ويه��دف ه��ذا العلم إلى تقلي��ل المخ��اطر Mitigation الناجم����ة عن ح����دوث اله����زات

األرض��ية وتس��هيل عملي��ة تص��ميم األبني��ة المقاوم�ة لل�زالزل وه�ذا يتطلب القابلي�ة على معرف�ة وتخمين أقص�ى درج�ات اإله�تزاز ال�ذي يعاني�ه المنش�أ الهندس�ي عن�د حص�ول الزل�زال.

أن علم هندسة الزالزل ال يقتصر على معرفة مكان حدوث الزالزل المدمرة بل تعيين طبيعة الحركات األرضية المتولدة ونوع

التشويه الذي تعانيه الطبقات العليا من القشرة وبالتالي وضع األسس المحددة للتصاميم المالئمة بأقل تكلفة ممكنة.

هو الهدف

تقليل الخسائر البشرية.1.

تقلي���ل الخس���ائر اإلقتص���ادية للمنش���آت الحيوي���ة 2.واإلستراتيجية.

ولتخفيف ذلك البد من تحديد :

مدى إحتمال وقوع الزالزل.أ-

مقارن�ة ه�ذه المخ�اطر الطبيعي�ة م�ع التوزي�ع الس�كاني ب-ومواق��ع المراف��ق العام��ة والهام��ة وم��دى تعرض��ها

للمخاطر وتأثرها بها وصوالW إلى تحديد الخطر.

وض�ع تص�اميم ومع�ايير للبن�اء وإنش�اء وف�رض تطبيقه�ا ج-بقدر اإلمكان.

ويمكن تص��ميم المنش��آت المقاوم��ة لل��زالزل وتحدي�د أقص�ى درج�ات اإله�تزاز بن�اء على

توفير المعطيات اآلتية :

معرف��ة الطبيع��ة الجيولوجي��ة والزلزالي��ة للموق��ع 1.وتحدي��د مواق��ع الص��دوع النش��طة وقيم الش��دة الزلزالي�ة. وه�ذا يتطلب توف�ير خرائ�ط توزي�ع الش�دة

الزلزالية.

طبيع�ة الترب�ة وخواص�ها الديناميكي�ة. حيث تتس�بب 2. Liquifactionالموج��ات الزلزالي��ة بتم��ييع الترب��ة

وحصول اإلنهيارات األرضية.

دراس�ة ونمذج�ة الخ�واص الديناميكي�ة واإلهتزازي�ة 3.للمنش���أ. حيث يحس���ب زمن وط���ور ال���ترددات الزلزالي�ة المتوقع�ة وطبيع�ة الت�وهين الم�وجي في

.Attenuationالموقع

طبيع����ة المنش����أ المطل����وب إقامت����ه والعم����ر 4.اإلقتصادي له.

: Seismic Hazard الخطورة الزلزالية1.الزلزال ) معين زلزالي مقدار ذي زلزال حدوث توقع هي

. الهندسي( للمنشأ المتوقعة التصميم فترة خالل الحرج

Seismic Risk الخطر الزلزالي2.هي إحتمالي��ة ك��ون النت��ائج اإلقتص��ادية أو اإلجتماعي��ة المترتب�ة نتيج�ة ح�دوث زل�زال معين س�وف تس�اوي أو تتج��اوز قيم مح��ددة في مك��ان أو في منطق��ة معين��ة

خالل فترة تعرض محددة.

إن من اإلحتياج�ات األساس�ية عن�د تحدي�د هي معرف���ة Riskالخط���ر الزل���زالي

المك���ان ال���ذي تح���دث في���ه ال���زالزل والزم�ان ال�ذي يحتم�ل ح�دوثها ولغ�رض التوص�ل إلى تص�ميم دقي�ق وق�وى يجب حس�اب ت�أثيرات جمي�ع الق�وى الحركي�ة

والسكونية.

Hazardالخطورة الزلزالية       -1

Vulnerabilityضعف الحصانة       -2

Exposureالتعرض       -3

Locationالموقع       -4

ضعر

الت

الخطورة

C

الموقع

فضع

نة صا

الح

B

الخطرD

A x B x C = D

A القيمة اإلقتصادية : Value.وتشمل الخسائر البشرية

B : (Vulnerability) وهي درج�ة التخ�ريب الن�اتج عن ال�زالزل في المنشآت الحضرية وللمواقع ذاتها.

C الخط��وره : Hazard وهي إحتمالي��ة وق��وع زل��زال معين في موقع معين ضمن فترة زمنية معينة.

D الخط�ر الزل�زالي : Risk وهي الدرج�ة المتوقع�ة للخس�ائر البش��رية والمادي��ة في موق��ع معين ض��من منطق��ة معين��ة

وفي زمن معين.

الدراسات الجيولوجية, وتشمل :أ-

التكتونية اإلقليمية ونسق التشويه.*

.2كم100خرائط الصدوع المهمة ضمن *

تحديد أنواع الصدوع.*

اإلزاحات الحديثة على طول الصدوع.*

اإلنزالقات األرضية وغيرها.*

دراسات هندسة التربة :ب-

تقرير حقلي حول ترب األسس.*

معالجة عدم إستقرار الميل.*

تطوير معامالت الحركة العنيفة.*

الدراسات الزلزالية :ج-

رسم خرائط البؤر السطحية للزالزل.*

تحدي��د ش��دة ومق��دار الزل��زال والعالق��ات *المتكررة.

دراس�ة ك�ل معلوم�ات الش�دة التاريخي�ة ق�رب *الموقع.

الربط بين مواقع الزالزل مع الصدوع.*

تخمين الش����دات الزلزالي����ة المس����تقبلية *الفترة (.) التعجيل – السرعة –

إختيار سجالت الحركة العنيفة. *

إن الكث�ير من المب�اني معرض�ة للخط�ر حيث ال يرج�ع بالض��رورة إلى إرتف�اع مس�توى الخط�ر بق�در م�ا يرج�ع إى أن ه�ذه المب�اني قابل�ة للت�أثر ح���تى ب���اإلهتزازات الزلزالي���ة ذات الش���دة المنخفض�ة. والس�بب ال�رئيس أن ه�ذه المب�اني ق�د أقيمت بإس�تخدام م�واد وتقني�ات إنش�اء ال تكف��ل له��ا س��وى ق��در قلي��ل من المقاوم��ة لل�زالزل. ومن اش�د ه�ذه المب�اني قابلي�ة للت�أثر : المب��اني المقام��ة من اللبن أو الط��وب غ��ير المق�وى أو الحج�ر ومب�اني الخرس�انة المس�لحة

الخالية من جدران القص.

أوالW : عوامل الخطر الزلزالي

يعتمد مقدار الخطر الزلزالي الذي يتمثل بصفة أساسية في الدمار والهالك

بين للهزة األرضية على عاملين هما:- vالمصاح

الشدة الزلزالية.-1

كفاءة المباني.-2

تتم دراسة مستوى الشدة الزلزالية المتوقعة لمنطقة ما من خالل دراسة التركيب الجيولوجي

والحركي واألحداث الزلزالية السابقة ) التاريخ الزلزالي للمنطقة ( والبيانات الزلزالية المتوفرة

حالياW عن المنطقة، واستخدام هذه البيانات في صياغة نموذج رياضي – عن طريق تطبيق نظرية

مبادئ اإلحصاء واالحتماالت – لتحديد مستوى الشدة الزلزالية خالل فترات زمنية مستقبلية مع توقع

% خالل 10زيادة في هذا المستوى باحتمال قدره الفترة الزمنية المحددة. ويعد رسم الخريطة

الكنتورية للقيمة القصوى لعجلة )تسارع( الحركة األرضية المتوقع حدوثها في المناطق المختلفة

أفضل أسلوب لتوضيح قيم الشدة الزلزالية بهذه المناطق، وت~مث{ل قيمة هذه العجلة عادة كنسبة

عشرية أو مئوية من قيمة عجلة الجاذبية األرضية.

- الشدة 1الزلزالية

وتصنف المناطق من حيث طبقاW لقيمة عجلة خطورتها الزلزالية –

مناطق الحركة األرضية – إلى أربعة هي:-

(0.05خالية من الخطر )أقل من •منخفض���ة الخط���ر )ت���تراوح من •(0.1 إلى 0.05

0.1متوس�طة الخط�ر )ت�تراوح من •(0.2إلى

( 0.2عالية الخطر )أكبر من •

- الشدة الزلزالية1تابع

Seismic Hazard is a useful engineering charaterization of the future ocurrence of seismic activity having the potential to cause damages and losses.

Such a process is performed in two different approaches:

1. Deterministic

2. Probabilistic

1. Deterministic Do not take into account the uncertainty in the size, the location and the frequency of seismic events.

The assessment of ground motion at site is governed only by the maximum level of EQ. magnitude and the shortest distance to the site.

2. Probabilistic approaches incorporate uncertainty in the size, the location and the frequency of seismic events.

The ground motion severity at a site is characterized by the probability of exceeding a given level of ground motion parameter to the life time of a facility.

Methods of Seismic Hazard

1. Seismic Source Modeling: The modeling process depends on :

1) Type and amount of historic seismic source database.

2) Geologic, tectonic and geographic Database.

a) Point Source as a volcanic source

b)Line Source such as a fault.

c) Area Source

Methods of Seismic Hazard

2. Data Processing:

a) Identify and eliminate repeated seismic events

b) Identify and eliminate of cluster events

c) Evaluation and distribution of missing magnitude.

e) incompleteness of EQ. catalogue.

Cont.

The estimate of the size of the maximum earthquake for a given source is based on :

1) Geologic evaluation of the regional tectonic.

2) Historical seismicity of the soure and surrounding area.

3) Geologic history of displacement.

4) Relationship between earthquake magnitude and fault rupture length.

5) Relationship between earthquake magnitude and amount of fault displacement.

Recurrence Forecasting:The recurrence relationships for seismic source represent

the past seismic history of the region.

In order to perform seismic hazard analysis, a model for forecasting of future event is needed.

1) Poisson Model 2) Markov ModelPoisson model:

Markov model:

Assume that major seismic events are Spatially and temporally independent. Widely used because of its simplicity and provide accurate results.

Assume memory between two successive events. (Occurrence or non-occurrence of an earthquake this year affects the occurrence or non-occurrance of an event next year)

For EQ. events to follow the poisson model, The following assumptions must be valid.

1) EQs. are spatially independent.

2) EQs. Are temporally independent.

3) The probability of two seismic events occurring at the same place and at the same instant of time approach zero.

التوهين Attenuation Law معادلةالمسافة مع الزلزالية الشدة تضاؤل بأنه التوهين يعرف

السطحية الزلزالية البؤره عن

I(R) = I0 + a + bR + C log10 R

مركزها البؤرة تكون التي الدائرة قطر Rنصف

I(R) المسافة عند للزالزل Rالشدة السطحية البؤره منa,b,c. المنطقة على تعتمد ثوابت

I (R) = I0 + 6.453 – 0.00121 R - 2.15 ln (R+20)

I0 = 0.95 Ms + 1.99 إهمال بعد للتوهين الشاملة العالقة R 0.00121أما

I = 8.443 + 0.95 Ms - 2.15 In (R+20)

يكفل الذي التصميم بأنه للزالزل المقاومة التصميم يعرفضرر وأقل األرواح في والخسائر اإلصابات من كافة حمايةتحقيق مع الحيوية المرافق خدمات واستمرار بالممتلكات

مقبولة اقتصادية بتكلفة . ذلك

لزالزل المقاومة التصميمية EarthquakeالمبادئResistant Design.

المقاومة التصميم معايير فإن Wوعموماالشروط فيها تتوفر أن ينبغي للزالزل

التالية :

أضرار .1. دون الطفيفة الزالزل تقاوم أن

ولكن 2. إنشائية أضرار دون المتوسطة الزالزل تقاوم أناإلنشائية . غير األضرار لبعض تعرضها احتمال مع

ما 3. أقوى شدتها في تعادل التي الكبيرة الزالزل تقاوم أنمع انييار دون أرضية هزات من المنقطة له تعرضت

لإلصالح . قابلة محددة إنشائية أضرار حدوث

األبنية لتصميم عديدة مبادئ هناك التصميم ألن W بسيطا المنشأ مخطط يكون أن

منتظمة . غير وتشوهات اجهادات يسبب قد المعقد أن يجب للزالزل المقاومة اإلنشائية األجهزة

االلتواء يكون بحيث مع Torsionترتب يمكن ما اقلمنتظم الغير والتوزيع المعقدة األشكال تجنب

لألثقال . يمكن بسيط إنشائي نظام إختيار

بسهولة .تحليله ومطيلية متانة للمنشأ Ductilityإعطاء كافية

الطاقة . المتصاص الزلزالية المقاومة وأجزاء. المنشأ في الحاصل التشوه تقليل تكون بحيث للموقع الزلزالية الخواص معرفة

التربة . تميع ومناطق الفوالق عن بعيدة

االهتزاز أن يفترض للزالزل المقاومة المباني تصميم فيعلى تؤثر التي األفقية القوى في يتمثل المؤقت الديناميكي

. األساسات من المبنىF = c . wF = c ( G + n p )

C: األفقي الزلزالي الكلي :wالمعامل الثقلللبناية

G : فقط المبنى في :nثقل الثقل ثابتالبناية

P : . البناية في للثقل المئوية النسبة

في تدخل والتي اإلنشائي للهيكل الطبيعية الدورة أماالمعامل فهي : حساب األفقي T = 0.1 N الزلزالي

T = 0.09 H / √ bN : ستة تتجاوز التي المباني حالة في الطوابق عدد

طوابق .H: . المبنى ارتفاعb: . باتجاهه القوى تحتسب والذي المبنى بعد

V = Cs . Wاألفقية : اإلجمالي الزلزالي : V مجموع التصميم Csمعامل

للمبنى الكلي W: الوزنالزلزالي التصميم معامل حسب Csويعتمد عوامل خمس على

المعادلة Cs = 1.2 SZ . SI / (RT 2/3 )

الزلزالي ( • في) Zالمعامل الشدة مستوى على ويدلبين . ما يتراوح الخطر . 0.4، 1المنطقة الشديدة المناطق في

التربة (• . Sمعامل او) الصخرية التربة ففي للتضخم وقابليتهاالصالبة = الهشة 1عالية التربة . 2- 1.5وفي

للمبنى (• الزلزالية الكفاءة المنشأ) Rمعامل قدرة على ويدلاللدنة األفقية الحركة ويعتمد Ductilityعلى تكسف بدون

التصميم لمواصفات مطابقته ومدى المبنى نوعية علىالمقاومة .

الطبيعية (• الذبذبة .Tفترة للمبنى) األفقية الصالبة على وتعتمدالحديدية . المباني من صالبة أكثر المسلحة الخرسانية المباني وتعد

قيمة المباني Tوتقل في عنها الخرسانية المباني حالة فيالمباني . في عنها المنخفضة المباني في تقل أنها كما الحديدية

تردد . من بكثير أكبر المنخفضة المباني تردد أن نجد ولذلك العاليةالشاهقة . المباني

للمبنى 1. األهمية الخدمات )I(معامل مباني I=1.25ففي

للزالزل األرضية EQ. Ground االستجابةResponse.

ثالث في للزالزل األرضية االستجابة تتلخص . معامالت

األقصى 1. األرضي Peak ground Acceleration PGAالتعجيلمعظم فإن عمودية وأخرى أفقية مركبة وجود من وبالرغم

. األقصى للتعجيل األفقية المركبة هي االستخدامات -Log(PGA)h=0.57+0.5 mb-0.83 log(R2+h2

m)1/2 – 0.00069R –

R :البؤري على: hmالبعد W اعتمادا األدنى البؤري العمقالزلزالي المقدار

Hm = -1.73 + 0.456 mb mb > 4.5

القصوى) ب األرضية Peak Ground Velocityالسرعة(PGV)

Log (PGV)h = -3.6+1.0 mb – 0.83 Log(R2 + h2m)1/2

– 0.00033R

القصوى) األرضية االزاحة Peak groundج�

Displacement

الطيفية) الخواص Spectral Characteristecsد

الزلزالي ) : التردد فترة Durationه�

بثالثة األرضية للحركة الزلزالي السجل ويتأثر عوامل :

المصدر والتشوهات( )Sourceصفات االجهادالموجي ( Travel pathالمسار الطور التشتيت

الموجي ) .الموقعية وتشمل Local conditionالصفات

والتربة الطيوغرافية

االحتمالي الزلزالي الخطر مصدر تحليل

PROBABILISTIC SEISMIC HAZARD ANALYSIS

السنوات في اإلحصاء مفاهيم استعمال سمح 30إلى 20وقدوالموقع الحجم في واضح بشكل الشكوك باعتبار الماضيةالحركة خصائص في االختالف وفي للزالزل الظهور ومعدلالخطر مصادر تقييم في وموقعه الزلزال حجم مع األرضية . االحتمالي الزلزالي الخطر مصدر تحليل ويعطي الزلزاليةوجمعها وقياسها الشكوك تمييز فيها يمكن عمل خطةالزلزالي . للخطر W أكتماال أكثر صورة إلعطاء منطقية بطريقة

الخطر مصدر لتحليل والميكانيكية األفكار فهم ويتطلبوالمفاهيم المصطلحات ببعض اإللمام االحتمالي الزلزالي . من الخلفية هذه ومثل االحتمالية لنظرية األساسيةوطريقة ج المحلق من عليها الحصول يمكن المعلوماتهذا في الموصوفة االحتمالي الزلزالي الخطر مصدر تحليلتحققت التي للطرق المواضيع من عدد في مشابهة الجزء

) كورنيل بواسطة والمطورة جيد ) Cornell,1968بشكل ورفاقة . وألجيرمزن

االحتمالي الزلزالي الخطر مصدر تحليل وصف يمكن كما) خطوات أربع من منها) Reiter, 1990كطريقة كل تحمل

الخطر مصدر تحليل لخطوات التشابه من الدرجة بعضفي ممثل هو كما التحديدي التالي الزلزالي .الشكل

وهذه 1. الزالزل مصادر ووصف تمييز األولى الخطوةالزلزالي الخطر مصدر تحليل من األولى للخطوة مطابقةلمواقع االحتمالية توزيع وصف وجوب باستثناء التحديديالحاالت معظم وفي المصدر داخل المحتملة االنفصام ، مصدر منطقة لكل المنتظمة االحتمالية توزيعات تعينللحدوث االحتمالية متساوية الزالزل تكون أن ويقتضيهذه تجمع ذلك وبعد المصدر منطقة داخل نقطة أي عندتوزيع إلظهار الهندسي الشكل مصدر مع التوزيعات

وتحليل والموقع المصدر بين للمسافة المطابق االحتماليةيفترض المقابل في التحديدي الزلزالي الخطر مصدر

تكون الحدوث احتمالية أن W كل 1ضمنيا في النقاط عندآخر . مكان أي في وصفرا للموقع قريبة مصدر منطقة

الزلزال الخطر مصدر لتحليل األربع الخطواتاالحتمالي

الزمني 2. أو ، الزلزالي التوزيع وصف يجب ذلك بعدوالتي الحدوث عودة عالقة وتستعمل الزلزال حدوث لعودةزلزال بواسطة تجاوزه سيتم الذي المتوسط المعدل تحدد . وربما مصدر منطقة لكل الزلزالية لوصف معين بحجمال ولكنها ، األكبر الحجم لزلزال الحدوث عودة عالقة تتسعتحليل في عادة يفعل كما الزلزال لذلك االعتبار من تحد

التحديدي . الزلزالي الخطر مصدرالموقع 3. عند الناتجة األرضية الحركة تحديد يجب

نقطة أي عند حدوثه ممكن حجم ألي الزالزل بواسطةوتعتبر . التنبؤ عالقة باستعمال مصدر منطقة كل في ممكنةمصدر تحليل في التنبؤ عالقات في أيضا المتأصلة الشكوكية

االحتمالي . الزلزالي الخطروفي 4. وحجمه الزلزال موقع في الشكوك تجمع W وأخيرا

معامل تجاوز احتمالية إلظهار األرضية الحركة معامل تنبؤمحددة . زمنية فترة أثناء األرضية الحركة

االحتمالي الزلزالي الخطر مصدر لتحليل المالئم األداء ويتطلبالحركة بمعامل والتنبؤ المصدر وصف مسائل إلى حذر انتباه لفت

االحتمالية . حسابات اآللية وإلى األرضية

المنطقية الشجرة Logic Tree طرقMethods

تنظيمي باعتبار W سابقا الموصوفة االحتماالت حسابات تسمحوفي . محدد زلزالي خطر لنموذج للمعامالت القيم في للشك

االختيارات أفضل فإن ، ذلك من الرغم على ، الحاالت بعضواضحة . تكون ال ربما نفسه الزلزالي الخطر لنموذج للعناصر

المنطقية ( الشجرات logic trees (Wواستعمال هيكال تعطيالشك . لنموذج واضحة لمعالجة W مالئما

، البديلة النماذج باستعمال المنطقية الشجرة طريقة وتسمحلذلك النسبي كاالحتمال يفسر وزن كمعامل حدtد منها كل

نقاط . من سلسلة من ويتكون W صحيا يكون كي النموذجالنماذج) nodesااللتقاء ( عندها تعين التي النقاط تمثل

التقاء نقطة عند المعينة المختلفة النماذج تمثل التي والفروعالفروع لكل االحتماالت لكل المجموع يكون أن يجب حيث

يساوي المعطاة االلتقاء لنقطة الشجرة . 1الموصلة وتسمحفي الموضحة البسيطة التالي المنطقية باعتبار الشكل

األقصى . والقدر ، القدر وتوزيع ، وهن نماذج اختيار في الشك

الشكوكية نموذج لتجميع بسيطة منطقية شجرة

كامبل. لنماذج W طبقا الوهن يعتبر المنطقية الشجرة هذه وفي) ، ورفاقه) Campbell and Bozrgnia, 1994وبوزورجنيا وبور

)Boore at al, 1993 (ولهذا صحيحة لتكون االحتمالية متساويةيساوي W نسبيا W احتماال منها كل أعطي إلى 0.5السبب بالتقدم

لـ القدر توزيع ويعتبر ، االلتقاء نقاط من التالي المستوىبـ – احتمالية أكثر ريختر توزيع% 50جوتنبرج من أصح ليكون

تعين االلتقاء نقاط من النهائي المستوى وعند المميز الزلزالهذه وتتوقف األقصى للقدر المختلفة النسبية االحتماالت

يساوي بمجموع المنطقية عدد ( 12=3×2×2الشجرة W فرعا ( القصوى × × األقدار عدد القدر توزيعات عدد الوهن نماذج

المعامالت / أو و المجتمعة للنماذج النسبي االحتمال ويعطيالضرب حاصل بواسطة طرفي فرع كل بواسطة المتضمنةالتي السابقة الفروع وكل الطرفي للفرع النسبي لالحتمال

كامبل . نموذج لمجموع النسبي االحتمال يكون W وإذا إليه تؤدي - لـ األقصى والقدر ريختر جوتنبرج لـ القدر وتوزيع ، 7.5للوهن

لألفرع 0.09=0.3×0.6×0.5هو النسبية االحتماالت ومجموعتساوي سابق مستوى أي عند لتلك أو . . 1الطرفية

شكرWا