مدت زمان تکان قوی زلزله

در مهندسی زلزله، برخی از خصوصیات جنبش زمین از اهمیت بیشتری برخوردار است که به صورت خلاصه در زیر آورده شده است:

• بیشینه جنبش زمین (بیشینه شتاب زمین، بیشینه سرعت زمین و بیشینه جابجایی زمین)
• مدت زمان تکان قوی
• محتوای فرکانسی

هر یک از پارامترهای فوق در پاسخ لرزه‌ای سازه تاثیر گذار می‌باشند. بیشینه جنبش زمین به دامنه حرکت زمین مربوط می‌شود که در نواحی مختلف دارای مقادیر متفاوتی می‌باشد و هر چه از مرکز زلزله دور شویم، از آن کاسته خواهد شد. همچنین مدت زمان تکان قوی تاثیر قابل توجهی بر میزان خسارات سازه‌ای خواهد داشت.

یک زلزله با بیشینه شتاب متوسط و مدت زمان طولانی، از یک زلزله با بیشینه شتاب زیاد، ولی با مدت زمان کوتاه‌تر می‌تواند خسارات بیشتری را ایجاد نماید. محتوای فرکانسی به میزان زیادی بر پاسخ سازه اثر می‌گذارد این اثر در هنگامی که محتوای فرکانسی جنبش زمین با فرکانس‌های طبیعی سازه به یکدیگر نزدیک باشند، بیشتر ظاهر می‌شود. در این حالت پدیده همگامی ایجاد می‌شود.

کل مدت زمان یک زلزله به عوامل متعددی همچون بزرگای زلزله بستگی دارد. برای زلزله‌های با بزرگای کم (M<5) مدت زمان زلزله در حدود 4 تا 6 ثانیه و برای زلزله‌های بزرگ ممکن است تا بیش از 40 ثانیه نیز به طول انجامد.

روش‌های متعددی برای محاسبه مدت زمان تکان قوی یک شتاب‌نگاشت پیشنهاد شده است. پیج و بولت مدت زمان محصور شده را که در آن فاصله زمانی بین اولین و آخرین دامنه شتاب که بزرگتر از یک مقدار معین (معمولاً 0.05g) است را به عنوان مدت زمان تکان قوی پیشنهاد دادند. تریفوناک و بریدی مدت تکان قوی را فاصله زمانی تعریف نمودند که در آن به انتگرال مربع شتاب‌ها موسوم به شدت شتاب‌نگاشت سهم قابل ملاحظه‌ای افزوده می‌شود. آنها فاصله زمانی بین سهم‌های 5% و 95% را به عنوان تکان قوی انتخاب کردند.

مک‌کان و شاه روشی را پیشنهاد نمودند که مبتنی بر آهنگ ورود انرژی متوسط است. آنها برای تعیین دو زمان قطع، آهنگ تغییرات شتاب جذر میانگین مربعات تجمعی (rms) را مورد جستجو قرار دادند. هنگامی که آهنگ تغییر شتاب rms تجمعی منفی شود و در بقیه نگاشت همان طور باقی بماند زمان قطع نهایی T₂ بدست می‌آید. زمان اولیه T₁ نیز به نحو مشابهی با آغاز جستجو از انتهای نگاشت بدست می‌آید.

شکل .1 مقایسه روش‌های مختلف برای محاسبه مدت زمان تکان قوی شتاب‌نگاشت برای مولفه S69E رکورد Taft در زلزله 21 ژوئیه 1982 کالیفرنیا

همچنین در جدول 1، زمان اولیه T₁، زمان نهایی T₂، مدت زمان تکان قوی ، جذر میانگین مربعات (rms) و درصد مشارکت انتگرال مربع شتاب‌ها برای چندین رکورد نشان داده شده است.

جدول 1 مقایسه مدت زمان تکان قوی برای هشت مولفه زلزله

	RMS (cm/sec2)				شیوه	مولفه	رکورد
100	46.01	53.74	53.74	0.00	الف	S00E	El Centro, 1940
97	65.16	25.86	26.74	0.88	ب
90	64.75	24.42	26.10	1.68	پ
96	65.60	25.44	26.32	0.88	ت
100	38.85	53.46	53.46	0.00	الف	S90W
95	54.88	25.40	26.64	1.24	ب
90	54.39	24.54	26.20	1.66	پ
96	24.73	25.82	26.62	0.80	ت
100	25.03	54.34	54.34	0.00	الف	N21E	Taft, 1952
85	38.50	19.50	22.94	3.44	ب
90	31.70	30.54	34.24	3.70	پ
96	30.85	34.32	36.46	2.14	ت
100	26.10	54.38	54.38	0.00	الف	S69E
82	44.61	15.12	18.72	3.60	ب
90	33.96	28.86	32.52	3.66	پ
95	32.71	32.96	35.30	2.34	ت
100	19.48	90.28	90.28	0.00	الف	S00W	El Centro, 1934
83	46.89	12.86	14.78	1.92	ب
90	38.27	21.10	23.92	2.82	پ
94	38.38	21.96	23.88	1.92	ت
100	20.76	90.22	90.22	0.00	الف	S90W
93	44.58	18.12	20.10	1.98	ب
90	41.57	20.28	23.14	2.86	پ
93	44.26	18.48	20.10	1.62	ت
100	22.98	89.06	89.06	0.00	الف	N04W	Olympia, 1949
93	44.25	22.30	22.30	0.74	ب
90	40.51	25.80	25.80	1.78	پ
93	43.73	22.94	22.94	0.08	ت
100	28.10	89.02	89.02	0.00	الف	N86E
94	56.00	21.04	21.04	1.00	ب
90	59.22	18.08	18.08	4.34	پ
94	55.48	21.52	21.52	0.28	ت
توضیحات: روش الف: کل رکورد؛ روش ب: پیج و بولت؛ روش پ: تریفوناک و بریدی؛ روش ت: مک‌کان و شاه