ضریب زلزله چیست؟ + دانلود فایل اکسل محاسبه ضریب زلزله

مولفه‌های ضریب زلزله

برای تعیین برای تعیین مقدار نیروی جانبی لازم در طراحی سازه نیاز است تا سطحی از زلزله به عنوان مبنای طراحی در نظر گرفته شود و بر اساس این مبنا سازه مورد تحلیل و بررسی قرار گیرد.

به طور کلی در هر منطقه مختص آن منطقه می‌توان برای طراحی زلزله و نیرو های جانبی وارد بر سازه مقدار نیرویی را در نظر گرفت و بر اساس آن طراحی را انجام داد.

این نیروی جانبی بر اساس مقدار دوره های بازگشت در زلزله ها متفاوت خواهد بود. در مناطق زلزله خیز دوره بازگشت کوتاه تر خواهد بود و در نتیجه زلزله های شدیدتری نسبت به مناطق دیگر رخ خواهد داد.

بر همین اساس در استاندارد ۲۸۰۰ سطوح ای برای زلزله های مختلف در نظر گرفته شده است که این دو سطح بر اساس مقدار نیرو های وارده و همینطور بر اساس احتمال وقوع آن در سال های عمر مفید ساختمان در نظر گرفته شده است.

طبق استاندارد ۲۸۰۰ سطح زلزله طرح و زلزله بهره برداری و زلزله حداکثر برای زلزله های مختلف سطح بندی شده است . زلزله طرح به زلزله گفته میشود که دارای احتمال وقوع کمتر از ۱۰ درصد در ۵۰ سال عمر مفید ساختمان بوده و دوره بازگشت آن هر ۴۷۵ سال می باشد.

سطح دیگر زلزله زلزله بهره برداری نام دارد این زلزله دارای احتمال وقوع ۹۹ و نیم درصد در ۵۰ سال عمر مفید سازه است و بر اساس ویرایش چهارم استاندارد ۲۸۰۰ ساختمان های بلندتر از ۵۰ متر و ساختمان های با اهمیت زیاد و خیلی زیاد باید در زلزله طوری طراحی شوند تا بعد از وقوع زلزله امکان بهره برداری از آنها میسر باشد.

با توجه به راهنمایی های انجام شده در استاندارد ۲۸۰۰ ساختمان های با اهمیت متوسط می بایست دارای حداقل تلفات جانی باشند بنابراین سازه در حالت ارتجاعی قرار می گیرد و می بایست طوری طراحی گردد که با امکان ارتجاعی سازه بتواند از تلفات جانی جلوگیری نماید.

اما در ساختمان های با اهمیت زیاد و خیلی زیاد نیاز به بهره برداری از وضعیت ساختمان امری ضروری است. نکته حائز اهمیت نشان‌دهنده این است که زلزله طرح احتمال زلزله پایین است ولی قدرت آن بالا اما در زلزله بهره برداری که دوره بازگشت این زلزله حدود ۱۰ سال است که احتمال وقوع زلزله بالا و اما قدرت پایین خواهد داشت.

با توجه به این نکته به دلیل اینکه در زلزله بهره برداری سازه کاملاً قابل استفاده بماند نیاز است تغییر شکل ها بسیار محدود بوده و مفاصل پلاستیک تشکیل شوند لذا ضریب رفتار در محاسبه ضریب زلزله بهره برداری برابر با یک منظور می گردد.

به طور کلی در مفهوم طراحی لرزه ای ساختمان ها دو تعریف در نظر گرفته شده است. تعریف اول سطح خطر که همواره در نکات در نکات ذکر گردید و تعریف دوم مربوط به سطح عملکرد سازه می باشد.

سطوح عملکرد سازه بر اساس تقسیم بندی های صورت گرفته به صورت قابلیت استفاده بی وقفه ، ایمنی جانی ،استانه فروریزش ، خرابی محدود ، ایمنی جانی محدود تقسیم‌بندی شده است.

در قابلیت استفاده بی وقفه در اثر وقوع زلزله مقاومت و سختی اجزای سازه تغییر قابل توجهی پیدا نمی‌کنند و استفاده بی‌وقفه از ساختمان ممکن است.

در ایمنی جانی در اثر وقوع زلزله خرابی در سازه ایجاد می شود اما میزان خرابی به اندازه نمی باشد که منجر به خسارت جانی شود. در آستانه فروریزش یعنی در اثر وقوع زلزله خرابی گسترده ایجاد می‌شود اما ساختمان فرو نمی ریزد.

خرابی محدود قسمتی از عملکرد سازه می باشد که بر اثر وقوع زلزله خرابی در سازه به صورت محدودی ایجاد می‌شود و با انجام تعمیر می توان بخش های آسیب دیده را اصلاح کرد و بهره‌برداری را از سازه ادامه داد.

در ایمنی جانی محدود در اثر وقوع زلزله خرابی در سازه ایجاد می شود اما میزان خرابی به اندازه‌ای است که خسارت جانی حداقل می باشد.
برای به دست آوردن مقادیر نیروهای جانبی و نیروهای زلزله می بایست جز به جز مولفه های ذکر شده را مورد تحلیل و بررسی قرار دهیم .

مولفه هایی که در نهایت نشانگر و بیانگر ضریب زلزله خواهند بود. این ضریب تشکیل شده از روابط بین شتاب مبنای طرح، ضریب بازتاب ساختمان ،ضریب اهمیت ساختمان، ضریب رفتار سازه.

همانطور که ذکر گردید تمامی این مولفه ها بر اساس تعاریف موجود در آیین نامه ۲۸۰۰ مورد تحلیل و مقایسه قرار می گیرند. بر این اساس جدول زیر در آیین نامه ۲۸۰۰ نشانگر نسبت شتاب مبنای طرح ( A ) در مناطق با لرزه خیزی مختلف می باشد.

به طور مثال در مناطق با پهنه خطر نسبی خیلی زیاد نسبت شتاب مبنای طرح به شتاب ثقل زمین سی و پنج صدم است. در حقیقت این عدد نشان دهنده شتاب گسل می باشد.

با توجه به این نکته که این شتاب شتاب گسل می باشد این شتاب را در سراسر شهر یکسان در نظر میگیریم. به همین خاطر برای طراحی تمامی ساختمان ها در مکان مشترک میزان این شتاب کاملاً یکسان در نظر گرفته می‌شود .

این مقدار در نظر گرفته شده حداکثر مقدار شتاب ای است که در آن مکان بر اساس تجربیات و محاسبات صورت گرفته مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است و حداکثر این عدد را برای آن مکان در طراحی سازه در نظر میگیریم.

پارامتر دیگر که در طراحی و در به دست آوردن ضریب زلزله دخیل است مربوط به خاک سازه و نوع آن می باشد. در حقیقت این پارامتر بیانگر پاسخ زمین در مواقع رخ دادن زلزله و پاسخ آن به شتاب گسل و شتاب ای می باشد که به سازه انتقال پیدا میکند.

این پارامتر در ضریب بازتاب ساختمان ( B ) در مورد تحلیل و بررسی قرار می گیرد و بر اثر اندرکنش اثر خاک و اثر سازه مورد تحلیل و بررسی قرار می گیرد.
برای به دست آوردن ضریب بازتاب سازه نیازمند ضریب شکل طیف و همچنین ضریب اصلاح طیف میباشیم. با توجه به داده ها در آیین نامه ۲۸۰۰ و جدول زیر ضریب شکل طیف و ضریب اصلاح طیف و کاربرد آن ها را می توان مشاهده کرد.

در این قسمت بر اساس زمان تناوب سازه و همچنین جدول در نظر گرفته شده می‌توان نسبت های مختلفی را در پهنه های مختلف و خطر نسبی کم و متوسط و پهنای خطر نسبی زیاد و خیلی زیاد مشاهده نمود و بر اساس نوع خاک دوره تناوب سازه می توان ضریب بازتاب سازه را به دست آورد.

پارامتر دیگری که تشکیل دهنده ضریب زلزله می‌باشد پارامتر ضریب اهمیت سازه ( I ) است. بر این اساس با توجه به میزان اهمیت سازه برای ما طراحی آن سازه نیازمند تمهیدات خاص تری می باشد ‌.

تا بتواند بر اثر رخداد زلزله نیروهای جانبی را تحمل و سازه بر اثر اهمیت وجودی خود توان مقابله با این نیروها را داشته باشد. به طور مثال سازهایی مانند بیمارستان نیازمند اهمیت بیشتر و در نتیجه طراحی با مقاومت بالاتر و باقی ماندن در سطح بهره برداری بعد از زلزله می باشد.

بر همین اساس در آیین نامه ۲۸۰۰ برای سازه های متفاوت درجات مختلفی از ضریب اهمیت در نظر گرفته شده است.

در این آیین نامه میتوان سازه ها را به چهار دسته تقسیم بندی نمود.

ساختمان های با اهمیت متوسط که در اثر زلزله طرح آسیب عمده سازه ای و غیر سازه ای نبینند و تلفات جانی در آنها حداقل باشد.

ساختمان های با اهمیت زیاد که در اثر زلزله طرح آسیب عمده نبینند به طوری که در زمان کوتاهی قابل مرمت باشند .

ساختمانهای با اهمیت خیلی زیاد در اثر زلزله تر تغییر مقاومت و سختی در اجزای سازه ای و غیر سازه ای نداشته باشند به طوری که بهره‌برداری از آنها امکان پذیر باشد.