ارزیابی اثر محتوی فرکانس بر روی پتانسیل خسارت زمین لرزه ها

در طراحی لرزه ای سازه ها، محتوی فرکانس زمین لرزه ها از اهمیت بالایی برخوردار می باشد. در کارهای مهندسی برای شناخت و درک بهتر امواج ارتعاشی، معمولاً این امواج به کمک تبدیل فوریه از حوزه زمان به حوزه فرکانس منتقل می شوند، ولی تبدیل فوریه به دلیل استفاده از توابع هارمونیک، تنها برای سیگنال های متناوب و منظم نتایج خوبی ارائه می کند و در بررسی سیگنال های نامنظم با تغییرات ناگهانی نظیر زمین لرزه ها ضعیف می باشد. از طرف دیگر، تبدیل فوریه بُعد زمان که پارامتر مهمی در تعیین مقدار خسارت زمین لرزه ها بر روی سازه ها می باشد را از بین می برد. در این تحقیق به منظور بررسی اثر محتوی فرکانس بر روی پتانسیل خسارت زمین لرزه ها، از تبدیل موجک که یکی از ابزارهای جدید و کارآمد در مهندسی است، استفاده می گردد. این تبدیل با داشتن پنجره متغیر و توابع موجک مختلف، قادر است هم بُعد زمان را در نظر بگیرد و هم سیگنال های نامنظم با تغییرات ناگهانی را بخوبی پوشش دهد. سپس، به کمک تبدیل موجک سیگنال زمین لرزه با محتوی فرکانس مشخص به سیگنال های مختلف تجزیه می گردد که هر کدام از این سیگنال های جدید، یک پهنای باند مشخص از محتوی فرکانس سیگنال اصلی را پوشش می دهند. به بیان دیگر، سیگنال زمین لرزه با محتوی فرکانس مشخص با استفاده از تبدیل موجک از حوزه زمان به حوزه زمان-فرکانس منتقل می گردد. در نتیجه این تبدیل، با داشتن سیگنال های مختلف که پهنای باند فرکانس متفاوتی دارند، اثر محتوی فرکانس، که یکی از مهمترین عوامل تأثیر گذار بر روی رفتار سازه ها می باشد، مورد مطالعه قرار می گیرد. با استفاده از رویکرد زمان-فرکانس، اثر محتوی فرکانس زمین لرزه های چی چی (تایوان)، دوزجه (ترکیه)، لوما پریتا، ان. پام اسپرینگز و نورتریج در فواصل نزدیک، متوسط و دور نسبت به گسل بررسی می شود و منحنی های طیف دامنه فوریه و طیف پاسخ زمین لرزه، نمودار های انرژی ورودی در سیستم های یک درجه آزادی و چند درجه آزادی ترسیم می گردد، در نهایت سازه های مدل شده با استفاده از سیگنال-های جدید حاصل از آنالیز زمین لرزه های اصلی، به کمک تحلیل تاریخچه زمانی غیر خطی، آنالیز می-شوند و شاخص خسارت هر یک با توجه به محتوی فرکانس سیگنال مورد نظر، تعیین می گردد. نتایج بدست آمده نشان می دهند، استفاده از رویکرد زمان-فرکانس، به مهندسین دید بسیار خوبی برای مشاهده امواج ارتعاشی زمین می دهد، بطوریکه با شناخت محدوده های مختلف فرکانس زمین لرزه و اثر تخریبی هر یک بر روی سازه، می توان سازه ها را در محدوده ای طراحی کرد که کمترین خسارت به آن ها وارد شود. کلمات کلیدی: انرژی ورودی، پتانسیل خسارت، تبدیل موجک، طیف پاسخ، طیف دامنه فوریه، محتوی فرکانس