2-2 پاسخ پل‌های جداسازی شده تحت زمین لرزه‌های نزدیک گسل سازه‌های جداسازی شده هنگامیکه تحت تحریک نزدیک گسل با پالس سرعت قرار میگیرند آسیبپذیرتر از تحریک دور از گسل نرمال می‌باشند و برش پایه و تغییرشکلها بزرگتر است. زیرا میرایی هیستریزیس مفصل پلاستیک، یا یک جداساز مانند LRB، در استهلاک انرژی در اولین ضربه که سازه درحال حرکت است، موثر نمیباشد. این پاسخ نزدیک گسل را میتوان با استفاده از تجهیزات الحاقی، مانند میراگرهای غیرفعال لزج و یا تجهیزات نیمه فعال و فعال کاهش داد. تاثیرات نزدیک گسل شناخته شده توسط پالس سرعتی به عنوان فرکانس پایین شناخته میشوند که سازههای با پریود طبیعی طولانی مانند پلها را تحت تاثیر قرار میدهد. در هوراگردی Hveragerdiand (منطقهای در ایسلند) PGA حداکثر ثبت شده برابر 0.87g و در سلفوس Selfoss (منطقهای در ایسلند) برابر 0.54 g بود. در شکل زیر طیف پاسخ یک ایستگاه در هوراگردی و یک ایستگاه در سلفوس در هر دو مولفه جانبی نشان داده شده است. برای مقایسه، طیف پاسخ برای سنگ (خاک نوع A)، مبتنی بر آییننامه اروپا 8 و مستندات ملی ایسلند نیز نشان داده شده است. PGA مبنا (زلزله با دوره بازگشت 475 ساله) برای هر دو منطقه هوراگردی و سلفوس برابر درنظر گرفته شده بود. باید ذکر شود که طیف پاسخ این دو ایستگاه از طیف آییننامه اروپا تجاوز کرده است. همانطورکه در شکل زیر مشخص است، تحت این زلزله، بلوکهای بتنی قرار گرفته بر روی تمام ستونها شدیداً خسارت دیدند. میلگردهای کششی دچار تغییرمکانهای دائمی شدند که به علت تسلیم فولاد یا به علت لغزش آنها از بتن بود. شکل 2-14: (a) ترک‌ها و خرد شدگی گوشه‌های بلوک‌ها در بالای پایه‌ها، (b) شکستگی دیوارهای باله‌ای در قسمت غربی دیوارهای کناری نیز همچنین خسارت دیدند. همانطور که میتوان از شکل فوق b مشاهده کرد، دیواره کناره جنوبی سمت غربی تقریباً غیرقابل استفاده شدند. اکثر فولادهای مسلح در ترکهای باز شده، شکسته‌اند. بعد از زلزله فاصله بین دیوار و عرشه تقریباً به 300mm رسید. ولی هیچ خسارتی در اعضای خمشی مشاهده نشد. مشاهده خسارات در بلوکهای بتنی و دیوارهای کناری بهوضوح نشان دهنده تغییرمکانهایی میباشد که عرشه تحمل میکرد. بعد از زلزله نگهدارندهها و دیوارهای کناری تعمیر شدند. هزینه تعمیر حدود 1% هزینه ساخت یک پل جدید تخمین زده شد. 2-2-1 تحلیل پاسخ زلزله با استفاده از نرمافزار *2000، یک مدل FE سهبعدی برای تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی پل ایجاد شد. مدل FE سازه اصلی را پوشش میدهد، برای مثال؛ تیر ممتد با طول 370 m، نگهدارنده LRB، اعضای خمشی اصطکاکی، میلگردهای کششی، نگهدارندههای عرضی، ستونها و پشتبندهای با دیوارههای کناری و پشتی. روسازه توسط المانهای تیر الاستیک خطی سه بعدی با سه مشخصه مقطع متفاوت مدل شد. LRB و تحمل کنندههای اصطکاکی توسط یک مدل پلاستیسیته موجود در نرمافزار SAP2000 مدل شدند که برای سازههای جداسازی شده توصیه شده است. روش رایج برای قرار دادن سرب درون LRB این است که قسمت لاستیکی با سوراخی داخلش ساخته شود و سپس سربی که از قبل قالب گیری شده و کمی بزرگتر از اندازه می‌باشد را با فشار داخل سوراخ قرار دهیم. شکل 2-15: طیف (با 5% میرایی) برای دو مولفه افقی از ایستگاه‌های (a) هوارگردی و (b) سلفوس. که برای مقایسه طیف پاسخ آیین‌نامه اروپا 8، در قسمت I و نوع خاک A، نمایش داده شده‌اند از طیف پاسخ نشان داده شده در شکلهای فوق مشاهده می‌شود که دو مولفه افقی در هر ایستگاه کمی متفاوت می‌باشند. همچنین عدم قطعیتی درباره اینکه حرکت زمین در کدام جهت به بالاترین شدت می‌رسد وجود دارد. به علت اینکه پل در قسمت انتهایی گسل واقع شده است، حداکثر خسارت یا بدترین جهت احتمالاً جهت نرمال گسل می‌باشد. محور طولی پل در جهت جنوب غربی به شمال شرقی قرار می‌گیرد. بدترین جهت، جهتی است که دارای بیشترین شدت طیفی در تناوب‌های طبیعی طولانی می‌باشد که بر پاسخ پل مسلط می‌شود. طیف پاسخ توسط چرخاندن مولفه‌ها با انتقال کلاسیک در گام‌های 10 درجه محاسبه می‌شود و سپس می‌توان بدترین جهت را با مقایسه پیدا کرد. بهترین جهت با زاویه 90 درجه از بدترین می‌باشد. بدترین و بهترین مولفه‌ها از هر ایستگاه در راستای مولفه قائم برای تحریک پل به‌طور همزمان به کار برده می‌شوند. به منظور به حساب آوردن اثر بار مرده بر روی رفتار لاستیک‌های اصطکاکی، با استفاده از تابع شیب در ابتدای تاریخچه زمانی شتاب ثقل را نیز در مولفه قائم وارد می‌کنیم. به علت اینکه مدل FE را نمیتوان برای تسلیم میلگردهای کششی به حساب آورد، که در تغییرمکان تقریباً 35mm شروع میشود، تحلیل با و بدون آنها انجام میشود؛ که باید تخمینهای مقادیر بالا و پایین تغییرمکانها را برای سازه فوقانی بدون تمام نگهدارندهها برای تحریک زلزله از پیش تعیین شده به‌دست بدهد. نتایج در شکل زیر ارائه شدهاند، که تغییرمکان عرشه را در تکیهگاههای مختلف نشان میدهد که بدترین مولفههای تاریخچه زمانی هوراگردی و سلفوس در جهت عرضی درحال فعالیت هستند و میانگین پاسخ سه تاریخچه زمانی آییننامه اروپا 8 (شکل2-16 a) حالتی را نشان میدهد که میلگردهای کششی قرار داده شده باشند و شکل 2-16 b حالت بدون میلگردهای کششی را نشان میدهد. شکل 2-16: حداکثر تغییرمکان متقاطع روسازه در زمانی‌که توسط هر دوی بهترین و بدترین مولفه‌های سلفوس و هوارگردی تحریک شود. و هنگامی‌که توسط تاریخچه زمانی شبیه‌سازی شده EC8 تحریک شود: (a) مدل با میلگردهای کششی، (b) مدل بدون میلگردهای کششی شایان ذکر میباشد که تغییرمکانهای عرشه برای تاریخچه زمانی هوراگردی در شکل 2-16 a با میلگردهای کششی، زیاد میباشند. آنها تغییرمکانها را در دو انتهای عرشه افزایش میدهند. این را میتوان با افزایش نیروهای عکسالعمل در میلگردهای کششی با تغییرمکانهای افزایشی و افزایش متناظر در نیروهای عکس العمل LRB (تکیهگاههای 3، 4 و 5) نشان داد، در حالیکه نیروی عکسالعمل لاستیک‌های اصطکاکی (تکیهگاههای 1و 2) ثابت میباشد. بهاین علت، دو انتها به مانند انتهای آزاد یک تیر طره، بهصورت آونگ تکان میخورند. به عبارت دیگر، هنگامیکه تغییرمکانها کوچک هستند به نظر نمیرسد که میلگردهای کششی دارای اثر قابل توجهی باشند، همانطور که در شکل 2-16 a و b قابل مشاهده است. براساس تستهای آزمایشگاهی، LRB باید بتواند اندکی چرخه‌های با تغییرشکل برشی 100 تا 120 درصد را تحمل کند بدون اینکه خسارت ببیند. پاسخ حداکثر تاریخچه زمانی آییننامه اروپا 8 (مقدار میانگین) در انتها برابر 140 mm و در تکیهگاه 3 که اولین LRB نصب شده بود برابر 75 mm بود. نیروهای حداکثر محاسبه شده بر روی نگهدارندهها و دیوارهای کناری در شکل 2-17 نشان داده شده است. انرژی گسیختگی آزاد شده در مدل اعمال نشده، و در نتیجه نتایج بهدست آمده برای نگهدارندهها و دیوارهایی که شروع به ترک خوردگی و شکستگی کردند قابل اعتماد نمیباشند. شکل 2-17: حداکثر نیروی برشی در نگه‌دارنده‌ها هنگامی‌که توسط بدترین مولفه سلفوس و هوارگردی و تاریخچه زمانی EC8 تحریک شود. ظرفیت‌های مقاومت دیوارهای کناری (تکیه‌گاه‌های 1 و 9) برابر 1700 کیلونیوتن و ظرفیت مقاومت تکیه‌گاه‌های متقاطع (تکیه‌گاه‌های 2 تا 8) برابر 3200 کیلونیوتن می‌باشد. شکل 2-18: حداکثر لنگر حول محور قائم در عرشه پل برای حالات مختلف، هنگامی‌که توسط بدترین مولفه از (a) تاریخچه زمانی هوارگردی، و (b) تاریخچه زمانی سلفوس، تحریک شود. نیروهای مقطعی عرشه پل برای حالات با نگهدارنده و دیوار و بدون نگهدارنده و دیوار انجام شد. در شکل 2-18 a و b ممان خمشی عرشه پل حول محور قائم در تکیهگاههای 1 تا 5 نشان داده شده است. در هر حالت سه منحنی نشان داده شده است: (1) با نگهدارندهها، دیوارهای کناری و میلگرد کششی. (2) بدون نگهدارندهها و دیوارهای کناری ولی با میلگرد کششی. (3) بدون نگهدارندهها، دیوارهای کناری و میلگرد کششی. هنگامی که نگهدارندهها و دیوارها وجود داشته باشند، ممانها شدیدتراند. درحالتی که فقط لاستیکها قرار داده شوند و هیچ نگهدارنده مضاعفی نداشته باشیم، ممانهای عرشه توسط حرکتهای جانبی دیفرانسیلی عرشه ایجاد میشوند. دراین حالت ممانها در دو انتها (تکیهگاههای 1 و 2) بسیار کمتر میباشند نسبت به بخش میانی (تکیهگاههای 3 تا 5)؛ که ممکن است ناشی از این حقیقت باشد که در تکیهگاههای 1 و 2 لاستیک‌های اصطکاکی وجود دارند و آنها نسبت به LRB مقاوت کمتری به حرکت جانبی دارند. افزایش ارتفاع و ابعاد LRB به منظور تحمل تغییرمکانهای بزرگ امکانپذیر میباشد، همچنین LRB باید طوری طراحی شود که درجه حرارت مضاعف را نیز تحمل کند. میلگردهای کششی، تغییرمکان را کاهش میدهند اما آنها در تغییرمکانهای کوچک (35 میلیمتر) تسلیم میشوند و در حرکات شامل چندین چرخه موثر نیستند. با تست چندین احتمال، نتیجه استفاده از LRB، با سختی برشی و نیروی تسلیم، متناسب با بار قائم وارده در ستونها و طرفین بود. تحت این شرایط، سازه فوقانی شبیه یک جسم صلب حرکت میکند و تغییرمکانها در تمام ستونها کوچکتر میشود و همچنین ممان خمشی نیز کاهش مییابد. در شکل 2-19 ممان خمشی حول محور قائم عرشه پل نشان داده شده است و با ممانهای موجود در پل با سیستم خمشی اصلی مقایسه شده است. همانطور که مشاهده میشود، ممانها کمتر میباشند، بهویژه در دهانهها. و در بالای پایهها که مقطع تیر دارای بیشترین ظرفیت خمش میباشند، ممانها بیشترین هستند. شکل 2-19: حداکثر لنگر خمشی حول محور قائم. بار مبتنی بر بدترین مولفه بین تاریخچه‌های زمانی (a) هوارگردی، (b) سلفوس، می‌باشد. 2-3 بررسی اثرات زلزلههای نزدیک گسل بر روی سازههای مهندسی 2-3-1 اصول اساسی و مشخصات زمین لرزه‌های نزدیک گسل عوامل زیادی خصوصیات و مشخصات زمین لرزه‌ها را تحت تاثیر قرار می‌دهند. اما تاثیر بعضی از عوامل بر روی زلزله‌های نزدیک منبع بیشتر و مهم‌تر میباشد. برخی از پارامترهای کلیدی حرکات زمین که در رفتار سازه‌ها نقش بسیار مهمی ایفا می‌کنند عبارتند از: دامنه‌های زلزله، مدت زمان لرزه قوی، و محتوای فرکانسی. 2-3-1-1 مشخصات زمین لرزه‌های نزدیک گسل هنگام وقوع زلزله، خصوصیات ارتعاشی هریک از نقاط زمین تابع عوامل مختلفی به شرح زیر است: - بزرگای زلزله - فاصله منطقه از مرکز رها شدن انرژی - خصوصیات زمین شناختی (اثر ساختگاه) زلزلههای حوزه نزدیک به نقاطی از زمین اطلاق میشود که فاصله آنها از مرکز سطحی زلزله کمتر از حد معینی باشد. برخی از محققین از جمله اکی، این فاصله را 50 کیلومتر میدانند و برخی دیگر این فاصله را 15 کیلومتر در نظر میگیرند. رکوردهای زلزلههای نزدیک را میتوان به دو بخش، با ضربان و بدون ضربان تقسیم نمود که در بعضی مواقع پدیده ضربان در تاریخچه شتاب، سرعت، و تغییرمکان یکی از ویژگیهایی است که زلزله حوزه نزدیک را از زلزله حوزه دور متمایز میکند. ضربات در زمین لرزه، به صورت ضربات شتاب، ضربات سرعت و ضربات جابهجایی میباشد، که میتوان آنها را با تغییرات بزرگ در تاریخچههای شتاب، سرعت و جابهجایی تعریف نمود. به دلیل نزدیکی محل تا گسل، رکورد حاصل از سرعت و جابهجایی زمین به جهت اینکه نسبت به شتاب دارای پریود بالاتری هستند دارای شکل پالس مانند با پریود بالا میباشند، که نشان دهنده تحریکی به صورت ضربه است. در زمین لرزههای حوزه نزدیک، به جهت فاصله کوتاه بین محل شکست (منبع تولید موج) و محل دریافت آن فرصتی جهت میرا شدن فرکانسهای بالا نبوده و از همینرو تاریخچه زمانی شتاب آنها محتوای فرکانسی بالایی دارد. نتایج تحلیلی پنج مدل پل در حالت دور و نزدیک گسل مورد بررسی قرار گرفت که نتایج نشان میدهند که اختلاف نتایج در پریودهای بزرگتر تشدید میشود. مقایسه پاسخ زلزله بم در حوزه دور و نزدیک برای پریودهای مختلف در شکل زیر(شکل 2-20) آورده شده است، و همچنین مقایسه پاسخ زلزله امپریال والی در حوزه دور و نزدیک برای پریودهای مختلف در شکل 2-21 آورده شده است. شکل 2-20: مقایسه پاسخ زلزله بم در حوزه نزدیک و دور برای پریودهای مختلف شکل 2-21: مقایسه پاسخ زلزله امپریال والی در حوزه نزدیک و دور برای پریودهای مختلف برای مقایسه نتایج حوزه دور و نزدیک باید به نحوی از بین پاسخ زلزلههای مختلف میانگینگیری نمود. برای این کار میتوان از روشهای مختلفی استفاده نمود، مانند برازش خط به پاسخهای بهدست آمده. روش این کار بدین صورت میباشد که پاسخ مرتبط به حوزه نزدیک هر زلزله بر روی محور اصلی و حوزه دور را بر روی محور طولی قرار داده و یک خط بر نقاط به دست آمده برازش میدهیم. شیب این خط درحقیقت نسبت بین پاسخ حوزه دور و نزدیک برای تناوب مورد نظر میباشد؛ (مانند شکل 2-22). شکل 2-22: مقایسه نتایج حوزه نزدیک و دور گسل برای پریودهای مختلف با افزایش پریود سازه، میزان اتلاف بین پاسخ مناطق حوزه نزدیک و دور به شدت افزایش مییابد. در خصوص پلها میتوان گفت که اگر پل دارای پایههای با اتفاع بلند بوده و در منطقه نزدیک گسل ساخته شود باید طول نشیمن عرشه پل برای جابه‌جایی‌های ایجاد شده به اندازه کافی بزرگ باشد. در ساختمان و در فواصل بیش از 15 کیلومتر از مرکز زلزله، تفاوت زیادی بین حداکثر تغییرشکل طبقات وجود ندارد، اما در نزدیک گسل تفاوت زیادی بین تغییرشکل حداکثر طبقات وجود دارد. سدهای بلند با پریود بلند (سدهای با ارتفاع 60 متر)، در زلزلههای نزدیک گسل نسبت به زلزلههای دور از گسل دارای شتاب بیشتری میباشند. بهعبارت دیگر، با دور شدن از مرکز آزاد شدن انرژی زلزله (مرکز سطحی زلزله)، سدهای بلند دارای شتاب ماکزیمم تاج بیشتری میشوند. این موضوع هم در سدهای رسی و هم در سدهای ماسهای دیده میشود که میتواند ناشی از پریود بلند سدها و همچنین پریود بلند شتاب زلزله در نزدیک گسل باشد، که با دور شدن از مرکز زلزله پریود شتاب کاهش مییابد و اثر آن بر روی سدهای با پریود بلند کمتر میشود و برعکس، اثر زلزلههای دور از گسل بر روی سدهای کوتاه بیشتر میشود. در ساختمان با پریود 1.85 ثانیه در فواصل دور از گسل (بیش از 15 کیلومتر) حداکثر تغییرمکان ساختمان کاهش مییابد و این موضوع را میتوان به نوعی در پلهای با پریود طبیعی 2 ثانیه نیز مشاهده نمود. یعنی در پلها و ساختمانهای با پریود بلند، با افزایش فاصله از گسل حداکثر جابهجایی کاهش مییابد. لذا میتوان گفت که تغیرمکانهای سازههای با پریودهای بلند (حدود 2ثانیه) در نزدیک گسل لرزهزا نسبت به تغییرمکان همان سازهها در فواصل دور از گسل بیشتر است، که این امر میتواند ناشی از نزدیکی پریود ساختمان و پل مورد بحث به پریود رکورد زلزله حوزه نزدیک دانست. نگاشتهای نزدیک گسل دارای مدت زمان اثر کمتری نسبت به نگاشتهای دور از گسل هستند و در نگاشتهای سرعت در نزدیک گسل، یک یا چند پالس ضربهای با دامنه بزرگ و دوره تناوب زیاد وجود دارد که موجب افزایش نیاز شکلپذیری سازههای صلب در زلزلههای نزدیک گسل میشود. همچنین افزایش نسبت پریود پالس حرکتی زمین به پریود طبیعی سازه و نیز افزایش نسبت شتاب زمین به مقاومت تسلیم سازه، موجب افزایش پاسخ غیرخطی و خسارت وارده به سازه میشود و تمرکز تغییرشکلها در طبقات پایین ساختمان موجب اعمال اثر P-Δ در طبقات پایین میگردد.  

 نکته مهم : هنگام انتقال متون از فایل ورد به داخل سایت بعضی از فرمول ها و اشکال (تصاویر) درج نمی شود یا به هم ریخته می شود یا به صورت کد نشان داده می شود ولی در سایت اصلی می توانید فایل اصلی را با فرمت ورد به صورت کاملا خوانا خریداری کنید: سایت مرجع پایان نامه ها (خرید و دانلود با امکان دانلود رایگان نمونه ها) : jahandoc.com   مطالعه مولفه قائم زلزله در حوزه نزدیک نشان میدهد که کوتاه بودن پریود ارتعاش قائم سازهها موجب آسیبپذیری آنها در برابر امواج فرکانس بالای مولفه قائم زلزله میگردد. در پلها با افزایش فاصله از گسل، تغییرمکانهای حداکثر کاهش مییابد و بطور مشابه در سدهای خاکی همگن دارای ارتفاع بلند، با افزایش فاصله از گسل شتاب حداکثر در تاج سد کاهش مییابد. اما در سدهای خاکی همگن با ارتفاع کوتاهتر یا با پریود طبیعی کم، خلاف این امر مشاهده میگردد، بهطوری که در فواصل دور از گسل افزایش شتاب حداکثر در تاج سد دیده میشود. رفتار این نوع سدها مشابه رفتار پلهای با پریود طبیعی کم است که با دور شدن از گسل لرزهزا، تغییرمکان حداکثر ایجاد شده در پلها افزایش مییابد. این موضوع میتواند ناشی از پریود بلند سازهها و همچنین پریود بلند شتاب زلزله در نزدیک گسل باشد که با دور شدن از مرکز آزاد شدن انرژی زلزله، پریود شتاب کاهش یافته و اثر آن بر روی سازههای بلند کم میشود و برعکس، اثر زلزلههای دور از گسل بر روی سازههای کوتاه بیشتر دیده میشود. سازههای مهندسی با پریود طبیعی نزدیک به هم رفتاری مشابه را در اثر اعمال زلزلههای حوزه نزدیک گسل و حوزه دور از گسل از خود نشان میدهند. یکی از عوامل موثر بر رفتار سازهها در زلزله، نزدیکی پریود سازه و پریود شتاب زلزله است. لذا به دلیل اینکه زلزلههای حوزه نزدیک دارای پریود بیشتری نسبت به پریود شتاب زلزلههای دور میباشند، پس سازههای مهندسی اعم از ساختمان، پل، و سد خاکی همگن با پریود بلندتر در حوزه نزدیک گسل و سازههای خاکی کوتاه در حوزه دور از گسل رفتار بحرانیتری از خود بروز میدهند. پس بهتر است برای طراحی سازههای با پریود بالا که در نزدیک گسل ساخته میشوند ملاحظات ویژهای لحاظ گردد. در حوزه نزدیک گسل مولفه افقی عمود بر گسل بیشترین اثر را در پاسخ سازهها دارد و اثر این مولفه افقی موازی با گسل و مولفه قائم به سطح زمین میباشد. اما اگر برای کارایی سازه مهم باشد، ارتعاش عمود بر سطح زمین در نواحی نزدیک گسل نیز ممکن است مهم باشد. در این حالت مولفه عمود بر سطح زمین نیز باید تخمین زده شود (به عنوان مثال برای طراحی عرشه پلها). با مطالعه رفتار سازهها تحت حرکتهای پالسی (که توسط اندرسون و برترو انجام شد) مشخص شد که افزایش نسبت پریود پالس حرکتی زمین به پریود طبیعی سازه و همچنین افزایش نسبت شتاب زمین به مقاومت تسلیم سازه، موجب افزایش پاسخ غیرخطی و خسارت وارده به سازه میشود. از ویژگیهای زلزلههای نزدیک گسل یک حالت ضربهای با پریود بلند است که در زمانی کوتاه رخ میدهد. این ارتعاش ضربهای با پریود بلند (تقریباً 1 ثانیه) موجب ایجاد خسارات عمدهای در سازههای با پریود بلند میشود. در واقع میتوان گفت سازههای با فرکانس بالا (دوره تناوب کم) که در محدوده خطی قرار دارند تحت زلزلههای نزدیک گسل که دارای محتوای فرکانسی کوتاه (یا دوره تناوب بلند) هستند، دارای پاسخ بزرگی نمیباشند، اما این سازهها وارد ناحیه غیرخطی میشوند، فرکانس آنها کم شده، و پریود آنها افزایش مییابد و در این حالت تحت زلزلههای نزدیک گسل آسیبپذیرتر میشوند. زمین لرزههای با فرکانس بالا میتوانند بر روی ایمنی تجهیزات نصب شده بر روی یک ساختمان اثر گذارند ولی زلزلههای نزدیک گسل بر روی تجهیزاتی که دارای فرکانس طبیعی بالایی هستند، خسارت چشمگیری وارد نمیکنند. فاصله میتواند یکی از معیارهای انتخاب زلزله نزدیک گسل باشد ولی نمیتواند به عنوان تنها معیار انتخاب مقبول باشد و باید درکنار آن از نگاشتهای سرعت، جابهجایی، طیف پاسخ و طیف دامنه فوریه حوزه نزدیک استفاده نمود. زلزلههای نزدیک گسل که پالسهای موجود در آنها از شدت بیشتری برخوردار است (PGV آنها بیشتر است) و یا مدت زمان پالس آنها بزرگتر است (T/ آنها کمتر است) پاسخ سازه را بیشتر افزایش میدهند. لذا با این وجود سازههایی که به منبع لرزهزا نزدیکتر هستند، باید شکلپذیری بیشتری داشته باشند تا بتوانند از پاسخ سازه بکاهند. یکی دیگر از خصوصیات زلزلههای نزدیک گسل، مولفه عمود بر سطح زمین میباشد. بررسیها نشان داد که دوره تناوب قائم ساختمانها معمولاً کوتاه است و دقیقاً نزدیک به فرکانس ارتعاشات قائم بر سطح زمین در زلزلههای نزدیک گسل است. یکی از ضوابط استاندارد 2800 محدود کردن تغییرمکان نسبی طبقات است بهطوری که براساس ضوابط بند 2-5-2 این استاندارد، تغییرمکان جانبی نسبی واقعی طرح در محل مرکز جرم هر طبقه برای ساختمانهای با زمان تناوب اصلی کمتر از 0.7 ثانیه نباید از 0.025 ارتفاع طبقه و برای ساختمانهای با تناوب اصلی بیشتر یا مساوی 0.7 ثانیه نباید بیشتر از 0.02 برابر ارتفاع طبقه بیشتر شود. مطابق شکل 2-23 (الف) میانگین (میزان مورد انتظار) و میانگین به علاوه انحراف استاندارد (میزان کرانه پایین) حاصل از تحلیل دینامیکی برای نگاشتهای نزدیک و دور از گسل مورد مطالعه قرار گرفته است. این شکل نشان میدهد که تغییرمکان نسبی حاصل از نگاشتهای نزدیک گسل بیشتر از مقادیر دور از گسل میباشد ولی الگوی حداکثر تغییرمکانها یکسان میباشد و در واقع تغییرشکل نسبی در طبقه پنجم متمرکز شده است. با مقایسه تغییرمکانهای تخمین زده شده توسط استاندارد 2800 در حالت نزدیک گسل و دور از گسل در شکل 2-23 (ب) ملاحظه میشود که مقادیر حاصل ازضوابط آیین نامه نتوانسته است مقادیر حداکثر تغییرمکان نسبی را به درستی تخمین بزند و در هر دو زلزله نزدیک و دور از گسل مقادیر تغییرمکانهای نسبی کمتر از حداکثر تغییرمکان نسبی تحت نگاشت نزدیک گسل است. لذا میتوان نتیجه گرفت که روش استاتیکی و دینامیکی خطی که در دستورالعمل بهسازی و استاندارد 2800 ارائه گردیده به درستی نمیتواند تغییرمکانهای نسبی را در طبقات تخمین بزند و مقادیر تغییرمکان نسبی حاصل از این روشها برای بعضی از طبقات بیشتر و برای بعضی از طبقات کمتر از مقدار واقعی است، اما در هر صورت دستورالعمل بهسازی مقادیر بیشتری را تخمین میزند. شکل 2-23: الف) میانگین و میانگین به علاوه انحراف استاندارد تغییرمکان نسبی طبقات در روش تحلیل دینامیکی غیرخطی. ب) مقایسه میانگین و میانگین به علاوه انحراف استاندارد در روش دینامیکی غیرخطی با تغییرمکان نسبی طبقات بر مبنای روش استاتیکی 2800، استاتیکی و دینامیکی خطی دستورالعمل بهسازی. با بررسی پاسخ‌های سیستم‌های یک درجه آزادی تحت زمین‌لرزه‌های نزدیک گسل و دور از گسل، چوپرا و پینتاناپاکدی دریافتند که برای ضریب شکل‌پذیری مشابه، زمین‌لرزه‌های نزدیک گسل میزان مقاومت بزرگتری را نسبت به تحریکات دور از گسل نیاز دارند. چی و لو از سه نوع سرعت ضربه‌ای برای تعیین عامل کاهش مقاومت سازه‌ها استفاده کردند، و دریافتند که میزان مقاومت به مدت زمان ضربه و نسبت مدت زمان ضربه به پریود طبیعی سازه بستگی دارد. نتایج بررسی رفتار دینامیکی یک پل بتنی با پنج دهانه تحت زمین‌لرزه‌های دور و نزدیک گسل نشان داد که در زمین لرزه نزدیک گسل میزان شکل پذیری و برش پایه بیشتری اتفاق می‌افتد نسبت به زمین لرزه‌های دور از گسل. در این مطالعه برای مقایسه رفتار دینامیکی پل‌های با شاه تیر پیوسته که جداسازی لرزه‌ای شده‌اند با آن‌هایی که جداسازی نشده‌اند تحت زلزله‌های نزدیک و دور از گسل، از پل‌های بزرگراهی با شاه‌تیر قوطی شکل بتنی پیوسته پیش تنیده با سه دهانه استفاده شد. دو ارتفاع پایه (7.5 و 15 متر) برای نشان دادن رفتارهای پل به ترتیب در پریود کوتاه و پریود متوسط انتخاب شدند. از دو سیستم پل نیز استفاده شد؛ یکی پل جداسازی شده و دیگری پل جداسازی نشده. برای پل جداسازی شده از LRB در بالای هر پایه استفاده شد. و در پل جداسازی نشده از مفصل‌های خمشی در بالای دو پایه استفاده شد. فقط مولفه افقی در جهت شرقی- غربی زمین‌لرزه به عنوان ورودی‌های تحلیل رفتار دینامیکی پل مورد استفاده قرار گرفت. برخی پارامترها مانند نسبت PGV به PGA سرعت طیفی را نرمال می‌کنند. که نرمال کردن سرعت طیفی به معنی پاسخ سرعت طیفی به‌دست آمده از مقیاس کردن PGA از زمین لرزه ورودی به 1g می‌باشد. شکل زیر پیکربندی یک پل بزرگراهی سه دهانه را نشان می‌دهد. مقطع عرضی شاه تیر، قوطی بتنی پیش تنیده و پایه بتنی میباشد. پل A، پل با ارتفاع پایه 7.5 متر و پل B، پل با ارتفاع پایه 15 متر می‌باشند. پریودهای طبیعی و نیروی جانبی طراحی (برش پایه) برای پل جداسازی نشده و پل جداسازی شده در جهت طولی در جدول 2-1 نشان داده شده است. شکل 2-24 حلقه هیستریتیک و سطح تسلیم جداگر لرزه‌ای را نشان می‌دهد. فرض شده که پل بر روی فونداسیون صلب قرار گرفته، و از اندرکنش دینامیکی خاک- سازه و همچنین از مولفه قائم و عرضی چشم‌پوشی شده و فقط حرکت طولی درنظر گرفته شده است. برای تحلیل پاسخ دینامیکی از نرم افزار DRAIN-3DX استفاده شد و دو المان به این نرم افزار اضافه شده است. یکی مدل برش فیبر غیرخطی برای مدل کردن رفتار پایه بتنی می‌باشد؛ و دیگری مدل المان LRB دوخطی برای مدل کردن رفتار جداگر می‌باشد. در مدل تحلیلی این پل؛ شاه تیر پیوسته به عنوان المان الاستیک خطی مدل شده است، پایه‌های بتنی به عنوان مدل المان برش فیبر مدل شده‌اند. هر المان به دو قطعه در امتداد محور عضو ستون تقسیم شده، سپس این قطعات به فیبرهای بتنی و فلزی تقسیم می‌شوند. فرض شده که بتن قادر به تحمل تنش کششی نمی‌باشد. برای مدل کردن منحنی تنش- کرنش فولاد مسلح کننده ازیک مدل دوخطی با 2% نسبت کشش- سختی استفاده شد. جدول 2-1) شکل 2-24: (a) چرخه هیستریتیک نیرو- تغییرمکان جانبی، و (b) سطح تسلیم در جهات جانبی جداساز لاستیکی- سربی حداکثر مقدار شتاب و سرعت زمین (PGA, PGV) و مقدار PGV/PGA برای زلزه نزدیک گسل در جدول 2-2 ارائه شده است. مجموعه دیگری از رکوردهای زلزه برای زلزه دور از گسل در جدول 2-3 ارائه گردیده است. تاریخچه زمانی شتاب و تاریخچه زمانی سرعت مولفه شرقی- غربی (که تقریباً محور نرمال گسل می‌باشد) از یک زمین‌لرزه‌ نزدیک گسل در شکل 2-24 نشان داده شده است. رکورد دور از گسل از همان سایت در شکلی مشابه ارائه شده است. با توجه به شکل، ضربه سرعت در زمین‌لرزه نزدیک گسل شدیدتر از دور از گسل به نظر می‌رسد. جدول 2-2) جدول 2-3) شکل 2-26 طیف پاسخ شتاب نرمال شده زمین لرزه نزدیک گسل را که در جدول 2-2 تشریح شد نشان می‌دهد. طیف پاسخ میانگین سه زمین لرزه دور از گسل ثبت شده در سایت مشابه، در شکلی مشابه به نمایش درآمده است. به وضوح می‌توان دید که پاسخ‌های پریود طولانی زمین‌لرزه‌های نزدیک گسل بزرگ‌تر از زمین‌لرزه‌های دور از گسل می‌باشند. این پدیده نشان می‌دهد هنگامی‌که سازه با پریود طولانی تحت زمین‌لرزه نزدیک گسل قرار گیرد، پاسخ دینامیکی بالاتری را تجربه خواهد کرد. شکل 2-25: تاریخچه‌های زمانی شتاب و سرعت برای (a) زمین‌لرزه نزدیک گسل ثبت شده در ایستگاه TCU052 در زلزله Chi-Chi، و (b) زمین لرزه دور از گسل TCU052 ثبت شده در همان ایستگاه از یک رخداد دیگر. شکل 2-26: مقایسه طیف شتاب نرمال شده (PGA زمین لرزه در 1g مقیاس شده است) برای زمین لرزه نزدیک گسل (خط پررنگ) و همان طیف برای زمین لرزه دور از گسل (خط تیره)