مفاهیم مهندسی زلزله

رابطه گسل با زلزله

رابطه گسل با زلزله دو طرفه می‌باشد. یعنی وجود گسلهای فراوان در یک منطقه سبب بروز زلزله می‌گردد. این زلزله به نوبه خود سبب ایجاد گسل جدیدی گردیده و نتیجتا تعداد شکستگیها زیادتر شده و به این ترتیب قابلیت لزره خیزی منطقه افزایش می‌یابد.
نحوه آزاد شدن انرژی زلزله
ممکن است یک زلزله به همراه خود پیش لرزه و پس لرزه‌هایی داشته باشد، که این دو قبل و بعد از زلزله اصلی ممکن است وقوع یابند، به عبارتی دیگر این موضوع به نحوه آزاد شدن انرژی زلزله بستگی دارد. بطوری که انرژی زلزله بصورتهای زیر آزاد می‌گردند:

پیش لرزه
گاهی اوقات از بروز زلزله اصلی ، یکسری زلزله‌هایی با بزرگی کمتر از زلزله اصلی به وقوع می‌پیوندند که معمولا فراوانی آنها با نزدیک شدن به زمان وقوع لرزش اصلی ، افزایش می‌یابد.

لرزش اصلی
همان زلزله اصلی بوده که بواسطه آن اکثر انرژی ذخیره شده در سنگها یکباره آزاد می‌گردد و چنانچه داده‌های مربوط به یک زلزله بزرگ غیر دستگاهی باشد مهلرزه نامیده می‌شود.

پس لرزه
زلزله‌های خفیفتری که غالبا پس از لرزش اصلی ، از حوالی کانون زلزله اصلی منشأ می‌گیرند، را پس لرزه می‌گویند. پس لرزه‌ها می‌توانند حتی تا سالها پس از وقوع زلزله‌های اصلی نیز
به طول انجامد.

دسته لرزه
مجموعه‌ای از تعداد زیادی زلزله که در یک منطقه محدود در مقطع زمانی در حد هفته تا چند ماه به وقوع می‌پیوندد. دسته لرزه‌ها غالبا در نواحی آتشفشانی دیده می‌شوند.

ریز لرزه
زلزله‌های ضعیفی هستند که بزرگی آنها 3 ریشتر و یا کمتر از 3 بوده و غالبا افزایش ناگهانی و نامنظم آنها نشانه قریب الوقوع بودن زلزله اصلی می‌باشند.

بزرگای محلی ریشتر و بزرگای گشتاوری

به طور معمول برای تخمین میزان بزرگای زلزله مقیاس های مختلفی همچون مقیاس ریشتر و بزرگای گشتاوری استفاده می شود. مقیاس ریشتر توسط چارلز ریشتر در سال 1935 برای بیان بزرگای یک زلزله پیشنهاد داده شد که بر مبنای لگاریتم بیشینه دامنه ثبت شده زلزله در فاصله 100 کیلومتری از مرکز زلزله تعریف می شود. بزرگای محلی ریشتر بهترین مقیاس شناخته شده می باشد اما همیشه مناسبترین مقیاس نمی باشد. که به طور معمول بزرگای ریشتر برای زلزله های کوچکتر از M5-6 مناسب‌تر است (به دلیل پدیده اشباع شدن).

مقیاس ریشتر بر اساس اندازه گیری خصوصیات مختلف حرکات زمین توسط دستگاه می باشد و اثرات انرژی کل آزاد_شده زلزله به صورت مناسب در این مقیاس دیده نمی شود زیرا لزوماً افزایش خصوصیات حرکات زمین متناسب با افزایش انرژی آزاد شده در اثر زلزله نمی باشد. عدم توجه به این امر به خصوص در زلزله های بزرگ می تواند تخمین غیرواقعی از بزرگا به همراه داشته باشد. به همین دلیل بزرگای گشتاوری در اواخر دهه 70 میلادی پیشنهاد شده که برمبنای گشتاور لرزه ای (که با توجه به خصیوصیات گسل تعیین می شود) می باشد. به عبارت ساده تر گشتاور لرزه ای بیان می کند که نیروی لازم برای ایجاد امواج ثبت شده چه مقدار می باشد.

منحنی هیسترزیس چیست

منحنی هیسترزیس :

هنگامی که بار وارد بر سازه به صورت رفت و برگشتی است (مثل زلزله) نمودار نیرو- تغییرمکان یا تنش-کرنش عضو، شکل حلزونی به خود می گیرد که به آن منحنی هیسترزیس می گویند. مدل منحنی هیسترزیس اولین بار توسط نوناکا مطرح شد. در واقع تکرار بارگذاری منجر به پیوسته شدن نمودار در سیکل های متوالی می گردد که تعداد این سیکل ها، بیانگر عملکرد سازه در زلزله می باشد. نمودار هیسترسیزی مطلوب است که

1- تعداد سیکل بیشتری داشته باشد

2- سطح زیر نمودار بیششتری داشته باشد

3- متقارن باشد و این سه ویژگی باعث عملکرد بهتر لرزه ای سازه خواهد شد.

از تقاطع منحنی های هیسترزیس با یکدیگر، منحنی BackBone به وجود می آید

فرورفتگی منحنی هیسترزیس (Pinching) مولفه های سازه ای و اتصالات زمانی که تحت بارگذاری سیکلیک قرار می گیرند ممکن است دچار پدیده ای به نام جمع شدگی یا فرورفتگی در منحنی هیسترزیس شوند. پدیده فرورفتگی به وسیله کاهش قابل ملاحظه در سختی در اثر بارگذاری دوباره بعد از باربرداری توصیف می شود. این پدیده در تلاش های المان هایی نظیر المان های بتن آرمه، چوبی، انواع خاصی المانهای بنایی و برخی از اتصالات در سازه های فولادی بسیار مرسوم است. در سازه های بتن آرمه، با اعمال جابجایی در یک رفتار هیسترزیس با فرورفتگى متوسط جهت و با باز شدن ترک ها، فرورفتگی پدیدار می گردد. با اعمال جابجایی در جهت مخالف و بسته شدن ترکها بخشی از سختی از دست داده شده جبران می گردد.  فرورفتگی می تواند به دلیل باز و بسته شدن ترک های خمشی در المان های بنایی مسلح، باز و بسته شدن گپ ها بین میان قابهای بنایی و قابهای پیرامونی، باز و بسته شدن گپ ها بین ورق ها در اتصالات با ورق انتهایی فولادی نیز رفتار هیسترزیس با فرورفتگلی شریر اتفاق بیفند.