الزقازيق جامعة

الهندسة ية كلالهندسة قسمالمدنية

SEISMIOLOGICAL ENGINEERING AND RISK

MITIGATION

/ إعداد

محمد صالح جاد صالح

/ُمقدم إلى

ثروت صقر/ د

2010 /2011

م رحي ل ا رحمن ل ا ه ل ل ا سم ب

وتخفيف لية لزلزا ا الهندسةالمخاطر

SEISMIOLOGICAL ENGINEERING

AND RISK MITIGATION

:مقدمة

)تعتبر الزلزالية الهندسية Engineering Seismology ) )أو ا لهندسة الزلزالية Earthquake

Engineering ) من الفروع العلمية التطبيقية وهي حلقة الوصل بين علم

)الزلزل Seismology) )الجيوفيزياء( الذي هو أحد فروع علم الرض والهندسة المدنية

معرفة لى ع صر يقت ل ية ل لزلزا ا سة لهند ا لم ع أن الهدفالمدمرة الزلزل فيه تحدث الذي Damaging )المكانEarthquakes الرضية ( الحركات يععة طب تعييعن بل

ستعانيه الذي التشويعه ونوع الزلزل نتيجعة لمتولدة اوضع العي ت ل ا وب الرضيعة القشرة معن يعا العل الطبقات

ممكنة كلفة وبأقل الملئمة للتصاميم المحددة .السس

المنشآت تصعميم ليعة لزلزا ا الهندسعة لعلعم يمكعن

الهتزاز درجات أقصى وتحديعد للزلزل المقاومعة

وقوع عند المنشعأ هذه لعه سعتعرض الذي المعن

التية المعطيات توفير على بناء وذلك لزلزال :ا

.معرفة الطبيعة الجيولوجية والزلزالية للموقع -1

.طبيعة التربة وخواصها الديناميكية -2

والعمر -3 إقامته المطلوب المنشأ طبيعةللمنشأ القتصادي .

:الهندسة الزلزالية

فة الضعي الزلزل قع ت لواطئة (أن ا والشدة المقدار )ذات

خسائر أو أضرار أية دون .

أضرار والمقدار الشدة المتوسطة للزلزل يكون أنفحسب طفيفة إنشائية .

القويععة للزلزل يكون الزلزال (أن تفوق لتي والتصعميمي وان ) ا بشرية خسعائر ودون كعبيرة ئيعة إنشا أضار

ممكن لهزة ا بهذه أثعر لمت ا المنشعأ إصعلح كلفعة تكونإقامة ( اقتصعاديا كلفعة معن اقعل لترميعم ا كلفعة تكون بان

المنشأ .

وان له بد ل المثل للزلزل المقاوم التصميم في مثلالتية الشروط :يحقق

لية الزلزا المخاطر:( Seismic Risk ) :

o ليعة لزلزا ا الخطورة Seismic Hazard )تعرف نها ( أ بمعين لي زلزا مقدار ذي زلزال حدوث الحرج ( توقع لزلزال ا

الهندسي ) للمنشأ المتوقعة لتصميم ا فترة خلل .

o الزلزل مخاطعر Seismic risk)أمعا نها ( أ ب فتعرفالمترتبة الجتماعيعة أعو القتصعادية ائعج ت ن ل ا كون ليعة احتما

قيم تتجاوز أعو تسعاوي سعوف معيعن زلزال لحدوث نتيجعةتعرض فترة خلل معينة منطقة في أو مكان في محددة

.محددة

o المخاطر تحديعد عنعد السعاسية ياجات الحت معن وانالزلزل فيه تحدث الذي المكان معرفعة هعو ليعة لزلزا ا

حدوثها يحتمل الذي لزمان .وا

لية الزلزا المخاطععر دراسععاتمعين :لموقع

الدراسات تجري معين لموقع ية ل لزلزا ا طر المخا سة لدرا :التية

الجيولوجية ) أ الدراسات : القليمية لتكتونية اضمن .التشوهات المهمة الصدوع خرائط رسم

متر 100 كيلو . الصدوع انواع انزلق ( تعيين ، المضرب انزلق

وغيرها ) الميل . الحديثة الزاحات تخالعف او تؤيعد لتعي ا الدلعةالصدوع طول .على

ارضي ستقرار ا او ارضي انزلق لى ية الحقل قع المواالمنطقة تغمر لتي ا اه بالمي تتعلق مشكلة أي .او

لتربة ) ب ا هندسة دراسات :

تربة حول حقلي تقريرالساس . بشكل الخسف او الميل استقرار عدم معالجة

ا ضروري ذلك كان ينما ا خاص .

عند العنيفعة الحركعة معاملت تطور .الضرورة

لية ) ج لزلزا ا لدراسات ا :

· السطحية لبؤر ا خرائط رسم .للزلزل

· نهما ي ب لمتكررة ا والعلقات الزلزال ومقدار شدة تحديعدالمنطقة في زمن الموقع ·منذ قرب اريخية ت ل ا الشدة معلومات كل .دراسة

· الموجودة الصدوع معع الزلزل مواقعع بيعن الربعطالخارطة .على· لية المسعتقب ليعة لزلزا ا الشدات ، ( تخميعن لتعجيل ا

ية لزمن ا الفترة ، الرجحية ) السرعة ذكر مع الموقع قربلتكرار ا .في

الزلزالي التقسيم:

Seismic Zoning) :)

ية ل لزلزا ا الشدة ستخدم تقييم ( Intensity )ت في

يما تقي الزلزل حصعول ععن لناجعم ا والدمار الضرار

تحديد فعي المقاييعس أهعم معن وتعتعبر ، ا وصعفي

تقدير في تستخدم حيث ية ل لزلزا ا المخاطر معاملت

السبب لهذا ية ل المستقب ية ل لزلزا ا النشاطات ية ل احتما

عن تععبر لتعي ا لزلزالعي ا لتقسعيم ا خرائعط تسعتخدم

ليعة لزلزا ا للشدة قيمعة أقصعى Io)توزيعع كخرائط (

لية لزلزا ا .للمخاطر

النطاقات الزلزالية لشبة الجزيرة العربية

الهدف

التقسيم فععي السععاسي الهدف أن

لزلزالعي Seismic zoning )ا رسم ( هو

خرائعط ( خارطعة لتوزيع ) أو ا ععن تععبر

الزلزالي للنشاط الحقيقععي الجغرافععي

الشدة منها عوامعل عدة علعى بالعتماد

الرضية والحركة المخاطر ، لية لزلزا .ا

لمقاومة التصميمية لمبادئ ا :الزلزل

ينبغي للزلزل المقاوم صميم لت ا ير معاي أن ما عموالية ت ل ا الشروط فيها تتوفر :أن

أضرار دون الطفيفة الزلزل تقاوم .أن

أضرار دون المتوسطة الزلزل تقاوم أنلبعض تعرضهعا احتمال معع ولكعن ، ئيعة إنشا

النشائية غير .الضرار شدتها في تعادل تي ل ا كبيرة ال الزلزل تقاوم أن

دون أرضية هزات من المنقطة لعه تعرضت ما أقوىمحددة إنشائية أضرار حدوث مع .انهيار

المقاوم التصميملزلزل

Aseismic Designe ) :)

دفعت الزلزل بها تسعب لتعي ا الكوارث إعن

الماضية لثلثعة ا العقود خلل المختصعين

وإنشاء تصميم تطويعر لدراسعة وا للبحعث

لية لزلزا ا ثيرات أ ت ل ا تقاوم لتعي ا انعي . المب

أهمية انعي لمب ل لزلزالعي ا التصعميم يعطعي

ناء ب ل ا دليل متطلبات يعععد حيععث خاصععة

لتردد ا يه ل احتما على مد يعت والذي لي لزلزا ا

حدوث عن مة لناج ا الهتزازات شدة لى وع

الرضية .الهزات

:تحدد القيمة التصميمية للحدث الزلزالي بعد دراسة ما يلي

المنشأ / أ يعد تشي المراد للمنطقعة ليعة لزلزا ا الطبيععةها أساس : عل على وذلك ية ل لزلزا ا الخرائط تحديد وهذه

لتكتونية ا لية لزلزا ا والمعلومات لزلزالي ا تاريخ ل .ابة / ب لتر ا عة ان : طبي يجب بة لتر ا طبقات خواص إن

لتربة ا مشاكعل معن الحذر ويجعب بار العت بعيعن تؤخعذتربة ل ل لمنتظعم ا غيعر الهبوط مثعل الزلزل حدوث عنعد

لتربة ا تميع وظاهرة .الرخوة

شأ / ج للمن ية يام لدن ا الذبذبات : الخواص وطور زمن ان

دراسة عند ككل تؤخذ ان يجب ، لتوهين ا لخواص اضافة

بة لتر وا شأ الشكل . المن لى ع مد تعت الخواص هذه ان

القص توزيعع و لعة الكت Rigidity )وتوزيعع وخواص (

النشاء وطريقة لتربة . .ا

بعض الثار التدميرية للزلزل

Collapse of Buildings

Soft first story

Failure of Bridge Abutment

Causes failure of lifelines

Nishinomia Bridge 1995 Kobe earthquake, Japan

Cracked Highway, Alaska, 1964

لتسمية ااصل

Tsunami

يعود أصل كلمة “تسونامي” إلى اليابانية، و معناها الحرفييعود أصل كلمة “تسونامي” إلى اليابانية، و معناها الحرفي..المجرد “موجة الميناء”، و يقصد بها موجات المد الزلزاليةالمجرد “موجة الميناء”، و يقصد بها موجات المد الزلزالية

معلومة

) يابانيأصل الكلمة 津波 تسو=ميناء" (موجة الميناء"وتعني ( =津 ) ( نامي=موجة = 波 ، وأطلقها الصيادون اليابانيون عندما (

لحظوا خراب موانئهم عند ايابهم من طلعات الصيد ولم يكن يشعرهؤلء البحارة بمرور موجة عاتيه عليهم خلل صيدهم، فموجات المد

وأثرها على سطح الماء قد لُيذكر وقدالماءتمشى باتجاه الشاطئ تحت م100 يصل طول الموجة المدية إلى .

Tsunamiمراحل تطور المواج المائية العملقة

initiationالبداية

Splitالنقسام

Amplificationالتساع

Run - Upالرتفاع

بندا اتشي في جزيرة سومطرة قبل وبعد المواجTsunamiالمائية العملقة

Tsunami Movement: ~600 mph in deep water

~250 mph in medium depth water

~35 mph in shallow water

إ ن تخفي ف المخاط ر الزلزالي ة يتطل ب أول إقام ة الشبكات الزلزالية المتعددة

الغراض وإجراء الدراس ات الجيولوجي ة والتكتوني ة لتحدي د المواق ع الشد

تأثرًا بالص دوع والحركات الجيولوجي ة البنائي ة ويص احب ذل ك تجميع

المعلومات ع ن الزلزل التاريخي ة الت ي وقع ت ف ي ك ل منطق ة وتقدي ر شدتها

.وموقعها البؤري التقريبي

الخلصة

:ويمكن تلخيص أساليب تخفيف مخاطر الكوارث الطبيعية بما يأتي

أسلوب تجنب إقامة المنشآت السكانية والتنموية في المواقع الكثر تأثرًا.بالكوارث الطبيعية

إعداد خرائط تقس يم المواقع الرض ية حس ب الستخدام الملئم.

إعداد التصاميم الهندسية الملئمة لتحمل تأثير الكوارث الطبيعية