مولفه قائم زلزله
به طور کلی لازم است که سازه برای بارهای لرزه ای طراحی گردد. بارهایزلزله به دو دسته بارهای افقی و بارهای قائم تقسیم می شود. ما در این مقاله قصد داریم تا شما را با مولفه قائم نیروی ناشی از زلزله و نحوه محاسبه آن آشنا کنیم.
فهرست مطالب
مولفه قائم زلزله چیست؟
نیروی قائم ناشی از زلزله در واقع مولفه قائم شتاب زلزله در ساختمان است که به لحاظ مقداری معمولا کمتر از مولفه افقی ناشی از زلزله می باشد. اما در زلزله های نزدیک گسل و زمین های نرم به مانند زلزله ای که در سال 1382 در بم رخ داد، بارهای قائم زلزله قابل توجهی نزدیک به مقدار 1g (شتاب گرانش زمین) ثبت شد، که در ویرایش چهارم استاندارد 2800 بعنوان یک بار لرزه ای قابل توجه اعمال شده است.
توجه به این نکته لازم است که مولفه قائم زلزله (Vertical Earthquake Component) به دلیل ماهیت موجهای لرزهای و نحوه انتقال انرژی از زمین به سازه باید هم به سمت بالا و هم به سمت پایین در تحلیل سازه در نظر گرفته شود.
مولفه قائم در چه ساختمان هایی در نظر گرفته می شود؟
مطابق با استاندارد 2800 بند 3-3-9-1، نیروی قائم ناشی از زلزله که اثر مولفه شتاب زلزله در ساختمان است، در موارد زیر باید در محاسبات منظور شود:
- کل سازه ساختمان هایی که در پهنه با خطر نسبی خیلی زیاد واقع شده اند.
- تیرهایی که دهانه آن ها بیشتر از 15 متر می باشد، همراه با ستون ها و دیوارهای تکیه گاهی آنها.
- تیرهایی که بار قائم متمرکز قابل توجهی در مقایسه با سایر بارهای منتقل شده به تیر را تحمل می کنند، همراه با ستون ها و دیوارهای تکیه گاهی آن ها. درصورتی که بار متمرکز حداقل برابر با نصف مجموع بار وارده به تیر باشد، آن بار قابل توجه تلقی می شود.
- بالکن ها و پیشامدگی هایی که به صورت طره ساخته می شوند.
نحوه محاسبه بار قائم زلزله به چه صورت می باشد؟
مقدار نیروی قائم برای ساختمان هایی که در پهنه با خطر نسبی خیلی زیاد واقع شده اند مطابق با رابطه زیر بدست می آید:
Fv=0.6AIWD
که در این رابطه داریم:
WD: بار مرده اجزا ساختمان A: نسبت شتاب مبنای طرح I: ضریب اهمیت ساختمان
مطابق استاندارد 2800 این نیرو باید در هر دو جهت رو به بالا و رو به پایین، جداگانه به سازه اعمال شود. درنظر گرفتن نیروی قائم در جهت رو به بالا در طراحی پی ساختمان ضروری نیست.
در سه حالت دیگر مقدار نیروی قائم زلزله برابر با مقدار زیر است:
Fv=0.6AIWP
که در این رابطه WP بار مرده به اضافه کل سربار آن می باشد.(WP=WD+WL )
یعنی در محاسبه بار Wp ، بار مرده را با بار زنده ترکیب می کنیم.
جمع بندی و نکات تکمیلی بار قائم زلزله
- در بالکن ها و پیشامدگی ها، نیروی قائم زلزله باید در هر دو جهت رو به بالا و رو به پایین و بدون در نظر گرفتن اثر کاهنده بارهای مرده و زنده در نظر گرفته شود.
- مطابق بند 3-3-9-3 استاندارد 2800 نیروهای قائم و افقی زلزله باید همزمان با بارهای مرده و زنده ترکیب شده و در طراحی اعضا سازه به کار رود. در این مورد باید ترکیبات بارگذاری زیر به کار برده شوند و بیشینه اثر این ترکیبات در طراحی لحاظ گردد.
- ±Ex±3Ey±Ez
- ±3Ex±Ey±Ez
- موجهای لرزهای عمودی (مانند موجهای فشاری یا P-Waves ) انرژی را به صورت ارتعاشات متناوب در راستای عمودی منتقل میکنند. این ارتعاشات باعث میشوند که سازه به تناوب نیرویی را تجربه کند که یک بار سازه را به سمت بالا و یک بار به سمت پایین سوق میدهد.
- وقتی مولفه قائم وارد سازه میشود، به دلیل جرم سازه و شتاب زلزله، نیروهای اینرسی ایجاد میشوند. این نیروها بر اساس جهت حرکت موج زلزله میتوانند باعث افزایش یا کاهش وزن ظاهری اجزای سازه شوند:
در جهت بالا، وزن ظاهری کاهش مییابد (مثلاً بارگذاری ثقلی کاهش پیدا میکند).
در جهت پایین، وزن ظاهری افزایش مییابد (مثلاً فشار اضافی بر اعضای فشاری وارد میشود).
این موارد را در ترکیبات بارگذاری باید به دقت وارد کنیم. در فول پک طراحی سازه به صورت جامع به مولفه قائم زلزله پرداختیم و جزء به جزء در ترکیبات بار نحوه اعمال این بار را شرح دادیم.
مهندس امیررضا بهرامی
نویسنده
