پژوهشنامه زلزله شناسی و مهندسی زلزله
سال نوزدهم شماره 2 (پیاپی 72، تابستان 1395)

تحلیل واکنش لرزه ای پی های شمعی در پروژه های مهندسی اغلب از طریق تحلیل های تقریبی انجام می شود. تحقیقات اخیر چندین نقطه ضعف را در روش طراحی مرسوم شمع ها شناسایی کرده است: الف) کاهش سختی و در نتیجه کاهش مقاومت شمع ها در اثر روانگرایی خاک اطراف شمع ها، ب) افزایش فرکانس طبیعی سازه به دلیل از بین رفتن تکیه گاه جانبی خاک و کاهش نسبت میرایی سازه های متکی بر شمع در زمان روانگرایی خاک. این تغییرات در خواص دینامیکی می تواند پیامدهای طراحی مهمی در بر داشته باشد. در این تحقیق به بررسی رفتار شمع های یک پل که توسط یک لایه خاک روانگرا در عمق 11 تا 15 متری از سطح زمین محصور شده است پرداخته می شود. با توجه به حساسیت موضوع، هدف از نگارش این مقاله مطالعه ی واکنش شمع ها با شرایط متفاوت در لایه های خاک روانگرا و ارائه ی راهکار مناسب جهت مدل سازی پل مذکور می باشد. در این مقاله به بررسی چهار مدل مطالعاتی مختلف جهت تاثیر پارامترهایی از قبیل تغییرات در طول شمع، شرایط تکیه گاهی سر شمع، ضخامت لایه خاک روانگرا و نحوه ی مدل سازی بر روی واکنش پی های شمعی پرداخته شده است و نتایج به طور خلاصه نشان می دهد پس از تحریک زلزله، تفاوت های قابل ملاحظه ای در تغییر مکان های جانبی برای طول های متفاوت وجود دارد. همچنین تغییر مکان جانبی برای شمع هایی که دارای مهارشدگی در سر شمع هستند در درون پروفیل خاک خشک بیشتر از خاک روانگرا می باشد. همچنین مشاهده شد در پروفیل خاک هایی که لایه ی روانگرا دارند، همیشه لنگر بیشینه شمع که مبنای طراحی شمع ها می باشد در محل اتصال گیردار شمع به سر شمع رخ نمی دهد و ممکن است در برخی حالات در مرز لایه روانگرا و غیر روانگرا باشد. همچنین مشاهده شد نزدیک ترین راهکار جهت مدل سازی زیر سازه پل مورد بررسی استفاده از مدل پیوسته ی شمع با خاک اطراف است.

اولین لرزه های زمین موجب وارد شدن نیروی فشاری به زمین می شود و این نیرو جنبشی ایجاد می کند که در آن ذرات در راستای انتشار موج به جلو و عقب جابه جا می شوند به این نوع موج طولی موج فشاری (p) گفته می شود. انتشار امواج در سنگ بستر و محیط های خاکی لایه بندی شده و نحوه ی رفتار این امواج در این محیط ها یکی از مباحثی است که در مهندسی زلزله، لرزه شناسی و ژئوفیزیک مورد بررسی و مطالعه قرار می گیرد. شناخت امواج و به تبع آن سرعت انتشار آنها ما را به درک درست تری از تشکیلات زمین و نحوه ی رفتار آنها در اثر عبور این امواج می رساند. همچنین سرعت انتشار امواج با تغییر محیط انتشار تغییر می کند. عوامل متعددی می تواند بر سرعت انتشار موج فشاری در یک محیط موثر باشد از قبیل مدول الاستیسیته، مدول برشی، دانسیته، درجه ی اشباع، تخلخل، ضریب پواسون و فشار همه جانبه. در این مقاله به طور اخص به تاثیر تغییرات درجه ی اشباع بر سرعت موج فشاری در سنگ و خاک پرداخته می شود. بررسی ها نشان داده اند که تغییر درجه ی اشباع محیط باعث تغییر سرعت انتشار موج فشاری می شود. این تغییرات در سنگ ها و خاک ها متفاوت است. در محیط های خاک به طور معمول با افزایش درجه ی اشباع کاهش در سرعت انتشار موج فشاری تا درجه ی اشباع حدود 99 درصد مشاهده می شود و بعد از آن افزایش ناگهانی در سرعت رخ می دهد. در محیط های سنگی عموما با افزایش درجه ی اشباع، افزایش در سرعت موج فشاری مشهود است.

یکی از موضوعات مهم در طراحی دیوارهای حائل، تخمین جابه جایی، دوران و پیش بینی رفتار آن تحت بار زلزله است. این موضوع از پیچیدگی های خاصی برخوردار است و محققان با ارائه ی روش ها و نظریه های مختلف تلاش می کنند به تحلیل پایداری و تخمین تغییر مکان و دوران دیوار حائل بپردازند. در این بین روش های مبتنی بر نیرو شامل روش شبه استاتیکی و شبه دینامیکی و همچنین روش های مبتنی بر تغییر مکان که بر پایه ی نظریه ی بلوک لغزشی نیومارک قرار دارند، از جمله روش های اصلی تحلیل لرزه ای دیوارهای حائل محسوب می شوند. آنچه مسلم است تحلیل لرزه ای برای پیش بینی دوران و جابه جایی دیوار از اهمیت زیادی برخوردار است زیرا تخمین آنها به دلیل پیچیدگی های حاکم بر رفتار دیوار، بسیار دشوار و گاهی دور از واقعیت است. در این تحقیق تلاش شده است با استفاده از روش عددی و مدلسازی در نرم افزار المان محدود آباکوس، جابه جایی جانبی تحت بار لرزه ای در نقاط راس بالا و پایین دیوار استخراج شوند و بر اساس این اطلاعات دوران دیوار تخمین زده شود. از عوامل مهم و تاثیرگذار بر نتایج این تحقیق می توان به اثر مقاومت اصطکاکی کف دیوار، مشخصات خاک ریز پشت دیوار و ارتفاع دیوار اشاره کرد. هرچند شدت و مدت زلزله نیز بسیار تاثیرگذار است. در ادامه ی این تحقیق، نتایج به دست آمده از این تحلیل دینامیکی، با آنچه که از روش ها و تئوری ها و نظریه های پیشین به دست آمده است، مقایسه می شود.

هدف از بهسازی و مقاوم سازی1 لرزه ای سازه آن است که اعضای سازه ای و ملحقات غیر سازه ای به گونه ای تقویت شوند که در صورت وقوع زلزله آسیب کمتری به این اجزا وارد شود. سازه ی مورد بررسی در این مطالعه سازه ای بتنی شامل چهار طبقه روی زمین و دو طبقه زیر زمین با کاربری اداری- تجاری است که قبلا مقاوم سازی لرزه ای در آن انجام شده است. لیکن برخی از تغییرات اجرایی ایجاد شده توسط پیمانکار در حین اجرا منجر به بروز کاستی هایی از لحاظ عملکرد لرزه ای در برخی از اقلام شده که در این مطالعه روش های اجرایی جهت مقاوم سازی لرزه ای آنها مد نظر قرار گرفته است. اقلام غیر مقاوم مد نظر مقاوم سازی شامل تقویت دال سایبان طره پیرامونی با عرض بیش از مقدار مجاز آیین نامه ای در طبقه ی همکف، تقویت دیافراگم کف در بخش های بریده شده جهت عبور داکت های تاسیساتی و همچنین مقاوم سازی تاسیسات غیر ساختمانی ایجاد شده در بام می باشد. روش های پیشنهادی در این مطالعه از طریق الگوریتم سه گانه ی کنترل و بررسی سازه، تشخیص نوع آسیب دیدگی و طراحی شیوه ی ترمیم مناسب در قالب طرح اولیه ارائه شده است. سعی شده است تا در هر مورد فلسفه و هدف از ارائه ی طرح مقاوم سازی ارائه گردد.

زلزله به عنوان یک پدیده ی طبیعی ویرانگر است که هر ساله قسمتی از زمین را می لرزاند و خرابی به بار می آورد. جهت کاهش این خسارت، احداث ساختمان های مقاوم در برابر زلزله و مقاوم سازی ساختمان های موجود ضروری است. گستردگی ساختمان های آجری به عنوان مسکن بیش از سی درصد مردم جهان بر کسی پوشیده نیست. بخش های عمده ای از ساختمان های موجود در کشور ایران به ویژه در شهرهای متوسط و کوچک را ساختمان های مصالح بنایی یعنی ساختمان هایی که با آجر، بلوک سیمانی و یا سنگ ساخته می شوند تشکیل می دهد. هدف از مقاله ی حاضر شناخت وضعیت موجود گونه های مختلف ساختمان متداول در محله های فخاران، بولیوار و آهنگران در شهرستان کازرون و ارزیابی آسیب پذیری آنها در برابر سطوح مختلف زلزله است. این کار با ارزیابی 90 ساختمان موجود در این مناطق که به صورت تصادفی انتخاب شد صورت می پذیرد. برای این منظور از بین روش های مختلف ارزیابی کمی و کیفی، روش ارزیابی کیفی آسیب پذیری آریا انتخاب و با جمع آوری اطلاعات مورد نیاز هر ساختمان انتخابی، آسیب پذیری آن محاسبه شد و وضعیت آن در یکی از چهار گروه خسارت کم، قابل استفاده؛ خسارت متوسط، تعمیر الزامی؛ خسارت زیاد، بازسازی الزامی؛ و خسارت خیلی زیاد، خرابی و ریزش ساختمان طبقه بندی شد. نتایج نشان می دهد که آسیب پذیری ساختمان ها در برابر زلزله های طرح بسیار زیاد بوده (حدود 80%) و برای ساختمان های بنایی نگران کننده است.

با پیشرفت نرم افزارهای مهندسی این امکان برای کاربران به وجود آمده است که با کنار گذاشتن ایده های ساده سازی، به درک دقیق تری از رفتار سازه به ویژه در تحلیل های غیرخطی دست یابند. یکی از اجزای سازه های بتن مسلح که تاثیر به سزایی در مشخص نمودن رفتار کلی سازه دارد دیوار برشی است. امروزه تحلیل غیرخطی دیوار برشی به دو روش فایبر و روش ساده شده ی ستون معادل انجام می شود. در این تحقیق با مدل کردن سه ساختمان 4، 8 و 10 طبقه ی بتن مسلح همراه با دیوار برشی و تحلیل غیرخطی آنها یک بار با دیوار برشی به روش فایبر و یک بار با دیوار برشی به روش ستون معادل میزان کارایی ساده سازی در روش ستون معادل بررسی شده است. نتایج این مطالعه نشان می دهد در ساختمان های مدل شده به روش ستون معادل سطح زیر نمودار بار افزون و سطوح عملکرد مفاصل پلاستیک در تحلیل استاتیکی غیرخطی بیشتر از روش فایبر است؛ به طوری که در تعدادی از مفاصل در محدوده ی دیوار برشی سطح عملکرد آستانه ی فروریزش در روش فایبر به سطح عملکرد ایمنی جانی در روش ستون معادل تبدیل شده است. همچنین در تحلیل دینامیکی غیرخطی میزان حداکثر جابه جایی نسبی طبقات در روش ستون معادل در حدود 40% در ساختمان های بلند و 80% در ساختمان های کوتاه کمتر از حداکثر جابه جایی نسبی آنها در روش فایبر است. این مطالعه نشان داد که ساده سازی مدل ها در روش ستون معادل در خلاف جهت اطمینان است.