محاسبه ساختمان در برابر لنگر واژگونی

لنگر واژگونی ناشی از نیروی زلزله برابر است با مجموع ضرب نیروی جانبی هر سطح در ارتفاع آن نسبت به سطح زیر پایه ساختمان .لنگر مقاوم در برابر واژگونی از طریق لرزه نگاری مؤثر ساختمان ایجاد می شود. به عبارت دیگر، همان وزن مورد استفاده برای تعیین نیروی جانبی و وزن پایه و خاک آن به وزن لرزه ای موثر افزوده می شود. ساختار ساختمان و بنیاد آن باید به گونه ای طراحی شود تا قادر به مقاومت در برابر لنگر واژگونی باشد .در زیر، به بررسی فلسفه لنگر واژگونی خواهیم پرداخت.

لنگر واژگونی ناشی از نیروی زلزله برابر است با مجموع ضرب نیروی جانبی هر سطح در ارتفاع آن نسبت به سطح زیر پایه ساختمان .لنگر مقاوم در برابر واژگونی از طریق لرزه نگاری مؤثر ساختمان ایجاد می شود. به عبارت دیگر، همان وزن مورد استفاده برای تعیین نیروی جانبی و وزن پایه و خاک آن به وزن لرزه ای موثر افزوده می شود. ساختار ساختمان و بنیاد آن باید به گونه ای طراحی شود تا قادر به مقاومت در برابر لنگر واژگونی باشد .در زیر، به بررسی فلسفه لنگر واژگونی خواهیم پرداخت.

محاسبه ساختمان در برابر  لنگر واژگونی

زلزله و واژگونی ساختمان

وقوع زلزله باعث ایجاد نیروهای جانبی در ارتفاع ساختمان می شود که ممکن است منجر به واژگونی ساختمان شود. بنابراین لازم است که پایداری ساختار را در برابر تغییر در مطابقت با بند ۳-۳-۸ استاندارد ۲۸۰۰ برای هر دو جهت اصلی ساختار و بر اساس معادله زیر در نظر گرفته شود:

ضریب اطمینان در برابر واژگونی= MR / Mo =لنگر واژگونی/ لنگر مقاوم

ضریب اطمینان در برابر واژگونی در نسخه چهارم استاندارد ۲۸۰۰ صریحا بیان نشده است، اما طبق ASCE7، روش ۲۸۰۰ استاندارد بر اساس ضریب اطمینان ۱ است.

در نسخه سوم استاندارد ۲۸۰۰ این ضریب برابر با ۱٫۷۵ بود. البته، از نیروی کمتری برای محاسبه Mo استفاده می شد.

نظام مهندسی عمران تبریز

آزمون نظام مهندسی عمران چیست

مطابق با بند ۵-۸-۱۲ ASCE7-16 و بخش ۳-۳-۸ از استاندارد ۲۸۰۰، سازه ها باید در برابر زلزله کنترل شوند. همچنین، مطابق بند ۱۲-۸-۵، کد ASCE7 به عنوان کنترل واژگونی در ترکیب بارها محسوب می شود.

بنابراین، به منظور کنترل زوایای سازه محاسبات در برابر زمین لرزه، نیروی محرکه باید به عنوان زمین لرزه پایه و نیروهای مقاوم تنها با بار مرده با ضریب ۰٫۹ در نظر گرفته شود. از آنجا که در توصیف ترکیبی از بارها پیشنهاد شده است که اگر یک اثر کاهش دهنده وزن زنده وجود داشته باشد، باید آن را نادیده بگیرید. البته، استاندارد ۲۸۰۰ محدوده لنگر را با توجه به وزن لرزه ای موثر، که شامل درصد بار زنده می شود، محاسبه می کنند و این به نظر می رسد اشتباه است.

برای کنترل واژگونی ساختار در مقابل باد، بار باد باید در ضریب ۱٫۴ ضرب شود و با بار مرده با ضریب ۰٫۹ در نظر گرفت.

البته برای موارد خاص مانند مخازن، در صفحه ۸۰ از کد ASCE7-16 تاکید می کند که کنترل واژگونی در مقابل زلزله باید برای حداکثر احتمال زلزله انجام شود. همچنین، طبق بند ۱۷-۲-۴-۷ از Codex ASCE7-16 برای سازه هایی که سیستم های جداسازی لرزه ای دارند، کنترل واژگونی با زلزله MCE (بزرگترین زمین لرزه ممکن) باید انجام شود.

تعریف لنگر مقاوم

لنگرهای مقاوم، لنگر هایی هستند که در طی یک زلزله، ساختار را تثبیت می کنند که برابر هستند با وزن هر طبقه ضرب شده در مرکز جرم طبقه به فاصله ای که در آن واژگونی کنترل می گردد. علاوه بر این باید توجه داشت که وزن بنیاد برای ثبات ساختار در طول زلزله کار خواهد کرد و یک لنگر پایدار در ساختار وجود خواهد داشت که برابر با وزن فونداسیون در مرکز جرم فونداسیون تا محور واژگونی است.

لنگرهای مخرب یا لنگر واژگونی

در واقع، این لنگرها لنگرهایی هستند که باعث ایجاد تغییر در ساختار در طول زلزله می شوند. این لنگرها برابر با مجموع نیروهای وارد بر هر طبقه ضرب در بازوی لنگر آن نیرو. نیروها در هر طبقه نیز می توانند با استفاده از محاسبات دستی یا نرم افزار به دست آیند .با این حال، بازو لنگر واژگونی برابر است با ارتفاع کف ضرب ضخامت فونداسیون و برای طبقات دیگر به همان شیوه انجام می شود. برای طبقه دوم، این بازوی هم برابر با ارتفاع کل طبقه دوم و ارتفاع طبقه اول و ضخامت فونداسیون است.

اما نکته ای که باید در نظر داشت این است که این لنگرهای مخرب را می توان از نرم افزار ایتبس دریافت کرد. لازم به ذکر است که لنگر مخرب که از نرم افزار به دست می آید، چون هنوز فونداسیون طراحی نشده، در حقیقت حول محور که در شکل زیر نشان داده شده است، لنگر واژگونی به دست می آید.