پیشگامان ساختمان : رکودهای جنبش- نیرومند، زمان تاریخ های سه مولفه‌ای هستند(دو مولفه‌ی افقی و یک مولفه‌ی قائم)، که توسط شتاب‌ نگاشت‌ها به شکل آنالوگ یا دیجیتالی ثبت شده‌اند. این رکوردها ممکن است برای انجام تحلیل‌های دینامیکی تاریخ- پاسخ و بدست آوردن طیف پاسخ بکار روند.

یک طیف پاسخ، ترسیمی از ماکزیمم پاسخ شتاب، سرعت و جابه‌جایی سیستم‌های(SDOF) یک درجه آزادی با پریودهای طبیعی مختلف می باشد، زمانی که در معرض حرکات زمین‌لرزه است. دسته ای از منحنی‌ها برای یک تحریک ارایه شده، با نمایش اثر تغییرات میرایی سازه‌ای محاسبه شدند. برای بسیاری کاربردهای سازه‌ای عملی، کافی است، مقادیر ماکزیمم (یا طیفی) پارامترهای پاسخ فوق را نسبت به مقادیرشان در هر لحظه از مدت زمان بکار ببریم. ورودی زمین‌لرزه ممکن است بوسیله اشکال مختلفی از طیف پاسخ ، مانند الاستیک و غیر الاستیک، پارامتری و ثابت تعریف شود. چنین اشکالی به انجام تحلیل‌های طیفی کمی و قابل تطبیق با پیمایش طیفی نیاز دارند، آن‌ها همچنین برای ارزیابی طیف ظرفیت و طراحی بر مبنای جابجایی ضروری‌ اند. طیف پاسخ می‌تواند از شتاب‌ نگاشت‌های زمین‌لرزه، با بکارگیری یکی از چندین برنامه کامپیوتری حساب شود. اصولا چهار نوع مشخص از امواج ارتجاعی وجود دارند که در زمین لرزه‌ ها محسوس بوده و می‌توانند باعث خسارت شوند. دو نوع از این امواج در داخل حجم و جسم صخره‌ها و زمین منتشر می‌شوند که به امواج حجمی موسومند و دو نوع دیگر از امواج به امواج سطحی معروفند که در ذیل به اختصار به تشریح هر کدام پرداخته می‌شود.

امواج حجمی

انرژی رها شده در زیر زمین از درون زمین به شکل حرکت موجی به سطح آن می‌رسد. دو نوع حرکت موجی با طبیعت های مختلف ، یکی امواج طولی و دیگری امواج عرضی (برشی) قادر به عبور از پوسته زمین هستند.

امواج طولی یا موج P

امواج طولی ، امواجی هستند که سرعت آنها از سایر امواج بیشتر است و بنابراین زودتر از بقیه امواج به محل ایستگاه لرزه نگاری می‌رسند. بنابراین به این امواج ، امواج اولیه یا P نیز گفته می‌شود. در این امواج جهت حرکت ذرات با جهت پیشروی موج منطبق است. این موج می‌تواند از مایعات عبور کند.

امواج عرضی یا S

سرعت این امواج ، از امواج طولی کمتر است و دومین موجی است که به ایستگاه لرزه نگاری می‌رسد.به همین خاطر به این موج ، موج S یا موج ثانویه نیز گفته می‌شود. در این امواج جهت حرکت ذرات ماده ، عمود بر جهت پیشروی موج می‌باشد. امواج عرضی به علت خصوصیات خود (جهت ارتعاش عمود بر جهت انتشار) قادر به عبور از مایعات نمی‌باشند.

امواج سطحی

زمانیکه اموج حجمی (طولی و عرضی) در داخل لایه‌های مختلف پوسته زمین منتشر می‌شوند، در سطح مشترک انواع لایه‌ها منعکس می‌شوند که در این حالت مقداری از انرژی یک نوع موج ، به انرژی موج دیگر تبدیل می‌شود. در سطح زمین حرکاتی مشاهده می‌شود که فقط در قسمت های سطحی وجود دارند و ناشی از امواجی می‌باشند که محدوده انتشار آنها مجاورت سطح زمین بوده و به همین دلیل به امواج سطحی معروف هستند. در زیر به شرح انواع این امواج می‌پردازیم:

موج ریلی

در این امواج ذرات با حرکت خود ، شکلی مانند بیضی که در صفحه قائم و موازی با جهت حرکت موج است، می‌سازند. این بیضی دارای محور اصلی در جهت قائم و محور فرعی در جهت افق می‌باشد.مقدار سرعت انتشار حرکت موج ریلی کمی کوچکتر از سرعت امواج عرضی می‌باشد.

موج لاو

نوع دیگر امواج سطحی ، موج لاو است که اساسا مانند موج برشی یا عرضی بوده، لیکن فاقد قدرت ایجاد تغییر مکان قائم می‌باشد. این موج ، زمین را در جهت جانبی و در یک صفحه افقی موازی سطح زمین ، ولی در جهت عمود بر امتداد انتشار موج ، به انتشار در می‌آورد. با توجه به اینکه اثر ناشی از امواج لاو تکان افقی است، لذا خسارت وارده به ساختمان ها از طریق پی آنها قابل توجه می‌باشد. سرعت امواج لاو همواره بستگی به فرکانس آنها داشته و در یک لایه سطحی از پوسته زمین بطور یکنواخت این سرعت بین مقدار سرعت امواج برشی در سنگ و سرعت امواج برشی در خاک تغییر می‌نماید.

 

وقتی که زلزله‌ای رخ می‌دهد دو نوع موج ایجاد می‌شود که یکی امواج جسمی و دیگری امواج سطحی می‌باشد. امواج سطحی هم خود به دو نوع تقسیم می‌شوند که در این دو نوع نحوه انتشار موج با همدیگر فرق می‌کند. یکی از این امواج سطحی موج ریلی می‌باشد که در آن ذرات در قسمتی به صورت شکل بیضی حرکت می‌کنند. این بیضی دارای محور اصلی در جهت قائم و محور فرعی در جهت افق می‌باشد. سرعت انتشار موج ریلی کمتر از امواج حجمی است و سومین موجی است که به ایستگاه لرزه نگاری می‌رسد.

 تاثیر موج انفجاری بر روی ساختمان ها

مقاومت یک ساختمان در برابر موج انفجاری در درجه اول به قدرت و جنس ساختمان بستگی داشته و در درجه دوم بستگی به شکل آن و تعداد دریچه‌های موجود دارد، قویترین آنها ساختمان های چهار گوش فولادی و بتنی هستند و ضعیف ترین آنها چتری شکل کارخانجات‌ اند که دارای تیرهای سبک و طویل و سقف های بدون حایل می‌باشد شکل ساختمان زیاد موثر نیست، زیرا تقریبا تمام ساختمان ها چهار گوش هستند. یک ساختمان باریک و طویل اگر از قسمت باریک خود در معرض موج انفجاری قرار گیرد خسارت کمتری خواهد دید تا از قسمت پهن در معرض موج قرارگیرد.

موضوع شکل فقط در بعضی از قسمت های ساختمان موثر است. مثلا در مورد دودکش ها و پایه پل ها چون موج انفجاری بطور سریع همه اطراف آنها را احاطه کرده و دور تا دور را به یک میزان می‌فشارد.در نتیجه مقاومتشان بسیار زیاد می‌شود غالبا دیده شده است شکسته شدن سریع درها و دریچه‌ها و خراب شدن قسمت های ضعیف یک ساختمان اغلب مفید به نظر می‌رسد، زیرا همین امر سبب می‌شود که فشار درون ساختمان و خارج آن بطور سریع برابر شده و از ویرانی زیادتر جلوگیری شود.

سوی موج انفجاری و پناهگاه ها

در یک انفجار هوایی در سطح زمین و نزدیکی آن فشار موج انفجاری بیشتر روی سقف ساختمانها تاثیر می‌گذارد، لیکن در مسافت های دورتر تاثیر بر روی دیوارها خواهد بود. واضح است که در سطح زمین و نزدیکی آن ساختمان ها و عوارض زمین امکان حفاظت کمتری دارند، در حالیکه در مسافت های دورتر ممکن است تپه ها و دره های تنگ حفاظت خوبی بوجود آورند همچنین این امکان هم وجود دارد که دره های تنگ اثر موج انفجاری را افزایش دهند ایجاد حفاظت بوسیله سایر ساختمان ها تنها تحت بعضی شرایط استثنایی مسیر خواهد شد. 

ادامه دارد...

ساختمان های هوشمند

سازه های ساختمانی