دانلود مقاله مقاومت ساختمان در برابر زلزله

برای طراحی و پایداری سازه ها در برابر خطر زمین لرزه سه سطح در نظر گرفته شده است.

الف) سطح مبنای طراحی (D.B.L)

در این سطح لرزه‌ای در طراحی، احتمال رویداد زمین لرزه دست کم یک بار در طول عمر مفید سازه وجود دارد و درصد پذیرش خطر بیش از 50 درصد (50 تا 64 درصد) است. در این سطح، دوره بازگشت رویداد زمین لرزه را، بر حسب ملاحظات سیاسی، اقتصادی و اجتماعی، 100 تا 500 سال در نظر می گیرند که در این پژوهش 500 سال در نظر گرفته شده است. فرض بر این است که در این سطح از خطر زمین لرزه، سازه کاملاً مقاومت کند و خسارت سازه ای به آن وارد نشود.

ب) سطح بالای طراحی (M.B.L)

در طول عمر مفید سازه کم و درصد پذیرش خطر 10 تا 20 درصد است . در این سطح، دوره بازگشت حرکت نیرومند زمین بر اثر رویداد زمین لرزه را با توجه به عوامل سیاسی، اقتصادی و اجتماعی میان 500 تا 1000 سال در نظر می گیرند. در بررسی حاضر این دوره از روی احتیاط 100 سال انگاشته شده است. سازه ای که در این سطح طراحی می شود، اگر بر اثر زمین لرزه خسارت ببیند، قاعدتاً قابل مرمت است.

پ) حداکثر سطح قابل پیش بینی (M.C.L)

در این حالت احتمال رویداد این سطح از حرکت زمین در طول عمر مفید سازه بسیار کم است و معمولاً درصد پذیرش خطر کمتر از 10 درصد است. دوره بازگشت رویداد در این سطح بیش از 2000 سال در نظر گرفته شده است. بر اثر وقوع زمین لرزه با این دوره بازگشت سازه ممکن است به شدت آسیب ببیند، اما قاعدتاً به کلی فرو نمی ریزد.

ناحیه بندی کشور بر حسب بیشینه شتاب افقی

  خمهای بیشینه افقی حرکت زمین را برای سطح مبنای طراحی با دوره بازگشت رویداد 500 سال نشان می دهد. در این نقشه شش ناحیه قابل تمیز است؛

ناحیه یک نقاط با بیشینه شتاب افقی کمتر از 15/0 شتاب گرانش زمین (g) را در بر دارد. بسیاری از مراکز و اراضی استانهای مرکزی، همدان، اصفهان و یزد و بخشی از مناطق کویر مرکزی و لوت تا هامون جازموریان در این پهنه قرار دارند.

نقشه 2. 1 بیشینه شتاب افقی زمین برای سطح مبنای طراحی (دوره بازگشت 500 ساله)

ناحیه دو شامل نقاطی است که بیشینه شتاب افقی در آنها 15/0 تا کمتر از 20/0 شتاب گرانش زمین است. بخشی از استانهای زنجان، ارومیه، کردستان، مرکزی، تهران، سمنان، خراسان، لرستان، چهار محال بختیاری و بوشهر در این ناحیه قرار دارند. شهرهایی چون ارومیه، سنندج، خرم آباد، ایلام، شیراز، بوشهر، زابل و سمنان جزو این ناحیه هستند.

در ناحیه سه بیشینه شتاب افقی 2/0 تا کمتر از 3/0 شتاب گرانش زمین است. این ناحیه در استانهای آذربایجان غربی، آذربایجان شرقی و اردبیل، شمال استان خراسان، شمال استانهای هرمزگان و خوزستان و جنوب استان سیستان و بلوچستان گسترش زیاد دارد. شهرهای کرمانشاه، اردبیل، مشهد، زاهدان و کرمان در ناحیه سه واقع شده اند.

ناحیه چهار با بیشینه شتاب افقی 3/0 تا کمتر از 4/0 شتاب گرانش زمین به صورت نواری در حاشیه گسله های توانمند و بنیادی گسترده است. شهرهای مهّمی چون شهر کرد، اهواز و بندر عباس در این ناحیه قرار دارند.

ناحیه پنج با بیشینه شتاب افقی 4/0 تا 5/0 شتاب گرانش زمین مجاور گسله های  توانمند و بنیادی شناخته شده کشور مانند گسله شمال تهران، مشاء ، البرز شمالی، شمال تبریز، گسل اصلی زاگرس، کپه داغ، دورونه (گسله بزرگ کویر) ، ده شیر،‌ نایبند، گوک، کوه بنان، رامهرمز، شهر بابک، نهبندان، سبزواران، میناب، ساحلی مکران و نه (غربی و شرقی) قرار دارد.

ناحیه شش با بیشینه شتاب افقیg 5/0، بیشتر در حوزه گسله شمال تبریز واقع شده است. این گسله از دیرباز با رویدادهای متعدد زمین لرزه همراه بوده است.

نقشه 2. 2 خمهای بیشینه شتاب افقی برای سطح لرزه ای بالای طراحی با دوره بازگشت رویداد 100 سال را نشان می دهد. در این نقشه نیز 6 ناحیه تمیز داده شده است. با این تفاوت که در آن بیشینه شتاب افقی حرکت نیرومند زمین برای نواحی ششگانه بدین شرح است:

ناحیه یک کمتر از 2/0 شتاب گرانش زمین

ناحیه دو 2/0 تا کمتر از 25/0 شتاب گرانش زمین

ناحیه سه 25/0 تا کمتر از 35/0 شتاب گرانش زمین

ناحیه چهار35/0 تا کمتر از 45/0 شتاب گرانش زمین

ناحیه پنج 45/0 تا کمتر از 55/0 شتاب گرانش زمین

ناحیه شش 55/0 شتاب گرانش زمین

نقشه 2. 3 خمهای بیشینه شتاب افقی برای سطح لرزه ای حداکثر قابل پیش بینی با دوره بازگشت رویداد 2000 سال را نشان می دهد. در این نقشه نیز همانند دو نقشه پیشین 6 ناحیه قابل تشخیص است. بیشینه شتاب افقی حرکت نیرومند زمین برای این نواحی به شرح زیر است:

ناحیه یک کمتر از 25/0 شتاب گرانش زمین

ناحیه دو 25/0 تا کمتر از 30/0 شتاب گرانش زمین

ناحیه سه 30/0 تا کمتر از 40/0 شتاب گرانش زمین

ناحیه چهار40/0 تا کمتر از 50/0 شتاب گرانش زمین

ناحیه پنج 50/0 تا کمتر از 60/0 شتاب گرانش زمین

ناحیه شش 60/0 شتاب گرانش زمین و بیشتر

 بیشینه شتاب اقفقی زمین برای سطح بالای طراحی (دوره بازگشت 1000 ساله)

1- حرکت زمین در اثر زلزله

از آنجا که بازتاب یک ساختمان در اثر زلزله بستگی به ویژگیهای حرکت زمین دارد، باید سعی نمود تا حرکاتی را که در زمین در هنگام وقوع یک زلزله عمده ایجاد می شوند، تعریف کرد. متأسفانه با یک تعریف واحد نمی توان تمام حرکات مختلفی را که ممکن است در یک محل بخصوص اتفاق بیفتد، مشخص نمود.

به طور کلی می توان موارد زیر را در مورد حرکات زمین در اثر زلزله ذکر کرد:

حرکات زمین در نزدیکی منشاء زلزله‌(گسل مسبب) شدید بوده و با دور شدن از آن این حرکات ضعیف تر می شوند.

زمان های تناوب عمده ارتعاش زمین با دور شدن از منشاء افزایش می یابند.

لایه های عمیق خاک نرم، حرکاتی را در سطح زمین ایجاد می کنند که دارای زمان تناوب های عمده طولانی تری نسبت به حالت وجود لایه های سخت و یا سنگی می باشند.

اندازه گیری اولیه حرکت زمین در اثر زلزله، همان شتاب نگاشت های بدست آمده از دستگاه های شتاب نگار می باشد. اطلاعات بدست آمده از یک شتاب نگار معمولاً شامل دو مؤلفه افقی (در امتدادهای عمود بر یکدیگر) و یک مؤلفه قائم حرکت می باشند. هر چند حالت ایده ال در طراحی ساختمان ها آن است که ساختمان در برابر اثر شتاب نگاشت مشخص که احتمال وقوع آن در آینده با قبول یک میزان خطر معلوم وجود دارد، طراحی شود، لیکن اشکالاتی که در حال حاضر برای تعیین مشخصات دقیق شتاب نگاشت فرضی در محل یک ساختمان وجود دارد ایجاب می نماید بجای استفاده مستقیم از شتاب نگاشتها از روش های دیگری که حداکثر بازتاب های ساختمان را تعیین می کند، استفاده شود. عملی ترین و متداولترین این روش ها در حال حاضر روش طیف بازتاب زلزله می باشد.

2 –طیف بازتاب زلزله

درصورتی که برای یک شتاب نگاشت معین و برای یک نسبت میراثی ثابت، منحنی تغییرات حداکثر بازتاب شتاب مطلق Sa برای یک سیستم با یک درجه آزادی با زمانهای تناوب مختلف، رسم گردد. این منحنی طیف بازتاب شتاب (مطلق) نامیده می شود. این طیف را می توان برای میراثی های مختلف سازه ترسیم نمود.

طیف بازتاب فوق برای یک زلزله خاص بوده و همان مشکل مربوط به استفاده از یک شتاب نگاشت را دارا می باشد و لذا نمی تواند به تنهایی مبنای طراحی قرار گیرد. برای رفع این نقیصه با استفاده از مجموعه ای از طیف های بازتاب زلزله های مختلف ولی همگن و انجام عملیات آماری، طیف همواره شده برای طرح و یا سطح بهره برداری بدست می آید.