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

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

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.

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:

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:

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.

شکل 2. E_v 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.

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.

E_v=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.

E_v=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:

E_v=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:

E_v= 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.

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

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؛

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.

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.

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

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:

E_v=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:

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:

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.

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

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.

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-E_v=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.

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؟

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؟

نکته: مشابه مورد قبل در این حالت، برای طراحی تیر بلندتر از 15 متر و یا تیرهایی با بار قائم متمرکز قابل ملاحظه، E_v=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

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

شکل 6. نحوه اعمال E_v 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، E_v به ­صورت بار خطی از مسیر زیر اعمال می ­شود:

Assign > Frame loads > Distributed

شکل 7. نحوه اعمال E_v 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 > …

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

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.

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:

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.

شکل 11. مشاهده بار اعمال شده روی سطح دال

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

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.

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.

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

• مطلبی میخواهید که نیست ؟ از ما بپرسید تا برایتان محتوا رایگان تولید کنیم!

• ارسال سوال برای تولید محتوا