صفحه اصلی  »  طراحی سازه های ساختمانی و صنعتی  »  کنترل زلزله تشدید یافته در ایتبس به همراه اعمال ضریب اضافه مقاومت در ترکیب بار

کنترل زلزله تشدید یافته در ایتبس به همراه اعمال ضریب اضافه مقاومت در ترکیب بار

همانطور که قطعا شما هم می دانید در طراحی سازه دو نوع ترکیب بار داریم که یکی ترکیب بار عادی است و دیگری ترکیب بار زلزله تشدید یافته؛ اما زلزله تشدید یافته چیست؟ چه زمانی نیاز به کنترل زلزله تشدید یافته در ایتبس داریم؟ آیا در سازه های بتنی نیازی به اعمال ضریب اضافه مقاومت وجود دارد؟

در این مقاله جامع ابتدا ترکیب بار و کاربرد زلزله تشدید یافته را بیان می کنیم و سپس به صورت گام به گام شما را با نحوه کنترل زلزله تشدید یافته در ایتبس آشنا می کنیم.

 

در این مقاله جامع چه می آموزیم؟

زلزله تشدید یافته چیست؟

نیروی افقی زلزله را در نظر بگیرید که به مرکز جرم طبقه وارد شده و با عملکرد دیافراگم کف به اعضای باربر جانبی منتقل می شود. نیرو های برشی زلزله در طبقات توسط اعضای باربر جانبی دریافت شده و باید به فونداسیون و نهایتاً زمین منتقل شوند. در مواردی که این انتقال نیرو از سازه به زمین به طور منظم و بدون مشکل انجام شود، خیالمان راحت است. اما اگر در اجزایی که انتقال نیرو را بر عهده دارند مشکلی ایجاد شود، به این مفهوم است که در مسیر انتقال نیرو از طبقات سازه به پی و زمین نامنظمی رخ داده است. در صورت وجود نامنظمی در هر کجای مسیر انتقال نیرو، باید کنترل ها بر اساس زلزله ی تشدید یافته باشد.

گاهاً حتی بدون وجود نامنظمی در مسیر انتقال نیرو، باید از زلزله ی تشدید یافته استفاده کنیم. سازه های بتن آرمه و فولادی هر یک بنا به وضعیت های موجود تحت ترکیب بار های ویژه لرزه ای کنترل می شوند. به طور مثال ستون هایی که نیروی محوری آنها از یک حدی زیادتر باشد، طبق بند 10-3-6-1 مبحث دهم باید برای ترکیب بارهای لرزه ای نیز کنترل شوند. علت این کنترلِ مضاعف این است که ستون های فلزی تحت اثر فشار خالص شکل پذیری کمتری داشته و ضربه زلزله وارد بر آنها بیشتر خواهد بود.

کاربرد زلزله ی تشدید یافته

  1. مطابق ACI-318-14 در محاسبه آرماتور عرضی ستون های بتن آرمه از این زلزله استفاده می شود. یعنی در سازه های بتن آرمه، زلزله ی تشدید یافته برای کنترل برش موجود در ستون ها کاربرد دارد. توجه داشته باشید که در متن مبحث نهم مقررات ملی ساختمان از زلزله ی تشدید یافته استفاده نشده است.
  2. در سازه های فولادی نیز همانطور که در بخش قبل بیان شد، کنترل زلزله های تشدید یافته برای جلوگیری از کمانش است. یعنی در طراحی ستون ها، باید مقاومت محوری تحت این نوع زلزله و بدون حضور خمش و برش کنترل شود.
    هم چنین طبق مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، کف­ ستون­ ها (Base Plate)، وصله ستون­ ها و وصله ­ی تیرها در اسکلت فولادی نیز باید برای زلزله­ ی تشدید ­یافته طراحی گردند.
  3. در مواردی که شاهد نامنظمی در مسیرهای انتقال نیروی زلزله هستیم باید کنترل با زلزله ی تشدید یافته صورت گیرد. به طور مثال می توان به بندهای زیر در استاندارد 2800 اشاره نمود:

 

اعمال زلزله تشدید یافته در اعضای خاص

افزایش بار جانبی در اعضای خاص

 

در حال حاضر می دانیم که کدام اعضای سازه باید برای زلزله ی تشدید یافته کنترل شوند.

اساساً زلزله ی تشدید یافته با زلزله معمولی چه تفاوتی دارد؟

با یک تعریف ساده می توان گفت که زلزله ی تشدید یافته همان زلزله عادی است که با یک ضریب بزرگنمایی(Ω0)، تشدید شده است. به عبارت علمی تر برای ساختن ترکیب بارهای ویژه لرزه ای به ضریبی نیاز است که در زلزله طرح ضرب شود.

ترکیب بار زلزله تشدید یافته

 

1.2D+L+E+0.2S :: ترکیب بار عادی

1.2D+L+Ω0E+0.2S: ترکیب بار ویژه لرزه ای

 

با این کار به جای زلزله طرح (E) زلزله ی تشدید یافته (Ω0E) در ترکیبات بار وارد می شود. مقدار ضریب اضافه مقاومت در سازه های مختلف متفاوت است. آیین نامه برای سیستم های باربر جانبی مختلف ضرایب Ω0 را در جدول زیر آورده است.

 

کاربرد ضریب اضافه مقاومت (Ω0) در زلزله تشدید یافته

ضریب اضافه مقاومت (Ω0) در آیین نامه 2800

در روش طراحی بر اساس مقاومت، به چه علت مولفه قائم زلزله را به صورت تشدید یافته در نظر نمیگریم؟

روش های مورد تایید آیین نامه برای طراحی سازه، یکی تنش مجاز و دیگری طراحی بر اساس مقاومت است. استاندارد 2800 در شرایطی که از روش طراحی بر اساس مقاومت استفاده می کنیم بند زیر را بیان می نماید:

در بند فوق منظور از جمله  “در ترکیب بارهای زلزله با سایر بارها، بارهای جانبی و قائم زلزله باید با ضریب بار 1 در نظر گرفته شوند.” همان ترکیب بارهای عادی می باشد. همانطور که پیش تر هم گفته شد برای کلیه اعضا باید کنترل ترکیب بار بر اساس ترکیب بار های عادی صورت گیرد. در ادامه بند 3-12-2 به مواردی اشاره می کند که بایست کنترل اعضا بر اساس زلزله تشدید یافته صورت گیرد. در اینجا به دو نکته می توان اشاره کرد:

نکته1. برای ایجاد ترکیب بارهای ویژه لرزه ای باید بار جانبی طرح در ضریب اضافه مقاومت (Ω0) ضرب شود.

نکته2. در کنترل سازه تحت ترکیب بارهای ویژه لرزه ای لازم نیست که مولفه قائم زلزله در ضریب اضافه مقاومت ضرب شود. به عبارت دیگر نیازی به تشدید اثر زلزله قائم وجود ندارد.

نحوه کنترل زلزله تشدید یافته سازه های بتن آرمه در ایتبس

در طراحی لرزه ای سازه ها، مبحث نهم اشاره ای به اعمال زلزله ی تشدید یافته نکرده است. اما در ویرایش های 2011 و 2014 آیین نامه آمریکا کنترل زلزله ی تشدید یافته تعریف شده است. به گونه ای که حداکثر مقدار برش در ستون ها ،با ترکیب بار هایی که در آنها اثر زلزله با Ω0 تشدید شده است کنترل می شود.

در جهت محافظه کاری بیشتر اگر بر مبنای آیین نامه آمریکا عمل کنیم باید ضریب اضافه مقاومت در نرم افزار معرفی شود. با تعریف ضریب اضافه مقاومت در نرم افزار، زلزله ی تشدید یافته به صورت خودکار کنترل خواهد شد. نحوه کار را در قالب تصاویر زیر مشاهده می نمایید:

 

کنترل اعمال زلزله تشدید یافته در سازه بتنی

ویرایش آیین نامه طراحی سازه های بتن آرمه

 

تغییر ضریب اضافه مقاومت در ETABS برای سازه بتنی

تغییر ضریب اضافه مقاومت برای سازه بتنی

 

 

مقدار ضریب اضافه مقاومت(Ω0) را بر اساس جدول 3-4 استاندارد 2800 تعیین می نماییم. در مثال فوق چون سیستم باربر جانبی قاب خمشی بتن آرمه بود این ضریب برابر با 3 می باشد.

 

 با توجه به اینکه مبحث نهم اشاره ای به زلزله ی تشدید یافته در سازه های بتن آرمه نداشته است آیا این مساله باعث ایجاد ضعف در طراحی خواهد شد؟

در پاسخ به این سوال باید گفت ” علم مهندسی سازه بیشتر از آن که آیین نامه محور باشد باید با قضاوت مهندسی همراه گردد.”

با توجه به آیین نامه آمریکا در سازه های بتن آرمه، مقدار ضریب اضافه مقاومت (Ω0) در محاسبه آرماتور های برشی ستون ها کاربرد دارد و می دانیم که آرماتور های برشی ستون ها به دو شکل تنگ های بسته و دور پیچ اجرا می شوند.هنگامی که از تنگ های بسته به عنوان آرماتورهای برشی استفاده می کنیم؛ باید گوشه بودن آرماتورهای طولی تامین شود. بنابراین معمولاً بیشتر از نیاز برشی ستون ها آرماتور عرضی قرار می گیرد. به تصویر زیر توجه نمایید:

 

کنترل گوشه بودن آرماتورهای طولی ستون بتنی در زلزله تشدید یافته

کنترل گوشه بودن آرماتورهای طولی ستون بتنی

 

در کل می توان اینطور قضاوت کرد که، عدم اعمال مقدار ضریب اضافه مقاومت مطابق نظر مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، اهمیت چندانی نخواهد داشت.

حال پس از درک نحوه ی اعمال ضریب اضافه مقاومت در طراحی سازه های بتنی، نوبت به یادگیری چگونگی اعمال زلزله ی تشدید یافته در سازه های فولادی می رسد…

نحوه کنترل زلزله ی تشدید یافته سازه های فولادی در ایتبس

در سازه های فولادی یکی از مدهای خرابی بسیار خطرناک، کمانش ستون هاست. در این سازه ها مقاومت محوری ستون ها باید تحت ترکیب بارهای ویژه لرزه ای کنترل شوند. علت این کنترل مضاعف جلوگیری از رخداد کمانش می باشد.

بر خلاف سازه های بتن آرمه کنترل زلزله ی تشدید یافته در سازه های فولادی، هم در مبحث دهم مقررات ملی ساختمان و هم در آیین نامه  AISC مطرح شده است. بند زیر از مبحث دهم به اعمال اثر زلزله های تشدید یافته اشاره می کند:

 

اعمال ترکیبات بار زلزله ی تشدید یافته در سازه های فولادی

ترکیبات بار زلزله ی تشدید یافته

 

در سازه های فولادی نیز، مشابه سازه های بتنی، با اعمال صحیح ضریب اضافه مقاومت، ایتیس به صورت خودکار اثر آن را در طراحی سازه منظور می کند. ضریب اضافه مقاومت در جدول فوق و نیز جدول 3-4 استاندارد 2800 قابل مشاهده است.

نحوه اعمال ضریب اضافه مقاومت Ω0 را در قالب تصاویر زیر مشاهده می کنید؛ روند کار کاملاً مشابه با سازه های بتن آرمه می باشد.

 

مسیر اعمال زلزله تشدید یافته در ETABS برای سازه های فولادی

مسیر تغییر ضریب اضافه مقاومت در سازه های فولادی

 

همانطور که مشاهده شد، روند کلی اعمال ضریب اضافه مقاومت در سازه های فولادی و بتنی بسیار ساده است.

توجه شما را به دو نکته ی مهم و یک پرسش اساسی جلب می کنیم:

  1. اگر سازه ما از نوع فولادی با سیستم باربر جانبی قاب ساده توام با مهاربندی باشد. نیروهای محوری فشاری زیادی در ستون های اطراف مهاربندها به وجود خواهد آمد. به همین دلیل ضریب اضافه مقاومت در طراحی ستون های مجاور مهاربند بسیار تاثیر گذار خواهد بود. پس در جانمایی مهاربندها در پلان حتماً به این موضوع توجه داشته باشیم تا ستون های ما غیر اقتصادی نشوند.
  2. در سازه های فولادی بسیار معمول است که در یک جهت پلان سیستم باربر جانبی قاب ساده توام با مهاربندی و جهت دیگر قاب خمشی باشد. دلیل این کار مزاحمتی است که مهاربندها برای معماری پروژه ایجاد می کنند.

 

 

اعمال متفاوت زلزله تشدید یافته در دو جهت سازه فولادی

ضریب اضافه مقاومت متفاوت در دو جهت سازه

 

 

مطابق تصویر بالا، ستون های متصل به مهاربند در یک جهت با Ω0=2 و در جهت دیگر با Ω0=3 کنترل خواهند شد. این در حالیست که ایتبس برای کل سازه تنها یک ضریب اضافه مقاومت در نظر می گیرد.

 

در مواردی که در یک جهت پلان سیستم باربر جانبی قاب ساده توام با مهاربندی و جهت دیگر قاب خمشی باشد، نحوه اعمال ضریب اضافه مقاومت در ایتبس به چه صورت خواهد بود؟

برخی از مهندسین در جهت محافظه کاری بیشتر و ساده شدن کار، Ω0=3 را به نرم افزار معرفی می کنند. با این عمل در واقع زلزله در هر دو جهت با ضریب بزرگتری تشدید می شود. اما طراحانی که سعی بر اقتصادی شدن طرح خود دارند، از روش دیگری استفاده می کنند که در ادامه آن را توضیح می دهیم.

کنترل زلزله تشدید یافته در سازه های با دو سیستم باربر جانبی متفاوت

برای درک بهتر این قسمت، مطالب را درقالب یک مثال جامع و بصورت گام به گام آورده ایم:

مثال: کنترل دقیق Ω0 در ستون هایی که در یک جهت جزئی از قاب خمشی و در جهت دیگر جزئی از سیستم مهاربندی هستند.

  • گام1. از فایل اصلی نرم افزار یک Save as تحت عنوان Omega تهیه می کنیم.
  • گام2. در فایل جدید از منوهای زیر مقادیر Ω0 را برابر یک قرار می دهیم.

 

نحوه کنترل زلزله تشدید یافته در ایتبس

 

 

  • گام3. در قسمت load case نیروهای زلزله را بسته به جهتشان 2 یا 3 برابر می کنیم. در سازه مثال ما چون جهت X قاب خمشی و جهت Y مهاربندی است تغییرات به صورت زیر خواهد بود.

 

اعمال زلزله تشدید یافته در سازه ای دو سیستم باربر جانبی متفاوت (گام به گام نحوه کنترل زلزله تشدید یافته در ایتبس)

 

در تصویر بالا توجه داشته باشید که زلزله 30 درصد متعامد در جهت Y با ضریب  Ω0=2 تشدید می شود. زیرا در جهت Y سیستم مهاربندی داریم. ولی در جهت X به دلیل وجود قاب خمشی ضریب تشدید برابر 3 خواهد بود. به همین ترتیب تمامی بارهای لرزه ای به صورت دستی تشدید خواهد شد.

  • گام4. تمامی ستون های سازه را انتخاب می کنیم و در قسمت View/Revise Overwrites موارد مشخص شده را تغییر می دهیم.

 

کنترل زلزله تشدید یافته برای سازه با دو سیستم باربر جانبی در ETABS

افزایش مقاومت خمشی و برشی ستون ها به یک عدد بسیار بسیار بزرگ

 

با این کار، نرم افزار مقاومت خمشی و برشی ستون ها را بسیار بسیار بزرگ در نظر می گیرد. در نتیجه عملاً مقاومت محوری ستون ها تحت زلزله های تشدید یافته کنترل می شود.

  • گام5. سازه موجود را آنالیز و طراحی می کنیم. بایستی تمامی ستون ها جوابگوی نیروهای وارده باشند. به عبارت دیگر در ستون ها ratio<1.00 باشد. در غیر اینصورت باید مقاومت محوری ستون ها افزایش یابد.

نتیجه گیری

  1. در بحث طراحی سازه ها، با دو نوع ترکیب بار مواجه هستیم. یک سری از ترکیب بارها عادی هستند. این ها همان ترکیب بارهایی می باشد که در طراحی تمامی اعضا و بخش های سازه باید کنترل شوند. دسته دوم ترکیب بارهای ویژه لرزه ای هستند.
  2. با یک تعریف ساده می توان گفت که زلزله تشدید یافته همان زلزله عادی است که با یک ضریب بزرگنمایی، تشدید شده است. این ضریب را با Ω0(ضریب اضافه مقاومت) نشان می دهیم.
  3. در سازه های فولادی مقاومت محوری ستون ها باید تحت ترکیب بارهای ویژه لرزه ای کنترل شوند. علت این کنترل مضاعف این است که ستون های فلزی تحت اثر فشار خالص شکل پذیری کمتری داشته و ضربه زلزله وارد بر آنها بیشتر خواهد بود.
  4. در طراحی لرزه ای سازه ها، مبحث نهم اشاره ای به اعمال زلزله تشدید یافته نکرده است. اما در ویرایش های 2011 و 2014 آیین نامه آمریکا کنترل زلزله تشدید یافته تعریف شده است. به گونه ای که حداکثر مقدار برش در ستون ها با ترکیب بارهایی که در آن ها اثر زلزله با Ω0 تشدید شده است کنترل می شود.
  5. در کنترل سازه تحت ترکیب بارهای ویژه لرزه ای لازم نیست که مولفه قائم زلزله در ضریب اضافه مقاومت ضرب شود.
  6. در سازه های با دو سیستم باربر جانبی در دو جهت متفاوت، ستون های متصل به مهاربند در یک جهت با Ω0=3 و در جهت دیگر با Ω0=2 کنترل خواهند شد. این در حالی است که ایتبس برای کل سازه تنها یک ضریب اضافه مقاومت در نظر می گیرد. لذا بایست از روش های مناسبی برای اعمال ضریب اضافه مقاومت در چنین سازه هایی استفاده شود.

منابع

  1.  AISC Specification for Structural Steel Buildings (360-16)
  2. Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-14)
  3. آیین ­نامه طراحی ساختمان­ ها دربرابر زلزله، استاندارد 2800، ویرایش 4.
  4. مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، ویرایش سال 1392.
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 1 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 1 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. سهیل سلیمان زاده مقدم

    سلام
    روشی که در مورد اعمال ضریب تشدید به الگوی بار زلزله فرمودید، غیرضروری به نظر میرسه، چون زلزله تشدید یافته فقط روی نیروی محوری اعمال میشه، و نیروی محوری ستون در طراحی ستون، در دو جهت متفاوت نیست. به همین علت تو خوده ایتبس هم یک ضریب برای دو جهت معرفی شده

    پاسخ دهید

  2. سبحان

    در ایتبس ۹٫۷٫۴ چگونه در سازه قاب خمشی بتنی با شکل پذیری متوسط وارد می گردد؟

    پاسخ دهید

  3. زهرا راستین

    سلام. اگر ستون سازه از نوع مرکب باشه باز هم کنترل دستی مشابه مثال مقاله انجام میشه؟

    پاسخ دهید

  4. saber.masoudnia2103@gmail.com

    یه سوال در مورد مقاله داشتم . من خودم بصورت دستی ضریب اومگا را وارد میکنم . ولی شما یک روش که بصورت اتوماتیک نرم افزار ضریب اومگا را اعمال میکنه رو معرفی کردن . من برای کنترل روش اعمال اتوماتیک این ضریب از طریق نرم افزار ، اومگا را عددی مثلا ۱۰۰ وارد کردم که باعث قرمز شدن کلیه المان های من بشه ولی در کمال تعجب هیچ تاثیری در المان ها نگذاشت و حتی در گزارش اومگا ۱۰۰ مشخص بود ولی باعث نشده بود که المان های من قرمز بشه. چرااااا؟

    پاسخ دهید

  5. سعید کاویان‌پور

    سلام. شما ترکیب بارها رو باید مجددا بعد از تغییر این ضریب باید بسازید. یعنی قبلی ها رو حذف کنید، جدیدها رو به صورت خودکار اضافه کنید و تبدیل به قابل ویرایش کنید و بعد میتونید تغییرات جدیدتون رو اعمال کنید.

    پاسخ دهید

  6. WWW.Abbasebrahimi4444

    با سلام وخسته نباشید.ببخشید چرا اموزش های شما لینک دانلود ندارد؟؟؟؟؟؟؟

    پاسخ دهید

  7. پشتیبانی سبزسازه

    سلام مهندس عزیز. منظورتون پی دی اف مقاله هست؟

    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