وبلاگ معین عبدالمحمدی



اساس محاسبه نیرو در طراحی سازه ها با روش روش آیین نامه

 

نخستین گام­ها در منظور نمودن اثرات بار جانبی ناشی از زمین­لرزه در قرن حاضر برداشته شد. تجربیات کسب شده از رفتار سازه­ها تحت زمین لرزه­ای در ایتالیا منجر به استخراج رابطه­ای تقریبی برای نیروی معادل استاتیکی زمین­لرزه شد. در سال­های 1930 بر اساس قانون دوم نیوتن و با فرض برابری شتاب ایجاد شده در سازه صلب با شتاب زمین، رابطه­ای استخراج گشت که تاکنون نیز اساس طراحی در برابر زله بوده است. C ضریب زله (لرزه­ای) نام گرفت که با توجه به احتمال رخداد زمین لرزه، شکل پذیری، رفتار غیرارتجاعی سازه­ها و ظرفیت جذب انرژی در آنها، ضریب C برای سازه­های مهم 0/و برای سازه­های معمولی  0/08 پیشنهاد شد.

V=KCW                                                                                                                                                                 1

ده سال بعد با پیشرفت علم دینامیک سازه­ها و درک تاثیر دوره تناوب بر میزان نیروی وارد بر سازه­ها، ضریب لرزه­ای C بر حسب تعداد طبقات ساختمان (N) که رابطه مستقیمی با دوره تناوب سازه دارد، تعریف شد.

در سال 1975 با درک بهتر رفتار واقعی سازه­ها برابر نیروهای زمین لرزه، مقدار نیروی برش پایه به صورت رابطه 2 تعریف شد.

V=ZIKCW                                                                                                                                                          2

Z ضریب احتمال وقوع زله، I ضریب اهمیت بنا، K ضریب شکل­پذیری و C ضریب زله که درصدی از شتاب اوج زمین لرزه بر حسب شتاب ثقل است، می­باشد.

روش مقاومت معمول­ترین روش طراحی لرزه­ای می باشد که تاکنون بکار رفته است. این روش بر مبنای تامین یک حداقل مقاومت جانبی برای سازه در برابر بارهای لرزه­ای است که بارهای لرزه­ای همراه یک روش تحلیل مانند بار استاتیکی معادل یا روش جمع آثار مودها بکار می­روند. وقتی که نیروهای لرزه­ای محاسبه شدند و با سایر بارها نظیر بارهای ثقلی ترکیب شدند، ابعاد اجزای سازه­ای به وسیله روش طراحی تنش مجاز یا روش طراحی مقاومت نهایی تعیین می­شوند. در روش طراحی تنش مجاز اعضاء طوری طراحی می­شوند که تنش به وجود آمده در آنها از تنش مجاز مصالح کمتر باشد. در روش مقاومت نهایی محتمل­ترین بار وارد بر المان تعیین می­شود. پس مقطع بحرانی که برای یک مقاومت حدی اسمی کاهش یافته طراحی شده است، نباید از بارهای ضریب­دار بیشتر باشد  .

اما سیر تکاملی مهندسی زله پس از زله­های لوماپریتا[1] 1989، نورتریچ[2] 1994 و کوبه[3] 1995 که همراه با خسارات وسیعی بودند دچار تغییرات عمده­ای شد. مهندسان بار دیگر به بررسی مفاهیم طرح و اجرای سازه­ها و نقایص آن پرداختند.

روش طراحی سازه­ها بر مبنای مقاومت که شامل تخمین برش پایه در سازه و توزیع آن در ارتفاع و تعیین مقاومت مورد نیاز اجزای سازه­ای در برابر این بار می­باشد، در بسیاری از مواقع پاسخ مناسبی ارائه نمی­کند .

 نواقص طراحی بر مبنای مقاومت

رابطه به عنوان اساس طراحی لرزه­ای بسیاری از آیین­نامه­ها، بیانگر برش پایه ناشی از تحریک زمین لرزه است و از طریق الگوهای بارگذاری در کل ارتفاع ساختمان توزیع می­شود. با تحلیل سازه برابر این بار جانبی، مقاومت مورد نیاز اجزای آن بدست می­آید. اما روند استخراج برش پایه خود مورد تردید است. در ضریب C، ضرایب  ، طیف پاسخ طرح را نشان می­دهد. شکل این طیف که بیشتر کاربرد آیین­نامه­ای دارد بسیار ساده است و در بسیاری از موارد با طیف زمین لرزه­های واقعی هم خوانی ندارد. زمین لرزه­های گذشته (مانند نوتریچ) انحراف قابل توجهی را از حدود متعارف طیف نشان می­دهند.

ضریب R که ضریب رفتار نام دارد، برای بیان قابلیت تغییر شکل غیرارتجاعی سیستم و شکل­پذیری آن معرفی می­شود. مطالعات گسترده ارتباط تنگاتنگ R را با دوره تناوب، میزان شکل­پذیری و ضریب اضافه مقاومت نشان می­دهد. در حالی که در آیین­نامه­ها R تنها به صورت تابعی از سیستم سازه­ای انتخاب می­گردد. این نقصان در درک عملکرد و رفتار سازه نیز تاثیر بسزایی دارد. اشکال عمده در فرمول برش پایه این است که مسئله مهم غیرخطی را که در آن تغییر شکل­های غیرالاستیک حاکم است، می­خواهد با یک ضریب رفتار (کاهش مقاومت) R به صورت یک مسئله ساده الاستیک که در آن نیروها حاکم است، ارائه نماید. از آنجایی که مقدار ضریب رفتار به عوامل بسیاری همچون بی­نظمی در ارتفاع، میرایی، مدت دوام زله، شتاب نگاشت­های مختلف، ، تعداد طبقات، سازه و . بستگی دارد، پس نسبت دادن عدد ثابت مانند R به سازه برای تبیین عملکرد غیرخطی آن سبب می­شود که اثرات عوامل فوق منظور نشده و از قابلیت­های گسترده عملکرد سیستم­های سازه­ای چشم پوشی شود. بدین ترتیب تخمین واقعی با روند حاضر کاملا غیر ممکن است، هر چند به نظر می رسد این روش ساده ترین راه موجود در محاسبه تقاضای لرزه­ای سازه­ها باشد.

در روش طراحی فعلی، عموما از سختی اولیه سازه­ها و اجزاء آن برای تحلیل و همچنین برآورد تقاضای لرزه­ای استفاده می­شود، ولی از آن طرف با کاهش سطح نیروهای الاستیک به وسیله ضریب کاهش نیرو و اعمال نیروهای بدست آمده به سازه، تغییرمکان­هایی حاصل می­شود که هیچگونه ارتباط منطقی با تغییرشکل­های غیرالاستیک سازه ندارند. اگرچه در آیین­نامه­ها ضرایبی برای اصلاح تغییرمکان­های حاصل به کار می­رود، ولی در نهایت نمی­توان اعتبار چندانی برای تغییرمکان­های حاصل شده، قائل بود.



[1] Loma Prieta

[2] Northridge                                                    

[3] Kobe


 

سازه سبک ساختمان

 

 


سازه سبک ساختمان نیاز گسترده و روز  افزون  جامعه به ساختمان و مسکن و ضرورت استفاده از روش های سازه سبک ساختمان و مصالح جدید به منظور افزایش سرعت ساخت سبک سازی افزایش عمر مفید ونیز مقاوم نمودن ساختمان در برابر زله را بیش از پیش مطرح کرده است .حل مشکلاتی نظیر زمان طولانی اجرا عمر مفید کم ویا هزینه زیاد اجرای ساختمان ها نیاز مند ارائه راهکار هائی به منظور استفاده عملی از روش های نوین ومصالح ساختمانی جدید جهت کاهش وزن و کاهش زمان ساخت , دوام بیشتر ونهایتا کاهش هزینه اجراست.سبک سازی یکی از مباحث نوین در علم ساختمان است که روز به روز در حال گسترش و پیشرفت میباشد.این فن اوری عبارتست از کاهش وزن تمام شده ساختمان با استفاده از تکنیک های نوین ساخت مصالح جدید و بهینه سازی روش های اجرا کاهش وزن ساختمان علاوه بر صرفه جویی در هزینه زمان و انرژی زیان های ناشی از حوادث طبیعی مانند زله را کاهش داده و صدمات ناشی از وزن زیاد ساختمان را به حداقل میرساند.


برای بکارگیری تکنیک های سبک سازی نخست باید به مسئله اول علل سنگین شدن وزن ساختمان توجه کافی شود پس از شناخت این علل و عوامل باید جهت حذف یا به حداقل رساندن تاثیر آنها ووزن تمام شده ساختمان تلاش نمود .


روش های سبک سازی ساختمان بطور عمده به دو دسته تقسیم میگردند :
۱- سبک کردن اجزای باربر ساختمان
۲- سبک کردن سازه ساختمان
بخش عمده ای از مباحث مربوط به سبک سازی وتکنیک های رایج در مورد دستیابی به وزن مناسب ساختمانی را در بر میگیرد که شامل:شناخت مصالح سبک رایج در صنعت ساختمان (در داخل و خاج کشور)وتکنولوژی استفاده از آنها, معیار های ارزیابی میزان کارایی این مصالح بعنوان مصالح سبک ومیزان تاثیر به کار گیری مصالح نو در کاهش وزن ساختمان هزینه و زمان مورد نیاز اجرای یک ساختمان.

مصالح سبک در یک تقسیم بندی کلی به سه دسته تقسیم میشوند:
۱- مصالح سبک سازه ای
۲- مصالح سبک غیر سازه ای
۳- سیستم ها


▪ مصالح سبک سازه ای:

۱- بتونی
۲- طبیعی
۳- صنعتی


▪ بتن سبک:
یکی از مصالح مهم و کار امد در صنعت ساختمان مدرن است و دارای کاربرد های متنوعی دارد.قاب های ساختمانی چند منطقه و دیوارهای جداکننده ,سقف های پوشاننده, صفحات انعطاف پذیر پل ها, عناصر پیش تنیده وپس تنیده وبقیه اجزا از جمله این مواد هستند در بسیاری از موارد فرم های معماری از تلفیق شده طرح های عملکرد ای میتواند به اسانی و بهتر از هر مصالح دیگر بوسیله بتن سبک حاصل شود.


انواع بتن سبک : در یک تقسیم بندی کلی به سه دسته زیر تقسیم میشوند:
۱- بتن سبک
۲- بتن اسفنجی
۳- بتن بدون ریز دانه
بکار گیری بتن سبک به عنوان یک نوع از مصالح ساختمانی نوین ضمن کاهش بار مرده ساختمان سرعت بسیار زیادی در اجرا بوجود می اورد.مزایای استفاده از بتن سبک سازه ای عبارتست از : بر خورداری از امتیاز سرعت در نصب ,انطباق با هر نوع نقشه ساختمانی ,وزن کم, مقاومت زیاد و به صرفه میباشد
مصارف تیر اهن را حذف کرده یا به حداقل ممکن کاهش میدهد و انرژی مصرفی اولیه ان ۱۰ درصد آجر هم حجم خود است.
دارای خاصیت ویژه ای از نظر ایزولاسیون در برابر حرارت وصداست.


بتن سبک را میتوان از لحاظ هدف از کاربرد آن به سه دسته کلی تقسیم کرد:
۱) بتن سبک سازه ای
۲- بتن سبک مورد مصرف در واحد
۳- بتن غیر سازه ای (بتن عایق بندی و جداکننده)
کاربرد بتن سازه ای سبک در مرحله اول مبتنی بر ملاحظات اقتصادی است.
انواع بتن سازه ای سبک را میتوان با توجه به روش تولید انها بصورت زیر طبقه بندی کرد.


▪ بتن سبک دانه:
با استفاده از سنگ دانه های سبک ومتخلخل که وزن مخصوص ظاهری آنها کمتر از ۶/۲ میباشد.این نوع بتن بعنوان بتن دانه سبک شناخته میشود.
▪ بتن اسفنجی:
با ایجاد حفره های بزرگ در داخل بتن با ملات بدست میآید.این حفره ها باید به وضوح از حباب های فوق العاده ریز ناشی از حباب ریز قابل تشخیص باشند.انواع مختلف این نوع بتن با اسامی بتن اسفنجی بتن متخلخل وبتن کفی یا گازی شناخته میشوند.
بتن بدون ریز دانه :با حذف ریز دانه ها از مخلوط بطوریکه تعداد زیادی حفره های درونی در بتن ایجاد شوددر این موارد معمولا درشت دانه های معمولی مورد استفاده قرار میگیرند.این نوع بتن بدون ریز دانه شناخته میشود.


▪ بتن سبک دانه:
اولین تقسیم بندی را میتوان بین سنگدانه های طبیعی ومصنوعی قائل گردید.گروه اصلی سنگدانه های سبک طبیعی عبارت است از دیاتومه سنگ پا پوکه سنگ جوش های اتش فشانی وتوف به استثنای دیاتومه همه این ها دارای منشا آتش فشانی .
▪ سنگ دانه های طبیعی:
سنگ دانه های مصنوعی, رس, شیل و اسلیت منبسط شده ور میکولیت سر باره کوره ای سنگدانه کلینگر وپس مانده زغال کک.

 


بتن های بدست امده از سنگ دانه های سبک به سه دسته تقسیم میشوند:
▪ بتن ساز ه ای:
از رس وشیل منبسط شده وبه روش خاکستر های کلوخه ای , خاکستر بادی گندوله ای وسر بار منبسط شده ورس, اسلیت وشیل منبسط شده بدست میاید.
▪ بتن با مقاومت متوسط(نیمه سازه ای):
از پوکه سنگ ها و سنگ های آتشفشانی تولید میشود.
▪ بتن جدا کننده
بتن (عایق)از پرلیت وورمیکولیت حاصل میشود,
▪ بتن سبک با سبکدانه پلی استایرن
نمونه موردی از سنگ دانه های سبک تولید داخل
● سنگ دانه های سبک لیکا
ویژگی های عمومی دانه های لیکا :
▪ بافت متخلخل دانه های لیکا که از انبساط خاک رس و در نتیجه ایجاد ومحبوس شدن گازها در توده خمیری روان در دمای حدود ۱۲۰۰ در جه سانتی گراد بوجود می اید . از خصوصیات اساسی این دانه ها میباشد.


ـ نتیجه گیری:
مصالح سبک بتنی در سه نوع بتن سبکدانه بتن اسفنجی وبتن بدون ریز دانه ارائه میشود که هر کدام از این موارد در کاهش وزن ساختمن اثر چشمگیری از بتنهای سبکدانه با انواع سبکدانه های طبیعی ومصنوعی تهیه میشود ودر موارد سازه ای نیمه سازه ای وغیر سازه ای مورد استفاده قرار میگیرند.بتن اسفنجی در دونوع بتن گازی واسفنجی ارائه میگردند که غالبا مصارف سازه ای دارند.بتن بدون ریز دانه نوع سوم بتن های سبک میباشد که در کاهش وزن بار مرده ساختمان نقش بسزایی دادر.بنا بر این ممکن است استفاده از مصالح سبک باعث کاهش هزینه تمام شده ساختمان نیز شود همانطور که استفاده از مصالح سبک بدون در بر داشتن هزینه اضافی میتواند نقش مناسبی در عایق سازی حرارتی ساختمان ایفا کند.
● مصالح سازه ای طبیعی:
چوب:چوب از جمله مصالح سبک سازه ای که تجربه های موفقی د راکثر کشور های جهان داشته است.
الف- مصالح چوبی:
چوب به عنوان یکی از مصالح ساختمانی دارای چند خاصیت با ارزش است مقاومت نسبی بالا مقدار چگالی کم ورسانایی کم در عین حال چوب چندین نقطه ضعف نیز دارد.در مقطع عرض دارای خواص متفاوت ا زجهات مختلف دادر.هم چنین چوب دراری قابلیت پوسیدن و اشتعال است.چوب سنگین تر معمولا مقاوم تر است بار بیشتری را تحمل میکند قابلیت هدایت حرارتی چوب کم است.وبه این دلیل برای ساختن عایق حرارتی مناسب است.چوب از لحاظ مصرف به اشکال مختلف چب های بریده شده چوب های ورقه ای وچوب های گرد تقسیم بندی میشوند.چوب های گرد:ضخامت بین ۱۴_۳۴سانتی متر ودرازای ۸/۱_۷/ متر دارندوبه دودسته گردبینه وتیر تقسیم میشوند.


▪ چوب های بریده شده :
۱- چهار تراش :
مقطع آن مربع است .مقطع ابعاد ان کمتر از ۲۰ سانتی متر و درازای ان ۴ یا ۵ متر است
۲- بینه:
از تقسیم یک گره بینه بدست میاید.
۳- الوار:
ممکن است چهار گوش یا سه گوش باشد که تقریبا راست وبدون گره است طول ان ۳ متر است.
▪ چوب های ورقه ای:
اغلب این ورقه ها بصورت روکش برای سطح تخته های مصنوعی مثل نئو پان وتیر استفاده میشود چوب های مصرفی در روکش سازی باید از مرغوبیت بالائی برخوردار باشد.
چوب های مصنوعی شامل تخته چند لایی :مزایای آن کم کردن پدیده هم کشیدگی و وا کشیدگی است
▪ تخته خرده چوب (نئوپان۹تخته فیبرها صفحات چوب سیمان):
این صفحات در برابر آتش کاملا مقاومند در برابر قارچ های چوب کاملا متفاوتنددر برابر اب ورطوبت وپوسیدگی سرما ویخبندان کاملا مقاومند عایق صدا وحرارت هستند سبک میباشد و در اکثر قسمت های ساختمان فابل مصرف است قابلیت نصب بر روی آجر وبتون را دارد از نظر اتصالات قابلیت های چوب را دارد و هم چنین قابل یخ زدن وپیچ کردن است.
۱- کانتکس :
از این محصول برای ساخت دیوار سقف کاذب ومانند این ها استفاده میشود.کانتکس از مصالحی است که عایق حرارت وصوت در برابر اتش سوزی است و به راحتی بر روی تیر های آهنی و چوبی و تیر چه های بتونی قابل نصب است.
۲- آندولین:
سقف پوشی است موج دار متشکل از الیاف گیاهی ومواد شیمیاییی ومصنوعی اشباع شده میباشد
۳- تخته های گلوکام:
بصورت های گوناگون در ساختمان به کار برده میشود.از جمله در اجرای اسکلت کف سازی قاب سازی چهار چوب بندی سقف وبام پی سازی پوشش دیوار ها وبام تزیین خارجی وپوشش خارجی عایق بندی حرارتی وصوتی نازک کاری سقف و دیوار های داخلی وپوششش کف.
ـ نتیجه گیری:
چوب از جمله مصالح سبک سازه ای میباشد که تجربه های موفقی در اکثر کشو ر های دنیا داشته است.بسیاری از بناهای چوبی در سر تا سر دنیا در برابر عوامل مختلف محیطی وطبیعی از جمله شرایط اقلیمی ونیرو های جانبی از جمله زله وباد مقاومت وپایداری بسیار خوبی از خود نشان دادند. در هر صورت مشکلات پایه ای در زمینه استفاده از این نع مصالح سبک علی الخصوص در زمینه سازه ای وجود دارد.هر چند که سایر کشور ها تجربه های موفقی دز زمینه استفاده از این نوع مصالح داشته اند.
ب- مصالح سبک صنعتی:
یکی از روش های سبک سازی ساختمان ها کاهش وزن تیغه های بار بر در ساختمان است.یکی از روش های نیمه پیش ساخته روش ساخت وساز به کمک پانل ها ی ساندویچی پیش ساخته تردی را نام بردکه با نام های تجاری مختلف از قبیل :پوما سپ وسیلانوبا این روش تا دو طبقه ساختمان با استفاده از باربری قطعات مورد نظر ساخته میگردد.


پانل ها به دو گروه تقسیم میشوند:
۱- سازه ای
۲- غیر سازه ای
پانل های سازه ای در موادر د سازه ای وغیر سازه ای بکار برده میشود


۱- پانل های ساندویچی یا بتن پاششی
۲- پانل با هسته لانه زنبوری
۳- پانل های اف.آر.پی
▪ پانل های ساندویچی با بتن پاششی
پانل های سه بعدی ساندویچی از جمله کامپوزیت های پلیمری میباشند.ساندویچ پانل مصرفی به عنوان نام وپوشش دیواری بصورت کنگره ای وصاف ونوع سقفی ان با بر جستگی هایی به صورت شادولاین میباشد.پانل های سقفی دیافراگم کف را تشکیل میدهد این پانل ها در کنار یکدیگر مستقر شده وروی پانل های دیوار نصب میگردند.پانل های دیوار علاوه بر این که جداکننده فضا های معماری هستند نقش دیوار بار برقائم و دیوار برشی در برابر بار های جانبی را هم ایفا میکنند.بنا بر این عموما در اینگونه سازه ها اسکلت فی یا بتنی وجو د نداردوساندویچ پانل به دلیل شکل خاص خود از ظرفیت بار بری بالایی ب خورداراست.ونیز از پانل های غیر بار بر در ساختمان علاوه بر کاهش وزن مزایاییی از قبیل یکپارچه بودن تیغه ها با سازه در برابر بار های جانبی را داراست
خصوصیات بتن سبک
بتن سبک ماده ای است با ترکیبات جدید و فوق العاده سبک و مقاوم .
مواد تشکیل دهنده بتن سبک عبارت است از ورموکولیت، پرلیت، سنگ بازالت و سیمان تیپ 2 و .
در این بتن همانند بتنهای عادی ، از ماسه استفاده نمی شود.
عدم وجود ماسه باعث سبک و همگن شدن ساختار بتن گردیده و باعث می شود که مواد تشکیل دهنده که تقریبا" از یک خانواده می باشند و بهتر همدیگر را جذب کنند .
ساختمان این بتن متخلخل بوده و این مسئله پارامتر بسیار موثری است. چون تخلخل موجود در بتن باعث مقاوم شدن در برابر زله و عایق شدن در برابر صدا ، گرما و سرما می گردد .
ترکیبات این بتن به گونه ای عمل می کند که حالت ضد رطوبت به خود گرفته و به مانند بتن معمولی که جذب آب دارد عمل نکرده و آب را از خود دفع می کند .
این بتن تحت فشار مستقیم (پرس) ساخته می شود .
بدلیل شکل گیری بتن در فشار، ساختار آن دارا ی یکپارچگی قابل قبولی است .
بتن سبک در قالبهای طراحی شده توسط متخصصین ، بصورت یکپارچه ریخته می شود .
بدلیل یکپارچگی در نوع ساختمان بتن ، قطعه تولیدی از استحکام بالایی برخوردار شده و مقاومت بالایی نیز در برابر زله از خود نشان خواهد داد .
برای تقویت این بتن از یک یا چند لایه شبکه فی در داخل بتن استفاده شده که این حالت همانند مسلح کردن بتن معمولی بوسیله میلگرد می باشد .
هزینه تولید این نوع بتن از دیگر مواد ساختمانی به نسبت ویژگی آن پایینتر است.
زمان بسیار کمتری جهت تولید دیوار های بتنی سبک یا قطعات دیگر لازم است .
پرت مواد اولیه جهت تولید بتن سبک بسیار کمتر از بتن معمولی است. چون تمام مراحل تولید در محل مشخصی صورت گرفته و جهت تولید پروسه ای طراحی گردیده است .
بدلیل طراحی کلیه مراحل تولید و وجود نظارت بر تمامی این مراحل ماده تولیدی دارای استاندارد خاصی تعریف شده است .
خرید مصالح بطور عمده صورت می گیرد و هزینه کمتری برای سازنده در بر خواهد داشت و در نهایت خانه پیش ساخته با قیمت پائین تری عرضه می گردد .
قطعات تولیدی در کارخانه از آزمایشات کنترل کیفیت گذر کرده و در صورت تائید به بازار مصرف
عرضه می گردد .
بتن سبک مسطح بوده که می توان با یک ماستیک کاری ساده بر روی آن رنگ آمیزی کرد.


اساس محاسبه نیرو در طراحی سازه ها با روش روش آیین نامه

 

نخستین گام­ها در منظور نمودن اثرات بار جانبی ناشی از زمین­لرزه در قرن حاضر برداشته شد. تجربیات کسب شده از رفتار سازه­ها تحت زمین لرزه­ای در ایتالیا منجر به استخراج رابطه­ای تقریبی برای نیروی معادل استاتیکی زمین­لرزه شد. در سال­های 1930 بر اساس قانون دوم نیوتن و با فرض برابری شتاب ایجاد شده در سازه صلب با شتاب زمین، رابطه­ای استخراج گشت که تاکنون نیز اساس طراحی در برابر زله بوده است. C ضریب زله (لرزه­ای) نام گرفت که با توجه به احتمال رخداد زمین لرزه، شکل پذیری، رفتار غیرارتجاعی سازه­ها و ظرفیت جذب انرژی در آنها، ضریب C برای سازه­های مهم 0/و برای سازه­های معمولی  0/08 پیشنهاد شد.

V=KCW      - 1

ده سال بعد با پیشرفت علم دینامیک سازه­ها و درک تاثیر دوره تناوب بر میزان نیروی وارد بر سازه­ها، ضریب لرزه­ای C بر حسب تعداد طبقات ساختمان (N) که رابطه مستقیمی با دوره تناوب سازه دارد، تعریف شد.

در سال 1975 با درک بهتر رفتار واقعی سازه­ها برابر نیروهای زمین لرزه، مقدار نیروی برش پایه به صورت رابطه 2 تعریف شد.

V=ZIKCW     - 2

Z ضریب احتمال وقوع زله، I ضریب اهمیت بنا، K ضریب شکل­پذیری و C ضریب زله که درصدی از شتاب اوج زمین لرزه بر حسب شتاب ثقل است، می­باشد.

روش مقاومت معمول­ترین روش طراحی لرزه­ای می باشد که تاکنون بکار رفته است. این روش بر مبنای تامین یک حداقل مقاومت جانبی برای سازه در برابر بارهای لرزه­ای است که بارهای لرزه­ای همراه یک روش تحلیل مانند بار استاتیکی معادل یا روش جمع آثار مودها بکار می­روند. وقتی که نیروهای لرزه­ای محاسبه شدند و با سایر بارها نظیر بارهای ثقلی ترکیب شدند، ابعاد اجزای سازه­ای به وسیله روش طراحی تنش مجاز یا روش طراحی مقاومت نهایی تعیین می­شوند. در روش طراحی تنش مجاز اعضاء طوری طراحی می­شوند که تنش به وجود آمده در آنها از تنش مجاز مصالح کمتر باشد. در روش مقاومت نهایی محتمل­ترین بار وارد بر المان تعیین می­شود. پس مقطع بحرانی که برای یک مقاومت حدی اسمی کاهش یافته طراحی شده است، نباید از بارهای ضریب­دار بیشتر باشد  .

اما سیر تکاملی مهندسی زله پس از زله­های لوماپریتا[1] 1989، نورتریچ[2] 1994 و کوبه[3] 1995 که همراه با خسارات وسیعی بودند دچار تغییرات عمده­ای شد. مهندسان بار دیگر به بررسی مفاهیم طرح و اجرای سازه­ها و نقایص آن پرداختند.

روش طراحی سازه­ها بر مبنای مقاومت که شامل تخمین برش پایه در سازه و توزیع آن در ارتفاع و تعیین مقاومت مورد نیاز اجزای سازه­ای در برابر این بار می­باشد، در بسیاری از مواقع پاسخ مناسبی ارائه نمی­کند .

 نواقص طراحی بر مبنای مقاومت

رابطه به عنوان اساس طراحی لرزه­ای بسیاری از آیین­نامه­ها، بیانگر برش پایه ناشی از تحریک زمین لرزه است و از طریق الگوهای بارگذاری در کل ارتفاع ساختمان توزیع می­شود. با تحلیل سازه برابر این بار جانبی، مقاومت مورد نیاز اجزای آن بدست می­آید. اما روند استخراج برش پایه خود مورد تردید است. در ضریب C، ضرایب  ، طیف پاسخ طرح را نشان می­دهد. شکل این طیف که بیشتر کاربرد آیین­نامه­ای دارد بسیار ساده است و در بسیاری از موارد با طیف زمین لرزه­های واقعی هم خوانی ندارد. زمین لرزه­های گذشته (مانند نوتریچ) انحراف قابل توجهی را از حدود متعارف طیف نشان می­دهند.

ضریب R که ضریب رفتار نام دارد، برای بیان قابلیت تغییر شکل غیرارتجاعی سیستم و شکل­پذیری آن معرفی می­شود. مطالعات گسترده ارتباط تنگاتنگ R را با دوره تناوب، میزان شکل­پذیری و ضریب اضافه مقاومت نشان می­دهد. در حالی که در آیین­نامه­ها R تنها به صورت تابعی از سیستم سازه­ای انتخاب می­گردد. این نقصان در درک عملکرد و رفتار سازه نیز تاثیر بسزایی دارد. اشکال عمده در فرمول برش پایه این است که مسئله مهم غیرخطی را که در آن تغییر شکل­های غیرالاستیک حاکم است، می­خواهد با یک ضریب رفتار (کاهش مقاومت) R به صورت یک مسئله ساده الاستیک که در آن نیروها حاکم است، ارائه نماید. از آنجایی که مقدار ضریب رفتار به عوامل بسیاری همچون بی­نظمی در ارتفاع، میرایی، مدت دوام زله، شتاب نگاشت­های مختلف، ، تعداد طبقات، سازه و . بستگی دارد، پس نسبت دادن عدد ثابت مانند R به سازه برای تبیین عملکرد غیرخطی آن سبب می­شود که اثرات عوامل فوق منظور نشده و از قابلیت­های گسترده عملکرد سیستم­های سازه­ای چشم پوشی شود. بدین ترتیب تخمین واقعی با روند حاضر کاملا غیر ممکن است، هر چند به نظر می رسد این روش ساده ترین راه موجود در محاسبه تقاضای لرزه­ای سازه­ها باشد.

در روش طراحی فعلی، عموما از سختی اولیه سازه­ها و اجزاء آن برای تحلیل و همچنین برآورد تقاضای لرزه­ای استفاده می­شود، ولی از آن طرف با کاهش سطح نیروهای الاستیک به وسیله ضریب کاهش نیرو و اعمال نیروهای بدست آمده به سازه، تغییرمکان­هایی حاصل می­شود که هیچگونه ارتباط منطقی با تغییرشکل­های غیرالاستیک سازه ندارند. اگرچه در آیین­نامه­ها ضرایبی برای اصلاح تغییرمکان­های حاصل به کار می­رود، ولی در نهایت نمی­توان اعتبار چندانی برای تغییرمکان­های حاصل شده، قائل بود.



[1] Loma Prieta

[2] Northridge                                                    

[3] Kobe


آخرین ارسال ها

آخرین جستجو ها