دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .
تحلیل پارامتریک رفتار لرزه ای عوارض توپوگرافی مثلثی شکل در فضای زمان
لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه:142
فهرست مطالب :
1 - مقدمه........................................ 1
2- تاریخچه تحقیقات و مطالعات انجام شده.......................................................... 4
2-1-شواهد تجربی ومطالعات درخصوص اثرات ساختگاه تیز گوشه و مثلثی شکل بر پاسخ زمین......4
2-2- مطالعات نظری و تحلیلهای عددی عارضه مثلثی شکل.....................................19
2-3- مطالعات انجام شده در رابطه با تحلیلهای پارامتریک عوارض تیزگوشه و مثلثی شکل. 26
3- پدیده انتشار امواج دو بعدی و حل عددی معادلات آن . ....................37
3-1- مقدمه .............................................................37
3-2- انواع مختلف ناهمواریها .........................................................38
3-3- علل تقویت امواج لرزه ای ................................................ .......04
3-3-1- اثر سطحی( Surface Effect) ...........................................04
3-3-2- اثر کانونی شدن (Focusing Effect ) ...............................42
3- 3 -3- اثر گهواره ای (Rocking Effect ) ............................44
3-3-4 - اثر عبور پراکنش موج (Scattering & Passage effect)..........54
3-4- معادلات انتشار امواج الاستیک .......................................45
3-5- حل عددی معادله انتشار امواج ......................................49
3-6- روش عددی مورد استفاده و دامنه مطالعات پارامتریک .......................54
3-7- تعیین ابعاد المان در روش اجزای مرزی ....................................56
3-8- معرفی نرم افزار Hybrid ..............................................................59
3-8-1- مقدمه ...............................................................................59
3-8-2- بررسی اعتبار و دقت نرم افزار Hybrid .............................................61
3-8- 2-1- حرکت میدان آزاد نیم فضا ..............................................61
3-8-2-2- دره خالی با مقطع نیم دایره ...................................................62
3-8-2-3- دره آبرفتی با مقطع نیم دایره ................................................62
3-8-2-4- تپه با مقطع نیم سینوسی .................................................62
3-8-2-5- تپه با مقطع نیم دایره .............................................63
4-ااف-رفتار لرزه ائی تپه های مثلثی شکل................................................64
4-1- مقدمه ...............................................................64
4-2- متدلوژی مطالعات .................................................65
4-3- اعتبار سنجی مدل.........................................67
4-3-1- ابعاد مش بندی...............................................................68
4-3-2- طول گام زمانی............................................................68
4 -4- تاریخچه زمانی دامنه مولفه‌های افقی و قائم تغییر مکان برای کل محدوده....69
4-5- تفرق امواج در حوزه زمان ( تفسیر نمودار های تاریخچه زمانی ) ...................... 69
4-6- بزرگنمایی تپه در فضای فرکانسی ....................................................................71
4-6-1 تفسیر کلی نمودارهای بزرگنمایی ........................................71
4-6-2 بزرگنمایی راس تپه..............................................72 4-7-تغییرات بزرگنمائی بر روی یال تپه ..........................73
4-8-ضریب تقویت عوارض تپه ای مثلثی شکل.......................................75
4-ب-رفتار لرزه ائی دره های مثلثی شکل.........................................104
4-9- متدلوژی مطالعات ...............................104
4-10- اعتبار سنجی مدل....................................105
4-10-1- ابعاد مش بندی........................................................105
4-10-2- طول گام زمانی.................................................. .106
4 -11- تاریخچه زمانی دامنه مولفه‌های افقی و قائم تغییر مکان برای کل محدوده.... ...106
4-12 تفرق امواج در حوزه زمان ( تفسیر نمودار های تاریخچه زمانی ) ......................... 106
4-13- بزرگنمایی دره در فضای فرکانسی ..........................................................................108
4-13-1 تفسیر کلی نمودارهای بزرگنمایی..................................108
4-13-2 بزرگنمایی قعردره........................110
4-14-تغییرات بزرگنمائی بر روی یال دره ....................111
4-15-ضریب تضعیف عوارض دره ای مثلثی شکل..................................112
5 - جمع‌بندی و نتیجه‌گیری .................................................. 141
5-1- نتایج مطالعه پاسخ تپه ها در حوزه زمان..................................141
5-2- نتایج مطالعه پاسخ تپه ها در حوزه فرکانس..............................141
5-3- نتایج مطالعه پاسخ دره ها در حوزه زمان .....................................141
5-4- نتایج مطالعه پاسخ دره ها در حوزه فرکانس ........................................142
5-5-زمینه های پیشنهادی برای ادامه این تحقیق......................................142
مراجع ........................................143
چکیده :
تجربیات بدست آمده از خرابیهای زلزله های اخیر نشان دهنده اهمیت تاثیر شرایط محلی خاک وتوپوگرافی سطحی و شرایط ساختگاه بر شدت و وسعت خرابی ساختمانها و توزیع مکانی آنها حین زلزله می باشد. بررسی تاثیر شرایط ساختگاه در برابر امواج لرزه ای، از جمله مباحث مهم در زمینه دانش مهندسی زلزله می باشد. فلسفه اهمیت این موضوع، الگوهای رفتاری پیچیده عوارض توپوگرافی بوده که منجر به ایجاد تفاوتهای قابل ملاحظه ای بین امواج گسیل شده از چشمه و امواج رسیده به سطح زمین می شود. شرایط ساختگاه و توپوگرافی می تواند بر تمام پارامترهای مهم یک جنبش نیرومند زمین از قبیل دامنه، محتوای فرکانس، مدت و غیره اثر گذار باشد. اثرات محلی ساختگاه نقش مهمی در” طراحی مقاوم در برابر زلزله” ایفا نموده و بایستی بصورت مجزا با آن برخورد گردد.. مهندسان بطور سنتی، چنین اثراتی را با استفاده از مدلهای ساده مبتنی بر توصیف 1D از پروفیل محلی خاک و انتشار امواج لرزه‌ای و با موفقیت ارزیابی نموده‌اند لذا ساختگاهایی برای این نوع مدلسازی مناسب خواهند بود که از گستردگی نسبتأ وسیعی در پهنای منطقه مورد مطالعه نسبت به ضخامت لایه رسوبی برخوردار باشند. لیکن حوادث اخیر نظیر زلزله هیوگوکن نانبو ژاپن با کمربند باریک خسارت تشدید یافته خود که شهر کوبه را قطع می‌نمود و سبب مرگ 6000 تن گردید، پیچیدگی قابل ملاحظه در الگوهای تقویت لرزه‌ای حاصل از اثرات ساختگاهی 2D و 3D آشکار ساخت. دقیق نبودن و تخمین دست پایین شدت زلزله های مخرب حاصل از آنالیزهای یک بعدی می تواند در تخمین خسارات وارده بحرانی و خطرساز باشد چرا که اثرات ساختگاهی 2D و 3D در دره‌های رسوبی پر شده و یا بر روی توپوگرافی‌هایی که شهرها آنجا واقع شده‌اند بیشتر بوقوع می‌پیوندد.
در یک طبقه‌بندی کلی می‌توان ناهمواریهای موجود در یک ساختگاه را به "ناهمواریهای زیرسطحی" و "ناهمواریهای سطحی" طبقه‌بندی نمود. هر دو نوع ناهمواریها منجر به افزایش دامنه و نیز تداوم حرکات بر روی سطح زمین در اثر عبور امواج زلزله می‌گردند، لیکن از نقطه‌نظر مهندسی تفاوت قابل ملاحظه‌ای بین عوارض سطحی و ناهمواریهای زیرسطحی وجود دارد و از سوی دیگر حتی درون یک دسته مشخص نظیر ناهمواریهای زیرسطحی نیز الگوی تقویت بشدت به وضعیت زمین‌شناسی سطحی وابسته است.
فعالیتهای قابل توجهی از سوی محققین در جهت رسیدن به درکی جامع از رفتار ناهمواریهای سطحی در برابر امواج لرزه ای زمین صورت گرفته است ولی در این زمینه نتیجه ای قطعی و کاربردی به گونه ای که قابل استفاده در آیین نامه های مهندسی باشد ارائه نشده است.
هدف اصلی از انجام این تحقیق برطرف نمودن این کمبود و حداقل در حوزه نتایج حاصل از مدلهای عددی میباشد آنچه که در این تحقیق بطور مشخص مورد بررسی قرار خواهد گرفت ارزیابی رفتار لرزه‌ای عوارض روسطحی (توپوگرافی) تحت اثر بارهای لرزه‌ای از طریق انجام مطالعات پارامتریک بر روی گستره وسیعی از اشکال هندسی رایج، مرسوم و قابل تطابق با طبیعت و با فرض رفتار خطی میباشد. از میان پارامترهای موثر بر رفتار لرزه‌ای عوارض توپوگرافی یعنی مشخصات هندسی، ژئومکانیکی و حرکت ورودی، بیشتر تمرکز در این تحقیق بر مشخصات هندسی خواهد بود. پارامترهای هندسی را به اشکال مختلفی می‌توان در مطالعات پارامتریک مورد توجه قرار داد لیکن رویه رایج و عرف متداول آن است که با معرفی پارامترهای بی‌بعد (نظیر ضرایب شکل یا فرکانس بی‌بعد یا زمان بی‌بعد) و در واقع تلفیق تعدادی از پارامترها با هم، هم تعداد تحلیلهای لازم را کاهش داد و هم وابستگی نتایج حاصله به هندسه تحت تحلیل را برطرف نمود لذا رویکرد اصلی در این زمینه در این تحقیق هم انجام تحلیلهای مربوطه بر روی یک هندسه پایه از مسئله تحت بررسی و سپس ارائه نتایج بصورت بی‌بعد برحسب ضریب شکل و فرکانس بی‌بعد (یا زمان بی‌بعد) خواهد بود. همچنین فرضیات حرکت ورودی در قالب موج درون صفحه‌ایP وSV بصورت قائم در نظر گرفته خواهد شد. در این تحقیق، از مطالعات پارامتریک بر روی تاثیر ضریب پواسون مصالح بر طبق مطالعات انجام شده توسط استاد راهنما و استاد مشاور این تحقیق(دکتر رزمخواه و دکتر کمالیان)، به علت کم بودن تاثیر ضریب پواسون مصالح در نتایج بدست آمده، صرفنظر شده است. مدل سازی هندسی مسئله نیز بصورت نیم فضا و بدون لایه بندی انجام شده و حرکت ورودی بصورت موجک ریکراعمال می شود، نهایتاً با استفاده از نمودارهای بی‌بعد حاصله، سعی خواهد گردید سازوکاری برای ملحوظ نمودن اثرات 2D با استفاده از نتایج تحلیلها بدست آید.
این تحقیق در پنج فصل و با تشریح مطالبی شامل مروری بر سابقه تحقیقات ومطالعات انجام شده در زمینه بررسی تاثیرات عوارض توپوگرافی بر رفتار لرزه‌ای سطح زمین، کلیاتی در مورد برنامه مورد استفاده و ارزیابی اعتبار آن و پدیده انتشار امواج در محیطهای دو بعدی و راه حل عددی آن، تحلیلهای پارامتریک عوارض توپوگرافی با اشکال مثلثی و نتایج حاصله، و نهایتاً جمع‌بندی مطالب و پیشنهاد مطالعات تکمیلی ارائه شده است.
در فصل اول (فصل حاضر)، مقدمات، ضرورت انجام تحقیق و مراحل مختلف پایان‌نامه شرح داده می‌شود. در فصل دوم که به سابقه تحقیقات و مطالعات انجام شده اختصاص دارد، ابتدا مطالعات و شواهد تجربی، سپس مطالعات نظری و تحلیلهای عددی و متعاقب آن مطالعات ریز پهنه‌بندی لرزه‌ای 2D ارائه گردیده است.
فصل سوم ، با مروری بر پدیده انتشار امواج لرزه‌ای ومعادلات حاکم بر آن آغاز میگردد و روشهای حل عددی این معادله تشریح شده و آنگاه روش عددی مورد استفاده در این تحقیق معرفی میگردد. در بخش بعدی این فصل برخی تفاسیر فیزیکی از مسائل دو بعدی انتشار امواج که در فصول بعدی برای تفسیر و نتیجه‌گیری مورد استفاده قرار گرفته‌اند تشریح می‌شوند. همچنین در این فصل به معرفی نرم‌افزار Hybrid ، بعنوان برنامه مرجع مورد استفاده در این تحقیق پرداخته شده و نمونه‌هایی از تائید اعتبار و دقت این برنامه در مسایل مشابه ارائه گردیده است.
فصل چهارم ، شامل تحلیلهای پارامتریک تپه ها و دره های مثلثی شکل بوده، نتایج بدست آمده و تفاسیر مربوطه، با تمرکز بر ضریب شکل میباشد.
فصل پنجم، جمع‌بندی و ارائه نتایج کلی تحلیلهای پارامتریک و کاربرد آنها را در بر می‌گیرد و در انتها پیشنهاداتی در زمینه ادامه این تحقیق ارائه گردیده است.
2-تاریخچه تحقیقات و مطالعات انجام شده
2-1-شواهد تجربی ومطالعات درخصوص اثرات ساختگاه تیز گوشه و مثلثی شکل بر پاسخ زمین
غالباً پس از زلزله‌های مخرب چنین گزارش شده است که ساختمانهای واقع در قلل تپه‌ها و کوهها، خسارت شدیدتری را نسبت به آنهایی که در پای تپه‌ها و کوهها قرار داشتند متحمل گردیده‌اند. از جمله نخستین مشاهدات در این زمینه می‌توان به زلزله Lambesc در کشور فرانسه به سال 1909 ]105[ اشاره داشت.(Davis & West, 1973) ]39[ یکی از نخستین مطالعات انجام شده در زمینه تاثیر توپوگرافی در پاسخ ساختگاه را انجام دادند. آن چه دیویس و وست را به بررسی این پدیده کشاند، نتایج ثبت شده پس از آزمایش هسته‌ای کلارکز موبایل بود. طی این آزمایش که در صحرای نوادا و در سال 1968 انجام شده بود شتابنگارهای نصب شده در شهر تونوپا و خارج از آن مقادیر متفاوتی را نشان می‌دادند و این در حالی بود که شهر تونوپا در دره قرار داشت و شتابنگارهای نصب شده در حاشیه آن بر روی کوه قرار داشتند. با این وجود، بدلیل این که شیوه قرارگیری شتابنگارها به گونه‌ای نبود که بتوان از نتایج آنها جهت ارائه مقادیر بزرگنمایی طیفی استفاده کرد مجموعه تلاشهایی برای بررسی چگونگی تاثیر توپوگرافی بر پاسخ ساختگاه آغاز شد.
همانگونه که می‌دانیم امواج لرزه‌ای تا رسیدن به محل ثبت، تابع وضعیت چشمه لرزه، مسیر و ساختگاه خواهند بود و روش انجام مشاهده دیویس و وست نیز بر این اساس استوار بود که با ایجاد موجهای لرزه‌ای با مشخصات چشمه و مسیر یکسان به بررسی چگونگی تاثیر توپوگرافی بر امواج لرزه‌ای بپردازند.
باید توجه داشت که در تابع تاثیر ساختگاه پارامترهای عمده‌ای نقش دارند که وضعیت توپوگرافی تنها یکی از این پارامترها میباشد و به همین دلیل در انجام آزمایشهای محلی تلاش جهت انتخاب نقاطی با وضعیت لایه‌های زمین‌شناسی یکسان یا نزدیک به هم حائز اهمیت بسیاراست.
با توجه به تمامی این موارد دیویس و وست سه ناحیه جدا از هم را جهت بررسی انتخاب کردند. چگونگی ترازهای توپوگرافی و نیز وضعیت جغرافیایی نقاط انتخاب شده در شکلهای (1-2) تا (-23) قابل مشاهده میباشد.
برای ایجاد امواج لرزه‌ای، در مجموع از پنج انفجار استفاده شد که امواج ایجاد شده در اثر این انفجارها مشابه زلزله‌هایی با بزرگای بین 6/2 تا 2/3 بوده است. با تبدیل این شتابنگاشت‌ها به طیف PSRV، امکان بررسی محتوای طیفی شتابنگاشتهای ثبت شده ایجاد گردید.
از دیگر نکات قابل ملاحظه در نتایج حاصله افزایش دامنه امواج در قله‌ها و افزایش مدت زمان تداوم حرکت لرزه‌ای بود که می‌توانست در نتیجه تشدید کوه یا در نتیجه انعکاس و انکسار امواج حجمی در کوه حاصل شده باشد.
(Griffith & Bollinger, 1979) ]67[ نتایج مشاهدات خود در مورد تاثیرات توپوگرافی سطح زمین بر اثر ساختگاه را ارائه کردند. این دو، فعالیت خود را به عنوان جمع‌بندی و بررسی نهایی فعالیتهای محاسباتی و مشاهداتی پیشین مطرح نمودند و به همین دلیل در تمامی مراحل کار تلاش کردند تا به مقایسه نتایج به دست آمده با نتایج موجود از تحقیقات پیشین بپردازند.
و...
NikoFile
