زلزلہ انجینئرنگ is an بین الضابطہ branch of engineering that designs and analyzes structures, such as buildings and bridges, with زلزلے in mind. Its overall goal is to make such structures more resistant to earthquakes. An earthquake (or seismic) engineer aims to construct structures that will not be damaged in minor shaking and will avoid serious damage or collapse in a major earthquake. Earthquake engineering is the scientific field concerned with protecting society, the natural environment, and the man-made environment from earthquakes by limiting the زلزلہ کا خطرہ to سماجی-معاشی طور پر acceptable levels.1 Traditionally, it has been narrowly defined as the study of the behavior of structures and geo-structures subject to زلزلہ لوڈنگ; it is considered as a subset of سٹر کچرل انجینر نگ, جیو ٹیکنیکل انجینئرنگ, میکینکل انجینئرنگ, کیمیکل انجینئرنگ, لاگو طبیعیات, etc. However, the tremendous costs experienced in recent earthquakes have led to an expansion of its scope to encompass disciplines from the wider field of سول انجینرنگ کی, میکینکل انجینئرنگ, جوہری انجینئرنگ, and from the سماجی علوم, especially سوشیالوجی, سیاسیات, معاشیات, and مالیات.2
زلزلہ انجینئرنگ کے بنیادی مقاصد یہ ہیں:
Foresee the potential consequences of strong زلزلے on شہری علاقے and civil infrastructure.
Design, construct and maintain structures to انجام دیں at earthquake exposure up to the expectations and in compliance with عمارت کے کوڈز.3
A مناسب طریقے سے انجنیئر ڈھانچہ does not necessarily have to be extremely strong or expensive. It has to be properly designed to withstand the seismic effects while sustaining an acceptable level of damage.
زلزلہ لوڈنگ
زلزلہ لوڈنگ means application of an earthquake-generated excitation on a structure (or geo-structure). It happens at contact surfaces of a structure either with the ground,5 with adjacent structures,6 or with کشش ثقل کی لہریں from سونامی. The loading that is expected at a given location on the Earth's surface is estimated by engineering سیسمولوجی. It is related to the زلزلہ کا خطرہ of the location.
زلزلہ کی کارکردگی
زلزلہ or زلزلہ کی کارکردگی defines a structure's ability to sustain its main functions, such as its حفاظت and خدمت کی اہلیت, پر and کے بعد a particular earthquake exposure. A structure is normally considered محفوظ if it does not endanger the lives and خیریت-ہو رہی ہے۔ of those in or around it by partially or completely collapsing. A structure may be considered قابل خدمت if it is able to fulfill its operational functions for which it was designed.
زلزلہ انجینئرنگ کے بنیادی تصورات، جو بڑے بلڈنگ کوڈز میں لاگو ہوتے ہیں، یہ فرض کرتے ہیں کہ ایک عمارت کو ایک نایاب، انتہائی شدید زلزلے سے بچنا چاہیے تاکہ وہ نمایاں نقصان کو برقرار رکھے لیکن عالمی سطح پر گرے بغیر۔7 On the other hand, it should remain operational for more frequent, but less severe seismic events.
زلزلہ کی کارکردگی کا اندازہ
انجینئرز کو ایک مخصوص زمین کے ہلنے سے مشروط انفرادی عمارت کو ہونے والے براہ راست نقصان سے وابستہ حقیقی یا متوقع زلزلہ کی کارکردگی کی مقداری سطح کو جاننے کی ضرورت ہے۔ اس طرح کی تشخیص تجرباتی یا تجزیاتی طور پر کی جا سکتی ہے۔
تجرباتی تشخیص
Experimental evaluations are expensive tests that are typically done by placing a (scaled) model of the structure on a ٹیبل- ہلائیں۔ that simulates the earth shaking and observing its behavior.8 Such kinds of experiments were first performed more than a century ago.9 Only recently has it become possible to perform 1:1 scale testing on full structures.
اس طرح کے ٹیسٹوں کی مہنگی نوعیت کی وجہ سے، وہ بنیادی طور پر ڈھانچے کے زلزلہ رویے کو سمجھنے، ماڈلز کی توثیق کرنے اور تجزیہ کے طریقوں کی تصدیق کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ اس طرح، ایک بار درست طریقے سے توثیق ہونے کے بعد، کمپیوٹیشنل ماڈلز اور عددی طریقہ کار ڈھانچے کی زلزلہ کی کارکردگی کے جائزے کے لیے بڑا بوجھ اٹھاتے ہیں۔
تجزیاتی/ عددی تشخیص
زلزلہ کی کارکردگی کا اندازہ or زلزلہ ساختی تجزیہ is a powerful tool of earthquake engineering which utilizes detailed modelling of the structure together with methods of structural analysis to gain a better understanding of seismic performance of building and غیر-عمارتی ڈھانچے. ایک رسمی تصور کے طور پر ٹیکنالوجی ایک نسبتا حالیہ ترقی ہے.
In general, seismic structural analysis is based on the methods of ساختی حرکیات.10 For decades, the most prominent instrument of seismic analysis has been the earthquake ردعمل سپیکٹرم method which also contributed to the proposed building code's concept of today.11
However, such methods are good only for linear elastic systems, being largely unable to model the structural behavior when damage (i.e., غیر-لائنریٹی) appears. Numerical مرحلہ-درجہ-مرحلہ انضمام proved to be a more effective method of analysis for multi-degree-of-freedom ساختی نظام with significant غیر-لائنریٹی under a عارضی process of ground motion excitation.12 Use of the محدود عنصر کا طریقہ is one of the most common approaches for analyzing non-linear مٹی کی ساخت کا تعامل computer models.
بنیادی طور پر، عمارات کی زلزلہ کی کارکردگی کا جائزہ لینے کے لیے عددی تجزیہ کیا جاتا ہے۔ کارکردگی کا جائزہ عام طور پر نان لائنر سٹیٹک پش اوور تجزیہ یا نان لائنر ٹائم-ہسٹری تجزیہ کا استعمال کرتے ہوئے کیا جاتا ہے۔ اس طرح کے تجزیوں میں، ساختی اجزاء جیسے بیم، کالم، بیم-کالم جوائنٹ، شیئر والز وغیرہ کی درست غیر-لکیری ماڈلنگ حاصل کرنا ضروری ہے۔ اس طرح، تجرباتی نتائج کا تعین کرنے میں اہم کردار ادا کرتا ہے۔ انفرادی اجزاء کے ماڈلنگ پیرامیٹرز، خاص طور پر وہ جو اہم غیر- لکیری خرابیوں کے تابع ہیں۔ اس کے بعد انفرادی اجزاء کو ڈھانچے کا مکمل غیر- لکیری ماڈل بنانے کے لیے جمع کیا جاتا ہے۔ اس طرح عمارتوں کی کارکردگی کا جائزہ لینے کے لیے بنائے گئے ماڈلز کا تجزیہ کیا جاتا ہے۔
The capabilities of the structural analysis software are a major consideration in the above process as they restrict the possible component models, the analysis methods available and, most importantly, the numerical robustness. The latter becomes a major consideration for structures that venture into the non-linear range and approach global or local collapse as the numerical solution becomes increasingly unstable and thus difficult to reach. There are several commercially available Finite Element Analysis software's such as CSI-SAP2000 and CSI-PERFORM-3D, MTR/SASSI, Scia Engineer-ECtools, اباقس, and اینسس, all of which can be used for the seismic performance evaluation of buildings. Moreover, there is research-based finite element analysis platforms such as اوپن سیز, MASTODON, which is based on the MOOSE فریم ورک، RUAUMOKO اور پرانے DRAIN-2D/3D، جن میں سے کئی اب اوپن سورس ہیں۔
زلزلہ انجینئرنگ کی تحقیق
زلزلہ انجینئرنگ کی تحقیق کا مطلب ہے فیلڈ اور تجزیاتی تحقیقات یا تجربہ دونوں کا مقصد زلزلہ انجینئرنگ سے متعلق حقائق کی دریافت اور سائنسی وضاحت، نئے نتائج کی روشنی میں روایتی تصورات پر نظر ثانی، اور ترقی یافتہ نظریات کا عملی اطلاق۔
The نیشنل سائنس فاؤنڈیشن (NSF) is the main United States government agency that supports fundamental research and education in all fields of earthquake engineering. In particular, it focuses on experimental, analytical and computational research on design and performance enhancement of structural systems.
The زلزلہ انجینئرنگ ریسرچ انسٹی ٹیوٹ (EERI) is a leader in dissemination of زلزلہ انجینئرنگ تحقیق related information both in the U.S. and globally.
A definitive list of earthquake engineering research related ہلتے ہوئے میزیں around the world may be found in Experimental Facilities for Earthquake Engineering Simulation Worldwide.14 The most prominent of them is now E-Defense Shake Table15 in جاپان.
امریکہ کے بڑے تحقیقی پروگرام
NSF also supports the George E. Brown, Jr. زلزلہ انجینئرنگ سمولیشن کے لیے نیٹ ورک
The NSF Hazard Mitigation and Structural Engineering program (HMSE) supports research on new technologies for improving the behaviour and response of structural systems subject to earthquake hazards; fundamental research on safety and reliability of constructed systems; innovative developments in تجزیہ and model based simulation of structural behaviour and response including soil-structure interaction; design concepts that improve ساخت کی کارکردگی and flexibility; and application of new control techniques for structural systems.16
(NEES) that advances knowledge discovery and innovation for زلزلے and سونامی loss reduction of the nation's civil infrastructure and new experimental simulation techniques and instrumentation.17
NEES نیٹ ورک میں 14 جغرافیائی طور پر-تقسیم شدہ، اشتراک کردہ-لیبارٹریز کا استعمال کیا گیا ہے جو کئی قسم کے تجرباتی کام کو سپورٹ کرتی ہیں:17 geotechnical centrifuge research, ٹیبل- ہلائیں۔ tests, large-scale structural testing, tsunami wave basin experiments, and field site research.18 Participating universities include: کارنیل یونیورسٹی; لیہہ یونیورسٹی; اوریگون اسٹیٹ یونیورسٹی; رینسیلر پولی ٹیکنک انسٹی ٹیوٹ; بفیلو میں یونیورسٹی, اسٹیٹ یونیورسٹی آف نیویارک; کیلیفورنیا یونیورسٹی، برکلے; یونیورسٹی آف کیلیفورنیا، ڈیوس; یونیورسٹی آف کیلیفورنیا، لاس اینجلس; یونیورسٹی آف کیلیفورنیا، سان ڈیاگو; یونیورسٹی آف کیلیفورنیا، سانتا باربرا; یونیورسٹی آف الینوائے، اربانا-چیمپین; مینیسوٹا یونیورسٹی; نیواڈا یونیورسٹی، رینو; and the یونیورسٹی آف ٹیکساس، آسٹن.17
The equipment sites (labs) and a central data repository are connected to the global earthquake engineering community via the NEEShub website. The NEES website is powered by HUBzero software developed at پرڈیو یونیورسٹی for nanoHUB specifically to help the scientific community share resources and collaborate. The cyberinfrastructure, connected via انٹرنیٹ 2، انٹرایکٹو سمولیشن ٹولز، ایک سمولیشن ٹول ڈویلپمنٹ ایریا، ایک کیوریٹڈ سینٹرل ڈیٹا ریپوزٹری، اینیمیٹڈ پریزنٹیشنز، یوزر سپورٹ، ٹیلی پریزنس، وسائل کو اپ لوڈ کرنے اور شیئر کرنے کا طریقہ کار، اور صارفین اور استعمال کے نمونوں کے بارے میں اعدادوشمار فراہم کرتا ہے۔
یہ سائبر انفراسٹرکچر محققین کو اس بات کی اجازت دیتا ہے کہ: مرکزی مقام پر معیاری فریم ورک کے اندر ڈیٹا کو محفوظ طریقے سے اسٹور، منظم اور شیئر کرنا؛ مطابقت پذیر حقیقی وقت کے ڈیٹا اور ویڈیو کے استعمال کے ذریعے دور سے مشاہدہ کریں اور تجربات میں حصہ لیں؛ تحقیقی تجربات کی منصوبہ بندی، کارکردگی، تجزیہ اور اشاعت میں سہولت فراہم کرنے کے لیے ساتھیوں کے ساتھ تعاون؛ اور کمپیوٹیشنل اور ہائبرڈ سمولیشنز کا انعقاد کرتے ہیں جو متعدد تقسیم شدہ تجربات کے نتائج کو یکجا کر سکتے ہیں اور جسمانی تجربات کو کمپیوٹر سمیلیشنز کے ساتھ جوڑ سکتے ہیں تاکہ سسٹم کی مجموعی کارکردگی کی تحقیقات کو ممکن بنایا جا سکے۔
یہ وسائل مشترکہ طور پر سول اور مکینیکل انفراسٹرکچر سسٹمز کے زلزلہ ڈیزائن اور کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے تعاون اور دریافت کے ذرائع فراہم کرتے ہیں۔
زلزلے کا تخروپن
The very first زلزلے کے نقوش were performed by statically applying some افقی جڑتا قوتیں based on پیمانہ چوٹی گراؤنڈ ایکسلریشنز to a mathematical model of a building.19 With the further development of computational technologies, جامد approaches began to give way to متحرک ones.
Dynamic experiments on building and non-building structures may be physical, like شیک-ٹیبل ٹیسٹنگ, or virtual ones. In both cases, to verify a structure's expected seismic performance, some researchers prefer to deal with so called "real time-histories" though the last cannot be "real" for a hypothetical earthquake specified by either a building code or by some particular research requirements. Therefore, there is a strong incentive to engage an earthquake simulation which is the seismic input that possesses only essential features of a real event.
کبھی کبھی زلزلے کی نقل کو ایک مضبوط زمین کے ہلنے کے مقامی اثرات کی دوبارہ تخلیق کے طور پر سمجھا جاتا ہے۔
ساخت کا تخروپن
Theoretical or experimental evaluation of anticipated seismic performance mostly requires a ساخت تخروپن which is based on the concept of structural likeness or similarity. مماثلت is some degree of تشبیہ or مشابہت between two or more objects. The notion of similarity rests either on exact or approximate repetitions of پیٹرن in the compared items.
In general, a building model is said to have similarity with the real object if the two share ہندسی مماثلت, حرکیاتی مماثلت and متحرک مماثلت. The most vivid and effective type of similarity is the کینیمیٹک one. حرکیاتی مماثلت exists when the paths and velocities of moving particles of a model and its prototype are similar.
The ultimate level of حرکیاتی مماثلت is کینیمیٹک مساوات when, in the case of earthquake engineering, time-histories of each story lateral displacements of the model and its prototype would be the same.
زلزلہ کمپن کنٹرول
زلزلہ کمپن کنٹرول is a set of technical means aimed to mitigate seismic impacts in building and غیر-عمارت structures. All seismic vibration control devices may be classified as غیر فعال, فعال or ہائبرڈ21 where:
غیر فعال کنٹرول آلات have no رائے capability between them, structural elements and the ground;
فعال کنٹرول آلات incorporate real-time recording instrumentation on the ground integrated with earthquake input processing equipment and ایکچیوٹرز within the structure;
ہائبرڈ کنٹرول آلات have combined features of active and passive control systems.22
When ground زلزلہ کی لہریں reach up and start to penetrate a base of a building, their energy flow density, due to reflections, reduces dramatically: usually, up to 90 percent . However, the remaining portions of the incident waves during a major earthquake still bear a huge devastating potential.
After the seismic waves enter a سپر اسٹرکچر, there are a number of ways to control them in order to soothe their damaging effect and improve the building's seismic performance, for instance:
to منتشر کرنا the wave energy inside a سپر اسٹرکچر with properly engineered ڈیمپرز;
تعدد کی ایک وسیع رینج کے درمیان لہر کی توانائی کو منتشر کرنے کے لیے؛
to جذب the گونجنے والا portions of the whole wave frequencies band with the help of so-called بڑے پیمانے پر ڈیمپرز.23
آخری قسم کے آلات، ٹیونڈ کے لیے اختصار کے مطابق TMD کے طور پرغیر فعال), as AMD for the فعال, and as HMD for the ہائبرڈ ماس ڈیمپرز, have been studied and installed in اونچی-عمارتیںبنیادی طور پر جاپان میں، ایک چوتھائی صدی تک۔24
However, there is quite another approach: partial suppression of the seismic energy flow into the سپر اسٹرکچر known as seismic or بنیاد تنہائی.
For this, some pads are inserted into or under all major load-carrying elements in the base of the building which should substantially decouple a سپر اسٹرکچر from its ذیلی ڈھانچہ resting on a shaking ground.
The first evidence of earthquake protection by using the principle of base isolation was discovered in Pasargadae، قدیم فارس، اب ایران کا ایک شہر، اور چھٹی صدی قبل مسیح کا ہے۔ ذیل میں، آج کی سیسمک وائبریشن کنٹرول ٹیکنالوجیز کے کچھ نمونے ہیں۔
پیرو میں خشک-پتھر کی دیواریں۔
پیرو is a highly زلزلہ land; for centuries the dry-stone تعمیراتی proved to be more earthquake-resistant than using mortar. People of انکا تہذیب were masters of the polished 'dry-stone walls', called ashlar, where blocks of stone were cut to fit together tightly without any مارٹر. Incas دنیا کے بہترین پتھروں میں سے ایک تھے۔25 and many junctions in their masonry were so perfect that even blades of grass could not fit between the stones.
The stones of the dry-stone walls built by the Incas could move slightly and resettle without the walls collapsing, a passive ساختی کنٹرول technique employing both the principle of energy dissipation (coulomb damping) and that of suppressing گونجنے والا amplifications.26
ٹیونڈ ماس ڈیمپر
Typically the ٹیونڈ ماس ڈیمپرز are huge concrete blocks mounted in فلک بوس عمارتیں or other structures and move in opposition to the گونج کی تعدد oscillations of the structures by means of some sort of spring mechanism.
The تائی پے 101 skyscraper needs to withstand طوفان winds and earthquake جھٹکے common in this area of Asia/Pacific. For this purpose, a steel پینڈولم weighing 660 metric tonnes that serves as a tuned mass damper was designed and installed atop the structure. Suspended from the 92nd to the 88th floor, the pendulum sways to decrease resonant amplifications of lateral displacements in the building caused by earthquakes and strong جھونکے.
Hysteretic dampers
A hysteretic damper is intended to provide better and more reliable seismic performance than that of a conventional structure by increasing the dissipation of سیسمک ان پٹ energy.27 There are five major groups of hysteretic dampers used for the purpose, namely:
سیال چپکنے والے ڈیمپرز (FVDs)
Viscous Dampers کو اضافی ڈیمپنگ سسٹم ہونے کا فائدہ ہے۔ ان میں بیضوی ہسٹیریٹک لوپ ہے اور ڈیمپنگ رفتار پر منحصر ہے۔ اگرچہ کچھ معمولی دیکھ بھال کی ممکنہ طور پر ضرورت ہوتی ہے، عام طور پر زلزلے کے بعد چپکنے والے ڈیمپرز کو تبدیل کرنے کی ضرورت نہیں ہوتی ہے۔ جب کہ دیگر ڈیمپنگ ٹیکنالوجیز کے مقابلے میں زیادہ مہنگی ہے ان کا استعمال زلزلہ اور ہوا کے بوجھ دونوں کے لیے کیا جا سکتا ہے اور یہ سب سے زیادہ استعمال ہونے والا ہسٹریٹک ڈیمپر ہے۔28
رگڑ ڈیمپرز (FDs)
Friction dampers tend to be available in two major types, linear and rotational and dissipate energy by heat. The damper operates on the principle of a کولمب ڈیمپر. Depending on the design, friction dampers can experience اسٹک-سلپ کا رجحان and کولڈ ویلڈنگ. اہم نقصان یہ ہے کہ رگڑ کی سطحیں وقت کے ساتھ پہن سکتی ہیں اور اس وجہ سے ہوا کے بوجھ کو ختم کرنے کی سفارش نہیں کی جاتی ہے۔ جب سیسمک ایپلی کیشنز میں استعمال کیا جاتا ہے تو پہننا کوئی مسئلہ نہیں ہے اور کوئی ضروری دیکھ بھال نہیں ہے۔ ان کے پاس مستطیل ہسٹریٹک لوپ ہوتا ہے اور جب تک عمارت کافی لچکدار ہوتی ہے وہ زلزلے کے بعد اپنی اصل پوزیشن پر واپس آ جاتے ہیں۔
دھاتی پیداوار دینے والے ڈیمپرز (MYDs)
Metallic yielding dampers, as the name implies, yield in order to absorb the earthquake's energy. This type of damper absorbs a large amount of energy however they must be replaced after an earthquake and may prevent the building from settling back to its original position.
Viscoelastic dampers (VEDs)
Viscoelastic ڈیمپرز اس لحاظ سے مفید ہیں کہ وہ ہوا اور زلزلہ دونوں کے لیے استعمال ہو سکتے ہیں، یہ عام طور پر چھوٹے نقل مکانی تک محدود ہوتے ہیں۔ ٹیکنالوجی کی وشوسنییتا کے بارے میں کچھ تشویش ہے کیونکہ کچھ برانڈز کو ریاستہائے متحدہ میں عمارتوں میں استعمال کرنے پر پابندی لگا دی گئی ہے۔
اسٹریڈلنگ پینڈولم ڈیمپرز (جھولے)
بنیاد تنہائی
بنیادی تنہائی زلزلے کی حرکی توانائی کو عمارت میں لچکدار توانائی میں منتقل ہونے سے روکنے کی کوشش کرتی ہے۔ یہ ٹیکنالوجیز زمین سے ڈھانچے کو الگ تھلگ کرکے ایسا کرتی ہیں، اس طرح انہیں کسی حد تک آزادانہ طور پر حرکت کرنے کے قابل بناتی ہے۔ جس ڈگری تک توانائی کو ڈھانچے میں منتقل کیا جاتا ہے اور توانائی کو کس طرح منتشر کیا جاتا ہے استعمال شدہ ٹیکنالوجی کے لحاظ سے مختلف ہوگا۔
لیڈ ربڑ بیئرنگ
Lead rubber bearing or LRB is a type of بنیاد تنہائی employing a heavy نم کرنا. It was invented by بل رابنسن، ایک نیوزی لینڈر۔29
Heavy damping mechanism incorporated in کمپن کنٹرول technologies and, particularly, in base isolation devices, is often considered a valuable source of suppressing vibrations thus enhancing a building's seismic performance. However, for the rather pliant systems such as base isolated structures, with a relatively low bearing stiffness but with a high damping, the so-called "damping force" may turn out the main pushing force at a strong earthquake. The video30 shows a Lead Rubber Bearing being tested at the یو سی ایس ڈی Caltrans-SRMD facility. The bearing is made of rubber with a lead core. It was a uniaxial test in which the bearing was also under a full structure load. Many buildings and bridges, both in New Zealand and elsewhere, are protected with lead dampers and lead and rubber bearings. تے پاپا ٹونگریوا, the national museum of New Zealand, and the New Zealand پارلیمنٹ کی عمارتیں۔ have been fitted with the bearings. Both are in ویلنگٹن which sits on an فعال غلطی.29
اسپرنگس-کے ساتھ-ڈیمپر بیس آئیسولیٹر
Springs-with-damper base isolator installed under a three-story town-house, سانٹا مونیکا, California is shown on the photo taken prior to the 1994 نارتھریج کا زلزلہ exposure. It is a بنیاد تنہائی device conceptually similar to لیڈ ربڑ بیئرنگ.
One of two three-story town-houses like this, which was well instrumented for recording of both vertical and horizontal ایکسلریشنز on its floors and the ground, has survived a severe shaking during the نارتھریج کا زلزلہ and left valuable recorded information for further study.
سادہ رولر بیئرنگ
Simple roller bearing is a بنیاد تنہائی device which is intended for protection of various building and non-building structures against potentially damaging پس منظر کے اثرات of strong earthquakes.
This metallic bearing support may be adapted, with certain precautions, as a seismic isolator to skyscrapers and buildings on soft ground. Recently, it has been employed under the name of دھاتی رولر اثر for a housing complex (17 stories) in ٹوکیو، جاپان.31
رگڑ پنڈولم بیئرنگ
Friction pendulum bearing (FPB) is another name of رگڑ پنڈولم نظام (FPS). It is based on three pillars:32
واضح رگڑ سلائیڈر؛
کروی مقعر سلائیڈنگ سطح؛
پس منظر کی نقل مکانی کی روک تھام کے لیے سلنڈر کو بند کرنا۔
Snapshot with the link to video clip of a ٹیبل- ہلائیں۔ testing of FPB system supporting a rigid building model is presented at the right.
زلزلہ ڈیزائن
زلزلہ ڈیزائن is based on authorized engineering procedures, principles and criteria meant to ڈیزائن or retrofit structures subject to earthquake exposure.19 Those criteria are only consistent with the contemporary state of the knowledge about زلزلہ انجینئرنگ ڈھانچے.33 Therefore, a building design which exactly follows seismic code regulations does not guarantee safety against collapse or serious damage.34
The price of poor seismic design may be enormous. Nevertheless, seismic design has always been a مقدمے کی سماعت اور غلطی process whether it was based on physical laws or on empirical knowledge of the ساختی کارکردگی of different shapes and materials.
To practice زلزلہ ڈیزائن, seismic analysis or seismic evaluation of new and existing civil engineering projects, an انجینئر should, normally, pass examination on زلزلہ کے اصول35 which, in the State of California, include:
سیسمک ڈیٹا اور سیسمک ڈیزائن کا معیار
انجینئرڈ سسٹمز کی زلزلہ کی خصوصیات
سیسمک فورسز
زلزلے کے تجزیہ کے طریقہ کار
سیسمک ڈیٹیلنگ اور کنسٹرکشن کوالٹی کنٹرول
پیچیدہ ساختی نظام کی تعمیر کے لیے،36 seismic design largely uses the same relatively small number of basic structural elements (to say nothing of vibration control devices) as any non-seismic design project.
Normally, according to building codes, structures are designed to "withstand" the largest earthquake of a certain probability that is likely to occur at their location. This means the loss of life should be minimized by preventing collapse of the buildings.
Seismic design is carried out by understanding the possible ناکامی کے طریقوں of a structure and providing the structure with appropriate طاقت, سختی, لچکدار, and ترتیب37 to ensure those modes cannot occur.
زلزلہ ڈیزائن کی ضروریات
زلزلہ ڈیزائن کی ضروریات depend on the type of the structure, locality of the project and its authorities which stipulate applicable seismic design codes and criteria.7 For instance, کیلیفورنیا محکمہ نقل و حمل's requirements called سیسمک ڈیزائن کا معیار (SDC) and aimed at the design of new bridges in California38 incorporate an innovative seismic performance-based approach.
The most significant feature in the SDC design philosophy is a shift from a قوت-کی بنیاد پر تشخیص of seismic demand to a نقل مکانی-کی بنیاد پر تشخیص of demand and capacity. Thus, the newly adopted displacement approach is based on comparing the لچکدار نقل مکانی demand to the غیر لچکدار نقل مکانی capacity of the primary structural components while ensuring a minimum level of inelastic capacity at all potential plastic hinge locations.
In addition to the designed structure itself, seismic design requirements may include a زمینی استحکام underneath the structure: sometimes, heavily shaken ground breaks up which leads to collapse of the structure sitting upon it.40 The following topics should be of primary concerns: liquefaction; dynamic lateral earth pressures on retaining walls; seismic slope stability; earthquake-induced settlement.41
جوہری سہولیات should not jeopardise their safety in case of earthquakes or other hostile external events. Therefore, their seismic design is based on criteria far more stringent than those applying to non-nuclear facilities.42 The فوکوشیما I جوہری حادثات and دیگر ایٹمی تنصیبات کو نقصان پہنچا that followed the 2011 Tōhoku earthquake and tsunami have, however, drawn attention to ongoing concerns over جاپانی جوہری زلزلہ ڈیزائن کے معیارات and caused many other governments to ان کے جوہری پروگراموں کا دوبارہ- جائزہ لیں۔. Doubt has also been expressed over the seismic evaluation and design of certain other plants, including the Fessenheim نیوکلیئر پاور پلانٹ in France.
ناکامی کے طریقے
ناکامی موڈ is the manner by which an earthquake induced failure is observed. It, generally, describes the way the failure occurs. Though costly and time consuming, learning from each real earthquake failure remains a routine recipe for advancement in زلزلہ ڈیزائن methods. Below, some typical modes of earthquake-generated failures are presented.
The lack of کمک coupled with poor مارٹر and inadequate roof-to-wall ties can result in substantial damage to an غیر مضبوط چنائی کی عمارت. شدید شگاف یا جھکی ہوئی دیواریں زلزلے کے سب سے عام نقصانات ہیں۔ دیواروں اور چھت یا فرش کے ڈایافرام کے درمیان ہونے والا نقصان بھی خطرناک ہے۔ فریمنگ اور دیواروں کے درمیان علیحدگی چھت اور فرش کے نظام کی عمودی حمایت کو خطرے میں ڈال سکتی ہے۔
نرم کہانی کا اثر. Absence of adequate stiffness on the ground level caused damage to this structure. A close examination of the image reveals that the rough board siding, once covered by a اینٹوں کا سرمہ, has been completely dismantled from the studwall. Only the سختی of the floor above combined with the support on the two hidden sides by continuous walls, not penetrated with large doors as on the street sides, is preventing full collapse of the structure.
مٹی کی مائعات. In the cases where the soil consists of loose granular deposited materials with the tendency to develop excessive hydrostatic pore water pressure of sufficient magnitude and compact, مائعات of those loose saturated deposits may result in non-uniform بستیاں and tilting of structures. This caused major damage to thousands of buildings in Niigata, Japan during the 1964 کا زلزلہ.43
.jpg)
لینڈ سلائیڈ چٹان گرنا. A لینڈ سلائیڈنگ is a geological phenomenon which includes a wide range of ground movement, including پتھر گرتا ہے. Typically, the action of کشش ثقل is the primary driving force for a landslide to occur though in this case there was another contributing factor which affected the original ڈھال استحکام: the landslide required an زلزلے کا محرک before being released.
ملحقہ عمارت کے خلاف گولہ باری. This is a photograph of the collapsed five-story tower, St. Joseph's Seminary, لاس آلٹوس، کیلیفورنیا which resulted in one fatality. During لوما پریٹا زلزلہ, the tower pounded against the independently vibrating adjacent building behind. A possibility of pounding depends on both buildings' lateral displacements which should be accurately estimated and accounted for.
At نارتھریج کا زلزلہ, the Kaiser Permanente concrete frame office building had joints completely shattered, revealing ناکافی قید سٹیل, which resulted in the second story collapse. In the transverse direction, composite end کترنے والی دیواریں, consisting of two wythes of brick and a layer of شاٹ کریٹ that carried the lateral load, peeled apart because of تعلقات-کے ذریعے ناکافی and failed.
Improper تعمیراتی سائٹ on a دامن.
Poor detailing of the کمک (lack of concrete confinement in the columns and at the beam-column joints, inadequate splice length).
Seismically weak نرم کہانی at the first floor.
فاؤنڈیشنز کا اثر سلائیڈ کرنا of a relatively rigid residential building structure during 1987 وائٹیئر نیروز زلزلہ. The magnitude 5.9 earthquake pounded the Garvey West Apartment building in Monterey Park, California and shifted its سپر اسٹرکچر about 10 inches to the east on its foundation.
If a superstructure is not mounted on a بنیاد تنہائی system, its shifting on the basement should be prevented.
مضبوط کیا گیا کنکریٹ column burst at نارتھریج کا زلزلہ due to ناکافی قینچ کمک موڈ which allows main reinforcement to بکسوا outwards. The deck unseated at the قبضہ and failed in shear. As a result, the La Cienega-Venice انڈر پاس section of the 10 Freeway collapsed.
لوما پریٹا زلزلہ: side view of reinforced concrete سپورٹ-کالم کی ناکامی۔ which triggered اوپری ڈیک نچلے ڈیک پر گرتی ہے۔ of the two-level Cypress viaduct of Interstate Highway 880, Oakland, CA.
برقرار رکھنے والی دیوار کی ناکامی۔ at لوما پریٹا زلزلہ in Santa Cruz Mountains area: prominent northwest-trending extensional cracks up to 12 cm (4.7 in) wide in the concrete سپل وے to Austrian Dam, the north abutment.
Ground shaking triggered مٹی کی مائعات in a subsurface layer of ریت, producing differential lateral and vertical movement in an overlying carapace of unliquified sand and گاد. This زمینی ناکامی کا موڈ, termed پس منظر پھیلاؤ, زلزلے سے متعلقہ نقصان کی ایک بنیادی وجہ ہے-۔44
Severely damaged building of Agriculture Development Bank of China after 2008 سیچوان کا زلزلہ: most of the شہتیر اور گھاٹ کے کالم کٹے ہوئے ہیں۔. Large diagonal cracks in masonry and veneer are due to in-plane loads while abrupt تصفیہ of the right end of the building should be attributed to a لینڈ فل which may be hazardous even without any earthquake.45
سونامی کا دوگنا اثر: سمندر کی لہریں hydraulic دباؤ and سیلاب. Thus, بحر ہند کا زلزلہ of December 26, 2004, with the مرکز off the west coast of سماٹرا, Indonesia, triggered a series of devastating tsunamis, killing more than 230,000 people in eleven countries by بڑی لہروں کے ساتھ آس پاس کی ساحلی آبادیوں میں ڈوب رہا ہے۔ up to 30 meters (100 feet) high.47
زلزلہ-مزاحم تعمیر
زلزلے کی تعمیر means implementation of زلزلہ ڈیزائن to enable building and non-building structures to live through the anticipated earthquake exposure up to the expectations and in compliance with the applicable عمارت کے کوڈز.
ڈیزائن اور تعمیر کا گہرا تعلق ہے۔ اچھی کاریگری حاصل کرنے کے لیے، اراکین کی تفصیل اور ان کے رابطوں کو ہر ممکن حد تک آسان ہونا چاہیے۔ عام طور پر کسی بھی تعمیر کے طور پر، زلزلے کی تعمیر ایک ایسا عمل ہے جس میں عمارت، تعمیراتی مواد کی دستیابی کے پیش نظر انفراسٹرکچر کی ریٹروفٹنگ یا اسمبلنگ شامل ہوتی ہے۔48
The destabilizing action of an earthquake on constructions may be براہ راست (seismic motion of the ground) or بالواسطہ (earthquake-induced landslides, مٹی کی مائعات and waves of tsunami).
کسی ڈھانچے میں استحکام کی تمام صورتیں ہوسکتی ہیں، پھر بھی جب زلزلہ آتا ہے تو خطرے کے سوا کچھ پیش نہیں کرتا۔49 The crucial fact is that, for safety, earthquake-resistant construction techniques are as important as کوالٹی کنٹرول and using correct materials. زلزلہ ٹھیکیدار should be رجسٹرڈ in the state/province/country of the project location (depending on local regulations), بندھا ہوا and بیمہ شدہحوالہ درکار ہے.
To minimize possible نقصانات، تعمیراتی عمل کو اس بات کو ذہن میں رکھتے ہوئے منظم کیا جانا چاہئے کہ تعمیر ختم ہونے سے پہلے کسی بھی وقت زلزلہ آسکتا ہے۔
Each تعمیراتی منصوبے requires a qualified team of professionals who understand the basic features of seismic performance of different structures as well as تعمیراتی انتظامی.
ایڈوب ڈھانچے
Around thirty percent of the world's population lives or works in earth-made construction.50 ایڈوب type of مٹی کی اینٹیں is one of the oldest and most widely used building materials. The use of ایڈوب is very common in some of the world's most hazard-prone regions, traditionally across Latin America, Africa, Indian subcontinent and other parts of Asia, Middle East and Southern Europe.
Adobe عمارتوں کو شدید زلزلوں میں بہت کمزور سمجھا جاتا ہے۔51 However, multiple ways of seismic strengthening of new and existing adobe buildings are available.52
ایڈوب کنسٹرکشن کی بہتر سیسمک کارکردگی کے اہم عوامل یہ ہیں:
تعمیر کا معیار۔
کومپیکٹ، باکس-ٹائپ لے آؤٹ۔
زلزلہ کمک۔53
چونا پتھر اور بلوا پتھر کے ڈھانچے
چونا پتھر is very common in architecture, especially in North America and Europe. Many landmarks across the world are made of limestone. Many medieval churches and castles in Europe are made of چونا پتھر and بلوا پتھر masonry. They are the long-lasting materials but their rather heavy weight is not beneficial for adequate seismic performance.
Application of modern technology to seismic retrofitting can enhance the survivability of unreinforced masonry structures. As an example, from 1973 to 1989, the سالٹ لیک سٹی اور کاؤنٹی بلڈنگ in یوٹاہ was exhaustively renovated and repaired with an emphasis on preserving historical accuracy in appearance. This was done in concert with a seismic upgrade that placed the weak sandstone structure on base isolation foundation to better protect it from earthquake damage.
لکڑی کے فریم ڈھانچے
لکڑی کا ڈھانچہ dates back thousands of years, and has been used in many parts of the world during various periods such as ancient Japan, Europe and medieval England in localities where timber was in good supply and building stone and the skills to work it were not.
The use of لکڑی کی فریمنگ in buildings provides their complete skeletal framing which offers some structural benefits as the timber frame, if properly engineered, lends itself to better زلزلہ سے بچنے کی صلاحیت.54
ہلکے-فریم ڈھانچے
ہلکے-فریم ڈھانچے usually gain seismic resistance from rigid پلائیووڈ shear walls and wood structural panel ڈایافرام.55 Special provisions for seismic load-resisting systems for all انجینئرڈ لکڑی structures requires consideration of diaphragm ratios, horizontal and vertical diaphragm shears, and کنیکٹر/فاسٹنر values. In addition, collectors, or drag struts, to distribute shear along a diaphragm length are required.
مضبوط چنائی کے ڈھانچے
A construction system where سٹیل کمک is embedded in the مارٹر جوڑ of چنائی or placed in holes and that are filled with کنکریٹ or grout is called مضبوط چنائی.56 There are various practices and techniques to reinforce masonry. The most common type is the reinforced کھوکھلی یونٹ چنائی.
To achieve a لچکدار behavior in masonry, it is necessary that the قینچ کی طاقت of the wall is greater than the لچکدار طاقت.57 The effectiveness of both vertical and horizontal reinforcements depends on the type and quality of the masonry units and مارٹر.
The devastating 1933 لانگ بیچ زلزلہ revealed that masonry is prone to earthquake damage, which led to the کیلیفورنیا اسٹیٹ کوڈ making masonry reinforcement mandatory across California.
مضبوط کنکریٹ ڈھانچے
مضبوط کیا گیا کنکریٹ is concrete in which steel reinforcement bars (rebars) or ریشے have been incorporated to strengthen a material that would otherwise be ٹوٹنے والا. It can be used to produce بیم, کالمفرش یا پل۔
Prestressed کنکریٹ is a kind of مضبوط کیا گیا کنکریٹ used for overcoming concrete's natural weakness in tension. It can be applied to بیم, floors or bridges with a longer span than is practical with ordinary reinforced concrete. Prestressing tendons (generally of high tensile steel cable or rods) are used to provide a clamping load which produces a compressive کشیدگی that offsets the تناؤ کشیدگی that the concrete کمپریشن رکن would, otherwise, experience due to a bending load.
To prevent catastrophic collapse in response earth shaking (in the interest of life safety), a traditional reinforced concrete frame should have لچکدار joints. Depending upon the methods used and the imposed seismic forces, such buildings may be immediately usable, require extensive repair, or may have to be demolished.
دباؤ والے ڈھانچے
دباؤ والی ساخت is the one whose overall سالمیت, استحکام and سیکورٹی depend, primarily, on a دباؤ ڈالنا. دباؤ ڈالنا means the intentional creation of permanent stresses in a structure for the purpose of improving its performance under various service conditions.58
Prestressing کی درج ذیل بنیادی اقسام ہیں:
پری-کمپریشن (زیادہ تر، ساخت کے اپنے وزن کے ساتھ)
دکھاوا کرنا with high-strength embedded tendons
پوسٹ- ٹینشننگ with high-strength bonded or unbonded tendons
Today, the concept of دباؤ والی ساخت is widely engaged in design of عمارتیں, underground structures, TV towers, power stations, floating storage and offshore facilities, جوہری تعامل گر vessels, and numerous kinds of پل systems.59
A beneficial idea of دباؤ ڈالنا was, apparently, familiar to the ancient Rome architects; look, e.g., at the tall اٹاری wall of کولوزیم working as a stabilizing device for the wall گھاٹ beneath.
سٹیل کے ڈھانچے
سٹیل کے ڈھانچے are considered mostly earthquake resistant but some failures have occurred. A great number of welded سٹیل مومنٹ-مزاحمت کرنے والا فریم buildings, which looked earthquake-proof, surprisingly experienced brittle behavior and were hazardously damaged in the 1994 نارتھرج کا زلزلہ.60 After that, the وفاقی ایمرجنسی مینجمنٹ ایجنسی (FEMA) initiated development of repair techniques and new design approaches to minimize damage to steel moment frame buildings in future earthquakes.61
For ساختی سٹیل seismic design based on لوڈ اور مزاحمتی عنصر ڈیزائن (LRFD) approach, it is very important to assess ability of a structure to develop and maintain its bearing resistance in the غیر لچکدار range. A measure of this ability is لچکدار, which may be observed in a مواد خود, in a ساختی عنصر, or to a پوری ساخت.
As a consequence of نارتھریج کا زلزلہ experience, the American Institute of Steel Construction has introduced AISC 358 "Pre-Qualified Connections for Special and intermediate Steel Moment Frames." The AISC Seismic Design Provisions require that all اسٹیل مومنٹ ریزسٹنگ فریم employ either connections contained in AISC 358, or the use of connections that have been subjected to pre-qualifying cyclic testing.62
زلزلے کے نقصانات کی پیش گوئی
زلزلے کے نقصان کا تخمینہ is usually defined as a نقصان کا تناسب (ڈاکٹر) which is a ratio of the earthquake damage repair cost to the کل قیمت of a building.63 ممکنہ زیادہ سے زیادہ نقصان (مسلم لیگ) is a common term used for earthquake loss estimation, but it lacks a precise definition. In 1999, ASTM E2026 'Standard Guide for the Estimation of Building Damageability in Earthquakes' was produced in order to standardize the nomenclature for seismic loss estimation, as well as establish guidelines as to the review process and qualifications of the reviewer.64
Earthquake loss estimations are also referred to as سیسمک رسک اسیسمنٹس. خطرے کی تشخیص کے عمل میں عام طور پر مختلف زمینی حرکات کے امکان کا تعین کرنا شامل ہوتا ہے اور اس کے ساتھ ان زمینی حرکات کے تحت عمارت کی کمزوری یا نقصان بھی شامل ہوتا ہے۔ نتائج کو عمارت کی تبدیلی کی قیمت کے فیصد کے طور پر بیان کیا گیا ہے۔65