه به هندسه هموارتپّه نیمسینوسی، آرام و تدریجی است.
همچنین هر اندازه نسبت شکلتپّه افزایش یابد، تاثیر پاسخ لرزهای آن از وجود عارضه بیشتراست و تغییرات میرائی مصالح بروی الگوی بزرگنمائی تپّه تاثیری ندارد، ولی با افزایش ضریب میرائی، پتانسیل بزرگنمائی و کوچکنمائی هر دو کاهش مییابند و پاسخ سطح عارضه به حرکت سطحآزاد نزدیک میشود.[11]با توجّه به تحقیقهای صورت گرفته در زمینه ساختگاه از جمله تپّه، کمتر به تاثیر همجواریها و تپههای مرکب پرداخته شده است که در این تحقیق برای مدلسازی تپّه های منفرد و مرکب نیمسینوسی از برنامه HYBRID استفاده شده است. رفتار تاج این تپّهها تحت تاثیر امواج قائم P و SV و تاثیر تغییرات ناشی ازنسبت شکل و نسبت میرایی بر این رفتار مورد بررسی قرار گرفتهاند. نتایج بدست آمده توسط اشکال و نمودارها در قالب ضریب بزرگنمایی بیان شدهاند. لازم به ذکر است که در مدل سازیهای انجام شده در این کوشش، خاک همگن و دارای رفتار ویسکوالاستیک، امواج مهاجم به صورت قائم و تحلیلها بصورت دوبعدی و در فضای زمان در نظر گرفته شده است.
.2 پارامترهای موثر در مطالعات
پارامترهای موجود در مطالعات پارامتریک که امکان تعمیم نتایج بهتپّههای با ابعاد و خواص مکانیکی دیگر را خواهد داد، در این قسمت تعریف گردیدهاند. این پارامترها عبارتند از:
-1 نسبت شکل
-2 فرکانس و پریود بدون بعد
-3 محدوده پریودیک تعریف شده
-4 نسبت میرایی
-1-2 نسبت شکل
پارامتر نسبت شکل پارامتری هندسی است که برابر نسبت ارتفاعتپّه به نصف عرض آن است. با تعریف این پارامتر بدون بعد که حاوی مشخصات هندسی عارضه میباشد. امکان تعمیم نتایج بهتپّههای با ابعاد متفاوت داده خواهد شد. در شکل 1 مشخصات هندسیتپّه نیمسینوسی نشان داده شده است.
-2-2 فرکانس و پریود بدون بعد
پارامتر دیگری که در این مطالعه دارایاهمیّت قابلتوجّهی میباشد، پریود بدون بعد یا معکوس آن فرکانس بدون بعد میباشد. تعبیر فیزیکی پریود بدون بعد نسبت طول موج مهاجم به پهنای عارضه است.
-3-2 محدوده پریودیک تعریف شده
در تحقیق حاضر با توجه به حدود پریودهای مورد بحث در مسائل مهندسی و نیز ابعاد متداولتپّهها، محدوده 0/24 تا 8/33 مورد بررسی قرار گرفته شده است. این بازه پریودیک امواجی را شامل میشود که طول موج 0/24 تا 8/33 برابر پهنای عارضه متغیر است.
