شتاب مبنای طرح؛ بررسی شتاب مبنای طرح شهر های ایران مانند تهران به همراه مثال کاربردی

شتاب مبنای طرح چیست؟

همانطور که می دانید یکی از مراحل مهم در طراحی سازه، محاسبه نیروی زلزله است اما آیا سازه ها باید برای 100 درصد نیروی زلزله طراحی شوند؟ از بین زلزله طرح و زلزله بهره برداری کدام یک برای محاسبه نیروی زلزله وارد به سازه استفاده می شوند؟

در این ایبوک جامع به کاربرد شتاب مبنای طرح در برش پایه ساختمان خواهیم پرداخت و در نهایت نحوه ی محاسبه آن را بیان خواهیم کرد.

این صفحه تنها بخش کوتاهی از ایبوک شتاب مبنای طرح می باشد متن اصلی این ایبوک را منطبق بر فهرست مطالب، دانلود کنید.

شتاب زمین در زلزله و روش ثبت آن

در زمان وقوع زلزله، زمین شتاب قابل توجهی را تحمل می‌ کند. پیش از ورود به بحث شتاب مبنای طرح، با توجه به تعاریف موجود در علم فیزیک، خوب است که بدانیم شتاب به صورت زیر تعریف می شود:

• به نرخ افزایش سرعت در واحد زمان، شتاب گفته می‌ شود و واحد آن به صورت واحدِ طول، تقسیم بر مجذور زمان می‌ باشد.

برای مثال، زمانی که سرعت یک متحرک از 10 متر بر ثانیه (m/s) در طول 1 ثانیه به 12 متر بر ثانیه (m/s)  می‌ رسد، به عبارتی شتاب این متحرک 2 متر بر مجذور ثانیه  (m/s²) خواهد بود.

آشنایی با دستگاه های ثبت شتاب زمین‌ لرزه (شتاب­ نگار)

یک نمونه شتاب‌ نگار آنالوگ

یک نمونه شتاب‌ نگار دیجیتال

از آنجایی که هدف از نصب شتاب نگار در یک محل، سنجش شتاب اعمالی توسط زلزله می باشد، این دستگاه باید به دقت بر روی زمین پیچ شود. در صورتی که هدف، اندازه‌ گیری حداکثر شتاب زمین (Peak Ground Acceleration یا  PGA) باشد، این دستگاه باید بر روی زمین طبیعی (یا محلی که شتابی دقیقاً مشابه با زمین داشته باشد) نصب گردد اما می‌ توان سیستم مذکور را در هر طبقه‌ ای از ساختمان، جهت اندازه‌ گیری شتاب آن طبقه هم، نصب نمود.

✅ مراحل نصب یک شتاب نگار را می توانید درمتن اصلی ایبوک مشاهده کنید.

کاهش نیروی زلزله به کمک ضریب رفتار سازه (Ru)

همانطور که گفته شد، با توجه به قانون دوم نیوتن از شتاب زمین جهت محاسبه ی نیروی وارد به سازه در هنگام زلزله استفاده می گردد. در این حالت نیروی وارد بر سازه (که به صورت نیروی برشی می باشد) برابر است با حداکثر شتاب اعمالی از جانب زلزله (PGA)، ضرب در جرم سازه:

V  = M_Structure × A_earthquake

همانطور که می دانیم، نیرویی که به سازه جهت طراحی اعضا در برابر نیروی زلزله اعمال می شود، بسیار کمتر از نیروی واقعی زلزله در نظر گرفته می شود، دلیل اصلی این امر پدیده ای به نام شکل پذیری می باشد که سبب جذب انرژی زلزله می شود.

 دلیل اینکه سازه ها برای 100% نیروی زلزله طراحی نمی شوند، چیست؟

شتاب مبنای طرح در آیین‌نامه 2800

همانطور که گفته شد، برای طراحی ساختمان ها در برابر زلزله، احتیاج به شتاب زلزله خواهیم داشت. آیین نامه های طراحی ساختمان در برابر زلزله، محتمل‌ ترین شتابی که در آینده و در عمر مفید هر سازه ممکن است در اثر وقوع یک زلزله ایجاد شود را در اختیار طراح قرار می دهند.

بدین منظور آیین‌ نامه‌ ی ایران، کشور را به چهار منطقه‌ ی مختلف با سطوح خطر لرزه‌ای متفاوت تقسیم کرده است. این مناطق عبارتند از: مناطق با خطر نسبی کم، متوسط، زیاد و بسیار زیاد. در جدول 2-1 شتاب طراحی برای هر یک از این مناطق نشان داده شده است که در واقع شتاب مبنای طرح شهرهای ایران است، که در شکل زیر مشاهده می شود. شتاب طراحی که در آیین نامه با نام شتاب مبنای طرح معرفی می شود، در جدول ذیل به صورت نسبت شتاب مبنای طرح به شتاب ثقل بیان شده که بیانگر این است که این شتاب، ضریبی از شتاب ثقل (g) می باشد.

در پیوست 1 آیین‌نامه ی 2800، میزان لرزه خیزی شهرهای مختلف ایران قابل مشاهده می باشد. با توجه به این جدول می توان خطر نسبی زلزله برای هر منطقه را بدست آورد. به عنوان مثال در شکل زیر مشاهده می شود که شهر تهران در منطقه با خطر نسبی بسیار زیاد قرار دارد، در نتیجه شتاب مبنای طرح تهران  0.35g خواهد بود.

   منظور از زلزله ی مبنای طراحی و همچنین دوره بازگشت آن چیست؟

کاهش یا افزایش احتمال فراگذشت، در شتاب مبنای طرح چه تاثیری دارد؟

شتاب مبنای طرح زلزله

همانطور که گفته شد، ثبت شتاب زلزله توسط دستگاهی به نام شتاب نگار صورت می گیرد. ثبت و محاسبه ی شتاب زمین لرزه به شکل امروزی، قدمتی در حدود 100 سال دارد. در گذشته های دورتر، دستگاه هایی برای ثبت و تشخیص زلزله وجود داشته اما امروزه استفاده ی مهندسی از داده های آن­ها عملاً امکان‌ پذیر نیست.

همان­طور که می دانیم، بخش بزرگی از دانشِ امروزِ ما در رابطه با زلزله، وابسته به شنیده ها و نوشته های تاریخی در رابطه با زلزله های گذشته می باشد. این اطلاعات معمولاً پایه و اساس علمی نداشته و تنها به کمک حدس هایی که از میزان قدرت زلزله های تاریخی گذشته زده می شود، بدست می آیند. به مثال زیر توجه نمایید:

دوره بازگشت زلزله با شتاب بیشتر از 0.35g در منطقه‌ی x برابر با 500  سال است، این عبارت بدین معناست که به طور میانگین هر 500 سال یک بار در منطقه‌ ی مذکور حداقل یک زلزله با شتابی بیشتر از 0.35g رخ می دهد. بدیهی است که این اطلاعات با بررسی دقیق تک تک زلزله‌ های 500 سال گذشته بدست نیامده و برای محاسبه ی آن احتیاج به استفاده از مشاهدات تاریخی در کنار سایر روش‌های مطالعاتی داریم.

با توجه به اینکه قدمت ثبتِ زلزله‌ ها به صورت مهندسی در حدود 100 سال می باشد، در نتیجه برای بررسی زلزله‌ های قدیمی‌ تر احتیاج به بررسی تاریخچه‌ ی زلزله‌ ها داریم، که معمولا در کتب تاریخی به آن ها اشاره شده، و به آنها زلزله های تاریخی گفته می شود. برای بدست آمدن اطلاعات از زلزله های گذشته، علاوه بر زلزله های تاریخی با بررسی مناطق مختلف و مشاهده ی جابه‌جایی ها و اثرات زلزله در آن منطقه توسط زمین شناسان، اطلاعات خوبی از زلزله های قدیمی در منطقه ی مدنظر بدست می آید، اما همچنان به دلیل کیفی بودن نتایج حاصل از این بررسی ها، نیاز به استفاده از روش های پیشرفته تری برای مطالعه ی زلزله خواهیم داشت.

از توضیحات فوق می توان نتیجه گرفت به دلیل اطلاعات ناقص ما از زلزله های گذشته و همچنین دانش محدود ما در امر پیش بینی زلزله، برای بررسی و مطالعه ی زلزله، نیاز به فرض نمودنِ ماهیتی احتمالاتی برای زلزله داریم.

 شتاب مبنای طرح در آیین نامه به چه شکل محاسبه می شود؟

منابع

آیین نامه طراحی ساختمان های در برابر زلزله، استاندارد 2800، ویرایش چهارم

• شتاب زمین در زلزله و روش ثبت آن
  • آشنایی با دستگاه های ثبت شتاب زمین لرزه (شتاب نگار)
• کاهش نیروی زلزله با کمک ضریب رفتار سازه
• شتاب مبنای طرح در آیین نامه 2800
• نحوه محاسبه برش پایه ساختمان در آیین نامه 2800
• شتاب مبنای طرح زلزله
  • آشنایی با روابط تحلیل خطر زلزله به روش احتمالاتی

• ثبت شده در
  وزارت ارشاد
• دانلود سریع
  پس از پرداخت
• ضمانت ارسال
  بروزترین نسخه کتاب