صفحه اصلی  »  مبانی و مفاهیم عمرانی  »  مباحث لرزه ای  »  محاسبه نیروی قائم زلزله و نحوه اعمال بار زلزله در etabs همراه با حل 4 مثال کاربردی (آپدیت 1400)

محاسبه نیروی قائم زلزله و نحوه اعمال بار زلزله در etabs همراه با حل 4 مثال کاربردی (آپدیت 1400)

بیشتر شناخت ما از اثر زلزله بر ساختمان­ ها در رابطه با مولفه افقی زلزله در زلزله طرح می­ باشد در­حالیکه یکی از ویژگی­ های مهم زلزله ­های حوزه نزدیک، دارا بودن مولفه نیروی قائم زلزله است که محتوای فرکانسی بالایی دارد و در بسیاری از موارد از مولفه افقی همان زلزله به مقدار قابل توجهی بیشتر و خطرناک تر است.

اما نیروی قائم زلزله را چگونه باید در ایتبس اعمال کنیم؟ آیا نحوه ی اعمال مولفه قائم زلزله در شرایط لرزه ای متفاوت خواهد شد؟

ما در این مقاله جامع ابتدا مفهوم مولفه قائم زلزله را بیان می کنیم و سپس در یک ویدئو رایگان به محاسبه نیروی قائم زلزله با حل مثال می پردازیم و آنگاه نحوه اعمال آن در ایتبس را آموزش خواهیم داد.

⌛ آخرین به روز رسانی: 17 شهریور 1400

📕 تغییرات به روز رسانی: آپدیت بر اساس مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1398

 

با مطالعه این مقاله چه می آموزید؟

1. فلسفه اعمال مولفه قائم زلزله چیست؟

همواره یکی از راه ­های شناخت زلزله توجه به احساسی است که افراد پس از وقوع آن داشته ­اند. در واقع یک ارزیابی کیفی ساده گاهاً می ­تواند کلید حل بسیاری از مسائل دشوار مهندسی زلزله باشد. می­ خواهیم بحث نیروی قائم زلزله را با چنین رویکردی بیاموزیم. در اثر حرکت و برخورد گسل­ ها، یک وضعیت انفجاری درون لایه­ های زیرین زمین رخ می­ دهد.

تاثیر این اتفاق را، ما در روی زمین به صورت زلزله حس می­ نماییم. هر چقدر محل وقوع این انفجار نزدیک­ تر باشد، نیروی وارده به­ گونه ­ایست که احساس خواهیم کرد، به سمت بالا پرتاب شده­ ایم. این نیرو همان مولفه ی قائم زلزله است.

در تصویر زیر به­ صورت شماتیک مطالب فوق قابل درک خواهند بود.

 

نحوه ی ایجاد مولفه قائم نیروی زلزله

شکل 1. نحوه‌ی ایجاد مؤلفه قائم نیروی زلزله

 

به عبارت علمی‌تر، رکوردهای ثبت شده در نواحی نزدیک گسل نشان دهنده حرکت شدید قائم زمین هستند. زلزله‌های حوزه نزدیک به­علت اثر مخرب مؤلفه قائم زلزله از زلزله‌های حوزه دور،  متمایز می‌شوند. این اثرات خصوصاً بر روی دهانه‌های بلند و کنسول­‌ها جدی‌تر نیز می‌باشد.

آیین‌نامه‌های طراحی ساختمان‌ها در برابر زلزله، توجه ویژه‌ای به این مسئله دارند. به همین دلیل امروزه بررسی اثرات این نیرو یکی از مراحل مهم در طراحی سازه می‌باشد.

2. مولفه قائم نیروی زلزله در استاندارد 2800

در این بخش قصد داریم بندهای استاندارد 2800 را در این خصوص بیان و تفسیر کنیم. برای این کار ابتدا می‌توانیم به بند 3-3-9 از این استاندارد اشاره کنیم که در آن نظر استاندارد 2800 در خصوص نیروی قائم زلزله به شرح زیر می‌باشد:

 

نیروی قائم زلزله در استاندارد 2800

 

در توضیح قسمت الف باید گفت که چون پهنه­ های با خطر نسبی خیلی زیاد دارای گسل­ های فعال بسیاری در محدوده خود می­ باشند، آیین­ نامه تصمیم به اعمال اثر نیروی قائم زلزله به کل سازه گرفته است. اما برای ساختمان­ هایی که در پهنه ­های لرزه­ خیزی دیگر قرار گرفته ­اند؛ نیازی به اعمال نیروی قائم زلزله به کل سازه نیست. در این سازه­ ها با توجه به بندهای زیر نیروی قائم را اعمال خواهیم کرد:

 

مولفه قائم نیروی زلزله در استاندارد 2800

 

پس از تعیین پهنه لرزه ­خیزی می بایست مقدار مولفه قائم نیروی زلزله از رابطه زیر محاسبه ­شود:

Fv=0.6AIWp

در این رابطه:

A و I به ترتیب نسبت شتاب مبنای طرح و ضریب اهمیت ساختمان ­می­ باشند.

در مورد بند الف بالا Wp بار مرده و در مورد سایر بندها Wp بار مرده به اضافه کل سربار است.

 

 راستای نیروی قائم زلزله همانند نیروهای ثقلی است. همچنین این نیرو ضریبی از بارهای ثقلی نیز می­ باشد. بنابراین می ­توان اثر آن را مشابه با بارهای ثقلی منظور کرد.

 

اعمال مولفه قائم نیروی زلزله به سازه

شکل 2. Ev هم راستا با بارهای ثقلی

 

3. اعمال نیروی زلزله در 4 پهنه های لرزه ای

همان‌طور که می‌دانید استاندارد 2800 لرزه‌خیزی در مناطق مختلف ایران را به چهار دسته مختلف تقسیم‌بندی کرده است که ما در اینجا این دسته‌بندی را به دو دسته کلی‌تر یعنی پهنه لرزه‌ای با خطر نسبی خیلی زیاد و سایر پهنه‌های لرزه‌ای تقسیم‌بندی می‌کنیم تا اعمال نیروی مؤلفه قائم زلزله را در هر کدام از این دسته‌بندی­ ها مشخص کنیم. همچنین برای یادآوری، نسبت شتاب مبنای طرح را که در واقع ضریبی از شتاب ثفل زمین است، برای مناطق مختلف لرزه‌خیزی، می‌توانیم در جدول 2-1 استاندارد 2800 مشاهده کنیم.

 

اعمال بار قائم زلزله

 

1.3. پهنه لرزه ای با خطر نسبی خیلی زیاد

  • گام اول- در پهنه با خطر نسبی خیلی زیاد (A=0.35) یک ­بار نیروی قائم زلزله را برای کل سازه محاسبه می­ کنیم. این نیرو به صورت ضریبی از بار مرده خواهد بود.

Ev=0.6×0.35×I×(Dead Load)=0.21 Dead Load×I : بار قائم زلزله برای کل سازه ( بند الف)

  • گام دوم- اگر سازه ما دارای کنسول، دهانه­ های بیشتر از 15 متر و یا تیرهایی که بار قائم متمرکز قابل توجهی را تحمل می­ کنند باشد؛ در واقع مشمول یکی از موارد “ب”، “پ” و “ت” از بند 3-3-9-1 خواهد شد. بنابراین باید به این اعضا مجدداً نیروی قائم ناشی از زلزله اعمال شود.

 

  وقتی در پهنه با خطر نسبی خیلی زیاد هستیم یک بار به کل سازه نیروی قائم زلزله را اثر داده­ ایم. چرا مجدداً می ­خواهیم برای بعضی اعضای خاص این کار را تکرار کنیم؟

علت این کار تعریف استاندارد 2800 زلزله از Wp می­ باشد. مطابق تعریفی که در بخش قبل ارائه شد، زمانی که سازه در پهنه با خطر نسبی خیلی زیاد باشد، Wp بار مرده و در مورد سایر بندها Wp بار مرده به اضافه کل سربار است. زمانی که ما به کل سازه نیروی قائم زلزله را اثر دادیم صرفاً بار مرده منظور شده است. پس لازم است تا در مواردی که سازه ما مشمول یکی از موارد “ب”، “پ” و “ت” از بند 3-3-9-1 می­ باشد به صورت زیر کل سربار را نیز در نظر بگیریم.

Ev=0.6×0.35×I×(Live Load) : موارد مشمول ( بند ب، پ و ت)

 

مثال: نیروی قائم زلزله برای یک کنسول در ساختمان مسکونی واقع در پهنه با خطر نسبی خیلی زیاد چقدر است؟

خطر نسبی زلزله در منطقه مورد نظر ما خیلی زیاد است، بنابراین یک بار به روش گفته شده در گام اول، نیروی قائم زلزله را برای کل سازه محاسبه می­ کنیم:

کل سازه:

Ev=0.6×0.35×1.0×(Dead Load=)=0.21 Dead Load

تا این مرحله کنسول یک بار تحت بار مرده محاسبه خواهد شد. در قدم بعدی با توجه به بند “ت” لازم است تا کل سربار را در نظر بگیریم. کل سربار برای این کنسول همان بار زنده آن خواهد بود که مطابق مبحث ششم مقررات ملی ساختمان 300 کیلوگرم بر متر مربع می ­باشد. لذا؛

بخش کنسولی:

Ev= 0.6×0.35×1.0×(300)=63 kg⁄m2

نکته: به­ دلیل اعمال خودکار بار قائم زلزله برای کل سازه، نیازی به اعمال بار قائم زلزله روی تیرهای محیطی کنسول که بار مرده ناشی از دیوارها را تحمل می­کنند، نیست و صرفا بار سطحی فوق روی دال کنسول اعمال می­گردد.

 

سازه واقع در پهنه با خطر نسبی خیلی زیاد

شکل 2. سازه واقع در پهنه با خطر نسبی خیلی زیاد

 

حداقل بارهای زنده گسترده یکنواخت L0 و بار زنده متمرکز کف ها

 

2.3. سایر پهنه ­های لرزه ­خیزی

در این موارد صرفاً اگر سازه ما دارای کنسول، دهانه ­های بیشتر از 15 متر و یا تیرهای با بار قائم متمرکز قابل توجه باشد؛ نیاز به اعمال نیروی قائم زلزله خواهیم داشت. در غیر این صورت زلزله قائم در طراحی سازه بی­ اهمیت خواهد بود. روند کار مشابه با بخش قبل است. ولی برای تسلط بیشتر یک مثال عددی در این خصوص حل می­ کنیم.

مثال: نیروی قائم زلزله برای یک کنسول در ساختمان مسکونی واقع در پهنه با خطر نسبی زیاد چقدر است؟ فرض کنید بار مرده کنسول 400 و بار مرده معادل تیغه­بندی 200 کیلوگرم بر مترمربع است.

خطر نسبی زلزله در منطقه موردنظر ما خیلی زیاد نیست؛ بنابراین نیازی به اعمال نیروی قائم زلزله به کل سازه وجود نخواهد داشت. اما با توجه به بند “ت” باید به کنسول این سازه نیرو اعمال شود. مطابق تعریف در این حالت Wp بار مرده به اضافه کل سربار است. لذا؛

 

محاسبه دستی نیروی زلزله

 

نکته: مطابق بند 6-3-3 مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1398، برای تیغه­ های داخلی با وزن بین ا تا 2 کیلوگرم بر مترمربع، بار گستره مرده معادل درنظر گرفته می­شود. برای اطلاعات بیشتر به مقاله بار معادل تیغه ­بندی مراجعه نمایید.

 

نکته: در این مناطق باید بار قائم زلزله روی تیرهای محیطی کنسول که بار مرده ناشی از دیوارهای خارجی را تحمل می­کنند نیز به صورت دستی محاسبه و اعمال شود.

 

سازه واقع در پهنه با خطر نسبی زیاد

شکل 3. سازه واقع در پهنه با خطر نسبی زیاد

 

3.3. ترکیب بار برای نیروی قائم زلزله

زلزله قائم فقط به ترکیب بارهایی که دارای نیروی زلزله (افقی) هستند، اعمال می‌شود و برای سایر ترکیبات بار تغییری نخواهیم داشت. جالب است ­دانید که بر اساس بند 6-2-3-2 مبحث ششم مقررات ملی ساختمان، در طراحی به روش ضرایب بار و مقاومت، برای هر دو نوع سازه ­های فلزی و بتنی از ترکیبات مشابه استفاده می­شود. بنابراین فقط ترکیبات 5 و 7 مشمول اعمال زلزله قائم هستند.

 

ترکیب بار نیروی قائم زلزله

 

در بند 3-3-9-3 استاندارد 2800، نحوه ترکیب بارهای زلزله با بارهای ثقلی بیان شده است.

 

ضوابط نحوه ترکیب بارهای زلزله

 

4.3. اعمال نیروی قائم زلزله به کل سازه

بسط ترکیبات بار به‌منظور اعمال اثر مؤلفه قائم نیروی زلزله نیز با توجه به ناحیه لرزه‌خیزی به دو صورت انجام می‌گیرد:

1.4.3. اعمال مؤلفه قائم نیروی زلزله به کل سازه در پهنه لرزه ای با خطر نسبی خیلی زیاد

مطابق شکل فوق، نیروی قائم زلزله مانند بارهای ثقلی در راستای قائم می‌باشد؛ بنابراین به‌جای اعمال مستقیم بار Ev به کل سازه، می‌توان در ترکیب بارها ضریب بار مرده را افزایش داد.

از بخش‌های قبل به خاطر داریم که:

Ev=0.6×0.35×I×(Dead Load)=0.21 Dead Load×I :کل سازه

بنابراین در ترکیبات بار معمولی، به صورت زیر ضریب بار مرده را افزایش می‌دهیم:

1. ترکیب بار سنگین تر:

(1.2D+0.21D)+E+L+0.2S

2. ترکیب بار سبک:

 (0.9D+0.21D)+E

استاندارد 2800 در ادامه مطالب مرتبط با نیروی قائم زلزله و در قسمت انتهایی بند 3-3-9-2 نکته زیر را بیان داشته است:

 

مولفه قائم نیروی زلزله (محاسبه نیروی زلزله ویرایش 4)

 

لذا ترکیب بارهای زیر نیز باید ایجاد شوند:

3. ترکیب بار سنگین

(1.2D-0.21D)+E+L+0.2S

4. ترکیب بار سبک تر

(0.9D-0.21D)+E

 

 بدیهی است در میان ترکیب ­بارهای فوق تنها ترکیب بارهای 1 و 4 بحرانی خواهند بود. و نیازی به تعریف ترکیب بارهای 2 و 3 نیست.(چرا؟)

در نهایت می ­توان گفت که بسط ترکیبات بار برای کل سازه به صورت زیر می­ باشد:

 

محاسبه ترکیب بار نیروی قائم زلزله

نکته: دو ترکیب بار آخر، جهت کنترل Uplift و کشش ستون­ها است.

نکته: بر اساس مورد الف از بند 6-2-3-2 مبحث ششم مقررات ملی ساختمان، استفاده هم­زمان از کاهش بار زنده بر اساس سطح بارگیر و ضریب کاهشی 0.5 برای کاربری­ های با بار زنده کمتر از 5 کیلونیوتن بر مترمربع، مجاز نیست. در بیشتر موارد، 0.5L0.5 بحرانی­ تر از اعمال کاهش سربار زنده ناشی از سطح بارگیر است.

 

ضوابط نرکیب بار نیروی زلزله

 

بر اساس بند 3-12-2 استاندارد 2800، ضریب بار زلزله قائم، باید یک در نظر گرفته شود.

 

ضریب بار نیروی زلزله

 

2.4.3. اعمال مولفه قائم نیروی زلزله به اعضای خاص سازه

با توجه به قسمت‌های “ب” و “پ” و “ت” از بند 3-3-9-1 آیین‌نامه 2800 این اعضا شامل کنسول‌ها، تیرهای با طول بیشتر از 15 متر و تیرهایی که بار متمرکز قابل‌توجه دارند، می‌باشد که رعایت این بند در تمامی نواحی لرزه‌خیزی الزامی می‌باشد.

 

اعمال مولفه قائم نیروی زلزله

شکل 4. اعمال مؤلفه قائم نیروی زلزله به اعضای خاص سازه

 

نکته: طبق بند 3-3-9-2 استاندارد 2800 ویرایش چهارم، در مورد بالکن ها و پیش آمدگی ها، نیروی قائم زلزله باید در دو جهت بالا و پایین و بدون منظور نمودن اثر کاهنده بارهای ثقلی در نظر گرفته شود. یعنی برای طراحی اجزای بالکن ها باید از ترکیب رو به بالای-Ev=0.6AI(D+L) نیز استفاده شود که اگر اجزای بالکن نظیر آرماتورهای خمشی دال بتنی را به صورت دستی طراحی نماییم، نیازی به معرفی این ترکیب در نرم افزار نیست.

 

نحوه اعمال بار قائم زلزله

 

در این حالت پس از محاسبه نیروی قائم زلزله مطابق بخش‌های قبل، مستقیماً آن را در ترکیب بار مورد نظر اعمال می‌کنیم. به مثال‌های زیر توجه فرمایید:

 

بسط ترکیبات بار برای یک کنسول یا تیر بلند و یا تیرهایی که بار قائم متمرکز زیادی تحمل می‌کنند در ساختمان مسکونی واقع در پهنه با خطر نسبی خیلی زیاد چگونه است؟

 

بسط ترکیبات بار برای یک کنسول یا تیر بلند

نکته: در این حالت، برای طراحی تیر بلندتر از 15 متر و یا تیرهایی با بار قائم متمرکز قابل­ملاحظه،   است که به ­طور موضعی به این اعضا اعمال می­شود.

 بسط ترکیب بار برای یک کنسول در ساختمان مسکونی واقع در پهنه با خطر نسبی زیاد، متوسط و کم چگونه است؟

 

بسط ترکیب بار برای یک کنسول در ساختمان مسکونی واقع در پهنه با خطر نسبی زیاد، متوسط و کم

نکته: مشابه مورد قبل در این حالت، برای طراحی تیر بلندتر از 15 متر و یا تیرهایی با بار قائم متمرکز قابل ملاحظه، Ev=0.6AI(D+L) است که به طور موضعی به این اعضا اعمال می شود.

ناگفته نماند، در مورد نحوه‌ی تأثیر نیروی قائم زلزله، در ترکیبات بار کنترل تنش خاک زیر پی، در مقاله‌ی “تنش خاک زیر پی” بحث‌های بسیار جالبی شده است که پیشنهاد می‌کنیم حتماً آن را مطالعه نمایید.

3.4.3. تفسیر مولفه قائم نیروی زلزله در قالب یک ویدئو رایگان

برای درک کامل مولفه قائم نیروی زلزله  در استاندارد 2800 ویدئو آزموشی کوتاه و رایگانی را در اینجا قرار داده ایم که در این ویدئو ابتدا به معرفی این نیرو می پردازیم و سپس با حل یک مثال کامل روابط موجود در استاندارد 2800 را بسط می دهیم. برای درک کامل این موضوع حتما یک بار ویدئو رایگان زیر را مشاهده کنید.

 

4. نحوه اعمال بار زلزله در ETABS

برای اینکه نرم­ افزار بتواند اثر زلزله قائم را در نظر بگیرد، باید آن را تعریف و در ترکیبات بار موجود در نرم­ افزار اعمال کنیم.

در این حالت نیز پهنه لرزه­ خیزی ساختمان بر پروسه ما تاثیر گذار است.

حالت1. تنظیمات نحوه اعمال بار زلزله در etabs  برای پهنه با خطر نسبی خیلی زیاد

  • گام اول:  تعریف الگوی بار Evبرای این منظور از مسیر زیر یک الگوی بار با نام Ev از نوع Other تعریف می­نماییم:

Define > Load Patterns > Add New Load

 

نحوه اعمال بار زلزله در ETABS

شکل 5. نحوه تعریف بار

 

  • گام دوم: اعمال Ev برای کنسول­ هاایتدا سطح قسمت کنسول را انتخاب کرده و از مسیر زیر بار گستره یکنواخت Ev را اعمال می­نماییم:Assign > Shell loads > Uniform

 

نحوه اعمال بار زلزله در ETABS

شکل 6. نحوه اعمال Ev به صورت سطحی

برای تیرهایی که بار متمرکز قابل­ توجه یا طول بیش از 15 متر دارند و تیرهای اطراف کنسول که بار دیوار خارجی را تحمل می­کنند، Ev به ­صورت بار خطی از مسیر زیر اعمال می ­شود:

Assign > Frame loads > Distributed

 

محاسبه نیروی زلزله در ساختمان

شکل 7. نحوه اعمال Ev در تیرها با بار دیوار یا جان‌پناه یا تیرهای بلند یا دارای بار متمرکز قابل توجه

 

  • گام سوم: اصلاح ترکیب بارهای طراحی موجود با توجه به مطالب گفته شده به‌صورت دستی:

  Define > Load Combinations > Modify combo > …

 

نحوه اعمال بار زلزله در ایتبس

شکل 8. اصلاح دستی ترکیب بارهای طراحی

 

 آیا در مناطق با A=0.35 تمامی ترکیب­ بارها باید به صورت دستی اصلاح شوند؟

از آنجا که اعمال دستی این تغییرات وقت­گیر و با خطا همراه است با تغییر پارامتر Sds می ­توان ترکیب بارها را به صورت اتوماتیک اصلاح نمود.

ضریب Sds به­ صورت زیر قابل تبدیل به استاندارد 2800 است.

0.6AI=0.2 S(ds)→ S(ds)=1.05 I

برای این منظور برای هر دو نوع سازه فولادی و بتنی، از مسیر زیر تغییرات را اعمال می‌کنیم:

Dsign > Steel/Concrete Frame Design > View/Revise Preferences > Design System Sds

 

نحوه اعمال بار زلزله در ETABS

شکل 9. اصلاح ترکیب بارها به‌صورت اتوماتیک

 

با اعمال 1.05*I در قسمت Sds، اگر از ترکیب بار های پیش ­فرض نرم ­افزار استفاده کنید، ضریب بار مرده به صورت اتوماتیک 1.41 و 0.69 خواهد بود.

تذکر 1. منظور از I همان ضریب اهمیت ساختمان می‌باشد که برای ساختمان‌های مسکونی عدد یک خواهد بود.

تذکر 2. حتی با وجود استفاده از Sds همچنان Ev را باید به‌صورت دستی و با علامت مثبت و منفی در ترکیب بارها وارد کرد.

تذکر 3. بعد از تعریف Sds می‌بایست ترکیب بارهای قبلی را حذف نموده و ترکیب بارهای جدید را مطابق شکل زیر ایجاد نمایید. زیرا Etabs ترکیب بارها را به‌صورت اتوماتیک آپدیت نمی‌کند.

 

تنظیمات پیش فرض ترکیب بارهای طراحی

شکل 10. تنظیمات پیش فرض ترکیب بارهای طراحی بعد از اصلاح Sds

 

تذکر 4. حتی در صورت واردکردن ترکیبات بار به‌صورت دستی، می‌بایست Sds به‌صورت صحیح آن در تنظیمات اعمال گردد تا ترکیبات بار ویژه لرزه­ای نیز به صورت صحیح توسط نرم­افزار ساخته شوند.

 نکته: در بحث طراحی سازه‌ها، با دو نوع ترکیب بار مواجه هستیم. یک سری از ترکیب بارها عادی هستند. این‌ها همان ترکیب بارهایی می‌باشند که در طراحی تمامی اعضا و بخش‌های سازه باید کنترل شوند. دسته دوم، ترکیب بارهای ویژه لرزه‌ای هستند. با یک تعریف ساده می‌توان گفت که زلزله تشدید یافته همان زلزله عادی است که با یک ضریب بزرگ‌نمایی (Ω0)، تشدید شده است. به عبارت علمی‌تر برای ساختن ترکیب بارهای ویژه لرزه‌ای به ضریبی نیاز است که در زلزله طرح ضرب شود.

درصورتی‌که در حین انجام هر یک از مراحل در ایتبس خطا یا اروری برخورد کردید می‌توانید با مراجعه به مقاله ” ارورهای پر تکرار طراحی در ایتبس ” خطای به وجود آمده را بر طرف کنید.

حالت 2. تنظیمات نحوه اعمال بار زلزله در Etabs مطابق دستورالعمل سازمان نظام مهندسی ساختمان استان تهران برای پهنه با خطر نسبی خیلی زیاد (A=0.35):

در صفحه 12 دفترچه راهنمای نکات حائز اهمیت در محاسبات و نقشه‌های سازه سازمان نظام مهندسی ساختمان استان تهران سال 96 آمده است:

 

ضوابط محاسبه نیروی قائم زلزله در ایتبس

 

لذا برای اعمال بار قائم زلزله می‌بایست دو کار که در بالا گفته شده است را انجام داد، در اشکال زیر نحوه اعمال در Etabs آورده شده است:

الف) در نظر گرفتن اثر نیروی زلزله قائم زلزله بر روی کف‌ها به‌صورت گسترده و تیرهایی که بار مرده دیوار و … تحمل می‌کنند به‌صورت خطی

برای این کار کافی است ابتدا بر روی عضو یا اعضایی که می‌خواهیم کلیک کرده تا انتخاب شوند و ادامه روند را طبق گام دوم انجام دهیم. در انتها می‌توانیم با راست کلیک کردن بر روی عضو مورد نظر و با مراجعه به بخش Loads، بار وارده به آن عضو یا سطح را مشاهده کنیم که اعمال بار ما به‌درستی انجام شده است.

 

بار اعمال شده روی سطح دال

شکل 11. مشاهده بار اعمال شده روی سطح دال

 

بار اعمال شده در یکی از اعضا

شکل 12. مشاهده بار اعمال شده در یکی از اعضا

 

ب) تعریف زلزله قائم در راهنمای نظام مهندسی تهران برایEtabs 9.7.2 آمده است. اگر از Etabs با ورژن بالاتر استفاده نماییم، می‌بایست جهت در نظر گرفتن وزن اسکلت، از مسیر زیر، اقدام نماییم:

Define > Load pattern > Self Weight Multiplier = 0.6AI

 

اعمال بار قائم زلزه در ایتبس

شکل 13. اصلاح Self Weight Multiplier

 

در صورت استفاده از این روش می‌بایست به نکات زیر توجه کرد:

تذکر 1: حتی در صورت وارد کردن ترکیبات بار به صورت دستی می‌بایست Sds به صورت صحیح آن در تنظیمات اعمال کرد تا ترکیبات بار ویژه لرزه‌ای نیز به‌صورت صحیح توسط نرم‌افزار ساخته شوند.

تذکر 2: ترکیبات بار همانند ترکیبات بار دیگر پهنه‌بندی‌ها بوده و ضرایب بار مرده تغییری نمی‌کند.

حالت 3: تنظیمات Etabs برای پهنه با خطر نسبی زیاد، متوسط و کم

در این وضعیت، کافی است مطابق با مطالب فوق، Ev را تعریف و در اعضای مربوطه اعمال کنیم. سپس در ترکیب بارهای موجود، Ev را به‌صورت دستی وارد نماییم. در این حالت در تنظیمات Sds=0 وارد می‌گردد.

 

مولفه قائم نیروی زلزله در خرابی راه پله چه تاثیری دارد؟

رویه معمول در طراحی ساختمان‌ها به این شکل بوده است که مهندسین طراح عموماً راه‌پله را طراحی نمی‌کردند. این مسئله از چند جنبه دارای اهمیت است که در ادامه قصد داریم آن را مورد بررسی قرار دهیم. یکی از فرم‌های بسیار پرکاربرد اجرای راه‌پله در ساختمان‌های بتن‌آرمه، قرارگرفتن رمپ‌ها بر روی تیرهای کنسولی می‌باشد.

در تصویر زیر نمونه یک پله سه­ طرفه که بر روی تیرهای کنسولی تکیه دارد را مشاهده می‌کنید.

 

 

تاثیر نیروی مولفه قائم زلزله در راه پله

شکل 14. پله سه طرفه تکیه داده شده بر روی تیرهای کنسولی

 

همان‌طور که از مجموع بحث‌های این مقاله تاکنون آموختیم. می‌دانیم که بخش‌های کنسولی تحت اثر نیروی قائم زلزله قرار دارند. وجود اثر مخرب نیروی قائم زلزله، عدم مدل‌سازی و طراحی راه‌پله از سوی مهندسین محاسب و نقش حیاتی راه‌پله در فرار ساکنین، همه مواردی هستند که نشانگر اشتباهی بزرگ در عدم طراحی راه‌پله می‌باشند که منجر به شکست راه‌پله‌ها می‌شود.

در پیوست ششم آیین نامه 2800 (بند “پ 6-1-4-7 “) الزام گردیده که یک­بار سازه بدون اجزای راه پله و بار دیگر با اجزای راه پله مدل گردیده و بحرانی ترین حالت در نظر گرفته شود.

 

تاثیر مولفه قائم نیروی زلزله در خرابی راه پله

 

جهت مدل‌سازی راه‌پله به‌صورت اصولی می‌توان به این پیوست رجوع کرد، اما نکته‌ای که در اینجا می‌توان بیان کرد این است در حالتی از مدل Etabs که راه‌پله مدل می‌گردد، می‌بایست اعمال زلزله قائم بر روی راه‌پله با دقت کافی، مطابق روش‌های اعمال زلزله قائم که در بالا ذکر گردیده، انجام گردد.

 

نتیجه گیری

  1. یکی از ویژگی ­های مهم زلزله­ های حوزه نزدیک، دارا بودن مولفه قائم قابل توجه با محتوای فرکانسی بالاست. که در بسیاری از موارد از مولفه افقی همان زلزله به مقدار قابل توجهی بیشتر است.
  2. رکوردهای ثبت شده در نواحی نزدیک گسل نشان دهنده حرکت شدید قائم زمین هستند. زلزله‌های حوزه نزدیک به علت اثر مخرب مولفه قائم زلزله از زلزله‌های حوزه دور متمایز می‌شوند. این اثرات خصوصاً بر روی دهانه­ های بلند و کنسول­ ها جدی­ تر نیز می ­باشد.
  3. چون پهنه­ های با خطر نسبی خیلی زیاد دارای گسل­ های فعال بسیاری در محدوده خود می ­باشند، آیین­ نامه تصمیم به اعمال نیروی قائم به کل سازه گرفته است.
  4. نیروی قائم زلزله فقط به ترکیب­ بارهایی که دارای زلزله هستند اعمال می ­شود و برای سایر ترکیبات بار تغییری نخواهیم داشت.
  5. وجود اثر مخرب نیروی قائم زلزله، عدم مدل سازی و طراحی راه­ پله از سوی مهندسین محاسب و نقش حیاتی راه ­پله در فرار ساکنین، همه مواردی هستند که نشانگر اشتباهی بزرگ در عدم طراحی راه ­پله می ­باشند.

 در نهایت می ­توان چنین بیان داشت که شما با مطالعه این مقاله قادر خواهد بود بسته به پهنه لرزه ­خیزی منطقه، نسبت به اعمال اثر نیروی قائم زلزله اقدام نماید. همچنین در این مقاله یک اشتباه مهلک در طراحی سازه ­ها نیز شرح داده شده است که امید است در ادامه فعالیت حرفه ­ای خود از آن دوری کنیم.

منابع

  1. آیین ­نامه طراحی ساختمان­ ها در برابر زلزله، ویرایش چهارم، سال 1393.
  2. مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ایران، ویرایش چهارم ، سال 1398.
  3. جزوه راهنمای طراحی ساختمان‌های بتنی و فولادی تألیف دکتر حسین‌زاده اصل­ .فیلم آموزشی نیروی قائم زلزله

 

 

خرید لينک هاي دانلود

با عضویت بدون وارد کردن اطلاعات رایگان دریافت کنید.

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

دانلود سریع و رایگان

پیش از همه باخبر شوید!

تعداد علاقه‌مندانی که تاکنون عضو خبرنامه ما شده‌اند: 37,298 نفر

تفاوت خبرنامه ایمیلی سبزسازه با سایر خبرنامه‌ها، نوآورانه و بروز بودن آن است. فقط تخفیف‌ها، جشنواره‌ها، تازه‌ترین‌های آموزشی و ... مورد علاقه شما را هر هفته به ایمیلتان ارسال می‌کنیم.

نگران نباشید، ما هم مثل شما از ایمیل‌های تبلیغاتی متنفریم و خاطر شما را نخواهیم آزرد!

تولید کنندگان آموزش
با ارسال 45اُمین دیدگاه، به بهبود این محتوا کمک کنید.
نظرات کاربران
  1. رضا قاسمی ده‌چشمه

    سلام و خسته نباشید
    چرا هنگام تعریف EV اون رو از نوع other گذاشتید و نه لرزه ای؟!

    پاسخ دهید

  2. مهندس آرزو محمدی (پاسخ مورد تایید سبزسازه)

    سلام مهندس
    اگه other تعریف نکنید کلا نوع بارگذاری عوض میشه، seismic که بزنید دیگه نمیتونید به قسمتهای خاصی مثل بالکن مقدار بار قائم رو بدید و نرم افزار بر اساس ضریب زلزله، بار جانبی وارد میکنه و از طرفی در ساخت ترکیب بارها دقیقا این الگو رو مثل بقیه بارهای زلزله در نظر میگیره

    پاسخ دهید

  3. مهدی جعفری

    سلام
    اگه سازه در پهنه خطر پذیری متوسط (A<۰٫۳۵) باشه
    و ترکیب بارها رو دستی و با حضور نیروی زلزله قائم وارد کنیم
    باید به کف بالکن و تیر بالکن بار EZ بدیم
    سوالم اینه با این شرایط در قسمت preferences ضریب sds رو چند بدیم ؟

    و همینطور اگه در پله , دستک بتنی ترسیم کرده باشیم به دستک ۰٫۶AID از نوع EZ تعلق میگیره یا نه ؟

    پاسخ دهید

  4. مهندس مرتضی قلندری (پاسخ مورد تایید سبزسازه)

    با سلام
    زمانی که ترکیب بار را به صورت دستی تعریف می کنید دیگر مقدار ضریب Sds اهمیتی ندارد که چند وارد شود. البته یک نکته داخل پرانتز عرض کنم. این موضوع زمانی که سیستم باربر قاب EBF باشد حائز اهمیت است و باید مقدار ۱٫۰۵ در مناطق با خطر نسبی خیلی زیاد، و در سایر مناطق مقدار ۰ وارد کنید. در صورتی که در سایر سیستم ها زمانی که ترکیبات بار را به صورت دستی تعریف کنید اهمیتی ندارد این ضریب چند وارد شود. علت این موضوع این است که نرم افزار در کنترل اعضای خارج از ناحیه پیوند نیاز به Wu دارد که این پارامتر Sds در آن دخیل است و در نتایج تاثیر گذار می باشد.

    همچنین برای راه پله نیاز به اعمال بار قائم زلزله نمی باشد. در واقعیت این دستک ها توسط شمشیری مهار می شوند و در نرم افزار ایتبس این دستک ها را برای اعمال بار مدلسازی کردیم.

    پاسخ دهید

  5. mahtab rad

    سلام
    لطفا در این مورد که فرمودین از ضریب Sds برای تیر خارج ناحیه ی پیوند استفاده میکنه توضیح بدین چون تو منوال نرم افزار چیزی پیدا نکردم

    پاسخ دهید

  6. مهندس مرتضی قلندری (پاسخ مورد تایید سبزسازه)

    با سلام
    اگر به نتایج طراحی (سربرگ Detail) در نرم افزار مراجعه کنید و فرضا نتایج ستون های اطراف مهاربند واگرا را بررسی کنید میبینید گاها نیروهای حاصل از ترکیب بار بحرانی نشده و آن نیرویی که از بند مربوطه AISC341 به دست می آید (در نتایج طراحی به این بند اشاره شده) بحرانی می شود. این ضابطه همان Pr=Pgravity+Sum of 1.1Ry*Vn Of Link می باشد که پارامتر Pgravity برابر:
    (۱٫۲+۰٫۲Sds)D+L+0.2S

    می باشد. به همین دلیل ضریب Sds اهمیت دارد. توجه کنید این پارامتر در دل نرم افزار محاسبه می شود و قادر به مشاهده آن نیستید. مشابه کنترل تشدید یافته ستون ها که اگر بخواهید توسط نرم افزار این کنترل انجام شود قادر به مشاهده ترکیبات بار تشدید یافته نخواهید بود.

    پاسخ دهید

  7. اماناله حسن زاده رحيم آبادي

    اگر یک ستون در وسط تیر قرار گرفته باشد.میخواستم بدونم با توجه به اینکه ویرایش ۴ برای تیرهایی که بار قابل توجه متمرکز به آن وارد میشود(نصف بار کل وارد بر تیر) گفته که باید بار قائم زلزله به آن وارد شود، این کنترل را در ایتبس چگونه انجام میشود؟

    پاسخ دهید

  8. سجاد شایان (پاسخ مورد تایید سبزسازه)

    سلام. در این حالت ابتدا به پلان سازه بروید.سپس گره ستون را انتخاب نمایید.باکلیک راست کردن و در سربرگ laods مقادیر بار منفرد مرده و زنده را قرائت کنید.( P_D وP_L ).سپس تیر را انتخاب نمایید. با راست کلیک کردن و انتخاب laods ، مقادیر بارهای خطی را قرائت نمایید. ( W_D و W_L ). طول تیر را هم که می توانید از پلان قرائت کنید. (L)
    اکنون به صورت دستی رابطه زیر را چک کنید:
    P_D+P_L≥(W_D+W_L )*L
    اگر این رابطه برقرار باشد مقدار بار قائم زلزله را به صورت زیر بدست آورید و به صورت بار نقطه ای در محل گره ستون اعمال کنید:
    ۰٫۶*A*I(P_D+P_L )
    همچنین بار قایم زلزله زیر را نیز به صورت خطی بدست آورده و روی تیر اعمال کنید:
    ۰٫۶*A*I(W_D+W_L )

    اگر رابطه زیر برقرار باشد نیازی به اعمال بار قائم زلزله نیست:
    P_D+P_L<(W_D+W_L )*L

    پاسخ دهید

  9. اماناله حسن زاده رحيم آبادي

    فقط یه سوال داشتم نباید این رابطه برقرار باشد؟ P_D+P_L≥۰٫۵(W_D+W_L )*L

    پاسخ دهید

  10. سجاد شایان (پاسخ مورد تایید سبزسازه)

    سلام بله شرط اینکه یک بار، به عنوان بار قابل توجه تلقی شود اینه که رابطه فوق برقرار باشد.

    پاسخ دهید

  11. اماناله حسن زاده رحيم آبادي

    بسیار ممنونم از وقتی که برای سوال بنده گذاشتید. عالی بود

    پاسخ دهید

  12. امید رضا علی نیا

    با سلام
    در صفحه ۴۱، استاندارد ۲۸۰۰ بند ۳-۳-۹-۳،منظور از این که گفته ضوابط ۳-۱-۴ رعایت شود چیست(قبلا تاکید بر استفاده شده است)؟؟ به چه علت تکرار کرده؟؟آیا منظور این نیست که جهت قایم یکی از امتداد ها میباشد؟
    به عنوان مثال ترکیب زیر:
    (EX+(0.3EY+0.3FV به جای EX+0.3EY+FV
    یا
    FV+0.3EX+0.3EY

    پاسخ دهید

  13. مهندس مرتضی قلندری (پاسخ مورد تایید سبزسازه)

    سلام
    مطابق بند ۳-۱-۴ استاندارد ۲۸۰۰، ساختمان باید در دو امتداد عمود بر هم (راستای X و Y) طراحی شود که در صورت دارا بودن هر یک از دو شرط گفته شده در بند الف و ب باید اثر زلزله متعامد در ترکیب بار دیده شود. بنابراین صحبتی از زلزله قائم نشده است و برداشت شما از این موضوع نمی تواند صحیح باشد. باید به صورت EX+0.3EY+EZ ترکیبات را تعریف کنید.

    پاسخ دهید

  14. محمد خواجه

    سلام، ممنون از توضیحاتتون. آیا برای تیرهای طره بالکن باید زلزله قائم هم بصورت خطی بهش اعمال کنیم؟ یا حتی تیرهای سر بالکن که دو تیر طره را بهم وصل میکند؟

    پاسخ دهید

  15. مهندس مرتضی قلندری (پاسخ مورد تایید سبزسازه)

    سلام
    در مناطق با خطرنسبی خیلی زیاد اصولا مهندسین اثر قائم زلزله ناشی از بار مرده را در ترکیبات بار در نظر می گیرند و اثر قائم زلزله ناشی از بار زنده را به صورت دستی روی سطح طره بالکن اعمال می کنند. بنابراین در منطقه با خطر نسبی خیلی زیاد (A=0.35) نیازی نیست بار قائم زلزله ناشی از بار مرده روی تیر اعمال شود.
    اما در سایر مناطق ( A<۰٫۳۵) علاوه بر اینکه بار قائم زلزله ناشی از بارمرده+بار زنده را به صورت سطحی روی طره بالکن اعمال می کنید باید یک بار خطی ناشی از بار مرده یعنی به مقدار ۰٫۶AID (از نوع EZ) روی تیرهای طره اعمال شود.

    پاسخ دهید

  16. احمد

    با سلام.
    در مورد مناطق با خطر زلزله خیزی زیاد باید بار مرده به همراه کل سربار به قسمت های گفته شده به سازه نظیر بالکن و … وارد شود.
    سوال اینجاست .وزن بتن را خود ایتبس میتواند در نظر بگیرد. در اینجا ما در هنگام محاسبه با قائم زلزله باید وزن بتن رو هم لحاظ کنیم یا وزن سربار کفایت میکند؟
    با تشکر

    پاسخ دهید

  17. مهندس آرزو محمدی (پاسخ مورد تایید سبزسازه)

    سلام
    اگر به مثال موجود در قسمت (اعمال نیروی زلزله در ۴ پهنه های لرزه ای و زیر بخش سایر پهنه ­های لرزه ­خیزی ) دقت کنید پاسخ شماست:اگر بخواهیم نیروی قائم زلزله برای یک کنسول در ساختمان مسکونی واقع در پهنه با خطر نسبی زیاد حساب کنیم
    در این حالت Wp بار مرده به اضافه کل سربار است:
    حال مشابه مثال شما باید بار زنده ، بار مرده غیر سازه ای و بار مرده سازه ای رو لحاظ کنید … اینکه میگین ایتبس میتونه وزن بتن رو حساب کنه درسته (این میشه بار مرده سازه ای شما) حال اینکه شما بار مرده غیر سازه ای (مطابق جزئیات کف سازی ) رو بعلاوه سربار باید به عنوان بار قائم محاسبه و به بالکن اعمال کنین

    پاسخ دهید

  18. یاسین خوانی

    پس درصورتیکه وزن قسمت سازه ای رو ایتبز محاسبه کند ما فقط بار کف سازی و سربار(دیوارهای جداکننده) و بار زنده رو در محاسبه مقدار Fv باید لحاظ کنیم؟ولی درصورتی که از بتن C0 استفاده میکنیم باید بار ناشی از بتن سقف رو در محاسبه Fvوارد کنیم؟

    پاسخ دهید

  19. نوش آفرین کرمی (پاسخ مورد تایید سبزسازه)

    با سلام
    اگر از بتن با وزن صفر در محاسبات استفاده کرده اید باید وزن بتن را در محاسبات Fvهمانند سربار مرده و زنده بصورت دستی حساب و به کف مورد نظر بدهید

    پاسخ دهید

  20. m

    سلام ببخشید این مثبت ومنفی بار EV از کجا بدونیم که تو ترکیبات بار مثبت EV را بگذاریم یا منفیش را؟ممنون از سایت خوبتون

    پاسخ دهید

  21. مهندس وحید صدرا (پاسخ مورد تایید سبزسازه)

    سلام
    ما دو دسته ترکیب‌بار داریم
    بعضیاشون با ضرایب بزرگ‌تر از ۱ هستند که هدف بدست‌آوردن بیشترین نیروئه، پس برای این ترکیب‌بارها از علامت + استفاده می‌کنیم و ترکیبات‌باری داریم که ضرایبش کمتر از ۱ هستند که هدف کنترل نیروی کششی و آپ‌لیفت هستش که خب توی اینها از علامت – استفاده می‌کنیم
    البته میشه در هر ترکیب‌بار از هر دو علامت استفاده کرد ولی خب تعداد ترکیب‌بارها زیاد میشه

    پاسخ دهید

  22. مهدی رضا اسماعیلی

    ممنونم خیلی خوب بود 💐🙏

    پاسخ دهید

  23. مهندس مرضیه صبور (پاسخ مورد تایید سبزسازه)

    خواهش میکنم مهندس
    خوشحال میشیم در رابطه با بقیه مقالات سایت هم نظری اگر دارید اعلام بفرمایید.

    پاسخ دهید

  24. بهنام

    سلام
    در بند ۳-۳-۹-۲ در مورد بالکن ها و پیش آمدگی ها نیروی قائم در هردو جهت و بدون منظور نمودن اثر کاهندگی بارهای ثقلی در نظر گرفته شود.
    توضیح بیشتری میدین. تو بارها وقتی ما نیروی قائم رو تعریف میکنیم از نوع ثقلی تعریف میکنیم و وقتی بار رو بالا(-fv) رو وارد ترکیب بار کنیم اثر کاهندگی بار ثقلی رو داره.
    با تشکر

    پاسخ دهید

  25. Mehrave

    وقت بخیر، در این پی دی اف در صفحه ی ۵ ضریب A برای پهنه لرزه ای با خطر نسبی زیاد رو ۰٫۳۵ گذاشتید، ایا این درسته؟

    پاسخ دهید

  26. سعید کاویان‌پور (پاسخ مورد تایید سبزسازه)

    سلام. بله درست فرمودید، اصلاح انجام شد، در مقاله و فایل پی دی اف جایگزین شد.

    پاسخ دهید

question