طیف پاسخ شبه شتاب
یکی از پرکاربردترین مفاهیم در مهندسی زلزله، طیف پاسخ شبه شتاب مربوط به شتاب نگاشت میباشد. طیف پاسخ یک شتاب نگاشت شامل طیف پاسخ جابجایی، سرعت و شتاب میشود. برای بدست آوردن طیف پاسخِ یک شتاب نگاشت کافی است تا پاسخ سیستمهای یک درجه آزادی با پریودهای نوسانی مختلف را بدست آورد. سیستم یک درجه آزادی شامل یک جرم، یک سختی و یک میرایی میباشد.
در شکل زیر معادلۀ حرکت یک سیستم یک درجه آزادی را مشاهده میکنید. با توجه به معادلۀ حرکت، مشخصات این سیستم را در فرکانس ارتعاشی (پریود ارتعاشی) و نسبت میرایی میتوان خلاصه نمود. بر این اساس است که طیف پاسخ برای میرایی های مختلف سیستم یک درجه آزادی قابل دستیابی است.
حال اگر نسبت میرایی را ثابت در نظر بگیریم، اما فرکانس (پریود) را تغییر بدهیم و هربار پاسخ بیشینۀ این سیستم را تحت رکورد زلزلۀ مورد نظرمان بدست آوریم؛ میتوانیم طیف پاسخ را بدست آوریم. در واقع طیف پاسخ یک رکورد یا شتاب نگاشت مشخص، پاسخ های بیشینۀ یک سیستم یک درجه آزادی با میرایی ثابت و پریودهای نوسانی متغیر است.
حال اگر به جای استفاده از طیف پاسخ شتاب، از مجذور فرکانس در طیف پاسخ جابجایی استفاده شود، این طیف را طیف پاسخ شبه شتاب مینامند. و اگر به جای طیف پاسخ سرعت از ضرب فرکانس در طیف پاسخ جابجایی استفاده شود، این طیف را طیف پاسخ شبه سرعت میگویند.
به صورت معمول به جز در فرکانسهای پایین، طیف پاسخ شبه شتاب و شتاب بسیار نزدیک به هم هستند؛ اما طیف شبه پاسخ سرعت و سرعت تفاوت فاحشی با یکدیگر دارند.
در شکلهای زیر، طیفهای مختلف را برای رکورد زلزلۀ کوبه ژاپن و برای میرایی 5 درصد مشاهده میکنید. این نتایج در نرمافزار سایسموسیگنال (SeismoSignal) به دست آمدهاند:
رکورد شتاب، سرعت و جابجایی زلزله کوبه
طیف های پاسخ زلزله کوبه ژاپن
با تشکر