بخشی از مقاله
چکیده:
اثرات محلی ساختگاه نقش مهمی در طراحی مقاوم سازه ها در برابر زلزله ایفا مینمایند و تأثیرات قابل ملاحظه ای بر خصوصیات حرکت نیرومند زمین می گذارند. به منظور بررسی این اثرات بر ساختگاه شهر بانه، تحلیل یک بعدی با استفاده از رفتار معادل خطی خاک در منطقه صورت گرفت. برای اعمال حرکت ورودی به لایه های خاک منطقه با توجه به محیط تکتونیکی فشاری منطقه، چندین رکورد رخ داده در کشور انتخاب شد. همچنین چند شتابنگاشت مصنوعی هم تولید شد و نتایج حاصله با یکدیگر مورد مقایسه قرار گرفتند. بر این اساس طیف های پاسخ حاصل از اعمال شتابنگاشت های واقعی انتخاب شده در انواع زمین منطقه همخوانی خیلی بهتری نسبت به نتایج اعمال شتابنگاشت های مصنوعی نشان دادند.
مقدمه :
اثرات محلی ساختگاه نقش مهمی در طراحی مقاوم سازه ها در برابر زلزله ایفا مینمایند و بایستی برای هر حالت به صورت مجزا با آن برخورد لازم صورت پذیرد. این مساله معمولا به وسیله تدوین یک و یا تعداد بیشتری حرکت مبنای طرح زمین انجام شود.
شرایط محلی ساختگاه بر کلیه خصوصیات مهم حرکت نیرومند زمین شامل دامنه، محتوی فرکانس و مدت دوام، میزان تاثیر، خواص مصالح لایههای زیر سطحی، توپوگرافی ساختگاه و خصوصیات حرکت ورودی اثر قابل ملاحظهای میگذارند. طبیعت اثرات محلی ساختگاه را میتوان با بهرهگیری از روشهای مختلف مانند تحلیل سازه تئوری پاسخ زمین، اندازه گیری حرکات واقعی سطحی و زیر سطحی در همان ساختگاه و اندازهگیری حرکات سطح زمین در ساختگاههائی با شرایط متفاوت از ساختگاه مورد نظر تشریح نمود.
یکی از مهمترین خطرهای ناشی از زمینلرزه ایجاد حرکتهای شدید ناشی از گذر موجهای الاستیک میباشد که نه تنها میتواند موجب تخریب و ناپایداری سازهها شود بلکه عاملی محرک برای ایجاد اثرهای ثانوی مانند لغزش، فرونشست و روانگرایی است.
شدت اثر تخریبی تکانهای زمینلرزه بستگی به ویژگیهای سرچشمه آن از جمله بزرگا، چگونگی عمل نیروهای بوجود آورنده گسلش، همچنین فاصله کانونی و کاهیدگی زمین دارد. دادههای تجربی نشان میدهد که رسوبات روی زمین و نوع پی سنگ اثر قابل ملاحظه ای در ازدیاد یا کاهش میزان تخریب دارند و به هر حال میرائی در ساختگاههای سنگی و یا خاکی کم عمق بسیار سریع تر از ساختگاههای رسوبی اتفاق میافتد. شتاب حرکت افقی زمین مهمترین معرف نیروهای افقی وارده به سازه بوده و برای سنجش نسبی تکانهای شدید زمین کاربرد وسیعی دارد.
ارزیابی پاسخ زمین یکی از مسائل مهم در ژئوتکنیک لرزهای است. تحلیلهای پاسخ زمین جهت پیشبینی حرکات سطح زمین و تدوین طیف پاسخ طرح به منظور تعیین تنشها و کرنشهای دینامیکی برای ارزیابی خطرات ناشی از زمین لرزه بکار می رود.
هدف از این مقاله تهیه طیف پاسخ زمین در منطقه می باشد. در این مطالعات تحلیل پاسخ زمین از طریق روش عددی - در یک بعد - و رفتار خطی معادل خاک و با استفاده از نرم افزار EERA انجام شده است. از آنجا که پارامترهای حرکت زمین به تنهایی نمیتوانند اثرات لرزش زمین را با دقت کافی تشریح نمایند، برای تحلیل مسائل غیرخطی مانند پاسخ غیرالاستیک سازه یا تغییر شکل ماندگار یک شیب ناپایدار، تاریخچهزمانی حرکت لازم است. بر این اساس پس از تهیه تاریخچههای زمانی شتاب با کاربرد نتایج حاصل از مطالعات برآورد خطر زمینلرزه، ژئوتکنیک و ژئوفیزیک - گزارش مطالعات ساختگاهی شهر بانه - ، پروفیل خاک مدلسازی شد. طیف های پاسخ همه گمانه ها به دست آمده و با هم مقایسه شده اند و برای هر نوع زمین یک طیف پاسخ طرح مشخص شده است.
تاریخچههای زمانی یا شتابنگاشتها در تدوین طرح حرکات زمین برای ساختگاه خاص، مورد نیاز میباشند. البته انتخاب شتابنگاشت ها آن گونه که در ظاهر نشان میدهد ساده نیست زیرا بسیاری از حرکات که در حوزه زمان منطقی میباشند ممکن است در حوزه فرکانس منطقی بنظر نرسند و یا برعکس. بسیاری از تاریخچههای زمانی شتاب که معقول بنظر میرسند، بعد از انتگرالگیری، تاریخچه زمانی سرعت و یا تغییر مکان غیرمنطقی تولید مینمایند. تشخیص کیفیت یک حرکت مصنوعی زمین بوسیله چشم بسیار مشکل است. بنابراین لازم است که شتابنگاشتهای تهیه شده در حوزه فرکانس کنترل شوند.
با توجه به شرایط انتخاب شتاب نگاشت ها -1] موقعیت تکتونیکی و زمین شناسی منطقه و محل شتابنگاشت تقریباً یکی باشد، -2 محل شتابنگاشت، روی زمین نوع 1 - سنگ - و یا نوع 2 باشد و -3 شتاب نگاشت ها متعلق به زلزله هائی باشند که شرایط زلزله طرح را ارضا کنند و در آنها آثار : بزرگا، فاصله از گسل - حوزه دور یا نزدیک - ، ساز و کار چشمه لرزه زا در نظر گرفته شده باشد[ حتی الامکان شتابنگاشت از محیط تکتونیکی زاگرس انتخاب شد - چون منطقه در محیط تکتونیکی زاگرس قرار دارد - ، اما برای افزایش تعداد شتابنگاشت ها تا 25 یا 30 شتابنگاشت، از محیط تکتونیکی ایران مرکزی نیز چند نمونه انتخاب گردید.
همه این شتابنگاشت ها، شتاب نزدیک به شتاب حداکثر منطقه را ندارند اما برای افزایش بازه حرکات زمین، شتابنگاشت های با شتاب پایین هم استفاده شد زیرا می توان شتاب آنها را براساس سطح شتاب حداکثر منطقه، مقیاس کرد. از بین 26 شتابنگاشت انتخاب شده، 13 عدد در حوزه نزدیک قرار گرفتند که برای شهر سنندج، استفاده خواهند شد - چون این شهر براساس فاصله تا گسل اصلی منطقه main recent fault، حوزه نزدیک است - و 13 عدد در حوزه دور قرار گرفتند که دو تا از آنها برای این شهر استفاده شد چون فاصله کانونی آن با حوزه نزدیک تفاوت زیادی نداشتند. پس در نهایت 15 شتاب نگاشت برای این شهر انتخاب شد - جدول. - 1 در ضمن همه شتاب نگاشت های انتخابی توسط نرم افزار sws در حوزه فرکانس اصلاح شد. در بین شتابنگاشت های انتخاب شده، شتابنگاشت فیروزآباد شبیه ترین شتابنگاشت به طیف خطر یکنواخت منطقه است.
از طرفی چند شتابنگاشت مصنوعی برای این شهر با استفاده از روش تصادفی برای گسل محدود به دست آمده است. در روش گسل محدود شبیه سازی حرکات ناشی از تعدادی زمین لرزه های کوچک ناشی از زیر گسل ها که تشکیل دهنده یک گسل میباشند بعنوان روشی برای پیش بینی حرکات در میدان نزدیک مطرح گردیده است. شهر بانه واقع در شرق قطعه گسلی به طول تقریبی 65 کیلومتر و عرض متوسط 20 کیلومتر از گسل اصلی زاگرس، شدیدا تحت تاثیر فعالیت احتمالی آن است.
با فرض بر اینکه این گسل بتواند زمینلرزهای را با بزرگای گشتاوری - Mw - 6/5 متناسب با طول گسل تولید نماید، میتوان طبق مطالعات Beresnev و - 2002 - Atkinson و - 1999 - Somerville et al، این گسل را به زیر گسلهایی در ابعاد 5×5 کیلومتر تقسیم کرد. در حقیقت شروع گسیختگی و یا رویداد زمینلرزه فرضی در یکی از این زیر گسلها خواهد بود. از این رو سه فرض مختلف در روی صفحه گسل تعبیه شده است که محل فرضی شروع گسیختی قلمداد میشوند. تعداد 7 ایستگاه فرضی در داخل و اطراف شهر بانه نیز به گونهای قرار گرفتهاند که با حفظ آرایش نامنظمشان بتوانند محدوده شهر را پوشش دهند. مشخصات ایستگاههای فرضی و بیشینه شتاب مصنوعی برای سه زمینلرزه فرضی با بزگای گشتاوری 6/5 در جدول - 2 - ارائه شده است.
جدول -1 مشخصات شتابنگاشت های انتخابی برای شهر بانه
جدول -2 مشخصات ایستگاههای فرضی و بیشینه شتاب مصنوعی برای سه زمینلرزه فرضی با بزرگای گشتاوری 6/5 در روی گسل.
