اصول مهندسي باد و زلزله
1401/09/19 13:23فصل قبل
سرفصل درس:
زلزله‌شناسي: علل وقوع زلزله، مقياس سنجش، انواع گسل‌ها، لرزه‌خيزي ايران
تعريف نيروهاي ديناميکي، انواع آن‌ها، روش‌هاي تحليل ديناميکي، معين و نامعين يا احتمالي، مدل‌سازي و درجات آزادي، انواع سختي و ميرايي و مدل‌هاي مربوطه
معادلات ديناميکي سيستم يک درجه آزادي با ميرايي و بدون ميرايي
تعيين پاسخ سازه، پديده تشديد، انتگرال دو عامل، معادلات تعادل تست ديناميکي تحت بارهاي هارمونيکي
سيستم چند درجه آزادي، مباني تحليل ديناميکي سازه‌ها، ارتعاش آزاد، تعيين فرکانس‌ها و مودهاي ارتعاش آزاد، اصول روش آناليز مودال
بررسي آيين‌نامه زلزله و مبحث ششم مقررات ملي، روش‌هاي استاتيکي و طيفي
سرفصل: زلزله‌شناسي
نمونه 4- مطلب درسي: مقياس‌هاي سنجش زلزله
براي سنجش زلزله از مقياس‌هايي که شدت زلزله (intensity) يا بزرگي زلزله (Magnitude) را درجه‌بندي مي‌کنند استفاده مي‌شود. در بحث شدت زلزله مقياس سنجش، تابع احساس انسان و موجودات زنده و آثار آن بر اشيا در زمان وقوع زلزله بوده و پس از وقوع زلزله قابل تعيين است. شدت زلزله با مقياس مرکالي (Mercalli) سنجيده مي‌شود و بين 1 تا 12 مرکالي اصلاح شده است. در مقياس 1، انسان احساسي از وقوع زلزله ندارد و در مقياس 12، وسعت خرابي بي‌حد بوده و اثراتي مانند پرتاب اشياء و تغيير مکان زياد در گسل‌ها رخ مي‌دهد.
بايد توجه داشت که زلزله پايان جهان که در قرآن به آن وعده داده شده و مقدمه وقوع قيامت است بسيار عظيم‌تر از اين موارد بوده[1] و خارج از مقياس‌هاي قابل‌تصور بشر است. همان‌گونه که در قرآن آمده که در آن زلزله عظيم کوه‌ها به صورت پنبه زده شده در مي‌آيد[2]. منظور از زلزله رستاخيز، لرزش همه زمين است که مثل برخي زمين‌لرزه‌هاي معمولي مقطعي و موضعي نيست[3].
ضمناً در شرع مقدس اسلام، زلزله داراي احکام فقهي است و در صورت احساس وقوع زلزله توسط انسان خواندن نماز آيات واجب مي‌شود.
سرفصل: زلزله‌شناسي
نمونه 5- مطلب درسي: گسل و چگونگي تشکيل آن
«گسل» عبارت از سطح ناپيوسته‌اي است که دو مجموعه سنگي را از هم جدا مي‌کند. گسل نتيجه گسيختگي و حرکتي است که در آن نخست دو مجموعه سنگي که متصل به هم، از هم مجزا شده و سپس باعث لغزش و دور شدن دو بخش از هم مي‌شود. [4]
سنگ‌هاي تشکيل‌دهنده پوسته زمين، در طول عمر خود، تحت تأثير نيروهاي مختلف قرار مي‌گيرند. هنگامي که تنش‌هاي ناشي از اين نيروها از مقاومت برشي سنگ فراتر رود سنگ گسيخته و گسل ايجاد مي‌شود که باعث توليد ارتعاشاتي به نام زمين‌لرزه مي‌شود.. دليل ايجاد گسل حرکات صفحات زمين است. يکي از دلايل پديده مذکور، حرکت انتقالي و وضعي زمين است.
در قران کريم نيز به‌گونه‌اي به حرکت زمين اشاره شده است. آنجا که مي‌فرمايد: «وَ تَرَي الْجِبالَ تَحْسَبُها جامِدَةً وَ هِي تَمُرُّ مَرَّ السَّحابِ؛[5]کوه‌ها را ميبيني و آن‌ها را ساکن ميانگاري در حالي که مانند ابر در حرکت‌اند»
توجه داشته باشيم که در چهارده قرن پيش، انسان از هيچ‌يک از اين حرکت‌ها آگاهي نداشت.
جهت مطالعه بيشتر
نسل‌هاي مختلف انسان‌ها مانند سنگ‌هاي تشکيل‌دهنده جامعه انساني هستند. اگر تفاوت بين سبک‌هاي مختلف زندگي و نگرش‌ها و باورهايي که بين نسل‌ها وجود دارد از حد نگذرد دو نسل مختلف (والدين و فرزندان) مي‌توانند در کنار هم زندگي کنند اما اگر اين تفاوت‌ها از حد بگذرد به گونه‌اي که يکديگر را درک نکنند، گسست نسلي به وجود مي‌آيد؛ اتفاقي که در دنياي معاصر گريبان‌گير انسان‌ها شده است.
راهکار جلوگيري از گسست نسل‌ها آن است که مربيان، معلمان، رسانه‌ها و گروه‌هاي مرجع، نگرش‌ها و باورهاي صحيح نسل قبل را به نسل بعد منتقل کنند. اين در حالي است که امروزه رسانه‌ها در توليدات خود تلاش مي‌کند نگرش مخاطب را به زندگي چنان تغيير دهد که ميان نسل‌ها شکاف ايجاد کند. راه ايمن ماندن از اين آسيب، آگاه‌سازي خانواده‌ها و نسل جديد است.
ناگفته نماند تفاوت نسل‌ها يک امر اجتناب‌ناپذير است که با گسست نسلي متفاوت است.
سرفصل: انواع سختي و ميرايي و مدل‌هاي مربوطه
نمونه 6- مطلب درسي: ميرايي
پديده کاهش تدريجي دامنه ارتعاش را ميرايي نامند. در صورت عدم اتلاف انرژي، سازه تا ابد ارتعاش مي‌کند. ميرايي در اثر تبديل انرژي مکانيکي يک سيستم ارتعاشي به انرژي گرمايي به وجود مي‌آيد. اين خاصيت بر اثر خصوصياتي که خداوند در مواد مختلف يا در محيط خارج (مانند ميرايي تشعشعي) قرار داده است، ايجاد مي‌شود.
پديده ميرايي يک پديده عمومي است و در همه‌جا قابل مشاهده است. به‌جز ذات اقدس الهي همه پديده‌هاي مادي به سمت مردن و زوال پيش مي‌روند. [6] ميرايي به خودي خود امر مثبتي است و مي‌توان آن را از نعمت‌هاي الهي دانست؛[7] اگر ارتعاشات دچار ميرايي نمي‌گرديد هيچ سيستم مرتعشي پايدار نمي‌ماند.
سرفصل: زلزله‌شناسي
نمونه 7- مطلب درسي: زلزله‌هاي آتش‌فشاني/ روانگرايي
گاهي پس از زلزله، آتش‌فشان رخ مي‌دهد. زلزله‌هاي مزبور مي‌توانند به عنوان پيش‌نشانگر براي فوران آتش‌فشاني باشد مثل آتش‌فشان پايه هيو در رشته‌کوه آند که 48 ساعت بعد از زلزله 1960 شيلي فوران کرد.
همچنين در محل‌هايي که خاک از دانه‌هاي سست تشکيل شده است تمايل به فشرده شدن مي‌تواند به افزايش فشار آب منفذي در خاک منتهي شود. ممکن است در اثر زلزله شديد، اندازه اين فشارهاي اضافي به قدري زياد گردد که فوران و جوشش آب و ماسه در سطح زمين پديدار شود و باعث ايجاد نشست و واژگوني ساختمان گردد. در سوره زلزال نيز خداوند مي‌فرمايد: «إِذَا زُلْزِلَتِ الْأَرْضُ زلزال‌ها وَأَخْرَجَتِ الْأَرْضُ أَثْقَالَهَا؛[8]هنگامي که زمين شديداً به لرزه درآيد و زمين بارهاي سنگينش را خارج سازد»
شکل1- چرخش ساختمان‌هاي نيگاتا در زلزله سال1964
شکل2-جوشش ماسه در اثر روانگرايي
شکل3- بالازدگي آدم‌رو (منهول) در اثر روانگرايي
امام صادق g فرمود: «هرگز از تلاوت سوره اذا زلزلت الارض خسته نشويد چرا که هر کس آن را در نمازهاي نافله بخواند هرگز به زلزله دچار نمي‌شود و با آن نمي‌ميرد و با صاعقه و آفتي از آفات دنيا تا هنگام مرگ گرفتار نخواهد شد.» [9]
[1]. «إِنَّ زَلْزَلَةَ السَّاعَةِ شَيْءٌ عَظِيمٌ؛ همانا زلزله رستاخيز امر عظيمي است»(حج:1).
[2]. «وَتَكُونُ الْجِبَالُ كَالْعِهْنِ الْمَنفُوشِ، و کوه‌ها مانند پشم رنگين حلاجي‌شده مي‌گردد»(قارعه:5).
[3]. تفسير قرآن مهر، ج 10، ص 481، ذيل تفسير سوره زلزال.
[4]. مهندسي زلزله-مباني و کاربرد، حسن مقدم عليجاني، ص 19.
[5]. نمل:88.
[6]. «وَ مَن نُعَمِّرهُ نُنَکِّسهُ في الخَلق؛ هر کس را طول عمر دهيم در آفرينش واژگونه‌اش مي‌کنيم (و به ناتواني کودکي باز مي‌گردانيم)(يس: 68)؛ «كُلُّ شَيْءٍ هَالِكٌ إِلَّا وَجْهَهُ»؛ همه‌چيز جز ذات (پاک) او فاني مي‌شود» (قصص: 88).
[7]. اگر براي انسان يا حتي هرگونه از حيوانات نيز مرگ وجود نمي‌داشت: الف) در اثر پيري و ناتواني زندگي موجودات با مشکل مواجه مي‌شد.ب) افزايش جمعيت به‌صورت يک مشکل اساسي در‌مي‌آمد. ج) انسان‌ها دچار سرکشي و طغيان مي‌شدند چنانکه حضرت رسول a مي‌فرمايند: «لَوْ لَا ثَلَاثَةٌ مَا وَضَعَ ابْنُ آدَمَ رَأْسَهُ لِشَيْءٍ: الْفَقْرُ وَ الْمَرَضُ وَ الْمَوْت؛ اگر سه چيز [گرفتاري و بلا] براي آدميزاد نبود، براي هيچ‌چيز سر فرود نمي‌آورد؛ فقر و بيماري و مرگ»(نزهة الناظر، ص80) د) ظالمان و ستمگران نمي‌مردند و مرتباً بر تعداد آن‌ها افزوده مي‌شد.
[8]. زلزال:1و2.
[9]. «لَا تَمَلُّوا مِنْ قِرَاءَةِ-إِذا زُلْزِلَتِ الْأَرْضُ زِلْزالَها- فَإِنَّهُ مَنْ كَانَتْ قِرَاءَتُهُ بِهَا فِي نَوَافِلِهِ لَمْ يُصِبْهُ اللَّهُ عَزَّ وَ جَلَّ بِزَلْزَلَةٍ أَبَداً وَ لَمْ يَمُتْ بِهَا وَ لَا بِصَاعِقَةٍ وَ لَا بِآفَةٍ مِنْ آفَاتِ الدُّنْيَا حَتَّى يَمُوتَ»(الكافى، ج2، ص626، ح 24).