پژوهشنامه زلزله شناسی و مهندسی زلزله
سال بیستم شماره 4 (پیاپی 78، زمستان 1396)

محتوای فرکانسی زلزله های حوزه های دور و نزدیک از گسل نشان می دهند که ارتعاشات رسیده به نقاط مختلف انواع سازه به فاصله از گسل، سازوکار چشمه و موقعیت قرارگیری ساختگاه سازه نسبت به جهت پیشروی امواج حاصل از گسلش بستگی دارد. تاریخچه مطالعات لرزه ای انواع مختلف سدهای خاکی نیز نشان داده است که این سدها در اثر اعمال زلزله های حوزه دور و نزدیک از گسل رفتار متفاوتی از خود نشان می دهند. در این مطالعه رفتار دینامیکی سد خاکی با هسته رسی و سد سنگریزه ای با رویه بتنی تحت زلزله های حوزه دور و نزدیک گسل در معرض چند رکورد مختلف مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفته است. به منظور انجام این تحقیق از روش اجزای محدود و نرم افزار ژیواستودیو 2007 استفاده شده است. هدف اصلی این مقاله بررسی اثرات حوزه دور و نزدیک گسل بر روی جابه جایی های افقی و نشست سد خاکی با هسته رسی و سد سنگریزه ای با رویه بتنی است.

زلزله را می توان با توجه به قابلیت ایجاد بیشترین خسارت در کمترین زمان موثر و همچنین عدم تاثیر عملی پیش بینی آن به عنوان مهم ترین حادثه ی طبیعی از منظر مهندسی سازه و مدیریت بحران دانست. ازآنجایی که جلوگیری از وقوع این حادثه ی طبیعی نیز عملا میسر نیست، ساخت وساز ایمن و ایمن سازی جوامع بشری مطمین ترین و موثرترین راه مقابله با آن است. در این میان، آزمایشگاه های علمی نظر به اهمیت ویژه ای که دارند از اولویت های ایمن سازی به شمار می آیند تا ضمن جلوگیری از ایجاد مانع در مقابل تولید یا گسترش علم و یا سایر اهداف تعریف شده مانند حمایت از صنعت و نیز سلامت دانشمندان و یا حتی سایر افراد جامعه (در صورت امکان انتشار مواد سمی) حفظ و دارایی های ملی و اعتماد عمومی صیانت گردند. از این رو، در این مقاله اهمیت مسئله تبیین، جزییات آن بررسی و راهکارها بحث می شوند. به این منظور، فعالیت های انجام شده در سایر کشورها و دانشگاه های معتبری که در این زمینه پیشرو هستند مطالعه و عوامل موثر اعم از فنی، اقتصادی و اجتماعی تحلیل می گردند. هر سه حوزه ی قبل، حین و بعد وقوع زلزله مورد توجه قرار می گیرند و آنچه بر این اساس نتیجه می شود ضرورت توجه بر ایمن سازی آزمایشگاه ها و اماکن علمی در برابر زلزله با اولویت اقدامات حوزه ی قبل زلزله در سه بخش (1) ساختگاه- سازه- اعضای غیر سازه ای، (2) تجهیزات و مواد و (3) برنامه ریزی مدیریت بحران برای حین و بعد زلزله است. هزینه این ایمن سازی حدود 5 الی 10 درصد مجموع هزینه های بازسازی تخمین زده می شود.

تعریف صحیح مفاصل پلاستیک از مهم ترین اقداماتی است که در تحلیل های غیرخطی انجام می شود. مفاصل پلاستیک خمشی در ستون ها تابعی از نیروی محوری آنها است و اگر مقدار نیروی محوری ستون از حد خاصی فراتر رود، دیگر نمی توان رفتار آن عضو را به صورت «جابه جایی-کنترل» فرض نمود. تاکنون برای تعیین نیروی محوری ستون در تحلیل های تاریخچه زمانی یا بار افزون، از حداکثر نیروی محوری ایجاد شده در عضو استفاده می شد. این در حالی است که بر اساس تحقیقات اخیر، نیروی محوری گذرا تاثیر چندانی بر تعیین نوع رفتار ستون ندارد. بر اساس نتایج این تحقیقات که در نسخه 2017 آیین نامه ASCE 41 نیز منعکس شده است، خصوصیات مفاصل پلاستیک، تابعی از نیروی محوری اولیه موجود در ستون ناشی از وجود بارهای مرده و زنده می باشد؛ بنابراین، روابط جدید مدل سازی موجب طراحی طرح های بهسازی ارزان تر و دخالت کمتر در طرح اصلی ساختمان ها می شود و می تواند عملکرد واقعی ساختمان ها را بهتر نمایش دهد. همچنین روابط جدید، زمان مورد نیاز برای مدل سازی ستون های فولادی را کاهش می دهند و ابهامات ویرایش قبل را در خصوص نحوه محاسبه نیروی محوری ندارند. در این مقاله تلاش شده است که تحقیقات انجام شده برای بررسی اثر نیروی محوری بر خصوصیات مفاصل خمیری خمشی در ستون ها، ارایه گردد.

با توجه به پیشرفت روزافزون فناوری فضایی در کشورهای توسعه یافته و نیز درحال توسعه همانند جمهوری اسلامی ایران، طراحی و بهره برداری از تجهیزات مخابراتی خصوصا آنتن های بشقابی، جهت ارسال و دریافت اطلاعات در ایستگاه های زمینی مربوطه دارای اهمیت بسزایی می باشد. با پیشرفت هرچه بیشتر علوم مرتبط با فناوری فضایی از جمله مهندسی مخابرات و با توجه به حساسیت بسیار زیاد آنتن های بشقابی مذکور، لازم است طراحی مربوط به سازه ‎های مرتبط با این حوزه با دقت بیشتری نسبت به گذشته در دستور کار قرار گیرد. در این پژوهش با توجه به فعالیت های تحقیقاتی مولفان (این تحقیقات برای اولین بار در سطح کشور انجام شده اند) و با توجه به کاربرد بسیار زیاد فولاد و بتن، در طراحی و ساخت سازه های مورد نیاز جهت استقرار آنتن های فوق الذکر، پس از معرفی اجمالی سامانه های مخابراتی و سازه های مربوطه، در ابتدا یک سازه فولادی و در ادامه یک سازه بتنی جهت استقرار یک آنتن بشقابی بزرگ (مشابه برای هر دو سازه) طراحی شده اند. در نهایت با توجه به مشخصات مصالح به کار رفته و بررسی قیاسی صورت گرفته، مشخص شده است که چنانچه شرایط اقلیمی خاص و یا محدودیتی در خصوص امکانات ساخت سازه به وسیله فولاد وجود نداشته باشد، استفاده از فولاد دارای ارجحیت می باشد.

مدیریت و برنامه ریزی تخلیه اضطراری بخشی پیچیده است که هدف آن نجات جان انسانها، طراحی تسهیلات و بهینه سازی عملیات تخلیه و نجات است. انسان و رفتارهای اجتماعی او هنگام وقوع یک بحران جزء پدیده های پیچیده بشری است و معمولا در مکانهای دارای ازدحام جمعیت امکان وقوع بحرانهایی مانند زلزله، آتش و غیره وجود دارد که در صورت عملکرد نامناسب فضاها، تخلیه جمعیت با مشکل مواجه شده و در مواردی منجر به مصدوم شدن و یا فوت افراد نیز خواهد شد. بررسی نحوه رفتار انسان هنگام وقوع بحران(زلزله) می تواند موجب ارزیابی دقیق تر خسارات و تلفات وارده در ساختمان شود. در این مقاله ابتدا به معرفی و بررسی مدلهای شبیه سازی تخلیه اضطراری جمعیت و آخرین مطالعات انجام شده در این زمینه پرداخته شده و پس از آن با معرفی تکنیک مدل سازی عامل-مبنا برای شبیه سازی تخلیه اضطراری و ارایه یک مطالعه موردی(کلاس درس) در شرایط پس از زلزله، نتایج حاصل مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است.

ساختمان ها باید قادر به مقاومت در برابر نیروهای جانبی ناشی از زلزله و باد باشند. سازه ها نیاز به سختی کافی دارند تا در مقابل بارهای جانبی آسیب نبینند. یکی از رایج ترین راه های مقابله با نیروهای جانبی در سازه های فولادی استفاده از سیستم بادبندی است. در روش های متداول برای مهاربندی قاب های فولادی بنا به اقتضا و نیاز سازه، در یک یا چند دهانه از طبقه نخست تا آخرین طبقه به صورت پیوسته و بدون جابه جایی دهانه مهاربندی در ارتفاع به شکل ستونی روی هم قرار داده می شود. با توجه به اینکه تحقیقات جدید بر روی انواع گوناگون مهاربندی و رفتار لرزه ای سیستم های ترکیبی در پلان سازه متمرکز است لیکن تغییر نوع مهاربندی در ارتفاع سازه کمتر مورد بررسی قرار گرفته است. اگر بتوان با تغییر نوع مهاربند در ارتفاع ساختمان، رفتار لرزه ای آن را بهبود بخشید می توان نسبت به عملکرد لرزه ای آن اطمینان بیشتری حاصل کرد. همچنین می توان نسبت به بهینه نمودن مصرف مصالح فولادی در ساختمان های فلزی اقدامی جدی نمود. این مقاله به بررسی تاثیر انواع آرایش سیستم مهاربندی ضربدری و شورون بر رفتار سازه با استفاده از نرم افزار و معرفی بهینه ترین آرایش بادبندی از نظر کنترل و کاهش تغییر مکان های جانبی و زمان تناوب سازه می پردازد. چهار حالت آرایش چیدمان مهاربند در ارتفاع توسط نرم افزار ETABS 9.7.4 به روش استاتیکی معادل و روش طیفی و بارگذاری جانبی بر اساس استاندارد 2800 ایران ویرایش چهارم [1] مورد تحلیل قرار گرفتند که سه حالت آن از مهاربندهای همگرای ضربدری و شورون (هشتی)، در دو راستا استفاده شد، بدون تغییر راستا در پلان و یک حالت از ترکیب بادبندهای شورون (هشتی و هفتی) و تغییر راستا در پلان استفاده شد که نتایج حاکی از آن است که عملکرد نمونه چهارم به مراتب بهتر از سایر نمونه هاست.

سیستم های رایج مقاوم در برابر نیروی زلزله، اغلب رفتاری غیر الاستیک را در طی یک زلزله بزرگ، در سراسر سازه تجربه می کنند که نهایتا تغییر شکل باقیمانده و خرابی توزیع شده در سازه را سبب می شود، به طریقی که تعمیر این خرابی ها مقرون به صرفه نمی باشد و برخی اوقات به تخریب سازه منجر می گردد و این موضوع باعث ایجاد ایده جدیدی به منظور محدود کردن خسارت در نقاط مشخصی از سازه شده است. از جمله این روش ها می توان به سیستم های دارای حرکت گهواره ای اشاره کرد. در این سیستم ها ساختمان اصلی به صورت الاستیک رفتار می کند به طوری که جذب انرژی و عملکرد غیرخطی تنها در قسمت های مشخصی از ساختمان که از قبل پیش بینی شده اند، اتفاق می افتد. سیستم مورد استفاده در این پژوهش سیستم سازه ای شبکه قطری دارای حرکت گهواره ای است که برای مدل سازی بهتر این سیستم نوین ابتدا طراحی کابل های پس کشیده و همچنین جزییات دقیق اتصالات پای ستون و همچنین میراگرهای تسلیمی در نرم افزار آباکوس با در نظر گرفتن ابعاد طراحی اعضای سازه ای را SAP اتصال برای دهانه مهاربندی 12 طبقه طراحی می گردد و سپس در نرم افزار 2000 برای سازه های 16 و 12 طبقه دیاگرید دارای حرکت گهواره ای انجام شد و در ادامه تحلیل های غیرخطی در انجام می شود. نتایج بیانگر بهبود عملکرد لرزه ای سازه های دیاگرید دارای حرکت گهواره ای Perform 3D نرم افزار نسبت به سازه های دیاگرید گیردار (فاقد حرکت گهواره ای) می باشد زیرا نه تنها منجر به کاهش آسیب در سازه شده است بلکه تغییر مکان های ماندگار کلی سازه نیز به علت کابل های پس کشیده کاهش زیادی یافته است.

راه ها و بزرگراه های زیرزمینی، انواع تونل ها، شبکه متروی شهری، نیروگاه ها و سایر مغارهای زیرزمینی برای دفن زباله های هسته ای و یا به عنوان مخازن نفت، معادن، پناهگاه ها و انبارها، تعدادی از سازه هایی هستند که در کشورهای مختلف به سرعت در حال ساخت و اجرا می باشند. با توجه به توسعه روزافزون سازه های زیرزمینی و هزینه های فراوانی که برای ساخت هر یک از این سازه ها صرف می گردد و نیز اهمیت آنها در شبکه حمل ونقل بین شهری و داخل شهری و خطری که در صورت آسیب دیدگی آنها متوجه جان مردم می شود و ازآنجایی که ایران کشوری لرزه خیز است، بررسی و تحلیل تونل ها در مقابل نیروی زلزله امری حیاتی به حساب می آید. تونل ها یکی از سازه های مهم عمرانی هستند که به عنوان یک شریان حیاتی مطرح می باشند. برخلاف تصور عمومی که اثر زلزله بر تونل ها و سازه های زیرزمینی را ناچیز می دانستند، موارد فراوانی در مطالعات محققین در سال های اخیر وجود دارد که اهمیت اثرات تخریبی زلزله را بر این نوع سازه ها نشان می دهد. در این مقاله با توجه به بررسی های انجام شده این نتایج به دست آمد که وجود ساختمان مجاور تونل سبب افزایش نیروی داخلی تونل تحت بار زلزله خواهد شد، آسیب پذیرترین نقاط در سیستم های مترو محل های اتصال اجزای مختلف سازه ای دارای سطح مقاطع مختلف به یکدیگر هستند. تا حد امکان از برخورد تونل ها با گسل ها خودداری شود و در محل هایی که تونل از حد فاصل بین خاک و سنگ عبور می کند باید حداقل یک یا دو فوت رسوبات خاکی و دانه ای بین سطح حفاری و جدار تونل قرار داده شود تا بدین ترتیب از ایجاد نقاط صلب در حین وقوع زلزله ممانعت به عمل آید.

موضوع ساده سازی مفاهیم فنی و اقتصادی برای ترویج روش های طراحی و اجرای صحیح ساختمان ها و کاهش خسارات اقتصادی ناشی از زلزله ها مورد توجه مدیران کلان حوزه ی کاهش ریسک ناشی از زلزله قرار گرفته است. اهمیت اصول فنی یا فناوری های نوین در طراحی و اجرا و نقش آنها در کاهش خسارات مالی و انسانی برای مردم عادی قابل درک نیست. هزینه های اولیه ناشی از به کارگیری فناوری های نوین اغلب مانع گسترش استفاده از آنها در ساختمان هاست. این در حالی است که برآورد خسارات اقتصادی محتمل و همچنین بیمه ی زلزله ی ساختمان ها در صورت تعریف صحیح و پیاده سازی درست و منطقی ابزاری قابل اطمینان و توانمند در این زمینه و آشنایی با اثرات مالی این فناوری ها در طول عمر سازه است. در این مقاله به مروری بر مبانی نظری در محاسبه ی خسارات لرزه ای محتمل و هزینه ی بیمه بر اساس میزان خطر زلزله، آسیب پذیری ساختمان و شاخص های مورد نظر بیمه گر پرداخته شده است. این روش در یک مثال برای توضیح مزایای اقتصادی به کارگیری میراگرهای لرزه ای در ساختمان ها به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج مثال با بیان برتری اقتصادی به کارگیری روش های طراحی و مقاوم لرزه ای جدید در مقایسه با روش های مرسوم، به بیان ساده ی مزیت این روش ها می پردازد.