صفحه اصلی  »  مبانی و مفاهیم عمرانی  »  مباحث لرزه ای  »  تراز پایه ساختمان؛ بررسی عوامل موثر بر محل تراز پایه به همراه تعریف آن

تراز پایه ساختمان؛ بررسی عوامل موثر بر محل تراز پایه به همراه تعریف آن

همانطور که شما هم می دانید تعیین محل تراز پایه سازه به عنوان اولین عامل موثر در تعیین نیروی زلزله از اهمیت ویژه ای برخوردار است اما تراز پایه ساختمان چیست؟ نوع سیستم باربر جانبی چه تاثیری در تعیین محل تراز پایه سازه دارد؟ آیا وجود شمع در تعیین محل تراز پایه ساختمان موثر است؟

در این مقاله جامع به بررسی عوامل موثر در تعیین محل تراز پایه ساختمان خواهیم پرداخت و تمامی نکات آن را ریز به ریز بررسی خواهیم کرد.

با مطالعه این مقاله جامع چه می آموزیم؟

تعریف تراز پایه در ساختمان طبق استاندار 2800

تراز پایه ‌ساختمان یکی از پارامترهای مؤثر در تعیین نیروی زلزله وارد به سازه می‌ باشد؛ زیرا انتقال تراز پایه به تراز بالاتر سبب کاهش ارتفاع سازه از تراز پایه شده و ضریب زلزله سازه را کاهش می‌دهد (در ادامه به صورت کامل تأثیر آن در ضریب زلزله بررسی می‌شود.) که در نهایت منجر به کاهش نیروی زلزله‌ی وارده به سازه می‌شود و همین ‌طور برعکس این مطلب نیز صادق است.

با این حساب انتخاب محل تراز پایه نقش بسیار مهمی در اقتصادی و ایمن شدن طراحی سازه ‌ایفا می‌کند. پیش از این که به توضیح بیشتر این مسئله بپردازیم، لازم است با تعریف تراز پایه آشنا شویم.

بر اساس بند 3-3-1-2 از ویرایش چهارم استاندارد 2800، تراز پایه در یک سازه به ترازی گفته می‌شود که از آن تراز به بالا، بین زمین و سازه اختلاف حرکت جانبی وجود دارد و در زیر این تراز، سازه همراه با زمین حرکت کرده و هیچ اختلاف حرکتی با آن ندارد.

البته باید در نظر داشت که وزن المان‌ هایی که در زیر تراز پایه قرار می‌گیرند (مانند دیوارهای حائل، سقف‌ ها، تیرها و ستون‌ های زیر تراز پایه) در جذب نیروی زلزله اثرگذار نخواهند بود.

برای درک بهتر این مطلب به دو شکل زیر توجه کنید.

در تصویر 1 اختلاف حرکت جانبی سازه با زمین از روی فونداسیون آن شروع شده ولی در تصویر 2 حرکت سازه و زمین تا زیر سقف طبقه اول به صورت مشترک بوده و اختلاف حرکت آن‌ها از سقف طبقه اول آن آغاز می‌شود پس برای این مثال می‌توان گفت که تراز پایه سازه 1 در همان تراز فوقانی فونداسیون و تراز پایه سازه 2 در تراز سقف اول سازه قرار دارد. همین مسئله به ظاهر ساده باعث شده است که ارتفاع مؤثر (h) و میزان دریفت (Δ) سازه در دو سازه متفاوت شده و نیروی زلزله وارده بر این دو سازه متفاوت باشد.

 

تعریف تراز پایه ساختمان

تعریف تراز پایه ساختمان

 

حال که با تعریف و نحوه تشخیص محل تراز پایه سازه آشنا شدیم، می توان با مراجعه به دو تعریف بیان شده در بند 3-3-1-2 استاندارد 2800، تعریف دقیق‌ تری را برای انتخاب محل تراز پایه پیدا کرد.

این دو تعریف که بر مبنای همان تعریف و مثال فوق استوار هستند، عبارت‌ اند از:

 

تعریف اول برای انتخاب محل تراز پایه بر اساس استاندارد 2800

تعریف اول برای انتخاب محل تراز پایه ساختمان

 

بر اساس بند فوق، در اغلب ساختمان های فاقد یا دارای زیر زمین که با دیوار پیرامونی فاصله دار از خاک اطراف هستند، تراز پایه در روی سطح فوقانی شالوده (تراز تمام شده ی فونداسیون) در نظر گرفته می شود.

 

 

تراز پایه در سازه با و بدون زیر زمین در حالتی که دیوار نگهبان به سازه متصل نیست

تراز پایه در سازه با و بدون زیر زمین در حالتی که دیوار نگهبان به سازه متصل نیست

 

تعریف محل تراز پایه در ساختمان

تعریف دوم برای انتخاب محل تراز پایه

 

از این بند آن‌ چنان بر می‌آید که برای انتقال تراز پایه از سطح فوقانی فونداسیون به بالای دیوار حائل، تأمین شروطی را لازم است که در تصویر شماتیک زیر این شروط به طور مختصر بیان شده است.

 

شرایط انتقال محل تراز پایه به بالای دیوار حائل

شرایط انتقال تراز پایه به بالای دیوار حائل

 

علاوه بر شروط استاندارد 2800، بر اساس آیین‌ نامه ASCE07 پارامترهای دیگری در انتخاب محل تراز پایه دخیل‌اند که عبارت‌اند از:

  1. موقعیت سطح زمین طبیعی نسبت به تراز طبقات
  2. بازشو های تعبیه‌ شده در دیوار حائل
  3. جنس دیوار های حائل زیر زمین
  4. متصل یا مستقل بودن دیوار های حائل زیر زمین
  5. شیب زمین مجاور سازه
  6. وجود شمع در زیر فونداسیون
  7. وجود اختلاف تراز در فونداسیون سازه

در ادامه به تشریح هر کدام از عوامل فوق می پردازیم.

تعیین محل تراز پایه سازه با توجه به موقعیت سطح زمین طبیعی نسبت به تراز طبقات

این مورد را با در نظر گرفتن 3 حالت زیر بررسی خواهیم نمود:

ساختمان فاقد زیر زمین

مطابق تصویر زیر سازه‌ی بدون زیر زمینی را در نظر بگیرید. سطح زمین طبیعی تقریباً هم‌ تراز با سطح فوقانی فونداسیون‌ های میانی است. اگر فرض کنیم که بخش عمده‌ ای از سیستم لرزه بر روی فونداسیون‌ های میانی قرار داشته و خاک اطراف ساختمان دارای مقاومت خوب و تراکم کافی باشد، می‌ توان تراز پایه را در سطح فوقانی فونداسیون در نظر گرفت.

 

تراز پایه در ساختمان بدون زیر زمین

تراز پایه در ساختمان بدون زیر زمین

 

ساختمان دارای زیرزمین

برای این قبیل سازه‌ها بسته به نوع سیستم لرزه بر و موقعیت سطح زمین طبیعی نسبت به تراز طبقات، محل تراز پایه می‌تواند متغیر باشد. انواع حالات محتمل برای ساختمان‌ های داری زیر زمین به شرح زیر است.

الف: تراز زمین طبیعی نزدیک به تراز سقف زیر زمین و سیستم سازه‌ای قاب خمشی باشد

در این حالت مانند تصویر زیر، در صورتی که تراز سقف بالاترین طبقه‌ی زیر زمین با تراز زمین طبیعی اختلاف اندکی داشته باشد، توصیه می‌شود تراز پایه در تراز طبقه‌ ای در نظر گرفته شود که نزدیک به سطح زمین است (در این شکل، منظور تراز سقف زیر زمین می‌باشد). البته برای انتقال تراز پایه به این تراز لازم است که خاک اطراف زیر زمین سخت و متراکم باشد تا از عدم وجود اختلاف حرکت بین زمین و سازه در تمام ارتفاع زیر زمین اطمینان حاصل شود.

در آیین‌ نامه ASCE07 برای حالتی که تراز پایه در نزدیکی سطح زمین در نظر گرفته می‌شود، شرط دیگری را برای انتقال تراز پایه به سطح زمین بیان می‌کند. بر اساس این شرط خاک پیرامون ساختمان نباید تحت حداکثر زلزله محتمل دچار روانگرایی (Liquefaction) شود. در صورت عدم ارضای این شرط، تراز پایه بر روی فونداسیون برده می‌شود.

 

تراز پایه در ساختمان با زیر زمین هم‌سطح با زمین طبیعی

تراز پایه در ساختمان با زیر زمین هم‌سطح با زمین طبیعی

 

ب: تراز زمین طبیعی نسبت به تراز سقف زیر زمین دارای اختلاف و سیستم سازه‌ ای قاب خمشی باشد

برای این حالت تصویر زیر را می‌توان در نظر گرفت. همان‌گونه که در تصویر نیز مشخص است، زمین طبیعی از تراز بالاترین سقف زیر زمین دارای فاصله‌ی (اختلاف تراز) قابل‌ توجهی است. در این شرایط مهندس طراح با اطمینان از موارد زیر می تواند تراز سقف زیر زمین را به عنوان تراز پایه در نظر بگیرد :

  • اجرای پیوسته‌ی دیوار حائل بتنی در تمام عمق زیر زمین (و حتی در ارتفاعی از زیر زمین که در بیرون از خاک قرار دارد)
  • تأمین اتصال یکپارچه‌ی دیوار حائل با تیرها، ستون‌ ها و سقف زیر زمین
  • وجود خاک کوبیده شده مرغوب یا بتن مگر در پشت دیوار های حائل

با توجه به کیفیت ساخت و ساز در کشورمان و یا احتمال حذف خاک پشت دیوار در حین ساخت ‌و ساز پلاک‌های مجاور و در راستای افزایش حاشیه اطمینان، توصیه می‌کنیم در این حالت محل تراز پایه را بر روی فونداسیون در نظر بگیرید.

محل تراز پایه ساختمان با زیر زمین غیر هم‌سطح با زمین طبیعی

محل تراز پایه ساختمان با زیر زمین غیر هم‌سطح با زمین طبیعی

 

پ: سطح زمین با فاصله از تراز سقف زیر زمین قرار داشته و سیستم سازه‌ای دارای دیوار برشی باشد

این حالت مشابه حالت پیشین می‌باشد با این تفاوت که در سیستم لرزه بر از دیوار برشی به جای قاب خمشی استفاده شده است.

ممکن است در وهله اول تفاوتی برای تعیین محل تراز پایه بین این دو حالت قائل نشوید و تراز پایه را با تأمین شرایط مذکور در حالت پیشین، در روی دیوار حائل (سقف زیر زمین) در نظر بگیرید ولی باید خاطر نشان کرد که بر اساس بند 12-2-3-1 از آیین‌ نامه ASCE07، شرط بالا آمدن تراز پایه از روی فونداسیون و انتقال آن به تراز بالای دیوار حائل آن است که سختی اعضای پایین تراز پایه حداقل 10 برابر سختی اعضای قرار گرفته در بالای تراز پایه باشد.

به عبارت دیگر تغییر مکان تراز فوقانی دیوار حائل (محلی که تراز پایه در آنجا قرار گرفته است)، تحت بار جانبی در هر دو راستای x و y حداکثر 0.01 تا 0.02 تغییر مکان نسبی جانبی (Drift) اولین طبقه‌ی قرار گرفته بر روی آن تراز باشد.

لازم به ذکر است که در اغلب ساختمان‌های مرسوم با قاب خمشی، به دلیل سختی زیاد دیوارهای حائل بتن‌ آرمه در مقایسه با قاب خمشی، شرط حداقل 10 برابر سختی خود به ‌خود تأمین می‌شود که نیازی به کنترل آن نیست.

اما برای حالتی که سازه دارای دیوار برشی بوده و مابین تراز بالاترین سقف زیر زمین و سطح زمین طبیعی فاصله‌ی زیادی وجود دارد (مانند تصویر زیر)، توصیه می‌شود به دلیل نزدیک بودن سختی دیوار برشیِ طبقات به سختی دیوار حائل زیر زمین و عدم ارضای شرط سختی 10 برابر، از کنترل دریفت سازه در تراز بالای دیوار حائل صرف نظر کرده و محل تراز پایه را بر روی فونداسیون قرار دهیم.

 

تراز پایه در سازه دارای دیوار برشی و زیر زمین غیر هم سطح با زمین طبیعی

تراز پایه در سازه دارای دیوار برشی و زیر زمین غیر هم سطح با زمین طبیعی

 

تعیین محل تراز پایه با توجه به وجود بازشو در دیوار حائل

در موارد خاصی با توجه به نیاز کارفرما، مهندس طراح بایستی در داخل دیوار حائل زیر زمین بازشوهایی (مثلاً به عنوان محل پنجره برای تأمین روشنایی زیر زمین غیر هم‌سطح با زمین طبیعی یا محل تهویه برای موتور خانه‌ی مستقر در زیر زمین) تعبیه کند. برای این مورد می‌توان 2 حالت زیر را در نظر گرفت:

سیستم قاب خمشی

در این حالت اگر سطح بازشوهای تعبیه‌شده در مقایسه با سطح دیوار حائل زیر زمین، ناچیز باشد، با توجه به کاهش اندک سختی دیوار حائل، می‌توان تراز پایه را در پایین‌ ترین تراز بازشو ها در نظر گرفت. ولی در غیر این صورت که سطح بازشو نسبت به سطح دیوار حائل زیر زمین قابل‌ اغماض نباشد (مانند شکل زیر)، در این حالت با ارضای شرط سختی حداقل 10 برابری دیوار حائلِ بازشو دار نسبت به قاب خمشی، می‌توان تراز پایه را در پایین‌ ترین تراز بازشوها در نظر گرفت. برای حالت اخیر توصیه می‌کنیم که از دردسر کنترل سختی حداقل 10 برابر صرف نظر و تراز پایه را به سطح فونداسیون منتقل کنید.

تراز پایه در حالی که بازشو در دیوار حائل باشد

تراز پایه در حالی که بازشو در دیوار حائل باشد

 

سیستم دارای دیوار برشی

در صورتی که سازه دارای دیوارهای برشی به عنوان سیستم لرزه بر بود و در دیوار حائل زیر زمین آن بازشوهایی (با هر سطحی نسبت به سطح دیوار حائل) تعبیه شود، توصیه می‌شود محل تراز پایه را در روی سطح فونداسیون در نظر بگیرید (مشابه استدلال این سیستم بدون بازشو)

 

تعیین محل تراز پایه ساختمان با توجه به جنس دیوارهای حائل زیر زمین

در اغلب اوقات مهندسین در ساختمان‌ های متعارف با یک طبقه زیر زمین با حداکثر ارتفاع 3.5 متر، برای کاهش هزینه‌ های اجرا و برحسب تجربه، در دیتیل‌های اجرایی برای دیوارهای حائل زیر زمین، از آجر فشاری به همراه ملات ماسه سیمان (دیوار بنّایی) به جای بتن‌ آرمه استفاده می‌کنند که نمونه‌ هایی از آن‌ها در تصویر زیر مشاهده می‌کنید.

دیوار حائل با مصالح بنایی (آجر فشاری) و تاثیر آن در محل تراز پایه

دیوار حائل با مصالح بنایی (آجر فشاری)

 

در چنین مواردی حتی در صورت وجود خاک مقاوم و متراکم در پشت دیوار، به دلیل این که دیوار حائل بنّایی اتصال یکپارچه‌ای با تیرها، ستون‌ها و سقف زیر زمین ندارد و همین‌ طور سختی آن بسیار کمتر از سختی دیوارهای حائل بتن‌ آرمه است، نمی‌توان تراز پایه را به بالای دیوار حائل بنایی انتقال داد.

تعیین محل تراز پایه ساختمان با توجه به مستقل یا متصل بودن دیوار های حائل زیر زمین

پیش از بررسی این بحث بایستی با تعریف دیوار حائل مستقل و متصل آشنا شویم؛

دیوارهای حائل مستقل

دیوارهایی که در زیر زمین اجرا شده و هیچ اتصالی با ستون، تیر و سقف سازه ندارد. در واقع این دیوارها به صورت مجزا و با فاصله از ساختمان اجرا شده و فشار خاک را پیش از رسیدن به دیوار زیر زمین مهار می‌کنند. همین موضوع منجر می‌شود که در این حالت بتوان دیوارهای زیر زمین را همانند سایر دیوارهای پیرامونی طبقات از بلوک‌ های سیمانی یا سفالی ساخته و برای آن بازشو تعبیه نمود. در تصویر زیر، شکل شماتیک آن قابل مشاهده است.

 

تعیین محل تراز پایه ساختمان با توجه به دیوار حائل مستقل

دیوار حائل مستقل

 

دیوارهای حائل متصل

دیوارهایی که با یک اتصال یکپارچه به ستون‌ها، تیرها و سقف زیر زمین متصل بوده و از نظر سازه‌ ای با آن‌ ها به صورت یکپارچه عمل می‌کنند. این نوع دیوار حائل در اغلب ساخت‌ و سازهای فعلی به صورت گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد که نمونه‌ای از آن را در تصویر زیر مشاهده می‌کنید.

 

 

دیوار حائل متصل و تاثیر متصل و مستقل بودن دیوار های حائل زیر زمین بر تعیین محل تراز پایه

دیوار حائل متصل

 

پس از آشنایی با تعریف و عملکرد دیوارهای حائل مستقل و متصل، حتماً شما نیز این استنباط را کرده‌اید که برای دیواری حائل مستقل، محل تراز پایه حتماً روی سطح فونداسیون واقع خواهد شد و برای دیوارهای حائل متصل، بسته به نوع سیستم باربر لرزه‌ ای و موقعیت سطح زمین، محل تراز پایه با قضاوت مهندس طراح سازه مشخص می‌شود (مطابق بخش‌ های قبل)

 

تعیین محل تراز پایه ساختمان با توجه به شیب زمینِ مجاور سازه

گاهی به دلیل توپوگرافی خاص منطقه و قطعه ‌بندی نامناسب زمین‌ ها، قطعه زمین مورد نظر بین دو زمین با تراز مختلف قرار می‌گیرد (مانند تصویر زیر). تعیین محل تراز پایه در این مورد بسته به مستقل یا متصل بودن دیوارهای حائل، متفاوت است.

 

سازه واقع‌ شده در زمین با شیب طبیعی متفاوت

سازه واقع‌ شده در زمین با شیب طبیعی متفاوت

 

اگر سازه‌ی روی زمین شیب‌ دار با دیوار حائل مستقل باشد

در این حالت به دلیل این که دیوار حائل، مانند تصویر زیر، هیچ اتصالی با سازه ندارد، در حین زلزله، سازه مستقل از زمین حرکت می‌کند. در نتیجه محل تراز پایه، مستقل از نوع سیستم سازه‌ای، روی پایین‌ ترین سطح زمین طبیعی در نظر گرفته می‌ شود.

 

سازه در شیب طبیعی زمین و با دیوار حائل مستقل

سازه در شیب طبیعی زمین و با دیوار حائل مستقل

 

اگر سازه‌ی روی زمین شیب‌دار با دیوار حائل متصل به سازه باشد

به دلیل این که در این حالت سیستم لرزه بر سازه‌ای، باید فشار جانبی خاک را نیز تحمل‌ کند، محل تراز پایه سطح زمین آن طرف از ساختمان می‌باشد که پایین‌تر قرار دارد. در نتیجه برای هر دو شکل زیر و با در نظر گرفتن توضیحات فوق، محل تراز پایه در روی زمین طبیعی سمت راست سازه‌ها قرار داد. البته برای این قبیل سازه‌ها استفاده از سیستمی که سختی بخش پایین آن بیشتر از سختی بخش بالایی آن باشد، رفتار مطلوب‌تری خواهد داشت.

 

سازه در شیب زمین طبیعی با دیوار حائل متصل و سیستم دیوار برشی

سازه در شیب زمین طبیعی با دیوار حائل متصل و سیستم دیوار برشی

 

 

سازه در شیب زمین طبیعی با دیوار حائل متصل و سیستم قاب خمشی

سازه در شیب زمین طبیعی با دیوار حائل متصل و سیستم قاب خمشی

 

تعیین محل تراز پایه با توجه به وجود شمع در زیر فونداسیون

بر خلاف تصور اغلب مهندسین، شمع‌ها به دلیل این که همراه با حرکت زمین به صورت جانبی حرکت می‌کنند و به مقدار کمی در سطحی که حرکت افقی زمین لرزه به ساختمان منتقل می‌شود، تحت تأثیر قرار می‌گیرند، از عوامل تأثیرگذار بر محل تراز پایه نیستند.

تعیین محل تراز پایه ساختمان با توجه به وجود اختلاف تراز در فونداسیون سازه

فرض کنید همانند تصویر زیر، با توجه به نیاز کارفرما، زیر زمین سازه فقط در بخشی از پلان سازه (و نه در کل مساحت زیر بنا) اجرا خواهد شد. در این شرایط تعیین محل تراز پایه‌ی سازه با توجه به توضیحات قبلی اندکی پیچیده خواهد شد؛ زیرا که با توجه به شرایط خاص این سازه، تعیین ترازی که زلزله از آن تراز به بالا، به سازه اعمال می‌شود، نیازمند دید و قضاوت مهندسی دقیقی است.

از آنجایی‌ که جامعه مهندسین و اساتید صاحب‌ نظر در این مورد خاص به اجماع نظر نرسیده‌اند، استفاده از روشی که در ادامه توضیح می‌دهیم، برای تعیین محل تراز پایه در این قبیل سازه‌ها مناسب است.

 

تعیین محل تراز پایه ساختمان با توجه به اختلاف تراز در فونداسیون

سازه با یک بخش دارای زیر زمین

 

برای محاسبه‌ی نیروی زلزله در این حالت، بهتر است یک بار تراز پایه را در پایین‌ ترین تراز (پای ستون‌ های زیر زمین) و بار دیگر در بالای زیر زمین (در مثال ما، تراز سطح زمین طبیعی) قرار دهیم. برای هر دو حالت، سازه را به صورت مجزا آنالیز کرده و بر اساس حالت بحرانی (بیشترین نیروی برش پایه وارده به سازه) طراحی سازه را انجام دهیم. البته لازم به ذکر است در صورتی که اطراف دیوار زیر زمین با دیوار حائل بتن‌ آرمه پوشیده شده باشد و شرایط بند 3-3-1-2-ب استاندارد 2800 ویرایش چهارم را ارضا نماید و با در نظر گرفتن سایر توضیحاتی که پیش‌ تر گفته شد، می‌توان تراز پایه را به بالای دیوار حائل انتقال داد.

تأثیر محل تراز پایه بر تحلیل استاتیکی معادل

بر اساس استاندارد 2800 ویرایش چهارم در بند 3-2-2، ساختمان‌ هایی را که می‌ توان از روش استاتیکی معادل برای تحلیل آن‌ ها استفاده کرد، بیان می‌ کند. در این روشِ تحلیل برای محاسبه نیروی برش پایه زلزله (Vu) وارده بر سازه، در ابتدا لازم است ضریب زلزله (C) مطابق بند 3-3-1-1 این استاندارد محاسبه شود.

برای محاسبه ضریب زلزله (C)، لازم است هر یک از پارامترهای A، B، I و Ru بر اساس بندهای موجود در استاندارد 2800 محاسبه شوند. با مراجعه به این بندها و روابط بیان شده در آن‌ ها (که از تکرار مجدد آن در این مقاله صرف نظر شده است)، می‌توان دید که برای تعیین این پارامترها نیاز به تعیین ارتفاع سازه داریم.

به ‌عنوان‌ مثال اگر تراز پایه را روی فونداسیون در نظر بگیریم (مانند تصویر ابتدای مقاله)، به علت زیاد بودن ارتفاع (معمولاً در سازه‌ هایی با شش طبقه و بیشتر)، زمان تناوب سازه به احتمال زیاد از مقدار Ts بیشتر شده و مقدار ضریب B1 از رابطه زیر به دست می‌آید:

 

محاسبات مربوط به تأثیر محل تراز پایه بر تحلیل استاتیکی معادل

 

همان‌ طور که دیده می‌شود مقدار این ضریب کمتر از دو رابطه بند 2-3-1 در استاندارد 2800 می‌باشد. حال در صورتی که همین سازه را با یک طبقه زیر زمین را در نظر بگیریم، تراز پایه آن به ارتفاع بالاتری (نزدیک سقف اول سازه) منتقل خواهد شود که منجر به کاهش ارتفاع سازه‌ ای خواهد شد. در این حالت زمان تناوب سازه به احتمال زیاد از مقدار Ts کمتر شده و ضریب B1 از رابطه زیر به دست می‌آید:

 

محاسبات مربوط به تأثیر محل تراز پایه بر تحلیل استاتیکی معادل

 

از مقایسه ضرایب B1 به‌دست ‌آمده برای دو حالت می‌توان نتیجه گرفت این ضریب برای حالتی که سازه دارای زیر زمین است، مقدار بیشتری خواهد داشت که در نتیجه‌ی آن مقدار ضریب زلزله (C) برای این سازه بیشتر از سازه‌ی فاقد زیر زمین شده و نیروی زلزله بیشتری به این سازه وارد خواهد شد.

شاید با دیدن روابط و نتایج به‌ دست‌ آمده از آن‌ ها، این سؤال برایتان ایجاد شود که چرا طراحان سازه با علم بر این که تعبیه دیوار حائل و ارضای شرایط انتقال تراز پایه به بالای دیوار حائل، باعث افزایش مقدار ضریب زلزله و غیر اقتصادی شدن طراحی می‌شود، علت اصلی علاقه مهندسین محاسب علاقه‌ مند به بالا آوردن تراز پایه در سازه چیست؟

علت این امر آن است که در صورتی که تراز پایه به بالای دیوار حائل انتقال یابد، وزن دیوارهای حائل (که عدد قابل‌ توجهی است) در وزن مؤثر لرزه‌ ای (W) سازه وارد نمی‌شود. در واقع هر چند با انتقال تراز پایه به بالای دیوار حائل ضریب زلزله (C) را افزایش دادیم ولی این انتقال باعث شد که وزن المان‌ های زیر تراز پایه (مانند وزن دیوارهای حائل، سقف زیر زمین و…) در جذب نیروی زلزله اثرگذار نباشند. از آنجایی‌ که مقدار کاهش وزن مؤثر لرزه‌ای (W) خیلی بیشتر از مقدار افزایش ضریب B1 می‌باشد؛ لذا در کل مقدار برش پایه زلزله (Vu) که بر اساس رابطه‌ ی بند 3-3-1 محاسبه می‌شود، کاهش خواهد یافت:

 

کاهش مقدار برش پایه زلزله با وجود افزایش ضریب B1 بر اساس استاندارد 2800

 

از دیگر مواردی که تغییر محل تراز پایه اثر خود را در تحلیل استاتیکی معادل نشان می‌دهد، مقدار نیروی جانبی توزیع شده در ارتفاع سازه است. سهم هر طبقه‌ی سازه از نیروی جانبی زلزله (Fui) طبق رابطه‌ی 3-3-6 استاندارد 2800 ویرایش چهارم محاسبه می‌شود:

 

توزیع نیروی جانبی زلزله در ارتفاع ساختمان در مقررات ملی ساختمان

 

همان‌ طور که در رابطه‌ی فوق نیز مشخص است، مقدار سهم هر طبقه از نیروی زلزله (Fui) یک رابطه‌ی غیرخطی با ارتفاع سقف آن طبقه از تراز پایه (h) دارد. پس هر چه تراز پایه سازه بالاتر، سهم طبقات از نیروی برش پایه زلزله کمتر و ابعاد المان‌ های باربر جانبی (لرزه‌ ای) کوچک‌ تر و نهایتاً طراحی اقتصادی‌ تر خواهد شد.

تأثیر محل تراز پایه بر تحلیل دینامیکی خطی

در سازه‌ هایی که شرایط استفاده از تحلیل استاتیکی معادل (بند 3-2-2 استاندارد 2800) تأمین نشود، بایستی از تحلیل دینامیکی خطی استفاده نمود. در این روش، تحلیل سازه با فرض رفتار خطی انجام می‌شود و مدهای ارتعاشی سازه تعیین و بیشینه بازتاب در هر مود با توجه به زمان تناوب آن مود، از طیف طرح برآورده می‌شود. سپس با ترکیب آماری بازتاب‌ ها (روش جذر مجموع مربعات یا روش ترکیب مربعی کامل) بازتاب کلی سازه به دست می‌آید.

در واقع پس از یافتن نیروی زلزله بر اساس روش استاتیکی معادل، با استفاده از توضیحات فوق باید تحلیل دینامیکی کرده و نیروی برش پایه به‌ دست‌ آمده از روش تحلیل استاتیکی را با نیروی برش پایه حاصل از تحلیل دینامیکی هم‌ پایه نمود و مقادیر بازتاب‌ ها را اصلاح کرد.

همانند روش تحلیل استاتیکی معادل، تعیین محل تراز پایه سازه تأثیر خود را در محاسبه زمان تناوب اصلی سازه و تعیین ضریب بازتاب (B) نشان می‌دهد. در روش تحلیل دینامیکی خطی به دلیل استفاده از فایل‌ های متنی آماده (یا از پیش ‌ساخته شده) برای محاسبه ضریب بازتاب (B)، مشاهده تأثیر تراز پایه در این نوع تحلیل پنهان است.

 

تأثیر تراز پایه در تعیین اندازه درز انقطاع

ویرایش چهارم استاندارد 2800 برای کاهش خسارات ناشی از ضربه‌ی ساختمان‌ های مجاور به یکدیگر، تعبیه درز انقطاع مطابق بند 1-4-1 این استاندارد را برای ساختمان‌ های با هشت طبقه و کمتر به صورت زیر بیان می‌کند:

 

تأثیر تراز پایه در تعیین اندازه درز انقطاع برای کاهش خسارات ناشی از ضربه‌ی ساختمان‌ها

 

از بند فوق و تصویر زیر به وضوح مشخص است که در مورد محاسبه اندازه درز انقطاع، تعیین صحیح محل تراز پایه بسیار مهم است. به‌ عنوان ‌مثال در تصویر زیر با وجود آن که ارتفاع اسکلت هر دو سازه (ارتفاع مستطیل‌ های آبی‌ رنگ) با هم برابر است، ولی به دلیل وجود یک طبقه زیر زمین در سازه 2 و انتقال تراز پایه آن به تراز سقف اول سازه، برای محاسبه درز انقطاع در سازه 1 باید مقدار h1 و در سازه 2 مقدار h2 را در 0.005 ضرب نمود.

 

ارتفاع مؤثر در تعیین درز انقطاع

ارتفاع مؤثر در تعیین درز انقطاع

 

منابع

  1. استاندارد 2800 ویرایش چهارم
  2. آیین‌نامه بارگذاری آمریکا ASCE07-10
  3. Kelly, D. (2009). “Location of base for seismic design”. Structure Magazine, p. 8-11.
  4. Elias. W.J;M.F. Khouri (2012), “Identifying the Fixed Base Location of Building Structures under Seismic Excitation”, International Journal of Science and Research (IJSR)

 

 

 

خرید لينک هاي دانلود

دانلود رایگان اعضای ویژه

دانلود رایگان این آموزش و ده ها آموزش تخصصی دیگر به ازای پرداخت فقط 29 هزار تومان (+ اطلاعات بیشتر)

خرید با اعتبار سایت به ازای پرداخت فقط 2 هزار تومان

دانلود و ذخیره فقط همین آموزش ( + عضو شوید و یا وارد شوید !)

دانلود سریع و بدون نیاز به عضویت به ازای پرداخت فقط 2 هزار تومان

پیش از همه باخبر شوید!

تعداد علاقه‌مندانی که تاکنون عضو خبرنامه ما شده‌اند: 14,661 نفر

تفاوت اصلی خبرنامه ایمیلی سبزسازه با سایر خبرنامه ها نوآورانه و بروز بودن آن است ، ما تنها تازه ترین های آموزشی ، تخفیف ها و جشنواره ها و ... مورد علاقه شما را هر هفته به ایمیل تان ارسال می کنیم

نگران نباشید، ما هم مثل شما از ایمیل های تبلیغاتی متنفریم ، خاطر شما را نخواهیم آزرد!

تولید کنندگان آموزش
ارسال نظرات
نظرات کاربران
  1. سینا

    خسته نباشید مهندس متن خوبی و جمع و جور کردین ولی یه جا گفتین سختی پایین ۱۰ برابر بالا باشه به عبارتی دریفت ۰٫۰۱ تا ۰٫۰۲ باشه.آیا نباید ۰٫۱ باشه؟چجوری به این درصد رسیدین ممنون میشم بگین

    پاسخ دهید

  2. امیر صفی زاده

    سلام مهندس جان.
    این دو جمله از دو منبع مختلف نقل و قول شده است. عبارتی که میگه سختی دیوار حائل ۱۰ برابر سیستم فوقانی بشه، از چند تامقاله انگلیسی و فارسی اخذ شده و جمله ای که میگه دریفت به ۰٫۰۱ تا ۰٫۰۲ محدود بشه، توسط سازمان نظام مهندسی استان اصفهان بین شده است.
    از اون جایی که بررسی ۱۰ برابر بودن سختی دیوار نسبت به سیستم فوقانی، کار سخت و وقت گیری هست؛ نظام مهندسی اصفهان کنترل دریفت رو پیشنهاد پیشنهاد داده است.
    موفق و سربلند باشید

    پاسخ دهید

؟

فقط کافیست ایمیلتان را وارد کنید

در کمتر از 5 ثانیه اطلاعاتتان را وارد کنید و 3 ایبوک طراحی سازه بتنی در ایتبس را به همراه هدیه ویژه آن در ایمیلتان دریافت کنید
برایم ایمیل شود
نگران نباشید ایمیل های مزاحم نمی فرستیم
close-link

افزایش درآمد طراحی سازه
63 دقیقه ویدئو رایگان دکتر سالار منیعی

یاد بگیرید پیش از رسیدن به سال 99 چه مهارتهایی را بصورت تخصصی بیاموزید تا جزو 10% موفق طراحان سازه باشید.
همین الان دریافت می کنم.
با بستن این صفحه دیگر این پیشنهاد را هیچ وقت نخواهید دید.
close-link