بخش 1.5.11
🤖 حاشیهنویسی هوش مصنوعی
روش تحلیل استاتیکی معادل — بند ۳-۳
این بخش روش تحلیل استاتیکی معادل برای طراحی لرزهای را تشریح میکند: تعیین برش پایه، برآورد زمان تناوب، توزیع نیروها در ارتفاع و پلان و ضرایب اصلاحی مربوطه.
۳-۳ روش تحلیل استاتیکی معادل
در این روش نیروی جانبی زلزله بر طبق ضوابط این بند تعیین شده و به صورت استاتیکی در امتدادها و جهات مختلف بر طبق بندهای (۳-۱-۴) و (۳-۱-۵) به سازه اعمال میگردد و سازه با فرض رفتار خطی تحلیل میشود.
۱-۳-۳ نیروهای جانبی زلزله
۱-۱-۳-۳ نیروی برشی پایه V u
نیروی برشی پایه، یا برش پایه، به مجموع نیروهای جانبی زلزله اطلاق میشود که در تراز پایه، موضوع بند (۳-۳-۱-۲) ، به ساختمان اعمال میگردد. این نیرو در هر یک از امتدادهای ساختمان با استفاده از رابطه (۳-۱) به دست آورده میشود:
V u =CW
C: ضریب زلزله که از رابطه (۳-۲) به دست میآید:
جدول c-3-1: جدول ۳-۱ درصد میزان مشارکت بار زنده و بار برف در محاسبه نیروی جانبی زلزله
۲-۱-۳-۳ تراز پایه
تراز پایه، بنا به تعریف، به ترازی در ساختمان اطلاق میشود که در هنگام زلزله از آن تراز به پایین اختلاف حرکتی بین ساختمان و زمین وجود نداشته باشند. تراز پایه برای طراحی ساختمانها به صورت زیر در نظر گرفته میشود:
۱- برای ساختمانهای بدون زیرزمین یا ساختمانهای دارای زیرزمینی که دیوارهای نگهبان آن به سازه متصل نباشند، تراز پایه باید در سطح بالای شالوده در نظر گرفته شود.
۲- برای ساختمانهای دارای زیرزمینی که دیوارهای نگهبان آن به سازه متصل باشند و فضای بین خاکبرداری و دیوار نگهبان زیرزمین با خاک متراکم پر شده باشد، تراز پایه میتواند در نزدیکترین سقف زیرزمین به زمین طبیعی اطراف در نظر گرفته شود، منوط بر آنکه اولاً خاک طبیعی موجود در اطراف ساختمان متراکم باشد و ثانیاً دیوارهای نگهبان زیرزمین بتن آرمه بوده و آخرین سقف زیرزمین نیز دارای صلبیت کافی باشد. در این راستا میتوان از صلبیت تیرها و یا مجموعه تیر و دال سقفها برای افزایش صلبیت سقف استفاده نمود.
۲-۳-۳ ضریب نامعینی سازه، ρ
۱-۲-۳-۳
ساختمانهایی که سیستم مقاوم جانبی آنها در دو جهت عمود برهم دارای نامعینی کافی نیستند، باید برای بار جانبی بیشتری طراحی شوند. در این ساختمانها بار جانبی باید با ضریب ρ برابر با 1.2 افزایش داده شود.
۲-۲-۳-۳
ساختمانهایی که سیستم مقاوم جانبی آنها دارای خصوصیات زیر هستند، دارای نامعینی کافی بوده و در آنها ضریب ρ برابر با 1.0 منظور میشود.
در ساختمانهای منظم در پلان، در طبقاتی که برش در آنها از ۳۵درصد برش پایه تجاوز میکند، حداقل دو دهانه سیستم مقاوم جانبی در هر سمت مرکز جرم، در هر دو امتداد عمود برهم، موجود باشد. در سیستمهای دارای دیوار برشی تعداد دهانهها از تقسیم طول دیوار بر ارتفاع آن در طبقه به دست میآید.
در سایر ساختمانها، در طبقاتی که میزان برش در آنها از ۳۵ درصد برش پایه تجاوز میکند، چنانچه حذف جزئی از سیستم مقاوم جانبی، مطابق جدول (۳-۲) ، موجب کاهش مقاومت جانبی طبقه به میزان بیشتر از ۳۳ درصد نشود و در طبقه نامنظمی شدید پیچشی، مطابق تعریف بند (۱-۷-۱) ایجاد نگردد.
جدول
۳-۲-۳-۳
ساختمانها و یا اجزای زیر مشمول محدودیتهای مربوط به ضریب نامعینی نمیشوند و ρ در آنها باید برابر با 1.0 منظور شود :
- ساختمانهای با تعداد طبقات کمتر از ۳ طبقه و یا کوتاهتر از ۱۰ متراز تراز پایه
محاسبه تغییر مکان جانبی ساختمان
محاسبه اثر P-Δ
تعیین نیروی جانبی در اجزای غیرسازه ای
تعیین نیروی جانبی در سازههای غیر ساختمانی غیر مشابه ساختمان
تعیین نیروها در دیافراگمها، رابطه (۳-۱۵)
در کلیه اعضایی که مشمول طراحی برای زلزله تشدید یافته میشوند و نیروی زلزله در آنها در ضریب اضافه مقاومت Ω 0 ضرب میشود.
۳-۳-۳ زمان تناوب اصلی نوسان، T
۱-۳-۳-۳ ساختمانهای متعارف
ساختمانهای متعارف به ساختمانهایی اطلاق میشود که توزیع جرم و سختی در ارتفاع آنها عمدتاً به صورت متناسب تغییر کند. در این ساختمانها زمان تناوب اصلی نوسان را میتوان از روابط تجربی زیر به دست آورد.
برای ساختمانهای با سیستم قاب خمشی
۱- در مواردی که جداگرهای میانقابی مانعی برای حرکت قابها ایجاد ننمایند:
- در قابهای فولادی
T=0.08H 0.75
- در قابهای بتن آرمه
T=0.05H 0.9
۲- در مواردی که جداگرهای میانقابی مانعی برای حرکت قابها ایجاد نمایند:
مقدار T باید برابر با ۸۰ درصد مقادیر عنوان شده در بالا در نظر گرفته شود.
برای ساختمانهای با سیستم مهاربندی واگرا، مشابه قابهای فولادی، از رابطه (3-3)
برای ساختمانهای با سایر سیستمهای مندرج در جدول (۳-4) ، به غیر از سیستم کنسولی، با یا بدون وجود جداگرهای میانقابی:
T=0.05H 0.75
۲-۳-۳-۳ ساختمانهای غیرمتعارف
ساختمانهای غیرمتعارف به ساختمانهایی اطلاق میشوند که مشمول تعریف بند ( 3-3-3-1) نمیگردند، مانند ساختمان مساجد، آمفی تئاترها، سالنهای ورزشی، گنبدها و ... . در این ساختمانها زمان تناوب اصلی نوسان باید با استفاده از تحلیل دینامیکی ساختمان و با منظور داشتن ضوابط زیر تعیین گردد:
در مواردی که جداگرهای میانقابی در مدل تحلیلی منظور شده باشند:
T=T D
در مواردی که جداگرهای میانقابی در مدل تحلیلی منظور نشده باشند:
T=0.8T D
۳-۳-۳-۳ سختی قطعات بتن آرمه
در محاسبه زمان تناوب اصلی ساختمانهای بتن آرمه اثر ترک خوردگی اعضاء در سختی خمشی آنها باید در نظر گرفته شود. بدین منظور میتوان سختی مؤثر اعضا را برابر با مقادیر زیر در نظر گرفت:
I e =0.5I g
I e =I g
۴-۳-۳ ضریب اهمیت ساختمان، I
ضریب اهمیت ساختمان با توجه به گروه طبقه بندی آنها، در بند (۱-۶) ، مطابق جدول (۳-۳) تعیین میگردد:
جدول c-3-3: جدول ۳-۳ ضریب اهمیت ساختمان
۵-۳-۳ ضریب رفتار ساختمان، R u
۱-۵-۳-۳
ضریب رفتار ساختمان در برگیرنده خصوصیاتی مانند شکل پذیری، نامعینی و اضافه مقاومت موجود در سازه ساختمان است. این ضریب با توجه به نوع سیستم باربر ساختمان و تمهیداتی که برای شکل پذیر کردن آن به کار برده شده است، با رعایت محدودیتهای بندهای (۳-۳-۵-۲) تا (۳-۳-۵-۷) ، از جدول (3-4) تعیین میگردد. توجه شود که مقدار R u نیروی برشی در رابطه (۳-۲) را در حد مقاومت به دست میدهد.
H m : حداکثر ارتفاع مجاز ساختمان است که با سیستم باربر عنوان شده ساخته میشود. این ارتفاع از تراز پایه تعیین میگردد.
C d : ضریب بزرگنمایی تغییر مکان جانبی سازه به علت رفتار غیر خطی آن است. به بند ( 3-5) مراجعه شود.
Ω 0 : ضریب اضافه مقاومت سازه است که برای تعیین زلزله تشدید یافته مورد استفاده قرار میگیرد. به بند (۳-۳-۱۰) مراجعه شود.
جدول c-3-4: جدول ۳-۴ مقادیر ضریب رفتار ساختمان، R u ، همراه با حداکثر ارتفاع مجاز ساختمان H m
۲-۵-۳-۳
ساخت ساختمانهای با ارتفاع بیش از H m در جدول (۳-۴) در کلیه مناطق کشور مجاز نیست. برای ساختمانهای خاص که در آنها ارتفاعی بیشتر از این حدود مدنظر باشد، تأیید کمیته اجرایی این آیین نامه الزامی است.
۳-۵-۳-۳
در مناطق با خطر نسبی خیلی زیاد برای ساختمانهای با اهمیت «خیلی زیاد» فقط باید از سیستمهایی که عنوان «ویژه» دارند، استفاده شود.
۴-۵-۳-۳
در ساختمانهای با بیشتر از ۱۵ طبقه و یا بلندتر از ۵۰ متر، استفاده از سیستم قاب خمشی ویژه و یا سیستم دوگانه، به استثناء موارد تصریح شده در یادداشت [2] مربوط به جدول (3-4) ، الزامی است. در این ساختمانها نمیتوان برای مقابله با تمام نیروی جانبی زلزله منحصراً به دیوارهای برشی و یا قابهای مهاربندی شده اکتفا نمود.
۵-۵-۳-۳
استفاده از دال تخت یا قارچی و ستون به عنوان سیستم قاب خمشی منحصراً در ساختمانهای سه طبقه و یا کوتاهتر از ۱۰ متر مجاز میباشد. در صورت تجاوز از این حد، تنها در صورتی استفاده از این سیستم سازه مجاز است که مقابله با نیروی جانبی زلزله توسط دیوارهای برشی و یا قابهای مهاربندی شده تأمین گردد.
۶-۵-۳-۳
در ساختمانهای بتن آرمه که در آنها از سیستم تیرچه و بلوک برای پوشش سقفها استفاده میگردد و ارتفاع تیرها برابر ضخامت سقف در نظر گرفته میشود، در صورتی که ارتفاع تیرها کمتر از ۳۰ سانتی متر باشد، سیستم سقف به منزله دال تخت محسوب شده و ساختمان مشمول بند (۳-۳-۵-۵) میشود.
۷-۵-۳-۳
قابهای فولادی دارای اتصالات خورجینی ساده بر طبق نشریه شماره ۳۲۴ معاونت برنامه ریزی و نظارت راهبردی همراه با دیوار برشی یا مهاربندی، در گروه سیستم قاب ساختمانی ساده قرار میگیرند. قابهای فولادی دارای اتصالات خورجینی گیردار بر طبق ضوابط آن نشریه، قاب خمشی فولادی متوسط محسوب میشوند. حداکثر ارتفاع مجاز ساختمانهایی که در آنها تنها از قابهای خمشی با این نوع اتصالات استفاده میشود به ۳۰ متر تقلیل مییابد.
۸-۵-۳-۳ ترکیب سیستمها در پلان
در ساختمانهایی که از دو سیستم سازهای مختلف برای تحمل بار جانبی، در دو امتداد در پلان استفاده شده باشد، برای هر سیستم باید ضریب رفتار و ضرایب C d و Ω 0 مربوط به آن سیستم در نظر گرفته شود.
تنها در مواردی که در یک امتداد از سیستم دیوارهای باربر استفاده شده باشد، مقدار ضریب رفتار در امتداد دیگر نباید بیشتر از مقدار آن در امتداد سیستم دیوارهای باربر اختیار گردد.
۹-۵-۳-۳ ترکیب سیستمها در ارتفاع
در ساختمانهایی که از دو سیستم سازهای مختلف برای تحمل بار جانبی در یک امتداد در ارتفاع استفاده شده باشد، برای تعیین نیروی جانبی زلزله باید الزامات زیر رعایت گردد
۱-۹-۵-۳-۳ حالت کلی
زمان تناوب اصلی سازه باید مطابق ضوابط بند (۳-۳-۳) تعیین گردد.در مواردی که از روابط تجربی استفاده میشود، این زمان باید برابر با متوسط وزنی زمانهای تناوب هر یک از سیستمها در ارتفاع کل سازه در نظر گرفته شود.
در ساختمانهایی که ضریب رفتار برای سیستم قسمت تحتانی بیشتر از مقدار آن برای سیستم قسمت فوقانی است، مقادیر C d , R u و Ω 0 قسمت فوقانی باید برای محاسبات هردو قسمت مورد استفاده قرار گیرد.
در ساختمانهایی که ضریب رفتار برای سیستم قسمت تحتانی کمتر از مقدار آن برای سیستم قسمت فوقانی است، مقادیر C d , R u و Ω 0 قسمت فوقانی باید برای محاسبات این قسمت مورد استفاده قرار گیرد. برای محاسبات قسمت تحتانی مقادیر C d , R u و Ω 0 مربوط به همین قسمت مورد استفاده قرار میگیرد. ولی حالت نیروهای عکس العمل ناشی از تحلیل قسمت فوقانی نیز که در نسبت R u /ρ قسمت فوقانی به R u /ρ قسمت تحتانی ضرب شدهاند، باید به مدل سازه قسمت تحتانی اضافه شود. این نسبت در هر حال نباید کوچکتر از 1.0 باشد.
۲-۹-۵-۳-۳ حالت خاص
در ساختمانهایی که سختی جانبی قسمت فوقانی به طور قابل ملاحظهای کمتر از سختی جانبی قسمت تحتانی بوده و شرایط زیر موجود باشد:
سختی جانبی متوسط طبقات تحتانی حداقل ده برابر سختی متوسط طبقات فوقانی باشد.
زمان تناوب اصلی نوسان کل سازه کمتر از 1/1 برابر زمان تناوب اصلی قسمت فوقانی باشد.
نیروهای جانبی را میتوان با استفاده از روش دو مرحله زیر تعیین نمود:
1- سازه انعطاف پذیر قسمت فوقانی به طور مجزا و با پایههای گیردار در نظر گرفته شده و مطابق روال عادی تحلیل میگردد. در تعیین نیروها کلیه پارامترهای مربوط به سیستم این قسمت مورد استفاده قرار داده میشود.
۲- سازه سخت قسمت تحتانی عینه مانند آنچه در زیر بند (۱) گفته شد و با در نظر گرفتن پارامترهای مربوط به این قسمت تحلیل میگردد، با این تفاوت که نیروهای عکس العمل سازه فوقانی نیز به سازه تحتانی اثر داده میشود. این نیروها باید با ضریب نسبت R u /ρ قسمت تحتانی به R u /ρ قسمت فوقانی تعدیل شوند. ضریب مورد نظر نباید کوچکتر از 1.0 در نظر گرفته شود.
۶-۳-۳ توزیع نیروی جانبی زلزله در ارتفاع ساختمان
نیروی برشی پایه V u ، که طبق بند (۳-۳-۱-۱) محاسبه شده است، مطابق رابطه زیر در ارتفاع ساختمان توزیع میگردد:
k: ضریبی است که با توجه به زمان تناوب نوسان اصلی سازه T از رابطه زیر به دست آورده میشود:
k=0.5T+0.75 0.5≤T≤2.5 sec
۷-۳-۳ توزیع نیروی برشی زلزله در پلان ساختمان
۱-۷-۳-۳
نیروی برشی زلزله، که بر اساس توزیع نیروها در بند (۳-۳-۶) در طبقات ساختمان ایجاد میشود، به همراه نیروی برشی ناشی از پیچش ایجاد شده به علت برون از مرکز بودن این نیروها در طبقات باید، طبق بند (۳-۳-۷-۲) ، در هر طبقه بین عناصر مختلف سیستم مقاوم در برابر نیروهای جانبی به تناسب سختی آنها توزیع گردد. در صورت صلب نبودن کف طبقات، در توزیع این برشها باید اثر تغییر شکلهای ایجادشده در کفها نیز منظور شود.
۲-۷-۳-۳
لنگر پیچشی ایجاد شده در طبقه ، در اثر نیروهای جانبی زلزله، از رابطه زیر به دست میآید:
۳-۷-۳-۳
برون مرکزی اتفاقی در تراز هر طبقه، e aj ، به منظور به حساب آوردن احتمال تغییرات اتفاقی توزیع جرم و سختی از یک سو و نیروی ناشی از مؤلفه پیچشی زلزله از سوی دیگر، در نظر گرفته میشود. این برون مرکزی باید در هر دو جهت و حداقل برابر با ۵ درصد بعد ساختمان در آن طبقه، در امتداد عمود بر نیروی جانبی اختیار شود. در مواردی که ساختمان مشمول نامنظمی پیچشی موضوع بند (۱-۷-۱-ب) میشود، برون مرکزی اتفاقی حداقل باید در ضریب بزرگنمایی A j ، طبق رابطه زیر، ضرب شود.
۴-۷-۳-۳
در ساختمانهای تا ۵ طبقه و یا کوتاهتر از هجده متر در مواردی که برون مرکزی نیروی جانبی طبقه در طبقات بالاتر از هر طبقه کمتر از ۵ درصد بعد ساختمان در آن طبقه در امتداد عمود بر نیروی جانبی باشد، برای محاسبات لنگر پیچشی نیازی به در نظر گرفتن برون مرکزی اتفاقی در طبقات نیست.
۸-۳-۳ محاسبه ساختمان در برابر واژگونی
لنگر واژگونی ناشی از نیروهای جانبی زلزله در تراز زیر شالوده برابر مجموع حاصلضرب نیروی جانبی هر تراز در ارتفاع آن نسبت به تراز زیر شالوده ساختمان است. در محاسبه لنگر مقاوم در برابر واژگونی، بار تعادل وزن مؤثر لرزهای ساختمان است که برای تعیین نیروی جانبی به کار رفته است و وزن شالوده و خاک روی آن به وزن مؤثر لرزهای اضافه میشود. سازه ساختمان و پی آن باید به گونهای طراحی شوند که توانایی تحمل اثر لنگر واژگونی را داشته باشند.
۹-۳-۳ نیروی قائم ناشی از زلزله
۱-۹-۳-۳
نیروی قائم ناشی از زلزله که اثر مؤلفه قائم شتاب زلزله در ساختمان است، در موارد زیر باید در محاسبات منظور شود.
الف-کل سازه ساختمانهایی که در پهنه با خطر نسبی خیلی زیاد واقع شدهاند.
تیرهایی که دهانه آنها بیشتر از پانزده متر میباشد، همراه با ستونها و دیوارهای تکیه گاهی آنها.
پ-تیرهایی که بار قائم متمرکز قابل توجهی در مقایسه با سایر بارهای منتقل شده به تیر را تحمل میکنند، همراه با ستونها و دیوارهای تکیه گاهی آنها. در صورتی که بار متمرکز حداقل برابر با نصف مجموع بار وارده به تیر باشد، آن بار قابل توجه تلقی میشود.
بالکنها و پیش آمدگیهایی که به صورت طره ساخته میشوند.
۲-۹-۳-۳
مقدار نیروی قائم از رابطه (۳-۱۰) محاسبه میشود. در مورد بالکنها و پیش آمدگیها، این نیرو باید در هر دو جهت رو به بالا و رو به پایین و بدون منظور نمودن اثر کاهنده بارهای ثقلی در نظر گرفته شود.
F v =0.6 AIW P
۳-۹-۳-۳
نیروهای قائم و افقی زلزله باید همزمان با بارهای مرده و زنده ترکیب شده و در طراحی اعضای سازه به کار رود. در این ترکیب ضوابط بند (۳-۱-۴) باید رعایت شود و سازه باید برای بیشینه اثر این ترکیبات طراحی گردد.
۱۰-۳-۳ ضریب اضافه مقاومت ، Ω ۰
این ضریب، در مواردی که براساس ضوابط آیین نامههای طراحی، عضوی از سازه باید برای نیروی زلزله تشدید یافته طراحی شود، به کار برده میشود. در این اعضا، اثرهای ناشی از بار جانبی زلزله باید در ضریب Ω 0 ضرب گردند. مقدار Ω 0 در سازههای با سیستمهای باربری مختلف در جدول (۳-۴) ارائه شده است. این آثار در هر حال لزومی ندارد بیشتر از حداکثر آنچه اعضای متصل به عضو میتوانند به آن منتقل نمایند، در نظر گرفته شود. در این موارد تغییرات لازم در تنشهای مجاز و یا ضرایب بار نهایی در ترکیبات مختلف بارگذاری باید براساس ضوابط آیین نامههای طراحی صورت گیرد.
۱۱-۳-۳ اثر اندرکنش خاک و سازه
در تحلیل سازهها با روشهای خطی، تکیه گاه سازه در تراز شالوده و خاک را میتوان ثابت فرض نمود. لیکن چنانچه در نظر گرفتن انعطاف پذیری پی سازه مد نظر باشد، لازم است اثر اندر کنش سازه و خاک زیر آن در نظر گرفته شود. در این حالت این اثرها باید با توجه به مشخصات پی و با استفاده از روشهای معتبر مکانیک خاک در محاسبات منظور گردد. برای سازههای واقع بر روی زمینهای نوع I، II یا III اثر اندرکنش سازه و خاک را میتوان به روشهای مندرج در پیوست شماره (۵) در تحلیلها در نظر گرفت.
در هر حالت شالوده سازه باید به گونهای طراحی شود که بتواند نیروها و تغییر شکلهای ایجاد شده را متناسب با فرضیات تحلیل تحمل نماید.
نظرات (0)
برای ثبت نظر، لطفا وارد شوید یا ثبتنام کنید.
در حال بارگذاری نظرات...