مطالعات میکرو لرزه ها(مایکرو ترمور)

• هدف مطالعه

شناسایی و برآورد فرکانس طبیعی و شاخص آسیب پذیری زمین و سازه، و برآورد شتاب مورد تحمل سازه

• مقدمه

حفظ سازه­های مختلف در سرتاسر دنيا و افزايش پايداري آنها در مقابل زمين لرزه مسئله مهمي براي بسياري از کشورهاست. بدين منظور تلاشهاي بسياري براي تسليح يا تعمير بناهاي فوق علاوه بر برآورد دقيق ميزان تخريب ناشي از زمين لرزه­هاي آتي انجام پذيرفته است. درجه و ميزان خرابي در حين زمين لرزه­ها به ويژگي­هاي ديناميکي سازه­ها و همچنين تقويت امواج لرزه­اي وابسته است. به همين علت رفتار سازه­ها پيش از تسليح و ترميم بايستي شناسايي گردند.

يکي از اهداف اين مطالعات مي­تواند بررسي ويژگي­هاي ديناميکي و شناسايي سازه­ها و شناسايي مکانيزم اصلي تخريب براي برآورد خطر تخريب يا واژگوني نقاط مختلف سازه باشد. از جمله روشهايي كه در سالهاي اخير مورد استفاده قرار گرفته است بکارگيري مايکروترمورها به عنوان ساده­ترين و ارزانترين روش و بدون ايجادهرگونه تخريب سازه­اي مي­باشد.

براساس تحليل مايكروترمورها مي­توان خصوصيات ديناميكي خاك سازه و نيز کرنشهاي زمين و سازه را برآورد نموده و شاخص آسيب پذيري خاك و سازه را تخمين زد. براساس پارامترهاي فوق شتابهايي که سازه در نقاط مختلف خود قادر به تحمل آنها مي­باشد محاسبه مي­گردد و به عنوان شاخصي از مقاومت در مقابل زمين لرزه ارائه مي­گردد.

يکي از پارامترهاي ايجاد کننده بخش عمده­اي از خرابي سازه­اي، ويژگي­هاي ديناميکي و عملکرد لرزه­اي ساختمانها مانند فرکانس طبيعي، نسبت ميرائي و شاخص آسيب پذيري آنها مي­باشد. اين پارامترها از اندازه­گيري­هاي انجام شده روي سازه يا يک ساختمان قابل اندازه­گيري مي­باشند. مزيت اصلي تحليل مايکروترمورها در مقايسه با ساير روشها اجراي ساده، سريع و ارزان و نتايج قابل اعتماد و دقيقي از فرکانس ميرائي و شاخص آسيب پذيري مدهاي ارتعاشي سازه از دامنه­هاي کوچک تحريک مي­باشد.

نسبت ميرايي پارامتري است که نشان دهنده کاهش انرژي يک سامانه نوسانگر مي­باشد. کاهش مي­تواند داخلي (ميرايي مصالح) يا سامانه ديگر (ميرايي شعاعي) باشد. به طور کلي نسبت ميرايي براي مشخص ساختن سطح ميرايي سازه بکار مي­رود و در طراحي لرزه­اي سازه مهمتر مي­باشد. توانايي سازه در کاهش انرژي ارتعاشي به ميرايي وابسته است که مي­تواند به صورت نسبت ميرايي محاسبه گردد. در طي ارتعاش يک زمين لرزه يک سازه بلند­ترين دامنه پاسخ را در فرکانس بنيادي خود داراست که به جرم و سختي آن وابسته مي­باشد. سطح ميرايي متغير مهمي در طراحي براي کاهش ارتعاشات و ساخت يک سازه مقاوم در مقابل زمين لرزه مي­باشد.

شاخص آسيب پذيري سازه در مقابل زمين لرزه که قادر است تا مقدار زاويه انحراف را محاسبه نمايد به شتاب زمين لرزه ورودي و فرکانس بينادي هر طبقه وابسته مي­باشد. اين پارامتر از فرکانس بنيادي و دامنه هر طبقه بدست آمده از تابع تقويت سازه برآورد مي­گردد. تايع تقويت يک سازه از نسبت طيفي سازه و نسبت طيفي زمين طيف ميدان آزاد که نسبت طيفي کف ناميده مي­شود، برآورد مي­گردد.

برآورد مقاومت سازه تحمل ارتعاش لرزه­اي و مشخصات سازه از طريق ثبت نوفه محيطي قابل انجام مي­باشد. از اين رو داده­هاي برداشت شده مورد تحليل قرار گرفتند تا فرکانس طبيعي و نسبت ميرايي سازه را محاسبه کرده و در نتيجه شاخص آسيب پذيري سازه را استخراج نمايند.

ريز ارتعاشات

ارتعاشات با دامنه كوتاه، ضعيف و با پريود پائين كه ممكن است در سطح زمين ثبت شده باشند عموماً “ريز ارتعاش” ناميده مي‌شوند (Okada, 2003). دامنه اين ريز ارتعاشات جز در موارد استثنائي همواره خيلي كم است. آنها ارتعاشات زمين با جابجايي بين ۱/۰ تا ۱ ميكرون و دامنه سرعت بين ۰۰۱ /۰ تا ۰۱/۰ سانتي­متر بر ثانيه، خيلي پائين­تر از آستانه احساس انسان هستند و فقط توسط لرزه­­نگار‌هاي با بزرگنمايي زياد كشف مي‌گردند (;Dikmen & Mirzaoglu,2005 2003 & Dykmen, Mirzaoglu ).

اصطلاح ريز ارتعاش كليه ارتعاشات زمين، بجز رخدادهاي كوتاه مدت مانند زمين لرزه يا انفجار را در بر مي‌گيرد (Ibs-von Seht and wohlenberg,1999). ريز ارتعاشات حركات زمينه زمين قابل ربط دادن به منابع غير لرزه‌اي هستند (Asten, et al.,2005).

شکل۱: ارتعاشات محيطي (خردلرزه­ها و ريزارتعاشات)، (Yokoi, 2010)

۳- مطالعات پیشنهادی

در مطالعات ژئوفیزیک تمرکز بر شناسایی غیر مستقیم مصالح و ساختارها پرداخته معطوف می­گردد. در این بخش اندازه­گیریها به روش خرد لرزه­سنجی پیشنهاد می­گردند.

• مطالعات خرد لرزه­سنجی به روش تک ایستگاهی صورت خواهد پذیرفت.

روش خرد لرزه سنجی عمدتا برای شناسایی و برآورد فرکانس طبیعی ساختگاه و سازه بکار می­رود. قابلیت دیگر روش خرد لرزه سنجی استخراج پروفیل سرعتهای امواج لرزه­ای در محل  برداشت می­باشد که در صورت تمایل کارفرما این مهم نیز قابل انجام می­باشد.

ابزارهاي مورد استفاده جهت برداشت ريزارتعاشات عبارت خواهند بود از لرزه سنج سه کاناله ، کامپيوتر قابل حمل، کمپاس و سيستم موقعيت ياب جهاني.

• خدمات مهندسی

سرفصلهای گزارش خدمات مهندسی به شرح ذیل می­باشد:.

• جانمایی ایستگاه­های مناسب برای برداشت داده­های خرد لرزه­ها
• پردازش و تفسیر داده­های خردلرزه سنجی
• برآرد فرکانس طبیعی زمین و بخشهای مختلف سازه
• برآورد شاخص آسیب پذیری زمین و سازه
• جمع بندی و گزارش نهایی
• شرح خدمات مطالعات به تفکیک
• تعیین محل ایستگاه­های اندازه­گیری
• اندازه­گیری نوفه­ های محلی به روش خرد لرزه ­سنجی (در طبقات مختلف از همکف تا بام سازه)
• پردازش داده­های اندازه­گیری شده
• ارائه فرکانس طبیعی ساختگاه و سازه
• ارائه شاخص آسیب پذیری زمین و سازه

شرکت زمین ساخت پویان زمان با دارابودن تجهیزات تخصصی مایکروترمور آماده همکاری با ارگان های مختلف در زمینه شناسایی و برآورد فرکانس طبیعی و شاخص آسیب پذیری زمین و سازه، و برآورد شتاب مورد تحمل سازه می باشد.