راهنمای محاسبهٔ بار زلزله و کنترل دریفت
محاسبهگر زلزله و دریفت
ورودیها مرحلهبندی شدهاند و نتایج همزمان با هر تغییر بهروزرسانی میشوند.
خطر، ساختگاه و ساختمان
پارامترهای مشترک پروژه را وارد کنید.
نتایج محاسبه
خلاصهٔ نتایج
گروهبندی طراحی لرزهای ساختمان
محاسبهٔ خودکار بر اساس جدول ۲-۶ و گروه اهمیت انتخابشده
برای تعیین گروه، مقادیر خطر، نوع زمین و گروه اهمیت را کامل کنید.
| شرایط | اهمیت خیلی زیاد | اهمیت زیاد | اهمیت متوسط و کم |
|---|---|---|---|
| و و | SDC-3 | SDC-2 | SDC-1 |
| و ( یا ) | SDC-3 | SDC-2 | SDC-2 |
| SDC-3 | SDC-3 | SDC-3 |
کنترل کاربر: گروه محاسبهشده باید با جدول ۲-۶ و اطلاعات نهایی پروژه تطبیق داده شود. برای زمین نوع VI، نتیجه تنها پس از تهیهٔ طیف ویژهٔ ساختگاه قابل تعیین است.
کنترل مجاز بودن سیستم سازهای
کنترل بر اساس سیستم انتخابی، گروه طراحی لرزهای و حداکثر ارتفاع مجاز جدول ۳-۱ انجام میشود.
امتداد X
اطلاعات ناقصسیستم دقیق انتخاب نشده است.
خانواده و سیستم دقیق امتداد X را انتخاب کنید.
امتداد Y
اطلاعات ناقصسیستم دقیق انتخاب نشده است.
خانواده و سیستم دقیق امتداد Y را انتخاب کنید.
دامنهٔ کنترل: نتیجهٔ «مجاز» فقط انطباق با ستون ارتفاع جدول ۳-۱ را نشان میدهد. تبصرههای ارجاعی، محدودیت ترکیب سیستمها در پلان یا ارتفاع و سایر ضوابط آییننامه باید جداگانه کنترل شوند.
جدول و نمودار طیف طرح
مقادیر Sₐ(T) از روابط گام ۸ محاسبه میشوند. ردیفهای رنگی، نقاط شکست یا دورههای سازه هستند.
| دوره T (s) | شتاب طیفی Sₐ | ناحیهٔ طیف | نقطهٔ ویژه |
|---|---|---|---|
| ابتدا پارامترهای طیف را وارد کنید. | |||
کنترل دریفت طبقات
دریفت طرح هر امتداد با اعمال ضریب بزرگنمایی تغییرمکان محاسبه و با حد مجاز همان امتداد مقایسه میشود.
| طبقه | نسبت دریفت X | حد مجاز X | وضعیت X | نسبت دریفت Y | حد مجاز Y | وضعیت Y |
|---|---|---|---|---|---|---|
| برای کنترل دریفت، ورودی طبقات و ضرایب دو امتداد را کامل کنید. | ||||||
مسیر کلی محاسبه
در مسیر موازی:
۱تعیین زمان تناوب مورد استفاده
زمان تناوب هم در محاسبهٔ و و هم در محاسبهٔ استفاده میشود.
۱-۱. محاسبهٔ زمان تناوب تجربی
در روابط زیر، برحسب متر وارد میشود.
| سیستم سازهای | زمان تناوب تجربی |
|---|---|
| قاب خمشی فولادی یا مختلط، بدون اثر محدودکنندهٔ میانقاب | |
| قاب خمشی بتنآرمه، بدون اثر محدودکنندهٔ میانقاب | |
| قاب با مهاربند واگرا یا کمانشتاب در سیستم قاب ساختمانی یا دوگانه | |
| سایر سیستمها |
۱-۲. تعیین زمان تناوب تحلیلی
زمان تناوب تحلیلی از مدل سازه استخراج میشود. در مسیر متداول محاسبه:
بنابراین نمیتوان برای کاهش نیروی زلزله، زمان تناوب تحلیلی نامحدود را وارد طیف کرد. ضوابط کامل انتخاب در بند ۳-۹-۲ آمده است.
صفحات ۹۷ تا ۹۹ فایل آییننامهٔ ۲۸۰۰ ↗۲تعیین پارامترهای خطر و
از نقشههای شتاب طیفی پیوست ۱ و برحسب موقعیت ساختگاه تعیین میکنیم:
- : شتاب طیفی MCE روی بستر سنگ در دورههای کوتاه، متناظر با
- : شتاب طیفی MCE روی بستر سنگ در
هر دو مقدار برحسب و بدون بعد در روابط وارد میشوند.
۳تعیین نوع زمین
نوع زمین، از I تا VI، باید بر اساس گزارش ژئوتکنیک و ضوابط جدول ۲-۵ مشخص شود. تعیین نوع زمین نباید صرفاً با حدس یا عنوان عمومی «خاک سخت/نرم» انجام شود.
۴تعیین ضرایب ساختگاه و
- از جدول ۲-۱، برحسب نوع زمین و
- از جدول ۲-۲، برحسب نوع زمین و
برای مقادیر میانی یا ، درونیابی خطی انجام میشود.
صفحات ۵۳ و ۵۴ فایل آییننامهٔ ۲۸۰۰ ↗۵محاسبهٔ شتابهای طیفی MCE در سطح زمین
طبق روابط ۲-۱:
این دو مقدار هنوز مربوط به «زلزلهٔ بیشینهٔ موردنظر» هستند، نه زلزلهٔ طرح.
۶تبدیل به شتابهای طیفی زلزلهٔ طرح
طبق روابط ۲-۲:
۷محاسبهٔ نقاط شکست طیف
۸محاسبهٔ در زمان تناوب
با مقایسهٔ بهدستآمده در گام ۱ با ، و ، یکی از روابط زیر انتخاب میشود:
این همان شتاب طیفی طرح متناظر با زمان تناوب اصلی سازه است.
بند ۲-۵، صفحهٔ ۵۵ فایل آییننامهٔ ۲۸۰۰ ↗۹تعیین و
ضریب اهمیت از جدول ۱-۱ تعیین میشود:
| گروه اهمیت | |
|---|---|
| گروه ۱؛ اهمیت خیلی زیاد | ۱٫۴ |
| گروه ۲؛ اهمیت زیاد | ۱٫۲ |
| گروه ۳؛ اهمیت متوسط | ۱٫۰ |
| گروه ۴؛ اهمیت کم | ۰٫۸ |
ضریب رفتار برحسب سیستم باربر لرزهای همان امتداد، از جدول ۳-۱ تعیین میشود.
۱۰محاسبهٔ ضریب زلزله
طبق رابطهٔ ۳-۲:
سپس برش پایهٔ اولیه برابر است با:
وزن مؤثر لرزهای بالای تراز پایه است.
بند ۳-۹-۱-۱، صفحهٔ ۹۴ فایل آییننامهٔ ۲۸۰۰ ↗۱۱کنترل حداقل ضریب زلزله
ابتدا:
اگر شرط زیر برقرار باشد:
کنترل اضافی زیر نیز لازم است:
پس ضریب حاکم برای برش پایه، بهصورت عملی:
فقط وقتی وارد مقایسه میشود که باشد.
تبصرهٔ بند ۳-۹-۱-۲ دربارهٔ اثر ضریب نامعینی باید هنگام تشکیل بارهای نهایی جداگانه کنترل شود.
بند ۳-۹-۱-۲، صفحهٔ ۹۵ فایل آییننامهٔ ۲۸۰۰ ↗۱۲محاسبهٔ ضریب
ضریب زلزله نیست؛ توان توزیع نیروی جانبی در ارتفاع است. برحسب همان گام ۱:
کنترل مرزی
- برای داریم .
- برای داریم .
۱۳استفاده از و در توزیع نیرو
ابتدا ضریب توزیع تراز :
سپس:
یا بهصورت یکمرحلهای:
در این رابطه:
- : سهم وزن مؤثر لرزهای طبقهٔ
- : ارتفاع تراز طبقهٔ از تراز پایه
- : تعداد طبقات بالای تراز پایه
- : توان توزیع ارتفاعی
کنترل تعادل نیروها:
تفاوت بار طراحی مقاومت و بار کنترل دریفت
| پارامتر | بار طراحی مقاومت | بار کنترل دریفت |
|---|---|---|
| دورهٔ مورد استفاده | ||
| ضریب زلزله | ||
| توان توزیع ارتفاعی | ||
| کنترل حداقل برش پایه | الزامی | الزامی |
زمان تناوب تحلیلی مدل و زمان تناوب تجربی است.
بند ۳-۱۲-۵ اجازه میدهد برای محاسبهٔ تغییرمکانها، دورهٔ تحلیلی مدل بدون محدودیت به کار رود؛ ولی طبق بند ۳-۱۲-۴، حداقل برش پایه همچنان باید رعایت شود.
صفحهٔ ۱۱۷ فایل، بندهای ۳-۱۲-۴ و ۳-۱۲-۵ ↗۱۴تعیین دورهٔ بار دریفت
برای هر امتداد جداگانه:
برای سازهٔ بتنآرمه، باید از مدلی به دست آید که ضرایب سختی ترکخوردهٔ اعضا مطابق مبحث نهم در آن منظور شده باشد.
۱۵محاسبهٔ شتاب طیفی دریفت
پارامترهای ، ، ، و همان مقادیر مراحل قبلی هستند؛ فقط با جایگزین میشود:
این محاسبه برای و جداگانه انجام میشود.
۱۶محاسبهٔ ضریب خام زلزلهٔ دریفت
بنابراین، در دو امتداد:
۱۷کنترل حداقل
حداقل ضریب زلزلهای که قبلاً محاسبه شد، برای بار دریفت نیز الزامی است:
اگر باشد:
بنابراین ضریب نهایی بار دریفت:
فقط در صورت وارد مقایسه میشود.
۱۸محاسبهٔ
در الگوی بار مستقل دریفت، توان توزیع ارتفاعی نیز بر مبنای دورهٔ تحلیلی محاسبه میشود:
رابطهٔ اصلی در بند ۳-۹-۳ آمده است.
صفحهٔ ۹۹ فایل آییننامهٔ ۲۸۰۰ ↗۱۹تشکیل بار جانبی دریفت
برش پایهٔ بار دریفت:
نیروی طبقهٔ :
کنترل جمع نیروها:
الگوهای معمول بار در ETABS
| نوع الگوی بار | ضریب واردشده | توان توزیع |
|---|---|---|
| زلزلهٔ طراحی X | ||
| زلزلهٔ طراحی Y | ||
| زلزلهٔ دریفت X | ||
| زلزلهٔ دریفت Y |
۲۰استخراج تغییرمکان ارتجاعی طبقات
از تحلیل خطی تحت بار دریفت، تغییرمکان جانبی ارتجاعی هر طبقه استخراج میشود:
- برای ساختمانهای بدون نامنظمی پیچشی زیاد یا شدید، اختلاف تغییرمکان مراکز جرم دو کف مبنا قرار میگیرد.
- در ساختمان دارای نامنظمی پیچشی زیاد یا شدید، باید بیشترین اختلاف تغییرمکان گرههای همراستا در کنارههای ساختمان کنترل شود.
۲۱تبدیل دریفت ارتجاعی به دریفت طرح
- : ضریب بزرگنمایی تغییرمکان از جدول ۳-۱
- : ضریب اهمیت ساختمان
- : دریفت ارتجاعی حاصل از تحلیل
- : دریفت غیرارتجاعی مورد انتظار در زلزلهٔ طرح
۲۲کنترل دریفت مجاز
طبق جدول ۳-۵:
| گروه اهمیت | دریفت مجاز |
|---|---|
| گروه ۱؛ اهمیت خیلی زیاد | |
| گروه ۲؛ اهمیت زیاد | |
| گروه ۳؛ اهمیت متوسط | |
| گروه ۴؛ اهمیت کم |
شرط پذیرش:
یا به شکل نسبت دریفت:
دو اصلاح مهم
- اگر سیستم آن امتداد فقط از قابهای خمشی تشکیل شده و مشمول ضریب نامعینی باشد، دریفت مجاز اصلاح میشود:
- برای قاب خمشی معمولی یا متوسط در سیستم قاب ساختمانی، قاب خمشی یا سیستم دوگانه، حد مجاز گروه ۲ به و گروههای ۳ و ۴ به محدود میشود.
۲۳الزامات تحلیل دریفت
دریفت ارتجاعی باید با لحاظ موارد زیر محاسبه شود:
- اثرات
- سختی ترکخورده در سازههای بتنآرمه
- پیچش ذاتی و اتفاقی
- ضریب تشدید پیچش ، در صورت شمول
- بارهای ثقلی مورد انتظار، نه کمتر از
خلاصهٔ نهایی محاسبات هر امتداد
اطلاعات لازم برای بررسی عددی گامبهگام
برای اجرای محاسبات در هر دو امتداد، دادههای زیر باید در دسترس باشند:
- و
- نوع زمین بر اساس گزارش ژئوتکنیک
- گروه اهمیت ساختمان
- سیستم سازهای و در هر امتداد
- ارتفاع ساختمان
- زمانهای تناوب تحلیلی و
- وضعیت اثر محدودکنندهٔ میانقابها
- ارتفاع طبقه و تغییرمکانهای ارتجاعی برای کنترل دریفت