چکیده
کشور ایران به لحاظ موقعیت جغرافیائی و قرار گرفتن در کمر بند آلپ – هیمالیا ، کشوری زلزله خیز است و وقوع زلزله های مخرب ، منجر به بروز خسارت مالی و جانی فراوانی گردیده ، و در نتیجه باعث اتلاف منابع و سرمایه های هنگفت اقتصادی و انسانی شده است . بنابر این با مشاهده خرابیها و خسارات بر جای مانده از پی آمد زلزله های رخ داده در دهه های گذشته ، موضوع طراحی سازه های مقاوم در بر ابر زلزله اهمیت دو چندانی پیدا کرده است .و برای رسیدن به نقطه مطلوب یعنی طراحی و ساخت سازه های ایمن در برابر زمین لرزه ها ، تحقیقات زیا دی در این زمینه صورت گرفته و ضرورت انجام پژوهش های وسیع تری در حوزه طراحی سازه های مقاوم انتظار می رود . در این پایان نامه به تهیه طیف پاسخ شتاب و جابجائی در مقابل زلزله های رخ داده در کشور ایران در یک بازه زمانی ۳۰ ساله از سال ۱۹۷۵ تا ۲۰۰۵ میلادی پرداخته شد ه است . و مولفه قوی افقی زمین لرزه ها ، که بیشینه شتاب آنها ۰/۱ g و به بالا را داشته است مورد بررسی واقع شده اند .و این مولفه رکوردها پس از فیلتر و تصحیح محور شدن بوسیله نرم افزار Pitsa ، طیف های پاسخ شتاب و جابجائی آنها تحت نرم افزار Nonspec در حالت ارتجاعی و غیر ارتجاعی در دو مدل بدون کاهش سختی و با کاهش سختی و به دو روش میانگین و فوق میانگین بر حسب نوع خاک تهیه شده است . و نتایج حاصله با طیف طرح استاندارد ۲۸۰۰ ایران مقایسه گردید. طیف های بدست آمده از این تحقیق بیانگر آن است که طیف آیئن نا مه ۲۸۰۰ ایران در ناحیه شتاب ثابت بر طیف پاسخ خطی منطبق و در خاک های نوع ۲ و ۳ حد فاصل دو طیف پاسخ میانگین و فوق میانگین واقع شده و برای خاک نوع ۴ بالاتر از طیف پاسخ فوق میانگین می باشد . همجنین مقادیر ضریب تشدید شتاب طیف آیئن نامه در ناحیه تغییر مکان ثابت برای پریود های بزرگتر از نبم ثانیه در خاک های نوع ۱ تا ۴ بالاتر از طیف های بدست آمده از این مطالعه قرار گرفته است .
فهرست مطالب
پشگفتار 1
فصل اول : کلیات تحقیق 2
1-1 بیان مسأله 3
1-2 ضرورت تحقیق 3
1-3 پیشینه تحقیق 3
1-4 اهداف تحقیق 4
1-5 روش تحقیق 4
فصل دوم: زلزله شناسی ، دستگاهای شتابنگاری و طیف پاسخ 5
مقدمه 6
1-2 تعریف زلزله 6
1-1-2 ساختمان زمین 6
2-1-1-2 پوسته 6
3-1-1-2 گوشته 8
4-1-1-2 هسته زمین 9
2-1-2 فشار و دمای زمین 13
3-1-2 امواج زلزله و سرعت انتشار آن 13
4-1-2 کانون زلزله 14
5-1-2 توزیع جغرافیایی زلزله ها 15
6-1-2 مقیاس و شدت زمین لرزه 16
7-1-2 نقشه های خطر(پهنه بندی خطر) 17
8-1-2 زلزله در ایران 18
70 درصد خاک ایران در معرض زلزله 22 9-1-2
10-1-2 زلزله های مهم ایران و دنیا 24
2-2 شتابنگاشتها 25
1-2-2 شبکه شتابنگاری کشور و نحوه ثبت شتابنگاشت ها 25
3-2-2 روش قرائت شتابنگاشتها 26
عنوان فهرست مطالب صفحه
II
4-2-2 روش پردازش 27
5-2-2 اطلاعات ثبت شده در ایستگاه های شتابنگاشتی 27
6-2-2 دستگاههای مورد استفاده در شبکه شتابنگاری 28
28 SMA 1-6-2-2 دستگاه شتابنگار آنالوگ 1
29 SSA 2-6-2-2 دستگاه شتابنگار 2
31 SSR- 3-6-2-2 دستگاه شتابنگار- لرزه نگار 1
32 PS 4-6-2-2 دستگاه لرزه نگار 2
3-2 طیف زلزله 33
1-3-2 خواص طیف پاسخ 33
4-3-2 ارتباط میان مقدار طیفی جابجائی ، سرعت و شتاب 34
5-3-2 عوامل موثر در طیف زلزله 36
1-5-3-2 تائیر جنس زمین و شرایط خاک 36
2-5-3-2 تاثئر بزرگی و مدت تداوم زلزله 39
6-3-2 مروری بر طیف طرح چند آیین نامه 40
1-6-3-2 طیف طراحی آیین نامه 2800 ایران 40
2-6-3-2 طیف های طراحی ایالات متحده آمریکا 41
3-6-3-2 مقایسه طیف طرح زلزله چند کشور 43
فصل سوم : اصلاح رکورد ها 45
مقدمه 46
1-3 شتاب نگار زمین لرزه 47
2-3 خطا های ثبت و عددی نمودن رکورد ها در پریودهای بلند و کوتاه 50
زمین لرزه 52 (record) 1-2-3 عددی نمودن رکورد
2-2-3 فرآیند دیجیتال سازی ( عددی سازی) 53
3-3 اطلاعات مورد نیاز جهت رقومی کردن 54
4-3 شتاب نگار اصلاح نشده 58
1-4-3 روند حصول اطلاعات شتاب اصلاح نشده 58
2-4-3 متناسب کردن خط اصلی در شتاب نگار اصلاح نشده 61
عنوان فهرست مطالب صفحه
III
63 ( Instrument Correction) 5-3 تصحیح دستگاهی
67 Ormsby 1-5-3 فیلتر دیجیتال پایین گذر
2-5-3 تعیین فاصله زمانی در مشتق 73
6-3 تصحیح خط اصلی 81
1 مطالعه مشکل تصحیح خط اصلی 81 -6-3
2-6-3 روش اصلاح خط اصلی 85
7-3 طیف پاسخ و طیف دامنه فوریه 89
1-7-3 طیف دامنه فوریه 92
2-7-3 محاسبه عددی طیف پاسخ و طیف دامنه فوریه 94
3-7-3 محاسبه عددی طیف دامنه فوریه 97
4-7-3 بهسازی در روش محاسبه طیف پاسخ 100
فصل 4 : روشهای تهیه طیف پاسخ 104
مقدمه 105
1-4 رابطه نیرو- تغییرشکل 106
2-4 معرفی سیستم الاستو - پلاستیک ( ارتجاعی - خمیری ) 106
3-4 انتخاب سیستم ایده آل 107
4-4 معادله حرکت و معرفی پارامتر های سیستم 109
5-4 مقاومت هم پایه شده 110
6-4 سیستم خطی نظیر 111
7-4 تحلیل سیستم های الاستو پلاستیک ( ارتجاعی - خمیری ) 112
1-7-4 روش گام به گام زمانی 112
2-7-4 روش های عددی 113
3-7-4 روش تفاضل محدود 113
8-4 عوامل مهم در انتخاب فاصله زمانی 115
9-4 روش های متکی بر فرضیات شتاب 116
1-9-4 روش شتاب ثابت 116
2-9-4 روش شتاب خطی 119
عنوان فهرست مطالب صفحه
IV
10-4 روش نیو مارک 122
11-4 پاسخ غیر خطی سیستم های چند درجه آزاد 124
125 θ - 1 روش ویلسون -11-4
12- 4 نحوه تهیه طیف غیر ارتجاعی 126
13-4 ساخت طیف پا سخ با شکل پذیری ثابت 128
14-4 طیف پاسخ برای سیستم خمیری 131
فصل پنجم: طیف های پاسخ ارتجاعی و غیر ارتجاعی زلزله های ایران 132
مقدمه 133
1-5 نحوه پردازش اطلاعات 133
2-5 فیلتر نمودن رکوردها 136
3-5 تصحیحات خط پایه 138
1-3-5 روش حداقل انرژی 138
2-3-5 روش کمترین خطا 139
4-5 طبقه بندی نوع خاک ایستگاههای شتابنگاشتی 140
5-5 همپایه کردن رکوردها 152
1-5-5 همپایه کردن بر اساس شدت طیفی 152
2-5-5 هم پایه کردن بر مبنای شتاب ، سرعت یا جابجائی اوج 152
3-5-5 هم پایه کردن برمبنای متوسط هندسی شتاب 153
6-5 تهیه طیف های ارتجاعی و غیر ارتجاعی 153
1-6-5 مدل خطی بدون کاهش سختی 154
2-6-5 مدل غیر خطی بدون کاهش سختی 173
3-6-5 مدل غیر خطی با کاهش سختی 193
7-5 مقایسه طیف های پاسخ خطی با غیر خطی 213
-6 بررسی رفتار پاسخ غی رالاستیک 216
فصل ششم : یافته های تحقیق 218
1-6 ارائه طیف های ارتجاعی شتاب بدست آمده از سایر تحقیقات مشابه 219
1-1-6 طیف های پاسخ تهیه شده توسط آقای فنائی 219
عنوان فهرست مطالب صفحه
V
2-1-6 منحنی طیف ضریب بازتاب برای زلزله های ایران تهیه شده توسط 221
دکتر بهنام فر
3-1-6 مقایسه طیف های ارتجاعی خطی بدست آمده با آیین نامه 2800 ایران 223
2-6 مقایسه طیف های حاصله با طیف ارائه شده توسط دیگران 225
3-6 نتایج حاصله از بررسی طیف های پاسخ 225
4-6 پیشنهادات 227
پایان نامه ارشد عمران تهیه طیف های پاسخ غیر ارتجاعی زلزله های ایران بر اساس نوع خاک
