ارزیابی اثر محتوی فرکانسی زمین لرزه ها بر روی خسارت سازه ها با استفاده از تبدیل موجک

در طراحی لرزه ای سازه ها، محتوی فرکانسی زمین لرزه ها از اهمیت بالایی برخوردار می باشد. در کارهای مهندسی برای شناخت و درک بهتر امواج ارتعاشی، معمولاً به کمک تبدیل فوریه این امواج را از حوزه زمان به حوزه فرکانس منتقل می کنند ولی تبدیل فوریه به دلیل استفاده از توابع هارمونیک، تنها برای سیگنالهای پریودیک و منظم نتایج خوبی ارائه می کند و در بررسی سیگنالهای 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 فرکانسی زمین لرزه ها بر روی خسارت سازه ها از تبدیل موجک که یکی از ابزارهای جدید و کارآمد در مهندسی است، استفاده می گردد. این تبدیل با داشتن پنجره متغیر (خاصیت چند دقتی) و توابع موجک مختلف، قادر است هم بُعد زمان را در نظر بگیرد و هم سیگنال های با پیکهای نامنظم و ناگهانی را بخوبی پوشش دهد. سپس به کمک تبدیل موجک یک سیگنال زمین لرزه با محتوی فرکانسی مشخص به سیگنال های مختلفی تجزیه می گردد که هر کدام از این سیگنال های جدید، یک پهنای باند مشخصی از محتوی فرکانسی سیگنال اصلی را پوشش می دهند. به بیان دیگر یک سیگنال زمین لرزه با یک محتوی فرکانسی مشخص با استفاده از تبدیل موجک از حوزه زمان به حوزه زمان- فرکانسی منتقل می گردد. در نتیجه این تبدیل، با داشتن سیگنال های مختلفی که پهنای باند فرکانسی متفاوتی دارند، اثر محتوی فرکانسی که یکی از مهمترین عوامل تأثیر گذار بر روی رفتار سازه ها می باشد، مورد مطالعه قرار می گیرد. با استفاده از رویکرد زمان- فرکانسی، اثر محتوی فرکانسی زمین لرزه های نورتریج، چی چی، سن فرناندو، ترکیه و بم بررسی می شود و منحنی های طیف دامنه فوریه زمین لرزه، انرژی ورودی زمین لرزه، منحنی های مقادیر ضریب شکل پذیری در مقابل پریود بارگذاری در یک سیستم یک درجه آزادی به ازای سازه های با پریودهای طبیعی مختلف، منحنی طیف شکل پذیری و در نهایت منحنی طیف خسارت سازه ترسیم می-گردد. نتایج بدست آمده نشان می دهند استفاده از رویکرد زمان- فرکانسی، یک دید بسیار خوبی به مهندسین برای مشاهده امواج ارتعاشی زمین می دهد بطوریکه با شناخت محدوده های مختلف فرکانسی زمین لرزه و اثر تخریبی هر یک بر روی سازه، می توان سازه ها را در محدوده ای طراحی کرد که کمترین خسارت به آنها وارد شود.