ایستاسازه
En Ar

خانه - آموزش - طیف طرح ویژه ساختگاه و طیف طرح و ضوابط مربوطه در استاندارد 2800 ایران

طیف طرح ویژه ساختگاه – طیف طرح استاندارد 2800 و رابطه‌ آن با طیف پاسخ زلزله

همان گونه که می دانیم برای طراحی سازه در برابر نیروی زلزله، احتیاج به شتاب‌ نگاشت زلزله جهت محاسبه شتاب طیفی می باشد. پر واضح است که محاسبه شتاب طیفی توسط طراحان با توجه به اینکه این متغیر برای زلزله‌ های مختلف به‌ شدت متفاوت است، ممکن نخواهد بود. از این‌ رو، در آیین‌ نامه‌ های طراحی ساختمان، همچون استاندارد 2800 ایران، یک طیف طرح استاندارد پیشنهاد شده است. این طیف توسط متخصصین برای منطقه ای وسیع با در نظر گرفتن پارامترهای گوناگون و همچنین تعداد زیادی زلزله مناسب برای منطقه مورد نظر، محاسبه می شود.

طیف طرح استاندارد 2800 ، میانگین طیف های پاسخ چند زلزله مختلف است. انتخاب این زلزله ها با توجه به ویژگی های لرزه ای هر منطقه صورت می گیرد. با داشتن طیف طرح استاندارد آیین نامه تنها کافی است پریود مٌد اول سازه را داشته باشیم تا شتاب طیفی سازه به دست آید.

معادل سازی سیستم چند درجه آزادی با سیستم یک درجه آزادی - شرکت عمرانی مهندسی ایستاسازه
معادل سازی سیستم چند درجه آزادی با سیستم یک درجه آزادی با پریودی مشابه با پریود مٌد اول سازه
معادل سازی سیستم چند درجه آزادی با سیستم یک درجه آزادی با پریودی مشابه با پریود مٌد اول سازه

عوامل مختلفی در شکل طیف یک زلزله تأثیرگذار است که مهم ترین آن ها میزان لرزه خیزی و نوع خاک منطقه می باشد. به همین دلیل در آیین نامه ها با توجه به این دو پارامتر، طیف طرح هم تغییر می کند.

بیان مفهوم طیف طرح ویژه ساختگاه و مراحل محاسبه آن

طیف طرح ویژه ساختگاه چیست؟

همان طور که می دانید، منحنی طیف طرح استاندارد آیین‌ نامه به کمک روش‌های آماری و به کمک تعداد زیادی شتاب‌ نگاشت به دست می‌ آید؛ اما در رابطه با سازه‌ های پر اهمیت نیاز به محاسبات دقیق‌ تری جهت محاسبه طیف طرح می‌باشد تا دقت نتایج بهبود یابد. در این مواقع، آیین نامه استفاده از طیف طرح ویژه ساختگاه را به جای طیف طرح استاندارد پیشنهاد می کند.

بنا به توضیحات آیین نامه در بند 2-5-2، این طیف با استفاده از مشخصات زلزله های منطقه ساختگاه و با توجه به ویژگی های زمین شناسی، تکتونیکی، لرزه‌ شناسی، میزان خطرپذیری و مشخصات خاک در لایه های مختلف ساختگاه و با به کارگیری نسبت میرایی 5 درصد تعیین می گردد. لازم به ذکر است که مقدار این طیف نباید از 80 درصد طیف طرح استاندارد کمتر در نظر گرفته شود.

نحوه محاسبه طیف طرح ویژه ساختگاه:

روش‌ هایی که برای محاسبه طیف ویژه ساختگاه وجود دارند همگی در قالب تحلیل خطر زلزله قرار می گیرند. تحلیل خطر زلزله توسط یک تیم متشکل از زمین شناسان، زلزله شناسان و همچنین مهندسین زلزله انجام می شود. در این فرآیند اقدامات زیر صورت می گیرد:

  • تمامی گسل های موجود در محدوده اطراف پروژه مورد نظر، شناسایی و شبیه سازی (مدل سازی) می شوند.
  • ·          فاصله گسل ها تا پروژه تعیین می گردد.
  • با توجه به تاریخچه زلزله ها، توان لرزه زایی هر گسل تخمین زده می شود.
  • با توجه به نوع خاک منطقه و برای سطح خطر مورد نظر (مثلاً احتمال 2% در 50 سال)، به کمک روابط موجود در تحلیل خطر یک طیف ویژه ساختگاه تخمین زده می شود.
مراحل انجام تحلیل خطر ساختگاه -طیف طرح استاندارد 2800 - شرکت عمرانی ایستا سازه
مراحل انجام تحلیل خطر ساختگاه

در ادامه ضوابط مربوط به طیف طرح از استاندارد 2800 ایران آورده می شود:

بند 2-5 حرکت زمین

اثر حرکت زمین در ساختگاه به یکی از روش های زیر تعیین می شود:

بند 2-5-1 طیف طرح استاندارد

این طیف منعکس کننده اثر حرکت زمین برای زلزله طرح در آئین نامه است و از حاصل ضرب مقادیر ضریب بازتاب ساختمان (B) در پارامترهای نسبت شتاب مبنا (A)، ضریب اهمیت (I) و عکس ضریب رفتار (1/Ru) به دست می آید. در تعیین این طیف نسبت میرائی 5 درصد در نظر گرفته شده است. طیف طرح استاندارد را می توان در کلیه ساختمان ها به جز مواردی که در بند آتی عنوان شده، به کار برد.

نمودارهای ضریب بازتاب مربوط به مناطق با خطر نسبی ‌زیاد و خیلی‌زیاد، برای خاک‌های مختلف - شرکت ایستاسازه
نمودارهای ضریب بازتاب مربوط به مناطق با خطر نسبی ‌زیاد و خیلی‌زیاد، برای خاک‌های مختلف

بند 2-5-2 طیف طرح ویژه ساختگاه

این طیف با استفاده از مشخصات زلزله های منطقه ساختگاه و با توجه به ویژگی های زمین شناسی، تکتونیکی، لرزه شناسی، میزان خطرپذیری و مشخصات خاک در لایه های مختلف ساختگاه و با به کارگیری نسبت میرائی 5 درصد تعیین می گردد. در صورتی که نوع ساختمان و سطح زلزله مورد نظر نسبت میرائی متفاوتی را ایجاب کند، می توان آن را مبنای تهیه طیف قرار داد. مقادیر محاسبه شده این طیف باید در ضریب اهمیت (I) و عکس ضریب رفتار (1/Ru) ضرب گردد.

مقادیر طیف طرح ویژه ساختگاه نباید کمتر از 80 درصد مقادیر طیف طرح استاندارد اختیار شود.

طیف طرح ویژه را می توان در کلیه ساختمان ها به کار برد. ولی استفاده از آن در ساختگاه هایی که مطالعات ویژه ساختگاه برای آن ها الزامی است و نیز در مورد ساختمان هایی که مشمول استفاده از روش تحلیل دینامیکی می شوند و در آن ها یکی از شرایط زیر موجود است، الزامی است.

الف) ساختمان های با ارتفاع بیش از 150 متر از تراز پایه و یا دارای زمان تناوب اصلی نوسان بیشتر از 5/3 ثانیه

ب) ساختمان های “با اهمیت خیلی زیاد و زیاد” که بر روی زمین های غیر از نوع I، II یا III ساخته می شوند.

پ) ساختمان های بلندتر از 50 متر که بر روی زمین های غیر از نوع I، II یا III ساخته می شوند.

ت) ساختمان های بلندتر از 50 متر که بر روی زمین های از نوع II و III، با ضخامت لایه خاک بیش از 60 متر ساخته می شوند.

از طیف طرح ویژه ساختگاه برای تحلیل سازه به روش خطی استفاده می شود. به این روش تحلیل اصطلاحاً تحلیل طیفی یا شبه دینامیکی گفته می شود.

انواع روش های تحلیل سازه ها - شرکت مهندسی ایستا سازه
انواع روش های تحلیل سازه ها

تحلیل دینامیكی خطی می تواند به دو روش طیفی یا تاریخچه زمانی انجام شود. فرضیات خاص این روش در محدوده رفتار خطی عبارتند از:

  • رفتار سازه را می توان به صورت تركیبی خطی از حالت های مودهای ارتعاشی مختلف سازه كه مستقل از یكدیگر هستند، محاسبه نمود.
  • زمان تناوب ارتعاشات سازه در هر مود در طول زلزله ثابت است.

در این روش، مشابه روش تحلیل استاتیكی خطی، پاسخ سازه در زلزله سطح خطر مورد نظر در ضرایبی ضرب می شود تا حداكثر تغییر شكل سازه با آنچه كه در زلزله پیش بینی می شود، مطابقت داشته باشد. به همین علت نیروهای داخلی در سازه های شكل پذیر كه در هنگام زلزله رفتار غیر خطی خواهند داشت، بزرگتر از نیروهای قابل تحمل در سازه برآورد می شوند. به همین جهت، هنگام بررسی معیارهای پذیرش در نتایج حاصل از تحلیل خطی برای سازه هایی كه هنگام زلزله رفتار غیر خطی دارند، اصلاح می گردد.

در ادامه روش تحلیل طیفی به اختصار توضیح داده می شود:

روش تحلیل طیفی: تعداد مودهای ارتعاشی در تحلیل طیفی چنان باید انتخاب شود كه جمع درصد مشاركت جرم مؤثر برای هر امتداد تحریك زلزله در مودهای انتخاب شده حداقل 90% باشد. به علاوه در هر امتداد، حداقل باید سه مود اول نوسان و حداقل تمام مودهایی كه دارای زمان تناوب بیش از 4% ثانیه هستند، در نظر گرفته شوند. طیف طرح مورد استفاده در این روش باید مطابق آیین نامه انتخاب شود. نتایج حاصل از هر مود نوسان باید با روش های آماری شناخته شده مانند جذر مربعات (SRSS) یا روش تركیب مربعی كامل (CQC) و یا روش های دقیق تر كه اندركنش بین مودها را دقیق تر در نظر می گیرد، انجام شود. اثر زلزله در امتداد عمود بر امتداد مورد نظر در صورت لزوم باید در نظر گرفته شود.

در تعیین طیف ویژه ساختگاه به روش تعیینی دو روش اساسی وجود دارد:

  • روش اول: استفاده از شکل طیف پاسخ و بیشینه شتاب زمین. این روش یک روش سه مرحله ای است یعنی ابتدا شتاب بیشینه زمین تخمین زده می شود، شکل طیف پاسخ انتخاب می شود و سپس شکل انتخابی برای حصول طیف پاسخ در شتاب بیشینه زمین ضرب می شود.
  • روش دوم: تخمین مستقیم طیف پاسخ. در این روش طیف پاسخ به صورت مستقیم تعیین می‌شود. برای تعیین طیف پاسخ به صورت مستقیم سه روش می‌توان استفاده کرد: استفاده از روابط کاهندگی طیف پاسخ، انجام تحلیل‌های آماری طیف‌های انتخاب شده از رکوردهای حرکت زمین و مدل‌سازی تئوری (عددی).

در زمینه ابنیه و ساختمان بیشتر مطالعه کنید : 

در زمینه پایدارسازی گود بیشتر مطالعه کنید : 

در زمینه بهسازی خاک بیشتر مطالعه کنید : 

در زمینه مطالعات ژئوتکنیک بیشتر مطالعه کنید :

در زمینه طراحی و مشاوره ژئوتکنیک بیشتر مطالعه کنید : 

در زمینه تخریب و خاکبرداری بیشتر مطالعه کنید : 

مطالب مرتبط :

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

سایر مقاله ها

مبحث هفتم مقررات ملی ساختمان (سازه های نگهبان) – ویرایش آذرماه 1397

در مبحث هفتم مقررات ملی ساختمان (سازه های نگهبان)، در [...]
بیشتر بخوانید

تحلیل خطر زلزله (لرزه ای) (Earthquake Hazard Analysis)

زلزله ها از جمله مخاطرات طبیعی با ماهیت تصادفی می [...]
بیشتر بخوانید

آزمایش های کنترلی نیلینگ و انکراژ

آزمایش های کنترلی نیلینگ و انکراژ مقدمه در اغلب  پروژه [...]
بیشتر بخوانید

طیف طرح ویژه ساختگاه و طیف طرح و ضوابط مربوطه در استاندارد 2800 ایران

طیف طرح ویژه ساختگاه – طیف طرح استاندارد 2800 و [...]
بیشتر بخوانید