سبد خرید

سبد خرید شما در حال حاضر خالی است.

مشاهده دوره های آموزشی

بازگشت
زلزله تشدید یافته چیست و چگونه در نرم افزار ایتبس کنترل می شود؟

مکانیزم انتقال نیروی زلزله به این صورت است که نیروی افقی زلزله به مرکز جرم طبقه وارد می­شود و توسط دیافراگم کف و جمع کننده ­ها به اعضای باربر جانبی منتقل می ­شود و نهایتا به فونداسیون و سپس به زمین منتقل می­ شود. آیین نامه ­ها قصد دارند برای طراحی المان ­ها به ویژه مجموعه ­ای از المان­ های خاص مثل ستون ها بحرانی­ ترین حالت را در نظر بگیرند تا هنگام وقوع زلزله و طی انتقال بار ذکرشده خسارت مورد انتظار این المان­ ها با توجه به نوع سیستم سازه­ ای آن­ها به حداقل مقدار خود برسد؛ بنابراین طراحی سازه فولادی و بتنی را تحت زلزله ای قوی­ تر از زلزله طرح انجام می­دهند که زلزله تشدید یافته نام­ دارد.

در این مقاله که برگرفته از دوره  آموزش نرم افزار ایتبس پاراپلاس و منابع دیگری که در انتها ذکر شده می باشد، مفهوم زلزله تشدید یافته مطابق با ضوابط آیین­ نامه­ ای شرح داده­ می ­شود. کاربرد زلزله تشدید یافته که با ضریب اضافه­ مقاومت Ω0 لحاظ می­شود و نیز ترکیبات بار ویژه لرزه ای که این مفهوم را پوشش می­دهند، مطابق با مبحث دهم مقررات ملی ساختمان ویرایش 92 و مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ویرایش 99 در ادامه تشریح­ شده ­است. همچنین به شرح چگونگی کنترل این مفهوم در نرم افزار ایتبس در یک نمونه سازه فولادی و بتنی پرداخته­ شده­ است.

زلزله تشدید یافته

سرفصل‌های این مقاله

  1. ضریب اضافه­ مقاومت چیست؟
  2. ترکیبات بار
  3. موارد کاربرد زلزله تشدیدیافته
  4. محاسبه ضریب اضافه­ مقاومت
  5. کنترل زلزله تشدید­ یافته در ETABS

ضریب اضافه­ مقاومت چیست؟

زلزله تشدید یافته به صورت ضریب اضافه­ مقاومت (Ω0) به سازه اعمال می­شود. این ضریب یک ضریب افزایشی است که آیین نامه ­ها برای سازه­ ها یا المان­ هایی که احتمال وقوع رفتار پیش ­بینی­ نشده در آنها تحت بارگذاری لرزه ­ای وجود دارد، در نظر می­گیرند. با اعمال­ نمودن این ضریب نیروی زلزله وارده افزایش یافته و ضریب رفتار سازه کاهش می­یابد. این امر نیاز به طراحی المان ­های قوی­ تر را بوجود می ­آورد تا هنگام وقوع رفتار پیش­بینی ­نشده حین زلزله، خسارت این المان­ ها به حداقل مقدار خود برسد.

ترکیبات بار تشدید یافته

در طراحی سازه ­ها با دو نوع ترکیبات بار روبه ­رو هستیم. دسته اول ترکیبات باری هستند که برای تمامی اجزای سازه به کار می روند و دسته دوم ترکیبات باری­ اند که بنابر وضعیت خاص، یک سری از المان ­ها برای آن­­ ها به طور ویژه کنترل می­شوند که به آنها ترکیب بار ویژه لرزه ­ای می­گوییم. برای مثال در ستون ­های دهانه­ های مهاربندی سازه­ های فولادی که نیروی محوری قابل ­توجه است، اگر این نیرو از حدی زیادتر باشد طبق بند 10-3-5-1 مبحث دهم ویرایش 1392 باید برای ترکیب بار ویژه لرزه­ ای کنترل­ شود. ترکیبات بار عادی و ترکیبات بار ویژه لرزه­ ای مطابق با مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1398 به شرح جدول زیر می­باشد:

ترکیب بار زلزله تشدید یافته

⇐ نکته : مطابق با بند 3­-12­-­2 استاندارد 2800 ویرایش چهارم درصورت طراحی بر اساس مقاومت در ترکیبات بار نیازی به در نظرگرفتن ضریب اضافه­ مقاومت برای مولفه قائم زلزله نمی ­باشد.

زلزله تشدید یافته استاندارد 2800

بیشتر بخوانید: آشنایی با مولفه قائم زلزله

موارد کاربرد زلزله تشدید یافته در سازه فولادی

کمانش ستون­ های فولادی تحت بار محوری

مطابق با بند 10-3-5-1-1 از مبحث دهم مقررات ملی ساختمان ویرایش سال 1392 در طراحی ستون های فولادی، تمامی ستون ها باید دارای مقاومت کافی در برابر نیروی محوری ناشی از ترکیبات بار زلزله تشدید یافته باشند. در ادامه بند مربوطه از مبحث دهم آورده شده است:

زلزله تشدید یافته ستون فولادی

برش پانچ پی تحت نیروی محوری تشدید یافته ستون فولادی

مطابق با تبصره 3 بند 10-3-5-1 از مبحث دهم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1392 که تصویر آن در بالا هم آمده است، شالوده ساختمان باید برای نیروی محوری (بدون در نظر گرفتن نیروهای برشی و لنگرهای خمشی) ناشی از ترکیبات بار زلزله تشدید یافته نیز مورد محاسبه و کنترل قرار گیرد.

موارد کاربرد زلزله تشدید یافته در سازه بتنی

برش در تیرهای بتنی با شکل ­پذیری متوسط

 مطابق با بند 9-20-5-2-4 از مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1399 در طراحی تیر بتنی برای برش، موارد زیر باید در نظر گرفته شود:

زلزله تشدید یافته تیر بتنی

این مورد همچنین در بند 18.4.2.3 آیین‌نامه بتن آمریکا ACI31819 که مرجع مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1399 بوده به شکل زیر آمده ­است:

زلزله تشدید یافته ACI

برش در ستون­ های بتنی

مطابق با بند 9-20-5-3 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1399 در طراحی ستون­ بتنی نیز مقاومت برشی مقطع نباید از کوچک­ترین دو مقدار گفته شده در زیر کمتر در نظر گرفته شود:

زلزله تشدید یافته ستون بتنی

همچنین در بند 18.4.3.1 آیین‌نامه بتن آمریکا ACI31819 آمده است:

زلزله تشدید یافته ACI318

زلزله تشدید یافته اجزای جمع­ کننده

مطابق با بند 3-8-6 استاندارد 2800 ویرایش چهارم، در مواردی که تعبیه اجزای جمع­ کننده برای انتقال بار از دیافراگم سقف به اجزای مقاوم در برابر بارهای جانبی ضروری باشد، طراحی آن ها و اتصالاتشان باید برای زلزله تشدید یافته (EΩ0) انجام شود.

زلزله تشدید یافته جمع کننده

زلزله تشدید یافته در سازه ­های دارای نامنظمی

مطابق با بند 3-9 استاندارد 2800 ویرایش چهارم که تصویر آن در ادامه آورده شده است، در مواردی که سازه دارای نامنظمی در پلان از نوع  نامنظمی خارج از صفحه یا نامنظمی در ارتفاع از نوع نامنظمی در سختی جانبی می باشد و دیوار یا ستون تا روی شالوده ادامه پیدا نمی­کند، ستون­ ها، تیرها، خرپاها و یا کف­ هایی که این اعضا را تحمل می­کنند، باید برای بارهای محوری اعضای ادامه ­نیافته تحت اثر زلزله تشدیدیافته (EΩ0) طراحی شوند.

زلزله تشدید یافته استاندارد 2800

محاسبه ضریب اضافه ­مقاومت (Ω0)

مطابق با جدول 3-4 استاندارد 2800 ویرایش چهارم ضریب اضافه­ مقاومت با توجه به نوع سیستم مقاوم در برابر نیروهای جانبی، برای سازه ­های فولادی و بتنی به شرح زیر است:

ضریب اضافه مقاومت استاندارد 2800

کنترل زلزله تشدید یافته در ETABS

کنترل زلزله تشدید یافته در نرم افزار ایتبس به دو صورت انجام می­گیرد :

  1. سازه در دو جهت متعامد دارای سیستم مقاوم در برابر نیروی جانبی یکسان باشد .
  2. سازه در دو جهت متعامد دارای سیستم مقاوم در برابر نیروی جانبی متفاوت باشد.

 

سازه با سیستم مقاوم جانبی یکسان در دو جهت

سازه های بتنی

نرم افزار ایتبس با واردکردن ضریب (Ω0) در قسمت prefrences این مورد را کنترل می­کند. برای مثال اگر سازه ما در دو جهت دارای سیستم مقاوم جانبی قاب خمشی بتن ­آرمه متوسط باشد این ضریب اضافه مقاومت مطابق استاندارد 2800 برابر 3 بوده و به  شکل زیر اعمال می­شود.

زلزله تشدید یافته سازه بتنی

سازه های فولادی

همانطور که پیشتر اشاره شد نرم افزار ایتبس با واردکردن ضریب (Ω0) در قسمت prefrences این مورد را کنترل می­کند. برای مثال اگر سازه ما در دو جهت دارای سیستم مقاوم در برابر نیروی جانبی  قاب خمشی فولادی متوسط باشد این ضریب  مطابق شکل زیر اعمال می­شود.

زلزله تشدید یافته در ایتبس

نرم­ افزار ایتبس ستون ­های فولادی باربر جانبی لرزه ­ای را یکبار تحت ترکیب بار عادی و تحت اثر همزمان P و Mx و My کنترل می­کند و بار دیگر تحت ترکیب بار تشدید یافته و تنها تحت اثر P.

سازه با سیستم مقاوم جانبی متفاوت در دو جهت

وقتی سیستم باربر جانبی در دو جهت متعامد متفاوت است، ضریب اضافه ­مقاومت (Ω0) برای ستون­ هایی که در محل تقاطع دو سیستم باربر جانبی قراردارند دو مقدار متفاوت خواهد بود؛ بنابراین در هر راستا باید ضریب اضافه­ مقاومت (Ω0) همان راستا در ترکیبات بار ویژه لرزه­ ای لحاظ­ شود. برای مثال اگر سازه مورد طراحی در جهت X قاب خمشی فولادی متوسط و در جهت Y مهاربند همگرای فولادی با شکل پذیری ویژه باشد باید مطابق با مراحل زیر جهت اعمال و کنترل زلزله تشدید یافته عمل کرد:

کنترل زلزله تشدید یافته

1) بعد از نهایی ­شدن طراحی اولیه از فایل اصلی یک SAVE AS می­گیریم.

2) باتوجه به نوع سیستم باربر جانبی در هر جهت ضریب زلزله هر جهت در الگوهای بار را در ضریب Ω0 آن جهت ضرب می­کنیم .برای مثال ذکر شده Ω0 در جهت X برابر با 3 و  Ω0 در جهت  Y برابر با 2 می­باشد. این­کار معادل این است که زلزله­ های جهت X در ترکیبات بار را 3 برابر و زلزله­ های جهت Y را در ترکیبات بار 2 برابر کرده ­باشیم.

3) در قسمت prefrences گزینه نادیده­ گرفتن بار ویژه لرزه­ ای را روی حالت yes قرار می­دهیم تا دوبار لحاظ ­نشود.

زلزله تشدیدیافته در ایتبس

4) باتوجه به این که در کنترل اثر زلزله تشدید یافته فقط نیروی محوری ستون ها لحاظ می شود، باید اثرات ناشی از لنگر خمشی و نیروی برشی را ازبین ببریم .برای این امر مطابق بند 10-2-7-2-1 مبحث دهم مقررات ملی ساختمان چاپ 1392 داریم: