| فعالیتهای مربوط به مهندسی زلزله الف) تولید شتابنگاشت مصنوعی ب) تحلیل خطر شهرهای ایران ج) پایش سلامت سازه‌ای
دیگر فعالیتهای مربوط به مهندسی زلزله الف) بررسی تأثیر سختی سازه و سختی دیوارهای برشی بر روی نتایج تحلیل پی شمع ب) ارزیابی پتانسیل روانگرایی در خاکهای لای‌دار با استفاده از روشهای تنش تناوبی ج) ارزیابی پتانسیل روانگرایی و پیش‌بینی میزان فشار آب حفرهای دینامیکی در خاکهای لای‌دار با استفاده از مفاهیم انرژی
الف) تولید شتابنگاشت مصنوعی زلزله 
اغلب پدیده‌های طبیعی اتفاقی که رخ می‌دهد به نظر می‌رسد که از نظم خاصی پیروی نمی‌کنند. در علوم مهندسی، شناخت و بررسی این پدیده‌ها از جهات مختلف ضروری می‌باشد و از جایگاه خاصی برخوردار است. در مهندسی برق برخی از سیگنالها که مورد بررسی قرار می‌گیرد، پدیده‌هائی اتفاقی هستند. در مهندسی سازه و زلزله نیز زلزله، انفجار، ضربه و باد جزء پدیده‌های اتفاقی محسوب می‌شود و رفتار آنها از نظم خاصی تبعیت نمی‌کند. تلاش عمومی در تمام رشته‌های مهندسی در راستای قانونمند کردن و الگوسازی این پدیده‌ها به منظور شناخت، ارزیابی و پیش‌بینی رفتار این فرایندها صورت می‌پذیرد. در بسیاری از حالات، طرح نهایی تسهیلات بحرانی یا سازه‌های مهم از قبیل نیروگاه‌های برق هسته‌ای، سدها و ساختمانهای مرتفع بر اساس تحلیل کامل تاریخچه زمانی تهیه می شود. شتابنگاشت‌های مناسب برای تحلیل تاریخچه زمانی، رکوردهایی هستند که دارای مشخصاتی مشابه با خصوصیات برآورد شده برای محل ساختگاه مورد‌نظر باشند. لیکن با توجه به تعداد و تنوع کم شتابنگاشت‌های ثبت و پردازش شده، انتخاب رکوردهای متناسب با واقعیت برای طراحی، در برخی موارد با اشکال مواجه شده و حتی ناممکن می‌باشد. رکوردهای حاصل از زلزله‌های به وقوع پیوسته در مناطق دیگر نیز با توجه به تفاوتهای موجود در خصوص مشخصات زمین ساختی در اکثر مواقع معیارهای مورد‌نظر را ارضاء نمی‌کنند. در چنین شرایطی استفاده از شتابنگاشت‌های مصنوعی، با توجه به ویژگیهای مورد انتظار ساخته می‌شوند، می‌تواند یک راه حل مناسب برای آنالیز و طراحی سازه‌های مهم باشد. روشهای مختلفی جهت تولید این رکوردها وجود دارد، که می‌توان به مدلهای ژئوفیزیکی، تصادفی و مدلهایی بر اساس هوش مصنوعی اشاره نمود. در بخش تولید شتابنگاشت مصنوعی زمینه‌های تحقیقاتی عبارتند از: - تولید شتابنگاشت مصنوعی زلزله برای سطح خطر مشخص
- استفاده از تبدیلات نوین برای تولید شتابنگاشت مصنوعی منطبق بر طیف طرح
- کاربرد منطق فازی در تولید شتابنگاشت منطبق بر طیف هدف
- شبیه‌سازی رکوردهای زلزله براساس تبدیل هیلبرت- هوانق
ب) تحلیل خطر شهرهای ایران برای شتاب و طیف طرح از عمده‌ترین پدیده‌های طبیعی که هر از چند گاهی در کشورها موجب آسیب‌های اقتصادی و ایجاد تلفات انسانی می‌شود، زلزله است. با نگاهی گذرا به تاریخ معاصر ایران، رویدادهایی مانند زلزله بم، منجیل، بوئین زهرا و ... باعث تاثر و تاسف شگفت در هر انسانی می‌گردد. پیامدهای ناگوار اقتصادی و اجتماعی ناشی از رویداد زمینلرزه‌ها که بیشتر به سبب طراحی و اجرای نامناسب ساختمانها پدید می‌آیند از یک طرف، و گسترش روز افزون ساخت و سازه‌ها از طرف دیگر، اهمیت طراحی‌های مناسب و توانبخشی سازه‌ها در برابر زمینلرزه را مشخص می‌سازد. یکی از اساسی ترین گام‌ها در طراحی سازه‌ها، طراحی مقاوم در برابر زمینلرزه می‌باشد که مطالعات لرزه خیزی را می‌طلبد. این مهم در گرو استفاده از داده‌های زمینلرزه ای به منظور نمایان شدن الگوی لرزه خیزی در یک منطقه و برآورد پارامترهای زمینلرزه در محل احداث یک سازه و شهرهای کشور است. پس از رویداد هر زلزله ای، متخصصان امر و مسئولان هر کشور با فکر تکمیل کردن اطلاعات و به روز کردن آئین نامه‌های طراحی ساختمانها در برابر زلزله تمام تلاش خود را بکار می‌گیرند. مهمترین پارامتری که پس از هر زلزله مشخص می‌گردد، لرزه خیزی ان منطقه می‌باشد که در تعیین نیروهای ناشی از زلزله برای طراحی ساختمانها از پارامترهای تاثیرگذار بشمار می‌رود. علمی‌که توانایی تعیین این عامل مهم را دارد، «تحلیل خطر زلزله» می‌باشد. بکمک این علم، برای هر منطقه با توجه به داده‌های لرزه خیزی، گسلهای فعال منطقه و روابط کاهندگی، پارامترهای مختلف جنبش زمین تعیین می‌گردد. بدیهی است آئین‌نامه‌های طراحی ساختمانها در برابر زلزله، فقط حداقل‌هایی را برای طراحی ارائه می‌نمایند و برای یک کشور در هر منطقه بصورت جزئی شتاب مبنای طرح ارائه نمی‌شود. به عنوان مثال شتاب مبنای طرح بر روی سنگ بستر تهران در استاندارد 2800 برابر 35/0 گرم ارائه شده است. اما مطالعات تحلیل خطر زلزله برای تهران بیانگر این مطلب است که در بعضی مناطق شتاب مبنای طرح بالغ بر 45/0 گرم می‌باشد که شتاب مبنای واقعی حدود 30 درصد نیروی بیشتری برای طراحی درنظر می‌گیرد. به تهیه شتاب مبنای طرح برای یک منطقه با وسعت محدود «ریز پهنه‌بندی» اطلاق می‌گردد. از مهمترین کاربردهای ریز پهنه‌بندی، تدوین برنامه‌ریزی‌های کلان شهرها است. زیرا با تهیه ریز پهنه‌بندی، مناطق با احتمال خطر کمتر برای زلزله‌های احتمالی منطقه مشخص شده و می‌تواند در برنامه‌ریزی شهری برای شهرهای در حال ساخت و یا توسعه در تعیین ساختگاه ساختمانهای حساس و مهم (مانند: فرمانداری، بیمارستان، هلال احمر، مراکز امدادی و ...) که خدمت‌رسانی آنها در حین و پس از زلزله بسیار مهم و ضروری است بکار رود. در شهرهای ساخته شده، ریز پهنه‌بندی جهت تهیه نقشه‌های مدیریت بحران نقش اساسی ایفا کرده و در تعیین محل ساختمانهای مدیریت بحران، اسکان موقت و ... کاربرد اساسی دارد. از کاربردهای دیگر ریز پهنه بندی تنظیم اولویت در بهسازی بافت‌های فرسوده شهری با توجه به خطرپذیری هر منطقه است. با توجه به زلزله‌های احتمالی، بهسازی می بایست از مناطقی که خطر وقوع زلزله بیشتر باشد شروع گردد. ریزپهنه‌بندی در طراحی ساختمانها بسیار کارا و موثر می‌باشد زیرا نیروی ناشی از زلزله درنظر گرفته شده در طراحی آنها نزدیک به واقعیت بوده و فقط به حداقل‌های آئین‌نامه‌ای (مثلاً در ایران استاندارد 2800) اکتفا می‌شود. یکی دیگر از کاربردهای ریزپهنه‌بندی در مطالعات مقاوم‌سازی ساختمانها می‌باشد، زیرا طبق ضوابط و دستورالعمل‌های بهسازی، انجام مطالعات تحلیل خطر ساختگاه و تهیه طیف طرح لازم می باشد. لذا با انجام ریز پهنه‌بندی دیگر نیاز به انجام مطالعه موردی برای ساختمانها از بین می‌رود. بنابراین منطقی است که مطالعات تحلیل خطر زلزله، تهیه طیف طرح و شتابنگاشت متناسب با آن بخاطر دلایل زیر انجام شود: (1) طراحی ساختمانهای جدید با دید واضح بینانه نسبت به خطر زلزله، (2) ارزش ساختمانهایی که قرار است ساخته شود اعم از دولتی، عمومی، مسکونی، ورزشی، (3) جمعیت استفاده کننده از این ساختمانها و حفظ جان انسانها، (4) مکانیابی نقاط حساس و پرخطر از نظر زلزله در طرح جامع. از این‌رو در این گروه سعی شده است تا برای بیش از 20 شهر از مراکز استانهای کشور و شهرهای مهم مطالعات لرزه‌خیزی و تحلیل خطر انجام گرفته و درپی آن نقشه‌های ماکزیمم شتاب حرکت زمین ( PGA ) و طیف طرح برای آنها استخراج شده است. مجموعه ای از داده‌های لرزه‌خیزی تاریخی و دستگاهی تا به حال بکار گرفته شده و منابع لرزه‌زا تا شعاع 2 00 کیلومتری هر شهر مدل شده‌اند. سپس برای برآورد پارامترهای لرزه خیزی از نرم‌افزار کیکو (2000) استفاده شده است. ارزیابی احتمالی خطر زلزله برای شبکه بندی هر شهر با استفاده از نرم افزار SEISRISK III انجام شده و نتایج این ارزیابی بوسیله نقشه‌های ماکزیمم شتاب حرکت زمین ( PGA ) تهیه گردیده است. برای سایر مراکز استانهای کشور و شهرهای مهم برنامه‌ریزی انجام مطالعات صورت گرفته است.
ج) پایش سلامت سازه‌ای زندگی روزمره ما وابستگی زیادی به سازه‌های عمرانی داشته و این وابستگی هر روز بیشتر و بیشتر می‌شود. از جمله این سازه‌ها می توان به پلها، ساختمانها، خطوط لوله، اسکله‌ها و غیره اشاره کرد. بسیاری از سازه‌ها در طول سالیان متمادی به جامعه سرویس دهی می کنند و علی رغم گذشت زمان و آسیب‌های مرتبط در آن، همچنان مورد استفاده قرار می گیرند. پایش شرایط این سازه‌ها برای نگهداری لازمه، از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. بعلاوه ارزیابی شرایط تسهیلات بحرانی و سازه‌های زیربنایی بعد از وقوع حوادثی نظیر زلزله از اهمیت دوچندانی برخوردار است. این تسهیلات ضروری بایستی فوراً ارزیابی شده و ترمیم شوند تا اینکه اثرات فاجعه به حداقل رسیده و بتوان آسانتر جامعه را به حالت عادی برگرداند. پایش سلامت سازه‌ای یک موضوع در مهندسی سازه می باشد که برای ارزیابی دوره ای و یا مداوم از ایمنی و یکپارچگی سازه‌های عمرانی بکار می رود. بر اساس دانش و اطلاعات از شرایط سازه، سنجش‌های خاص پیشگیرانه را می توان قبل از اینکه سازه از سرویس‌دهی خارج شود انجام دهد تا اینکه از خسارت‌های فاجعه بار جلوگیری کرد. زمینه‌های تحقیقاتی که در بخش پایش سلامت سازه‌ای قرار است انجام شود عبارتند از: - پایش سلامت سازه‌ای در سکوهای دریایی
- آشکارسازی آسیب در خطوط لوله
- تعیین موقعیت و اندازه آسیب در صفحات و پوسته‌ها
- آشکارسازی و تخمین آسیب در پلها
- پایش سلامت سازه‌ای بر اساس اطلاعات ناقص
- تعیین موقعیت بهینه سنسور در پلها و ساختمانها برای پایش سلامت سازه‌ای
- موقعیت بهینه سنسور برای پایش سلامت سازه‌ای در صفحات و پوسته‌ها
- طراحی سنسور برای پایش سلامت سازه‌ای
- استفاده از نانوتکنولوژی در بحث پایش سلامت سازه‌ای
دیگر فعالیتهای مربوط به مهندسی زلزله این فعالیتها شامل موارد زیر می‌باشد: الف) بررسی تأثیر سختی سازه و سختی دیوارهای برشی بر روی نتایج تحلیل پی شمع ب) ارزیابی پتانسیل روانگرایی در خاکهای لای‌دار با استفاده از روشهای تنش تناوبی ج) ارزیابی پتانسیل روانگرایی و پیش‌بینی میزان فشار آب حفرهای دینامیکی در خاکهای لای‌دار با استفاده از مفاهیم انرژی 
تحلیل رفتار گروه شمع با دو فرض درنظر نگرفتن سهم سرشمع و درنظر گرفتن سهم سرشمع انجام می‌شود. در صورتیکه از ظرفیت سرشمع استفاده شود به آن سیستم در ادبیات فنی پی شمع گویند. فرض گروه شمع با سر شمع بدون تماس با خاک، باعث افزایش غیرواقعی نیروهای محوری بوجود آمده در شمعها می‌شود در حالیکه با درنظر گرفتن نقش سرشمع، می‌توان شمعها را برای نیروی کمتری طراحی نمود. جهت تحلیل پی شمع می‌توان از برنامه تفاضل محدود FLAC3D و یا برنامه اجزاء محدود ABAQUS استفاده کرد با توجه به وقت‌گیر بودن تحلیل مدل کامل گروه شمع توسط نرم‌افزارهای عددی می‌توان روش ضرایب اندرکنش را که بین سازه پی، شمع و خاک درنظر می‌گیرند استفاده کرد (مانند PIGLET، GARP و...) که یک روش سریع و نسبتاً دقیق برای تحلیل گروه شمع می‌باشد. در این پروژه سعی بر آن خواهد بود که علاوه بر مدل کردن پی شمع به سوالات زیر پاسخ داده شود: الف) آیا درنظر گرفتن سختی دیوار برشی در تحلیل پی شمع لازم است؟ ب) آیا درنظر گرفتن سختی سازه‌ای که بر روی پی شمع قرار دارند، در تحلیل پی شمع لازم است؟ ج) آیا برای درنظر گرفتن سختی سازه لازمست در تحلیل، کلیه طبقات وارد شود؟ روش سید و ادریس (1971) و وتیمن (1971)، روش‌هایی هستند که ارزیابی روانگرایی را بر پایه تنش مورد بررسی قرار می‌دهند. این روش‌ها بر پایه تجربیات حاصل از مشاهدات آزمایشگاهی و صحرایی است و این مسئله بعدها توسط دیگران بسط و گسترش پیدا کرد. بار ناشی از زلزله عبارتست از دامنه بارگذاری وارد شده توسط زلزله و با نسبت تنش سیکلی (CSR) بیان می‌شود. CSR را می‌توان برای هر عمق دلخواهی به دست آورد. البته این نسبت، از آنالیز پاسخ زمین به دست می‌آید.ظرفیت یک خاک به صورت تابعی با تعریف نسبت مقاومت سیکلی (CRR) بیان می‌شود، که با N1/60 مرتبط است. اگر دو خاک، یکی ماسه خالص و دیگری حاوی ریزدانه بوده ولی N1/60 مساوی داشته باشند، خاک حاوی ریزدانه مقاومت بیشتری در برابر روانگرایی نشان می‌دهد. حال برای اینکه اثر مقاومت در برابر روانگرایی را در N1/60ملاحظه کنیم، باید اصلاحاتی روی آن صورت گیرد که از این کار، N1/60cs تعریف می‌شود. در این تحقیق سعی خواهد شد که مدلی ارائه شود که در آن نسبت تنش تناوبی (CSR) براساس پارامترهای فیزیکی خاکهای ماسه‌ای نظیر تراکم نسبی، درصد ریزدانه، نسبت منافذ (تخلخل) و... و همچنین مشخصات بارگذاری نظیر تنش همه جانبه و تعداد سیکل بارگذاری تعیین گردد. روانگرایی یکی از مهمترین پدیده‌های حاصل از زلزله به شمار می‌رود. در حین زلزله انتشار امواج برشی لرزه‌ای به سمت بالا باعث کاهش مقاومت برشی و افزایش فشار آب حفرهای دررسوبات دانه‌ای اشباع می‌گردد. این فرآیند به عنوان روانگرایی شناخته شده و گسیختگی‌های زمین نظیر جوشش ماسه، انتشار جانبی، گسیختگی جریانی، نشست‌های بزرگ و گسیختگی ناشی از کاهش ظرفیت باربری به دنبال دارد. برخلاف بسیاری از تحقیقات اخیر که روی اثرات ذرات سیلت با درصد کم (حداکثر 30٪)، بر روی خاکهای ماسه‌ای متمرکز شده‌اند، این تحقیق به بررسی رفتار دینامیکی خاکهای لای‌دار و یا خاکهای ماسه سیلتی با درصد بالا می‌پردازد که در سطح بین‌المللی نسبتاً جدید می‌باشد. علت استفاده از روش انرژی برای این تحقیق به دلیل مزیتهای این روش بر روشهای دیگر در برآورد روانگرایی و فشار حفرهای خاکها می‌باشد. تاکنون مدلهای بسیاری جهت برآورد فشار حفرهای دینامیکی با استفاده از مفهوم انرژی ارائه شده است. همه این مدلها براساس تعداد محدودی از آزمایشهای آزمایشگاهی بوده و ضعفهای خاص خود را دارند بطوریکه محدوده وسیعی از خاکهای مستعد برای روانگرایی در شرایط مختلف را درنظر نمی‌گیرند. همچنین روابط مناسبی برای پارامترهای کالیبراسیون این مدلها ارائه نشده است. از طرف دیگر عملکرد هیچکدام از این مدلها با داده‌های واقعی در محل و یا داده‌های حاصل از آزمایشهای مدلهای فیزیکی مقایسه نشده‌اند. لذا با توجه به ضرورت‌ها و ابهامات موجود در ادبیات فنی، انجام این تحقیق ضروری به نظر می‌رسد. |
