اهمیت تأثیر ساختگاه بر مشخصات زمینلرزه با مطالعه پراکندگی خسارت در زلزله‌های مختلف آشکار گردیده است(زلزله‌های لوما پریتا کالیفرنیا، ۱۹۸۹؛ منجیل ۱۹۹۰؛ کوبه ژاپن، ۱۹۹۵؛ کوجالی ترکیه،۱۹۹۹). امواج زلزله در هنگام انتشار از سنگ بستر به سرح زمین تحت اثر خصوصیات دینامیکی آبرفت در فرکانسهای خاصی تقویت و یا تضعیف می شوند. در صورت برابری این فرکانس با فرکانس طبیعی سازه، پدیده تشدید اتفاق خواهد افتاد. این اثر اولین بار در سال ۱۹۷۵ در زلزله سان فرانسیسکو توسط سیدوادریس مورد توجه قرارگرفت. در سالهای اخیر بررسی تأثیرات ساختگاه یکی از موضوعات مورد توجه در مهندسی زلزله بوده و مطالعات گسترده ای در این خصوص صورت گرفته است. در این راستا روشهای مختلفی از جمله روش ایستگاه مرجع در حوزه فرکانس مورد استفاده قرار می گیرد. امروزه از روش نسبت طیفی مولفه افقی به قائم(H/V) نیز به منظور تعیین اثر ساختگاه استفاده یم شود. روش نسبت طیفی(H/V) به خصوص جهت عیین فرکانس غالب ساختگاه درمناطقی که اطلاعات دقیق ژئوتکنیکی و ژئوفیزیکی موجود نبوده و فقط نگاشت زلزله در سطح زمین ثبت شده است کاربرد فراوان دارد. اگرچه مبنای فیزیکی این روش با استفاده از نگاشتهای زلزله چندان واضح نیست اما کارائی این روش در تعیین شمخصات بزرگنمایی تابع ساختگاه توسط محققان مختلف به اثبات رسیده است. بدین ترتیب فرکانس غالب تابع بزرگنمایی ساختگاه براساس مدل یک بعدی که با نسبت طیفی(H/V) همخوانی نشان می دهد قابل محاسبه است. براساس فرکانس غالب شناسایی شده در هر ساختگاه می توان ساختگاههای مورد مطالعه را طبقه بندی و اثر ساختگاه را در تحلیل های بعدی لحاظ نمود.
در این تحقیق با تعیین فرکانس غالب در ساختگاههایی از زلزله آوج که شتاب بیشینه حرکات توانمند زمین(PGA) قابل توجهی را ثبت نمودند، اثر غیرخطی ساختگاه بررسی شده است. اثر غیرخطی ساختگاه با کاهش فرکانس غالب در مقابل افزایش سطح بارگذاری (افزایشPGA) قابل بررسی است. بدین ترتیب ساختگاههای آب گرم، آوج، کبودرآهنگ و شیرین سو با توجه به کاهش فرکانس غالب با افزایش سطح بارگذاری(افزایش PGA)، اثرغیرخطی و ساختگاههای رزن و درسچین رفتار خطی ازخود نشان دادند. در ایستگاه چنگوره روندی دو گانه ملاحظه می شود و رفتار خطی یا غیرخطی در این ساختگاه به وضوح مشخص نیست و با توجه به نسبت پایین سیگنال به نویز و عدم ثبت زلزله اصلی این ایستگاه، نتایج بدست آمده قابل اعتماد نمی باشد. سپس با استفاده از آنالیز بازگشتی و با توجه به فرکانس غالب، برای ساختگاههای با رفتار غیرخطی، مدول برشی خاک محاسبه شده و روند تغییرات نسبت مدل برشی با PGA بررسی شده است. در این پایان‌نامه اثر ساختگاه با استفاده از نگاشتهای ثبت شده در سه زمینلرزه چنگوره- آوج، بم و داهوییه (زرند) در ۱۱۵ ایستگاه شتابنگاری واقع در محدوده ۵۲-۴۶ درجه طول و ۳۷-۳۴ درجه عرض جغرافیایی برای زمینلرزه آوج و ۶۰-۵۴ درجه طول و ۳۲ -۲۷ درجه عرض جغرافیایی برای زمینلرزه‌های بم و زرند بررسی شده است. سپس با استفاده تابع بزرگنمایی محاسبه شده در هر ساختگاه فرکانس غالب ساختگاه تعیین شده و ساختگاههای مورد مطالعه طبقه بندی گردیده است. روشهای مختلفی جهت طبقه بندی ساختگاه وجود دارد که از بین آنها روشهای کمک پناه و همکاران(۲۰۰۲)، آیین نامه ۲۸۰۰ ، UBC1997 و روش Zare et al.(1999) تشریح گردیده و طبقه بندی ساختگاههای مورد مطالعه براساس آنها ارائه شده است. در روش ارائه شده توسط کمک پناه و همکاران، ساختگاهها از نظر فرکانس غالب به چهارنوع تقسیم می شوند. سپس طیف پاسخ شتاب برای مولفه‌های افقی و قائم نگاشت ثبت شده در هر ایستگاه شتابنگاری در زمینلرزه‌های آوج، بم و زرند محاسبه شده است. جهت مقایسه طیف های پاسخ محاسبه شده برای مولفه افقی در ساختگاههای هرطبقه، از طیف های طراحی ارائه شده در آیین نامه ۲۸۰۰ ویرایش اول(مصوب ۱۳۶۶)، ویرایش دوم(مصوب آذرماه ۱۳۷۸) و ویرایش سوم(مصوب ۱۳۸۴) استفاده شده است. ملاحظه می شود طیف های ارائه شده در ویرایش سوم آیین نامه ۲۸۰۰، به خصوص برای ساختگاههای گروههای III و IV که تعداد رکوردها زیاد است، همخوانی خوبی با نتایج بدست آمده نشان می دهند.
با توجه به اینکه در آیین نامه ۲۸۰۰ برای مولفه قائم زمینلرزه طیف طراحی ارائه نشده است، و از آنجایی که تأثیر امواج قائم در رفتار لرزه ای سازه‌ها در برخی از زلزله‌های اخیر به وضوح مشاهده گردیده است، توجه بیشتر به این مسئله و ارائه راهکار جدی تری در زمینه طراحی مقاوم در برابر زمینلرزه ضروری به نظر می رسد. لذا براساس نتایج مطالعات حاصل از این بررسی، طیف طرح مطابق با رابطه ۱ به عنوان یک گزینه برای مولفه قائم پیشنهاد می گردد.
بررسی اثر خطی و غیرخطی ساختگاه و طبقه بندی ساختگاه شبکه شتابنگاری با استفاده از نگاشتهای زلزله‌های آوج، بم و زرند/نوجوان علی رضا
/توسط Arash Eslamiاهمیت تأثیر ساختگاه بر مشخصات زمینلرزه با مطالعه پراکندگی خسارت در زلزله‌های مختلف آشکار گردیده است(زلزله‌های لوما پریتا کالیفرنیا، ۱۹۸۹؛ منجیل ۱۹۹۰؛ کوبه ژاپن، ۱۹۹۵؛ کوجالی ترکیه،۱۹۹۹). امواج زلزله در هنگام انتشار از سنگ بستر به سرح زمین تحت اثر خصوصیات دینامیکی آبرفت در فرکانسهای خاصی تقویت و یا تضعیف می شوند. در صورت برابری این فرکانس با فرکانس طبیعی سازه، پدیده تشدید اتفاق خواهد افتاد. این اثر اولین بار در سال ۱۹۷۵ در زلزله سان فرانسیسکو توسط سیدوادریس مورد توجه قرارگرفت. در سالهای اخیر بررسی تأثیرات ساختگاه یکی از موضوعات مورد توجه در مهندسی زلزله بوده و مطالعات گسترده ای در این خصوص صورت گرفته است. در این راستا روشهای مختلفی از جمله روش ایستگاه مرجع در حوزه فرکانس مورد استفاده قرار می گیرد. امروزه از روش نسبت طیفی مولفه افقی به قائم(H/V) نیز به منظور تعیین اثر ساختگاه استفاده یم شود. روش نسبت طیفی(H/V) به خصوص جهت عیین فرکانس غالب ساختگاه درمناطقی که اطلاعات دقیق ژئوتکنیکی و ژئوفیزیکی موجود نبوده و فقط نگاشت زلزله در سطح زمین ثبت شده است کاربرد فراوان دارد. اگرچه مبنای فیزیکی این روش با استفاده از نگاشتهای زلزله چندان واضح نیست اما کارائی این روش در تعیین شمخصات بزرگنمایی تابع ساختگاه توسط محققان مختلف به اثبات رسیده است. بدین ترتیب فرکانس غالب تابع بزرگنمایی ساختگاه براساس مدل یک بعدی که با نسبت طیفی(H/V) همخوانی نشان می دهد قابل محاسبه است. براساس فرکانس غالب شناسایی شده در هر ساختگاه می توان ساختگاههای مورد مطالعه را طبقه بندی و اثر ساختگاه را در تحلیل های بعدی لحاظ نمود.
در این تحقیق با تعیین فرکانس غالب در ساختگاههایی از زلزله آوج که شتاب بیشینه حرکات توانمند زمین(PGA) قابل توجهی را ثبت نمودند، اثر غیرخطی ساختگاه بررسی شده است. اثر غیرخطی ساختگاه با کاهش فرکانس غالب در مقابل افزایش سطح بارگذاری (افزایشPGA) قابل بررسی است. بدین ترتیب ساختگاههای آب گرم، آوج، کبودرآهنگ و شیرین سو با توجه به کاهش فرکانس غالب با افزایش سطح بارگذاری(افزایش PGA)، اثرغیرخطی و ساختگاههای رزن و درسچین رفتار خطی ازخود نشان دادند. در ایستگاه چنگوره روندی دو گانه ملاحظه می شود و رفتار خطی یا غیرخطی در این ساختگاه به وضوح مشخص نیست و با توجه به نسبت پایین سیگنال به نویز و عدم ثبت زلزله اصلی این ایستگاه، نتایج بدست آمده قابل اعتماد نمی باشد. سپس با استفاده از آنالیز بازگشتی و با توجه به فرکانس غالب، برای ساختگاههای با رفتار غیرخطی، مدول برشی خاک محاسبه شده و روند تغییرات نسبت مدل برشی با PGA بررسی شده است. در این پایان‌نامه اثر ساختگاه با استفاده از نگاشتهای ثبت شده در سه زمینلرزه چنگوره- آوج، بم و داهوییه (زرند) در ۱۱۵ ایستگاه شتابنگاری واقع در محدوده ۵۲-۴۶ درجه طول و ۳۷-۳۴ درجه عرض جغرافیایی برای زمینلرزه آوج و ۶۰-۵۴ درجه طول و ۳۲ -۲۷ درجه عرض جغرافیایی برای زمینلرزه‌های بم و زرند بررسی شده است. سپس با استفاده تابع بزرگنمایی محاسبه شده در هر ساختگاه فرکانس غالب ساختگاه تعیین شده و ساختگاههای مورد مطالعه طبقه بندی گردیده است. روشهای مختلفی جهت طبقه بندی ساختگاه وجود دارد که از بین آنها روشهای کمک پناه و همکاران(۲۰۰۲)، آیین نامه ۲۸۰۰ ، UBC1997 و روش Zare et al.(1999) تشریح گردیده و طبقه بندی ساختگاههای مورد مطالعه براساس آنها ارائه شده است. در روش ارائه شده توسط کمک پناه و همکاران، ساختگاهها از نظر فرکانس غالب به چهارنوع تقسیم می شوند. سپس طیف پاسخ شتاب برای مولفه‌های افقی و قائم نگاشت ثبت شده در هر ایستگاه شتابنگاری در زمینلرزه‌های آوج، بم و زرند محاسبه شده است. جهت مقایسه طیف های پاسخ محاسبه شده برای مولفه افقی در ساختگاههای هرطبقه، از طیف های طراحی ارائه شده در آیین نامه ۲۸۰۰ ویرایش اول(مصوب ۱۳۶۶)، ویرایش دوم(مصوب آذرماه ۱۳۷۸) و ویرایش سوم(مصوب ۱۳۸۴) استفاده شده است. ملاحظه می شود طیف های ارائه شده در ویرایش سوم آیین نامه ۲۸۰۰، به خصوص برای ساختگاههای گروههای III و IV که تعداد رکوردها زیاد است، همخوانی خوبی با نتایج بدست آمده نشان می دهند.
با توجه به اینکه در آیین نامه ۲۸۰۰ برای مولفه قائم زمینلرزه طیف طراحی ارائه نشده است، و از آنجایی که تأثیر امواج قائم در رفتار لرزه ای سازه‌ها در برخی از زلزله‌های اخیر به وضوح مشاهده گردیده است، توجه بیشتر به این مسئله و ارائه راهکار جدی تری در زمینه طراحی مقاوم در برابر زمینلرزه ضروری به نظر می رسد. لذا براساس نتایج مطالعات حاصل از این بررسی، طیف طرح مطابق با رابطه ۱ به عنوان یک گزینه برای مولفه قائم پیشنهاد می گردد.