ترکیب نیروی زلزله با سایر نیروها

نیروی زلزله چگونه محاسبه می شود؟ به منظور تخمین بارگذاری جانبی به علت نیروی زلزله وارد بر عنصر ساختاری برش پایه ساختاری به عنوان یکی از مفاهیم اصلی در نظر گرفته می شود.هنگامی که زلزله اتفاق می افتد و شتاب آن به ساختار وارد می شود، اگر ما جرم ساختار را m و شتاب ساختار راaبگیریم، طبق قانون II نیوتون، F = ma، بدیهی است که نیروی وارد بر ساختار مرتبط با با جرم آن است.

نیروی زلزله چگونه محاسبه می شود؟ به منظور تخمین بارگذاری جانبی به علت نیروی زلزله وارد بر عنصر ساختاری برش پایه ساختاری به عنوان یکی از مفاهیم اصلی در نظر گرفته می شود.هنگامی که زلزله اتفاق می افتد و شتاب آن به ساختار وارد می شود، اگر ما جرم ساختار را m و شتاب ساختار راaبگیریم، طبق قانون II نیوتون، F = ma، بدیهی است که نیروی وارد بر ساختار مرتبط با با جرم آن است.

ترکیب نیروی زلزله با سایر نیروها

ترکیب نیروی زلزله با سایر نیروها

با این حال، اگر ساختار به چند طبقه طراحی شده باشد، ما باید  نیروی زلزله را در جرم هر یک از این طبقه ها وارد نماییم. مجموع نیروهایی که وارد طبقه های سازه می شوند، برابر با برش پایه است که می تواند با معادله زیر محاسبه گردد:

V = (A.B.I) / R

حال می خواهیم تک تک پارامتر‌های این معادله را مورد بررسی قرار دهیم:

آزمون نظام مهندسی عمران ۹۸

منابع آزمون نظام مهندسی عمران محاسبات پایه ۳

 Aیا نسبت شتاب مبنای طرح

واضح است که برای برآورد زلزله محلی که در آن ساختار قرار دارد، نزدیکی به محل گسل می تواند یک معیار موثر برای شدت زلزله باشد، و به این ترتیب، استاندارد ۲۸۰۰ ایران از نظر زلزله مناطق را به چهار منطقه تقسیم می کند:

• خطر نسبی بسیار بالا A = 0.35
• خطر نسبی بالا A = 0.3
• خطر نسبی متوسط A = 0.25

خطر نسبی کم A = 0.2

با توجه به استاندارد ۲۸۰۰، می توان از آن برای استخراج خطر لرزه خیزیاستانی که زلزه در آن رخ داد، استفاده کرد.

B یا ضریب بازتاب ساختمان:

زمان تناوب سازه (T): از آنجا که که نیروی زلزله که یک نیروی رفت و برکشتی است که به سازه وارد می‌شود، سازه دچار نوساناتی می‌شود، زمان لازم برای اینکه سازه یک نوسان کامل انجام دهد را زمان تناوب سازه یا T می‌نامیم، اما مشکل از آن جایی مشخص می‌شود که در رابطه مربوط به محاسبه زمان تناوب که رابطه زیر است:

ضریب B نشان دهنده واکنش ساختار به ارتعاشات زمین به علت زلزله است و بنابراین می توان گفت که B یک تابع از دو عامل است:

• زمان تناوب سازه (T).
• نوع خاک بستر.

زمان تناوب سازه: (T) از آنجا که نیروی زلزله نیرویی است که به ساختاری وارد می شود، سازه را دچار نوسان می کند.زمان لازم برای ایجاد نوسان کامل، زمان تناوب سازه یا T نامیده می شود، اما مشکل در رابطه محاسبه دوره زمانی است که به شرح زیر است:

رابطه K که بیانگر سختی سازه است و به پارامتر‌های کلی E و I و L بستگی دارد که در آن به ممان اینرسی مقاطع و مدول الاستیسیته مصالح مصرفی و ارتفاع سازه نیاز است، حال آنکه ما در زمان مدل سازی و تحلیل سازه و انجام باگذاری برای براورد نیروی وارد بر سازه هستیم تا بعد از آن مقاطع مناسبی با توجه به نیروهای وارده انتخاب کنیم و عملا نمی‌توان زمان تناوب سازه را با رابطه اصلی آن محاسبه کنیم و در رابطه کلی برش پایه سازه از آن استفاده کنیم، و لذا استاندارد ۲۸۰۰ دو روش کلی برای ما ارائه می‌دهد:

رابطه K که نشان دهنده سختی ساختار است، به پارامترهای کلی  E،I  و L بستگی دارد، که در آن ممان اینرسی ها، مدول الاستیسیته و ارتفاع ساختار مورد نیاز است ، در حالی که در زمان مدل سازی و تجزیه و تحلیل ساختاری و انجام طرح برای ارزیابی نیروی وارد بر هستیم تا بخش های مناسب با توجه به نیروهای درگیر را انتخاب کنیم، ما نمی توانیم در واقع محاسبه دوره تناوب سازه را با رابطه اصلی آن و استفاده از آن در روابط کلی برش پایهاستفاده کنیم، بنابراین استاندارد ۲۸۰۰ دو روش برای ما دارد:

روش تجربی: در این استاندارد، استاندارد ۲۸۰۰ یک رابطه تجربی برای انواع مختلف سیستم های باربری جانبی، از جمله قاب های خمشی فولادی و بتنی، سیستم های قاب ساده با مهاربندی همگرا، واگرا، سیستم های قاب برشی، سیستم های دوگانه و غیره فراهم می کند. اگر دو نوع مختلف از سیستم های قاب سازی به دو جهت مختلف استفاده شود، باید هر یک، یک دوره تناوب مجزا و جداگانه تعریف کنیم.

روش تحلیلی: در این روش، نرم افزار SAP و ETABS برای محاسبه بارگذاری ساختار استفاده می شود.

R یا ضریب رفتار ساختمان:

از آنجا که طراحی الاستیک ساختمان غیر اقتصادی است، از سوی دیگر، طراحی غیر الاستیک باید به گونه ای باشد که تغییر شکل ساختاری در سازه طوری باشد که ساختار باقی بماند. حداکثر کاربرد ضریب رفتار ساختمان، در واقع، نیروی ساختار را به دلیل زلزله با توجه به رفتار غیر واکنشی آن، عواملی مانند پلاستیسیته، درجه عدم قطعیت و قدرت بیش از حد ساختار نشان می دهد. نوع مواد و سیستم باربری در تعیین مقدار این ضریب درگیر هستند؛ برای محاسبه این عامل، شما باید به استاندارد ۲۸۰۰ بروید.

I یا ضریب اهمیت ساختمان

طبق قانون مهندسی، طبقه بندی ساختمان ها به چهار دسته ساختمان با اهمیت خیلی زیاد، زیاد، متوسط و کم تقسیم شده است و مهندسین و معماران شهری برای هر یک، سطوح نظارت و طراحی در نظر گرفته اند.تعيين معيارهای حداقل برای ساختمان در برابر تاثيرات مختلف برای حفظ ساختمان در برابر خسارت، به حداقل رساندن مرگ و مير و مقاومت در برابر آسیب و خسارت می باشد.