مقاله تحلیلی: طراحی لرزه‌ ای و نقشه‌ های خطر

زلزله نورثریج ۱۹۹۴ یک رکورد جهانی به لحاظ حرکات زمین به‌جا گذاشت. در آن زمان حداکثر شتاب افقی زمین ۱.۸g بود که با یک لرزه‌نگار در تارزانا ثبت شده بود. همین موضوع برای حداکثر سرعت زمین یعنی ۱۴۸ سانتیمتر بر ثانیه که در گرانادا هیلز ثبت شده بود هم صادق است. هر دو اندازه‌گیری در محدوده ۱۵ کیلومتری منبع زلزله انجام شده بودند؛ این اندازه‌گیری‌ها در نزدیکی اغلب آسیب‌هایی که در این مقاله به آن‌ها اشاره می‌شود هم قرار داشتند. درنتیجه نیروهای لرزه‌ای در آیین‌نامه ساختمانی یکپارچه (UBC) افزایش پیدا کرد. از ویرایش‌های ۱۹۹۴ تا ۱۹۹۷، ضرایب مربوط به‌شتاب و سرعت به آیین‌نامه اضافه شدند. ضرایب نیروهای طراحی در منطقه ۴ که بالاترین خطر لرزه‌ای را دارد، با ضریب ۲.۰ افزایش پیدا کردند. تغییراتی هم در نقشه‌های طراحی لرزه‌ای در مقررات لرزه‌ای برای ساختمان‌های جدید و دیگر سازه‌های NEHRP ایجاد شد. نقشه‌های NEHRP در آیین‌نامه ساختمانی بین‌المللی (IBC) به کار گرفته شد و جایگزین UBC و دیگر آیین‌نامه‌های ساختمانی شد.

تغییرات در نقشه‌های طراحی لرزه‌ای در آیین‌نامه‌های ساختمانی

 تا قبل از زلزله نورثریج، مقررات NEHRP (۱۹۹۴ و نسخه‌های قبلی) نقشه‌هایی با توجه به حداکثر شتاب مؤثر،،   اکثر سرعت مؤثر وابسته به‌شتاب، ، ارائه می‌کردند. از این نقشه‌ها در دو آیین‌نامه استفاده می‌شد: آیین‌نامه ملی ساختمان (ویرایش ۱۹۹۳) و آیین‌نامه استاندارد ساختمان (ویرایش ۱۹۹۴). حتی نقشه منطقه لرزه‌ای در UBC (ویرایش ۱۹۹۴)، نشان داده شده در شکل ۱، هم از یک نقشه  به دست آمده است. تمام این نقشه‌ها بر اساس نقشه‌های و  بد که اولین بار در ضوابط پیش‌بینی‌شده برای ایجاد مقررات لرزه‌ای برای ساختمان‌ها در سال ۱۹۷۸، که به عنوان ATC ۳-۰۶ هم شناخته می‌شود، معرفی شد. نقشه‌های طراحی لرزه‌ای هم بر اساس یک نقشه خطر احتمالی از حداکثر شتاب زمین منتشر شده در سال ۱۹۷۶ بودند.

در ویرایش سال ۱۹۹۷ ضوابط NEHRP، نقشه‌های طراحی لرزه‌ای به پارامترهای شتاب پاسخ طیفی پریود کوتاه و ۱شتاب طیف پاسخ ۱ ثانیه،  و  تغییر پیدا کردند. این پارامترها رابطه نزدیکی با پاسخ لرزه‌ای سازه‌ها دارند. نقشه‌های جدید مستقیماً بر اساس نقشه‌های خطر لرزه‌ای ملی USGS هستند. این تغییرات در قالب یک همکاری مشترک (Project ’۹۷) صورت گرفت. به این صورت نقشه‌های طراحی لرزه‌ای را هم از سطح خطر اسمی ۱۰%با  احتمال تجاوز در ۵۰ سال به ۲% در طی ۵۰ سال ضربدر دوسوم تغییر داد. بااین‌حال این تغییرات به‌شدت تحت تأثیر زلزله‌های قرن نوزدهم در ایالات‌متحده مرکزی و شرقی بودند.

مانند نقشه‌های طراحی لرزه‌ای قبل از ۱۹۹۷، نقشه‌های اخیر  هم نقشه‌های احتمالاتی خطر لرزه‌ای ملی USGS را کاهش دادند. نقشه‌های قبل از سال ۱۹۹۷ تا PGA برابر با ۰.۴g کاهش داده شده بودند. بالاتر از شتاب‌های طیف پاسخ مربوطه متناظر با آن (یعنی هرگاه   و  باشد)، نقشه‌های Project ’۹۷ با حرکات زمین معین با تعریف جدید محدود شده‌اند. در بعضی از موارد این حرکات زمین محدود شده در NEHRP ۱۹۹۷ حتی بیشتر از ضرایب نزدیک مرکز UBC ۱۹۹۷ بودند.

نقشه یک ثانیه‌ای استخراج شده از Project ’۹۷ در شکل ۲ نشان داده شده است. علاوه بر ضوابط NEHRP ۱۹۹۷، نقشه‌های Project ’۹۷ در استاندارد ASCE ۷ سال ۱۹۹۸ (بارهای طراحی حداقل و معیارهای مربوطه برای ساختمان‌ها و دیگر سازه‌ها) و ویرایش ۲۰۰۰ از IBC هم مورد استفاده قرار گرفت. ده و بیست سال بعد، Project ’۰۷ و Project ’۱۷ باعث ایجاد تغییر در نسل کنونی (ضوابط NEHRP ۲۰۱۵) و نسل بعدی (ضوابط NEHRP ۲۰۲۰) نقشه‌های طراحی لرزه‌ای شدند.

تغییرات در نقشه‌های خطر لرزه‌ای ملی USGS

USGS از سال ۱۹۷۶، بعد از انتشار روش تحلیل خطر لرزه‌ای احتمالاتی (PSHA) شروع به تولید نقشه‌های خطر لرزه‌ای ملی کرد. بااین‌حال نسل مدرن نقشه‌های USGS از سال ۱۹۹۶ و بعد از زلزله نورثریج شروع شدند. نقشه‌های مدرن از تعامل علم زلزله و جوامع مهندسی با استفاده از کارگاه‌ها و دوره‌های تفسیر عمومی بهره‌مند بودند. مثلاً از سال ۱۹۹۴ تا ۱۹۹۵، USGS شش کارگاه برای نقشه‌های خطر لرزه‌ای ملی ۱۹۹۶ برگزار کرد. این کارگاه‌ها باعث اصلاحات اساسی در روش‌های مورد استفاده شدند. بعد از قرار گرفتن نقشه‌های موقت در وب در سال ۱۹۹۵، نظرات بیشتر در مورد روش‌ها، باعث اصلاح بیشتر نقشه‌ها شد. برای به‌روزرسانی‌های نقشه‌های USGS در سال‌های ۲۰۰۲، ۲۰۰۸، ۲۰۱۴ و ۲۰۱۸ هم از فرآیند مشابهی استفاده شد.

تا آخرین به‌روزرسانی‌های اخیر USGS، پیشرفت‌های علمی زیادی در نقشه‌های خطر لرزه‌ای ملی ۱۹۹۶ اتفاق افتاده است. ابتدا حدود ۵۰۰ گسل در غرب ایالات‌متحده، ازجمله گسل نورثریج اضافه شدند. فرکانس وقوع زلزله آن‌ها (که برای نگاشت خطر احتمالاتی مورد نیاز است) از سرعت لغزش گسل یا بررسی ترانشه تخمین زده شد. سپس موقعیت‌های زلزله مناطق لرزه‌خیزی مدل‌سازی شده در نقشه‌های قبلی USGS را تکمیل کردند. در گام سوم مدل‌های جایگزین خطر لرزه‌ای در یک درخت منطقی جای‌داده شدند. در حال حاضر روش معمول برای نشان دادن عدم قطعیت مدل‌سازی ، نگاشت خطر لرزه‌ای است.

دیگر تغییرات در نقشه‌های خطر لرزه‌ای ملی USGS که با زلزله ۱۹۹۴ نورثریج شروع شد، بعد از نقشه‌های ۱۹۹۶ به ثمر نشست. مثلاً در نقشه‌های USGS سال ۲۰۰۲ از پنج مدل جدید میرایی حرکت زمین که از داده‌های زلزله نورثریج استفاده می‌کردند استفاده شد؛ در نقشه‌های ۱۹۹۶ از سه مورد از چنین مدل‌هایی استفاده شد که زلزله ۱۹۹۴ را قبل از وقوع پیش‌بینی می‌کردند. از دو مدل حرکت زمین جدید که دیوار معلق برای فشار (مانند نورثریج یا زلزله‌های معکوس نامیده می‌شوند در نقشه‌های ۲۰۰۲ استفاده 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.