بررسی عددی اثرات ساختگاه بر بزرگ‌نمایی امواج زلزله‌ی‌‌‌ منطقه‌‌ فولادی شهرستان سرپل‌ذهاب

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

2 کارشناس ارشد مهندسی ژئوتکنیک، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

10.22065/jsce.2020.207826.1997

چکیده

الگوی بزرگنمایی امواج زلزله و خرابی‌های گسترده ناشی از آن در دره‌های آبرفتی، تحت تاثیر دو پدیده‌ی ویژگی‌های آبرفت و شکل عوارض توپوگرافی ساختگاه هستند. بنابراین بررسی اثرات محلی ساختگاه، از پارامترهای مؤثر در طراحی مقاوم سازه‌ها در برابر نیروهای زلزله به شمار می‌رود. در نوشتار حاضر برای نخستین‌‌بار پس از زلزله‌ی مخرب و تاریخی 21 آبان1396 سرپل‌ذهاب، با استفاده ازگزارشات ژئوتکنیکی گمانه‌های حفاری شده توسط بنیاد مسکن انقلاب اسلامی ایران، به مدل‌سازی دو بعدی ساختار زیرسطحی منطقه فولادی پرداخته شده است. همچنین شتاب‌نگاشت سنگ بستر زلزله سرپل‌ذهاب، به منظور انجام تحلیل دینامیکی غیرخطی به کمک نرم‌افزار آباکوس مورد استفاده قرار گرفت و طیف پاسخ نقاط مختلف سطح خاک، به صورت دو بعدی و یک ‌بعدی با هدف بررسی تاثیرات عوامل توپوگرافی و چینه‌شناسی ارائه گردیده است. تعیین پریود غالب دینامیکی ساختگاه و حداکثر مقادیر بزرگنمایی از یافته‌های دیگر این مطالعه است. همچنین نمودار بزرگ‌نمایی در دوره‌های زمانی متفاوت نشان می‌دهد که ساختمان‌هایی با دوره تناوب (1/1-7/0) ثانیه، بیش از سایر دوره‌ها تحت تاثیر شرایط ساختگاه و بزرگ‌نمایی قرار گرفته‌اند. در پایان نیز، زمین محل پروژه با محاسبه متوسط سرعت موج برشی تا عمق 30 متری گمانه‌ها با طبقهⅢ آیین‌نامه2800، بیشترین مطابقت را نشان داد و طیف‌های پاسخ به‌دست‌ آمده از پژوهش حاضر با طیف طرح استاندارد 2800 مقایسه شد. نتایج، بیانگر عملکرد صحیح و مناسب آیین‌نامه به طور کلی و همچنین برخورداری سازه‌های بلند از ایمنی کافی در این زلزله بود که ماحصل این بخش، برخلاف گزارش منتشر شده ویرایش پنجم پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical Study of Site Effects on the Amplification of Earthquake Waves in the Fooladi Area of Sarpol-e-Zahab City

نویسندگان [English]

  • Hassan Sharafi 1
  • Niloofar Raeisi 2
1 Assistant Professor, Faculty of Civil Engineering of Razi University, Kermanshah, Iran
2 M.Sc. in Geotechnical Engineering, Faculty of Civil Engineering of Razi University, Kermanshah, Iran
چکیده [English]

The amplification pattern of earthquake waves and extensive damages due to that in alluvial valleys are influenced by two phenomena such as alluvial characteristics and topographic features of the site. Therefore, local effects assessment of the site is considered as one of the effective parameters in designing reinforced structures to withstand seismically excitations. For the first time after the destructive and historic earthquake on November 12, 2017, in Sarpol-e-zahab, using geotechnical reports of drilled boreholes by housing foundation, this article has studied two dimensional modelings of the subsurface structure of Fooladi zone. Sarpol-e-zahab's bedrock accelerogram was also used to perform nonlinear dynamic analysis using ABAQUS software. The response spectrum of different parts of soil surface was used in one and two-dimensional forms to investigate the impacts of topographic and stratigraphy factors. Determining the dominant dynamic period of the site and the maximum amplification values are the other findings of this study. The amplification graph over different times shows buildings with the periods from 0.7 to 1.1 seconds have been affected amplification and site factors more than any other period. In the end, considering the calculation of the average shear wave velocity up to 30m borehole, the investigated land showed the highest compatibility with level 3 of land type classification table of Standard Code No.2800 and response spectra obtained from this study were compared with design spectrum of Standard Code No.2800. Contrary to the fifth edition published report of the International Institute of Earthquake Engineering and Seismology (IIEES), the findings generally show the right and appropriate performance of the Standard as well as using tall structures with sufficient safety.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Site effects
  • The amplification of earthquake waves
  • regulations 2800
  • ABAQUS
  • the area of Fooladi Sarpol_e_Zahab
]1 [International Institute of Seismology and Earthquake Engineering. (2017). Earthquake Report of Aban 21st year 1396 in Sarpol –e-Zahab, Kermanshah Province. Fifth Edition, Volume One - Chapter One - Earthquake Seismic, Seismic and Modeling Strong Earth Motion, (pp. 16-17).
]2 [Seed, H. B., Murarka, R., Lysmer, J., and Idriss, I. M. (1976). Relationships of maximum acceleration, maximum velocity, distance from source, and local site conditions for moderately strong earthquakes. Bulletin of the Seismological Society of America, 66(4), 1323-1342.
]3 [Gelagoti, F., Kourkoulis, R., Anastasopoulos, I., Tazoh, T. and Gazetas, G. (2010). Seismic wave propagation in a very soft alluvial valley: sensitivity to ground-motion details and soil nonlinearity, and generation of a parasitic vertical component. Bulletin of the Seismological Society of America, 100(6), 3035-3054.
]4[ Pelekis, P., Batilas, A., Pefani, E., Vlachakis, V., and Athanasopoulos, G. (2017). Surface topography and site stratigraphy effects on the seismic response of a slope in the Achaia-Ilia (Greece) 2008 Mw6. 4 earthquake. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 100, 538-554.
]5 [Khanbabazadeh, H., Iyisan, R., Ansal, A., and  Zulfikar, C. (2018). Nonlinear dynamic behavior of the basins with 2D bedrock. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 107, 108-115.
]6 [Wang, L., Wu, Z., Xia, K., Liu, K., Wang, P., Pu, X., and Li, L. (2018). Amplification of thickness and topography of loess deposit on seismic ground motion and its seismic design methods. Soil Dynamics and Earthquake Engineering.
]7 [Pagliaroli, A., Pergalani, F., Ciancimino, A., Chiaradonna, A., Compagnoni, M., de Silva, F., ... and  Luzi, L. (2019). Site response analyses for complex geological and morphological conditions: relevant case-histories from 3rd level seismic microzonation in Central Italy. Bulletin of Earthquake Engineering, 1-37.
]8 [Regulations for designing buildings against earthquakes (Standard 2800)., (2005). Third Edition.Iran: Research Center for Roads, Housing and Urban Development , (pp. 11).
]9[ Regulations for designing buildings against earthquakes(Standard2800)., (2013). Fourth Edition.Iran: Research Center for Roads, Housing and Urban Development, (pp. 84).
]10 [Islamic Republic of Iran Housing Foundation. (2018). Performance Report and Soil Mechanics Studies in Earthquake-hit Areas of Sarpol-e-zahab Country .Tehran.
]11 [Ryan, K. L., and Polanco, J. (2008). Problems with Rayleigh damping in base-isolated buildings. Journal of structural engineering, 134(11), 1780-1784.
]12 [Sun, C. G., and Chung, C. K. (2008). Assessment of site effects of a shallow and wide basin using geotechnical information-based spatial characterization. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 28(12), 1028-1044.
]13 [Riga, E., Makra, K., and Pitilakis, K. (2018). Investigation of the effects of sediments inhomogeneity and nonlinearity on aggravation factors for sedimentary basins. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 110, 284-299.
]14 [Armstrong, P. J., and Frederick, C. O. (1966). A mathematical representation of the multiaxial Bauschinger effect (Vol. 731). Berkeley: Central Electricity Generating Board and Berkeley Nuclear Laboratories, Research & Development Department.
]15 [Chaboche, J. L., and Lemaitre, J. (1990). Mechanics of solid materials (p. 556). Cambridge: Cambridge University Press.
]16 [Gerolymos, N., Gazetas, G., and Tazoh, T.(2005). Static and dynamic response of yielding pile in nonlinear soil. InProceedings of 1st Greece− Japan Workshop: Seismic Design, Observation, and Retrofit of Foundations (pp. 25-35).
]17[ Anastasopoulos, I., Gelagoti, F., Kourkoulis, R., and Gazetas, G.(2011). Simplified constitutive model for simulation of cyclic response of shallow foundations: validation against laboratory tests. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 137(12), 1154-1168.