مهم ترین موضوع مورد بررسی در طراحی سازه، زلزله است اما زلزله طرح چیست؟ چه زمانی کنترل زلزله بهره برداری در ایتبس الزامی است؟ تفاوت میان زلزله طرح و بهره برداری چیست؟
در این مقاله جامع ابتدا به بررسی مفهوم زلزله طرح و زلزله بهره برداری می پردازیم و سپس آنها را باهم مقایسه خواهیم کرد آنگاه در قالب یک ویدئو رایگان و جامع به بررسی نیروی زلزله طرح و زلزله سطح بهره برداری خواهیم پرداخت.
در این مقاله چه میآموزیم؟
سطوح خطر زلزله
سطوح خطر به معنی درصد احتمال وقوع زلزله در یک بازه زمانی مورد نظر می باشد. این بازه زمانی عمدتاً طول عمر مفید سازه خواهد بود.
زلزله طرح (سطح خطر1)
معادل سطحی از حرکت های زمین است که احتمال فراگذشت از آن 10% در 50 سال می باشد. این سطح خطر معادل دوره بازگشت 475 سال است. این سطح خطر را در استاندارد 2800، تحت عنوان زلزله طرح می شناسیم.
زلزله بهره برداری
به همان شکل زلزله ی طرح ، سطح خطر نظیر زلزله بهره برداری را می توان تعریف کرد. این زلزله معادل سطحی از حرکت های زمین خواهد بود که احتمال فراگذشت از آن 99.5% در 50 سال می باشد. یعنی دوره بازگشت این زلزله حدود 10 سال است.
با مطالعه متن فوق متوجه می شویم:
- طول عمر مفید سازه بر اساس آیین نامه 50 سال انتخاب شده است.
- در طول این 50 سال با احتمال نزدیک به یقین سازه زلزله بهره برداری را تجربه خواهد کرد.
- احتمال تجربه زلزله طرح در طول 50 سال عمر سازه به مراتب کمتر است.
زلزله طرح و بهره برداری منطبق بر آیین نامه
استاندارد 2800 در بخش اهداف طراحی لرزه ای، بند زیر را بیان می کند:
کلیه ساختمان های بلندتر از 50 متر و یا بیشتر از 15 طبقه و نیز کلیه ساختمان های با اهمیت زیاد و خیلی زیاد باید در اثر زلزله بهره برداری آسیبی نبینند و قابلیت بهره برداری خود را حفظ کنند. برای اینکه سازه در اثر زلزله بهره برداری آسیبی نبیند و در واقع قابلیت بهره برداری خود را حفظ کند؛ آیین نامه الزاماتی را بیان کرده است. برای این منظور ترکیب بارهای سطح بهره برداری را که بدون ضریب بار هستند تعریف می کنیم.
در ترکیب بارهای زلزله سطح بهره برداری، نیروی زلزله چگونه محاسبه می شود؟
در بند 3-11-3 استاندارد 2800، گفته شده که مشخصات حرکت زمین در زلزله سطح بهره برداری باید مشابه زلزله طرح، در نظر گرفته شود. پس فرمول کلی ضریب زلزله بهره برداری نیز C=ABI/Ru خواهد بود اما زلزله بهره برداری نسبت به زلزله طرح قدرت کمتری دارد. در علم مهندسی زلزله قدرت کمتر یعنی شتاب کمتر. پس در محاسبه زلزله بهره برداری شتاب مبنای طرح را به یک ششم مقدار خود کاهش می دهیم.
همچنین چون قرار است در زلزله بهره برداری سازه کاملاً قابل استفاده بماند در نتیجه تغییرشکل ها بسیار محدود بوده و مفاصل پلاستیک نیز نباید تشکیل شوند. لذا ضریب رفتار (Ru) در محاسبه ضریب زلزله بهره برداری برابر با یک منظور می گردد.
به این ترتیب در روش تحلیل استاتیکی معادل مقدار برش پایه در سطح بهره برداری از رابطه زیر محاسبه می شود.
Vser = ABIW/6
تفاوت زلزله طرح و بهره برداری
در استاندارد 2800، دو سطح زلزله برای محاسبه نیروی زلزله وارد بر سازه در نظر گرفته شده است. همانطور که در بخش قبل خواندیم:
- زلزله شدید یا زلزله طرح، زلزله ایست که احتمال وقوع آن در ۵۰ سال عمر مفید سازه ۱۰% باشد.
- زلزله خفیف یا زلزله بهره برداری ، زلزله ایست که احتمال وقوع آن در ۵۰ سال عمر مفید سازه ۹۹٫۵% باشد.
- زلزله بهره برداری در آیین نامه 2800، تنها برای ساختمان های با اهمیت خیلی زیاد و زیاد مطرح می شود در حالی که زلزله طرح برای کلیه ساختمان ها بایست اعمال شود.
- تفاوت دیگر در سطح عملکرد سازه می باشد، یعنی در زلزله بهره برداری باید از سطح عملکرد بی وقفه استفاده گردد تا در هنگام وقوع زلزله خللی در کاربری سازه به وجود نیاید.
- در سازه های بتن آرمه می بایست ممان اینرسی مقطع ترک خورده با ضرایبی اصلاح شود که این ضرایب به صورت زیر است:
زلزله طرح:- تیر: 0.35
- ستون: 0.7
- دیوار ترک نخورده: 0.7
- دیوار ترک خورده: 0.35
زلزله بهره برداری:
- تیر: 0.5
- ستون: 1
- دیوار ترک نخورده: 1
- دیوار ترک خورده: 0.5
- با تغییراتی که در ضرایب ترک خوردگی به وجود آوردیم، سازه سخت تر شده و متعاقباً دوره تناوب اصلی آن کاهش خواهد یافت. با کاهش پریود ضریب بازتاب و برش پایه بیشتر می شود.
- در زلزله بهره برداری می توان از اثر پی- دلتا نیز صرف نظر کرد. ولی در زلزله طرح باید اثر آن منظور شود.
- نحوه محاسبه و الزامات تغییرمکان جانبی نسبی در زلزله طرح و بهره برداری متفاوت می باشد. این تفاوت را در مقاله کنترل زلزله بهره برداری در ایتبس کاملا توضیح داده ایم.
آیا به غیر از زلزله طرح و بهره برداری سطح زلزله دیگری هم وجود دارد؟
قطعاً سطوح دیگری از خطر نیز وجود دارند؛ بطور مثال در کشوری همچون ژاپن که احتمال رخداد زلزله های قوی در بازه های زمانی کم وجود دارد می توان سطح دیگری از خطر را به صورت زیر معرفی نمود:
سطح خطر2. معادل سطحی از حرکت های زمین است که احتمال فراگذشت از آن 2% در 50 سال می باشد. این سطح خطر معادل دوره بازگشت 2475 سال خواهد بود. سطح خطر 2 بیشینه زلزله محتمل MPE) Maximum Probable Earthquake) نامیده می شود.
لازم به ذکر است سطوح خطر دیگری نیز قابل تعریف هستند که به علت اهمیت کم به آنها نمی پردازیم.
بررسی زلزله طرح و بهره برداری در قالب یک ویدئو
در این ویدئو جامع ابتدا به بررسی اصول و ضوابط طراحی در استاندارد 2800 می پردازیم و سپس زلزله طرح و زلزله بهره برداری را معرفی خواهیم کرد آنگاه سازه ها را بر اساس اهمیتی که دارند گروه بندی خواهیم کرد. برای درک بهتر مفاهیم مرتبط با زلزله طرح و بهره برداری حتما یک بار ویدئو رایگان زیر را مشاهده کنید.
منابع:
- آیین نامه طراحی ساختمان ها دربرابر زلزله، استاندارد 2800، ویرایش 4.
- مبحث ششم مقررات ملی ساختمان، ویرایش سوم سال 1392.
مسیر یادگیری برای حرفه ای شدن
- 1
- 2
- 3
- مقایسه زلزله طرح و زلزله بهره برداری به همراه فیلم آموزشی رایگان
- 5
- 6
- 7
- 8+
مطلبی میخواهید که نیست ؟ از ما بپرسید تا برایتان محتوا رایگان تولید کنیم!
- ارسال سوال برای تولید محتوا
با سلام و احترام
بسیار عالی و جامع بود امیدوارم جامعه مهندسی ما از این محتوای عالی بی بهره نباشند ❤️
پاسخ دهید
دورود،خوشحالیم که از این محتوا راضی بودین و تشکر از همراهی شما مهندس عزیز
پاسخ دهید
با سلام و احترام و ضمن و تشکر بابت کلیپ و اطلاعات مفید ، در کلیپ فوق ، صدا از تصویر حدود چند ثانیه جلوتر هست و هماهنگ نیست
پاسخ دهید
سلام مهندس
تشکر از همراهی شما
بررسی می شود
پاسخ دهید
سلام. خسته نباشید.ممنون از توصیحات تون راجب زلزله طرح و بهرهبرداری. یک سوال داشتم
زلزله طرح و زلزله بهره برداری در مناطق خطر نسبی زلزله خیلی زیاد چند ریشتر در نطر گرفته شده است.
پاسخ دهید
مقیاس بزرگای ریشتر، معیاری برای انرژی آزاد شده در هنگام زلزله می باشد. بنابراین مقایسه بر اساس معیار ریشتر صحیح نبوده و عواملی نظیر فاصله سازه از کانون زلزله، جنس خاک منطقه و…بر میزان آسیب پذیری سازه تاثیرگذار می باشند. به صورت کلی معمولا در مهندسی عمران تاثیر زلزله هایی با بزرگای ۵ تا ۸ ریشتر را به طور غیر مستقیم در طراحی منظور می کنیم.
پاسخ دهید
با سلام .
تشکر از جمع بندی زیبای شما خوب بود .
پاسخ دهید
باتشکر از جمع بندی خوب شما ممنون
پاسخ دهید
سلام مهندس عزیز ، قدردان همراهی شما با تیم سبزسازه هستیم. موفق باشید
پاسخ دهید
سلام و وقت بخیر خدمت شما مهندس عزیز
ممنون از نظر مثبت شما🌻
پاسخ دهید
چرا دورهی بازگشت زلزله شدید ۴۷۵ سال است؟
چطوری میشه ثابتش کرد؟
پاسخ دهید
منبع پاسخ: جناب آقای دکتر علیرضایی
تخمین دوره بازگشت محتمل زلزله یکی از جنبههای مهم مهندسی زلزله میباشد. مطالعات خطر زمین لرزه و برآورد پارامترهای جنبش نیرومند زمین در طراحی لرزهای پروژههای پراهمیت نظیر پروژههای شهری و همچنین ارزیابی خطر پذیری این قبیل سازهها در مقابل خسارات و خرابی های ناشی از زمین لرزه از هر دو نظر علم لرزهشناسی و مهندسی زمین لرزه و همچنین پیآمدهای اجتماعی و اقتصادی طرح های عمرانی-اقتصادی کشور دارای اهمیت بسیار میباشند. زلزلههای شدید دارای دوره بازگشت طولانیتری هستند. آییننامههای لرزهای عموماً عمر مفید برای سازههای معمولی را برابر ۵۰ سال در نظر میگیرند و احتمال وقوع زلزله در این مدت را برابر ۱۰% فرض میکنند. در این حالت با استفاده از رابطه پواسون، دوره بازگشت زلزله طرح برای این حالت برابر ۴۷۵ سال بدست خواهد آمد. رابطه پواسون بصورت زیر تعریف میشود:
P=1-e^(-Lt)
در رابطه فوق P احتمال یک رویداد در t سال،L احتمال در یک سال است. پاسخ سازهها در برابر زلزله، حاصل اندرکنشهای پیچیده بین حرکت تصادفی زمین و تغییرات پیوسته مشخصات سیستم سازهای تحت حرکات زمین میباشد. بنابراین برای درک رفتار سازه در حین زلزله و یک طراحی درست بایستی حرکت القایی از زمین و همچنین مشخصات سیستم به درستی درک شود. طبق تعریف زلزله بهرهبرداری، زلزلهای است که احتمال رخداد آن بیش از ۹۹٫۵% در ۵۰ سال باشد.
پاسخ دهید
سلام
شما عالی هستین
پاسخ دهید
ممنون از نظر لطف شما مهندس عزیز
پاسخ دهید
عالی هستید. این طبقه بندی که شما در توضیح مفاهیم ارائه دادید چیزی هست که من هیچ جا پیدا نکردم. ممنونم ازتون
پاسخ دهید
سلام خانم مهندس
خیلی ممنون از نظرتون
خوشحال میشیم اگر ایرادی هم سایت داره مطرح کنید
به امید پیشرفت علم عمران
پاسخ دهید
سلام عرض شد
خدا قوت
خیلی عالی بود این کلیپ ویدیو کوتاه در مورد زلزله
اگه امکانش هست منو عضو کنید.ممنونم
پاسخ دهید
با سلام سپاسگزارم از لطف شما.چشم حتما
پاسخ دهید
با سلام خدمت دست اندرکاران سایت و همکاران گرامی
ضمن تشکر ویژه از شما کارشناسان عزیز اولین بار است که مفهوم زلزله طرح و بهره برداری را اینگونه رسا و شفاف دارم میخونم انشالله همیشه خوب و خوش وخرم باشید.
پاسخ دهید
سلام مهندس
خیلی خوشحالیم که از کار ما رضایت دارید. اگر پیشنهادی در راستای بهتر شدن مقالات و محصولات ما دارید حتما با درمیون بذارید.
پاسخ دهید
ضمن تشکر از شما بابت مطالب مفیدی که بر روی سایت قرار میدهید یک سوال داشتم. در بند ۴ قسمت تفاوت زلزله طرح و زلزله بهره برداری گفته شده تغییر ترک خوردگی تیر و ستون در زلزله بهره برداری باعث تغییر در زمان تناوب اصلی سازه میشود، حال آنکه برای محاسبه زمان تناوب در زلزله طرح نیز ما ضرایب ترک خوردگی را به همین مقادیر افزایش میدهیم، لذا نباید تفاوتی ایجاد شود.
با تشکر از پاسخ شما
پاسخ دهید
با سلام. همانطور که در مقاله گفته شده ضرایب ترک خوردگی بدین صورت خواهد بود:
برای زلزله طرح:
تیرها ۰٫۳۵ ستون ها ۰٫۷ دیوارهای ترک نخورده ۰٫۷ و دیوارهای ترک خورده ۰٫۳۵
برای زلزله بهره برداری :
تیرها ۰٫۵ ستون ها ۱ دیوارهای ترک نخورده ۱ و دیوارهای ترک خورده ۰٫۷
جدا از این بحث قطعا میزان ترک خوردگی در زلزله بهره برداری از زلزله طرح کمتر است. چون در این زلزله ما از ظرفیت فراارتجاعی سازه صرفنظر میکنیم. چرا؟ چون ضریب رفتار ۱ است. C=ABI
به عنوان مثال ضریب رفتار سیستم قاب خمشی ۵ است. این بدین معنی است که نیروی زلزله ای که ما برای زلزله طرح وارد میکنیم ۵ برابر زلزله بهره برداری است. بنابراین قطعا ترک خوردگی سازه تحت زلزله طرح بیشتر از زلزله بهره برداری خواهد بود.
پاسخ دهید
ضمن تشکر از پاسخ شما منظور از سوال صرفاً محاسبه زمان تناوب است که برای زلزله طرح نیز مقادیر ترک خوردگی تیر و ستون مطابق آیین نامه ۲۸۰۰ به ترتیب باید ۰٫۵ , ۱ در نظر گرفته می شود و از این بابت تفاوتی با زلزله بهره برداری ندارد.
با تشکر
پاسخ دهید
باسلام خدمت شما
طبق بند۳-۳-۳-۳ استاندارد ۲۸۰۰ ویرایش چهارم صفحه ۳۲، ضرایب ۰/۵ و ۱ برای ترک خوردگی تیرها و ستونها صرفاً جهت پیدا کردن زمان تناوب اصلی و مقایسه آن با ۱/۲۵ برابر دوره تناوب تجربی می باشد. جهت کنترل مقاومت و تغییر مکان جانبی نسبی تحت زلزله طرح بایستی از ضرایب ۰/۳۵ و ۰/۵ استفاده کرد و این ضرایب برای زلزله بهره برداری ۱/۵ برابر می شود که تقریباً همان ۰/۵ و ۱ می باشد.
پاسخ دهید