کدکاو : فصل دوم- حرکت زمین

1-2 تعریف

حرکت زمین که در تحلیل سازه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد، باید حداقل دارای شرایط »زلزله طرح» مطابق تعریف بند (۱-۲) باشد. آثار حرکت زمین به یکی از صورتهای «طیف بازتاب شتاب» و یا «تاریخچه زمانی شتاب» مشخص می‌شود. برای «طیف بازتاب شتاب » می‌توان از «طیف طرح استاندارد» و یا از «طیف طرح ویژه ساختگاه»، مطابق ضوابط بندهای (۲-۵-۱) و (۲-۵-۲) استفاده نمود و برای «تاریخچه زمانی شتاب» باید ضوابط بند (۲-۵-۳) را ملحوظ داشت.

برای تعیین اثر حرکت زمین برای زلزله طرح مطابق هر یک از روشهای فوق، پارامترهای نسبت شتاب مبنای طرح، A، و ضریب بازتاب ساختمان، B، باید مطابق ضوابط بندهای (۲-۲) و (۲-۳) تعیین شوند.

۲-۲ نسبت شتاب مبنای طرح، A

نسبت شتاب مبنای طرح به شتاب ثقل در مناطق مختلف کشور، بر اساس میزان خطر لرزه خیزی آنها، به شرح جدول (۲-۱) تعیین می‌شود. مناطق چهارگانه عنوان شده در این جدول در پیوست (۱) مشخص شده است.

**جدول ۲-۱ نسبت شتاب مبنای طرح در مناطق با لرزه خیزی مختلف**
منطقه	توصیف	نسبت شتاب مبنای طرح به شتاب ثقل
1	پهنه با خطر نسبی خیلی زیاد	0.35
2	پهنه با خطر نسبی زیاد	0.30
3	پهنه با خطر نسبی متوسط	0.25
4	پهنه با خطر نسبی کم	0.20

3-2 ضریب بازتاب ساختمان، B

ضریب بازتاب ساختمان بیانگر نحوه پاسخ ساختمان به حرکت زمین با توجه به نوع آن است. این ضریب با استفاده از رابطه زیر تعیین می‌شود.

(1-2)

$B=B_{1}N$

در این رابطه B₁ ضریب شکل طیف و N ضریب اصلاح طیف است.

1-3-2 ضریب شکل طیف، B₁، با درنظر گرفتن بزرگنمایی خاک در پریودهای مختلف و میزان لرزه خیزی منطقه مشخص می‌شود. این ضریب با استفاده از روابط زیر و یا از شکل‌های (۲-۱-الف) و (۲-۱-ب) تعیین می‌گردد.

(2-2)

$B_{1}=S_{0}+(S-S_{0}+1)(T/T_{0}) 0<T<T_{0} B_{1}=S+1 T{0}<T<T_{s} B_1=(S+1)(T_{s}/T) T>T_{s}$

در این روابط:

T: زمان تناوب اصلی نوسان ساختمان به ثانیه است. این زمان طبق بند (۳-۳-۳) تعیین می‌شود.

S, T_s, T₀ و S₀: پارامترهایی هستند که به نوع زمین و میزان خطر لرزه خیزی منطقه وابسته‌اند. مقادیر این پارامترها در جدول (۲-۲) و انواع زمین‌ها در بند (۲-۴) مشخص شده‌اند.

شکل ۲-۱- الف – ضریب شکل طیف طرح برای انواع زمین‌های مندرج در بند (2-4) با خطر نسبی کم و متوسط

شکل ۲-۱- ب – ضریب شکل طیف طرح برای انواع زمین‌های مندرج در بند (۲-۴) با خطر زیاد و خیلی زیاد

**جدول ۲-۲ پارامترهای مربوط به روابط (۲-۲)**
نوع زمین	T₀	T_s	خطر نسبی کم و متوسط		خطر نسبی زیاد و خیلی زیاد
نوع زمین	T₀	T_s	S	S₀	S	S₀
I	0.1	0.4	1.5	1	1.5	1
II	0.1	0.5	1.5	1	1.5	1
III	0.15	0.7	1.75	1.1	1.75	1.1
IV	0.15	1.0	2.25	1.3	1.75	1.1

2-3-2 ضریب اصلاح طیف، N، به شرح زیر تعیین می‌شود:

الف – برای پهنه‌های با خطر نسبی خیلی زیاد و زیاد

(3-2)

$N=1 0<T<T_{0} N=\frac{0.7}{4-T_{s}}(T-T_{s})+1 T{s}<T<4sec N=1.7 T>4 sec$

ب- برای پهنه‌های با خطر نسبی متوسط و کم

(4-2)

$N=1 T<T_{s} N=\frac{0.4}{4-T_{s}}(T-T_{s})+1 T{s}<T<4sec N=1.4 T>4 sec$

روابط فوق برای خاک نوع II در شکل (۲-۲) نشان داده شده‌اند.

4-2 طبقه بندی نوع زمین

1-4-2 زمین ساختگاه ها از نظر نوع سنگ و خاک به شرح جدول (2-3) طبقه بندی می‌شوند. در این جدول:

$\bar{v}_s$ : متوسط سرعت موج برشی در لایه‌های مختلف خاک تا عمق ۳۰ متری از تراز پایه

$\bar{N}_1(60)$ :متوسط N₁₍₆₀₎ در لایه‌های مختلف خاک تا عمق ۳۰ متری

N₁₍₆₀₎: تعداد ضربات نفوذ استاندارد (اصلاح شده برای فشار مؤثر سربار و انرژی)

$\bar{C}_u$ : متوسط C_u در لایه‌های مختلف خاک تا عمق ۳۰ متری

C_u : مقاومت برشی زهکشی نشده در خاک‌های چسبنده

تعیین طبقه بندی نوع زمین، در این جدول، باید براساس مقدار سرعت موج برشی $\bar{v}_s$ صورت گیرد، لیکن در صورت دسترسی نداشتن به آن می‌توان در خاک‌های دانه‌ای با اندازه کوچکتر از شن متوسط از تعداد ضربات نفوذ استاندارد $\bar{N}_1(60)$ و در خاکهای چسبنده از مقاومت برشی زهکشی نشده $\bar{C}_u$ استفاده نمود.

**جدول ۲-۳ طبقه بندی نوع زمین**
نوع زمین	توصیف لایه بندی زمین	پارامترها
نوع زمین	توصیف لایه بندی زمین	$\bar{v}_s (m/s)$	$\bar{N}_1(60)$	(kPa) $\bar{C}_u$
I	سنگ و شبه سنگ، شامل سنگهای آذرین، دگرگونی و رسوبی و خاکهای سیمانته بسیار محکم با حداکثر ۵ متر مصالح ضعیف‌تر تا سطح زمین	750 <	–	–
II	خاک خیلی متراکم یا سنگ سست. شامل- شن و ماسه خیلی متراکم، رس بسیار سخت با ضخامت بیشتر از ۳۰ متر که مشخصات مکانیکی آن با افزایش عمق به تدریج بهبود یابد. سنگ‌های آذرین و رسوبی سست، مانند توف ويا سنگ متورق و یا کاملاً هوازده	750- 375	50 <	250 <
III	خاک متراکم تا متوسط ، شامل شن و ماسه متراکم تا متوسط یا رسهای سخت با ضخامت بیشتر از ۳۰ متر	375- 175	15-50	70-250
IV	خاک متوسط تا نرم، لایه‌های خاک غیر چسبنده یا با کمی خاک چسبنده با تراکم متوسط تا کم، لایه‌های خاک کاملاً چسبنده نرم تا محکم.	175>	15>	70>

۲-۴-۲ برای تعیین متوسط سرعت موج برشی، $\bar{v}_s$ می‌توان از رابطه (۲-۵) یا از رابطه معتبر دیگری استفاده کرد:

(5-2)

$\bar{v}_s=\frac{\sum d_{i}}{\sum (d_{i}/v_{si})}$

در این رابطه، d_i و ν_si به ترتیب ضخامت لایه و سرعت موج برشی تا عمق ۳۰ متری از تراز پایه است.

3-4-2 در مواردی که در انطباق مشخصات محل ساختگاه با انواع مندرج در جدول (2-3) تردیدی وجود داشته باشد، باید نوع زمینی که ضریب بازتاب بزرگتری به دست می‌دهد، انتخاب گردد.

4-4-2 در مواردی که جزئیات خصوصیات خاک به حد کافی برای تعیین نوع زمین محل شناخته شده نباشد و داده‌های ژئوتکنیکی خصوصیاتی شبیه زمین نوع IV را در محل نشان ندهد و طبق بند (۶-۱) انجام مطالعات ژئوتکنیکی در محل مورد نظر ضروری نباشد و ساختمان مورد نظر با حداکثر چهار سقف (ارتفاع کمتر از ۱۲ متر) و سطح اشغال حداکثر ۳۰۰ متر مربع باشد، می‌توان زمین مورد نظر را نوع III از جدول (2-3) انتخاب کرد.

5-4-2 در موارد زیر برای تعیین نوع زمین انجام مطالعات ویژه ساختگاه الزامی است:

الف– برای ساختگاه هایی که دارای خصوصیاتی غیر از زمین‌های نوع I تا IV هستند. برای این نوع ساختگاهها، امکان ناپایداری زمین تحت نیروی زلزله نیز بایستی مد نظر قرار گیرد.

ب– در ساختگاههایی که زمین آنها متشکل از رس یا لای نرم دارای رطوبت زیاد با حداقل ضخامت ۱۰ متر و ۴۰ <PI (دامنه خمیری خاک) می‌باشد.

پ– در ساختگاه هایی که لایه‌های خاک با سرعت موج برشی معادل خاکهای نوع III یا IV و ضخامت بین ۵ تا ۲۰ متر بر روی یک لایه سخت با سرعت موج برشی بیش از 750m/s قرار گرفته و سرعت موج برشی این لایه سخت حداقل ۳ برابر متوسط سرعت موج برشی لایه فوقانی باشد. در این مورد، در صورت عدم دسترسی به طیف طرح ویژه ساختگاه، می‌توان از طیف زمین نوع IV استفاده کرد.

6-4-2 در کلیه ساختگاه ها چنانچه عواملی وجود داشته باشد که منجر به ناپایداری زمین گردد، لازم است در مطالعات ژئوتکنیکی کنترل‌های مطرح شده در فصل ششم مدنظر قرار گیرد.

5-2 حرکت زمین

اثر حرکت زمین در ساختگاه به یکی از روش‌های زیر تعیین می‌شود:

1-5-2 طیف طرح استاندارد

این طیف منعکس کننده اثر حرکت زمین برای زلزله طرح در آئین نامه است و از حاصلضرب مقادیر ضریب بازتاب ساختمان B در پارامترهای: نسبت شتاب مبنای A، ضریب اهمیت I موضوع بند (۳-۳-۴) و عکس ضریب رفتار l/R_u موضوع بند (۳-۳-۵) و با در نظر گرفتن محدودیت رابطه (3-3) به دست می‌آید. در تعیین این طیف نسبت میرائی ۵ درصد در نظر گرفته شده است.

طیف طرح استاندارد را می‌توان در کلیه ساختمان‌ها بجز مواردی که در بند (۲-۵-۲) عنوان شده، به کار برد.

۲-۵-۲ طیف طرح ویژه ساختگاه

این طیف با استفاده از مشخصات زلزله‌های منطقه ساختگاه و با توجه به ویژگیهای زمین شناسی، تکتونیکی، لرزه شناسی، میزان خطر پذیری و مشخصات خاک در لایه‌های مختلف ساختگاه، و با به کارگیری نسبت میرائی ۵ درصد تعیین می‌گردد. در صورتی که نوع ساختمان و سطح زلزله مورد نظر نسبت میرائی متفاوتی را ایجاب کند، می‌توان آن را مبنای تهیه طیف قرار داد. مقادیر محاسبه شده این طیف باید در ضریب اهميت I و عکس ضریب رفتار l/R_u ضرب گردد.

مقادیر طیف طرح ویژه ساختگاه نباید کمتر از ۸۰ درصد مقادیر طیف طرح استاندارد اختیار شود.

طیف طرح ویژه را می‌توان در کلیه ساختمان‌ها به کاربرد، ولی استفاده از آن در ساختگاه هایی که مطابق بند (۲-۴-۵) مطالعات ویژه ساختگاه برای آنها الزامی است و نیز در مورد ساختمان‌هایی که طبق بند (۳-۲-۲) مشمول استفاده از روش تحلیل دینامیکی می‌شوند و در آنها یکی از شرایط زیر موجود است، الزامی است.

الف – ساختمان‌های با ارتفاع بیش از ۱۵۰ متر از تراز پایه و یا دارای زمان تناوب اصلی نوسان T، بیشتر از 3.5 ثانیه

ب– ساختمان‌های «با اهمیت خیلی زیاد و زیاد» که بر روی زمین‌های غیر از نوع I، II یا III جدول (2-3)، ساخته می‌شوند.

پ– ساختمان‌های بلندتر از ۵۰ متر که بر روی زمین‌های غیر از نوع I، II یا III جدول (2-3)، ساخته می‌شوند.

ت– ساختمان‌های بلندتر از ۵۰ متر که بر روی زمین‌های نوع II و III ، با ضخامت لایه خاک بیش از ۶۰ متر ساخته می‌شوند.

3-5-2 تاریخچه زمانی شتاب، شتاب نگاشت

1-3-5-2 حرکت زمین در تعیین اثر زلزله بر ساختمان‌ها را می‌توان مستقیماً با منظور نمودن تغییرات شتاب با زمان در تحلیل دینامیکی سازه به دست آورد. استفاده از این روش در کلیه ساختمان‌ها مجاز است. شتاب نگاشت‌های مورد استفاده باید دارای خصوصیات مندرج در بندهای زیر باشند.

2-3-5-2 شتاب نگاشت‌هایی که در تعیین اثر حرکت زمین مورد استفاده قرار می‌گیرند باید تا حد امکان نمایانگر حرکت واقعی زمین در محل احداث بنا، در هنگام زلزله، باشند. برای نیل به این هدف لازم است حداقل سه زوج شتاب نگاشت متعلق به مؤلفه‌های افقی سه زلزله مختلف ثبت شده که دارای ویژگی‌های زیر باشند انتخاب گردند:

الف– شتاب نگاشت‌ها متعلق به زلزله‌هایی باشند که شرایط زلزله طرح را ارضا کنند و در آنها اثر: بزرگا، فاصله از گسل، سازوکار چشمه لرزه زا در نظر گرفته شده باشد.

ب– ساختگاه های شتاب نگاشتها باید به لحاظ ویژگیهای زمین شناسی، تکتونیکی، لرزه شناسی و بخصوص مشخصات لایه‌های خاک با زمین محل ساختمان، تا حد امکان، مشابهت داشته باشند.

پ– مدت زمان حرکت شدید زمین در شتاب نگاشت‌ها حداقل برابر با ۱۰ ثانیه یا سه برابر زمان تناوب اصلی سازه، هر کدام بیشتر است، باشد. مدت زمان حرکت شدید شتاب نگاشت‌ها را می‌توان از روش‌های معتبر مانند روش توزیع تجمعی انرژی، تعیین کرد.

در مواردی که تعداد مورد نیاز از زوج شتاب نگاشت‌های مناسب ثبت شده در دسترس نباشد، می‌توان از زوج شتاب نگاشت‌های شبیه سازی شده مناسب برای تکمیل تعداد آنها استفاده کرد.

3-3-5-2 زوج شتاب نگاشت‌های انتخاب شده برای تحلیل سه بعدی سازه‌ها باید به روش زیر به مقیاس در آورده شوند:

الف – هر زوج شتاب نگاشت به مقدار حداکثر خود مقیاس شوند. بدین معنی که حداکثر شتاب در مؤلفه‌ای که دارای بیشینه بزرگتری است، برابر با شتاب ثقل g گردد.

ب– طیف پاسخ شتاب هر یک از زوج شتاب نگاشت‌های مقیاس شده با منظور کردن نسبت میرائی ۵ درصد تعیین گردد.

پ– طیف‌های پاسخ هر زوج شتاب نگاشت با استفاده از روش جذر مجموع مربعات با یکدیگر ترکیب شده و یک طیف ترکیبی واحد برای هر زوج ساخته شود.

ت– هر زوج شتاب نگاشت چنان مقیاس شود که برای هر پریود در محدوده 0.2T الى 1.5T، مقدار متوسط طیف جذر مجموع مربعات مربوط به تمام زوج مؤلفه‌ها، بیش از ده درصد از 1/3 برابر مقدار متناظر طیف طرح استاندارد کمتر نشود. آن زمان تناوب اصلی ساختمان بر طبق بند (۳-۳-۳) است.

ث– ضریب مقیاس تعیین شده باید در شتاب نگاشت‌های مقیاس شده در بند (الف) ضرب شود و در تحلیل دینامیکی مورد استفاده قرار گیرد.

در مواردی که تحلیل سازه به صورت دوبعدی انجام می‌شود، طيف مؤلفه بزرگتر شتاب نگاشت باید با طیف استاندارد مقایسه گردد.

فصل دوم- حرکت زمین

1-2 تعریف

۲-۲ نسبت شتاب مبنای طرح، A

3-2 ضریب بازتاب ساختمان، B

4-2 طبقه بندی نوع زمین

5-2 حرکت زمین

1-5-2 طیف طرح استاندارد

۲-۵-۲ طیف طرح ویژه ساختگاه

3-5-2 تاریخچه زمانی شتاب، شتاب نگاشت

ابزارک‌های من

در حال توسعه

ورود | عضویت

صفحات اصلی کدکاو

صفحه اول

کتابخانه

کدکاو

ابزارک

همکاران

کتابخانه

جستجوی پیشرفته