بسم الله الرحمن الرحیم IRENG.blogfa.com

تفسیر کاربردی آیین نامه زلزله و کاربرد Etabs آن در ارائه کنندگان :مهندس مقداد رضایی - مهندس علیرضا محمدیان برگزار کننده :کانون مهندسین شهرستان بهشهر IRENG.blogfa.com

تاریخچه تدوین آیین نامه ایمنی ساختمانها دربرابرزلزله در ایران (2800 ) تاریخچه تدوین آیین نامه ایمنی ساختمانها دربرابرزلزله در ایران (2800 ) .نخستین گام در تهیه آیین نامه زلزله در دهه 40 صورت پذیرفت (ویرایش اول) دومین گام تصویب و اعمال اجباری آیین نامه در سال 1366 و 1367 (ویرایش دوم) سومین گام بازنگری نسخه اول و چاپ ویرایش دوم آیین نامه درسال 1378 (ویرایش سوم) بازنگری متن آیین نامه (ویرایش دوم) و تدوین ویرایش سوم در سال 1384

هدف آیین نامه (2800 ) انتظار میرود با تعیین حداقل ضوابط و مقررات ، ساختمانها در برابر زلزله های خفیف و متوسط بدون وارد شدن آسیب عمده سازه ای و در برابر زلزله های شدید بدون فروریختن قادر به مقاومت باشند . زلزله های شدید ( زلزله طرح ) زلزله های خفیف یا متوسط ( زلزله سطح بهره برداری )

گروه بندی ساختمانها بر حسب سیستمهای سازه ای ( Bearing Wall System) سیستم دیوارهای باربر ( Building Frame System) سیستم قاب ساختمانی ساده ( Moment Resistant Frame) سیستم قاب خمشی ( Dual System) سیستم دوگانه یا ترکیبی

ملزومات تشکیل شبکه خرپایی سیستم قاب مفصلی ( Building Frame System) وظیفه اصلی تیرها و ستونها تحمل بارهای ثقلی می باشد . سختی خمشی تیرها در پایداری سیستم شرکت نخواهد کرد . شبکه مقاوم خرپایی 1- عناصر قائم ( ستونها ) 2- عناصرمورب ( مهاربندها ) ملزومات تشکیل شبکه خرپایی 3- تیرها ( در صورتیکه مهاربند موردنظر دارای مهارهای متصل به تیر باشد ) .

( Concentric Braced Frame) سیستم مهاربندی هم محور ( Concentric Braced Frame) مزایا : 1- سختی مناسب دربرابربارهای جانبی و کنترل تغییرمکان جانبی سازه 2- ساده بودن اتصالات و سرعت اجرا معایب : 1- ضعف اعضای فشاری در اثر بارهای تناوبی ناشی از زلزله 2- استعداد به کمانش و ناپایداری در اثر بارهای سنگین و تغییر مکانهای زیاد 3- محدودیت از لحاظ معماری و ایجاد بازشو در نما 4- شکل پذیری کم

ضوابط طرح لرزه ای سیستمهای مهاربندی ( CBF ) ضوابط طرح لرزه ای سیستمهای مهاربندی کنترل لاغری مهاربندها : کاهش مقاومت فشاری بادبندها : طراحی مهاربندهای 7 و 8 :

مفصل خمیری ( پلاستیک ) سطوح اصلی عملکرد سازه مفصل خمیری در فولاد : ( Plastic Hinge ) مفصل خمیری در فولاد : عبارتست از مقطعی که تحت تلاشهای خاصی تارهای آن به حد تسلیم رسیده باشد . مفصل خمیری در بتن: عبارتست مقطعی که میلگردهای کششی آن به حد تسلیم رسیده باشد . سطوح اصلی عملکرد سازه IO : ( Immediate Occupancy) سرویس دهی بی وقفه LS : ( Life Safety) ایمنی جانی CP : ( Collaps Prevention) آستانه فروریزش

سیستم مهاربندی برون محور ( Eccentric Braced Frame) مزایا : 1- جذب انرژی بالای نیروهای جانبی و استهلاک آن به سبب تشکیل مفصل پلاستیک 2- شکل پذیری مناسب 3- امکان ایجاد بازشوهای مناسب از لحاظ معماری معایب : 1- اجرای پیچیده تر نسبت به بادبندهای هم محور 2- دقت بیشتر در طراحی اتصال بادبند به تیر و طراحی سخت کننده های تیر

نگرانی پوپوف در سیستم مهاربندی برون محور ممکن است جان تیر پیوند در برش پیش از خمیری شدن دچارکمانش گردد . در تئوری پوپوف سخت کننده ها باید تمام ارتفاع باشند . پیوندکوتاه(رفتاربرشی) 60- 35 درجه پیوندبلند(رفتارخمشی) (رفتاربرشی- خمشی)

محاسن ورود سازه به حوزه عملکردغیرارتجاعی ( تشکیل مفاصل پلاستیک) مهاربندها فرصت کمانش و خرابی نخواهند داشت بنابراین دراین حالت سیستم میتواند تغییرمکانهای زیادی را بدون ایجاد خرابی تحمل کند . :EBF 1- ویژه با تشکیل مفاصل پلاستیک سختی سازه بطورنسبی کاهش یافته و پریود نوسانی افزایش می یابد درنتیجه زمان تناوب سیستم کاهش خواهد یافت . 2- با تشکیل مفاصل پلاستیک میرایی در سیستم ارتقاء یافته و میزان استهلاک انرژی افزایش می یابد. 3-

: EBFضوابط طرح لرزه ای در مهاربندهای جان قطعه رابط باید از یک ورق تک بدون هر گونه ورق مضاعف کننده باشد . 1- مقطع تیر پیوند بایستی شرایط فشردگی را احراز کند . 2- . محدودشود 0.8Vp برش اتفاق افتاده در تیر پیوند بایستی حداکثر به 3- جان قطعه رابط که عضو قطری به آن متصل است سخت کننده ها باید تمام ارتفاع و در دو طرف قرار داده شود . 4-

: EBFضوابط طرح لرزه ای در مهاربندهای سخت کننده های میانی : برای تیرهای با ارتفاع بیشتر از 60 سانتیمتر در دو طرف جان و در غیر اینصورت در یک طرف جان تعبیه شود . 5- فواصل سخت کننده ها : 6- اگر زاویه بین اعداد فوق باشد از انترپولاسیون خطی باید استفاده کرد . اتصال تیر به ستون : اگر قطعه رابط در مجاورت ستون نباشد ، اتصال تیر به ستون را میتوان در صفحه جان تیر به صورت مفصلی طراحی نمود . 7-

سیستم قاب خمشی سختی خمشی تیرها در پایداری سیستم شرکت خواهد کرد . ( Moment Frame System) وظیفه اصلی تیرها و ستونها تحمل بارهای ثقلی و بارهای جانبی بطور توام می باشد . سختی خمشی تیرها در پایداری سیستم شرکت خواهد کرد .

رفتارقابهای خمشی در برابر بارهای جانبی تغییر شکلها در قاب خمشی در اثر دو عامل بوجود می آیند : 1- تغییر شکل ناشی از خمش طره ای سهم این عامل حدود 20 درصد کل تغییر شکل قاب خمشی می باشد . 2- تغییر شکل ناشی از خمش تیرها و ستونها سهم این عامل حدود 80 درصد کل تغییر شکل قاب خمشی می باشد که از این 80 درصد حدود 65درصد سهم خمش تیرها و 15درصد سهم خمش ستونهاست .

کنترل ضابطه تیر ضعیف و ستون قوی در شکل پذیری ویژه ( سازه های بتنی ) ضرورت ارضای این رابطه را در چند مورد می توان بررسی کرد : 1- گسیختگی ستونها عموماً منجر به گسیختگی کل سازه میشود . 2- در یک سازه با ستون ضعیف تغییر شکلهای پلاستیک ممکن است در یک طبقه متمرکز گردد . 3- جاری شدن ستونها در اثر برش و خمش ، افت مقاومت بیشتری نسبت به جاری شدن تیرها ایجاد می کند .

سیستم دوگانه یا ترکیبی ( Dual System) به سیستمی اتلاق میشود که درآن امتداد ترکیبی از قابهای خمشی و مهاربندها بصورت توام برقرار باشد . کنترل قاعده 25 درصد در قابهای مختلط: طبق دستورالعمل ویرایش سوم مقرر میشود که طراحی اعضاء باید بگونه ای انجام شده باشد که تیرها و ستونها قادر به تحمل 25 درصد نیروی زلزله باشد . تبصره : اگر در سیستم دوگانه ترکیبی قاعده 25 درصد کنترل نگردد سیستم قاب ساده محسوب خواهد شد .

قابهای ساده و مختلط بتنی اگر در سازه های بتنی متکی به دیوار برشی ضوابط شکل پذیری متوسط یا زیاد در نظر گرفته شده باشد سیستم قاب مختلط محسوب میشود ، در غیر اینصورت سیستم قاب ساده تلقی خواهد شد .

کنترل فشار و کشش در ستونها آیین نامه 2800 مبحث دهم سیستم سازه ای 3.2 سیستم قاب خمشی فولادی سیستم دوگانه 2.8 سیستم قاب ساده + مهاربند واگرا 2.4 سیستم قاب ساده + مهاربندهمگرا Fy درکشش = مقاومت نهایی ستونها 1.7Fa در فشار =

( Static Equivalent Lateral Force Analysis) روش تحلیل استاتیکی معادل ( Static Equivalent Lateral Force Analysis) دلایل استفاده از روش استاتیکی معادل : 1- درک ساده این روش توسط مهندسین سازه . 2- سرعت بالا در طراحی سازه . محدودیت روش تحلیل استاتیکی معادل : 1- ساختمانهای منظم با ارتفاع کمتر از 50 متر . 2- ساختمانهای نامنظم تا 5 طبقه و یا با ارتفاع کمتر از 18 متر. 3- ساختمانهایی که در آنها سختی جانبی قسمت فوقانی بطور قابل ملاحظه ای کمتر از سختی قسمت تحتانی است .

پهنه با خطر نسبی خیلی زیاد نیروی برشی پایه : ( Base Shear) نیروی برشی پایه در واقع نیرویی است که باید سازه را برای آن طراحی لرزه ای کرد . ) : A( شتاب مبنای طرح کمیتی است که به محل احداث ساختمان مربوط می شود . نسبت شتاب مبنای طرح توصیف منطقه 0.35 پهنه با خطر نسبی خیلی زیاد 1 0.3 پهنه با خطر نسبی زیاد 2 0.25 پهنه با خطر نسبی متوسط 3 0.2 پهنه با خطر نسبی کم 4

) : B( ضریب بازتاب ساختمان این ضریب در بر گیرنده اثر عواملی مانند زمان تناوب طبیعی ساختمان و خواص دینامیکی زمین محل احداث ساختمان میباشد . مقدار ضریب بازتاب ساختمان محدوده زمان تناوب طبیعی ساختمان آیین نامه ویرایش دوم

خطر نسبی زیاد و خیلی زیاد )S ، Ts ، T0 ( پارامترهای لرزه ای : این ضرایب با توجه به نوع زمین و میزان خطر پذیری مناطق مختلف متفاوت است . )s مقدار ( Ts T0 نوع زمین خطر نسبی زیاد و خیلی زیاد خطر نسبی کم و متوسط 1.5 0.4 0.1 I 0.5 II 1.75 0.7 0.15 III 2.25 1 IV

:(T)زمان تناوب اصلی ساختمان مدت زمان یک نوسان کامل در ارتعاش آزاد نامیرا . قابهای خمشی فولادی قابهای خمشی بتنی سایر سیستمهای سازه ای روش رایلی دستورالعمل افزایش زمان تناوب :

:(I) ضریب اهمیت ساختمان این ضریب برای افزایش سطح عملکرد سازه میباشد ، تا شرایط محافظه کارانه تری در نظر گرفته شود . ضریب اهمیت ساختمان طبقه بندی ساختمان 1.4 گروه 1 1.2 گروه 2 1.00 گروه 3 0.8 گروه 4

: (R) ضریب رفتارساختمان

اهمیت این ضریب در ساختمانها با پریود نوسانی کم ( ساختمانهای کوتاه مرتبه ) تأثیر بیشتری دارد . 0.6Fy 0.5Fc

توزیع نیروهای جانبی زلزله در ارتفاع ساختمان سایر طبقات طبقه آخر اثرنیروی شلاقی: If

قاعده 30 – 100 : ویرایش دوم ویرایش سوم

موضوع پیچش در ساختمان : لنگر پیچشی از دو ناحیه بوجود می آید : ) .Inherent Torsion ) 1- لنگر پیچشی اصلی یا واقعی این لنگر پیچشی ناشی از عدم انطباق مرکز جرم بر مرکز سختی میباشد . ) . Accidentall Torsion ) 2- لنگر پیچشی تصادفی این لنگر در اثر عوامل زیر ایجاد میشود : الف – مولفه پیچشی حرکت زمین حول محور قائم . ب – تغییر در سختی سازه و اعضای سازه ای ساختمان در مقایسه با مقادیر فرض شده . چ – کاهش سختی غیر یکنواخت در اعضای سازه ای در خلال رفتار غیر ارتجاعی آنها. د- تغییرات تصادفی در نحوه توزیع بارهای مرده و زنده که بسیار محتمل است . ه – تفییر یا زوال مقاومت در اعضای سازه ای در خلال رفتار غیر ارتجاعی آنها .

توجه : طبق ویرایش سوم استاندارد 2800 حتی اگر مرکز جرم بر مرکز سختی منطبق باشد لازم است اثر پیچش تصادفی لحاظ شود . ویرایش دوم ویرایش سوم

نامنظمی بند ( ث ) آیین نامه : در هر طبقه حداکثر تغییر مکان نسبی در انتهای ساختمان ، با احتساب پیچش تصادفی ، بیشتر از 20 درصد با متوسط تفییر مکان نسبی دو انتهای ساختمان در آن طبقه اختلاف نداشته باشد . پلان منظم پلان نا منظم

:Etabs روش اعمال نیروهای لرزه ای در User Coefficient ا– روش User Load 2– روش 3– استفاده از آیین نامه های معتبر موجود در نرم افزار :Etabs مولفه قائم نیروی ناشی از زلزله در نیروی قائم ناشی از زلزله اثر مولفه قائم شتاب زلزله در ساختمان است .

User Loadروش UBC 94 روش معادل سازی در آیین نامه

تغییر مکان جانبی نسبی طبقات: تغییر مکان جانبی نسبی هر طبقه اختلاف تغییر مکانهای مراکز جرم کف در بالا و پایین آن طبقه است . برای ساختمانهای با زمان تناوب اصلی کمتر از 0.7 ثانیه برای ساختمانهای با زمان تناوب اصلی بیشترو یامساوی 0.7 ثانیه تبصره : در محاسبه تغییر مکان نسبی هر طبقه برای رعایت محدودیتهای فوق مقدار برش پایه را میتوان بدون منظور کردن زمان تناوب اصلی ساختمان تعیین کرد .

:P - ∆ اثرات اثرثانویه بر روی برشها و لنگرهای اجزای قاب است که بواسطه عملکرد بارهای قائم بر روی سازه P-∆ تغییر شکل یافته ایجاد میشود .

با تشکر و قدردانی از تمامی اساتیدی و مهندسین که در این سمینار حضور بهم رساندند .