مهندسی زلزله is an بین رشته ای branch of engineering that designs and analyzes structures, such as buildings and bridges, with زلزله ها in mind. Its overall goal is to make such structures more resistant to earthquakes. An earthquake (or seismic) engineer aims to construct structures that will not be damaged in minor shaking and will avoid serious damage or collapse in a major earthquake. Earthquake engineering is the scientific field concerned with protecting society, the natural environment, and the man-made environment from earthquakes by limiting the خطر لرزه ای to اجتماعی-اقتصادی acceptable levels.1 Traditionally, it has been narrowly defined as the study of the behavior of structures and geo-structures subject to بارگذاری لرزه ای; it is considered as a subset of مهندسی سازه, مهندسی ژئوتکنیک, مهندسی مکانیک, مهندسی شیمی, فیزیک کاربردی, etc. However, the tremendous costs experienced in recent earthquakes have led to an expansion of its scope to encompass disciplines from the wider field of مهندسی عمران, مهندسی مکانیک, مهندسی هسته ای, and from the علوم اجتماعی, especially جامعه شناسی, علوم سیاسی, اقتصاد, and دارایی، مالیه، سرمایه گذاری.2
اهداف اصلی مهندسی زلزله عبارتند از:
Foresee the potential consequences of strong زلزله ها on مناطق شهری and civil infrastructure.
Design, construct and maintain structures to انجام دادن at earthquake exposure up to the expectations and in compliance with کدهای ساختمان.3
A ساختار به درستی مهندسی شده does not necessarily have to be extremely strong or expensive. It has to be properly designed to withstand the seismic effects while sustaining an acceptable level of damage.
بارگذاری لرزه ای
بارگذاری لرزه ای means application of an earthquake-generated excitation on a structure (or geo-structure). It happens at contact surfaces of a structure either with the ground,5 with adjacent structures,6 or with امواج گرانشی from سونامی. The loading that is expected at a given location on the Earth's surface is estimated by engineering زلزله شناسی. It is related to the خطر لرزه ای of the location.
عملکرد لرزه ای
زمین لرزه or عملکرد لرزه ای defines a structure's ability to sustain its main functions, such as its ایمنی and قابلیت سرویس دهی, در and بعد از a particular earthquake exposure. A structure is normally considered بی خطر if it does not endanger the lives and خوب بودن- of those in or around it by partially or completely collapsing. A structure may be considered قابل سرویس if it is able to fulfill its operational functions for which it was designed.
مفاهیم اولیه مهندسی زلزله، که در قوانین ساختمانی اصلی پیادهسازی میشوند، فرض میکنند که یک ساختمان باید از یک زلزله نادر و بسیار شدید با تحمل آسیبهای قابل توجه، اما بدون فروریختن جهانی، جان سالم به در ببرد.7 On the other hand, it should remain operational for more frequent, but less severe seismic events.
ارزیابی عملکرد لرزه ای
مهندسان باید از سطح کمی عملکرد لرزه ای واقعی یا پیش بینی شده مرتبط با آسیب مستقیم به یک ساختمان فردی که در معرض لرزش زمین مشخص است، بدانند. چنین ارزیابی ممکن است به صورت تجربی یا تحلیلی انجام شود.
ارزیابی تجربی
Experimental evaluations are expensive tests that are typically done by placing a (scaled) model of the structure on a میز را تکان دهید that simulates the earth shaking and observing its behavior.8 Such kinds of experiments were first performed more than a century ago.9 Only recently has it become possible to perform 1:1 scale testing on full structures.
با توجه به ماهیت پرهزینه این گونه آزمایشها، عمدتاً برای درک رفتار لرزهای سازهها، اعتبارسنجی مدلها و تأیید روشهای تحلیل مورد استفاده قرار میگیرند. بنابراین، هنگامی که به درستی اعتبار سنجی شد، مدلهای محاسباتی و رویههای عددی بار اصلی را برای ارزیابی عملکرد لرزهای سازهها به دوش میکشند.
ارزیابی تحلیلی / عددی
ارزیابی عملکرد لرزه ای or تحلیل سازه های لرزه ای is a powerful tool of earthquake engineering which utilizes detailed modelling of the structure together with methods of structural analysis to gain a better understanding of seismic performance of building and سازه های غیر{0}}ساختمانی. این تکنیک به عنوان یک مفهوم رسمی یک پیشرفت نسبتاً جدید است.
In general, seismic structural analysis is based on the methods of پویایی سازه.10 For decades, the most prominent instrument of seismic analysis has been the earthquake طیف پاسخ method which also contributed to the proposed building code's concept of today.11
However, such methods are good only for linear elastic systems, being largely unable to model the structural behavior when damage (i.e., غیر خطی بودن-) appears. Numerical ادغام گام به گام-- proved to be a more effective method of analysis for multi-degree-of-freedom سیستم های سازه ای with significant غیر خطی بودن- under a گذرا process of ground motion excitation.12 Use of the روش اجزای محدود is one of the most common approaches for analyzing non-linear تعامل ساختار خاک computer models.
اساساً تحلیل عددی به منظور ارزیابی عملکرد لرزه ای ساختمان ها انجام می شود. ارزیابیهای عملکرد عموماً با استفاده از تحلیل استاتیکی غیرخطی یا تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی{0}} انجام میشود. در چنین تحلیلهایی، دستیابی به مدلسازی دقیق غیرخطی اجزای سازهای مانند تیرها، ستونها، اتصالات تیر، دیوارهای برشی و غیره ضروری است. بنابراین، نتایج تجربی نقش مهمی در تعیین دارند. پارامترهای مدلسازی اجزای جداگانه، بهویژه آنهایی که در معرض تغییر شکلهای غیرخطی قابل توجهی هستند. سپس اجزای منفرد برای ایجاد یک مدل کامل غیر خطی از ساختار مونتاژ می شوند. بنابراین مدل های ایجاد شده برای ارزیابی عملکرد ساختمان ها تجزیه و تحلیل می شوند.
The capabilities of the structural analysis software are a major consideration in the above process as they restrict the possible component models, the analysis methods available and, most importantly, the numerical robustness. The latter becomes a major consideration for structures that venture into the non-linear range and approach global or local collapse as the numerical solution becomes increasingly unstable and thus difficult to reach. There are several commercially available Finite Element Analysis software's such as CSI-SAP2000 and CSI-PERFORM-3D, MTR/SASSI, Scia Engineer-ECtools, آباکوس, and Ansys, all of which can be used for the seismic performance evaluation of buildings. Moreover, there is research-based finite element analysis platforms such as OpenSees, MASTODON, which is based on the چارچوب MOOSE، RUAUMOKO و DRAIN-2D/3D قدیمی تر، که تعدادی از آنها اکنون منبع باز هستند.
تحقیق در مورد مهندسی زلزله
تحقیق برای مهندسی زلزله به معنای تحقیق یا آزمایش میدانی و تحلیلی است که برای کشف و تبیین علمی حقایق مرتبط با مهندسی زلزله، تجدید نظر در مفاهیم متعارف در پرتو یافتههای جدید و کاربرد عملی نظریههای توسعهیافته است.
The بنیاد ملی علوم (NSF) is the main United States government agency that supports fundamental research and education in all fields of earthquake engineering. In particular, it focuses on experimental, analytical and computational research on design and performance enhancement of structural systems.
The پژوهشکده مهندسی زلزله (EERI) is a leader in dissemination of تحقیقات مهندسی زلزله related information both in the U.S. and globally.
A definitive list of earthquake engineering research related تکان دادن میزها around the world may be found in Experimental Facilities for Earthquake Engineering Simulation Worldwide.14 The most prominent of them is now E-Defense Shake Table15 in ژاپن.
برنامه های تحقیقاتی عمده ایالات متحده
NSF also supports the George E. Brown, Jr. شبکه برای شبیه سازی مهندسی زلزله
The NSF Hazard Mitigation and Structural Engineering program (HMSE) supports research on new technologies for improving the behaviour and response of structural systems subject to earthquake hazards; fundamental research on safety and reliability of constructed systems; innovative developments in تحلیل و بررسی and model based simulation of structural behaviour and response including soil-structure interaction; design concepts that improve عملکرد ساختار and flexibility; and application of new control techniques for structural systems.16
(NEES) that advances knowledge discovery and innovation for زلزله ها and سونامی loss reduction of the nation's civil infrastructure and new experimental simulation techniques and instrumentation.17
شبکه NEES دارای 14 آزمایشگاه-توزیع شده، مشترک-جغرافیایی است که از چندین نوع کار آزمایشی پشتیبانی میکنند:17 geotechnical centrifuge research, میز را تکان دهید tests, large-scale structural testing, tsunami wave basin experiments, and field site research.18 Participating universities include: دانشگاه کرنل; دانشگاه لیهای; دانشگاه ایالتی اورگان; موسسه پلی تکنیک Rensselaer; دانشگاه در بوفالو, دانشگاه ایالتی نیویورک; دانشگاه کالیفرنیا، برکلی; دانشگاه کالیفرنیا، دیویس; دانشگاه کالیفرنیا، لس آنجلس; دانشگاه کالیفرنیا، سن دیگو; دانشگاه کالیفرنیا، سانتا باربارا; دانشگاه ایلینوی، اوربانا-شامپین; دانشگاه مینه سوتا; دانشگاه نوادا، رنو; and the دانشگاه تگزاس، آستین.17
The equipment sites (labs) and a central data repository are connected to the global earthquake engineering community via the NEEShub website. The NEES website is powered by HUBzero software developed at دانشگاه پوردو for nanoHUB specifically to help the scientific community share resources and collaborate. The cyberinfrastructure, connected via اینترنت 2، ابزارهای شبیهسازی تعاملی، یک منطقه توسعه ابزار شبیهسازی، یک مخزن داده مرکزی، ارائههای متحرک، پشتیبانی کاربر، حضور از راه دور، مکانیزم آپلود و اشتراکگذاری منابع، و آمار در مورد کاربران و الگوهای استفاده را فراهم میکند.
این زیرساخت سایبری به محققان این امکان را می دهد که: به طور ایمن داده ها را در یک چارچوب استاندارد در یک مکان مرکزی ذخیره، سازماندهی و به اشتراک بگذارند. از راه دور با استفاده از دادهها و ویدیوهای همگامسازی شده در زمان واقعی، آزمایشها را از راه دور مشاهده کنید و در آن شرکت کنید. همکاری با همکاران برای تسهیل برنامه ریزی، عملکرد، تجزیه و تحلیل و انتشار آزمایش های تحقیقاتی؛ و شبیهسازیهای محاسباتی و ترکیبی را انجام دهید که ممکن است نتایج آزمایشهای توزیعشده متعدد را ترکیب کند و آزمایشهای فیزیکی را با شبیهسازیهای رایانهای پیوند دهد تا امکان بررسی عملکرد کلی سیستم را فراهم کند.
این منابع به طور مشترک ابزاری برای همکاری و کشف برای بهبود طراحی لرزه ای و عملکرد سیستم های زیرساختی عمرانی و مکانیکی فراهم می کنند.
شبیه سازی زلزله
The very first شبیه سازی زلزله were performed by statically applying some نیروهای اینرسی افقی based on مقیاس شده اوج شتاب های زمینی to a mathematical model of a building.19 With the further development of computational technologies, استاتیک approaches began to give way to پویا ones.
Dynamic experiments on building and non-building structures may be physical, like تکان دادن{0}}تست جدول, or virtual ones. In both cases, to verify a structure's expected seismic performance, some researchers prefer to deal with so called "real time-histories" though the last cannot be "real" for a hypothetical earthquake specified by either a building code or by some particular research requirements. Therefore, there is a strong incentive to engage an earthquake simulation which is the seismic input that possesses only essential features of a real event.
گاهی اوقات شبیه سازی زلزله به عنوان ایجاد مجدد{0}}اثرات محلی یک لرزش شدید زمین درک می شود.
شبیه سازی ساختار
Theoretical or experimental evaluation of anticipated seismic performance mostly requires a شبیه سازی ساختار which is based on the concept of structural likeness or similarity. شباهت is some degree of تقلید or شباهت between two or more objects. The notion of similarity rests either on exact or approximate repetitions of الگوها in the compared items.
In general, a building model is said to have similarity with the real object if the two share شباهت هندسی, شباهت سینماتیکی and شباهت پویا. The most vivid and effective type of similarity is the حرکتی one. شباهت سینماتیکی exists when the paths and velocities of moving particles of a model and its prototype are similar.
The ultimate level of شباهت سینماتیکی is هم ارزی سینماتیکی when, in the case of earthquake engineering, time-histories of each story lateral displacements of the model and its prototype would be the same.
کنترل ارتعاشات لرزه ای
کنترل ارتعاشات لرزه ای is a set of technical means aimed to mitigate seismic impacts in building and بدون ساختمان- structures. All seismic vibration control devices may be classified as منفعل, فعال or ترکیبی21 where:
دستگاه های کنترل غیرفعال have no بازخورد capability between them, structural elements and the ground;
دستگاه های کنترل فعال incorporate real-time recording instrumentation on the ground integrated with earthquake input processing equipment and محرک ها within the structure;
دستگاه های کنترل هیبریدی have combined features of active and passive control systems.22
When ground امواج لرزه ای reach up and start to penetrate a base of a building, their energy flow density, due to reflections, reduces dramatically: usually, up to 90 percent . However, the remaining portions of the incident waves during a major earthquake still bear a huge devastating potential.
After the seismic waves enter a روبنا, there are a number of ways to control them in order to soothe their damaging effect and improve the building's seismic performance, for instance:
to از هم پاشیدن the wave energy inside a روبنا with properly engineered مستهلککنندهها;
برای پراکندگی انرژی موج بین طیف وسیع تری از فرکانس ها؛
to جذب the طنین انداز portions of the whole wave frequencies band with the help of so-called دمپرهای جرمی.23
دستگاه های آخرین نوع، که به طور مختصر به عنوان TMD برای تنظیم شده (منفعل), as AMD for the فعال, and as HMD for the دمپرهای جرمی هیبریدی, have been studied and installed in ساختمان های بلند-عمدتاً در ژاپن، برای یک ربع قرن.24
However, there is quite another approach: partial suppression of the seismic energy flow into the روبنا known as seismic or جداسازی پایه.
For this, some pads are inserted into or under all major load-carrying elements in the base of the building which should substantially decouple a روبنا from its زیرسازی resting on a shaking ground.
The first evidence of earthquake protection by using the principle of base isolation was discovered in پاسارگاد، شهری در ایران باستان، ایران کنونی و قدمت آن به قرن ششم قبل از میلاد می رسد. در زیر نمونه هایی از فناوری های کنترل ارتعاش لرزه ای امروزی وجود دارد.
دیوارهای سنگی خشک-در پرو
پرو is a highly لرزه ای land; for centuries the dry-stone ساخت و ساز proved to be more earthquake-resistant than using mortar. People of تمدن اینکاها were masters of the polished 'dry-stone walls', called خاکستر, where blocks of stone were cut to fit together tightly without any ملات. اینکاها یکی از بهترین سنگ تراش هایی بودند که جهان تا به حال دیده است25 and many junctions in their masonry were so perfect that even blades of grass could not fit between the stones.
The stones of the dry-stone walls built by the Incas could move slightly and resettle without the walls collapsing, a passive کنترل سازه technique employing both the principle of energy dissipation (coulomb damping) and that of suppressing طنین انداز amplifications.26
دمپر جرمی تنظیم شده
Typically the دمپرهای جرمی تنظیم شده are huge concrete blocks mounted in آسمان خراش ها or other structures and move in opposition to the فرکانس رزونانس oscillations of the structures by means of some sort of spring mechanism.
The تایپه 101 skyscraper needs to withstand طوفان winds and earthquake لرزش common in this area of Asia/Pacific. For this purpose, a steel آونگ weighing 660 metric tonnes that serves as a tuned mass damper was designed and installed atop the structure. Suspended from the 92nd to the 88th floor, the pendulum sways to decrease resonant amplifications of lateral displacements in the building caused by earthquakes and strong رگبارها.
دمپرهای هیسترتیک
A دمپر هیسترتیک is intended to provide better and more reliable seismic performance than that of a conventional structure by increasing the dissipation of ورودی لرزه ای energy.27 There are five major groups of hysteretic dampers used for the purpose, namely:
دمپرهای ویسکوز سیال (FVD)
دمپرهای ویسکوز دارای مزایایی هستند که یک سیستم میرایی مکمل هستند. آنها یک حلقه هیسترتیک بیضی شکل دارند و میرایی وابسته به سرعت است. در حالی که برخی تعمیرات جزئی به طور بالقوه مورد نیاز است، دمپرهای چسبناک معمولاً پس از زلزله نیازی به تعویض ندارند. در حالی که گران تر از سایر فناوری های میرایی هستند، آنها می توانند هم برای بارهای لرزه ای و هم برای بارهای باد مورد استفاده قرار گیرند و متداول ترین دمپر هیسترتیک هستند.28
دمپرهای اصطکاکی (FD)
Friction dampers tend to be available in two major types, linear and rotational and dissipate energy by heat. The damper operates on the principle of a دمپر کولن. Depending on the design, friction dampers can experience چوب-پدیده لغزش and جوش سرد. عیب اصلی این است که سطوح اصطکاکی می توانند در طول زمان فرسوده شوند و به همین دلیل برای دفع بار باد توصیه نمی شوند. هنگام استفاده در کاربردهای لرزه ای، سایش مشکلی ایجاد نمی کند و نیازی به تعمیر و نگهداری ندارد. آنها یک حلقه هیسترتیک مستطیل شکل دارند و تا زمانی که ساختمان به اندازه کافی الاستیک باشد، تمایل دارند پس از زلزله به موقعیت اولیه خود برگردند.
دمپرهای تسلیم فلزی (MYD)
Metallic yielding dampers, as the name implies, yield in order to absorb the earthquake's energy. This type of damper absorbs a large amount of energy however they must be replaced after an earthquake and may prevent the building from settling back to its original position.
دمپرهای ویسکوالاستیک (VED)
میراگرهای ویسکوالاستیک از این جهت مفید هستند که می توانند برای کاربردهای باد و لرزه ای استفاده شوند، آنها معمولاً به جابجایی های کوچک محدود می شوند. نگرانی هایی در مورد قابلیت اطمینان این فناوری وجود دارد زیرا استفاده از برخی برندها در ساختمان ها در ایالات متحده ممنوع شده است.
دمپرهای آونگی (تاب)
جداسازی پایه
جداسازی پایه به دنبال جلوگیری از انتقال انرژی جنبشی زلزله به انرژی الاستیک در ساختمان است. این فناوریها این کار را با جداسازی سازه از زمین انجام میدهند و به این ترتیب آنها را قادر میسازند تا حدودی مستقل حرکت کنند. میزان انتقال انرژی به سازه و نحوه اتلاف انرژی بسته به فناوری مورد استفاده متفاوت خواهد بود.
یاتاقان لاستیکی سرب
Lead rubber bearing or LRB is a type of جداسازی پایه employing a heavy میرایی. It was invented by بیل رابینسون، یک نیوزلندی.29
Heavy damping mechanism incorporated in کنترل ارتعاش technologies and, particularly, in base isolation devices, is often considered a valuable source of suppressing vibrations thus enhancing a building's seismic performance. However, for the rather pliant systems such as base isolated structures, with a relatively low bearing stiffness but with a high damping, the so-called "damping force" may turn out the main pushing force at a strong earthquake. The video30 shows a Lead Rubber Bearing being tested at the UCSD Caltrans-SRMD facility. The bearing is made of rubber with a lead core. It was a uniaxial test in which the bearing was also under a full structure load. Many buildings and bridges, both in New Zealand and elsewhere, are protected with lead dampers and lead and rubber bearings. ته پاپا تونگاروا, the national museum of New Zealand, and the New Zealand ساختمان های پارلمان have been fitted with the bearings. Both are in ولینگتون which sits on an گسل فعال.29
فنرها-با-ایزولاتور پایه دمپر
Springs-with-damper base isolator installed under a three-story town-house, سانتا مونیکا, California is shown on the photo taken prior to the 1994 زلزله نورتریج exposure. It is a جداسازی پایه device conceptually similar to یاتاقان لاستیکی سرب.
One of two three-story town-houses like this, which was well instrumented for recording of both vertical and horizontal شتاب ها on its floors and the ground, has survived a severe shaking during the زلزله نورتریج and left valuable recorded information for further study.
رولبرینگ ساده
Simple roller bearing is a جداسازی پایه device which is intended for protection of various building and non-building structures against potentially damaging اثرات جانبی of strong earthquakes.
This metallic bearing support may be adapted, with certain precautions, as a seismic isolator to skyscrapers and buildings on soft ground. Recently, it has been employed under the name of غلتک فلزی for a housing complex (17 stories) in توکیو ژاپن.31
بلبرینگ آونگ اصطکاکی
Friction pendulum bearing (FPB) is another name of سیستم آونگ اصطکاکی (FPS). It is based on three pillars:32
لغزنده اصطکاک مفصلی؛
سطح کشویی مقعر کروی؛
سیلندر محصور برای مهار جابجایی جانبی.
Snapshot with the link to video clip of a میز را تکان دهید testing of FPB system supporting a rigid building model is presented at the right.
طراحی لرزه ای
طراحی لرزه ای is based on authorized engineering procedures, principles and criteria meant to طرح or مقاوم سازی structures subject to earthquake exposure.19 Those criteria are only consistent with the contemporary state of the knowledge about سازه های مهندسی زلزله.33 Therefore, a building design which exactly follows seismic code regulations does not guarantee safety against collapse or serious damage.34
The price of poor seismic design may be enormous. Nevertheless, seismic design has always been a ازمایش و خطا process whether it was based on physical laws or on empirical knowledge of the عملکرد ساختاری of different shapes and materials.
To practice طراحی لرزه ای, seismic analysis or seismic evaluation of new and existing civil engineering projects, an مهندس should, normally, pass examination on اصول لرزه نگاری35 which, in the State of California, include:
داده های لرزه ای و ضوابط طراحی لرزه ای
ویژگی های لرزه ای سیستم های مهندسی شده
نیروهای لرزه نگاری
روشهای تحلیل لرزه ای
جزئیات لرزه ای و کنترل کیفیت ساخت و ساز
برای ایجاد سیستم های ساختاری پیچیده،36 seismic design largely uses the same relatively small number of basic structural elements (to say nothing of vibration control devices) as any non-seismic design project.
Normally, according to building codes, structures are designed to "withstand" the largest earthquake of a certain probability that is likely to occur at their location. This means the loss of life should be minimized by preventing collapse of the buildings.
Seismic design is carried out by understanding the possible حالت های شکست of a structure and providing the structure with appropriate استحکام - قدرت, سفتی، سختی, شکل پذیری, and پیکربندی37 to ensure those modes cannot occur.
الزامات طراحی لرزه ای
الزامات طراحی لرزه ای depend on the type of the structure, locality of the project and its authorities which stipulate applicable seismic design codes and criteria.7 For instance, وزارت حمل و نقل کالیفرنیا's requirements called ضوابط طراحی لرزه ای (SDC) and aimed at the design of new bridges in California38 incorporate an innovative seismic performance-based approach.
The most significant feature in the SDC design philosophy is a shift from a ارزیابی مبتنی بر اجبار- of seismic demand to a ارزیابی مبتنی بر جابجایی- of demand and capacity. Thus, the newly adopted displacement approach is based on comparing the جابجایی الاستیک demand to the جابجایی غیر ارتجاعی capacity of the primary structural components while ensuring a minimum level of inelastic capacity at all potential plastic hinge locations.
In addition to the designed structure itself, seismic design requirements may include a تثبیت زمین underneath the structure: sometimes, heavily shaken ground breaks up which leads to collapse of the structure sitting upon it.40 The following topics should be of primary concerns: liquefaction; dynamic lateral earth pressures on retaining walls; seismic slope stability; earthquake-induced settlement.41
تاسیسات هسته ای should not jeopardise their safety in case of earthquakes or other hostile external events. Therefore, their seismic design is based on criteria far more stringent than those applying to non-nuclear facilities.42 The حوادث هسته ای فوکوشیما I and آسیب به سایر تاسیسات هسته ای that followed the 2011 Tōhoku earthquake and tsunami have, however, drawn attention to ongoing concerns over استانداردهای طراحی لرزه نگاری هسته ای ژاپن and caused many other governments to دوباره-برنامه های هسته ای آنها را ارزیابی کنید. Doubt has also been expressed over the seismic evaluation and design of certain other plants, including the نیروگاه هسته ای فسنهایم in France.
حالت های شکست
حالت شکست is the manner by which an earthquake induced failure is observed. It, generally, describes the way the failure occurs. Though costly and time consuming, learning from each real earthquake failure remains a routine recipe for advancement in طراحی لرزه ای methods. Below, some typical modes of earthquake-generated failures are presented.
The lack of تقویت coupled with poor ملات and inadequate roof-to-wall ties can result in substantial damage to an ساختمان بنایی غیر مسلح. ترک خوردگی شدید یا کج شدن دیوارها از شایع ترین آسیب های زلزله هستند. همچنین آسیبی که ممکن است بین دیوارها و دیافراگم های سقف یا کف ایجاد شود، خطرناک است. جدایی بین قاب و دیوارها می تواند پشتیبانی عمودی سیستم های سقف و کف را به خطر بیندازد.
افکت داستانی نرم. Absence of adequate stiffness on the ground level caused damage to this structure. A close examination of the image reveals that the rough board siding, once covered by a روکش آجری, has been completely dismantled from the studwall. Only the سختی of the floor above combined with the support on the two hidden sides by continuous walls, not penetrated with large doors as on the street sides, is preventing full collapse of the structure.
روان سازی خاک. In the cases where the soil consists of loose granular deposited materials with the tendency to develop excessive hydrostatic pore water pressure of sufficient magnitude and compact, تبدیل به مایع of those loose saturated deposits may result in non-uniform شهرک ها and tilting of structures. This caused major damage to thousands of buildings in Niigata, Japan during the زلزله 1964.43
.jpg)
ریزش سنگ رانش زمین. A رانش زمین is a geological phenomenon which includes a wide range of ground movement, including صخره های فرو افتاده. Typically, the action of جاذبه زمین is the primary driving force for a landslide to occur though in this case there was another contributing factor which affected the original پایداری شیب: the landslide required an ماشه زلزله before being released.
کوبیدن به ساختمان مجاور. This is a photograph of the collapsed five-story tower, St. Joseph's Seminary, لس آلتوس، کالیفرنیا which resulted in one fatality. During زمین لرزه لوما پریتا, the tower pounded against the independently vibrating adjacent building behind. A possibility of pounding depends on both buildings' lateral displacements which should be accurately estimated and accounted for.
At زلزله نورتریج, the Kaiser Permanente concrete frame office building had joints completely shattered, revealing فولاد محفظه ناکافی, which resulted in the second story collapse. In the transverse direction, composite end دیوارهای برشی, consisting of two wythes of brick and a layer of شاتکریت that carried the lateral load, peeled apart because of از طریق{0}}کراوات ناکافی است and failed.
Improper سایت ساخت و ساز on a کوهپایه.
Poor detailing of the تقویت (lack of concrete confinement in the columns and at the beam-column joints, inadequate splice length).
Seismically weak داستان نرم at the first floor.
اثر فونداسیون های کشویی of a relatively rigid residential building structure during زلزله 1987 ویتیر باریک. The magnitude 5.9 earthquake pounded the Garvey West Apartment building in Monterey Park, California and shifted its روبنا about 10 inches to the east on its foundation.
If a superstructure is not mounted on a جداسازی پایه system, its shifting on the basement should be prevented.
بتن آرمه column burst at زلزله نورتریج due to حالت تقویت برشی کافی which allows main reinforcement to دست و پنجه نرم کردن outwards. The deck unseated at the لولا and failed in shear. As a result, the La Cienega-Venice زیرگذر section of the 10 Freeway collapsed.
زمین لرزه لوما پریتا: side view of reinforced concrete ستونهای پشتیبانی- شکست خوردند which triggered عرشه بالایی روی عرشه پایینی فرو می ریزد of the two-level Cypress viaduct of Interstate Highway 880, Oakland, CA.
خرابی دیوار حائل at زمین لرزه لوما پریتا in Santa Cruz Mountains area: prominent northwest-trending extensional cracks up to 12 cm (4.7 in) wide in the concrete سرریز to Austrian Dam, the north تکیه گاه.
Ground shaking triggered روان سازی خاک in a subsurface layer of شن, producing differential lateral and vertical movement in an overlying کاراپاس of unliquified sand and سیل. This حالت شکست زمین, termed گسترش جانبی، یکی از دلایل اصلی آسیبهای ناشی از زلزله- روانگرایی است.44
Severely damaged building of Agriculture Development Bank of China after زلزله 2008 سیچوان: most of the تیرها و ستون های پایه بریده می شوند. Large diagonal cracks in masonry and veneer are due to in-plane loads while abrupt توافق of the right end of the building should be attributed to a دفن زباله which may be hazardous even without any earthquake.45
تاثیر دوگانه سونامی: امواج دریا hydraulic فشار and طغیان. Thus, زلزله اقیانوس هند of December 26, 2004, with the مرکز زلزله off the west coast of سوماترا, Indonesia, triggered a series of devastating tsunamis, killing more than 230,000 people in eleven countries by غرق شدن جوامع ساحلی اطراف با امواج عظیم up to 30 meters (100 feet) high.47
ساخت و ساز مقاوم در برابر زلزله
ساخت و ساز زلزله means implementation of طراحی لرزه ای to enable building and non-building structures to live through the anticipated earthquake exposure up to the expectations and in compliance with the applicable کدهای ساختمان.
طراحی و ساخت ارتباط نزدیکی با هم دارند. برای دستیابی به یک کار خوب، جزئیات اعضا و اتصالات آنها باید تا حد امکان ساده باشد. مانند هر ساخت و ساز به طور کلی، ساخت و ساز زلزله فرآیندی است که شامل ساخت، مقاوم سازی یا مونتاژ زیرساخت ها با توجه به مصالح ساختمانی موجود است.48
The destabilizing action of an earthquake on constructions may be مستقیم (seismic motion of the ground) or غیر مستقیم (earthquake-induced landslides, روان سازی خاک and waves of tsunami).
یک سازه ممکن است تمام ظواهر پایداری را داشته باشد، اما در زمان وقوع زلزله چیزی جز خطر ایجاد نکند.49 The crucial fact is that, for safety, earthquake-resistant construction techniques are as important as کنترل کیفیت and using correct materials. پیمانکار زلزله should be ثبت شده است in the state/province/country of the project location (depending on local regulations), پیوند خورده است and بیمه شدهاستناد مورد نیاز است.
To minimize possible تلفاتفرآیند ساخت و ساز باید با در نظر گرفتن اینکه هر زمانی قبل از پایان ساخت و ساز ممکن است زلزله رخ دهد سازماندهی شود.
Each پروژه ساخت و ساز requires a qualified team of professionals who understand the basic features of seismic performance of different structures as well as مدیریت ساخت و ساز.
سازه های ادوبی
Around thirty percent of the world's population lives or works in earth-made construction.50 Adobe type of آجرهای گلی is one of the oldest and most widely used building materials. The use of خشتی is very common in some of the world's most hazard-prone regions, traditionally across Latin America, Africa, Indian subcontinent and other parts of Asia, Middle East and Southern Europe.
ساختمان های ادوبی در برابر زلزله های قوی بسیار آسیب پذیر در نظر گرفته می شوند.51 However, multiple ways of seismic strengthening of new and existing adobe buildings are available.52
عوامل کلیدی برای بهبود عملکرد لرزه ای ساخت و ساز خشت عبارتند از:
کیفیت ساخت.
طرحبندی فشرده،{0}}جعبه.
تقویت لرزه ای.53
سازه های سنگ آهک و ماسه سنگ
سنگ آهک is very common in architecture, especially in North America and Europe. Many landmarks across the world are made of limestone. Many medieval churches and castles in Europe are made of سنگ آهک and ماسه سنگ masonry. They are the long-lasting materials but their rather heavy weight is not beneficial for adequate seismic performance.
Application of modern technology to seismic retrofitting can enhance the survivability of unreinforced masonry structures. As an example, from 1973 to 1989, the سالت لیک سیتی و ساختمان کانتی in یوتا was exhaustively renovated and repaired with an emphasis on preserving historical accuracy in appearance. This was done in concert with a seismic upgrade that placed the weak sandstone structure on base isolation foundation to better protect it from earthquake damage.
سازه های قاب چوبی
قاب چوبی dates back thousands of years, and has been used in many parts of the world during various periods such as ancient Japan, Europe and medieval England in localities where timber was in good supply and building stone and the skills to work it were not.
The use of اسکلت چوبی in buildings provides their complete skeletal framing which offers some structural benefits as the timber frame, if properly engineered, lends itself to better قابلیت بقای لرزه ای.54
ساختارهای قاب سبک-
ساختارهای قاب سبک- usually gain seismic resistance from rigid تخته سه لا shear walls and wood structural panel دیافراگم ها.55 Special provisions for seismic load-resisting systems for all چوب مهندسی شده structures requires consideration of diaphragm ratios, horizontal and vertical diaphragm shears, and اتصال دهنده/بست values. In addition, collectors, or drag struts, to distribute shear along a diaphragm length are required.
سازه های بنایی تقویت شده
A construction system where آرماتور فولادی is embedded in the اتصالات ملات of سنگ تراشی or placed in holes and that are filled with بتن or دوغاب is called سنگ تراشی تقویت شده.56 There are various practices and techniques to reinforce masonry. The most common type is the reinforced سنگ تراشی واحد توخالی.
To achieve a هادی behavior in masonry, it is necessary that the مقاومت برشی of the wall is greater than the استحکام خمشی.57 The effectiveness of both vertical and horizontal reinforcements depends on the type and quality of the masonry units and ملات.
The devastating 1933 زمین لرزه لانگ بیچ revealed that masonry is prone to earthquake damage, which led to the کد ایالت کالیفرنیا making masonry reinforcement mandatory across California.
سازه های بتن آرمه
بتن آرمه is concrete in which steel reinforcement bars (میلگردها) or الیاف have been incorporated to strengthen a material that would otherwise be شکننده. It can be used to produce تیرها, ستون ها، طبقات یا پل ها.
بتن پیش تنیده is a kind of بتن آرمه used for overcoming concrete's natural weakness in tension. It can be applied to تیرها, floors or bridges with a longer span than is practical with ordinary reinforced concrete. Prestressing تاندون ها (generally of high tensile steel cable or rods) are used to provide a clamping load which produces a تنش فشاری that offsets the تنش کششی that the concrete عضو فشرده سازی would, otherwise, experience due to a bending load.
To prevent catastrophic collapse in response earth shaking (in the interest of life safety), a traditional reinforced concrete frame should have هادی joints. Depending upon the methods used and the imposed seismic forces, such buildings may be immediately usable, require extensive repair, or may have to be demolished.
سازه های پیش تنیده
ساختار پیش تنیده is the one whose overall تمامیت, ثبات and امنیت depend, primarily, on a پیش تنیدگی. پیش تنیدگی means the intentional creation of permanent stresses in a structure for the purpose of improving its performance under various service conditions.58
انواع اصلی پیش تنیدگی زیر وجود دارد:
قبل از فشرده سازی (عمدتاً با وزن خود یک ساختار)
تظاهر with high-strength embedded tendons
ارسال{0}}تنش with high-strength bonded or unbonded tendons
Today, the concept of ساختار پیش تنیده is widely engaged in design of ساختمان ها, underground structures, TV towers, power stations, floating storage and offshore facilities, راکتور هسته ای vessels, and numerous kinds of پل systems.59
A beneficial idea of پیش تنیدگی was, apparently, familiar to the ancient Rome architects; look, e.g., at the tall اتاق زیر شیروانی wall of کولوسئوم working as a stabilizing device for the wall اسکله ها beneath.
سازه های فلزی
سازه های فلزی are considered mostly earthquake resistant but some failures have occurred. A great number of welded ممان فولادی-قاب مقاوم buildings, which looked earthquake-proof, surprisingly experienced brittle behavior and were hazardously damaged in the زلزله 1994 نورتریج.60 After that, the آژانس مدیریت اضطراری فدرال (FEMA) initiated development of repair techniques and new design approaches to minimize damage to steel moment frame buildings in future earthquakes.61
For فولاد سازه ای seismic design based on طراحی ضریب بار و مقاومت (LRFD) approach, it is very important to assess ability of a structure to develop and maintain its bearing resistance in the غیر ارتجاعی range. A measure of this ability is شکل پذیری, which may be observed in a خود مواد, in a عنصر ساختاری, or to a کل ساختار.
As a consequence of زلزله نورتریج experience, the American Institute of Steel Construction has introduced AISC 358 "Pre-Qualified Connections for Special and intermediate Steel Moment Frames." The AISC Seismic Design Provisions require that all قاب های فولادی مقاوم در برابر لحظه employ either connections contained in AISC 358, or the use of connections that have been subjected to pre-qualifying cyclic testing.62
پیش بینی تلفات زلزله
تخمین تلفات زلزله is usually defined as a نسبت خسارت (دکتر) which is a ratio of the earthquake damage repair cost to the ارزش کل of a building.63 حداکثر ضرر احتمالی (PML) is a common term used for earthquake loss estimation, but it lacks a precise definition. In 1999, ASTM E2026 'Standard Guide for the Estimation of Building Damageability in Earthquakes' was produced in order to standardize the nomenclature for seismic loss estimation, as well as establish guidelines as to the review process and qualifications of the reviewer.64
Earthquake loss estimations are also referred to as ارزیابی ریسک لرزه ای. فرآیند ارزیابی ریسک عموماً شامل تعیین احتمال حرکات مختلف زمین همراه با آسیب پذیری یا آسیب ساختمان در زیر آن حرکات زمین است. نتایج به عنوان درصدی از ارزش جایگزینی ساختمان تعریف می شود.65