با وجود ویژگی­های قابل توجه این ماده از جمله شکل­پذیری بالا, مقاومت و عمر زیاد, در دسترس و ارزان قیمت بودن, بتن ماده­ای ترد است و تحت بارهای خمشی و کششی به شدت ضعیف عمل می­ کند.
آرماتور­های فولادی, بتن را تحت کشش مسلح می­ کنند؛ ولی تقریباً اثری بر روند گسترش ترک ندارند. به عبارت دیگر با رسیدن انتهای ترک به موقعیت آرماتورهای کششی، نرخ افزایش باز­شدگی دهانه­ی ترک و هم­چنین انتشار ترک کاهش یافته و سپس با عبور ترک از آرماتور، توسعه­ ترک با نرخ بیشتری افزایش می­یابد. علاوه بر آن وجود آرماتور در نواحی خاص کششی، بتن را از حالت همگن و یکنواخت خارج کرده و فرض همگنی بتن در روش­های آنالیز را با اشکال مواجه می­ کند ]1[.
به طور کلی خرابی و انهدام بتن به شدت به تشکیل ترک­ها و ریز ترک­ها بستگی دارد. با افزایش بار­گذاری, ریز ترک­ها به هم متصل شده و ترک­ها را تشکیل می­ دهند [2]. به‌منظور رفع این مشکل و همچنین ایجاد شرایط همگن، در چند دهه اخیر از یک سری رشته‌های نازک که در تمام حجم بتن گسترده شده، استفاده می‌شود؛ که به آن­ها الیاف گفته می­ شود.

1-2-      بتن الیافی

با توجه به تعریف ACI 544.2R-89 [3], بتن الیافی بتنی است كه با سیمان هیدرولیكی, مصالح سنگی ریزدانه و درشت­دانه ساخته شده و به ­وسیله­ الیاف تقویت می­ شود.
كاربرد گسترده­ی بتن الیافی از اواسط سال 1960 برای روسازی جاده­ها، كف سالن­های صنعتی، جداره­ی كوره­ها و غیره, آغاز گردید [4]. مهمترین مشخصه­ی بتن الیافی, خاصیت جذب انرژی و انعطاف پذیری آن است. به همین دلیل امروزه این بتن نقشی بسیار جدی در پیشرفت تکنولوژی بتن ایفا می­ کند.
در کل از بتن الیافی می­توان انتظار ارتقای پارامتر­های مرتبط با ضرایب باربری نظیر مقاومت فشاری، کششی، خمشی، برشی و مقاومت در برابر خزش، سایش و فرسایش را داشت.

1-3-      الیاف مورد استفاده در بتن

همان­طور که گفته شد, با رسیدن تنش­های وارده به حداکثر مقاومت ملات, ترک­ها تشکیل می­شوند. در نهایت تجمع این ترک­ها در یک ناحیه باعث انهدام بتن می­ شود. در این شرایط استفاده از الیاف باعث جلوگیری از گسترش ترک­ها و اتصال آنها به یکدیگر می­ شود.
استفاده از الیاف در بتن از حدود 50 سال پیش شروع شد و روز­ به ­روز بر استفاده از این ماده در طرح­های اختلاط بتن افزوده می­ شود. مزایای گوناگون كاربرد الیاف در بتن نظیر افزایش مقاومت خمشی, افزایش مقاومت برشی, افزایش مقاومت كششی, افزایش مقاومت در برابر بارهای ضربه­ای, افزایش میزان جذب انرژی و افزایش مقاومت مقطع در مقابل ترک خوردگی, باعث شده که از الیاف در تقویت و مرمت انواع سازه­های بتنی استفاده شود [5].
انتخاب نوع الیاف، تعیین کننده­ خواص کامپوزیت­ها است. امروزه به منظور تقویت بتن از الیاف مختلفی منجمله الیاف فولادی, الیاف پلی­پروپیلن, الیاف آرامید (کولار), الیاف کربن و الیاف شیشه استفاده می­ شود (شکل 1-1).
الیاف مورد استفاده در بتن را می­توان از نظر جنس به 4 گروه زیر تقسیم کرد [6]:

• مواد مصنوعی آلی مانند پلی­پروپیلن و کربن
• مواد مصنوعی غیر آلی مانند فولاد و شیشه
• مواد طبیعی آلی مانند سلولز
• مواد طبیعی غیر آلی مانند آزبست

شکل ‏1‑1– انواع الیاف کامپوزیتی؛ الف) الیاف شیشه؛ ب) الیاف کربن؛ ج) الیاف پلی­پروپیلن؛ د) الیاف فولاد

1-3-1-      الیاف طبیعی

الیاف طبیعی مانند نارگیل، سیسال، تفاله­ی نیشکر، بامبو، کنف، کتان، چوب و الیاف گیاهی جهت تشخیص خصوصیات مهندسی و احتمال استفاده از آن­ها در ساختمان­سازی در 40 کشور مورد آزمایش قرار گرفتند. هرچند نتایج دلگرم کننده بود, اما به دلیل فعل و انفعال بین ملات سیمان و الیاف, ضعف­هایی در دوام آن­ها مشاهده گردید. الیاف گیاهی استحکام بالایی ندارد و در اثر افزایش بارهای وارده با پارگی الیاف و یا با بیرون کشیده شدن آن­ها از درون ملات بتن، شکست در سازه بتنی ایجاد می­ شود [9].
 

1-3-2-      الیاف فولادی

امروزه الیاف فولادی به منظور بهبود بخشیدن به خواص مکانیکی بتن، کاربرد وسیعی را در سازه‌های بتنی و بتن الیافی پیدا کرده ­اند. بتن مسلح شده با الیاف فولادی می ­تواند به­ طور موضعی و یا کلی جایگزین بتن مسلح شده با میلگرد­های فولادی گردد.
الیاف فولادی دارای اشکال متفاوتی می­باشند و به طور معمول بر اساس روش تولید, این الیاف را به 4 دسته تقسیم می­ کنند [10]:

• کشیدن و بریدن سیم­های فولادی (الیاف سیمی)
• نورد و برش ورق­های فولادی (الیاف برشی یا نواری)
• استخراج شده از حالت مذاب (الیاف ریخته­گری)
• تراشیدن سطح ورق­های فولادی (الیاف ماشینی)

از جمله­ موارد استفاده از الیاف فولادی عبارتند از: روکش جاده ها، شمع­ها, پی ماشین آلات, پوشش تونل­ها و سازه­های دریایی [11].
شکل ‏1‑2– استفاده از بتن مسلح به الیاف فولادی در ساخت تونل CTRL در شهر لندن [12]

1-3-3-      الیاف آرامید

آرامید نوعی الیاف مصنوعی از مواد پلیمری است که دارای مدول الاستیسیته­ی بالا است. استفاده از الیاف آرامید به سال 1970 بر­می­گردد. این الیاف اولین بار توسط دوپنت در کشور آلمان با نام کولار ساخته شد [13].

1-3-4-      الیاف کربن

1-3-5-      الیاف شیشه

پس از جنگ جهانی دوم صنعت ساخت و ساز به شدت در سراسر جهان توسعه یافت. با این وجود، گذر زمان و وجود عوامل مختلف داخلی و خارجی باعث می­ شود که اجزای سازه دچار آسیب شده و سازه تحت بارهای بهره برداری دچار مشکلات جدی و حتی انهدام شود. در نظر گرفتن تمامی جوانب در طراحی و کشف زود هنگام و اقدام مناسب در جهت رفع آسیب­های می ­تواند از فروپاشی فاجعه بار سازه جلوگیری کند. از این رو، در دهه­های اخیر تحقیقات فراوانی در زمینه­ شناسایی آسیب در سازه­ها صورت گرفته است.
با توجه به قرار­گیری ایران در یک منطقه­ لرزه ­خیز، وقوع زلزله­های متعدد می ­تواند سبب بروز آسیب­های شدید در انواع مختلف سازه­ها شود. علاوه بر این ترافیک روزانه و افزایش آن می ­تواند عاملی برای آسیب­دیدگی پل­ها باشد. همچنین طول عمر بسیاری از پل های موجود در کشور، به بیش از 30 سال می­رسد. از طرفی میزان ساخت انواع مختلف پل در ایران رو به افزایش است. در نتیجه نگهداری و کنترل پل­ها می ­تواند نقش موثری در کشور ارائه کند[4].
یک پدیده نادر اما بسیار زیانبار در سازه­ها، پدیده فروپاشی پیش­رونده[1] است. این پدیده، اثر دینامیکی حاصل از گسترش و توسعه متوالی گسیختگی اولیه در یک سازه، که نشان دهنده عدم تطابق شدید بین عامل به وجود آورنده و فروپاشی شدید است، می­باشد. عامل به وجود آورنده فروپاشی پیش­رونده، یک عامل موضعی و متمرکز مانند عدم مقاومت موضعی است که سبب بروز یک پدیده فاجعه بار می­ شود [5].
به علت وقوع حوادث غیر قابل پیش بینی از قبیل زلزله، انفجار، برخورد و تصادف و نیز کاهش احتمالی ظرفیت سازه در اثر گذر زمان و تاثیر این عوامل بر وقوع فروپاشی پیش­رونده در پل­ها، بررسی اثرات تقویت اجزای سازه­ای بر مقاومت در برابر فروپاشی پیش­رونده مورد توجه قرارگرفته است. مطالعات گذشته نشان می­دهد که مقاوم­سازی لرزه­ای سازه، می ­تواند سبب مقاومت سازه در برابر فروپاشی پیش­رونده در مواجهه عوامل غیرعادی شود. در مقابل، افزایش شکل­پذیری، می ­تواند سبب تسریع در مکانیسم فروپاشی پیش­رونده شود[4, 5].
یکی از حوادث معروف در زمینه فروپاشی، فروپاشی پل خرپایی فولادی I-35W بر روی رودخانه می­سی­سی­پی، واقع در ایالت مینه سوتا[2]، در ایالات متحده آمریکا می­باشد. همانطور که در شکل (1-1) مشهود است، این پل به طور ناگهانی، در یکم اوت سال 2007 دچار فروریزش شد و 13 کشته و بیش از 100 زخمی قربانی این حادثه شدند. گزارش بررسی عوامل فروریزش پلI-35W نشان می­دهد که بار مرده­ی عرشه چند بار به خاطر تعمیر و تقویت دال افزایش یافته بود و ضخامت گاست پلیت­های بکار رفته در پل نیز تنها نیمی از ضخامت مقدار طراحی شده بود. علاوه بر این، در روز سقوط، مصالح ساختمانی و ماشین آلات سنگین نیز بر روی پل جهت تعمیر و نگهداری وجود داشتند. این عوامل، سبب فروپاشی پل I-35W شده ­اند[6].

• فروپاشی پیش­رونده پل [6] I-35W

با توجه به شکل (1-2)، در سال 2007، در چین، برخورد یک کشتی باری با پایه پل جیاندونگ جینگ جیانگ[3]، سبب فروپاشی چهار دهانه مجاور پایه گردید. بررسی­های نشان می­دهد که نیروی برخورد کشتی، بیش از نیروی مجاز طراحی بوده و در نتیجه سبب آسیب دیدگی پایه پل شده است. در اثر این آسیب، نیروهای داخلی تغییر کرده و

 نیروهای باز توزیع شده بیش از ظرفیت پایه­ های کناری بوده و در نتیجه آن، فروپاشی پیش­رونده رخ داده است[7].

• فروپاشی پیش رونده پل جیاندونگ جینگ جیانگ [7]

نمونه ­ای دیگر از فروپاشی پیش رونده در پل بای­هوآ[4] در شکل (1-3) در اثر زلزله ونچوآن[5] اتفاق افتاده است. در این پل در اثر آسیب تکیه­­گاه­ها، عرشه پل به همراه تغییر شکل­های پیچشی دچار فروریزش شده است[7, 8].

• فروپاشی پیش رونده پل جیاندونگ جینگ جیانگ [8]

• ضرورت تحقیق

تامین امنیت جانی انسان­ها و وسایل نقلیه­ی عبوری از روی پل­ها و همچنین حفظ سلامت سازه­ی پل و همچنین جلوگیری از بروز حوادث احتمالی همچون نشست در اثر وزن سازه، ایجاد ترک در سازها و یا فروپاشی قسمتی از سازه به علت پوسیدگی، فرسودگی، خوردگی، خطای ساخت، برخورد وسایل عبوری رو یا زیر پل و یا برخورد با پایه­ پل، انفجار و یا حملات تروریستی و موارد مشابه، به یکی از مسائل حائز اهمیت در زمینه ساخت و نگهداری پل­ها، که شامل پل­های خرپایی و یا کابلی معلق تبدیل شده است. راهکارهای مختلفی برای حل اینگونه مشکلات توسط محققیق ارائه شده است. اما یکی از مسائل مهم در زمینه­ پل­های خرپائی، حذف ناگهانی یک یا چند عضو از اعضای پل در اثر یک عامل خارجی می­باشد که سبب فروپاشی بخشی از پل شده و یا گاهی به صورت پدیده­ فروپاشی پیش­رونده ظاهر گشته و منجر به فروریزش کل پل می­گردد. امروزه آیین­نامه­ ها و به خصوص، آیین­نامه­ی طراحی پل­ها و سازه­های معلق در برابر فروپاشی پیش­رونده در سراسر دنیا با ارائه راهکارهای ویژه طراحی، در جهت کاهش احتمال فروپاشی پیش­رونده، این ضعف­ها را تا حدودی پوشش داده­اند. با این وجود، همواره طراحی با ضرایب اطمینان بالا مقرون به صرفه نمی ­باشد. لذا در این پایان نامه تلاش شده است که به ارائه­ روشی کاربردی در جهت شناخت اعضای بحرانی و تقویت آن­ها به منظور کاهش احتمال فروپاشی پیش­رونده­ی پل پرداخته شود.
[1] Progressive Collapse
[2] Minnesota
[3] Guangdong Jiujiang
[4] Biahua
[5] Wenchuan

اضافه کردن بتن تازه به روی لایه‌ی بتن قدیمی یک روش معمولی برای تعمیر یا تقویت سازه است. تعمیر بتن شامل حذف بتن ضعیف و جایگزینی آن با بتن جدید است، و یکی از اساسی ترین فاکتورهای این عمل وجود مقاومت اتصال خوب بین بتن اضافه شده و سطح قدیمی در طول عمر مفید سازه است. وقتی عمل تعمیر انجام می شود فاکتور های زیادی از جمله زبری سطح ،وجود ترک های ریز، تراکم بتن و عمل‌آوری آن و همچنین تفاوت در مشخصات مصالح از جمله مدول الاستیسیته، حرکات گرمایی و خزش در مقاومت و توزیع تنش موثرند. این سیستم را می‌توان شامل سه فاز سطح اولیه بتن،بتن اضافه شده ومحیط اتصال در نظر گرفت. منظور از محیط اتصال صفحه‌ی اتصال و اطراف آن است. این محیط باید توانایی مقابله در برابر تنش های وارده را داشته باشد . این محیط معمولا با اضافه کردن یک عامل چسبنده یا افزایش زبری و گاهی هر دوی ان ها خواهند بود. هر چند این روش ها تجربی اند و کارایی عامل چسبنده هنوز اثبات نشده است. از نتیجه‌ی این مطالعه طراحان می‌توانند مقاومت بتن مورد استفاده برای اتصال ،نوع زبری ایجاد شده و مقاومت طراحی را برای یک طراحی اقتصادی انتخاب کنند.
 
1-2- عوامل چسبنده:
1-2-1- اپوكسی¹
 
 
[1]

                                               
یکی از عوامل چسبنده‌ی مورد نظر در این پایان نامه اپوکسی است. رزین‌های اپوکسی با ایجاد حرارت داخلی عمل‌آوری می‌شوند. این سیستم‌ها شامل دو بخش رزین و سخت‌کننده هستند که پس از اختلاط با یکدیگر فعال شده و سخت می‌شوند.
رزین‌های اپوکسی در سطوحی مانند استایروفوم، چوب قرمز، چوب‌های سخت، بعضی سطوح پلاستیکی و سطوح فلزی و بتنی می‌توانند استفاده شوند. رزین‌های اپوکسی مقاومت خمشی، برشی و کششی مناسبی دارند، از جذب آب بسیار پایین و سختی بسیار زیادی برخوردارند و زمان گیرش بین 5 تا 7 روز دارند.
رزین‌های اپوکسی، پریپلیمرهای با وزن مولکولی کم یا پلیمرهایی با وزن مولکولی بالا هستند که معمولاً حداقل دارای 2 بخش مجزا (شکل1-1) که باید ابیدا ترکیب و سپس استفاده شوند، هستند. این دو بخش معمولاً از گروه گلیسیدیل[2] یا اکسایرن[3] هستند. بخش وسیعی از اپوکسی‌ها در صنایع تولید می‌شوند و مواد خام آن‌ ها از مشتقات نفت بدست می‌آید. مانند دیگر مواد پلیمری که با حرارت عمل‌آوری می‌شوند, ترکیب درجه[4] های مختلف رزین‌های اپوکسی یا اضافه کردن افزودنی، مواد پلاستیکی یا فیلرها برای رسیدن به پروسه یا نتیجه‌ی نهایی مطلوب و یا برای کاهش هزینه‌ی تولید یک امر معمولی است. به این عملیات دست‌کاری در فرمول نیز می‌گویند که به طور رایج در کارخانجات تولید اپوکسی در ایران انجام می‌شود.
1-2-1-1- انواع اپوکسی ]12[
نوع 1) برای موارد غیر باربر برای اتصال بتن سخت شده به بتن سخت شده یا مصالح دیگر
نوع 2) برای موارد غیر باربر برای اتصال بتن تازه به بتن سخت شده
نوع 4) برای موارد باربر برای اتصال بتن سخت شده به بتن سخت شده یا مصالح دیگر
نوع 5) برای موارد باربر برای اتصال بتن تازه به بتن سخت شده
نوع 6) برای اتصال و پوشش مقاطع پیش‌ساخته یا پیش‌تنیده و برای اتصال قطعه قطعه وقتی پیش کشیدگی موقتی انجام می‌گیرد.
نوع 7) برای پوشش غیرباربر قطعات المان پیش ساخته وقتی پس‌کشیدگی موقتی در اتصال قطعه به قطعه اعمال نشده است.
 
1-2-1-2- درجه[6]
سه گرید متفاوت با توجه به مشخصات جاری شدن اپوکسی ها داریم:
ویسکوزیته کم (1 درجه
ویسکوز متوسط (2 درجه
غیر قابل جاری شدن [7] (3 درجه
1-2-1-3- کلاس های اپوکسی
کلاس‌های اپوکسی مشخص‌کننده‌ی دمای مناسب برای عمل گیرش چسب هستند.

کلاس A) برای استفاده در دمای زیر 4 درجه (کمترین دمای ممکن برای عملکرد اپوکسی)*
A: T < 4
کلاس B) برای استفاده بین دمای 4 تا 15 درجه                                   B: 4 < T < 15
کلاس C) برای استفاده در دمای بیش از 15 درجه                                        C: T > 15
کلاس D) برای دمای بین 4 تا 18 درجه                                            D: 4 < T < 18
کلاس E) برای دمای بین 15 تا 30 درجه                                         E: 15 < T < 30
کلاس F) برای دمای بین 25 تا 30 درجه                                           F: 25 < T < 30
*دمای اشاره شده مربوط به دمای سطح بتنی مورد نظر است نه دمای محیط. برای مثال چسب کلاس A در دمای اتاق به خوبی گیرش می‌کند.
1-2-2- لاتکس[8]
لاتکس هم می‌تواند طبیعی و هم مصنوعی باشد. لاتکس طبیعی یک سیال شیری است (شکل 1-2 و 2-2) که در 10٪ همه‌ی گیاهان گل‌دار وجود دارد مرکبی از امولسیون پروتئین، شبه قلیا، نشاسته، شکر، روغن، رزین، جوهر مازد و صمغ که در معرض هوا سفت می‌شود و معمولاً با تخریب پوسته‌ی گیاه ترشح می‌کند. لاتکس مصنوعی با پلیمریزه کردن یک مونومر مانند استایرن که با مواد فعال در سطح[9] امولسیونه شده باشد, به وجود می آید.

1-2-2-1- انواع لاتکس ]15[
نوع 1 ) متفرق شدنی[10]– محدود برای استفاده‌ی داخلی و غیرقابل استفاده در شرایط مرطوب
نوع 2 ) متفرق نشدنی[11]– قابل استفاده در شرایط مرطوب
 
1-2-2-2- ضوابط انتخاب چسب
1) شرایط هنگام اعمال چسب
آلودگی سطح – دمای سطح تماس – رطوبت سطح – دسترسی به سطح
2) نوع و بزرگی بار
جهت (فشار، کشش برش، تغییر عکس)، مدت زمان، نرخ (استاتیک، دینامیک) – فرکانس بار
1 Epoxy
[2] Glycidyle
[3] Oxirane
[4] Grade
[5] Epoxy concrete
[6] Grade
[7] Non Sagging Viscosity
[8] Latex
[9] Surfactant
[10] Redispersible
[11] Non Redispersible

انگلیسی. 230
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
فهرست اشکال
شکل 1: نمای جانبی زمین. 17
شکل 2: نوع حرکت گسل ها. 18
شکل 3: ایالتهای لرزه زمینساختی ایران. 21
شکل 4: الف: حل صفحة گسل زمینلرزه های شرق ترکیه، قفقاز و شمال ایران   22
شکل 5: سازوكار كانونی زمینلرزه های شمال ایران. 23
شکل 6: نقشة گسلهای فعال سازوكار كانونی زمینلرزه ها و نواحی بیشینه تخریب زمینلرز ههای مخرب زاگرس. 25
شکل 7: گسلها و ساختارهای عمدة زون فرورانش مکران. 27
شکل 8: مدل های چشمه های لرزه ای در یک ایالت لرزه زمین ساخت. 32
شکل 9: ارتباط گسل فعال و ناشناخته. 34
شکل 10: تقسیم بندی گسل به قطعات كوچکتر. 35
شکل 11: توصیف منحنی خطر زلزله. 39
شکل 12: مراحل اساسی برآورد خطر زمینلرزه به روش تعینی. 47
شکل 13: انواع فاصله های چشمه لرزه زا تا سایت مورد نظر. 48
شکل 14: مقایسه چندین رابطه تجربی برای بدست آوردن زمین لرزه كنترلی   50
شکل 15: مراحل اساسی برآورد خطر زمینلرزه به روش احتمالاتی مرسوم   67
شکل 16: مراحل اساسی برآورد خطر زمینلرزه به روش احتمالاتی اصلاح شده   70
شکل 17: مثالهایی از هندسه های زون منابع مختلف. 72
شکل 18: تغییرات فاصله منبع تا محل برای هندسه های مختلف زون منبع   73
شکل 19: اثر سرعت لغزش گسل و اندازه زلزله بر پریود تکرار. 74
شکل20: محدوده محل سکونت شهر قم. 92
شکل 21: نقشه زمین شناسی شهر قم. 95
شکل 22: نقشه زمین شناسی جنوب قم. 96
شکل 23: نقشه پهنه رومرکزی زلزله. 98
شکل 24: تصویر ماهواره‌ای گسل خضر. 101
شکل 25: نقشه گسلهای بومی استان به فاصله 30 کیلومتری مرکز شهر   103
شکل 26: نقشه گسل قم – زفره. 105
شکل 27: تصویر ماهواره ای گسل رباط کریم. 108
شکل 28: گسل های فعال منطقه در محدوده ی شعاع مورد مطالعه به طول 150 کیلومتر.. 114
شکل 29:اهمیت فاصله ی گسل ها از ساختگاه را نشان می دهد. 118
شکل 30: پراکندگی زلزله های اتفاق افتاده در محدوده 150 کیلومتری استان قم.. 122
شکل 31: موقعیت چشمه های تعیین شده در منطقه قم. 133
شکل 32: عمق سنگ بستر لرزه ای شهر قم.. 143
شکل 33: نوع شرایط خاک در سراسر شهر قم.. 144
شکل 34: نقشه پهنه بندی شتاب افقی برای دوره بازگشت50 سال برای کل ناحیه.. 145
شکل 35: نقشه پهنه بندی شتاب افقی برای دوره بازگشت 475 سال برای کل ناحیه.. 145
شکل 36: نقشه پهنه بندی شتاب افقی برای دوره بازگشت 50 سال برای شهر قم. 147
شکل 37: نقشه پهنه بندی شتاب افقی برای دوره بازگشت 475 سال برای شهر قم. 148
شکل 38: نقشه پهنه بندی شتاب افقی استان برای دوره بازگشت 475 سال   149
شکل 39: نقشه استعداد زمین لغزش منطقه مورد مطالعه. 154
شکل 40: نقشه همباران منطقه مطالعاتی. 155
شکل 41: نقشه پهنه بندی خطر زمین لغزش منطقه مورد مطالعه. 156
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
فهرست جداول
جدول 1: پارامتر های ایالت های لرزه زمینساختی ایران.. 21
جدول 2: تخمین شدت زلزله بر اساس طول گسل.. 50
جدول 3: تعیین ضرایب GC و GB با توجه به نوع خاک.. 54
جدول 4: ضرایب رابطه كاهندگی بور برای محاسبه بزرگترین مؤلفه شتاب افقی.. 54
جدول 5: ضرایب مدل های کاهندگی.. 58
جدول 6: ضرایب مدل های کاهندگی برای منطقه البرز.. 59
جدول 7: ضرایب مدل های کاهندگی برای منطقه زاگرس.. 60
جدول 8: ضرایب رابطه زارع.. 62
جدول 9: ضرایب رابطه نوروزی.. 63
جدول 10: رابطه تجربی بین و Ms بدست آمده برای گستره های البرز، ایران مرکزی و زاگرس. 76
جدول 11: برآورد پارامترهای زلزله خیزی براساس زمینلرزه های ثبت شده در ایالت لرزه زمین ساختی ایران مركزی1997. 82
جدول 12: مشخصات گسل ها در محدوده ی 150 کیلومتری قم.. 115
جدول 13: مقدار بزرگای گسل ها.. 117
جدول 14: ماكزیمم شتاب افقی گسل ها.. 119
جدول 15: زمینلرزه های مهم رخ داده تاریخی تا شعاع 150 کیلومتری منطقه مورد مطالعه. 121
جدول 16: برآورد بزرگا بر اساس دوره بازگشت و همچنین تعداد رویداد زمین لرزه در یک دوره 113 ساله. 125
جدول 17: برآورد دوره بازگشت بر اساس بزرگا.. 126
جدول 18: برآورد بزرگا بر اساس دوره بازگشت.. 126
جدول 19: دوره بازگشت بر اساس درصد خطر و عمر مفید سازه.. 128
جدول 20: آهنگ رویداد سالیانه بر اساس درصد خطر و عمر مفید سازه.. 128
جدول 21: احتمال رویداد یک زمین لرزه بر اثر جنبایی سرچشمه خطی.. 131
جدول 22: هندسه چشمه های بالقوه زمینلرزه تعین شده در گستره قم.. 134
جدول 23: مقدار طولی از چشمه های مورد نظر که در محدوده ی 150 کیلومتری قرار دارد و مساحت چشمه و همچنین نزدیک ترین فاصله ی چشمه از شهر قم. 135
جدول 24: مقدار بزرگای گسل ها.. 136
جدول 25: احتمال رویداد یک زمین لرزه بر اثر جنبایی سرچشمه خطی.. 137
جدول 26: نتایج احتمال های محاسبه شده برای شتابهای مورد نظر.. 139
جدول 27: احتمال وقوع زلزله بر مبنای دوره بازگشت و بزرگا.. 140
 
 

فصل1: کلیات و ساختار زمین

1-1- عوامل موثر در جنبش نیرومند زمین :

بصورت كلی عوامل موثر در جنبش نیرومند زمین در اثر رویداد زمین لرزه را می توان در دو بخش مورد بررسی قرار داد، این دو بخش شامل ویژگی های چشمه لرزه زا، و شرایط ژئوتكنیک لرزه ای ساختگاه سازه ها می باشد. بنابراین هریک از بخش ها و نقش آنها در جنبش نیرومند زمین باید مورد بررسی قرار گیرد تا ویژگی های جنبش نیرومند زمین در شالوده سازه ها و بهینه كردن معیارهای طراحی سازه ها در برابر زمین لرزه تخمین و در محاسبات مورد استفاده قرار گیرد .{1}
 
 
 
 

1-1-1- ویژگیهای چشمه های لرزه زا :

رویداد زمین لرزه ها در بخش پوسته زمین ناشی از نیروهای زمین ساختی است كه برپایه تئوری زمین ساخت ورقه ای از سال ١٩٦٠ مطرح گردید در این تئوری بیان می شود كه سنگ كره از تعداد زیادی بلوكها بصورت ورقه تشكیل شده است كه این ورقه ها نسبت به یكدیگر در حال حركت می باشند. مرز این بلوكها همواره با رویداد زمین لرزه های بزرگ روبرو است. معتبرترین تشریح برای علت ایجاد حركت ورقه ها برپایه تعادل ترمودینامیک مواد تشكیل دهنده زمین استوار است. بخش فوقانی گوشته در تماس با پوسته سرد می باشد، درحالیكه بخش تحتانی در تماس با هسته داغ زمین است. بدیهی است كه بایستی یک گرادیان دما در گوشته برقرار باشد.
شکل 1: نمای جانبی زمین
تئوری زمین ساخت ورقه ای حركت نسبی ورقه ها را با توجه به سه نوع مرز (ورق های فرورانشی، گسترش جانبی و گسترش انتقالی)، به سادگی توصیف و تعیین می نماید. در دیگر موارد نیز ممكن است در اثر گسترش، لبه ورقه ها شكسته و سبب تشكیل ورقه كوچك تر یا خرد ورقه محصور بین ورقه های بزرگتر شود. حركت بین دو بخش از پوسته سبب انقطاع جدید یا پیشروی خطوط شكست موجود در ساختار زمین شناسی پوسته می شود كه به آن گسل می گویند. گسل ها بسته به نوع حركتشان به سه گروه اصلی دسته بندی می شوند که عبارتند از: گسلهای شیب لغز، امتداد لغز و یا تركیبی از آنها می باشد.
شکل 2: نوع حرکت گسل ها
تئوری بازگشت الاستیک بیان می كند كه وقوع زمین لرزه ها موجب آزادی تنش در امتداد بخشی از گسل می شود و تا زمانی كه تنش ها فرصت كافی برای ذخیره شدن مجدد را داشته باشند گسیختگی بعدی و یا به عبارت دیگر زمین لرزه بعدی اتفاق خواهد افتاد. از آنجائیكه زمین لرزه ها موجب رهاسازی انرژی جمع شده برروی گسل می شوند، وقوع آنها در محدوده ای كه فعالیت لرزه ای برای مدتی كم و یا اصلا اتفاق نیفتاده است محتمل تر است . با شناسایی حركات گسل در طی لرز ه خیزی گذشته و در امتداد آن می توان به نبود فعالیت لرزه ای در پاره ای از مكانهای آن پی برد.
با مطالعات لرزه زمین ساخت می توان از شكستگی ساختارهای زمین شناسی و هندسه آنها پیرامون ساختگاه سازه ها مطلع شد و نهایتا می توان مدل لرزه زمین ساختی یا درعمق برش لرزه زمین ساختی از آنها تهیه نمود و مخاطرات احتمالی گسلش زمین و یا رویداد احتمالی زمین لرزه برروی آنها را برای تخمین رویداد زمین لرزه های آتی و چگونگی ویژگیهای آنها پیش بینی نمود.
هندسه گسلها، زون خرد شده، نوع و سازوكار آنها می تواند در برآورد پتانسیل حداكثر زمین لرزه محتمل برروی آنها ما را كمك نماید و این امر در مطالعات زمین ساخت و لرزه زمین ساخت صورت می پذیرد. سن گسلها از عوامل مهم در رویداد زمین لرزه برروی آنهاست بطوریكه گسل های جوان از اهمیت بیشتری برخوردار هستند و مطالعات نو زمین ساخت می تواند كمك زیادی در كلاس بندی گسل ها از دیدگاه فعالیت لرزه ای داشته باشند.
معمولا روابط تجربی در پیوند با هندسه گسل، حداكثر توان لرزه زایی و میزان بیشینه جابجایی برروی آن وجود دارد كه تا حدودی در تخمین رویدادهای زمین لرزه ای آتی

 منطقه می تواند موثر واقع شود . بزرگای ز مینلرزه رابطه مستقیم با انرژی آزاد شده توسط زمین لرزه دارد.

یكی از ویژگیهای چشمه لرزه زا ژرفای كانونی زمین لرزه ها می باشد. تحقیقات و پژوهشهای زیادی برروی ژرفای كانونی زمین لرزه ها انجام شده است. بصورت كلی ژرفای زمین لرزه ایی كه در پیوند با حركت فرورانش ایجاد می شود نسبتا عمیق و ژرف می باشد كه تا عمق ٨٠٠ كیلومتری سطح زمین نیز گزارش شده است، ولی ژرفای كانونی زمین لرزه ایی كه در پیوند با گسترش جانبی اقیانوسی مشاهده شده كم عمق بوده و ژرفای آنها كمتر از ٢٠ كیلومتر می باشد و ژرفای كانونی زمین لرزه هایی كه با گسترش انتقالی در پوسته قاره ای مشاهده شده اند دارای ژرفای كمتر از پوسته زمین می باشند یعنی كمتر از ٦٠ كیلومتر . رویداد زمین لرزه های ایران بسیار سطحی بوده است و به جز منطقه مكران، تقریبا در تمام ایران كمتر از ٢٠ كیلومتر برآورد شده است و به همین دلیل لایه لرزه زا درفلات ایران را می توان بین ژرفای ١٠ تا ٢٠ كیلومتر درنظر گرفت.

1-1-2- ویژگیهای شرایط ژئوتكنیک لرزه ای ساختگاهی برجنبش نیرومند زمین :

شرایط ژئوتكنیک لرزه ای ساختگاهی بركلیه پارامترهای مهم جنبش نیرومند زمین نظیر دامنه، محتوی فركانسی و مدت دوام لرزش اثر قابل ملاحظه ای می گذارد. میزان تاثیر، تابع هندسه، خواص مصالح لایه های زیر سطحی، توپوگرافی ساختگاه و ویژگیهای امواج لرزه ای كه از چشمه لرزه زا تولید و از لایه های سنگی مختلف عبور نموده تا به پی سنگ ساختگاه وارد شود، میباشد.
طبیعت اثرات ژئوتكنیک لرزه ای ساختگاهی بر تقویت جنبش نیرومند زمین را می توان با بهره گیری از روش های مختلف مانند تحلیل ساده تئوری پاسخ زمین، اندازه گیریهای جنبش واقعی سطحی و زیرسطحی در همان ساختگاه و اندازه گیری جنبش نیرومند سطح زمین در ساختگاه هایی با شرایط متفاوت از ساختگاه موردنظر تشریح نمود.
اثرات هندسی سنگ بستر برروی جنبش نیرومند زمین تاثیر پذیر می باشد. گرچه بی قاعدگیهای توپوگرافی سنگ بستر موجب پراكنده ساختن امواج زمینلرزه شده و الگوهای پیچیده ای از تقویت یا كاهیدگی جنبش نیرومند زمین را ایجاد می كنند لیكن به هرحال جنبش نیرومند زمین در بالای ارتفاعات معمولا تقویت و تشدید می شوند.

1-2- ساختار تکتونیکی صفحات و لرزه خیزی منطقه

1-2-1- تکتونیک صفحات

1-2-2- ایالتهای لرزه زمینساختی ایران

ایالت لرزه زمینساختی، پهنه ای است كه تحت رژیمهای ژئودینامیكی كن ونی، دارای جایگاه تكتونیكی همانند و الگوی لرز هخیزی یكسان باشد (یی ١و همكاران، ١٩٩٥ ). با توجه به این مفهوم، میرزایی و همکاران (١٩٩٨) ایران را به پنج ایالت لرزه زمینساختی عمدة : ١- البرز – آذربایجان ٢- كپه داغ ٣- زاگرس ٤- ایران مركزی و شرق ایران و ٥- مكران، تقسیم کرده اند كه خصوصیات عمده آنها به اختصار به صورت زیر است. {5}
شکل 3: ایالتهای لرزه زمینساختی ایران(میرزایی 1977) {5}
 
جدول 1: پارامتر های ایالت های لرزه زمینساختی ایران{5}

1-2-3- ایالت لرزه زمینساختی البرز- آذربایجان

این ایالت پهنه ای لرزه خیز است كه بخشهای شمال و شمال غربی ایران را در بر میگیرد رشته كوه البرز از شمال به فرونشست دریای خزر و از جنوب به فلات ایران مركزی منتهی می گردد. البرز، بخش مركزی منطقة كوهزایی گسترده تری را تشكیل می دهد كه حدود آن از نظر محققین مختلف، متفاوت است.
در تعیین ایالت لرزه زمینساختی البرز آذربایجان، حد شمالی البرز در امتداد بلوك جنوبی دریای خزر قرار می گیرد. بلوك جنوبی دریای خزر در حال حاضر دارای نرخ کرنش پایین و نحوة رفتار آن در برابر عوامل تغییر شكل دهنده، با بقیة ایران متفاوت است (جكسون ٥ و همكاران، ١٩٩٥). بسیاری از محققین خصوصیات بلوك جنوبی دریای خزر را همانند ویژگیهای پوستة اقیانوسی می دانند. از دیدگاه زمین شناسی، حد جنوبی ایالت لرزه زمینساختی البرز-آذربایجان بخوبی مشخص نیست، اما بر اساس مطالعات نوزمینساخت(نئوتكتونیك) مرز جنوبی این ایالت لرزه زمینساختی بر روی گسل های فعال قرار می گیرد. مهمتر ین این گسل ها عبارتند از: گسل شمال تبریز، گسل ایپك و گسل ترود. مرز شرقی ایالت لرزه زمینساختی البرز-آذربایجان با ایالت لرزه زمینساختی كپه داغ واضح نیست و مرز بین این دو ایالت عمدا بر اساس اطلاعات مربوط به فعالیت لرزه ای و تغییر روند ساختاری ساختهای زمین شناسی تعیین شده است. كوتاه شدگی قاره ای ناشی از همگرایی صفحه های اوراسیا و عربستان كه با نرخ همگرایی ٣٠ میلی متر در سال (جكسون، ١٩٩٢ ) صورت می گیرد. با ضخیم شدن پوستة قاره ای و رانده شدن جانبی پوسته در منطقة برخورد تكمیل و تعدیل می شود. سازوكار زمینلرزه ها در شرق تركیه و ناحیه قفقاز نشان دهندة گسلش تراستی و امتدادلغز می باشند. {5}