تبادل اطلاعات در مورد مهندسی زلزله و کاربردهای آن در مهندسی عمران
دانشجویان محترم درس مقاومت مصالح 1 (دکتر داود عبدالله زاده ) می توانند مطالب مورد نیاز را از لینک زیر دانلود کنند. برای ارتقاء کیفیت آموزش این درس لطفا نظرات، پیشنهادات و یا انتقادات خود را در قسمت نظرات عنوان نمایید. با تشکر.

مراجع درس:

1-کتاب مقاومت مصالح، تالبف: ایگور پوپوف، ترجمه: لعل خو یا طاحونی

2-کتاب مقاومت مصالح، تالبف: تیموشنکو-گییر، ترجمه: مجذوبی و نیلی انتشارات دانشگاه بوعلی سینا

3-کتاب مقاومت مصالح، تالبف: بیر و جانسون، ترجمه: ملکان افضلی انتشارات دانشگاه صنعتی شریف

 

سایر مراجع:

1-کتاب مقاومت مصالح، تالبف: بیر و جانسون، ویرایش 6 (انگلیسی)

2-کتاب مقاومت مصالح، تالبف: بیر و جانسون، ویرایش 4 (انگلیسی)

3-کتاب مقاومت مصالح، تالبف: بیر و جانسون، ویرایش 4 (ترجمه بهرام پوستی)

4-جزوه مقاومت مصالح 1، تالیف دکتر بشارتی

+ نوشته شده در  2015/7/26ساعت   توسط داود عبدالله زاده | 
+ نوشته شده در  2009/6/26ساعت   توسط داود عبدالله زاده | 
+ نوشته شده در  2009/6/26ساعت   توسط داود عبدالله زاده | 

+ نوشته شده در  2009/6/26ساعت   توسط داود عبدالله زاده | 
+ نوشته شده در  2009/6/26ساعت   توسط داود عبدالله زاده | 
+ نوشته شده در  2009/6/26ساعت   توسط داود عبدالله زاده | 
+ نوشته شده در  2009/6/26ساعت   توسط داود عبدالله زاده | 
+ نوشته شده در  2009/6/26ساعت   توسط داود عبدالله زاده | 

در این بخش به بررسی خصوصیات و ویژگیهای نگاشتها و زمین لرزه های نزدیک گسل پرداخته می شود.

1-3-1-اثرات نزدیک گسل

   تفاوت زلزله های نزدیک گسل با زلزله های دور از گسل امری طبیعی است. محدوده نزدیک گسل معمولا در داخل محدوده ای بین 15 تا 60 کیلومتری از گسل فعال فرض می شود. در محدوده نزدیک گسل معمولا زمین  لرزه ها به سه عامل وابسته است. این عوامل شامل مکانیسم شکست ، جهت انتشار شکست نسبت به ساختگاه و تغییر مکانهای دائمی ناشی از لغزش گسل  می باشد. این پارامترها باعث ایجاد دو اثر به نامهای                      Rupture Directivity (جهت پذیری شکست*) و Fling step (جابجایی ضربه ای ماندگار زمین٭) می شود. برای تخمین زلزله های نزدیک به گسلهای فعال بایستی ویژگیهای زمین لرزه های نزدیک گسل(Rupture Directivity و Fling Step ) در نظر گرفته شود.  Rupture Directivity شامل دو اثر Forward Directivity (جهت پذیری پیشرونده٭) و Backward Directivity  (جهت پذیری پسرونده٭) می باشد. زمانی که یک گسل شروع به شکسته شدن می کند . شکست از نقطه ای بر روی امتداد گسل ایجاد شده و بسته به محل آغاز گسیختگی به ابتدا ، انتها و یا هر دو جهت گسترش می یابد. به گسترش شکست در امتداد گسل اصطلاحا Rupture directivity گفته می شود. در این حالت اگر انتشار شکست گسل به سمت ساختگاه باشد و جهت لغزش گسل نیز در جهت ساختگاه باشد. آنگاه Forward directivity رخ می دهد .  این اثر به دلیل نزدیک بودن سرعت انتشار شکست به سرعت موج برشی در سنگ نزدیک منبع زلزله است. معمولا درForward directivity سرعت شکست کمی کمتر از سرعت موج برشی می باشد. همانطور که در اشکال (1-17 و 1-18) نشان داده شده در مکانیسم امتداد لغز، انرژی زلزله در هر شکست در طول گسل متراکم شده و نهایتا با یک پالس ارتعاشی بزرگ همراه با موج برشی به سمت ساختگاه پیش رفته و به صورت یک مولفه پالسی (شوک) در جهت عمود بر امتداد گسل در آغاز نگاشت ظاهر می شود. این گونه ارتعاش معمولا دارای یک مدت زمان کوتاه، با یک پالس ویژه با دامنه زیاد و دوره تناوب متوسط تا بلند است. چنانچه ساختگاه در نزدیکی مرکز زمین لرزه باشد و انتشار شکست به سمت دور شدن از ساختگاه باشد در این حالت Backward directivity رخ می دهد. زمین لرزه در حالت Backward directivity دارای مدت زمان بیشتر و دارای پالسهای متعدد با دوره تناوب کوتاه و دامنه کوچک بوده بطوریکه انرژی زلزله در طول مدت ارتعاش پراکنده می شود؛ شکل(1-18)؛ [7].

                                               زلزله های گذشته ایران

شکل 1-17- اثرات Rupture directivity در گسل امتداد لغز؛ [7].

همانطور که در شکل(1-17) مشخص است، ابتدا موج برشی و سپس شکست به سمت ساختگاه انتشار یافته و این مسئله باعت می شود در ابتدای نگاشت یک موج پالسی شکل افقی با دامنه زیاد در ابتدای نگاشت های ناشی ازForward directivity  در جهت عمود بر امتداد گسل دیده شود.

شکل 1-18- اثرات ناشی از جهت شکست گسل برای ساختگاه A و B؛ [5].

در شکل(1-18) جهت انتشار شکست از چپ به راست است. شکست از نقطه 1 شروع شده تا به نقطه 5 برسد. در این حالت برای ساخت گاهB  اثرForward directivity و برای ساختگاه A اثر Backward directivity دیده می شود. به نحوه توزیع انرژی زلزله در هر دو ساختگاه توجه شود. انرژی زلزله در ساختگاه A به صورت پراکنده در طول مدت ارتعاش اعمال می شود. اما در ساختگاه B انرژی در ابتدای ارتعاش بوسیله یک پالس با دامنه بزرگ به ساختگاه می رسد؛ [5].

اگر فاصله ساختگاه از منشا زلزله زیاد باشد و ساختگاه خارج از محدوده Rupture directivity  باشد، در این حالت زلزله های دور از گسل[1] یا محدوده Neutral directivity (جهت پذیری خنثی) را خواهیم داشت. در شکل (1-19) اثرات Rupture directivity برای چند موقعیت ثبت شده در زمین زلزله 1989 لوماپریتا[2] نشان داده شده است. مرکز زلزله نزدیک به ایستگاه های Cor[3] و Brn[4] است . در واقع مرکز زلزله در جایی قرار دارد که جابجایهای افقی زمین برای هر دو مولفه افقی موازی و عمود به امتداد گسل ملایم شده است. در این حالت ایستگاه های Cor و  Brn تحت اثرBackward directivity قرار دارند. در انتهای گسل یعنی در ایستگاه های Lex[5] و Hol[6] اثر Forward directivity باعث ایجاد ارتعاشات افقی زمین در جهت عمود بر امتداد گسل شده است. ارتعاش زمین بصورت ضربه افقی بزرگی است که عمود بر امتداد گسل می باشد. همچنین با مقایسه مولفه موازی با گسل در هردو ایستگاه Hol و Lex دیده می شود که مولفه افقی، عمود بر امتداد گسل بصورت قابل ملاحظه ای بزرگتر از مولفه افقی موازی با گسل است. این موضوع برای مولفه افقی عمود برامتداد گسل در ایستگاه های Cor و Brn نیز صدق می کند. به بیان ساده تر ، می توان گفت اثر Forward directivity باعث می شود تا یک پالس ضربه ای در مولفه افقی عمود بر امتداد گسل ایجاد شود؛ بطوریکه این مولفه از دو مولفه افقی موازی و عمود بر امتداد گسل در حالت Backward directivity بطور عمده بزرگتر است . همچنین درحالت  Forward directivity مولفه افقی عمود بر امتداد گسل از مولفه موازی با امتداد گسل بطور مشخص بزرگ تر است. این موضوع در شکل (1-19) بخوبی نشان داده شده است.

اثر Forward directivity در هر دو رخداد امتداد لغز و شیب لغز می تواند دیده شود.در مکانیسم شیب لغز اثرForward directivity  در قست بالای صفحه گسل در پلان رخ می دهد؛ شکل (1-12). همچنین در مکانیسم امتداد لغز ، الگوی پخش جابجایی برشی در یک گسل معکوس، باعث می شود تا پالس ارتعاش در جهت عمود بر امتداد لغزش گسل باشد. (سومرویل و همکاران 1997)؛ [7].

الف) FAULT NORMAL DISPLACEMENT

ب) FAULT PARALLEL DISPLACEMENT

شکل 1-19- تاریخچه زمانی تغییر مکان در زلزله لوماپریتا (1989)، الف) مولفه افقی عمود بر امتداد گسل،  ب)مولفه افقی موازی با امتداد گسل در موقعیتهای مختلف؛ [7].

نگاشتهای عددی[7]زمین لرزه های نزدیک گسل جابجایهای پایداری ناشی از  تغییر شکل ثابت حوزه زلزله را نشان می دهد. برای مثال در نگاشت زلزله های 1999 ترکیه و تایوان جابجایهای پایداری دیده می شود که ناشی از تغییر شکل ثابت حوزه زلزله است. به این تغییر مکانها Fling step می گویند؛ که در فواصل زمانی مجزا در چند ثانیه در طی لغزش گسل رخ می دهند. تغییر مکانهای Filing step در جهت لغزش گسل(عمود بر اثرRupture directivity) رخ می دهند و از اینرو  بطور عمده با جابجایهای دینامیکی ناشی از اثرات Rupture directivity ترکیب نمی شوند؛ اشکال(1-15 ، 1-16-ب و 1-20).

در گسلهای امتداد لغز، پالس ناشی از Forward directivity در جهت عمود بر لغزش گسل بوده و تغییر مکان  Fling step در جهت موازی با لغزش گسل رخ می دهد؛اشکال(1-14 و 1-20).

درگسلش شیب لغز مولفه پالسDirectivity  عمود و تغییر مکان Fling step در جهت موازی بر لغزش گسل رخ می دهند؛ اشکال(1-16-الف و1-20) . جهت مولفه های پالس Directivity و جابجایی Fling step برای حالات امتداد لغز و شیب لغز در شکل (1-20) نشان داده شده است.در شکل(1-21) نیز جابجایی ناشی از هر یک از اثرات Directivity  و Fling step بصورت مجزا و با هم آورده شده است؛ [7].

 

شکل 1-20- جهت های پالس Directivity و جابجایی Fling step برای هر دو حالت گسلش شیب لغز و امتداد لغز؛ [7].

شکل 1-21- نمودارهای تاریخچه زمانی جابجایهای ناشی از Directivity و Fling step در حالت مجزا و باهم برای مکانیسم امتداد لغز و شیب لغز؛ [7].

1-3-2-پارامتری کردن زلزله های نزدیک گسل

    برای بررسی قابلیت یک سازه تحت زلزله های نزدیک به یک گسل نیاز به بدست آوردن خواص آن گسل از لحاظ اثراتRupture directivity داریم. برای بدست آوردن این اثرات به دو طریق می توان عمل کرد. اول آنکه با مطالعه زلزله های رخداده ناشی از گسل فعال در ساختگاه مورد نظر، اثرات نزدیک گسل را تعیین کرد. اما این روش همیشه چاره ساز نیست؛ زیرا ممکن است اطلاعات معتبری در نزدیک گسل وجود نداشته باشد؛ یا اینکه نگاشتهای کافی از ساختگاه در دسترس نباشد. در این حالت از روش دوم استفاده می شود.در روش دوم، با استفاده از پارامترهای گسل، اثرات Directivity را تشخیص داده و مقادیر آن محاسبه می شود. برای این منظور بایستی پارامترهای موثر گسل شناخته شود و با استفاده از روابطی، این اثرات تعیین شود. در ادامه پارامترهای گسل و روابط مدلسازی یک زلزله نزدیک گسل معرفی می شود.

 سومرویل و همکاران در سال 1997 شرایطی را که بوسیله آن بتوان اثرForward directivity  و            Backward directivity را نشان داد، پارامتری کردند.  همانطور که در شکل (1-22) نشان داده شده است، تغییرات Directivity وابسته به دو پارامتر است. اولین پارامتر زاویه بین جهت شکست و جهت حرکت امواج زلزله از گسل به ساختگاه است (θ برای گسلهای امتداد لغز و   ø برای گسلهای شیب لغز)؛ و دومین پارامتر بخشی از سطح شکست گسل که بین کانون زلزله وساختگاه قرار دارد، می باشد؛(X برای گسلهای امتداد لغز و Y برای گسلهای شیب لغز ). عمده ترین اثر Forward directivity در زوایای کوچکتر بین گسل و ساختگاه و سطح شکست بزرگتر بین کانون زلزله و ساختگاه ناشی می شود. در واقع با کوچکتر شدن زاویه بین گسل و ساختگاه و بزرگتر شدن سطح شکست بین ساختگاه و گسل اثر Forward directivity بزرگتر می شود. باید توجه شود که حتی اگر شرایط زمین شناسی برای Forward directivity ارضا شود ممکن است ، اثر Forward directivity رخ ندهد . این حالت زمانی ممکن است که ایستگاه ، در انتهای گسل قرار داشته باشد و شکست هم به سمت ایستگاه باشد. اما لغزش، خیلی نزدیک به انتهای گسل جایی که ایستگاه قرار دارد، متمرکز باشد. در واقع فاصله محل شروع شکست تا ایستگاه بسیار کم باشد؛ [7].

شکل 1-22- پارامترهای تعیین شرایط  Rupture directivity؛ [7].

برای نشان دادن اثرات Directivity ، سومرویل و همکاران (1997) ارتباط قسمتی از نمودار طیف پاسخ (با میرایی 5%) را به پارمترهای تعریف شده در شکل (1-22) را تعیین کردند؛ شکل(1-23). پارامتر های اصلاح شده زمین لرزه (نمودارهای مربوط به شکل(1-23))، متوسط طیف پاسخ افقی و نسبت طیف مولفه افقی عمود برامتدادگسل[8]  را به طیف موازی با امتداد گسل[9] هستند.جزئیات مدلی که بر مبنای آن اشکال(1-23) رسم شده اند در بخش بعدی خواهد آمد.

  آیین نامه [10]UBC 97 برای محاسبه اثرات نزدیک گسل از متوسط پارامترهای نزدیک منبع زلزله ،Na و Nv ، استفاده کرده است. این پارامترها به ترتیب برای قسمتهای پریود کوتاه (شتاب ثابت)و پریود متوسط (سرعت ثابت) طیف پاسخ شتاب بکار رفته است. پارامتر های نزدیک گسل آیین نامهUBC97  برای محدوده کمتر از 15 Km برای سه نوع گسل مختلف  تعیین شده است. جدول(1-3).

پارامترهای نزدیک گسل آیین نامه UBC97 قابل مقایسه با متوسط مولفه های افقی موازی و عمود برامتداد گسل مدل سومرویل می باشد .چون آیین نامه متوسط مولفه افقی موازی و عمود بر امتداد گسل را در نظر گرفته است، از این رو مقررات آیین نامه نمی تواند مولفه افقی بزرگتر عمود بر گسل را نشان بدهد؛(سومرویل 1997)، [7].

 

(a)

(b)

شکل 1-23- وابستگی برای شرایط مختلف Directivity . (a) وابستگی متوسط نسبت طیف پاسخ ، به تغییر در بزرگی سطح شکست بین ساختگاه وکانون زلزله (b) نسبت طیف پاسخ مولفه افقی  عمود بر امتداد گسل به متوسط طیف پاسخ برای فواصل و بزرگی های مختلف؛ [7].

 

 

جدول 1-3- فاکتورهای نزدیک گسل آیین نامه  UBC 97؛ [7].

a)جدول تعیین پارامتر Na      b) جدول تعیین Nv     c) جدول تعیین نوع منطقه لرزه ای

¹ کمترین فاصله از منبع زلزله ، حداقل فاصله بین تصویر افقی سطح گسل در روی سطح زمین تا ساختگاه می باشد. نیاز به در نظر گرفتن تصویر افقی سطح گسل در روی سطح زمین (Surface projection) در عمق بیش از 10 Km نمی باشد.

 

در جدول (1-3) ، منطقه لرزه ای نوع A دارای گسلهایی است، که توان ایجاد زلزله های با بزرگی زیاد را دارد . همچنین این منطقه (A)، جزء نواحی با فعالیت لرزه ای بالا می باشد، بطوریکه   زلزله هایی که در این منطقه رخ می دهند؛ دارای حداکثر لنگر لرزه ای بیش از 7 است و لغزش زمین بیش از 5 میلیمتر در سال است. بلعکس منطقه C دارای گسلهایی است که توان ایجاد زلزله های بزرگ را ندارد و این منطقه جزء مناطق با فعالیت کم محسوب می شود. در این منطقه تغییر مکان زمین کمتر از 2 میلیلمتر در سال است و لنگرلرزه ای زلزله های رخ داده کمتر از6.5 می باشد. همه مناطق دیگرکه جزء مناطق A وC نمی باشد، در دسته نواحی نوع B قرار می گیرد.


* برای اصطلاحاتRupture Directivity , Fling Step , Forward Directivity , Backward Directivity  معادل دقیق فارسی نیامده است لذا  از همان اصطلاحات انگلیسی استفاده می کنیم.

[1] Far field

[2] 1989 Loma Prieta , Earthquake

[3] Corralitos

[4] Brancifote Drive

[5] Lexington Dam

[6] Hollister

[7] Digital

[8] Fault-normal

[9] Fault-parallel

[10] 1997 Uniform Building Code

+ نوشته شده در  2007/2/28ساعت   توسط داود عبدالله زاده | 

   برای آگاهی از میزان تاثیر هر پدیده لازم است تا بتوانیم به نحوی آن را بصورت کمی بیان کنیم. برای کمی کردن اندازه زلزله، از دو روش مختلف استفاده می­شود. یک روش براساس اثرات زلزله در یک ساختگاه و محل خاص (شدت زلزله) و دیگری بواسطه اندازه گیری دستگاهی و خصوصیات منشاء زلزله (بزرگای زلزله) است . شدت زلزله در هر مكان متفاوت است و با دور شدن از كانون زلزله كم می شود ، در حالی كه بزرگای زلزله همواره ثابت است و به دور شدن از كانون زلزله ارتباطی ندارد؛ چرا كه با كل انرژی آزاد شده مرتبط است؛[17].

1-2-5- شدت زلزله[1]

   یک مقیاس مشاهده ای و غیر دستگاهی (به وسیله خواصی نیاز ندارد) است. که به فاصله کانون زلزله تا مکان مورد نظر، مدت دوام لرزش، نوع خاک، عمق سنگ کف بستگی دارد. در واقع شدت یك زلــزله در یك مكــان خاص بــر مبنای اثرات قابل مشاهده زمین لرزه در آن مكان تعیین می شود. دقت در تعیین شدت زلزله به دقت مشاهده كننده وابسته است. تخمین شدت، وسیلة مفیدی برای تخمین اندازة زلزله های تاریخی است، بویژه در محل هایی نظیر کشور ایران، كه كشوری باستانی و با میراث تاریخی و  فرهنگی كهن است و لذا اطلاعات مهمی   می توان از زلزله های رویداده در تاریخ گذشته به دست آورد (درصورت وجود تاریخ گذشته).  مقیاسهای مختلفی برای تعیین شدت زمین لرزه همانند مقیاس مرکالی اصلاح شده،  MSK، EMS98 و ... ارائه شده است. تعیین شدت زمین لرزه بدین ترتیب است، که برای هر کدام از مقیاسها جدولی تهیه شده است و بر اساس آن میزان آسیبهای ناشی از زلزله بر سازه های مختلف ارائه گردیده است و مشاهده گر  با تطبیق خسارتهای بوجود آمده از زلزله با موارد ذکر شده در جدول، شدت زلزله را تعیین می­کند. مقیاس شدت زلزله مرکالی در سال 1902 بین درجات 1 تا 10  تعریف شد و در سال 1932 مقیاس اصلاح شده مرکالی (MMI) بین 1-12 ارائه شد؛ [17].

1-2-6-مزایای مقیاس مرکالی

1-بدون وجود ایستگاه لرزه نگاری می توان شدت زلزله ها را با توجه به خرابی سازه ها اندازه گیری کرد.

2-برای زمین لرزه های تاریخی برآوردی می توان ارائه داد.

در شکل (1-6) نمونه ای از نقشه های تراز لرزه ای[2] در جنوب کالیفرنیا را نشان می دهد.

1-2-7-معایب واحد مرکالی

1-گزارشات غیر واقعی و گزافه گویی در شرح زلزله.
2-دقت این روش برای تعیین شدت زلزله پائین است.

3-فقط قابل کاربرد برای مناطق مسکونی است؛(جایی که انواع ساختمانها وجود دارد)؛ [17].

شکل 1-6- نقشه تراز لرزه ای (Isoseismal map) جنوب کالیفرنیا؛ [5].

 

 

 

1-2-8-نحوه تعیین شدت زلزله با روش مرکالی اصلاح شده

 برای تعیین شدت زلزله به روش مقیاس اصلاح شده مرکالی سازه ها بر اساس مقاومت و کیفیت ساخت به چهار دسته تقسیم میشوند:

1-نوع A : طراحی خوب، اجزاء خوب، همراه با بتن و تیرآهن و ملات خوب، طراحی شده برای نیرو های جانبی زلزله.

2-نوع :B دارای تیرآهن و بتن و ملات خوب می باشد. طراحی بر اساس محاسبات، اما در مقابل نیروهای جانبی مقاوم نیست و برای نیروی جانبی زلزله طراحی نشده است.

3-نوع  :Cطراحی و اجزاء معمولی است. در سازه، از سیمان استفاده شده ولی در مقابل نیروهای جانبی مقاوم نیست.

4- نوع D: بدون طراحی ساخته شده و سیمان و فلز ندارند و از نظر نیروی جانبی پایدار نیست؛ [17].

بزرگی

شدت

جدول 1-1- شدت زلزله بر اساس مقیاس مرکالی اصلاح شده ( MMI ) 1932؛ [17].

 

I

احساس نمی شود, مگر در شرایط ویژه.تنها توسط دستگاه های لرزه نگار قابل ثبت است.

3

II

توسط افراد در حال استراحت و در طبقات بالای ساختمان ها حس می شود.برخی اشیاء آویزان ممکن است نوسان کنند.

 

III

در فضای باز و در طبقات بالایی ساختمان ها کاملا قابل احساس است.مردم آنرا بصورت زلزله شناسایی نمی کنند .ارتعاش مانند عبور کامیون است. مدت زمان لرزش قابل تخمین است.

4

IV

در طی روز در فضای بسته توسط افراد زیادی حس می شود و در فضای باز عده معدودی حس می کنند.در شب عده ای را از خواب بیدار می کند .بشقاب ها ،پنجره ها و درب ها تکان خورده و صدا می کنند. در ماشین های ایستاده ارتعاش قابل درک است.

 

V

زلزله توسط هر فردي قابل احساس است. بسياري ازخواب بيدار ميشوند. برخي از پنجرهها, بشقابها و غيره شكسته ميشوند. گچكاريهاي ساختمانها ترك ميخورند. اشياء ناپايدار، واژگون مي گردند. سر و صداي درختان و ساير اشياء مرتفع شنيده مي شود و آونگ ساعتها متوقف ميگردند. دربها باز و بسته مي شوند و امتداد حركت زمينلرزه قابل درك است.

5

VI

زلزله توسط بسياري از افراد حس مي شود و بسياري از مردم وحشت زده به فضاي باز پناه مي آورند. اشياي سنگين جابجا ميشوند و قطعات از گچكاري كنده مي شود. دودكشها فرو مي ريزند و خسارات جزئي به بار مي آيد. افراد به حالت نامتعادل قدم مي زنند و يا مي ايستند. پنجرهها, دربها و بشقابها شكسته مي شوند. ساختمانهاي خشتي و ضعيف ترك برمي دارند. زنگهاي كوچك به صدا در مي آيند.

6

VII

مردم وحشت زده به فضاي باز فرار مي كنند. خسارت بسيار كمي در ساختمانهايي كه خوب طراحي و ساخته شده اند وارد مي شود. به ساختمانهاي متوسط و معمولي خسارات جزيي و متوسط وارد مي گردد. خسارات قابل ملاحظه اي در ساختمانهاي ضعيف و بد طراحي شده وارد ميشود. خسارت به ساختمانهاي نوع(D)  شامل ترك و فرو افتادن گچكاري ها است و آجرهاي سست ، لق مي شوند. تركهايي در ساختمانهاي نوع (C) به وجود مي آيد. ايستادن مشكل مي شود و اثاثيه شكسته ميشوند. زنگهاي بزرگ به صدا در مي آيند. زهكشهاي سيماني آبرساني خسارت مي بينند. لغزشهاي كوچك اتفاق مي افتد.

 

VIII

خسارت در ساختمانهايي كه طراحي ويژه شده اند, بسيار جزيي است و در ساختمانهاي معمولي نوع (C )  با فروريزشهاي جزيي همراه است و در ساختمانهاي ضعيف نوع (D) بسيار شديد است. ديوارهاي جداكننده به خارج از قاب ساختمان پرتاب مي شوند.

 دودكشها, ستونها, ديوارها و دودكشهاي كارخانه ها و سنگهاي ياد بود سقوط ميكنند. اشياء سنگين واژگون مي گردند. تغييراتي در سطح آب چاه ها ايجاد مي شود. ماسه و گل به مقدار كم بيرون زده مي شوند. رانندگي مشكل مي گردد. تركهايي در زمينهاي مرطوب و شيبهاي ملايم ايجاد مي شود. تغييراتي در آب و درجه حرارت چشمه ها و چاه ها ايجاد مي شود. خانه هاي اسكلت دار بر روي سطح پي حركت ميكند. شاخه هاي درختان شكسته مي شوند.

7

IX

خسارت قابل ملاحظه اي در ساختمانهايي كه طراحي ويژه شده اند, ايجاد مي شود. ساختمانهاي اسكلتي خوب طراحي شده كج مي شوند. ساختمان بر روي پي تغيير مكان مي دهد. تركهايي آشكار در زمين ايجاد مي گردد. خطوط لوله زير زميني شكسته مي شوند. وحشت عمومي بر مردم غالب     مي شود. ساختمانهاي نوع (D) ويران مي گردند و بر ساختمانهاي نوع (C ) خسارت سنگين وارد مي گردد و گاهي كاملاً فرو مي ريزند. ساختمانهاي نوع (B) خسارت جدي مي بينند و خسارت اساسي به پي وارد مي گردد. در مناطق آبرفتي ماسه و گل بيرون مي آيند.

8

X

سازه هاي چوبي خوب ساخته شده ويران مي شوند. بسياري از سازه هاي اسكلتدار بنايي به همراه پي ويران مي شوند. در زمين تركهاي بزرگي ايجاد ميگردد. خطوط راه آهن كج مي شوند. زمين لغزشهاي قابل ملاحظه اي در كنار رودخانه ها و شيبهاي ملايم اتفاق مي افتد. آب سر و صداهاي زيادي (چلپ و چلوپ) مي كند. خسارات جدي به سدها و مخازن وارد مي گردد. در زمين , لغزشهاي بزرگ اتفاق مي افتد و آب از مخازن و كانالها و رودخانه ها و درياچه ها و غيره بيرون ريخته مي شود.

 

IX

ساختمانهاي كمي, استوار باقي مي مانند. پلها ويران مي گردند. خطوط لوله زيرزميني كاملاً غير قابل استفاده مي شوند. خطوط راه آهن به شدت كج مي شوند. زمين باتلاقي مي شود. لغزشهايي در زمينهاي نرم ايجاد مي شود.

 

XII

خسارت كلي, امواج برروي سطح زمين مشاهده مي شوند. اشياء به هوا پرتاب مي شوند و سنگهاي بزرگ جابجا مي شوند.

 

 

1-2-9- مقياسهاي بزرگي زلزله[3]

  اگر بخواهیم اندازه زلزله های صورت گرفته در سراسر جهان را باهم مقایسه کنیم ،به معیاری نیاز خواهیم داشت که همانند شدت به تراکم جمعیت و نوع ساخت بستگی نداشته باشد. در واقع به مقیاسی نیاز داریم که صرفا کمی باشد و بتوان آنرا برای مناطق مسکونی و غیر مسکونی بکار برد.

برای این منظور مقیاسهای مختلفی برای نشان دادن بزرگی زلزله ارائه شده است، بطوریکه هر کدام دارای کاربرد خاصی است. در ادامه به مقیاسهای مختلف اشاره شده است.

 

الف) مقیاس ریشتر[4] یا بزرگای محلی زلزله (ML)

  بزرگی زلزله به مقیاس ریشتر تابعی است از ماکزیمم دامنه جابجایی زمین، که در فاصله 100 کیلومتری از مرکز زمین لرزه ، توسط دستگاه لرزه نگار وود اندرسون اندازه گیری شده است. بزرگای ریشتر توسط رابطه (1-6) تعریف می شود:

      (1-6)               

A : حداکثر جابجایی زمین در فاصله 100 کیلومتری بر حسب میکرون.

A0 : دامنه زلزله مبنا (یک هزارم میلیمتر).

در این مقیاس هرگاه بزرگی زلزله به اندازه یک واحد افزایش یابد، دامنه امواج زلزله به اندازه 10 برابر افزایش      می یابد. چون زمان تناوب اصلی لرزه نگار وود اندرسون 8/0 ثانیه است. این دستگاه امواج لرزه ای با زمان تناوب بین 1/0 تا 2 ثانیه را نشان می دهد. زمان تناوب طبیعی اکثر سازه ها نیز در همین محدوه است، به همین دلیل بزرگای ریشتر از نظر مهندسان سازه دارای ارزش خاصی است. با توجه به این تعریف بزرگی یک زلزله دارای حد بالا یا پایین نمی باشد . اما به دلیل استحکام سنگهای پوسته زمین تا حد خاصی از تغییر شکل ، حد بالای مقیاس ریشتر به درجه 9 محدود می شود؛ [17].

رابطه تقریبی بین بزرگای محلی و شدت زلزله نیز توسط رابطه تجربی (1-7) برقرار می شود[17]:

                             (1-7)

در این رابطه F شدت زلزله برحسب مقیاس مرکالی اصلاح شده می باشد.

ب) بزرگی امواج حجمی (Mb)

   بزرگترین دامنه امواج لرزه ای موج P است. از آنجا كه زلزله هاي ژرف داراي امواج سطحي كوچك يا بي اهميت هستند، در زلزله شناسي اندازه گيري دامنه موج P (كه تحت تأثير عمق كانوني قرار نمي گيرد) متداول است . به وسيله آن بزرگي موج P تعيين مي گردد.

ج) بزرگی امواج سطحی (Ms)

   بزرگترین دامنه موج سطحی یا موج S است. از آنجا كه در زلزله هاي دوردست (فاصله سطحي بيش از 2000 كيلومتر), موجهاي سطحي با دوره تناوب حدود 20 ثانيه غالب هستند, گوتنبرگ به منظور كمي كردن اين زلزله ها, مقياس موج سطحي را تعريف نمود. اين مقياس مبتني بر اندازه گيري دامنه امواج سطحي با دوره تناوب 20 ثانيه مي باشد، که برای زمین لرزه هایی که در فاصله دورتر از 600 km ثبت شده اند، به کار می رود.

  
د) بزرگای مدت زمان یا مدت دوام زلزله (MD)

    از اين مقياس بزرگي، براي اندازه گيري سريع زلزله هاي كوچك (M≤3) استفاده فراوان مي شود. در اين مقياس بر اساس مدت كل زلزله بر حسب ثانيه, يك بزرگي به آن منسوب مي شود. در رخدادهاي كوچك, معمولا بين بزرگي مدت و بزرگي اندازه گيري شده با مقياس ريشتر (M≤3)همبستگي وجود دارد. چون MD عمدتاً براي اندازه گيري زلزله هاي كوچك وضع شده است،بيشتر براي زلزله شناسان اهميت دارد تا مهندسين،مگر آنکه در مطالعات خطر بکار رود.

س) بزرگای لنگر (Mw)

   بزرگای گشتاوری برای زلزله های بزرگتر از 5.7تعریف شده است. زیرا زمین در این حالت از موج اشباع شده است. اين مقياس به علت نقص هاي مهم مقياس محلي ريشتر, مقياس بزرگي موج حجمي و تا اندازهاي مقياس بزرگي موج سطحي در تشخيص زلزله هاي بزرگ ابداع شده است.از آنجا كه در زلزله هاي بسيار بزرگ, بيشتر انرژي توسط امواج با فركانس كوتاه تر، آزاد مي گردد؛ اكثر محققين ترجيح داده اند که براي تخمين انرژي آزاد شده از پارامترهاي استاتيكي، نظير گشتاور لرزه اي استفاده نمايند. گشتاور لرزه اي براي هر زلزله بزرگ به واسطه امواج دروني با دوره بلند، امواج سطحي و نوسانات آزاد از طريق فرمول (1-8) سنجيده مي گردد؛[5،17].

      (1-8)             

در رابطه بالا M0 لنگر لرزه ای است که از رابطه (1-9) تعیین می شود.  M0برحسب (dyn-cm) است.

                                (1-9)

در رابطه (1-9) μ صلبیت مصالح (مدول برشی) اطراف گسل،A سطح لغزش یافته و D مقدار لغزش است. به شکل (1-7) توجه کنید؛ [5،17].

 

شکل 1-7-  تعاریف لنگر لرزه ای؛ [5].

 

1-2-10-انرژی زلزله

  انرژی تغییر شکل زلزله معمولا به دو طریق محاسبه می شود.اولین روش با اندازه گیری امواج ثبت شده زلزله و روش دوم بوسیله نقشه برداریهای ژئوفیزیک قبل و بعد از زلزله ، انرژی تغییر شکل زلزله را محاسبه می کند.رابطه (1-10) یکی از روابط محاسبه انرژی رها شده است:

(1-10)                        

در رابطه (1-10) E انرژی زمین لرزه برحسب ارگ (erg)است. بطوریکه  می باشد.ρ  چگالی پوسته زمین،V سرعت انتشار امواج ارتعاشی،a دامنه حرکت یا طول جابجا شدن زمین وT زمان تناوب ارتعاش است. به عنوان مثال، برای یک زلزله خفیف با  و برای یک زلزله بزرگ با  است.

 

 

برای ارتباط دادن M و E روابط مختلفی ارائه شده که در زیر دو نمونه از آنها اشاره شده است.

(1-11)                       

 (1-12)  

بر اساس رابطه (1-11) اگر بزرگی زلزله (ML) به میزان 0.5 درجه افزایش یابد، انرژی زلزله تقریبا 10 برابر و اگر یک واحد افزایش یابد انرژی 31.6 برابر خواهد شد؛ [17].

1-2-11-گسل ها

   مشاهدات صحرایی نشان می دهد که تغییرات ناگهانی در ساختار سنگها امری طبیعی است. در برخی از مکانها دیده شده است جنس و یا نوع سنگ در امتداد یک صفحه تماس به صورت ناگهانی تغییر کرده است. به عبارت دیگر در امتداد یک سطح تماس دو سنگ متفاوت به یکدیگر متصل شده اند . به چنین اختلافی در ساختار زمین شناسی گسل گویند. گسل ها بیشتر در روی  کناره های صفحات تکتونیکی گسترش یافته اند و در اطراف       گسل های اصلی، گسلهای فرعی یا کوچکتری نیز قرار دارند. در شکل(1-8) یک گسل نمایش داده شده است. طول گسل ها از چند متر تا چندین کیلومتر متفاوت است و در گسلهای فعال هرچه طول شکست گسل بیشتر باشد، بزرگای زلزله ای که ناشی از لغزش گسل ایجاد می شود، بیشتر است .جدول (1-2) رابطه بین طول شکست گسل و بزرگی زلزله ایجاد شده به علت لغزش گسل را نشان می دهد؛ [5،6].

در شکل (1-8) خط مورب نشان دهنده وجود یک گسل است.

  جدول 1-2- بزرگی زلزله در برابر طول شکست؛ [5].

می بایست تاکید شود که اغلب گسلهایی که بر روی نقشه های زمین شناسی دیده می شوند غیر فعالند. اما گاهی گسلهای فعالی که قبلا مشاهده نشده اند ، در نتیجه شکستگی تازه زمین در حین زلزله کشف می شوند؛[5].

        

 

           شکل 1-8- گسل نرمال؛ [5].



[1] Earthquake intensity

[2] Isoseismal Map

[3] Earthquake Magnitude

[4] Richter

+ نوشته شده در  2007/2/28ساعت   توسط داود عبدالله زاده | 
 
صفحه نخست
پست الکترونیک
آرشیو
عناوین مطالب وبلاگ
درباره وبلاگ
این وبلاگ جهت تبادل اطلاعات در زمینه مهندسی زلزله و کاربرد های آن در مهندسی عمران شکل گرفته است. با توجه به اینکه کشور ایران جزء کشورهای زلزله خیز است لذا امید است اطلاعات این وبلاگ برای مهندسین و دانشجویان محترم مفید باشد.

نوشته های پیشین
7/23/2015 - 8/22/2015
6/22/2009 - 7/22/2009
2/20/2007 - 3/20/2007
آرشیو موضوعی
علل وقوع زمین لرزه
امواج زلزله
کانون و مرکز زلزله
شدت و بزرگای زلزله
انواع گسلها
خصوصیات زلزله های نزدیک گسل
 

 RSS

POWERED BY
BLOGFA.COM