پيشگفتار

علم مهندسي زلزله در ابتدا قرن بيستم زاده شد و در انتهاي آن به كمال رسيد. شرايط بارگذاري زلزله در سال 1908 در ايتاليا بر اساس قضاوت مهندسي شكل گرفت و خيلي زود در ساير كشورهاي لرزه‌خيز پذيرفته و اجرا شد. علم ديناميك سازه‌ها اگرچه در قرن نوزدهم شكل گرفت و در اوايل قرن بيستم به صورت جدي و كاربردي در طراحي ادوات و دستگاه‌هاي الكترومكانيكي استفاده مي‌شد اما تا ابداع و نصب دستگاه‌هاي شتاب نگار نقش چندان جدي و مهمي در مهندسي زلزله نيافت. با انتشار شتاب‌نگاشت‌هاي ثبت شده در غرب آمريكا در دهه 60، طيفهاي پاسخ ابتدا به صورت دستي و سپس به كمك رايانه محاسبه گرديد و اين سرآغاز ورود ديناميك سازه‌ها به عرصه مهندسي زلزله بود. هر چند حدود چهل سال طول كشيد تا طراحي لرزشي به طور جدي بر تحليل ديناميكي سازه‌ها متكي گردد ولي اكثر آئين‌نامه‌هاي زلزله دنيا نيروهاي ناشي از زلزله را به صورت تعدادي از نيروهاي استاتيكي در نظر مي‌گيرند اما مقررات آئين‌نامه‌اي بسيار كلي بوده و اتخاذ تصميم در مورد بسياري از نكات به عهده طراح گذاشته مي‌شود. ليكن در اين جزوه به بررسي مسائل لرزه‌شناسي و بعد مفاهيم علم ديناميك سازه‌ها براي سازه‌هاي ديناميك درجه آزاد و چند درجه آزاد و همچنين مفاهيمي از قبيل طيف‌ها و در نهايت شيوه تحليل‌هاي ديناميكي سازه‌ها و ارتباط آنها با آئين‌نامه‌هاي ساختماني مورد بررسي قرار گرفته است. قابل ذكر است توجه به آنكه درس ديناميك سازه‌ها در مقطع ليسانس مطرح نمي‌باشد لذا براي فراگيري و بهتر درك كردن مفاهيم مهندسي زلزله بر روي ديناميك سازه‌ها تأمل بيشتري شده است تا دانشجويان با درك بالاتري به مباحث مهندسي زلزله بپردازند و با توجه به پيچيدگي و فراواني مطالب ديناميك سازه‌ها و لرزه‌شناسي و مهندسي زلزله سطحي بر آن بوده كه مطالب به اختصار، مفيد و كاربردي ارائه شود. در انتهاي مطالب مطلبي در مورد ملاحظات معماري، سازه‌هاي بتني، فلزي و آجري و ملاحظات تأسيسات مكانيكي برقي و چندين مسئله از طراحي سازه‌هاي مذكور آورده شده است كه اميدوارم مورد توجه قرار گيرد. لازم به ذكر است كه هيچ‌ كار علمي خالي از اشكال و ايراد نمي‌باشد و كار بنده نيز از اين امر مستثني نخواهد بود، لذا از اساتيد گرانقدر و دانشجويان محترم انتظار مي‌رود در راستاي تعالي هر چه بيشتر مطالب اين جزوه اينجانب را از راهنمايي‌هاي خويش بهره‌مند سازند.

در انتها از همكاري جناب آقاي مهندس جابر كريمي كه از دانشجويان فعال مقطع كارشناسي اينجانب و همكار در شركت فر ايستا پي مي‌باشند به جهت تنظيم و ويراستاري جزوه صميمانه تشكر مي‌نمايم.

منابع و مراجع

1. كتاب ديناميك سازه‌ها آنيل چوپرا ، ترجمه پاشور طاحوني

2. كتاب ديناميك سازه‌ها ماريو پاز، ترجمه دكتر حسن مقدم

3. كتاب مهندسي زلزله تأليف دكتر حسن مقدم

4. كتاب مهندسي زلزله تأليف دكتر حجت‌اله عادلي

5. كتاب اصول مهندسي زلزله تأليف بهزاد شمالي

6. كتاب بم و زمين‌لرزه‌اش مي‌آموزد نوشته مركز تحقيقات ساختمان و مسكن

7. رفتار و طراح لرزه‌اي ساختمانهاي بتن مسلح تأليف دكتر عباسعلي تسليمي

8. طراحي كاربردي ساختمانهاي مقاوم در برابر

زمين‌لرزه تأليف ديويد كي

9. مبحث نهم آئين‌نامه بتن ايران

10. مبحث دهم آئين‌نامه فولاد ايران

11. آئين‌نامه 2800 ايران (ويرايش سوم)

12. مجموعه مقالات و كنفرانس‌هاي متعدد زلزله

13. كتاب طراحي لرزه‌اي تأليف دكتر فرزاد نعيم

ساختمان زمين

قبل از بررسي روي علل وقوع زمين‌لرزه و مواردي از آن ابتدا به ساكن مختصري در مورد ساختمان زمين به بحث و بررسي مي‌پردازيم.

زمين از جسم تقريباً كروي شكل و يا به بيان بهتر بيضوي شكل از سه قسمت تشكيل يافته است.

1. پوسته: كه ضخامت آن بين 6 تا 60 كيلومتر مي‌باشد و سطح رويه زمين را تشكيل مي‌دهد.

2. گوشته يا جبه: اين قسمت كه سنگين‌ترين و حجيم‌ترين قسمت از لحاظ تركيبات شيمايي مي‌باشد حالتي بين جامد و مايع (خميري) دارد كه خودش هم از سه قسمت گوشته فوقاني، منطقه انتقالي و گوشته تحتاني تشكيل يافته است و ضخامت آن حدود 2900 كيلومتر مي‌باشد

3. هسته: هسته مركزي‌ترين قسمت زمين مي‌باشد كه حدود 3500 كيلومتر ضخامت داشته و خود شامل هسته داخلي كه ماهيت جامد دارد و هسته خارجي كه سيال است مي‌باشد.

ص 4

زمين‌لرزه چيست؟

زمين‌لرزه در واقع پديده‌اي است كه در اثر آزاد شدن ناگهاني انرژي ذخيره شده در سنگهاي پوسته جامد زمين رخ مي‌دهد. اين انرژي ذخيره شده ناشي از حركت و فشار تدريجي و بسيار كند بخشي از پوسته زمين نسبت به بخشي ديگر است كه در مجاورت يكديگر قرار دارند. ماهيت خسارت‌بار اين پديده باعث شده است كه بشر از ديرباز زمين‌لرزه را جزء پديده‌هاي فراطبيعي محسوب نمايد و آنها را به خواست خدايان مرتبط سازد. بررسي ادبيات فني نشان مي‌دهد كه كشورهايي نظير ژاپن و چين مدل‌هاي جالبي براي توضيح اين پديده ارائه كرده‌اند و حتي چيني‌ها اولين لرزه‌نما را در سال 132 ميلادي اختراع نمودند.

بايد دانست اگرچه زمين‌لرزه در عرض چند ثانيه يا حداكثر چند دقيقه شهرها را ويران مي‌كند ولي اين رويداد نتيجه حركتي است كه طي ميليونها سال تداوم داشته است. در واقع زمين‌لرزه علامت آني يك پديده طويل‌المدت مي‌باشد.

عوامل به وجود آورنده زمين‌لرزه ناشي از تجمع تنش و در نهايت شكست مي‌باشد لذا رفتار تنش _ تغيير شكل سنگها، به خصوصيات مصالح بستگي دارد كه عبارتند:

1. مقاومت فشاري

2. مدول‌هاي سنگ

3. شيب پوآسيون

علل وقوع زمين‌لرزه‌ها

علل وقوع زمين‌لرزه‌ها طي بررسي‌هاي انجام شده توسط دانشمندان نشان مي‌دهد كه در حالت كلي شامل موارد زير مي‌باشد.

1. زمين‌لرزه‌هاي تكنوتيكي

2. زمين‌لرزه‌هاي آتشفشاني (بر اثر خروج (......ص6) و بخار فشار به پوسته وارد شده و شكست ايجاد مي‌شود كه نتيجتاً امواج زلزله را به وجود مي‌آورد)

3. زمين‌لرزه‌هاي القائي (مانند انفجار، فرو ريختن غارها و .. كه غالباً منشأ انساني داشته و نيز بزرگي زيادي ندارند)