تحقیق در رابطه با زمین لرزه و مهندسی

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

تنش حجمي ________ = K كرنش حجمي

مدول يانگ   مدول برشي   مدول بالك

2. مدول‌هاي سنگ

كرنش عرضي ________ = V كرنش طولي

 

 

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)

 

زمين‌لرزه‌هاي تكنوتيكي

جدا شدن قاره‌ها و نظريه زمين ساخت صفحه‌اي به بررسي‌هاي انجام شده توسط دانشمندان نشان مي‌دهد كه موقعيت قاره‌ها در دوران مختلف زمين‌شناسي، با وضعيت فعلي آن بسيار متفاوت بوده و شكل كنوني آن نتيجه ميلويونها سال فرگشت و تكامل پوسته زمين است. براي اولين بار به طور جدي دانشمندي به نام آلفرد وگنر در سال 1912 با بررسي شواهدي نظير تشابه ساحل غربي آفريقا يا ساحل شرقي آمريكاي جنوبي و وجود فسيل‌هاي مشابه در قاره‌هاي مختلف نظريه جدا شدن قاره‌ها را مطرح كرد. بر اساس نظريه وي قاره‌ها در ميلوينها سال پيش به صورت خشكي واحدي بودند كه وي آنرا پانگه‌آ ناميد. اين ابرقاره‌هاي بزرگ پس از مدتي به قاره‌هاي بزرگ اوراسيا در شمال و گندوانا در جنوب و اقيانوس بزرگي به نام (.......ص7) در ميان اين دو قاره تقسيم شدند. اين نظريه مثل ساير نظريه‌هاي جديد در ابتدا با مخالفت‌هاي فراواني روبرو شد وليكن با گذشت زمان و پيشرفت فناوري و به دست آوردن شواهد جديد نظريه وگنر مورد تائيد قرار گرفت. اما تا اواسط دهه 60 ميلادي سازو كارهاي صحيح براي اين جدا شدن قاره‌ها پيدا نشده بود و نظريه‌هاي مختلفي كه هر كدام داراي اشكالاتي بودند ارائه شد در اين سالها نظريه زمين‌ساخت ورقه‌اي در مجامع علمي مطرح گرديد ( شكل 1-2)

 

ص 8

شكل 1-2 نقشه صفحات زمين‌ساختي جهان

 

 

با نگاهي به نقشه‌هاي مباني لرزه‌خيزي اين سؤال پيش مي‌آيد كه چرا زمين‌لرزه‌ها به صورت يكنواخت در سراسر كره زمين پراكنده نبوده و معمولاً در ناحيه باريكي قرار دارند و چرا آتشفشانها و كوهستانها در اين ناحيه وجود دارند؟ ( شكل 1-3)

 

 

ص8

شكل 1-3 نقشه پراكندگي مراكز زمين‌لرزه‌ها در جهان

 

نظريه زمين‌ساخت صفحه‌اي براي پاسخ به اين قبيل سؤالات دلايل قانع‌كننده‌اي ارائه كرده است. بر اساس اين نظريه پوسته جامد كره زمين يكپارچه نبوده و از قطعات منفصلي تشكيل شده است كه نسبت به يكديگر در حال حركت هستند. اين قطعات به نام صفحه‌هاي زمين‌ساختي معروفند. اين صفحه‌ها يا قطعات بر روي گوشته درون كره زمين كه حالت نيمه مذاب و پلاستيك داشته شناور هستند. بعضي از پژوهشگران تعداد صفحات اصلي پوسته زمين را به شرح زير ذكر كرده‌اند:

1. صفحه آفريقا

2. صفحه اروپا - آسيا

3. صفحه آمريكاي شمالي و جنوبي

4. صفحه اقيانوس آرام شمالي و جنوبي

5. صفحه هند و استراليا

6. صفحه اقيانوس منجمد جنوبي

صفحات پوسته كره زمين به سه حالت عمده نسبت به يكديگر در حركت هستند. اين صفحات يا از يكديگر دور مي‌شوند و يا به هم نزديك مي‌شوند، يا در مجاورت يكديگر حركت مي‌كنند. اين حركات صفحات باعث تجمع انرژي در مرز صفحات و نهايتاً آزاد شدن آن و به وجود آمدن زمين‌لرزه‌ها مي‌گردد. از لحاظ آماري بيشترين و بزرگترين زمين‌لرزه‌ها در مرز بين صفحات مرزي روي مي‌دهند.

 

موقعيت ايران در زمين‌ساخت صفحه‌اي

فلات ايران از ديدگاه زمين‌ساختي در ناحيه‌اي بسيار فعال قرار گرفته است. نگاهي به نقشه‌هاي زمين‌ساختي نشان مي‌دهد كه اين فلات بين صفحه غربي در جنوب و جنوب غربي و صفحه توران در شمال شرقي قرار دارد. نقشه‌هاي زمين‌ساختي نشان مي‌دهد كه بستر درياي سرخ بر اثر فعاليت‌هاي درون پوسته زمين در حال باز شدن است. اين بازشدگي در بستر درياي سرخ باعث حركت صفحه عربستان به سمت فلات ايران مي‌شود. باعث چين‌خوردگي فراوان، بالا آمدگي پوسته، كوتاه‌شدگي پوسته و نهايتاً شكل كنوني فلات ايران شده است. اين باز شدگي همچنان ادامه داشته و لذا كشور ايران در معرض يك تنش دائمي قرار دارد كه عامل اصلي بيشتر زمين‌لره‌هاي ايران به حساب مي‌آيد. ( شكل 1-4)

 

 

ص10

شكل 1-4- نقشه صفحات زمين‌ساخت خاور ميانه و حركات نسبي آنها

 

 

به طور كلي با بررسي محل وقوع زلزله‌ها در ايران به دو منطقه اساسي مي‌رسيم. يكي هلالي كه از سمت آذربايجان شروع شده و در امتداد رشته كوه البرز به شمال خراسان مي‌رسد، آنگاه به سمت جنوب در حاشيه كوير تا شمال سيستان ادامه دارد و به كوههاي زاگرس تا لارستان مي‌باشد. بنابراين به طور خلاصه مناطق لرزه‌خيز ايران را با دقت بيشتر مي‌توان چنين تقسيم‌بندي نمود.

1. مناطق شرقي شمال خراسان و شمال سيستان

2. منطقه شمال در امتداد البرز تا آذربايجان غربي

3. نواحي زاگرس از درياچه اروميه تا بندرعباس

4. كپه‌داغ در شمال خراسان در مرز تركمنستان

5. مكران بلوچستان در جنوب شرقي ايران

 

 

 

ص11

گسل‌هاي مهم ايران

 

براي زلزله‌هاي مناطق 1 و 2 علت مشخص يافت نشده است و منشأ زلزله‌هاي اين نواحي بيشتر گسلهاي جوان و نسبتاً كوچك مي‌باشد. در ناحيه 4 چين‌خوردگي زاگرس از تلاقي صفحات آسيا و عربستان پديد آمده است و لرزه‌خيزي ناحيه 4 كم و بيش مشابه ناحيه يك مي‌باشد. اما در آن سوي نواحي 1 و 4 يعني افغانستان و شمال ناحيه كپه‌داغ در كشور تركمنستان شدت لرزه‌خيزي نسبتاً كم مي‌باشد.

 

گسل

تعريف زمين‌شناسي گسل چندان ساده نيست، ليكن گسل عبارت است از: سطح ناپيوسته‌اي ( غالباً مسطح) كه دو مجموعه را از هم جدا مي‌كند.

گسل نتيجه گسيختگي و حركتي است كه در آن نخست دو مجموعه سنگي متصل به هم از يكديگر جدا شده و سپس باعث لرزش و دور شدن دو بخش از هم مي‌شود. (شكل 1-5)

 

 

 

ص13

 

 

جابه‌جايي حاصل از حركت گسل اختلاف سطح گسلي خوانده مي‌شود كه عبارت است از فاصله بين دو ساختمان زمين‌شناسي به هم پيوسته اوليه و مي‌توان آن را به كمك جابجايي لايه‌هاي زمين‌شناسي رودخانه و يا قسمتي از جاده معين نمود. معمولاً اگر گسل كاملي به وجود آمده باشد شكاف مزبور جوش خورده و پر مي‌گردد.

در گسلهاي فعالي كه جابجايي آن زياد باشد (مثلاً بيش از يك ميليمتر در سال) سطح زمين مورفولوژي خالي همراه است و شامل جدا شدگي قائم از چند دسيمتر تاچند متر و بدون شكاف زياد مي‌باشد. در گسلهاي قديمي مشخصات ريخت‌شناسي فوق چندان قابل تشخيص نيست. غالباً اختلاف سطح گسيل زمينه‌ها و لايه‌هاي كاملاً متفاوتي را پهلوي هم قرار مي‌دهد مثلاً سنگهاي سخت و مقاوم در كنار سنگهاي سست و كم‌مقاومت قرار مي‌گيرند و با كمك فرسايش گسل منظره‌اي پله‌اي پيدا مي‌كند.

سطح گسل ممكن است جهت خاصي نداشته باشد، با اين وجود بسياري از گسلها داراي سطوح قائم يا موربي هستند كه در امتداد جابه‌جايي‌هاي قائم و افقي رخ داده است. بر همين اساس با توجه به شكل 1-6 گسل را به انواع زير تقسيم مي‌كنند.

1. گسل‌هايي كه جابجايي اصلي آنها در سطح افقي صورت مي‌گيرد و ناشي از لغزش افقي‌اند. گسلهاي جانبي ناميده مي‌شوند. در طول تاريخ اين نوع گسل جابجايي‌هاي مهم بخشهاي مختلف پوسته زمين انجام مي‌شود. اگر ابعاد گسل جانبي بزرگ باشد زلزله‌هاي بزرگ را ايجاد مي‌نمايد.

 

2. گسلهايي كه جابجايي آنها در سطح قائم انجام مي‌شود داراي لغزش عمدي‌اند و ممكن است در نتيجه حركات كششي ايجاد شوند. (گسل نرمال يا عادي) و يا در اثر حركات فشاري (گسل وارونه يا معكوس) پديد آيند. طول گسل بسيار متفاوت و از چند ميليمتر (ترك و شكستگي بلوكهاي سنگي) تا صدها كيلومتر (كه لايه‌هاي بزرگ قاره‌ها و اقيانوسها را بريده و از هم مجزا مي‌نمايد) مي‌باشد.

 

 

ص 15

شكل 1-6- انواع گسل: الف) گسل عادي، ب) گسل وارونه ج و د) گسل‌هاي جانبي (امتدادلغز)

 

ص 15

شكل1 -6-1- انواع گسل

 

يكي از گسلهاي مشهور جهان گسل جانبي سان اندرياس در كالفرنيا به طول 300 كيلومتر است كه در سال 1906 زلزله سانفرانسيسكو با بزرگي 3/8 ريشتر در سال 1940 زلزله ال‌سنترو با بزرگي 1/7 ريشتر به وجود آورد. در زلزله ال‌سنترو 1940 يك گسل 60 كيلومتري با لغزشي برابر 5 متر شناسايي شد و بايد دانست كه گسلها عامل و منشأ زلزله‌اند و نتيجه و حاصل آن چگونگي توليد زلزله توسط يك گسل به قرار زير است.

1. كرنش انباشته از گسل به حد نهايي مي‌رسد (شكل 1-7 الف)

2. لغزش در طول گسل اتفاق مي‌افتد ( شكل 1-7 ب)

3. يك جفت نيروي كششي و فشاري بر گسل اعمال شده است ( شكل 1-7 ج)

4. اين حالت همانند ناگهاني جفت نيروي شكل ( 1-7 د) است.

5. اين واكنش موجب رها شدن موج‌هاي كروي است.

لنگر جفت نيروي شكل ( 1-7 د) به لنگر زلزله موسوم است و برابر است با :

(1-1) M₀=GLdu

u: جابجايي گسل

d: عمق گسل

L: طول گسل

G: مدول برشي

 

 

ص16

شكل 1-7- سازوكار زلزله

 

گسل فعال

گسلهايي كه طي چند هزار سال گذشته حركت نموده و در آينده هم حركت خواهند كرد فعال ناميده مي‌شوند. اين گسلها به وسيله كاوشهاي زمين‌شناسي و عكسهاي هوايي تعيين مي‌شوند و از آنجا كه زلزله معمولاً در مناطقي كه گسل فعال دارند اتفاق مي‌افتد به هنگام انجام پروژه‌هاي بزرگ نظير سد و نيروگاه اتمي فاصله و مشخصات گسل‌هاي فعال منطقه مشخص مي‌شود و در برآورد زلزله طرح مورد استفاده قرار مي‌گيرند. بنابراين كاوشهاي زمين‌شناسي در مرحله اول طراحي چنين پروژه‌هايي اهميت مي‌يابند.

 

قانون مقياس در گسل

به طور كلي يك گسل لرزه‌اي بزرگ (گسل مولد زلزله) مثلاً به طول 500 تا 1000 كيلومتر يك قطعه واحد نيست بلكه در آن ميتوان مجموعه كاملي از گسلهايي را با ابعاد كوچكتر پيدا كرد. هر گسل اصلي معمولاً داراي تعدادي گسل فرعي است. به اين ترتيب در سطح افقي و هم در موقعيت فضايي گسلهاي بزرگتر از اجتماع گسلهاي بسيار كوچكتر تشكيل مي‌شوند و اين تسلسل تا مقياس سنگ پيش مي‌رود كه در آن درزها و ترك‌هاي كوچك از الگوي گسيختگي اصلي مناسبت متابعت مي‌كنند. اين مشاهدات با آنچه كه از زلزله‌شناسي مي‌دانيم مطابقت مي‌كند زيرا يك زلزله بزرگ يك حادثه مستقل و منفرد نيست بلكه گروه زلزله‌هاي ديگري با بزرگي كمتر آن را همراهي مي‌كند كه بعضي قبل ولي بسياري ديگر بعد از زلزله ظاهر مي‌شوند و بزرگي آنها متفاوت است.

 

كانون و مركز زلزله

از اواخر قرن نوزدهم ثبت امواج حاصل از زلزله، در ژاپن و ساير نقاط جهان آغاز شده است. نحوه انتشار اين امواج به گونه‌اي است كه گويي از يك مركز واحد ساطع شده‌اند اين مركز كانون زلزله مي‌نامند. تصوير اين نقطه بر روي سطح كره زمين را مركز زلزله مي‌نامند و فاصله اين نقطه تا سطح زمين را عمق زلزله مي‌خوانند (شكل 1-8)

زلزله را بر حسب عمق به دو نوع سطحي و عميق تقسيم مي‌كنند. عمق زلزله سطحي كمتر از 70 كيلومتر است و زلزله‌هاي عميق از عمق 300 تا 600 كيلومتري منتشر مي‌شوند (شكل 1- 8)

 

حوزه اثر زلزله‌هاي سطحي نسبتاً كوچك است و در خارج از آن جز با وسايل لرزه‌نگاري نمي‌توان زلزله را حس نمود. در حالي كه زلزله‌هاي عميق در فواصل دور محسوس مي‌باشند. تفاوت اين دو نوع زلزله از نظر مهندسي در اين است كه زلزله‌هاي مخرب همواره از نوع سطحي هستند و زلزله عميق اثر تخريبي چنداني ندارند.

 

 

 

 

ص18

شكل 1-8 كانون و مركز زلزله

 

امواج زلزله

دو نوع موج از كانون زلزله منتشر مي‌شود.

1. حجمي

2. سطحي

 

امواج حجمي: خود به امواج طولي و عرضي ( S,P) تقسيم مي‌شوند. ارتعاش امواج طولي در امتداد انتشار و موج و امواج عرضي عمد بر اين امتداد صورت مي‌گيرد (شكل 1-9)

 

امواج سطحي: امواج سطحي كه بر يك سطح زمين نقش مي‌شوند و بيشتر در زلزله‌هاي سطحي قابل دريافت هستند به دو نوع لاو و ريلي تقسيم مي‌شوند. موج لاو در محيطهاي لايه‌لايه اتفاق مي‌افتد و ارتعاش در صفحه موازي سطح زمين و در جهت عمد بر امتداد انتشار موج صورت مي‌گيرد.

ارتعاش موج ريلي در صفحه عمد بر سطح زمين صورت گرفته و حركت بيضي‌گونه دارد و سرعت آن اندكي كمتر از امواج عرضي است. ( شكل 1-10)

 

ص 19

شكل 1- 9

 

 

 

 

سرعت امواج

سرعت امواج طولي و عرضي با يكديگر متفاوت است و در نتيجه در نقطه‌اي دور از كانون ابتدا امواج طولي و سپس عرضي دريافت مي‌گردند و از روي فاصله زمان دريافت اين دو موج و با داشتن سرعت انتشار هر كدام مي‌توان فاصله كانون زلزله را تا نقطه مورد نظر محاسبه نمود.

 

ص20

شكل 1-8- كانون و مركز زلزله

 

سرعت امواج طولي (1-2)

 

سرعت امواج عرضي (1-3)

E: ضريب ارتجاعي

G: مدول برشي

P: جرم مخصوص

V : ضريب پوآسيون

با توجه به روابط فوق مي‌توان نتيجه گرفت كه سرعت امواج طولي همواره بيش از امواج عرضي است اگر ضريب پوآسيون برابر 0.25 فرض شود با استفاده از روابط فوق داريم:

(1-4)

 

 

تعيين مركز زلزله به كمك سه ايستگاه لرزه‌نگاري

اگر فاصله مركز زلزله تا ايستگاه لرزه‌نگاري برابر d و زمان رسيدن موج p به ايستگاه مزبور t_p و زمان رسيدن موج S‌ به ايستگاه t_s باشد مي‌توانيم بنويسيم:

(1- 5)

(1-6)

در اين رابطه V_p و V_s‌به ترتيب امواج P و S مي‌باشند.

اختلاف زمان رسيدن موج S و موج P به ايستگاه مورد نظر برابر است با

(1 – 7)

 

كميت t_S - t_Pرا در روي لرزه‌نگاري كه مؤلفه افقي حركت زمين را ثبت مي‌كند مي‌توان مستقيماً اندازه‌گيري كرد، سپس از رابطه فوق d مركز تا ايستگاه به دست مي‌آيد. بنابراين اگر در سه ايستگاه لرزه‌نگاري S₃, S₂, S₁ فواصل d₃, d₂, d₁ را از مركز زلزله تعيين كنيم و سپس دوايري به مركز S₃, S₂, S₁ و شعاع d₃, d₂, d₁ رسم كنيم محل برخورد دواير مركز زلزله را مشخص مي‌كند. البته در اين روش سرعت امواج P و S ( V_S, V_P) در منطقه بايد مطرح باشد.(شكل 1-12)

مقیاسهای اندازه زلزله

شدت زلزله :

تعيين اندازه زلزله توسط پارامترهای مختلفی انجام می شود لنگر زلزله قبلاَ بيان شد.

اين پارامتر بيشتر مورد استفاده لرزه شناسان است. شدت زلزله به مقياس مركالي مشهور است. در سال 1902 توسط مرکالی پشنهاد شد. در اين مقياس شدت زلزله به صورت تابعی از احساس و دريافت انسان و موجودات زنده از زلزله و نيز تأثير زلزله بر ساختمان‌ها بيان می‌شود و لذا نوع اصلاح شده اين مقياس شامل دوازده درجه است که توسط نيومان درسال 1931 ابلاغ نمود که در جدول زير آمده است. اين مقياس به طور گسترده‌ای پذيرفته شده و استفاده می‌شود.

 

تذکر

اولين مقياس برای اندازه گيری شدت متغير زلزله در دهه 1880 به وسيله روسی- فورل در سوئيس پيشنهاد شد. مقياس روسی- فورل که دو درجه داشت. درحدود 20 سال به عنوان وسيله‌ای برای بررسی ومقايسه اثرات آنها در سراسر دنيا به کار می‌رفت. اشکال اساسی اين مقياس اين بود که خسارات اساسی خيلی زيادی در طبقه‌بندی 10 يکجا جمع شده بود. اين اشکال در مراحل اوليه پيشرفت تکنولوژی چندان مهم نبود ولی با پيشرفت علم زلزله‌شناسی نياز به مقياس دقيق‌تری بسيار افزايش يافت.

مقياس اصلاح شده مرکالی

شدت	توصيف زلزله
I	زلزله بقدری ضعيف است که کسی آن را حس نمی‌کند. ولی در عين حال ممکن است موجب نوسان درختها و سطح آب و پريدن ناگهانی پرندگان شود. تشخيص اين زلزله بسيار مشکل است .
II	ممکن است بوسيله اشخاصی که در حال استراحت هستند حس شود. بويژه در طبقات بالای ساختمان. پرندگان و حيوانات ممکن است مضطرب شوند و لامپهای آويزان به نوسان در آيند.
IV	ارتعاشاتی نظير عبور کاميون از نزديک منازل حس می‌شود .ظروف،پنجرها و درها می‌لرزند .اتومبيلهای ساکن بطور محسوسی تکان می‌خورند، ديوارهای چوبی احياناً شکاف مختصری بر می‌دارند .لامپهاي آويزان شروع به نوسان می‌کنند.
V	درها باز و بسته می‌شوند. حرکت آونگ ساعتهای ديواری نامنظم شده و گاهی می‌ايستند ودوباره بکار می‌افتند. در خارج از منزل هم احساس می‌شود. حتی جهت و امتداد زلزله را ممکن است بتوان حدس زد. مردم از خواب بيدار مي‌شوند. بعضی از گچکاريها ممکن است ترک بردارند.
VI	همه احساس می‌کنند. راه رفتن مشکل می‌شود. پنجره‌ها و ظروف مي‌شکند. عده‌ای از ترس از ساختمانها بيرون می‌روند. مبل ها و صندليها جابجا می‌شود. بعضی از ساختمانهای سست ترک مختصری برمی‌دارند. مايعات شديدن به نوسان در می‌آيند. زنگها وناقوسهای کوچک به صدا در می‌آيد. دودکشها فرو می‌ريزد. کتابها و تصاويری که بر ديوار آويزانند واژگون مي‌شوند.

 

 

شامل ورد 192 ص فاقد تصویر و فاقد فهرست