مقاله تحلیلی: ارزیابی خطرات زلزله

مقاله تحلیلی: ارزیابی خطرات زلزله

دانشمندان و مهندسان موفق شده‌اند به‌طور بی‌سابقه‌ای چگونگی رخداد یک زلزله بزرگ روی گسل ‌هایوارد را به همراه تأثیر آن بر مناطق و ساختمان‌های حوزه خلیج سانفرانسیسکو شبیه‌سازی کنند. یک تیم از آزمایشگاه ملی لارنس برکلی و آزمایشگاه ملی لارنس لیوِرمور مسئولیت این کار را بر عهده دارند. این دو مرکز که هر دو متعلق به وزارت انرژی آمریکا هستند، با استفاده از ابرکامپیوترهای قدرتمند تأثیر حرکت زمین با فرکانس بالا در هزاران ساختمان با اندازه‌های مختلف در منطقه کالیفرنیا به تصویر کشیدند.

اهمیت این شبیه‌سازی را که بخشی از پروژه محاسبات Exascale  وزارت انرژی است می‌توان در نشان دادن چگونگی تأثیر فرکانس‌های مختلف لرزه‌ای برسازه‌های مختلف با اندازه‌های متفاوت دانست. فرکانس پایین برسازه‌های بزرگ تأثیر می‌گذارد و شبیه‌سازی آن با کامپیوتر ساده‌تر تکرار می‌شود. سازه‌های کوچک مثل خانه‌ها در مقابل حرکت‌هایی با فرکانس بالا آسیب‌پذیرتر هستند و برای شبیه‌سازی نیاز به محاسبات پیشرفته‌تری دارند.

طبق نظر دیوید مک کالن، دانشمند حوزه زمین و علوم زیست‌محیطی آزمایشگاه برکلی، شبیه‌سازی آن‌ها به دانشمندان اجازه می‌دهد تصویر واقع‌گرایانه‌ای از تأثیرات یک زلزله بزرگ در یک منطقه داشته باشند. به گفته وی کارشناسان لرزه‌ای از شواهد تجربی زلزله‌های قبلی استفاده می‌کردند تا خطر زلزله و ریسک در سطح منطقه را ارزیابی کنند.

 رایانه‌های معمولی تنها قادر به تکرار حرکت زمین با فرکانس پایین هستند که بیشترین تأثیر را برسازه‌های بلند می‌گذارد. ساختمان‌های کوچک‌تر بیشتر به حرکت زمین با فرکانس بالا حساس هستند که تنها می‌توان با استفاده از ابررایانه‌ها شبیه‌سازی آن‌ها را انجام داد.

مک کالن در آزمایشگاه برکلی یک برنامه را با تمرکز بر یکپارچه‌سازی فن‌آوری‌های پیشرفته و تجزیه‌وتحلیل داده‌ها پیش می‌برد تا بتواند یک طرح لرزه‌ای با ریسک شناخته‌شده برای زیرساخت‌های حیاتی مانند پل‌ها و شبکه برق فراهم کند.

ازآنجایی‌که گسل‌ هایوارد از شرق خلیج سانفرانسیسکو که منطقه‌ای بسیار پرجمعیت است، می‌گذرد؛ یکی از خطرناک‌ترین گسل‌ها در ایالات‌متحده شناخته می‌شود. از سال 1868 هیچ زمین‌لرزه بزرگی در این گسل رخ نداده و همین امر منجر به نگرانی کارشناسان شده است.

محققان آزمایشگاه ملی از قدرت ابررایانه Cori برای شبیه‌سازی حرکات زمین در طیف وسیعی از فرکانس‌ها استفاده کردند. در این ابرکامپیوتر از یک زبان برنامه‌نویسی نسل دو برای به دست آوردن پاسخ ساختمان و تعیین ریسک لرزه‌ای برای سازه‌های موجود در مقیاس منطقه‌ای استفاده شد. در مجموع 9600 شبیه‌سازی دینامیکی انجام شد و تغییرات ریسک در یک مسافت 100 کیلومتری با دامنه‌ 50 کیلومتری برای دو رویداد مختلف به بزرگای 6.5 و 7 مورد بررسی قرار گرفت.

یک عامل مهم مؤثر بر خسارت زلزله به ساختمان‌ها و سازه، فرکانس موج لرزه‌ای یا میزان تکرار یک موج در هر ثانیه است.

از کل توان ابرکامپیوتر Cori با 8192 گره و 524،288 هسته برای شبیه‌سازی یک زلزله به بزرگی 7 و فرکانس 5 هرتز در منطقه خلیج سانفرانسیسکو و روی گسل‌ هایوارد استفاده شد. این شبیه‌سازی 9 ساعت و 11 دقيقه به طول انجامید.

با توجه به شبیه‌سازی‌های اخیر، زلزله‌هایی با شدت زیاد در طول گسل‌ هایوارد نشان‌دهنده این واقعیت است که ساختمان‌ها با توجه به‌اندازه آن‌ها و فرکانس لرزه‌ای رفتار متفاوتی دارند. این شبیه‌سازی‌ها نشان داد که ساختمان 40 طبقه بیشتر از ساختمان سه‌طبقه مستعد خسارت است. نتایج دیگر نشان می‌دهد که حرکت زمین و پتانسیل خسارت وارد بر سازه ممکن است بین منطقه‌های نزدیک به هم متفاوت باشد.

شبیه‌سازی‌ها نشان داد که دو ساختمان با تعداد طبقات یکسان که فاصله یکسان 3 مایلی از خط گسل دارند، ممکن است پتانسیل آسیب‌پذیری متفاوتی با توجه به متفاوت بودن امواج لرزه‌ای دریافتی از گسل داشته باشند. ساختمان‌هایی که در نزدیکی گسیختگی گسل و راستای آن قرار داشتند، بیشتر متحمل خسارت شدند.

مک کالن گفت: شبیه‌سازی‌ها می‌توانند باعث افزایش فهم و کاهش عدم اطمینان در مورد فرایندهای بسیار پیچیده در علم و مهندسی زلزله شود. او همچنین ادامه داد که برای ارزیابی دقیق خطر زلزله و ریسک در مقیاس منطقه‌ای می‌توان از شبیه‌سازی‌های مبتنی بر فیزیک بهره‌مند شد.

منبع

نوشته شده توسط تیم مترجمین موسسه 808

اگر دوست دارید به تیم مترجمین 808 بپیوندید، با ما تماس بگیرید.

دریافت فایل PDF مقاله برای اعضای VIP رایگان است. سایر کاربران با پرداخت ۵۰۰ تومان می توانند اقدام به دریافت این فایل کنند.

PDF

برای مشاهده کامل این محتوا می بایست مبلغ مورد نیاز را از اعتبار خود پرداخت کنید

برای کاربران ویژه رایگان است

نوع فایل دریافتی :
PDF
اعتبار مورد نیاز : 500 تومان
دریافت فایل PDF و حمایت از ترجمه کنندگان500 تومان
پرداخت 500 تومان و مشاهده محتوا
درباره نویسنده
عکس‌های محراب اکراقنبری

محراب اکراقنبری

محراب اکراقنبری کارشناسی ارشد دانشگاه مازندران رشته ی عمران -گرایش زلزله
سوالات مرتبط
عکس کاربر
0پاسخ
چگونگی بارگذاری یک تانک تحت فشار همراه با نیروی زلزله با ANSYS workbench
به نام آنکه جان را فکرت آموخت بادرود سوالاتی در مورد ماژول ترانزیینت استراکچال و نحوه کار با آن قسمت ورک بنچ دارم چگونگی بارکذاری یک تانک تحت فشار همراه با نیروی زلزله که میخواهیم به صورت نوسانات یک شتابنگاشت به آن وارد کنیم و کلا نحوه تنظیمات مربوط به این دو دسته نیرو که یکی استاتیکی و یکی ارتعاش گذرا که یکی پس از دیگری باید اجرا شود لطفا تقاضا دارم بنده را یاری فرمایید
عکس کاربر
2پاسخ
ضوابط لرزه ای در مورد اتصالات تیر به ستون
سلام وخسته نباشید.مخلص همه استادان عزیز. بی زحمت اگ امکانش هست به سوالم ج بدین.ممنون از شما تصاویر سوال به پیوست ضمیمه شده است
عکس کاربر
2پاسخ
ضوابط طراحی برای برش از فصل الزامات لرزه ای
سلام.امیدوارم حالتون خیلی خوب باشه .نمیدونم با چه زبونی از مدیریت سایت از استاد عزیز تشکر کنم که بدون هیچ چشم داشتی به سوالات بنده پاسخ دادن.امیدوارم از خداوند منان پاسخ خوبیاتونو بگیرین. و اما سوالم در که داشتم به همراه شکل تقدیم حضورتون میشه.بازم قربون قدمتون
ورود به بخش پرسش و پاسخ
  • برای ارسال دیدگاه وارد شوید یا ثبت نام کنید .
  • در دانشنامه 808 بیشتر بخوانید ...

    تقویم آموزشی

    30 شهريور 1398
    دبیرخانه دائمی کنفرانس
    18 مهر 1398
    اداره کل جذب و حمایت از سرمایه گذاری استانداری گیلان
    30 مهر 1398
    موسسه غیرتجاری فرهنگی هنری نشر فن آریا
    20 آبان 1398
    پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله
    28 آبان 1398
    دانشگاه صنعتی مالک اشتر
    28 آبان 1398
    دانشگاه شهید بهشتی
    19 آذر 1398
    دانشگاه میعاد با همکاری دانشگاه شیراز
    26 آذر 1398
    دانشگاه جامع علمی کاربردی سازمان همیاری شهرداری ها
    2 دى 1398
    سازمان بسیج مهندسی صنعتی استان گیلان
    30 دى 1398
    دانشگاه جامع علمی کاربردی سازمان همیاری شهرداری ها
    5 اسفند 1398
    مرکز مطالعات و تحقیقات علوم و فنون بنیادین در جامعه
    18 آبان 1399
    کمیته ملی سدهای بزرگ ایران

    موسسه 808 نماینده موسسات جهانی در ایران

    پکیج استثنایی 808