محاسبات ساختمان‌ها در برابر نیروی زلزله

آجر در روستا و چگونگی تهیه آجر
آجر در روستا و چگونگی تهیه آجر
سپتامبر 8, 2020
انواع سیستم‌های قالب‌بندی
انواع سیستم‌های قالب‌بندی
سپتامبر 9, 2020
محاسبات ساختمان‌ها در برابر نیروی زلزله

محاسبات ساختمان‌ها در برابر نیروی زلزله

 ملاحظات کلی محاسبه در برابر زلزله

محاسبه ساختمان در برابر نیروهای زلزله و باد به تفکیک انجام می‌شود و در هر عضو سازه، اثر هر یک که بیشتر باشد، ملاک عمل قرار می‌گیرد. ولی رعایت ضوابط ویژه طراحی برای زلزله، مطابق نیاز سیستم سازه در کلیه اعضا الزامی است.

به‌جز مؤلفه‌های افقی نیروی زلزله که برای محاسبه ساختمان در نظر گرفته می‌شود، اثر مؤلفه قائم نیروی زلزله نیز در مواردی ذکر شده است، باید منظور گردد.

ساختمان باید در دو امتداد عمود بر هم در برابر نیروهای جانبی محاسبه شود. به‌طورکلی محاسبه در هر یک از این دو امتداد جز در موارد زیر به طور مجزا و بدون درنظرگرفتن نیروی زلزله در امتداد دیگر انجام می‌شود: 

الف – ساختمان‌های نامنظم در پلان 
ب- کلیه ستون‌هایی که در محل تقاطع دو و یا چند سیستم مقاوم باربر جانبی قرار دارند. در موارد الف و ب امتداد اعمال نیروی زلزله باید با زاویه مناسبی که حتی‌المقدور بیشترین اثر را ایجاد می‌کند، انتخاب شود.

برای منظور نمودن بیشترین اثر زلزله، می‌توان صددرصد نیروی زلزله هر امتداد را با ۳۰ درصد نیروی زلزله در امتداد عمود بر آن ترکیب کرد. در طراحی اجزاء بحرانی‌ترین حالت ممکن از نظر علائم نیروهای داخلی حاصل از زلزله باید ملحوظ گردند. 

تبصره ۱: چنانچه بار محوری ناشی از اثر زلزله در ستون در هر یک از دو امتداد موردنظر کمتر از ۲۰ درصد بار محوری مجاز ستون باشد، به‌کارگیری ترکیب فوق در آن ستون ضرورتی ندارد.

تبصره ۲: در مواردی که ترکیب صددرصد نیروی زلزله هر امتداد با ۳۰ درصد نیروی زلزله در امتداد عمود بر آن در نظر گرفته می‌شود، منظور کردن برون مرکزی اتفاقی، برای نیروی زلزله‌ای که در امتداد مربوط به ۳۰ درصد اعمال می‌شود، الزامی نیست.

نیروی زلزله در هر یک از امتدادهای ساختمان باید در هر دو جهت این امتداد، یعنی به‌صورت رفت‌وبرگشت در نظر گرفته شود.

مدل ریاضی که برای تحلیل سازه در نظر گرفته می‌شود باید تاحدامکان نمایانگر وضعیت سازه به لحاظ توزیع جرم و سختی باشد. در این مدل باید علاوه بر کلیه اجزای مقاوم جانبی، اجزایی که مقاومت و سختی آنها تأثیر قابل‌ملاحظه‌ای در توزیع نیروها دارند، در نظر گرفته شوند. دراین‌ارتباط، در سازه‌های بتن‌آرمه رعایت اثر ترک‌خوردگی اجزا در سختی آنها الزامی است. اثر ترک‌خوردگی در این سازه‌ها برای تعیین نیروهای داخلی و تغییر شکل‌ها در تحلیل سازه منظور کرد.

محاسبه نیروی جانبی ناشی از زلزله

نیروی جانبی زلزله مؤثر بر «سازه باربر جانبی ساختمان» را می‌توان با استفاده از روش «تحلیل استاتیکی معادل» و یا روش‌های «تحلیل دینامیکی» محاسبه نمود.

نیروی جانبی زلزله مؤثر بر «دیافراگم‌ها» مانند کف‌های ساختمان‌ها، با استفاده از ضوابط داده شده محاسبه می‌شوند.

نیروی جانبی زلزله مؤثر بر «اجزای غیرسازه‌ای و قطعات الحاقی به ساختمان» مانند دیوارها و دودکش‌ها، با استفاده از ضوابط داده شده محاسبه می‌شوند. نیروی جانبی زلزله مؤثر برسازه های غیر ساختمانی مانند مخازن آب و برج‌ها، با استفاده از ضوابط داده شده محاسبه می‌گردند.

موارد کاربرد روش‌های تحلیل استاتیکی معادل و تحلیل دینامیکی

روش تحلیل استاتیکی معادل را تنها در موارد زیر می‌توان به کاربرد

الف – ساختمان‌های منظم با ارتفاع کمتر از ۵۰ متر از تراز پایه

ب- ساختمان‌های نامنظم تا ۵ طبقه و یا با ارتفاع کمتر از ۱۸ متر از تراز پایه 

پ- ساختمان‌هایی که در آنها سختی جانبی قسمت فوقانی به طور قابل‌ملاحظه‌ای کمتر از سختی جانبی قسمت تحتانی است به‌شرط آن که: 

– هر یک از دو قسمت سازه به‌تنهایی منظم باشند. 
– سختی متوسط طبقات تحتانی حداقل ده برابر سختی متوسط طبقات فوقانی باشد. 
– زمان تناوب اصلی نوسان کل سازه بیشتر از ۱ / ۱ برابر زمان تناوب اصلی قسمت فوقانی، با فرض اینکه این قسمت جدا در نظر گرفته شده و پای آن گیردار فرض شود، نباشد.

روش‌های تحلیل دینامیکی را در مورد کلیه ساختمان‌ها می‌توان به کاربرد ولی به‌کارگیری آنها برای ساختمان‌هایی که مشمول نمی‌شوند، الزامی است.

میزان مشارکت بار زنده در تعیین نیروی جانبی زلزله

در محاسبه نیروی جانبی زلزله، بار زنده طراحی ساختمان‌ها و سازه‌ها به میزانی که در جدول شماره

مشخص شده است، باید منظور شود. این بار، بار گسترده وارد بر کف‌هاست که دربند این مبحث مشخص شده است و در منظور کردن آن نباید کاهش عنوان شده دربند دخالت داده شود.

روش تحلیل استاتیکی معادل

در این روش نیروی جانبی زلزله برطبق ضوابط این بند تعیین می‌گردد و به‌صورت استاتیکی رفت و برگشتی، به سازه اعمال می‌شود.

نیروی جانبی زلزله – نیروی برشی پایه

حداقل نیروی برشی پایه یا مجموع نیروهای جانبی زلزله در هر یک از امتدادهای ساختمان با استفاده از رابطه زیر محاسبه می‌گردد:

v=CW

دراین‌رابطه:

V: نیروی برشی در تراز

W: وزن کل ساختمان شامل تمام بار مرده و وزن تأسیسات ثابت به‌اضافه درصدی از بار زنده و بار برف است.

C: ضریب زلزله 

تراز پایه تراز پایه، بنا به تعریف، به ترازی در ساختمان اطلاق می‌شود که در هنگام وقوع زلزله، از آن تراز به پایین حرکتی در ساختمان نسبت به زمین مشاهده نشود. این تراز معمولاً در تراز سطح فوقانی شالوده در نظر گرفته می‌شود، ولی در مواردی که در قسمت اعظم محیط زیرزمین، دیوارهای حایل بتن‌آرمه وجود دارد و این دیوارها با سازه ساختمان یکپارچه ساخته می‌شوند، تراز پایه در تراز نزدیک‌ترین کف ساختمان به زمین کوبیده شده اطراف ساختمان در نظر گرفته می‌شود. مشروط بر آن که دیوارهای حایل تا زیر این کف ادامه داده شده باشد.

نسبت شتاب مبنای طرح، A
نسبت شتاب مبنای طرح در مناطق مختلف کشور، بر اساس میزان خطر لرزه‌خیزی آنها، تعیین می‌شود.
ضریب بازتاب ساختمان، B
ضریب بازتاب ساختمان بیانگر نحوه پاسخ ساختمان به حرکت زمین است.
T: زمان تناوب اصلی نوسان ساختمان به ثانیه است. می‌شود.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *