ارزیابی پدیده ستون کوتاه و شکست آن در زلزله و روشهای مقابله با آن 14 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 14

ارزیابی پدیده ستون کوتاه و شکست آن در زلزله و روشهای مقابله با آن

چکیده

پدیده ستون کوتاه در طول زلزله‌های گذشته خسارات زیادی را متوجه ساختمانها نموده است این پدیده بعلت قرار گرفتن ساختمان در یک سطح شیبدار و ا محدود شدن ستون و ا دیوار با عناصرغیرسازه ای نظیر دیوارهای آجری و بازشوها و ا دراثر اختلاف سختی در یک تراز معین ( بعلت وجودعواملی نظیر اختلاف تراز طبقه، پله و تیر نیم طبقه ایجاد می‌گردد در ساختمانها قابهای باربر توسط دیوارهایی با مصالح بنایی پرمی شوند. این امر باعث افزایش سختی قاب شده و اگر توزیع سختی بصورت متقارن باشد به بهبود رفتار سازه منج ر می‌گرد د اما درعین حال در بعضی از دهانه ها بخصوص در قسمتهای بیرونی ساختمان، بعلت وجود بازشوها دیوارهای کوتاه درمجاورستونها ایجاد می‌شون د این مسأله باعث کوتاه دن طول موثر ستون و افزایش سختی آن می‌گردد در نتیجه ستون کوتاه به علت سختی بیشتر نیروی زلزله بیشتری را جذب نموده و به خرابی آن منجر می‌گردد پس نیاز به رعایت جزییات اجرایی مناسب جهت مقابله با این نیروی بزرگ و

مخرب الزامی جلوه می‌کن د در این مقاله تأثیر وجود میانقاب کامل و رفتار ستون کوتاه و آثار مخرب آن در زلزله‌های گذشته بررسی شده و روشهای جدید مقابله با پدیده ستون کوتاه ارائه گردیده است.

واژه‌های کلیدی : ستون کوتاه، میانقاب آجری، افزایش سختی، تحلیل خرابی، روشهای مقابله

مقدمه

در ساختمان ها معمولاً برای اینکه داخل ساختمان را از فضای بیرون جدا کنند از دیوارهای با مصالح بنایی استفاده می‌کنند که در داخل قاب قرار می‌گیرند

اگر چه وجود میانقاب باعث افزایش سختی کل سازه می‌شود اما این اثر همواره جنبه مث بت ندارد. این تغییر در سختی سازه باعث تغییرات قابل ملاحظه ای در رفتار آن می‌شود. یک حالت نامناسب، وجود دیوارهای کوتاهی است که تا قسمتی از ارتفاع طبقه ادامه یافته اند. در این صورت قسمتی از ستون که مجاور دیوار است، تقریباً به طور یکپارچه با دیوار عمل ن موده، ارتفاع مؤثر ستون کاهش و سختی آن بسیار افزایش می‌یابد. به تناسب این افزایش سختی، ستون متحمل نیرو‌های شدیدتری می‌شود. در اغلب سازه‌های بتنی ستون ها بعلت ناکارآمدی در شکل پذیری خمش و ضعف مقاومت برش یا خمش در مقاطع بحرانی ( عمدتاً ناشی از کمبود ف ولاد عرضی و یا طول وصله فولاد طولی ) آسیب پذیرترین اعضاء بوده اند. تجربه نشان داده است که یکی از دلایل مهم خرابی سازه‌های دارای میانقاب، پدیده ستون کوتاه می‌باشد. در زلزله‌های گذشته در ساختمان‌های بتنی که دارای ستون هایی با ارتفاع‌های مختلف هستند خسارات وارده به ستون‌های کوتاه تر بیشتر از ستون‌های بلند تر بوده است.

ستون‌های کوتاه بطور وسیعی در ساختمان‌های شهری بوجود می‌آیند. تراز پارکینگ ها، قرارگیری ساختمان در شیب‌های تند، ستون‌های واقع در نیم طبقه ها و ستون‌های حد فاصل پنجره‌های بزرگ از جمله مهمترین محل‌های تشکیل ستون‌های کوتاه هستند. دو نمونه از ساختمان‌های با ستون کوتاه شامل ساختمان هایی که بر روی زمین شیب دار قرار گرفته اند و ساختمان هایی که دارای نیم طبقه می‌باشند در شکل 4 نشان داده شده است.

در شکل 5 پدیده ستون کوتاه در ساختمان‌های با اختلاف تراز مشاهده می‌گردد.

رفتار ضعیف ستون‌های کوتاه بنا به این حقیقت است که در زلزله، یک ستون بلند و یک ستون کوتاه با مقطع عرضی یکسان، با تغییر مکان یکسان Δ حرکتی افقی می‌نمایند.

با این حال، ستون کوتاه در مقایسه با ستون بلند سخت تر است و نیروی زلزله بیشتری جذب می‌نماید، با توجه به رابطه سختی چنانچه طول ستون نصف گردد، سخ تی ستون و در نتیجه جذب نیروی زلزله 8 برابر می‌شود. سختی یک ستون به معنای مقاومت در برابر تغییر شکل می‌باشد. هر چه سختی بیشتر باشد، نیروی بیشتری برای تغییر شکل آن لازم می‌باشد. اگر یک ستون کوتاه به طور مناسب برای چنین نیروی بزرگی نامیده « اثر ستون کوتاه » طراحی نشود، می‌تواند خسارت مهمی را در طول زلزله متحمل شود، این رفتار می‌شود.[ 3] با توجه به ابعاد سطح مقطع ستون و بر حسب ارتفاع بخش ستون کوتاه، مکانیزم‌های گوناگونی برای شکست آن وجود دارد. اگر ارتفاع ستون کوتاه، بسیار کم باشد ( در مقایسه با ابعاد مقطع ستون )، شکست برشی رخ می‌دهد که به ترک‌های قطری و یا خردشدگی شدید بتن منجر می‌گردد

ارزیابی پدیده ستون کوتاه و شکست آن در زلزله و روشهای مقابله با آن 10 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 10

ارزیابی پدیده ستون کوتاه و شکست آن در زلزله و روشهای مقابله با آن

چکیده:

پدیده ستون کوتاه در طول زلزله‌های گذشته خسارات زیادی را متوجه ساختمانها نموده است. این پدیده بعلت قرار گرفتن ساختمان در یک سطح شیبدار و یا محدود شدن ستون و یا دیوار با عناصر غیرسازه‌ای نظیر دیوارهای آجری و بازشوها و یا در اثر اختلاف سختی در یک تراز معین (بعلت وجود عواملی نظیر اختلاف تراز از طبقه، پله و تیر نیم طبقه) ایجاد می‌گردد. در ساختمانها قابلهای باربر توسط دیوارهایی با مصالح بنایی پر می‌شوند. این امر باعث افزایش سختی قاب شده و اگر توزیع سختی بصورت متقارن باشد به بهبود رفتار سازه منجر می‌گردد. اما در عین حال در بعضی از دهانه‌ها بخصوص در قسمتهای بیرونی ساختمان، بعلت وجود بازشوها دیوارهای کوتاه در مجاور ستونها ایجاد می‌شوند. این مسأله باعث کوتاه شدن طول موثر ستون و افزایش سختی آن می‌گردد. در نتیجه ستون کوتاه به علت سختی بیشتر نیروی زلزله بیشتری را جذب نموده و به خرابی آن منجر می‌گردد. پس نیاز به رعایت جزییات اجرایی مناسب جهت مقابله با این نیروی بزرگ و مخرب الزامی جلوه می‌کند. در این مقاله با تأثیر وجود میانقاب کامل و رفتار ستون کوتاه و آثار مخرب آن در زلزله‌های گذشته بررسی شده و روشهای جدید مقابله با پدیده ستون کوتاه ارائه گردیده است.

واژه‌های کلیدی: ستون کوتاه، میانقاب آجری، افزایش سختی، تحلیل خرابی، روشهای مقابله

1- مقدمه

در ساختمان‌ها معمولا برای اینکه داخل ساختمان را از فضای بیرون جدا کنند از دیوارهای با مصالح بنایی استفاده می‌کنند که در داخل قاب قرار می‌گیرند.

اگر چه وجود میانقاب باعث افزایش سختی کل سازه می‌شود اما این اثر همواره جنبه مثبت ندارد. این تغییر در سختی سازه باعث تغییرات قابل ملاحظه‌ای در رفتار آن می‌شود. یک حالت نامناسب، وجود دیوارهای کوتاهی است که تا قسمتی از ارتفاع طبقه ادامه یافته‌اند. در این صورت قسمتی از ستون که مجاور دیوار است، تقریبا به طور یکپارچه با دیوار عمل نموده، ارتفاع مؤثر ستون کاهش و سختی آن بسیار افزایش می‌یابد. به تناسب این افزایش سختی، ستون متحمل نیروهای شدیدتری می‌شود. ]1[ در اغلب سازه‌های بتنی ستون‌ها بعلت ناکارآمدی در شکل‌پذیری خمش و ضعف مقاومت برش یا خمش در مقاطع بحرانی (عمدتا ناشی از کمبود فولاد عرضی و یا طول وصله فولاد طولی) آسیب‌پذیرترین اعضاء بوده‌اند. ]2و4[ تجربه نشان داده است که یکی از دلایل مهم خرابی سازه‌های دارای میانقاب، پدیده ستون کوتاه می‌باشد. در زلزله‌های گذشته در ساختمان‌های بتنی که دارای ستون‌هایی با ارتفاع‌های مختلف هستند خسارات وارده به ستون‌های کوتاه‌تر بیشتر از ستون‌های بلندتر بوده است. (شکل 1و2و2و) ]3[

ستون‌های کوتاه بطور وسیعی در ساختمان‌های شهری بوجود می‌آیند. تراز پارکینگ‌ها، قرارگیری ساختمان در شیب‌های تند، ستون‌های واقع در نیم طبقه‌ها و ستون‌های حدفاصل پنجره‌های بزرگ از جمله مهمترین محل‌های تشکیل ستون‌های کوتاه هستند. ]4[ دو نمونه از ساختمان‌های با ستون کوتاه شامل ساختمان‌هایی که بر روی زمین شیب‌دار قرار گرفته‌اند و ساختمان‌هایی که دارای نیم طبقه می‌باشند در شکل 4 نشان داده شده است.

در شکل 5 پدیده ستون کوتاه در ساختمان‌های با اختلاف تراز مشاهده می‌گردد.

رفتار ضعیف ستون‌های کوتاه بنا به این حقیقت است که در زلزله، یک ستون بلند و یک ستون کوتاه با مقطع عرضی یکسان، با تغییر مکان یکسان حرکتی افقی می‌نمایند. (شکل 6)

با این حال، ستون کوتاه در مقایسه با ستون بلند سخت‌تر است و نیروی زلزله بیشتری جذب می‌نماید، با توجه به رابطه سختی چنانچه طول ستون نصف گردد، سختی ستون و در نتیجه جذب نیروی زلزله 8 برابر می‌شود. سختی یک ستون به معنای مقاومت در برابر تغییر شکل می‌باشد. هر چه سختی بیشتر باشد، نیروی بیشتری برای تغییر شکل آن لازم می‌باشد. اگر یک ستون کوتاه به طور مناسب برای چنین نیروی بزرگی طراحی نشود، می‌تواند خسارت مهمی را در طول زلزله متحمل شود، این رفتار «اثر ستون کوتاه‌» نامیده می‌شود. ]3[ با توجه به ابعاد سطح مقطع ستون و بر حسب ارتفاع بخش ستون کوتاه، مکانیزم‌های گوناگونی برای شکست آن وجود دارد. اگر ارتفاع ستون کوتاه، بسیار کم باشد (در مقایسه با ابعاد مقطع ستون)، شکست برشی رخ می‌دهد که به ترک‌های قطری و یا خردشدگی شدید بتن منجر می‌گردد (تصویر 7).

اما اگر ستون باریک باشد و یا ارتفاع دیوار زیاد نباشد، شکست ایجاد شده در ستون به صورت خمشی خواهد بود (تصویر 8). خرد شدگی بتن بر اثر نیروهای شدید برشی در حضور نیروی فشاری زیاد در تصویر 9 نشان داده شده است. نیروی فشاری به همراه نیروی برشی باعث کمانش میلگردهای طولی شده است.]1[

اثر زلزله بر سازه های زیر زمینی و تونل مترو 10 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 10

اثر زلزله بر سازه های زیر زمینی و تونل مترو

برآورد خطر پذیری تونلها

 برآورد خطر پذیری تونلها

برآورد خطر بر اساس HAZUS99:

در مجموعه HAZUS99 که توسط NIBS آمریکا تهیه گردیده، بصورت کامل آسیب پذیری سازه‌های مختلف در برابر زلزله مورد بررسی قرار گرفته است، این مجموعه بر اساس داده‌های آمریکا تهیه شده و بصورت مجموعه‌ای در 30 سی دی منتشر گردیده است.HAZUS99 دارای راهنمای کاملی است که فصل هفتم آن به شریانهای حیاتی اختصاص دارد. در بررسی آسیب پذیری شریانهای حیاتی، آنها را به هفت زیر مجموعه تقسیم می‌نماید که عبارتند از:

·        بزرگراه

·        راه آهن

·        قطار برقی

·        حمل و نقل اتوبوسی

·        بندر

·        حمل و نقل آبی

·        فرودگاهها

در تقسیم بندی فوق، هرکدام از سیستم های حمل و نقل دارای اجزائی می‌باشند که تونل جزو اجزای بزرگراهها و سیستم راه آهن میباشد. لذا ما نیز بصورت جداگانه نقش تونل را در هر کدام از تقسیم بندی‌های شریانهای حیاتی مورد بررسی قرار می‌دهیم.

تونل در سیستم بزرگراهی :

تونل یکی از اجزای سیستم بزرگراهی می‌باشد که به همراه سیستم راه و پلهای بزرگراهی، مجموعه بزرگراهها را تشکیل می‌دهد. از میان اجزای مختلف سیستم بزرگراهی ما فقط به بررسی آسیب پذیری تونلها می‌پردازیم.

1-   داده های ورودی مورد نیاز

·        مکان ژئوفیزیکی تونلها (طول و عرض)

·        حداکثر شتاب زمین و حداکثر جابجائی زمین (PGD , PGA) در محل تونل.

·        کلاس بندی تونل

2-   تونلها در بحث آسیب پذیری بر اساس نحوه ساخت کلاس بندی می‌شوند:

·        تونل حفاری شده (سوراخ شده)

·        تونل خاکبرداری شده

3-   تعاریف مربوط به سطح آسیب به تونلها

·        Ds1 : بدون آسیب

·        Ds2 : آسیب جزئی

آسیب جزئی به تونلها شامل ترکهای جزئی در پوشش تونل ( خرابی فقط نیاز به یک تعمیر سطحی داشته باشد) و افتادن چند سنگ  و یا نشست جزئی در زمین در ورودی تونل

·        Ds3 : خرابی متوسط

بصورت ترکهای متوسط در پوشش و فروریزش سنگ تعریف می‌شود.

·        Ds4 : خرابی گسترده

بصورت نشستهای جدی در یک ورودی تونل و ترکهای گسترده در پوشش تونل

·        Ds5 : خرابی کلی

ترکهای جدی در پوشش تونل که ممکن است شامل ریزش احتمالی باشد.

4-   منحنی های تعمیرات اجزا

بر اساس تعداد روزهای مورد نیاز برای تعمیر خرابی های حاصل از زلزله پارامترهایی تعریف گردیده که برای تونل بصورت جداول و شکل زیر میباشد.

جدول (7-1) توابع بازسازی پیوسته برای اجزای بزرگراهی

جدول (7-2)  توابع بازسازی منقطع برای اجزای بزرگراهی

5-   توابع خرابی تونلها

خرابی تونلها بر اساس خرابی زیر اجزای آن می‌باشد که عبارتست از پوشش و ورودی تونل (G&E 1994).یافته های  شرکت G&E بر اساس داده‌های زلزله گزارش شده توسط دودینگ و همکارانش می‌باشد در سال 1978 و اون در سال 1981 می‌باشد. خرابی این زیر سازه‌ها در جداول زیر ارائه شده است.

کلا 10 تابع خرابی برای تونلها بدست آمده است که چهار تابع برای PGA و شش تابع برای PGD می‌باشد. ( توجه شود که هر کلاس تونل بصورت جداگانه مورد بحث قرار گرفته است). مقادیر متوسط و انحراف معیار این توابع در جدول دیگری ارائه شده است.

جدول (7-3) الگوریتم های خرابی برای تونلها (G&E 1994)

تحقیق در مورد سرزمین زلزله خیز ایران

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 5 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

سرزمین زلزله خیز ایران

سرزمین زلزله خیز ایران

شاید شما بارها این جمله را شنیده باشید که « ایران در مسیر کمربند زلزله خیز آلپ – هیمالیا قرار دارد.» در مورد زلزله خیزی کمربند آلپ – هیمالیا همین بس که 90% از مجموع 150000 زلزله و پس لرزه هایی که در مناطق زلزله خیز جهان روی می دهد، در این ناحیه اتفاق می افتد؛ بنابراین طبیعی است که نام کشور ما در فهرست ده کشور برتر زلزله خیز دنیا قرار بگیرد. منشا داخلی زلزله های ایران فعل و انفعالاتی است که بین صفحات « اوراسیا » و صفحه « عربستان » رخ می دهد. صفحه ایران از جانب این دو صفحه تحت فشار است. دانشمندان دریافته اند که پوسته عربستان همه ساله به میزان 5 سانتی متر به طرف فلات ایران حرکت می کند و از شمال نیز فلات ایران تحت فشار صفحه اوراسیاست. در نتیجه حرکات این صفحات، مقدار زیادی انرژی در پوسته زمین انباشته می شود که هرچند گاه یک بار به صورت زمین لرزه های خفیف، متوسط و شدید آزاد می شود. سرزمین پهناور ایران را از لحاظ زلزله خیزی به چهار منطقه بزرگ تقسیم کرده اند:

1- کمربند چین خورده زاگرس: منطقه سلسله جبال زاگرس شامل نواحی غرب و جنوب غربی کشور زلزله خیزترین منطقه ایران محسوب می شود. با توجه به نوع زمین این منطقه، بیشتر زلزله های آن خفیف و متوسط است. با این وجود، مردم این منطقه زلزله های شدیدی را نیز تجربه کرده اند.

2- ناحیه البرز: این ناحیه از قفقاز شروع می شود و مرز جنوبی حوزه دریای خزر و شمال خراسان را دربرمی گیرد. زمین لرزه های ناحیه رشته کوه البرز، برخلاف رشته کوه زاگرس، بزرگ و مخرب ولی تعداد آنها کمتر و دوره آرامش آنها نسبتاً طولانی تر است.

3- نواحی مرکزی و شرق ایران: این نواحی توان ایجاد زلزله های بزرگ را دارد. شدیدترین زلزله های دهه های گذشته ایران در این مناطق روی داده است. زلزله های این منطقه از قاعده مشخصی پیروی نمی کنند و به صورت پراکنده اتفاق می افتد.

4- ناحیه آذربایجان: این ناحیه در بخش میانی کمربند زلزله خیز آلپ – هیمالیا قرار دارد و خطر بالقوه زلزله در آنجا بسیار زیاد است. وجود کوههای آتشفشان سبلان و سهند گسل های فراوان و فعالی در این منطقه ایجاد کرده است 

دستور العمل های مربوط به آمادگی برای مقابله با خطرهای زلزله

الف) آمادگی قبل از زلزله

برای این که در لحظه وقوع زلزله از خطرهای ناشی از زلزله در امان بمانیم، یقیناً از قبل به آمادگی هایی نیاز داریم که مهمترین آنها ایمن بودن ساختمان است. در مرحله بعد، محیط زندگی باید طوری باشد که حداکثر ایمنی را به همراه آورد:

1- در محل های عبور مانند راهروها و پله ها چیزی نگذارید و راه های فرار به فضاهای باز اطراف خانه و محل کار را شناسایی کنید.

2- محل های نسبتاً امن خانه خود را شناسایی کنید.

3- محل های خطرناک را هم بشناسید.

4- وسایل سنگین و افتادنی را چفت و بست بزنید و محکم کنید.

5- چیزهایی را که ممکن است بیفتد، در جای مناسب بگذارید.

6- محل خواب را دور از پنجره ها و چیزهای افتادنی انتخاب کنید.

7- موادی که آتش می گیرند مانند رنگ و حشره کش را دور از اجاق و آبگرمکن بگذارید.

8- وسایل بیرون ساختمان مانند کولرها و سنگ های بنا و ... را کاملاً محکم کنید.

9- وسایلی را که پس از زلزله به آنها نیاز فوری دارید؛ تهیه کنید و در دسترس بگذارید.

10- نکات ایمنی زیر را همیشه به خاطر داشته باشید:

·        از سالم بودن سیم های برق و لوله های آب و گاز منزل و محل کار خود مطمئن شوید.

·        نکات ایمنی را به همه افراد خانواده یاد دهید.

·        کمک های اولیه را یاد بگیرید.

·        وظایف افراد خانواده را برای مواقع خطر مشخص کنید.

·        از نوع توانایی های همسایه ها باخبر شوید.

·        مراکز درمان و کمک رسانی محل خود را شناسایی کنید و شماره تلفن آنها را همیشه در دسترس داشته باشید.

·        گاه به گاه به طور دسته جمعی موارد ایمنی را تمرین کنید.

ب) عکس العمل مناسب در هنگام زلزله

داخل ساختمان:

از زمانی که متوجه اتفاق افتادن زلزله می شوید، تا لحظه خطر، 10 تا 15 ثانیه فرصت برای انجام یکی از دو کار زیر وجود دارد:

1-    فرار به بیرون

2-    پناه گرفتن در ساختمان

نوع انتخاب شما به محکم بودن ساختمان و زمان رسیدن به محل امن بستگی دارد.

* توجه داشته باشید که هنگام زلزله زمان زیادی برای تصمیم گیری وجود ندارد؛ بنابراین، باید مکان های گوناگون را در خانه، محل کار یا تحصیل پیشاپیش بررسی کنید و تصمیم مناسب را برای لحظه وقوع زلزله بگیرید تا در هنگام زلزله دچار شک و تردید نشوید.

در شرایط زیر از محلی که در آن هستید، فرار کنید:

1.      از مقاوم بودن ساختمان مطمئن نیستید.

2.      در بیرون ساختمان، محل مناسب بی خطری وجود دارد.

3.      بتوانید حداکثر ظرف 10 ثانیه خود را به محل مناسب برسانید.

اگر شرایط فرار را ندارید، باید در ساختمان بمانید؛ پس:

1-    آرامش خود را حفظ کنید.

2-    در جای مناسب پناه بگیرید.

3-    به کودکان و افراد پیر و سالخورده کمک کنید.

4-    از آسانسور استفاده نکنید.

5-    از آشپزخانه دور شوید.

6-     برای برداشتن اشیاء گران قیمت و مهم جان خود و دیگران را به خطر نیندازید.

7-    در محل های شلوغ مانند فروشگاه و بانک، اگر به در خروجی نزدیک نیستید، در جایی دور از کمدها و قفسه ها پناه بگیرید.

8-    در ورزشگاه و سینما در محل خود بمانید و سر را با دو دست حفظ کنید.

بیرون ساختمان:

1- اگر در داخل اتومبیل هستید، در سمت راست خیابان توقف کنید و همانجا بمانید.

2- در کوچه و خیابان از زیر ساختمان های بلند دور شوید.

3- از تیربرق و سیم های آن دوری کنید.

4- در کنار ماشین های پارک شده یا دیوارهای کوتاه پناه بگیرید.

اثر زلزله بر سازه های زیر زمینی و تونل مترو

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 43

اثر زلزله بر سازه های زیر زمینی و تونل مترو

چکیده:

امروزه با پیشرفت فن آوری، سهولت نسبی در حفاری و ساخت سازه‌های زیرزمینی، محدودیتهای فضاهای سطحی برای اجرای طرحهای عمرانی و نیز به واسطه مسائل سیاسی و امنیتی، توجه بسیاری از کشورهای توسعه یافته و در حال توسعه به احداث سازه‌های زیر رمینی برای کاربریهای عمرانی، نظامی و معدنی معطوف شده است. راهها و بزرگراههای زیرزمینی، انواع تونلها، شبکه متروی شهری، نیروگاهها و سایر مغارهای زیر زمینی برای دفن زباله‌های هسته‌ای و یا به عنوان مخازن نفت، معادن، پناهگاهها و انبارها، تعدادی از سازه‌هایی هستند که در کشورهای مختلف به سرعت در حال ساخت و اجرا می‌باشند.

با توجه به توسعه روز افزون سازه‌های زیر زمینی و هزینه‌های فراوانی که برای ساخت هر یک از این سازه‌ها صرف می‌گردد و نیز اهمیت آنها در شبکه حمل و نقل بین شهری و داخل شهری و خطری که در صورت آسیب دیدگی آنها متوجه جان مردم میشود، لازم است که پایداری آنها در برابر خطرات ناشی از زلزله مورد مطالعه قرار گیرد.

در این گزارش پس از نگرشی اجمالی به تاریخ صنعت سازه‌های زیر زمینی و آسیبهای گذشته این سازه‌ها در زلزله، به بررسی  تعاریف مربوط به تونلها و نیز مشخصات کلی امواج زلزله  و نحوه تاثیر آنها بر تونلها می‌پردازیم و برآورد خطر پذیری این گونه سازه‌ها را بیان می‌نماییم.

بخش دوم این گزارش، به تونلها و ایستگاههای زیر زمینی مترو اختصاص دارد که پس از بیان تفاوت عملکردی اینگونه تونلها نسبت به سایر تونلها، به مطالعه موردی تونل متروی دایکایی که در زلزله کوبه دچار آسیب شده بود و نیز بررسی خطرپذیری تونل متروی شهر قاهره خواهیم پرداخت. سپس معیارهای طراحی لرزه‌ای تونلها بیان میگردد.

تاریخچه تونل سازی و سازه‌های زیر زمینی

احتمالا اولین تونل‌ها در عصر حجر برای توسعه خانه‌ها با انجام حفریات توسط ساکنان شروع شد . این امرنشانگر این است که آنها در تلاشهایشان جهت ایجاد حفریات به دنبال راهی برای بهبود شرایط زندگی خود بوده اند. پیش ازتمدن روم باستان ، در مصر ، یونان ، هند و خاور دور و ایتالیای شمالی ، تماما تکنیکهای تونلسازی دستی مورد استفاده قرار می‌گرفت که در اغلب آنها نیز از فرایندهای مرتبط با آتش برای حفر تونل های نظامی ، انتقال آب و مقبره‌ها کمک گرفته شده است. در ایران نیز از چند هزار سال پیش، به منظور استفاده از آبهای زیر زمینی تونل هایی موسوم به قنات حفر شده است که طول بعضی از آنها به 70 کیلومتر و یا بیشتر نیز می‌رسد. تعداد قنات های ایران بالغ بر50000 رشته برآورده شده است. جالب توجه است که این قنات های متعدد، طویل و عمیق با وسایل بسیار ابتدایی حفر شده اند.

رومی ها نیز در ساخت قنات‌ها و همچنین در حفاری تونل های راه پرکار بودند. آنها در ضمن اولین دوربینهای مهندسی اولیه را در جهت کنترل تراز وحفاری تونل ها به کار بردند.

اهمیت احداث تونل ها دردوران های قدیم ، تا بدین جاست که کارشناسان کارهای احداث تونل درآن تمدن‌ها را نشانگر رشد فرهنگ و به ویژه رشد تکنیکی و توان اقتصادی آن جامعه دانسته‌اند. تمدنهای اولیه به سرعت ، به اهمیت تونل‌ها ، به عنوان راه‌های دسترسی به کانی ها و مواد طبیعی نظیر سنگ چخماق به واسطه اهمیتش برای زندگی، پی‌بردند. همچنین کاربرد آنها دامنه گسترده‌ای از طاق زدن بر روی قبرها تا انتقال آب و یا گذرگاههایی جهت رفت و آمد را شامل می شد. کاربردهای نظامی تونل‌ها ، به ویژه از جهت بالابردن توان گریز یا راههایی جهت یورش به قرارگاهها و قلعه های دشمن ، ازدیگر جنبه های مهم کاربرد تونلها در تمدن های اولیه بود.

تونل سازی همزمان با انقلاب صنعتی، به ویژه به منظور حمل و نقل ، تحرک قابل ملاحظه ای یافت. تونلسازی به گسترش و پیشرفت کانال سازی کمک کرد و این امر در توسعه صنعت به ویژه در قرون 18 و 19 میلادی در انگلستان سهم بسزایی داشت. کانال‌ها یکی از پایه های انقلاب صنعتی بودند وتوانستند در مقیاس بسیار بزرگ هزینه‌های حمل و نقل را کاهش دهند. تونل مال پاس با طول 157 متر برروی کانال دومیدی در جنوب فرانسه اولین تونلی بود که در دوره‌های مدرن در سال 1681 ساخته شد. همچنین اولین تونل ساخته شده با کاربرد حفاری و انفجار باروت بود. در انگلستان، قرن 18 نیز جیمز بریندلی از خانواده ای مزرعه دار با نظارت بر طراحی و ساخت بیش از 580 کیلومتر کانال و تعدادی تونل به عنوان پدر کانال و تونل های کانالی ملقب شد. وی در سال 1759 با ساخت یک کانال به طول 16 کیلومتر مجموعه معدن زغال دوک بریدجواتر را به شهر منچستر متصل نمود. اثر اقتصادی تکمیل این کانال نصف شدن قیمت زغال در شهر و ایجاد یک انحصار واقعی برای معدن مذکور بود.

در اوایل قرن نوزدهم به منظور عبور از قسمتهای پایین دست رودخانه تایمز هیچ سازه ای موجود نبود و 3700 عابر مجبور بودند با طی یک راه انحرافی 3 کیلو متری با قایق مسیر روترهایت به ویپنیگ را طی کنند. اقدام به ساخت یک تونل نیز به دلیل ریزشی بودن ومناسب نبودن رسوبات کف رودخانه متوقف شد. تا اینکه در حدود سال 1820 فردی بنام مارک