دانلود مقاله ترجمه شده isi

این ترجمه مقاله را با دوستان خود به اشتراک بگذارید.

در این بخش تعدادی از مشخصات کلیدی حرکت لرزه‌ای زمین که می‌تواند رفتارش در حین زمین لرزه تحت تاثیر قرار گیرد، توصیف شده است.

 

 

فصل ۸ از کتاب Substructure Design and Soil–Structure Coupling

این، به نوبه خود، می‌تواند پاسخ سازه‌های بزرگ را تحت تاثیر قرار دهد. نیاز به فراهم آوری تیرهای رابط تحت شرایط مشخص تاکید شده است. رویکرد تحلیلی تجزیه و تحلیل دیوارهای حایل در مقابل بارهای جانبی با استفاده از روش M-O توضیح داده شده است. سپس یک روش تقریبی برای تجزیه و تحلیل مقدماتی شمع‌ها تحت بار جانبی توضیح داده شده است. چنانچه یک سازه در خاک نرمی از سنگهای پوشاننده با ضخامت قابل توجهی نگه داشته شده باشد، سپس در نتیجه اندر کنش سازه و خاک با یکدیگر رفتار هر دو آن‌ها تحت تاثیر قرار می‌گیرد. یک روش ساده کاربردی توسط Herein به منظور دستیابی تاثیر تقریبی جفت شدگی سازه و خاک بر پاسخ سازه تک درجه آزادی علاوه بر سازه چند درجه آزادی توصیف شده است.

۸٫۱٫ مقدمه طراحی زیرسازه

معمولا، در تجزیه و تحلیل دینامیکی سازه تحت شرایط لرزه‌ای، شالوده سازه ثابت و در معرض حرکات آزاد زمین در نظر گرفته می‌شود. چنین حرکت زمینی است که با حضور سازه اعمال نمی‌شود. این حرکت قابل اجرا به صخره می‌باشد زیرا در نتیجه سختی بسیار بالای صخره، حرکت موج لزره‌ای آن محدود نمی‌شود. از اینرو، آنرا می‌توان بعنوان حرکت آزاد زمین در نظر گرفت. با این حال، چنانچه سازه در یک خاک نرم با ضخامت قابل توجه قرار گرفته باشد، اندر کنش سازه و خاک رفتار هر دوی آن را تحت تاثیر قرار می‌دهد. این به نام اندر کنش خاک-سازه نامیده می‌شود و یک سیستم دینامیکی جدیدی را بوجود می‌آورد.
اندرکنش دینامیکی خاک با سازه یک حوزه میان رشته‌ای بسیار تخصصی می‌باشد، که در درجه اول مهندسی زئوتکنیک و سازه را در بر می‌گیرد. اگرچه مهندس سازه به داده‌های رسیده از مهندس ژئوتکنیک وابسته می-باشد، این موضوع که مهندس سازه با جنبه‌های مهم این موضوع آشنایی کامل را دارد از درجه اهمیت برخوردار می‌باشد و این همان هدف این بخش می‌باشد.
چنانچه حرکت زمین ناشی از زمین لرزه از منشاء خود تا سنگ بستر یک سازه حرکت کند: تحت تاثیر عوامل زیر دستخوش تغییراتی می‌گردد:
۱٫ اثر منبع: در حین زمین لرزه، زمین به شیوه‌ای پیچیده به ارتعاش در آمده و امواج متعاقب آن ویژگی‌های یکنواختی را ندارند.
۲٫ اثر مسیر: ویژگی‌های موج در طی انتقال آنها از توپوگرافی‌های مختلف از منبع تا سنگ بستر در محل سازه تغییر می‌نماید.
۳٫ تاثیرات محلی منطقه: امواج لرزه‌ای با تغییر مشخصات خاک منطقه مابین سنگ بستر و شالوده سازه تغییر می‌کند. چنانچه خاک لایه‌های این منطقه بسیار نرم باشد، ممکن است محتوای فرکانس بالا فیلتر شود و شالوده حرکات با دوره تناوب بالا را تجربه کند.
حرکت زمین لرزه در محل یک ساختمان به شکل پالس‌های تصادفی چند جهته همزمان که منجر به حرکت انتقالی در هر سه جهت متعامد علاوه بر حرکت نوسانی پیرامون محورهای افقی و پیچش پیرامون محورهای عمودی سازه می‌گردد. در این بخش تعدادی از مشخصات کلیدی حرکت لرزه‌ای زمین که منجر به پاسخ سازه‌ای می‌گردد، توضیح داده شده است. همچنین روشهای ساده عملی به منظور دستیابی به تاثیرات احتمالی اندرکنش خاک و سازه در پاسخ سازه یک درجه آزادی علاوه بر سازه چند درجه آزادی مورد بررسی قرار گرفته است. در حین انجام این بررسی‌ها فرض بر عدم روانگرایی خاک می‌باشد.
در دهه اخیر، پیشرفت‌های قابل توجهی در جهت دستیابی به داده‌های واقعی حرکت زمین و همچنین تکنیک‌های آنالیز سازه صورت پذیرفته است. این بررسی‌ها منجر به گام‌های بلندی در جهت درک مشخصات خاک و رفتار سازه تحت بارهای دینامیکی و تاثیرات اندر کنش خاک و سازه گردیده است. در آینده‌ای نزدیک، تکنیک‌های آنالیز تاثیرات متقابل خاک و سازه به احتمال زیاد منجر به پیشرفت‌های بزرگی در درک خواص خاک، و بهبود ظرفیت آنالیز سازه مقید به کمک نرم‌افزارهای پیچیده می‌گردد.

تخریب شالوده

شکل ۸٫۱٫ تخریب شالوده

۸٫۲ . پارامترهای حرکت شدید زمین

حرکت زمین در حین زلزله از پالس‌هایی که به صورت تصادفی در فرکانس، دامنه و طول مدت می‌باشند، تشکیل شده‌اند. زمین لرزه ایجاد شده بر حسب جابجایی، شتاب یا سرعت مورد بررسی قرار می‌گیرد. زمین لرزه می‌تواند به صورت دو مولفه متعامد و یک مولفه قائم همراه با دو مولفه نوسانی و یک مولفه پیچشی ترکیب گردد. دو مولفه افقی معمولا برای طراحی مد نظر قرار می‌گیرند، زیرا این دو مولفه اغلب از جمله عوامل ابتدایی و اولیه آسیب سازه‌ای می‌باشند. با توجه به ابعاد محدود سازه‌های ساختمانی موجود، تغییر فضایی در حرکت زمین، عموما بر عملکرد لرزه‌ای آنها تاثیرگذار نمی‌باشد.
نشان داده شده است که عموما مولفه‌های فرکانس بالای امواج لرزه‌ای با سرعت بالاتری نسبت به مولفه‌های فرکانس پایین تضعیف می‌شوند. بنابراین، دومی تاثیر بیشتری در عملکرد سازه‌ها در فواصل بزرگ برون‌مرکزی دارند. علی‌رغم این مشاهدات گسترده، اصول پذیرفته شده‌ای به منظور ارتباط احتمال زیاد آسیب سازه‌ای با اثر یک زمین لرزه وجود ندارد.
آسیب تجربه شده توسط یک ساختمان یک تابعی از (۱) ماکسیمم شتاب زمین، (۲) مدت زمان حرکت، (۳) محتوای فرکانسی حرکت زمین، (۴) فرکانس‌های طبیعی سازه، (۵) مشخصات خاک احاطه کننده ساختمان، (۶) درجه میرایی سازه و خاک و (۷) عوامل دیگر می‌باشد. تحت شرایط، انتخاب یک اثر زمین لرزه مناسب برای طراحی، یک تمرین ژئوتکنیکی خاص می‌باشد. به رغم تکنیک‌های بسیار پیچیده موجود برای پیش‌بینی تاثیر تمامی این فاکتورها بر حرکت زمین، مشخصات حرکت زمین که ممکن است در یک مکان مفروض غالب باشد، می‌تواند در بهترین حالت، یک حدس آگاهانه باشد. بحث‌های آورده شده در ادامه مطلب، تعدادی از پارامترهای مهم حرکت زمین تا آنجا که، آنها را با اندرکنش خاک با سازه ساختمانی مرتبط می‌سازد، را بیان می‌کند.

۸٫۲٫۱٫ دامنه و محتوای فرکانسی

همان‌طور که قبلا ذکر شد، دامنه حرکت زمین را می‌توان بر حسب شتاب، سرعت یا جابجایی بیان نمود. ممکن است که سرعت یک شاخص مناسب‌تری از آسیبی که یک سازه حساس به حرکت در محدوده فرکانس میانی (به عنوان مثال یک سازه بلند) که به احتمال زیاد تجربه می‌کند، باشد (Kramer 2005). با این حال، از نقطه نظر یک پاسخ لرزه‌ای، شتاب زمین، نیروهای اینرسی که در سازه تحریک خواهند شد را تعیین می-کند. به همین دلیل، ماکسیمم شتاب افقی زمین (PGA) معمولا به عنوان حرکت زمین اندازه‌گیری می‌شود.
حرکت واقعی زمین که در یک مکان خاص تجربه شده است، ترکیب پیچیده‌ای از ارتعاشات با فرکانس‌های مختلف می‌باشد. که می‌توان آنرا به مولفه‌های هارمونیکش تجزیه نمود به طوریکه دامنه‌ها را در فرکانس‌های مختلف فراهم آورد. از آنجائیکه انرژی با توان دوم دامنه متناسب می‌باشد، یک اندازه و مقیاسی از محتوای انرژی در یک حرکت با فرکانس‌های مختلف می‌توان بدست آورد. پراکندگی فرکانس‌ها به محتوای فرکانسی حرکت زمین که در آن برخی از فرکانس‌ها غالب شده‌اند اشاره دارد.
معمولا، حرکت زمین شامل مجموعه‌ای از فرکانس‌ها می‌باشد و حرکت دامنه به صورت تصادفی تغییر می-نماید. برای وقوع پدیده رزونانس، بایستی حرکت درون یک باند باریکی از فرکانس‌ها در طی یک دوره زمانی ثابت باشد. حرکت زمین یک رنج پریود غالب ۰٫۴-۲s با مقدار پایانی بالاتر برای زمین‌های بسیار نرم و با مقدار پایانی کمتر برای لایه‌های سخت‌تر می‌باشد. از آنجائیکه این محدوده پریود سازه‌های ساختمانی معمول می‌باشد، خطر تشدید پاسخ حتی زمانیکه رزونانس رخ ندهد نیز وجود دارد. چنانچه پریود غالب حرکت زمین بسیار به پریود طبیعی سازه نزدیک باشد، این می‌تواند منجر به آسیب شدیدی در سازه گردد.
با افزایش فاصله از کانون زمین لرزه، محدوده فرکانس‌های یک زمین لرزه مفروض به دلیل میرایی فرکانس‌های بالاتر کاهش می‌یابد. این بدین معنی است که یک سازه بلند ( با پریود بلندتر خود) که در ناحیه دور از گسل قرار گرفته است می‌توانند از زمین لرزه‌های دور که فرکانس‌های بالای آن ممکن است فیلتر شده باشد، آسیب ببیند. مولفه‌های عمودی حرکت زمین، از طرف دیگر، دارای یک طیف وسیع‌تری از فرکانس‌های بالاتر که دارای تاثیر بیشتری بر روی سازه‌های کوچک مرتبه می‌باشند، است.

تیرهای اتصال شالوده به شکل یک خرپا

شکل ۸٫۲٫ تیرهای اتصال شالوده به شکل یک خرپا

۸٫۲٫۲٫ مدت زمان موثر حرکت زمین

پارامتر مهم حرکت زمین، مدت زمان آن، در طیف پاسخ منعکس نشده است. پتانسیل آسیب یک زمین لرزه نه تنها به دامنه بلکه به مدت زمان حرکت نیز بستگی دارد. می‌توان ثابت کرد که یک سری از پالس‌های شتاب متوسط پایدار می تواند نسبت به یک تک پالس با اوج بزرگتر مضرتر باشد (FEMA 454 2006). اولا، به عنوان مثال، تحت لرزش با مدت زمان طولانی، یک سازه ممکن است تحت یک چرخه پایین خستگی گسیخته شود. ثانیا، لرزش با مدت زمان طولانی می‌تواند بر میزان روانگرایی خاک تاثیرگذار باشد که به نوبه خود بر میزان نشست شالوده اثرگذار می‌باشد. یک شتابنگاشت عموما از سه بخش تشکیل شده است – بخش ساخت، به دنبال آن حرکت قوی و سپس بخش فروپاشی. تعاریف پیشنهادی زیادی از وقایع لرزه‌ای وجود دارد – به عنوان مثال، آنرا می‌توان بصورت زمان مابین اولین و آخرین اوج در هنگام عبور از یک سطح آستانه خاص تعریف نمود – اما در حال حاضر تعریف واحدی از آنچه بعنوان مدت زمان قید می‌شود وجود ندارد. یکی از تعاریف مشهور مدت زمانی است که انرژی تجمع یافته مابین ۵ و ۹۵ درصد کل انرژی بر مبنای مربع تاریخچه شتاب ثبت شده باشد،  ، (Chen and Scawthorn 2003). اشاره شده است که (Bommer and Martinez-Pereira 1999)  ممکن است این تعریف به منظور توسعه یک تعریف واحد برای مدت زمان مناسب نباشد، زیرا مدت زمانی که می‌تواند برای ارزیابی خطر بکار برده شود ممکن است به منظور ارزیابی ایمنی ساختمان مناسب نباشد.
۸٫۲٫۳ تاریخچه زمانی حرکت
اثر زمین لرزه مکان خاص انتخابی بایستی حداقل نشان دهنده واقعه محتمل بر حسب دامنه‌، توزیع فرکانسی و مدت زمان آن باشد. با این حال، در تشخیص مشخصات این حرکات زمین، عدم قطعیت‌های قابل ملاحضه-ای وجود دارد. به عنوان مثال:
حرکت‌هایی که در حوزه زمان منطقی به نظر می‌رسند ممکن است به اندازه کافی نیازهای در حوزه فرکانس را منعکس نکنند.
ویژگی‌های پیش‌بینی شده حرکت زمین در یک مکان خاص، علاوه بر شرایط منطقه محلی به عملکرد فیلتری رسانه‌های مداخله کننده نیز بستگی دارد.
تاریخچه زمانی منطقی شتاب ممکن است پروفیل‌های سرعت و جابجایی غیرمنطقی تولید نماید.
زمین لرزه‌های ثبت شده با اوج یکسان، می‌توانند پاسخ‌های سازه‌ای مختلفی ایجاد نمایند.
تاریخچه‌های زمانی در دو جهت متعامد معمولا مشابه نمی‌باشد.
توسعه یک همبستگی عمومی قابل قبول میان شکل تاریخچه زمانی زمین لرزه‌ها و درجه آسیب سازه‌ای ایجاد شده، امکان‌پذیر نمی‌باشد. از اینرو، به منظور ارزیابی میانگین پاسخ یک سازه، چندین رکورد تاریخچه زمانی، که به یک شتاب اوج انتخابی مقیاس شده‌اند، عموما مورد استفاده قرار می‌گیرد.
به همین منظور، تاریخچه زمانی‌های مرکب (تولید کامپیوتری) استفاده شده که منحنی‌های شتاب از پیش تعیین شده را مناسب‌سازی می‌نماید. در نتیجه، یک خانواده‌ای از تاریخچه زمانی‌های یک سایت خاص، بر مبنای عمق زمین‌شناسی و مطالعه لرزه‌ای، اغلب مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای چنین تجزیه و تحلیلی، مرحله زمان مورد نظر اهمیت دارد. در نسخه‌های چاپ شده توصیه شده است که مرحله زمان بایستی برابر T⁄۱۰۰ که در آن T پریود اصلی ارتعاش سازه می‌باشد.

این ترجمه مقاله را با دوستان خود به اشتراک بگذارید.

درباره احسان رضایی

سفارش ترجمه آنلاین خدمات ترجمه مقاله isi به صورت فوری کاهش هزینه و زمان در سفارش ترجمه آنلاین

ارسال دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *