منبع پایان نامه ارشد درباره زمينلرزه، رويداد، نيرومند، پارامترهاي

دانلود پایان نامه ارشد

برای هر قطعه يک بزرگا در نظر بگیريم و آن را در محاسبات وارد كنیم.

شکل 10: تقسیم بندی گسل به قطعات كوچکتر
به صراحت مي توان گفت كه مي بايست از ساخت هر سازه ای روی گسل فعال دوری كنیم. اما در جاهائي كه مجبوريم اين كار را انجام دهیم مي بايست مباحث ويژه مربوط به تاثیر گسلس بر سازه را مد نظر قرار دهیم.
تحلیل خطر زمین لرزه( Earthquake Hazard Analysis )
تعريف تحليل خطر لرزه اي:
برآورد برخي از پارامترهاي طراحي لرزه اي جنبش نيرومند زمين براي زمين لرزه محتمل در آينده با استفاده از دانش گذشته را تحليل خطر لرزه اي گويند.
در تحلیل خطر پذيری از پارامترهائي همچون فاصله، بزرگا، روابط كاهندگي، شرايط خاک محلي و … استفاده شده و پارامتر مشخصي از حركت زمین )مثلاً شتاب( در سايت مورد نظر پیش بیني مي شود.
سطوح خطر زلزله
خطر زمين لرزه با توجه به پارامترهاي جنبش نيرومند زمين در ساختگاه سازه براي زمين لرزه طرح كه احتمال رويداد آن در طول عمر مفيد سازه وجود دارد، معرفي مي شود. معمولا سطوح مختلفي براي طراحي درنظر گرفته مي شود كه بستگي به درجه اهميت سازه يا ساختمان دارد که عبارتند از: {2}
سطح اول سطح بهره برداري مي باشد كه با احتمال رويداد ٦٤ درصد در طول عمر مفيد ساختمان برابر ٥٠ سال درنظر گرفته مي شود كه دوره بازگشت رويداد زمينلرزه براي چنين سطحي برابر ٥٠ سال است(Maximum Credible Design Level: MCL) .
سطح دوم سطح مبناي طراحي مي باشد كه با احتمال رويداد ١٠ درصد در طول عمر مفيد ساختمان برابر ٥٠ سال درنظر گرفته مي شود كه دوره بازگشت رويداد زمين لرزه براي چنين سطحي برابر 475 سال است.(Design Basis Level: DBL)
سطح سوم سطح بالاي طراحي مي باشد كه با احتمال رويداد ٥ درصد در طول عمر مفيد ساختمان برابر ٥٠ سال درنظر گرفته مي شود كه دوره بازگشت رويداد زمين لرزه براي چنين سطحي برابر ١٠٠٠ سال است.(Maximum Design Level: MDL)
سطح چهارم سطح حداكثر مطرح شده براي طراحي مي باشد كه با احتمال رويداد ٢ درصد در طول عمر مفيد ساختمان برابر ٥٠ سال درنظر گرفته مي شود كه دوره بازگشت رويداد زمين لرزه براي چنين سطحي برابر ٢٥٠٠ سال است.(Maximum Credible Design Level: MCL)
مطالعات لرزه زمين ساخت :
گام نخست در تحليل خطر زمين لرزه شناسايي چشمه هاي لرزه اي احتمالي آتي گستره پيرامون ساختگاه ساختمان يا سازه هاي مختلف مي باشد. براي اين منظور ابتدا بايد نسبت به گردآوري كليه اطلاعات زمين لرزه اي و زمين ساختي از گستره مورد مطالعه اقدام لازم صورت مي پذيرد و پس از بررسي هاي مقدماتي با استفاده از نگاره هاي هوايي و تصاوير ماهواره اي صحت و سقم داده هاي زمين ساختي و نو زمين ساختي شناسايي شده، مورد بازنگري قرار مي گيرد و در صورت شناسايي داده جديد، كليه اطلاعات در مقياس كاربري براي اين دانش به نقشه درآورده مي شود. مقياس نقشه هاي مورد استفاده در مطالعات لرزه زمين ساخت در گستره نزديك در مقياس ٥٠٠٠٠:١ و در گستره دورتر در مقياس ٢٥٠٠٠٠:١ كفايت مي كند . با بررسي رويداد زمين لرزه هاي تاريخي و دستگاهي در گستره اين نقشه ها، چگونگي فعاليت لرزه اي آنها در گذشته مورد پژوهش قرار مي گيرد. در سرزمين لرزه خيزي نظير ايران كه ازتمدن كهن برخوردار است گاهي اوقات رويداد زمين لرزه هاي باستاني در مطالعات باستان لرزه شناسي به چشم مي خورد كه حداكثر مي تواند مربوط به ٥٠٠٠ سال گذشته باشد ولي اين اطلاعات كه از عدم قطعيت زيادي برخوردار هستند، بدرستي نمي توانند فعاليت لرزه اي داده هاي زمين ساختي گستره مورد مطالعه را روشن سازند و در كنار اين پروهش ها نياز به انجام مطالعات نو زمين ساختي مي باشد و در مواردي نياز به حفر ترانشه برروي چشمه هاي لرزه زا نظير گسل ها وجود داشته و با نمونه گيري از زون خرد شده گسل ها با استفاده از روش هاي سن يابي مي توان فعاليت هاي چشمه هاي لرزه زا كنترل و تعيين نمود. در اين گام از مطالعات تحليل خطر زمين لرزه، چشمه هاي احتمالي لرزه زا شناسايي و مدل لرزه زمين ساختي از هندسه آنها فراهم مي شود. اين مدلها حالت ساده اي از هندسه پيچيده چشمه هاي لرزه اي (خطي و ناحيه اي) مي باشند. در اين مطالعات كوشش مي گردد تا مدل رياضي چشمه هاي لرزه زا از قطعيت مكاني بيشتري برخوردار باشند و سعي مي شود كه پارامترهاي موثر در برآورد پتانسيل رويداد زمين لرزه برروي آنها شناسايي و تخمين زده شود . اين پارامترهاي شامل هندسه چشمه لرزه زا (طول، عرض، عمق و شيب و …) پتانسيل حداكثر زمينلرزه محتمل برروي آن، چگونگي لايه لرزه زا در محدوده آن (ژرفاي كانوني زمينلرزه هاي احتمالي آتي)، ساز وكار حركت هاي آتي برروي آن چشمه و… مي باشد.
برآورد پارامترهاي لرزه خيزي :
با گردآوري داده هاي زمينلرزه هاي تاريخي و دستگاهي امكان بررسي هاي آماري برروي اين داده ها فراهم مي شود. سرشت لرزه خيزي هر گستره و ويژگيهاي لرزه خيزي آن برپايه چگونگي رويداد زمينلرزه ها در آن گستره توصيف ميگردد. هرچند رويداد زمينلرزه ها از گذشته تا حال از عدم قطعيت يكساني برخوردار نيستند ولي با درنظر گرفتن خطاها بويژه براي بزرگا و موقعيت مكاني آنها مي توان با بكار گيري توابع توزيع مناسب به روشهاي آماري پارامترهاي لرزه خيزي گستره مورد مطالعه را تخمين زد.
به منظور برآورد ويژگيهاي لرزه خيزي يك گستره لازم است كه داده هاي زمينلرزه اي از كاتالوگ زمينلرزه هاي تاريخي و دستگاهي استخراج و مورد پردازش قرار گيرند. پس از تكميل مشخصات زمينلرزه ها نظير موقعيت رومركز، بزرگاي زمينلرزه، ژرفاي كانوني زمينلرزه و …. مي توان از روشهاي آماري بهره برد وسرشت لرزه خيزي گستره مورد مطالعه را روشن ساخت .
يكي از شاخص هاي فهرست زمينلرزه هاي يك گستره مورد مطالعه، تهيه فهرستي از رويداد زمينلرزه هايي است كه رويداد آنها بايد پديده اي مستقل از يكديگر باشند و توزيع آنها بايد از فرآيند پوآسوني تبعيت نمايد اين شاخص سبب مي شود كه رويداد پس لرزه ها و پيش لرزه هاي يك زمينلرزه اصلي از فهرست رويداد زمينلرزه ها شناسايي و حذف گردند. مدل پوآسوني يك چارچوب ساده براي ارزيابي احتمالي وقايعي كه از فرآيند پوآسوني تبعيت مي نمايند، ارائه ميدهد. فرآيندي كه مقاديري از يك متغيير تصادفي براي توصيف تعداد وقوع يك حادثه خاص در يك فاصله زماني يا يك گستره مكاني معين ارائه مي دهد.
برآورد پارامترهای جنبش نیرومند زمین :
همانطوريكه در بخش نخست مطرح شد پارامترهاي جنبش نيرومند زمين كه در مقاوم سازي ساختمانها و يا سازه ها در برابر زمينلرزه بكار گرفته مي شوند، شكلي از پارامترهاي جنبش نيرومند زمين مي باشد كه به شالوده ساختمان و يا سازه وارد مي شود و اندازه آن تابع رويداد زمينلرزه طرح براي سطوح مختلف لرزه اي در طراحي مي باشد. متداولترين پارامتر جنبش نيرومند زمين، شتاب مولفه هاي افقي و قائم مي باشد كه مي تواند بصورت تاريخچه زماني شتاب معرفي شود و شامل محتواي فركانسي و مدت دوام لرزش است. بخشي از تحليل هاي استاتيكي ساختمان و سازه براي بارگذاري زمينلرزه با اوج دامنه شناب جنبش نيرومند زمين انجام مي شود. بنابراين لازم است كه مقادير آن براي زمينلرزه طرح در سطوح مختلف لرزه اي در طراحي تهيه شود، به تهيه اين بخش از پارامترهاي جنبش نيرومند زمين منحني خطر زمينلرزه مي گويند .اين منحني مي تواند براي يك چشمه لرزه زا ويا تركيبي از چشمه هاي لرزه زا براي ساختگاهي معين تهيه شود. مفهوم پايه اي محاسبات از اوج (y) مورد نياز براي تهيه منحني هاي خطر زمينلرزه نسبتا ساده مي باشد. احتمال فزوني يك مقدار خاص براي زمينلرزه محتمل در يك موقعيت از چشمه لرزه اي محتمل، محاسبه شده و (Y) شتاب جنبش نيرومند زمين سپس در احتمال رويداد آن زمينلرزه ضرب خواهد شد. اين مراحل سپس براي تمامي اندازه هاي زمين لرزه (بزرگا) و براي تمامي موقعيت هاي ممكن از يك چشمه لرزه زا با احتمال هاي هر مجموعه تكرار خواهد شد و مدل احتمالي آن بصورت زير مي باشد:

P(Y y) = P(Y y E).P(E) (1-1)

یا

P(Y y) = P(M m).P(R r + dr).P(E) (2-1)

با توجه به مدل احتمال فزوني فوق مي توان احتمال رويداد اوج پارامترهاي جنبش نيرومند زمين را برحسب مقدار آن بدست آورد كه آنگاه مي توان منحني خطر زمينلرزه را براي ساختگاه موردنظر محاسبه نمود. در اين محاسبات بايد مدل كاهيدگي از پارامتر موردنظر كه مي تواند بين چشمه لرزه زا تا شالوده ساختمان تضعيف نمايد براي برآورد پارامتر جنبش نيرومند زمين در ساختگاه موردنظر لحاظ شود.
بكارگيري مدل كاهيدگي حائز اهميت بسياري است. درانتخاب مدل كاهيدگي بايد كوشش شود كه از قطعيت بيشتري برخوردار باشد و براي افزايش قطعيت آن بايد از راهكار درخت منطقي استفاده شود و حداقل از سه مدل كاهيدگي مناسب جهاني براي برازش و تخمين پارامتر جنبش نيرومند زمين بهره برد.
روشي غير احتمالي دربرآورد پارامترهاي جنبش نيرومند زمين وجود دارد كه ميتواند حداكثر پارامترهاي جنبش نيرومند زمين را در پيوند با چشمه هاي بسيار نزديك به ساختگاه را برآورد نمايد، به اين روش قطعي مي گويند زيرا احتمال رويداد را برابر يك درنظر مي گيرند. از اين روش صرفا براي برآورد پارامترهاي جنبش نيرومند زمين براي سطح كنترل و پايداري سازه هايي استفاده مي شود که دارای مخاطرات (hazard) مي باشند (نظير بدنه سدهاي بزرگ و نيروگاههاي هسته اي). در روش قطعي بيشينه بزرگاي زمينلرزه برروي چشمه لرزه زا در نزديكترين فاصله ممكن به ساختگاه درنظر گرفته مي شود و آنگاه برپايه مدل گاهيدگي بيشينه پارامتر جنبش نيرومند زمين در ساختگاه برآورد ميگردد.

شکل 11: توصیف منحنی خطر زلزله
خطرزائی

اگر شتاب زلزله ای كه گسل تولید مي كند كمتر از g0.1 باشد گسل دارای خطر زائي كم است.
اگر 0.1g a <0.25g باشد، گسل از نظر خطرزائي متوسط است.
گسل هائي كه مي توانند شتابي بیش از 0.25g تولید كنند و در فاصله بیش از km10 سازه قرار داشته باشند، دارای درجه خطر زائي زيادند.
اگر شتاب تولیدی گسل بیش از 0.25g باشد و در محدوده km10 ساختگاه قرار داشته باشد، دارای خطرزائي زياد است.

پهنه بندی لرزه ای

پهنه بندي لرزه ای :
هنگاميكه ابعاد سازه يا ساختمان كوچك باشد پارامترهاي جنبش نيرومند زمين براي نقطه اي كه در مركز آن قرار مي گيرد محاسبه مي شود )نظير ساختمان مسكوني يا اداري، پل ، سد، نيروگاه و (.. و در صورتيكه ابعاد سازه و يا ساختمانها بزرگ باشد نظير گسترش يك شهر يا شريانهاي حياتي يك شهر نظير ساماندهي آب و فاضلاب، سامانه برق يا گازرساني و مخابرات يك كشور كه يك منطقه وسيع را پوشش مي دهد و يا در مورد سازه هاي صنعتي نظير قطب هاي صنعتي، پالايشگاه ها و … بايد گستره اين نوع ساختمانها يا سازه ها را از نظر معرفي پارامترهاي جنبش نيرومند زمين پهنه بندي نمود.
برای پهنه بندی خطر نسبی ناپایداری دامنهها و وقوع زمین لغزشها دهها مدل عددی با عوامل، وزن، نرخ، منطق محاسباتی و مقیاس متفاوت ابداع و در شرایط متنوع براساس شواهد زمینی واسنجی اصلاح شده است. شناسایی و طبقهبندی نواحی مستعد لغزش و پهنهبندی خطر آن گامی مهم در ارزیابی خطرات محیطی به شمار رفته و نقش غیر قابل انکاری را در مدیریت حوضههای آبخیز ایفا مینماید.
پهنه بندی لغزش شامل تقسیم بندی سطح زمین به مناطق مجزا و رتبه بندی کردن این مناطق براساس درجهی واقعی یا پتانسیل خطر ناشی از بروز زمین لغزش بر روی شیب دامنههاست. سه رویکرد اصلی در ارزیابی خطر زمین لغزش وجود دارد: کیفی، نیمه کمی و کمی. روش های کمی بر پایه منطق ریاضی از همبستگی بین فاکتورهای موثر و وقوع زمین لغزش می باشند. روش های جبری و آماری دو نوع از روش های کمی اند که عموماً استفاده می شوند. ارزیابی های کمی شامل رگرسیون تحلیلی دو متغیره، چند متغیره و لجیستیک، منطق فازی، آنالیز شبکه مصنوعی و … می باشند.
روش های کیفی بر پایه نظرات کارشناسی می باشند. اصل و پایه روش های کیفی بر پایه استفاده از شاخص زمین لغزش در نواحی مشخصی با ویژگی های زمین شناسی و ژئومورفولوژیکی مشابه هستند. متدولوژی های کیفی که از روش های وزن دهی و نرخ دهی استفاده می کنند به عنوان روش های نیمه کمی شناخته می شوند.
پهنه بندي لرزه اي باتوجه به كاربرد آن مي تواند از دقت متفاوتي برخوردار باشد. براي مثال اگر هدف از مطالعات لرزه خيزي تهيه نقشه پهنه بندي لرزه اي كشور بر طبق آئين نامه هاي ساختماني مقاوم سازي در برابر زمين لرزه باشد در اين صورت نمي توان شرايط ساختگاهي را در پارامترهاي جنبش نيرومند زمين لحاظ نمود و صرفا مي توان پارامترهاي جنبش نيرومد زمين را براي پي سنگ لرزه اي برآورد نمود و مقياس كاربري آن مي تواند ، نقشه هاي در مقياس ٢٥٠٠٠٠٠:١ يا ١٠٠٠٠٠٠:١ و نهايتا ٢٥٠٠٠٠:١ باشد و به ترتيب براي نقاطي با فاصله ٥٠، ٢٥ و يا ١٠ كيلومتر از يكديگر پارامترهاي نظير شتاب جنبش نيرومند زمين را براي پي سنگ لرزه اي تهيه نمود، و سپس خم هاي هم اوج شتاب را براي دوره بازگشت رويداد معين مطابق با تعاريف مورد نياز تهيه نمود.
درصورتيكه پهنه بندي لرزه اي براي گستره يك شهر يا شريانهاي حياتي آن تهيه مي شود ضرورت دارد كه در٥، ٥/٢ و ١كيلومتر از يكديگر پارامترهاي نظير شتاب جنبش نيرومند زمين را براي شالوده، فاصله نقاطي برابر با ساختمان يا سامانه شريانهاي حياتي شهري تهيه نمود. تهيه نقشه پهنه بندي در اين مقياس را پهنه بندي لرزه اي مي نامند و بايد شرايط ساختگاه در پارامترهاي جنبش نيرومند زمين لحاظ شود.

بررسی عوامل موثر در وقوع زمین لغزش ها
در پهنه بندی معمولی ترین روش بررسی عوامل موثر استفاده از پرسش نامه و مرفومتری زمین لغزش های موجود در داخل حوزه با استفاده از کارهای زمینی می باشد. در کارهای زمینی توجه به مواردی از قبیل موقعیت زمین لغزش ها، ساختار سنگ شناسی، پوشش گیاهی، نوع کاربری اراضی در محدوده زمین لغزش، شیب دامنه و عواملی مثل جاده سازی، وجود آبراهه و رودخانه، ارتفاع منطقه، جهت دامنه، گسل ها، ارتفاع منطقه و … الزامی بوده و کارشناس مربوطه می تواند با بررسی این عوامل تا حدودی به عوامل موثر در وقوع زمین لغزش ها پی ببرد.
اولویت بندی عوامل موثر
با توجه به متفاوت بودن درجه اهمیت عوامل موثر در ایجاد زمین لغزش ها، شناسایی و اولویت بندی درست عوامل نیز الزامی است که بخشی از این کار به وسیله پرسش نامه صورت می گیرد و بخش دیگر با مقایسه تک تک هر کدام از عوامل با یکدیگر انجام می گیرد. بنابر این با در نظر گرفتن پارامترهای مانند درصد سطح لغزش یافته مربوط به هرکلاس عوامل و نحوه پراکنش زمین لغزش های هر کلاس، با توجه به کارهای صحرایی شناسایی می شوند که میتواند زمین شناسی، جنس خاک، کاربری اراضی، جهت دامنه و … باشد.

تهیه نقشه پراکنش زمین لغزش ها
عکس های هوایی با مقیاس های متفاوت از مناطق مستعد زمین لرزه مورد شناسایی گرفته می شود و مناطقی که مورفولوژی آنها زمین لغزش را نشان می دهد علامت گذاری می شود تا در منطقه مورد بازبینی قرار گیرند. در این مرحله پس از تهیه نقشه های پراکنش زمین لغزش ها تک تک مناطق علامت گذاری شده در روی عکس های هوایی بایستی با مشاهده زمینی و تکمیل پرسش نامه مورد بازدید قرار گرفته و مناطقی را که احتمالا مربوط به زمین لغزش نبوده و علت های دیگری داشته اند حذف شوند. همچنین میتوان برای تعیین موقعیت دقیق هر کدام از زمین لغزش ها و تهیه نقشه پراکنش آنها از دستگاه GPS استفاده نمود که در نهایت پس از تهیه نقشه پراکنش زمین لغزش ها، میتوان این نقشه ها را با استفاده از امکانات GIS رقومی کرده و وارد سیستم جغرافیایی نمود تا در تعیین عوامل در وقوع زمین لغزش ها برای تلفیق با نقشه های دیگر آماده باشد.

تهیه نقشه های عوامل موثر
نقشه های مربوط به عوامل موثر که پیشتر شناسایی شده اند با استفاده از GIS تهیه می شوند و به منظور ایجاد واحدهای همگن و کمی کردن عوامل با توجه به قابلیت های مربوط به هر نقشه به چند کلاس طبقه بندی می شوند، که می توانند شامل نقشه های زمین شناسی، طبقات ارتفاع، خاک شناسی، شیب، بارش، عناصر خطی و … باشد.
روش های پهنه بندی لرزه ای
بالغ بر 13 روش برای پهنه بندی لرزه ای وجود دارد که شامل موارد زیر است

پهنه بندی به روش سلسله مراتبی (AHP)
پهنه بندی به روش نیلسن
پهنه بندی به روش آماری (Frequency Ratio)
پهنه بندی به روش نسبت فراوانی :
پهنه بندی با استفاده از شبکه ی مصنوعی
پهنه بندی به روش LNRF
پهنه بندی به روش تحلیل چند معیاره ی فضایی
پهنه بندی به روش تصمیم گیری چند معیاره ی فازی
پهنه بندی نرخ ممان لرزه ای ژئودزی
پهنه بندی لرزه ای با استفاده از ریز ارتعاشات
پهنه بندی لرزه ای به روش تعینی (Deterministic Approach)
پهنه بندی لرزه ای به روش احتمالاتی (Probabilistic Approach)
پهنه بندی لرزه ای به روش قضاوت مهندسی

پهنه بندی لرزه ای به روش تعیینی (Deterministic Approach):
روش تعيني يكي از روشهاي تحليل خطر زلزله مي باشد كه با توجه به روند كلي آن، مي توان گفت كه ساده ترين راهكار تحليل خطر است. برآورد پارامترهای جنبش نیرومند در یک ساختگاه به روش تعینی، براساس ویژگی های لرزه زمین ساختی منطقه استوار است. در روش قطعي از چشمه هاي لرزه اي (معمولا گسل هاي فعال يا گسل هايي با توان جنبش) بطور منفرد ابعاد آنها و ارتباط آنها با تكتونيك ناحيه اي و زمينلرزه هاي گذشته براي ارزيابي بيشينه جنبش زمين در ساختگاه مورد نظر استفاده مي شود. در اين روش بيشينه زمينلرزه باور پذير كردني (MCE: Maximum Credible Earthquake) كه بيشينه زمينلرزه اي است كه پهنه گسله قادر به توليد آن است، به صورت مستقل از دوره زماني خاص، صرفا بر اساس بالاترين سطح محاسبه شده جنبش شديد زمين (شتاب) براي ساختگاه مورد نظر برآورد مي شود. بدین منظور لازم است که چشمه های بالقوه زمینلرزه در گستره ی مورد مطالعه تعیین گردد.
در گستره ی مورد مطالعه، نقشه پهنه بندی زمین لرزه بصورت زونهایی با درجات مختلف خطر لرزه ای براساس داده های زمین شناختی، زمین ساختی، لرزه شناختی و ژئوفیزیکی تهیه شده می شود. این نقشه ها هنگامی که مطالعه موردی و خاص برای ساختگاه معین ممکن نباشد، ابزار عملی مناسب و راهنمای مفیدی برای طراحی سازه های مقاوم در برابر زمینلرزه به شمار می آیند.
بر اساس اطلاعات موجود، یک رابطه کاهندگی انتخاب می شود. همچنین تقسیم بندی ناحیه مورد نظر به صورت شبکه ای از نقاط (با فاصله های طولی و عرضی جغرافیایی مشخص) و با استفاده از بیشینه های بزرگی های بدست آمده، برآورد خطر زمینلرزه برای هر نقطه شبکه با استفاده از برنامه مورد استفاده انجام می شود. و نهایتا خمهای هم شتاب به صورت ضریبی از g در گستره ی مورد مطالعه ترسیم می شود. برای مشخص کردن بزرگا از مقایسه و قضاوت مهندسی نتایج روشهای زیر استفاده میشود:
داده های قرن بیستم
از سده بيستم به بعد به دليل وجود دستگاههاي لرزه نگاري و ثبت دستگاهي موقعيت هاي مكاني و نيز بزرگاي
لرزه اي حاصل از زمين لرزه هاي دستگاهي بسيار زيادتر و دقيقتر از داده هاي موجود از زمين لرزه هاي تاريخي مي باشد. زمين لرزه هاي ثبت شده دستگاهي نيز داراي خطاهايي در تعيين مكان دقيق و مركز سطحي، كانون و عمق كانوني و يا زمان بروز زلزله مي باشند، كه با به وجود آمدن دستگاههاي لرزه نگاري جديدتر خصوصاً از سال 1960 ميلادي به بعد، خطاهاي فوق به ويژه براي زلزله هاي اخير با بزرگاي زياد كم شده است. به طوريكه اين نوع داده ها بسيار كاملتر و دقيقتر از داده هاي تاريخي موجود در گستره طرح بوده و به تبع در نتايج حاصل از برآورد پارامترهاي تحليل خطر نقش بسيار مهمتري ايفا مي كند.
داده های تاریخی
زمين لرزه هاي تاريخي به زمين لرزه هاي قبل از سده بيستم (قبل از 1900 ميلادي) گفته مي شود. در آن زمان شبكه هاي لرزه نگاري گسترش نداشته و داده هاي زمينلرزه اي از نوشتارهاي تاريخي مانند كتب تاريخي، سفرنامه و گاهي گفتارهاي شفاهي بدست مي آيد، بديهي است كه اينگونه منابع آگاهي اندكي درباره مركز مهلرزه اي ارائه مي دهند. با وجود اينكه زمين لرزه هاي تاريخي از دقت كمي از نظر محل وقوع و شدت و بزرگا
دارند ولي براي به دست آوردن ديد كلي از لرزه خيزي منطقه مفيد مي باشد. در اين بررسي زلزله هاي تاريخي گستره طرح جمع آوري شد.
محاسبه بزرگای پتانسیل چشمه از طریق روابط ارائه شده که براساس طول موثر گسل می باشد.
اين روش يكي از معمولترين روشها براي تخمين اندازه زلزله است. در اين روش طول احتمالي يك گسيختگي زلزله اندازه گيري شده و با استفاده از رابطه هاي تجربي اندازه زلزله حدس زده مي شود. زلزله هايي با بزرگاي 6 يا بيشتر مي توانند با گسيختگي سطحي همراه باشند. زلزله هاي بزرگتر معمولا با پارامترهاي اندازه گيري گسيختگي بزرگتري (نظير طول گسيختگي، مساحت گسيختگي، تغيير مكان سطحي) همراهند.
اين رهيافت محافظه كارانه، صرفا در مورد بعضي از سازه هاي خاص (نظير سدها و نيروگاه ها)گاهي از سوي مهندسين طراح به عنوان رهيافت مبنا براي محاسبه زمين لرزه سطح طراحي(در اين حالت برابر خواهد بود با بيشينه زمين لرزه باورپذیر) به كار مي رود.
تقريبا هيچ گونه محاسبات احتمالاتي در اين اين روش وجود نداشته و با توجه به قابل درك بودن آن توسط كاربران و نيز كارفرمايان روش محبوبي بوده و مورد استقبال قرار گرفته است. با اين حال نتيجه حاصل از اين روش، يك عدد به عنوان شتاب ساختگاه است و متاسفانه هيچ گونه اطلاعات ديگري از نظر سطح احتمال و دوره بازگشت ارائه نميكند.

تحليل خطر لرزه اي به روش تعييني از 4 گام اصلي تشكيل شده است

: (Bour et al., 2000; Terrier et al., 2000)

شناسايي منابع لرزه اي
تعيين زمين لرزه كنترلي براي هر گسل
انتخاب روابط كاهندگي براي پارامترهاي جنبش زمين
محاسبه پارامترهاي طراحي جنبش زمين

شکل 12: مراحل اساسی برآورد خطر زمینلرزه به روش تعینی به نقل از ریتر(1990) {11}

شناسائی چشمه های لرزه زا
در گام اول مي بايست تمام چشمه های لرزه زا كه امکان ايجاد خرابي در سايت مد نظر را دارند، شناسائي گردند.
اين شناسائي ها بر اساس نقشه های زمین شناسي معتبر، بازديدهای محلي و همچنین از تفسیر داده های ژئوفیزيکي و زلزله شناسي حاصل مي گردند. در اين گام مي بايست فاصله هر كدام از چشمه های لرزه زا تا سايت مورد نظر تعیین گردد.
انواع فاصله های چشمه های لرزه زا تا سایت
مي توان 5 نوع فاصله از چشمه لرز زا تا سايت مورد نظر تعريف كرد.

شکل 13: انواع فاصله های چشمه لرزه زا تا سايت مورد نظر

معمولا روابط مورد استفاده در تحلیل خطر زلزله بر اساس فاصله كانوني(R4) مي باشد اما با اين وجود بايد اين موضوع را كنترل كنیم.
تعیین زمین لرزه کنترلی برای پارامترهای جنبش زمین
زمین لرزه كنترلي مقدار حداكثر زمین لرزه ناشي از فعالیت گسل مي باشد و با توجه به خصوصیات لرزه خیزی گسل فاصله گسل از سایت مورد نظر و با استفاده از روابط تجربي محاسبه مي شود. و اين مقدار از روابط موجود براي محاسبه آن استفاده مي گردد.
براي يك سايت با خطر لرزه اي نسبتاً كم، بزرگترين زمين لرزه محتمل در طول عمر مفيد سازه ها به عنوان زمين لرزه كنترلي، انتخاب مي گردد و اين زلزله محتمل بر اساس آئين نامه هاي طراحي لرزه اي به صورت زلزله اي با دوره بازگشت 475 ساله تعريف مي شود. براي سايتي كه داراي سازه ها و يا عناصر غير سازه اي مهم و حياتي مي باشد ( نظير نيروگاههاي اتمي، پالايشگاه هاي نفتي و شيميايي و . . . )زمين لرزه كنترلي، به صورت بزرگترين زمين لرزه قابل وقوع بر اساس حداكثر پتانسيل گسل هاي منطقه انتخاب مي شود بزرگترين زمين لرزه تاريخي در يك ناحيه و يا يك منبع لرزه اي به عنوان حداقل مقدار براي M_max محتمل براي آن ناحيه يا منبع لرزه اي مي باشد. براي كارهاي دقيق تر، با ترانشه زني روي گسل ها و مطالعه حركت آنها مي توان به بزرگاي دقيق تري از زمين لرزه هاي تاريخي دست پيدا كرد(Krinitzsky .1995; Romeo and Prestininzi, 2000)
در مورد محاسبه فاصله سايت تا منبع لرزه اي مورد نظر، هنگامي كه يك قسمتي از گسل داراي فعاليت بيشتري نسبت به جاهاي ديگري از گسل باشد، مي توان فاصله سايت تا منبع را فاصله سايت تا اين بخش گسل در نظر گرفت. براي اطمينان بيشتر اين فاصله را مي توان كمترين فاصله سايت تا گسل هم در نظر گرفت.
در غالب موارد براي پيدا كردن M_max از روابط دگرسيون تجربي بين بزرگا و شرايط تكتونيكي و پارامترهاي گسلش همچون طول و سطح گسيختگي استفاده مي گردد. شكل a و b رابطه بين اين پارامترها را نشان مي دهد.

شکل 14: مقايسه چندين رابطه تجربي براي بدست آوردن زمين لرزه كنترلي (Mmax) aبر اساس طول گسيختگي و b بر اساس مساحت صفحه گسيختگي. {11}
تخمین شدت زلزله بر اساس طول گسل
جدول 2: تخمین شدت زلزله بر اساس طول گسل
رابطه
نوع گسل
تهیه کننده
Ms=5.16+1.22LogL(km)
Ms=5+1.22LogL(km)
Ms=4.86+1.32LogL(km)
گسل راستالغز
گسل معکوس
كلیه گسل ها
ولزو کویراسمیت (نوع بزرگا گشتاوری)
Ms=1.404 +1.16 Log L
Ms=2.021 +1.142 Log L
Ms=0.809 +1.341 Log L
گسل راستالغز
گسل معکوس
كلیه گسل ها
رابطه سولماز
Ms= 5.4 + Log L
كلیه گسل ها
رابطه ي مهاجر اشجعي و نوروزي (1978)
Ms=5 +1.244 Log L
كلیه گسل ها
رابطه ي نوروزي (1985)
Ms=4.629+1.429Log LR
كلیه گسل ها
رابطه امبرسیز و ملويل (نوع بزرگا سطحی)
Ms=4.38+0.93 Log L
كلیه گسل ها
رابطه ویس( wyss 1979)
Ms=(5.12+0.12)+(1.16+0.07)LogL-(0.20+0.04)LogL
كلیه گسل ها
رابطه اندرسون 1996
Ms=1.43LogL+4.63
كلیه گسل ها
رابطه مقدم
در ابن جدول L طول موثر گسل و M شدت زلزله می باشد.
تخمین شدت زلزله بر اساس مساحت گسل

رابطه ولز و کویر اسمیت(1994)

نوع گسل
رابطه
گسل راستالغز
LogA=0.9M-3.42
گسل معکوس
LogA=0.9M-3.99
گسل نرمال
LogA=0.82M-2.87
كلیه گسل ها
LogA=0.9M-3.49

در ابن جدول A سطح بر حسب کیلومتر مربع و M بزرگی ممان (یا بزرگی اج سطحی) است

انتخاب روابط كاهندگي براي پارامترهاي جنبش زمين
معمولا برای نشان دادن جنبش شدید زمین از بیشینه شتاب زمین PGA استقاده می شود. در این رابطه، بزرگا و فاصله را برای یک رویداد فرضی مشخص می توان برای محاسبه بیشینه شتاب به کار برد. روابط کاهندگی، بزرگا و فاصله رویداد داده شده را به PGA مربوط می سازند.

رابطه كاهندگي
تعريف كاهندگي به زبان ساده :
كاهش پارامترهاي جنبش نيرومند زمين با دور شدن از منبع زمين لرزه را كاهندگي گويند.
کاربرد رابطه كاهندگي:
براي محاسبه و برآورد خطر زمينلرزه در يك سايت يا تهيه نقشه هاي لرزه اي مناطق؛ ما به رابطه اي نياز داريم كه بتواند كاهندگي و ميزان كاهيده شدن پارامترهاي جنبش نيرومند زمين را به پارامترهايي همچون فاصله سايت از منبع زمين لرزه، اندازه زمين لرزه و شرايط تكتونيكي و زمين شناسي و . . . پيوند دهد؛ كه اين رابطه، رابطه كاهندگي ناميده مي شود.
روابط كاهندگي به طور عمده براي برآورد پارامتر حداكثر شتاب زمين مورد استفاده قرار مي گيرند. با اين وجود در سال هاي اخير روابط كاهندگي براي برآورد طيف پاسخ به طور مستقيم، ارائه گرديده اند علاوه بر اين روابطي هم براي محاسبه طيف فوريه و طيف پاسخ و تاريخچه زماني شتاب زمين لرزه طرح، مطرح گرديده اند.
متغییر های موثر بر روابط کاهندگی
تمامي روابط كاهندگي موجود وابستگي شديدي به بزرگا و شرایط محلی و فاصله رخ دادهاي در نظر گرفته شده تا سايت مورد نظر د ارند. انتخاب رابطه كاهندگي بايستي بر اساس سايت مورد نظر و مكانيزم فعاليت منابع لرزه اي ) كششي و فشاري و( . . . و همچنين ديتاهاي مورد استفاده براي تشكيل رابطه كاهندگي باشد.
انواع روابط کاهندگی
شکل واقعی توابع کاهندگی بستگی به روشی دارد که این توابع از آن مشتق شده اند وبا تئوری که براساس آن شکل گرفته اند. به طور کلی بیشتر عبارت به دو صورت متفاوت هستند .در حالی که نام های متعددی برای این دو گروه استفاده می شود،که به صورت تجربی و نظری می باشد.
تمایز میان تجربی و نظری به شرح زیر است. روابط نوع تجربی به طور معمول با استفاده از روش تجزیه و تحلیل رگرسیونی داده های زلزله های مشاهده شده و گزارش شده به دست آمده اند. از سوی دیگر، عبارت نظری به طور مستقیم در جهت مدل سازی فیزیک زمین لرزه ها و مکانیزم های مرتبط با استفاده از ثاب هایی که به صورت تجربی حاصل شده اند تلاش می کنند. در بعضی موارد تمایز اینکه آیا عبارت تجربی یا نظری است دشوار است. با دور شدن از مركز زمین لرزه، جنبش زمین با شدت كمتری احساس مي شود و اين مطلب نشان دهنده میرائي جنبش زمین مي باشد. میزان اين میرائي به عوامل مختلفي از جمله شرايط زمین شناسي و نوع حركت گسل ربط دارد. بنابراين میزان اين میرائي در مناطق مختلف متفاوت مي باشد و در نقاط مختلف دنیا مطالعات گسترده ای توسط محققان انجام شده و روابطي به نام روابط كاهندگي ارائه شده است اين روابط عموما بر حسب بزرگا M و فاصله كانوني R مي باشند. بحث زیر در خصوص روابط کاهندگی تجربی، محدود به آنهایی است که از طریق تجزیه و تحلیل های رگرسیونی مشتق شده اند و اکثر آنها دارای ساختاری به صورت زیر هستند:
1- مقادیر ماکزیمم پارامترهای حرکت نیرومند تقریبا دارای توزیع نرمال لگاریتمی هستند (یعنی لگاریتم پارامتر ها دارای تزیع نرمال هستند) در نتیجه پردازش داده ها به جای انجام بر روی Y بر روی لگاریتم Y انجام می شود که Y پارامتر مورد نظر حرکت زمین می باشد و بعنوان مثال عبارتست از:

Y=F(M,R,P) (1-3)
که در آن M بزرگای زلزله، R معیار فاصله از منبع و P پارامتر دیگری می باشد که مربوط به مشخصات محل می باشد.
2-بزرگای زلزله عموما به صورت لگاریتم پارامتر حرکت ماکزیموم تعریف می شود. نتیجتا LnY باید تقریبا متناسب با M باشد.

3-پراکندگی امواج تنش به هنگام دور شدن از منبع زلزله سبب می شود که دامنه امواج حجمی (P,S) متناسب با 1/R و دامنه امواج سطحی متناسب با 1/(√R) کاهش یابند.

4-پارامترهای حرکت زمین ممکن است تحت تاثر خصوصیات منبع (گسلش امتداد لغزش نرمال ویا معکوس) و خصوصیات ساختگاه (مانند سنگ سخت،سنگ نرم،بافت رسوبی وغیره) باشد.

رابطه کاهندگی بور (1997)

اين رابطه كاهندگي برای تخمین مؤلفه افقي جنبش زمین برای شمال غربي آمريکا و برای زمین لرزه های با
≤M≤7.75 و فاصله كمتر از 100 كیلومتر تهیه شده است. رابطه كاهندگي بور از قرار زير است:

Log(Y)=b_1+b_2 (M-6)+b_3 (M-6)^2+b_4 r+b_5 Log(r)+b_6 G_B+b_7 G_c+δ_(log(y))
(2-3)
r= برابر است با +h²)½ ²(R
Y= پارامتر مورد محاسبه. اگر سرعت باشد، واحد آن cm/s و اگر شتاب باشد، واحد آن g خواهد بود.
=M بزرگای گشتاوری
=R كوتاهترين فاصله روی سطح زمین، از سايت مورد نظر تا گسل
GB, GC= ضرائب نوع خاک
= δlog(Y) انحراف معیار
b1 ,h تا b7= ضرائب ثابت
دسته بندی خاک در اين روش بر اساس سرعت موج برشي در 30 متر اول خاک مي باشد. {11}

جدول 3: تعیین ضرائب GC و GB با توجه به نوع خاک.{11}

تعداد ركورد
دسته بندی
نوع خاک
GB=GC=0
48
VS30>750 m/s
A
GB=1, GC=0
118
360B
GB=0, GC=1
105
180C

برای بزرگترين مؤلفه افقي شتاب، ضرائب رابطه قبل به شکل زير مي باشند:

جدول 4: ضرائب رابطه كاهندگي بور برای محاسبه بزرگترين مؤلفه شتاب افقي. {11}
δ=0.205
h=5.48
b7=0.254
b6=0.158
b5=-0.777
b4=0
b3=0
b2=0.216
b1=-0.038

در استفاده از این رایطه، یک سایت به یکی از چهر دسته (A,B,C,D) بسته به سرعت متوسط امواج برشی لایه 30 متری بالایی ، مصالح زمین طبقه بندی شده است.کلاس A,B,C,D شامل سایت هایی است که در آن سرعت متوسط امواج برشی یه ترتیب بیشتر از m/s750، بین m/s360 و m/s750 وبین m/s180 و m/s360 وکمتر از m/s180 می باشد. به دلیل فقدان اطلاعات در دسترس برای سایت کلاس D بور، جوینر و فومال آن را از تجزیه و تحلیل خود کنار کذاشتند.
هنگامی که روابت به دست آمده برای برآورد شتاب اوج موافه بزرگتر از دو موافه افقی جایگزین می شود، موافه فوق به صورت زیر کاهش می یابد :
Log(Y)= -0.038+0.216(M-6)-0.777Log(R^2+30.03)^0.5+0.158G_B+0.254G_c+0.205 (3-3)

که در آن σ_(log(y))=0.205 است . ضریب سایت G_B و G_C برای سایت کلاس B,C برابر 1 و برای بقیه صفر است. {12}

دونوان (1973)

که براي کاليفرنيا ارائه شده است. {12}
Y=1080 〖e 〗^0.5M 〖(R+25)〗^(-1.32) (4-3)

که در آن:
Y= بيش ترين شتاب افقي زمين بر حسب cm/sec2
M = بزرگي زلزله در مقياس ريشتر
R = فاصله ي شهر قم تا کانون دروني زلزله بر حسب کيلومتر

رابطه ي تغيير يافته دونوان (1973)

به وسيله ي شرکت (Dames and Moore) براي ايران پيشنهاد گرديده است. {12}

Y=1080 〖e 〗^0.58M 〖(R+25)〗^(-1.32) (5-3)

دونوان و برنشتاین
رابطه قدیمی در سال 1978 ارائه گردیده است و برای زلزله های کم عمق پوسته غربی توسعه داده شده است. اگر چه احتمالا این رابطه با توجه به افزایش پایگاه داده های لرزه ای از زمان توسعه آن منسوخ شده است، ولی نماینده ای از روابط کاهندگی اولیه است. آنها عبارت زیر را را برای برآورد ماکزیمم شتاب افقی زمین برای سنگ ها و خاک های سخت که از زمین لرزه های کم عمق پوسته غربی ناشی می شود پیشنهاد کردند:

Y=2154000R^(-2.1) 〖e 〗^((0.046+0.445LogR)M) 〖(R+25)〗^(-(2.515-0.486LogR)) (6-3)

برای R ≥ 5km ، 8 M ≤

Y= بیشینه شتاب زمین بر حسب (cm/sec²)
R= فاصله از مرکز انرژی زلزله تا سایت بر حسب کیلومتر
M= بزرگا

کروز
کروز رابطه زیر را برای برآورد حرکت افقی زمین برای منطقه فرورنش cascadia برای سایت هایی با خاک سخت و کم عمق در شمال غربی پیشنهاد می شود:
Log(Y)=b_1+b_2 M+b_3 (M)^2+b_4 Ln(R+b_5 exp(b_6 M))+b_7 h+σ (7-3)

Y=میانگین بیشترین مقدار شتاب زمین
M=بزرگای گشتاوری
R=فاصله سایت تا محل آزاد شدن انرژی
h=عمق کانونی
b_1 تا b_2 =ضرایب ثابت
=σ خطای استاندارد ln(Y)
فاصله سایت تا مرکز در این رابطه معادل با فاصله سایت تا مرکز آزاد شدن انرژی می باشد. کروز در تجزیه و تحلیل از سوابق زلزله با بزرگای M<7.5 ، فرض کرده، با مقادیر مناسب b₁ تا b₂، رابطه فوق کاهش می یابد:
Log(Y)=6.36+1.76M+2.73Ln(R+1.58exp(0.608M))+0.00916h+0.773 (8-3)

بور، جوینر و فومال 1981
log(y)= C1 + C2Ms -log(R)+CR (9-3)
R=√(d^2+h^2 )
C1=1.02 C2=0.249 C=-0.00255 h=7.3

رابطه کاهندگی قدرتی 2006:
در این مدل پارامترهای بزرگا و فاصله بصروت مستقیم در مدل کاهندگی در نظر گرفته شدند. همچنین تاثیر نوع بستر و همچنین ساز و کار گسلها و شرایط تکتونیکی با تقسیم بندی داده ها در گروه های مختلف و بدست آوردن مدلها برای هر گروه لحاظ گردیده است. مدلهای بدست آمده برای نواحی زاگرس و همچنین البرز و ایران مرکزی برای شرایط مختلف ساختگاهی برای پارامترهای شتاب حداکثری سرعت حداکثر و شتاب پیک موثر برای مؤلفه های افقی و قائم بدست آمده است. برای مؤلفه افقی حداکثر دو مؤلفه مورد استفاده قرار گرفته است.
این رایطه برای استفاده در تعیین طیف با خطر یکنواخت است. در این مدل از داده هایی با فاصله کانونی برابر 5‏می توان شرایط ساختگاهی سنگ را متناظر سرعت امواج برشی ببیشتر یا مساوی از 375 m/s ‏و شرایط ساختگاهی خاک را متناظر سرعت موج برشی کمتر از 375 m/s فرض نمود. مدل مورد استفاده به شکل کلی ذیل است:
واحدها برحسب cmوs می باشند.

In y = C1 + C2 M + C3 In [R + C4 exp [M ]] + C5 R + σlny (10-3)

جدول 5: ضرایب مدل های کاهندگی

ساختگاه
پارامترزلزله
C1
C2
C3
C4
C5
σlny
البرز وایران مرکزی
بستر سنگی
PGAH
4.15
0.623
-0.96


0.478

PGAV
3.46
0.635
-0.996


0.49

PGVH
-0.71
0.894
-0.875


0.51

PGVV
-2.18
0.99
-0.83


0.51

EPAH
3.45
0.66
-0.88


0.457

EPAV
2.25
0.67
-0.84


0.48

بسترخاکی
PGAH
3.65
0.678
-0.95


0.496

PGAV
3.03
0.732
-1.03


0.53

PGVH
-1
1.03
-0.93


0.54

PGVV
-2.5
1.08
-0.85


0.57

EPAH
3.69
0.68
-1.01


0.5

EPAV
3.42
0.69
-0.99


0.51
زاگرس
بستر سنگی
PGAH
5.67
0.318
-0.77

-0.016
0.52

PGAV
5.26
0.289
-0.8

-0.018
0.468

PGVH
0.74
0.67
-0.93

-0.003
0.578

PGVV
-1.61
0.91
-0.79

-0.0077
0.554

EPAH
4.64
0.4
-0.67

-0.016
0.55

EPAV
3.68
0.42
-0.63

-0.019
0.52

بسترخاکی
PGAH
5.51
0.55
-1.31


0.488

PGAV
5.52
0.36
-1.25


0.474

PGVH
-0.54
0.95
-1.03


0.42

PGVV
-1.45
1
-1.03


0.49

EPAH
5.35
0.65
-1.47


0.44

EPAV
4.59
0.53
-1.3


0.46

رابطه کاهندگی طیفی قدرتی 2009:
برای استفاده در تحلیل خطر قطعی و احتمالاتی
log(A)= C1 + C2M + C3 .log(R) (11-3)

جدول 6: ضرایب مدل های کاهندگی برای منطقه البرز
Period

Rock Ground

Soil Ground

C1
C2
C3
σ
C1
C2
C3
σ
0.1
3.013
0.040
-0.788
0.240
2.454
0.294
-1.253
0.366
0.2
2.718
0.086
-0.710
0.228
2.092
0.302
-1.208
0.336
0.3
1.708
0.160
-0.421
0.232
1.973
0.336
-1.113
0.344
0.4
1.300
0.222
-0.480
0.277
1.648
0.363
-1.083
0.335
0.5
1.233
0.242
-0.600
0.283
1.337
0.392
-1.054
0.341
0.6
1.057
0.239
-0.566
0,304
1.138
0.424
-1.084
0.347
0.7
0.943
0.262
-0.630
0.285
1.015
0.430
-1.081
0.366
0.8
0.696
0.277
-0.576
0.294
0.840
0.439
-1.057
0.366
0.9
0.504
0.280
-0.513
0.285
0.696
0.457
-1.068
0.365
1
0.455
0.289
-0.546
0.277
0.548
0.463
-1.038
0.368
1.25
0.235
0.290
-0.503
0.296
0.249
0.521
-1.127
0.381
1.5
0.420
0.300
-0.693
0.304
0.031
0.554
-1.164
0.387
2
0.414
0.296
-0.774
0.336
-0.180
0.574
-1.218
0.396
3
0.407
0.312
-0.945
0.343
-0.372
0.611
-1.368
0.414
4
0.426
0.330
-1.096
0.374
-0.485
0.623
-1.437
0.436

جدول 7: ضرایب مدل های کاهندگی برای منطقه زاگرس
Period

Rock Ground

Soil Ground

C1
C2
C3
σ
C1
C2
C3
σ
0.1
2.144
0.018
-0.343
0.243
2.929
0.145
-1.184
0.254
0.2
2.448
0.029
-0.385
0.153
2.523
0.196
-1.051
0.229
0.3
1.764
0.100
-0.476
0.159
2.152
0.224
-0.941
0.225
0.4
1.198
0.185
-0.482
0.187
1.340
0.339
-0.891
0.223
0.5
0.741
0.262
-0.503
0.202
0.946
0.389
-0.861
0.255
0.6
0.346
0.330
-0.534
0.226
0.662
0.441
-0.906
0.246
0.7
0.072
0.384
-0.587
0.252
0.345
0.445
-0.769
0.260
0.8
-0.187
0.409
-0.559
0.264
0.098
0.475
-0.763
0.293
0.9
-0.426
0.434
-0.538
0.264
-0.130
0.491
-0.730
0.317
1
-0.731
0.449
-0.439
0.266
-0.316
0.518
-0.741
0.313
1.25
-1.206
0.483
-0.352
0.276
-0.426
0.548
-0.875
0.281
1.5
-1.584
0.517
-0.308
0.286
-0.548
0.567
-0.928
0.310
2
-1.983
0.554
-0.302
0.292
-0.641
0.561
-0.989
0.300
3
-2.462
0.585
-0.265
0.333
-0.909
0.617
-1.135
0.365
4
-2.798
0.624
-0.274
0.338
-0.760
0.637
-1.373
0.412

رابطه کاهندگی Ramazi(1999)
a_(h=)4000(15+H+R)^(-2.15) e^0.97M (12-3)
H=|13M-R|^0.68
رابطه کاهندگی Sarma and srbulov(1996)
این رابطه کاهندگی بیشتر از رکورد های اروپا و خاورمیانه استفاده شده است.شکل این رابطه که در این پروژه استفاده شده به صورت زیر است:
Log(A_P/g)=-1.507+0.240M_S-0.542Logr-0.00397r+0.26p (13-3)
r^2=d^2+〖30〗^2
:M_S بزرگای امواج سطحی زلزله
r: فاصله کانونی
:dفاصله تا سطح گسل
:A_Pحداکثر شتاب افقی برحسب g
همانطور که در رابطه مسخص می باشد انحراف معیار σ پیشنهاد شده 0.26 است.
Ambraseys (1975) رابطه کاهندگی
Log Y = b1 + b2ML + b3 logR (14-3) b1 = 0.46, b2 = 0.63, b3 = -1.10 and σ = 0.321
{15}Bolt & Abrahamson (1982) رابطه کاهندگی

y = a{(x + d)² + 1}ce-b(x+d) (15-3)

5Observation 0.06g 6Observation 0.10g 7Observation 0.05g 6Log y = α + βMw – log r + br (16-3)

r = (d² + h²)½
α = -1.101, β = 0.2615, b = -0.00255, h = 7.2 and σ=0.25

Ambraseys et al. (1992) رابطه کاهندگی
Log (a) = c₁ + c₂M + c₃r + c₄ log r (17-3)

r = (d² + h²)½

c₁ = -1.038, c₂= 0.220, c₃ = -0.00149, c4 = -0.895, h = 5.7 and σ = 0.260
طول گسيختگي معادل %37 طول گسل

رابطه زارع 1999{11}
LogA=aM_w+Bx-logX+c_i S_i+σ (18-3)
Sigma
C4
C3
C2
C1
b
a
منطقه/مولفه
0/352
0/788
0/971
0/754
0/828
0/0003
0/322
ایران مرکزی،البرز (مولفه قائم)
0/394
0/585
0/720
0/458
0/688
0/0004
0/322
ایران مرکزی،البرز (مولفه افقی)
0/356
1/777
1/230
1/333
1/262
0/0038
0/406
زاگرس (مولفه قائم)
0/329
0/975
1/020
1/065
1/047
0/0019
0/399
زاگرس (مولفه افقی)
0/336
1/064
1/139
1/150
1/124
0/0002
0/362
کل ایران (مولفه قائم)
0/333
0/859
0/900
0/852
0/916
0/0003
0/360
کل ایران (مولفه افقی)
جدول 8: ضرایب رابطه زارع. {11}

در این رابطه X فاصله کانونی که برابر √(d^2+h^2 ) برحسب کیلومتر و A پارامتر جنبش شدید زمین برحسب g، M بزرگای گشتاوری. برای ساختگاه سنگی C1 از جدول فوق و S1=1 و S2,S3,S4=0 است.
رابطه كاهندگي كرنل
Ln (PHA) 6.74 0.859M 1.80 Ln(R 25) (19-3)
PHA ماكزيمم شتاب افقي زمین بر حسب g می باشد.

رابطه كاهندگي نوروزی
Ln(Y)=a_1+a_2 (M-6)+b.Ln(sqrt(R^2+100))+C.S (20-3)

جدول 9: ضرایب رابطه نوروزی
PGA
a1
a2
b
c1
c2
c3
c4

Horizental
7.969
1.22
1.131
0.212
0.212
0.212
0.212
0.825
Vertical
7.262
1.214
1.094
0.103
0.103
0.103
0.103
0.773
انتخاب روابط کاهنده
انتخاب روابطه کاهندگی مناسب از اهمیت به سزایی در چگونگی و قابلیت اعتماد به نتایج نهای تحلیل خطر برخوردار می باشد ، بنابراین بایستی در انتخاب رابطه کاهندگی به چند نکته توجه داشت که عبارتند از :
از عوامل بسیار مهم این است که بتوان مقدار بیشینه شتاب سنگ بستر (PGA) را با رابطه مورد نظر محاسبه نمود.
یکی از مهمترین پارامتر ها در انتخاب رابطه کاهندگی این است که مناسب با منطقه مورد مطالعه باشد. بنابراین این پارامتر خود به تنهایی باعث حذف شدن تعداد زیادی از رابطه های موجود می شود.
واحد بزرگای رابطه کاهندگی بایستی با واحد بزرگایی که در دست داریم یکی باشد.
محدوده بزرگا یکی از عوامل موثر می باشد که بایستی به آن توجه کرد و آن محدوده ای که مدنظر ما است را بایستی پوشش دهد
محدوده فاصله و گستره رابطه بایستی متناسب با گستره ای باشد که ما برای مطالعه در نظر گرفته ایم .
تنوع خاک ساختگاه هی که در رابطه وارد شده باید طوری باشد تا بتواند با خاک منطقه هماهنگی لازم را داشته باشد. بطوریکه بتوان طبقه بندی خاکهای منطقه را به نوعی متناسب در رابطه در نظر گرفت .
محاسبه پارامترهای طراحی جنبش زمین
پس از طي كردن گام سوم، برای تمامي گسل های اطراف سايت مورد بررسي يک پارامتر حركتي در محل سايت محاسبه مي شود. بزرگترين پارامتر حركتي PGA محاسبه شده به عنوان خروجي روش تحلیل خطر تعیني انتخاب مي گردد. از این سطح PGA می توان برای به مقیاس درآوردن طیفهای پاسخ انتخابی برای محل ساختگاه نیز بهره گیری نمود.

پهنه بندی لرزه ای به روش احتمالاتی (Probabilistic Approach):
پارامترهای جنبش زمین که از تحلیل خطر زمینلرزه به روش تعینی بدست می آید حاصل یک بزرگای خاص بر روی یک چشمه لرزه ای خاص و در یک فاصله مشخص از ساختگاه است و در آن توجهی به احتمال وقوع زلزله با بزرگاهای دیگر و فاصله های دیگر نمی شود. در نتیجه براساس این روش قادر نیست، به طور کیفی میزان محافظه کاری در طراحی یک سازه را تشخیص دهد.
در مقایسه، تحلیل خطر به روش احتمالاتی بزرگی همه زلزله های ممکن را (معمولا بیشتر از یک مقدار مینیمم) بر روی همه چشمه های موجود، در همه فواصل ممکن را در نظر می گیرد و یک احتمال کلی از ترکیب نتایج را می دهد. بنابراین بکار بردن روش احتمالاتی اجازه می دهد سازه ای براساس احتمال وقوع مورد نظر طراحی شود. در نتیجه با استفاده از روش احتمالی امکان برآورد پتانسیل جنبش نیرومند زمین با در نظر گرفتن احتمال فزونی مشخص میسر میگردد. همچنین در این روش این امکان وجود دارد که عدم قطعیت های هر یک از پارامترها تخمین زده شده و به صورت کمی در آید و تحلیل های خطر زمینلرزه به منظور برآورد واقعی تر از ماهیت لرزه خیزی جنبش نیرومند زمین وارد محاسبه می شوند.
روش احتمالاتي اولين بار توسط كرنل (1968) معرفي شد. در روش احتمالاتی با یک مدل، شامل اطلاعات زمین شناسی، لرزه خیزی و کاهیدگی، بیشینه جنبش نیرومند زمین برای دوره های زمانی و درصدهای خطرپذیری متفاوت برآورد میشود. مراحل اصلي برآورد خطر زمين لرزه به روش مرسوم به صورت زیر می باشد:
شناسايي منابع لرزه اي و بررسي لرزه خيزي منطقه
تمامی منابع لرزه ای که امکان دارد موجب آسیب به سایت شوند باید شناسایی شوند. شناسایی منابع لرزه ای مستلزم تفسیر داده های زمین شناسایی، ژئوفیزیکی و زلزله شناسی است.
اساسا شبیه به مرحله اول تحلیل خطر به روش قطعی است با این تفاوت که در روش احتمالاتی تمامی نقاط چشمه ها از نظر پتانسیل لرزه خیزی یکسان تعریف می شوند، یعنی احتمال اتفاق زمینلرزه ای با اندازه معلوم در کل چشمه یکسان است. همچنین چشمه ها ممکنست از گسلها ی صفحه ای کوچک تا ایالات لرزه زمین ساختی بزرگ متفاوت باشند.

محاسبه رابطه بين فراواني زلزله ها و بزرگاي آنها ( توزيع بزرگا و محاسبه متوسط ميزان رخ داد زمين لرزه ها)، محاسبه چگالي و توزيع احتمال
دومین مرحله در PSHA مربوط به ارائه ی روابط دوره بازگشت زلزله، توزیع بزرگا و میانگین نرخ رویداد است. مدل دوره بازگشت تعداد نسبی از زلزله ها در سطوح متفاوت بزرگا را مشخص می کند.
در این مرحله خصوصیات بازگشتی لرزه خیزی در هر چشمه تعریف می شود. این مرحله اساسا با مرحله دوم تحلیل به روش قطعی متفاوت است. به جای انتخاب یک زمینلرزه کنترل کننده ویا حداکثر یک زمینلرزه بیشینه برای هر چشمه، هر چشمه را توسط یک توزیع احتمالاتی زمینلزه یا رابطه بازگشتی مشخص می کنند. رابطه بازگشتی احتمال رویداد زمینلرزه ای با اندازه معلوم در هر نقطه از چشمه در مدت زمانی خاص (معمولا یک سال) را نشان می دهد.
برای هر چشمه یک زمین لرزه بیشینه یا یک حد بالا برای زمینلرزه ها انتخاب می شود. برعکس روش قطعی، این زمینلرزه بیشینه نماینده تنها زمینلرزه ای که در نظر گرفته میشود نیست بلکه حد بالای تمام زمینلرزه های است که ممکن است در تحلیل هر چشمه بکار رود.
انتخاب رابطه كاهندگي (تخمین حرکت زمین )
زمانی که منبع یا منابع مشخص شدند روابط دوره بازگشت مربوط به m_min و m_max ایجاد شده، یک رابطه کاهندگی لازم است تا بتوان با آن حرکت زمین را تخمین زد.
برای یک زلزله ی داده شده احتمال آن که PGA سایت از شتاب مورد نظر بیشتر شود باید تحت تاثیر همه ی ترکیبات مختلف از مقادیر گسسته ی فواصل و بزرگا ها برای هر منبع شناسایی شده محاسبه شود که به زبان ریاضی می توان به این صورت نمایش داد: {11}

P(PGA>acc|EQ_K:M_i,R_j) (21-3)

که در اینجا خط عمودی و اندیس ها به معنای وقوع زلزله در فاصله R_j با بزرگای M_i می باشد.
تفاوت با روش قطعی در این است که تحلیل احتمالاتی، به یکدسته منحنی تضعیف یا جنبش زمین نیاز است که هر یک ارتباط بین یک پارامتر جنبش زمین مثل بیشینه شتاب و فاصله را برای زمینلرزه ای با اندازه معلوم تعیین می کنند.

محاسبه و بدست آوردن منحني خطر لرزه اي سايت مورد نظر
منحنی خطر تمامی اطلاعات بالا را در یک نمودار خلاصه می کند. توزیع فاصله و بزرگا و احتمال حرکت زمین برای یک منبع داده شده همگی ترکیب می شوند تا احتمال رخ دان یک زلزله با اندازه مد نظر در هر مکانی در قالب یک جمله ارائه می شود.
اساسا با روش ساده بکار رفته در روش قطعی متفاوت است. در روش احتمالاتی اثر تمام زمینلرزه های دارای اندازه های متفاوت که در مکان های مختلف از چشمه های متفاوت با احتمال رویداد های متفاوت اتفاق می افتند، روی یک منحنی جمع زده می شوند که احتمال افزایش سطوح مختلف جنبش زمین (شتاب) در یک ساختگاه در طول دوره زمانی مشخص را نشان می دهد. {11}

(22-3) E(Z)=∑_(i=1)^N▒〖α_i ∫_(m_0)^(m_u)▒∫_(r=0)^(r=∞)▒〖f_i (m)f_i (r)P(Zz|m,r)drdm〗〗

به طوری که E(z) تعداد دفعات افزایش از سطح جنبش زمین Z در طول دوره زمانی t است، α_i نرخ متوسط رویداد زمین لرزه بین محدوده های پایین و بالای بزرگی (m_u,m_o ) است که در چشمه i ام در نظر گرفته شده اند، f_i (m) توزیع چگالی احتمال بزرگی (رابطه بازگشتی) درون چشمه i ام است، f_i (r) توزیع چگالی احتمال فاصله رومرکزها (یا چشمه ها) بین مکان های مختلف داخل چشمه i ام و ساختگاهی که در برآورد خطر در آن انجام می شود، می باشد و P(Zz | m,r) احتمال افزایش زمین لرزه ای با بزرگی m و فاصله رومرکزی r از سطح جنبش زمین Z است.
فرضيات در روش PSHA
در اغلب موارد، واقعيت با در نظر گرفتن فرضيات ساده كننده، به

پایان نامه
Previous Entries منبع پایان نامه ارشد درباره ايالت، حركت، زمينلرزه‌هاي، مكران Next Entries منبع پایان نامه ارشد درباره بزرگا، {11}، مقادير، f_R