تشدید، پدیدهای است که در آن سازه هنگامی که فرکانس بار دینامیکی اعمالی با یکی از فرکانسهای طبیعی آن تطبیق مییابد، پاسخ بزرگنماییشدهای تجربه میکند. در مهندسی زلزله، تشدید علت اصلی خسارت نامتناسب و ملاحظهای حیاتی در طراحی سازه است.
تشدید، پدیدهای است که در آن یک سیستم دینامیکی هنگام قرار گرفتن در معرض تحریک در یا نزدیک یکی از فرکانسهای طبیعی خود با دامنهای غیرعادی بزرگ پاسخ میدهد. در یک سیستم خطی بدون میرایی، تشدید از نظر تئوری پاسخ بینهایت تولید میکند؛ در سازههای واقعی، میرایی دامنه را محدود میکند، اما بزرگنمایی همچنان میتواند چشمگیر باشد — ضریبی از ۱۰ تا ۵۰ برای سازههایی با نسبت میرایی معمول ۲ تا ۵٪. سازوکار فیزیکی، تداخل سازنده ورودی انرژی است: هنگامی که فرکانس تحریک با فرکانس طبیعی تطبیق مییابد، هر چرخه بارگذاری انرژی را همفاز با حرکت سیستم به آن میافزاید و دامنه را در طول زمان انباشته میکند. هنگامی که فرکانس تحریک با فرکانس طبیعی متفاوت است، ورودیها و خروجیهای انرژی متناوب میشوند و از انباشت جلوگیری میکنند.
در مهندسی زلزله، تشدید نگرانی محوری است زیرا حرکات زمین زلزله بازه وسیعی از فرکانسها را در بر میگیرند و هر سازهای فرکانسهای طبیعیاش در جایی درون این طیف قرار خواهد گرفت. پرسش حیاتی این است که آیا فرکانسهای غالب حرکت زمین با فرکانسهای طبیعی سازه منطبق میشوند. زلزله مکزیکوسیتی ۱۹۸۵ — با دورههای غالب حدود ۲ ثانیه — فروریزش نامتناسب ساختمانهای میانمرتبهای را که دورههای طبیعیشان با حرکت زمین تطبیق داشت موجب شد، در حالی که ساختمانهای بلندتر و کوتاهتر جان سالم به در بردند. زلزله کرایستچرچ ۲۰۱۱ ساختمانهایی را در بازه دوره باریکی که با حرکت زمین فرکانس بالا تشدید میکرد نابود کرد، در حالی که ساختمانهای مجاور با دورههای متفاوت نجات یافتند. اثرات ساختگاه این خطر را بزرگنمایی میکنند: ساختگاههای خاک نرم حرکات زمین را در دورههای خاص (معمولاً ۰/۵ تا ۳ ثانیه) بزرگنمایی میکنند، بنابراین سازههایی با دورههای طبیعی در این بازه روی خاک نرم بهویژه آسیبپذیرند.
طراحی در برابر تشدید شامل راهبردهای متعدد است. یک رویکرد سختکردن یا نرمکردن سازه برای جابهجایی فرکانسهای طبیعی آن از فرکانسهای غالب حرکت زمین مورد انتظار است — اما این اغلب غیرعملی است زیرا حرکات زمین محتوای فرکانسی وسیعی دارند. رویکردی استوارتر افزایش میرایی است، چه از طریق میرایی ذاتی سامانه سازهای (بالاتر برای بتن مسلح نسبت به فولاد) و چه از طریق وسایل میرایی مکمل (میراگرهای ویسکوز، ویسکوالاستیک، اصطکاکی، هیسترتیک). جداسازی لرزهای رویکرد متفاوتی در پیش میگیرد: دوره تناوب بنیادی سازه را به مقدار بلندی (معمولاً ۲ تا ۴ ثانیه) جابهجا میکند که در آن محتوای انرژی زلزله پایینتر است و بهطور مؤثر سازه را از بازه تشدید برای اکثر حرکات زمین خارج میکند. طراحی مدرن مبتنی بر عملکرد بهصراحت تشدید را با مقایسه دورههای سازه با طیفهای پاسخ ویژه ساختگاه و در نظر گرفتن هم مود بنیادی و هم مودهای بالاتر بررسی میکند. ساختمانهای بلند، بهویژه، نیازمند ارزیابی دقیق تشدید مودهای بالاتر هستند، زیرا دورههای طبیعیشان بازه وسیعی را در بر میگیرد که ممکن است چندین قله در طیف حرکت زمین را شامل شود.