پژوهشنامه زلزله شناسی و مهندسی زلزله
سال هجدهم شماره 1 (پیاپی 67، 1394)

یکی از تغییراتی که اخیرا در مراحل مختلف پروسه های لرزه ای اعم از پیش لرزه، لرزه اصلی و پس لرزه مورد توجه قرار گرفته، تغییرات گرانی زمین است. بررسی این تغییرات گرانی که البته دامنه ای نسبتا وسیع نسبت به شوک اصلی ممکن است رخ داده باشد، می تواند به عنوان یک پیش نشانگر تکمیلی در کنار سایر پیش نشانگرهای زلزله مورد استفاده قرار گرفته و احتمال صحت پیش بینی ها را افزایش دهد. مدل سازی تغییرات گرانی در یک پروسه لرزه ای می تواند کمک شایان توجهی به وارون سازی تغییرات گرانی به منظور پیش یابی لرزه ای بنماید. در این راستا بایستی مدلی انتخاب شود که بتوان در این مدل هم شرایط مکانی و پیکربندی هندسی زلزله را در نظر گرفت و هم بتوان این مدل را برای فازهای مختلف زلزله در بازه های زمانی مفروض مورد بررسی قرار داد. یکی از مناسب ترین مدل ها که این ویژگی ها را در بر داشته باشد مدل اتساع تلفیقی است که در این مقاله به معرفی این مدل و توانایی های آن پرداخته شده است.

در این تحقیق، تاثیر تغییرات دو پارامتر عمق مدفونی پی و سختی خاک بر روی پاسخ های شتاب یک رآکتور استوانه ای با ارتفاع 63 متر و قطر پی 40 متر، با در نظر گرفتن اندرکنش خاک- سازه، در برابر موج-های لرزه ای سطحی یعنی رایلی، لاو، موج های حجمی فشاری و برشی بررسی شده است. در این تحلیل از سه نمونه پی با ارتفاع مختلف و از سه نوع خاک با سختی های متفاوت استفاده شده است. بعد از مدل سازی سازه و خاک در نرم افزاری که اندرکنش خاک- سازه را در نظر می گیرد (SASSI)، سیستم در برابر دو زلزله «ال سنترو» و «طبس» به عنوان شاهد به صورت مجزا در قالب هر چهار نوع موج (به صورت جداگانه) تحلیل شده است. از بررسی مدل ها این نتیجه به دست آمد که با تبدیل پی سطحی به پی مدفون، به طور میانگین پاسخ های شتاب حدود 38 درصد کاهش یافته است. همچنین افزایش عمق مدفونی پی از 3 متر به 6 متر، تاثیر چشمگیری در کاهش پاسخ های شتاب نداشته است. همچنین با دو برابر شدن سختی خاک، پاسخ های شتاب سازه برای نمونه با پی سطحی به طور میانگین حدود 7 درصد و برای دو نمونه با پی مدفون حدود 20 درصد افزایش یافتند.

نیروی باد و زلزله باعث به وجود آمدن کشش و همچنین تنش کششی خمشی بزرگی در ستون ها می شود. با پیش تنیده کردن ستون ها تا حد زیادی می توان این کشش ها را خنثی و از تمام ظرفیت سطح مقطع ستون بتنی استفاده کرد. ستون های پیش تنیده همانند دال ها و تیرهای پیش تنیده به علت مزایای فنی، صرفه اقتصادی، کاهش زمان ساخت و عملکرد بسیار مناسب در برابر زلزله می توانند گزینه مناسبی برای ساختمان های عمومی باشد. ستون پیش تنیده نیز در مقایسه با ستون بتن آرمه استاندارد ظرفیت برشی و خمشی بیشتری دارد. در این مقاله رفتار قاب بتنی با ستون های پیش تنیده به کمک تحلیل استاتیکی غیر خطی بار افزون در نرم افزار المان محدود ABAQUS بررسی می گردد. نتایج نشان می دهد استفاده از ستون های پیش تنیده سبب بهبود عملکرد سازه در برابر بارهای جانبی می شود و با افزایش پارامترهایی نظیر ظرفیت تغییر مکان جانبی، مقاومت کششی و مقاومت برشی ظرفیت باربری افزایش می یابد. همچنین، مقدار ضریب رفتار که در طراحی لرزه ای مورد استفاده قرار می گیرد با افزایش درصد پیش تنیدگی ستون ها افزایش می یابد و حدودا با افزایش 20 درصد نیروی پیش تنیدگی در ستون، یک واحد به ضریب رفتار اضافه می گردد.

در سال های اخیر سیستم های مستهلک کننده بسیاری برای جذب انرژی در سازه ها مورد استفاده قرار گرفته است. یکی از مسائلی که در این حیطه توجه محققان را به خود جلب نموده، استفاده از آلیاژهای حافظه دار شکلی (shape memory alloy) است. ویژگی های مکانیکی و ترمودینامیکی این مواد به گونه ای است که در چند دهه اخیر به خصوص در صنعت ساختمان، توجه بسیاری از طراحان و محققان را به خود جلب کرده است. در این تحقیق استفاده از آلیاژ های حافظه دار شکلی به صورت کابل های پیش تنیده در سازه و نقش آنها به عنوان مستهلک کننده انرژی مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا به منظور یافتن مقاطع بهینه، یک سازه سه طبقه، در نرم افزار ایتبس (Etabs) طراحی گردیده؛ سپس به منظور تحلیل غیرخطی تاریخچه زمانی، یک قاب سه طبقه و یک دهانه را در نرم افزار آباکوس (Abaqus) مدل نموده و در انتها با تحلیل غیرخطی تاریخچه زمانی با استفاده از سه شتاب نگاشت طبس، منجیل و ایمپریال ولی (Imperial Valley) پاسخ سازه را بدون استفاده از آلیاژ حافظه دار شکلی و همراه با کابل های پیش تنیده از جنس آلیاژ حافظه دار بررسی می کنیم.

چنانچه زلزله دارای اثر سوی مندی پیش رونده باشد، کل انرژی زلزله در چند سیکل محدود بر سازه وارد می شود. در این حالت، سرعت پارگی گسل نزدیک به سرعت موج برشی بوده و راستای پارگی گسل در امتداد سایت می باشد. ویژگی بارز این نوع زلزله، وجود پالس با دامنه بزرگ در رکورد ثبت شده سرعت است. مطالعات قبلی نشان می دهد نیازهای وارد بر قاب های فولادی در اثر زلزله نزدیک گسل در مقایسه با زلزله معمولی مقادیر قابل توجهی است. حساسیت پاسخ سازه نسبت به دوره تناوب پالس و نبود تعداد کافی رکورد نزدیک گسل با مقادیر مختلف دوره تناوب پالس، انگیزه اصلی این مقاله می باشد. تاکنون مدل-های مختلفی برای پالس ساده تعریف شده اند که در این پژوهش از مدل آگراوال استفاده شده است. برآورد نیازهای ارتجاعی قاب خمشی فولادی برای مقادیر مختلف نسبت دوره تناوب پالس به دوره تناوب اصلی سازه و تاثیر مودهای بالاتر هدف اصلی این پژوهش است. به این منظور، اثر مودهای بالاتر بر پاسخ تغییر مکان کلی، دریفت بین طبقه ای، برش پایه، برش طبقه بام و لنگر واژگونی بررسی شده است. نتایج در حوزه مدل های این مقاله نشان داد که برای بیشینه نیاز تغییرمکانی و نیرویی در قاب های مختلف شکل می گیرد و برخلاف افزایش تعداد طبقات از اثر مودهای بالاتر کاسته می شود. در این حالت، تمایل سازه به نوسان در مود اول می باشد. همچنین بیشترین تاثیر مودهای بالاتر بر تخمین نیاز نیرویی برش طبقه بام، و تاثیر مودهای بالاتر بر برش پایه و تغییر مکان بام در جایگاه دوم و سوم است. به-علاوه، افزایش تعداد دهانه باعث شد تا اثر مودهای بالا بر نیاز برش پایه کاهش یابد؛ اما این موضوع بر برش طبقه بام و تغییر مکان بام بی تاثیر است.

بررسی خطرپذیری لرزه ای شهرها به منظور شناسایی نقاط ضعف هر شهر یکی از مهم ترین اقدامات لازم برای تخصیص بهینه منابع به منظور کاهش میزان خطرپذیری و تلفات انسانی ناشی از زلزله است. شاخص خطرپذیری لرزه ای، یک شاخص ترکیبی است که به وسیله آن میتوان مقایسه نسبی عمومی از میزان خطرپذیری لرزه ای شهر های مختلف انجام داد. به منظور نمایش کارایی روش، در تحقیق حاضر میزان خطرپذیری لرزه ای 12 شهر مختلف ایران به وسیله شاخص خطرپذیری لرزه ای موردمطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که در بین شهر های انتخابی، تهران و اصفهان به ترتیب دارای بیش ترین و کم ترین شاخص خطرپذیری می باشند. این نتیجه نزدیک به ارزیابی کلی از خطرپذیری شهر ها و نشان دهنده مناسب بودن روش مورد استفاده است. شهرهای متوسط و بزرگ دیگر دارای شاخص یکسانی در خطرپذیری لرزه ای می باشند. با توجه به شاخص های مورد بررسی، ملاحظه می شود که عدم توجه به آمادگی برای بحران و ایجاد ساختار مناسب و متناسب برای مقابله با بحران در شهر های کوچک و متوسط باعث افزایش نسبی شاخص خطرپذیری این شهرها شده است. بر این اساس، لزوم توجه بیشتر به شهر های کوچک و متوسط در مدیریت خطرپذیری احساس می شود.