آنچه در این مقاله می‌خوانید
☰

آموزش محاسبه ضریب زلزله استاندارد 2800 ویرایش 4

محاسبه ضریب زلزله برای توزیع نیروی برش پایه وارد بر سازه، اولین پارامتری است که برای تحلیل و طراحی سازه باید محاسبه گردد. شما با استفاده از برنامه محاسبه آنلاین ضریب زلزله به راحتی می‌توانید این پارامتر را محاسبه کنید و همچنین گراف و فایل اکسل طیف استاندارد 2800 را دریافت نمایید. در این مقاله به دور از هر گونه اضافه گویی مراحل گام به گام محاسبه ضریب زلزله طبق استاندارد 2800 ویرایش چهارم بیان می‌گردد.

مفهوم ضریب زلزله به زبان ساده

در هنگام زلزله شتابی در زمین ایجاد می‌شود و پس از عبور از لایه‌های خاک در نهایت بر وزن سازه اثر می‌گذارد. از قانون دوم نیوتن به یاد داریم که نیرو برابر با مقدار جرم ضرب در مقدار شتاب است پس برای محاسبه نیروی وارد بر سازه یا به اصطلاح آیین‌نامه برش پایه، تنها لازم است که مقدار شتاب مشخص شود. استاندارد 2800 ضریب زلزله یا همان مقدار شتاب را با رابطه زیر محاسبه می‌کند.

C = ABI/R

این رابطه دارای 4 متغیر به قرار زیر است که در ادامه نحوه بدست آوردن هر یک توضیح داده می‌شود.

  • A : شتاب مبنای طرح
  • B : ضریب بازتاب ساختمان
  • I : ضریب اهمیت ساختمان
  • R : ضریب رفتار ساختمان

شتاب مبنای طرح

در آیین نامه 2800 با مطالعه زلزله‌های گذشته و گسل‌های موجود در مناطق مختلف کشور را به لحاظ لرزه خیزی به چهار بخش تقسیم کرده است. در انتهای کتاب این آیین نامه یک نقشه پهنه‌بندی کشور به همراه جدول شهرهای ایران وجود دارد که با توجه به شهر مورد نظر خود که سازه در آن قرار دارد می‌توانید شتاب مبنای طرح را بیابید.

منطقه توصیف نسبت شتاب مبنای طرح به شتاب ثقل زمین
1 پهنه با خطر نسبی خیلی زیاد 0.35
2 پهنه با خطر نسبی زیاد 0.3
3 پهنه با خطر نسبی متوسط 0.25
4 پهنه با خطر نسبی کم 0.2

ضریب بازتاب ساختمان

در قسمت اول این مقاله عنوان شد که در هنگام زلزله شتابی در زمین ایجاد می‌شود و پس از عبور از لایه‌های خاک بر سازه اثر می‌گذارد. مشخص است که تمام این شتاب بر سازه اعمال نمی‌شود و حتماً دارای یک ضریب خواهد بود که با توجه به شرایط ساختگاه و نوع سازه می‌تواند مقدار این شتاب را کمتر یا بیشتر کند. آیین نامه این ضریب را با عنوان ضریب بازتاب ساختمان که بیانگر نحوه پاسخ ساختمان به حرکت زمین است با استفاده از رابطه زیر ارائه می‌دهد.

B = B1N

در این رابطه B1 ضریب شکل طیف و N ضریب اصلاح طیف است که آیین نامه برای هر کدام در زمان‌های تناوب مختلف روابطی را ارائه کرده است که اگر این روابط را طبق رابطه بالا در یک دیگر ضرب شود روابط زیر حاصل می‌شود.

روابط ضریب بازتاب ساختمان

در روابط بالا متغیرهای T0 و Ts و S و S0 به نوع خاک و لرزه خیزی منطقه از جدول زیر استخراج می‌شود.

نوع زمین T0 Ts خطر نسبی کم و متوسط خطر نسبی زیاد و خیلی زیاد
S S0 S S0
I 0.1 0.4 0.1 0.4 1.5 1
II 0.1 0.5 1.5 1 1.5 1
III 0.15 0.7 1.75 1.1 1.75 1.1
IV 0.15 1 2.25 1.3 1.75 1.1

زمان تناوب ساختمان

از درس دینامیک سازه‌ها به خاطر داریم که زمان تناوب معادل زمان نوسان کامل جرم است. همانطور که اطلاع دارید محاسبه زمان تناوب در ابتدای شروع طراحی سازه به دلیل مشخص نبودن بسیاری از مشخصات ساختمان از جمله مقاطع آن مقدور نیست و به همین دلیل آیین نامه 2800 روابطی تجربی برای تخمین اولیه ارائه کرده است. در صورتی که بخواهید از روش‌های تحلیلی  با استفاده از نرم افزار برای محاسبه زمان تناوب استفاده کنید آیین نامه تذکر داده است که باید کمترین مقادیر زیر انتخاب شود.

  • 1.25 برابر زمان تناوب تجربی سازه
  • زمان تناوب تحلیلی سازه

روابط تجربی زمان تناوب ساختمان

ضریب اهمیت ساختمان

پارامتر دیگری که در محاسبه ضریب زلزله دخالت دارد ضریب اهمیت سازه است. روشن است که اهمیت همه ساختمان ها یکسان نیست. برای مثال اهمیت ساختمان‌ بیمارستان و یا آتش نشانی که در مواقع بحران باید خدمت رسانی بی وقفه داشته باشند از اهمیت ساختمان مسکونی بیشتر است. آیین نامه برای یک ساختمان مسکونی (اهمیت متوسط) بیان کرده که در اثر زلزله طرح، سازه نباید آسیب عمده سازه ای و غیر سازه ای ببیند. تفکر آیین نامه بر این بوده است که آسیب های جزئی از نظر 2800 برای ساختمان های مسکونی مانعی ندارد. ضریب اهمیت ساختمان با توجه به نوع کاربری آن از جدول زیر قابل استخراج است.

طبقه بندی ساختمان ضریب اهمیت
اهمیت خیلی زیاد 1.4
اهمیت زیاد 1.2
اهمیت متوسط 1
اهمیت کم 0.8

ضریب رفتار سازه

ضریب رفتار سازه متغیری است که به طراح اجازه می‌دهد از ظرفیت شکل پذیری سازه استفاده کند. درصورتی که طراح نخواهد از این ظرفیت استفاده کند رابطه ضریب زلزله به شکل C =ABI در می‌آید که مقادیر بزرگی را ارئه می‌دهد و در نهایت منجر به غیر اقتصادی شدن و افزایش ابعاد مقاطع خواهد داشت. این در حالی است که آیین‌ نامه‌های طراحی سازه های فولادی و بتنی اجازه می‌دهند سازه وارد منطقه فرا ارتجاعی یا پلاستیک شود. آیین نامه 2800 با توجه به انواع سیستم‌های سازه‌ای ضریب رفتار را مشخص کرده است.

محاسبه آنلاین ضریب زلزله

نرم افزار محاسبه آنلاین ضریب زلزله

در قسمت‌های قبل مفهوم تمام متغیرهای ضریب زلزله با توجه به استاندارد 2800 توضیح داده شد. همانطور که مشاهده کردید برای محاسبه این ضریب نکات و فرایند طولانی باید طی شود اما شما می‌توانید به سادگی با استفاده از نرم افزار محاسبه آنلاین ضریب زلزله و انتخاب مشخصات سازه خود علاوه بر محاسبه ضریب زلزله طیف طرح آیین نامه 2800 و فایل اکسل نمودار آن را دریافت کنید. در صورتی که ایراد یا پیشنهادی نسبت به این ابزار آنلاین دارید لطفا در قسمت نظرات با ما در میان بگذارید.