بررسی مفهومی و کاربردی اطلاعات رکورد زلزله در حوزه زمان و ارتباط آن با حوزه فرکانس به روش نگاه سریع (مطالعه موردی: زلزله سرپل ذهاب)

محورهای موضوعی : آنالیز سازه - زلزله

محمد رضا تابش پور ^{1 *} , آزاده نوری فرد ²

1 - استادیار دانشگاه صنعتی شریف
2 - استاد مدعو دانشگاه تهران

تاریخ دریافت : 1403/06/10 تاریخ پذیرش : 1403/10/02 تاریخ انتشار : 1404/02/29

کلید واژه: رکورد زلزله, طیف فوریه, حوزه زمان-فرکانس, خوانش بصری, زلزله سرپل ذهاب,

چکیده مقاله :

مهندسان معمولاً در مواجهه با تاریخچه زمانی شتاب به مقدار شتاب بیشینه و مدت تقریبی رکورد دقت می¬کنند. حال آنکه بر اساس مفاهیم پایه دینامیک و ارتعاشات و مفاهیم کلیدی سری و تبدیل فوریه در ریاضیات و درک شدت زلزله و پارامترهای مرتبط با آن از مبانی مهندسی زلزله می¬توان با نگاه دقیق و عمیق به جزئیات تاریخچه زمانی شتاب، سرعت و جابه جایی، درک و پیش¬بینی نسبتاً دقیقی از ویژگی¬های حوزه فرکانسی و شدت زلزله به دست آورد. اهمیت چنین مهارتی در انجام تحلیل¬های دینامیکی و تفسیر نتایج حاصل دوچندان می¬شود. فرآیند انتخاب و به مقیاس سازی رکوردها نیز در صورت وجود چنین مهارتی، با دقت و درستی بالاتری انجام می¬شود. در این مقاله، روش نگاه دقیق و خلاقانه¬ای به تاریخچه زمانی و ارتباط آن با حوزه فرکانس ارائه گردیده است و در این خصوص از تحلیل رکوردهای زلزله سرپل ذهاب در نرم افزار سایزموسیگنال بهره گرفته شده است. نتایج نشان می¬دهد که دقت خوبی بین استنتاجات از روی تاریخچه زمانی با حوزه فرکانس وجود دارد و می¬توان با نگاه دقیق به تاریخچه زمانی رکورد زلزله، بخش مهمی از ویژگی¬های آن را قبل از انجام تحلیل¬های حوزه فرکانسی کشف کرد. هنگامی که قرار است تحلیل¬های دینامیکی صورت بگیرد و یا در مواجهه با رخداد زلزله و ارتباط رکورد ثبت شده با پاسخ سازه¬ها و خرابی¬های اتفاق افتاده، خوانش بصری تاریخچه زمانی زلزله نیز بسیار اهمیت دارد. مطابق مطالعه موردی ارائه شده در این مقاله می¬توان گفت رسیدن به چنین مهارتی بر اساس اصول مهندسی زلزله و مفاهیم ریاضیات کاربردی امکان پذیر است.

چکیده انگلیسی:

Engineers usually pay attention to Peak Ground Acceleration (PGA) and the approximate duration of the record when dealing with the acceleration time history. However, according to the basic principles of dynamics, vibrations, and Fourier transform and understanding of the intensity of earthquake and its related parameters from the fundamentals of earthquake engineering, it is possible to obtain a relatively accurate understanding and prediction of the characteristics of the frequency domain and the intensity of the earthquake by taking a careful and deeper look at the time history. The importance of such a skill in performing dynamic analyses is doubled. The process of selecting and scaling records will be also done with higher accuracy if there is such a skill. In this paper, a careful and heuristic view at the time history and its relationship with the frequency domain is presented based on the analysis of Sarpol-e-Zahab earthquake records in the SeismoSignal software. The results indicate that there is a good agreement between the conclusions from the time history and the frequency domain, and by looking carefully at the time history of the earthquake record, an important part of its characteristics can be discovered before performing the frequency domain analyses. For dynamic analysis and understanding the relations between the record and the response of the structures and their failures, visual understanding of earthquake time history is also very important. According to the case study presented in this paper, it is possible to achieve such a skill based on the principles of earthquake engineering and the applied mathematics.

منابع و مأخذ:

[1]Lado F. Numerical fourier transforms in one, two, and three dimensions for liquid state calculations. Journal of Computational Physics. 1971; 8(3): 417-433. https://doi.org/10.1016/0021-9991(71)90021-0
[2]Condon EU. Immersion of the Fourier transform in a continuous group of functional transformations. Proceedings of the National Academy of Sciences. 1937;23(3):158-64. https://doi.org/10.1073/pnas.23.3.158
[3]Arfken GB, Weber HJ, Harris FE. Mathematical methods for physicists: a comprehensive guide. ISBN: 978-0-12-384654-9. Academic press. 2011. https://doi.org/10.1016/C2009-0-30629-7
[4]Jeffrey A. Advanced engineering mathematics. ISBN: 0-12-382592-X. ISBN-13‏: ‎ 978-0123825926. Elsevier. 2001.
[5]Diniz PS, Da Silva EA, Netto SL. Digital signal processing: system analysis and design. ISBN: 978-0-521-88775-5. Cambridge University Press. 2010.
[6]تابش‌پور، محمدرضا. ارتعاشات تصادفی و تحلیل طیفی سازه ها. شابک:
6-7-94723-600-978 تهران، انتشارات بنای دانش؛ 1396.
[7]Newmark NM, Hall W J. Earthquake spectra and design. Engineering monographs on earthquake criteria. Earthquake Engineering Research Institute. ISBN‏: ‎ 0943198224, 1982.
[8]مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی. آیین نامه طراحی ساختمان¬ها
در برابر زلزله (استاندارد 2800)، ویرایش 4. شابک:
8-128-113-600-978. تهران. 1393.
[9]Chopra A K. Dynamics of Structures: Theory and Applications to Earthquake Engineering. ISNB: 0132858037, 9780132858038. Prentice Hall. 1995.
[10]تابش پور، محمدرضا. مهندسی زلزله پیشرفته. شابک:
9786009472338. تهران، انتشارات بنای دانش. 1395.
[11]تابش پور، محمدرضا؛ نوری فرد، آزاده. خوانش بصری و تفسیر
سیگنال زلزله (مطالعه موردی زلزله سرپل). شابک:
3-5-93192-622-978 تهران، انتشارات بنای دانش. 1401.
[12] SeismoSignal, version 2021, Seismosoft. 2021. Accessed at URL: https://seismosoft.com/product/seismosignal/