آشنایی با ضریب بازتاب ساختمان - استوارسازان

محاسبه ضریب بازتاب ساختمان

محاسبه ضریب بازتاب ساختمان

محاسبه ضریب بازتاب ساختمان :

ضریب بازتاب، نشان دهنده نحوه پاسخ ساختمان به حرکت زمین بوده و تابعی از زمان تناوب اصلی ساختمان و جنس زمین است.

براساس استاندارد 2800 ویرایش جدید، این ضریب با استفاده از ضریب شکل طیف، B1 تعریف شده و با استفاده از ضريب اصلاح طیف، N، برای در نظر گرفتن اثر زلزله حوزه نزدیک و دور اصلاح خواهد شد.

B= B1N

در ادامه به نحوه محاسبه ضرایب شکل طیف (B1) اصلاح طیف (N) می‌پردازیم.

  • شیوه محاسبه ضريب شكل طيف برای محاسبه ضریب بازتاب:

ضریب شکل طیف (B1) با در نظر گرفتن پارامترهای مرتبط با خاک، میزان لرزه‌خیزی منطقه و زمان تناوب سازه، با استفاده از روابط زیر تعیین می‌گردد:

شیوه محاسبه ضریب شکل طیف - ضریب بازتاب ساختمان - استوارسازان

T: زمان تناوب اصلی نوسان ساختمان برحسب ثانیه

S0, s,Ts, T0: پارامترهایی هستند که به نوع زمین و میزان خطر لرزه‌خیزی منظقه وابسته‌اند و مطابق جدول زیر تعیین می‌شوند.

جدول پارامترهای مرتبط با خاک‌ها

پارامتر های مرتبط با خاک ها - ضریب بازتاب ساختمان - استوارسازان

دقت: معادله B1 برحسب T، نموداری به فرم کلی زیر دارد:

نمودار شیوه محاسبه ضریب شکل طیف - ضریب بازتاب ساختمان - استوارسازان
  • ضريب اصلاح طیف (N) برای محاسبه ضریب بازتاب:

براساس مطالعاتی که تاکنون بر روی زلزله‌های گذشته صورت گرفته، مشاهده شده است که فاصله محل ساختمان نسبت به گسل منبع تولید کننده زلزله، در بسیاری از موارد تأثیر قابل توجهی بر روی رفتار سازه‌ها دارد به گونه‌ای که اگر ساختگاه موردنظر به گسل نزدیک باشد، در سازه‌های با زمان تناوب زیاد (سازه‌های بلند) تخریب بیشتری صورت می‌گیرد.

به همین دلیل در استاندارد 2800 ویرایش جدید، ضریب اصلاح طیف برای در نظر گرفتن اثر حوزه دور از گسل و حوزه نزدیک به گسل وارد شده است.

همانطور که در شکل زیر مشاهده می‌کنید، استاندارد 2800 در حوزه نزدیک گسل، برای زمان تناوب‌های بیشتر از Ts، مقدار ضریب بازتاب ساختمان را افزایش داده است.

مقدار این افزایش به درجه لرزه‌خیری منطقه وابسته می‌باشد.

در ادامه با شیوه محاسبه این ضریب آشنا می‌شویم.

ضریب اصلاح طیف - ضریب بازتاب ساختمان - استوارسازان
  • شیوه محاسبه ضريب اصلاح طيف برای محاسبه ضریب بازتاب:

با توجه به ویرایش جدید استاندارد 2800، ضریب اصلاح طيف (N) به شرح زیر تعیین می‌شود:

الف) برای پهنه‌های با خطر نسبی خیلی زیاد و زیاد:

فرمول ضریب اصلاح طیف برای پهنه های با خطر نسبی زیاد -= ضریب بازتاب ساختمان - استوارسازان

ب) برای پهنه‌های با خطر نسبی متوسط و کم:

فرمول ضریب اصلاح طیف برای پهنه های با خطر نسبی متوسط - ضریب بازتاب ساختمان - استوارسازان

روابط فوق برای مناطق با خطر نسبی مختلف در شکل زیر نشان داده شده‌اند، به این نکته دقت کنید که این نمودار شماتیک بوده و برای خاک‌های مختلف، نقطه شروع و شیب قسمت شیبدار متفاوت خواهد بود.

نمودار شماتیک برای مناطق با خطر نسبی مختلف برای خاک های مختلف - ضریب بازتاب ساختمان - استوارسازان
  • طبقه‌بندی نوع زمین برای محاسبه ضریب بازتاب:

در استاندارد 2800 ویرایش جدید، زمین‌ها از نظر نوع سنگ و خاک به چهار گروه I تا IV تقسیم می‌شوند.

این طبقه‌بندی را می‌توان براساس سه پارامتر سرعت موج برشی متوسط ضریب بازتاب ساختمان - استوارسازان، مقاومت برشی زهکشی نشده متوسط ضریب بازتاب ساختمان - استوارسازان و تعداد ضربات نفوذ استاندارد متوسط ضریب بازتاب ساختمان - استوارسازان انجام داد.

سرعت موج برشی متوسط تا عمق 30 متری تراز پی متوسط‌گیری شده و از رابطه زیر به دست می‌آید:

ضریب بازتاب ساختمان - استوارسازان

di= ضخامت لایه خاک I ام     VSi= سرعت موج برشی در لایه خاک I ام

جدول طبقه‌بندی نوع زمین

جدول طبقه بندی نوع زمین - ضریب بازتاب ساختمان - استوارسازان
  • ضريب اهمیت ساختمان (I) برای محاسبه ضریب بازتاب:

این بحث را با طرح یک سؤال ساده شروع می‌کنیم، به نظر شما آیا در روند طراحی سازه‌ای مانند بیمارستان که پس از وقوع زلزله باید سرویس‌دهی بی‌وقفه داشته باشد و یک ساختمان مسکونی نباید تفاوتی قائل شد؟

با توجه به عملکردی که در سازه بیمارستان انتظار داریم (سرویس‌دهی بی‌وقفه پس از زلزله)، این سازه باید مقاومت و سختی خیلی بیشتری نسبت به ساختمان‌های معمولی داشته باشد.

برای تأمین این مقاومت، لازم است که در روند طراحی، نیروهای زلزله افزایش یابد که این موضوع با استفاده از ضريب اهميت (I) در نظر گرفته می‌شود.

با توجه به استاندارد 2800 ویرایش جدید، ساختمان‌ها از نظر اهمیت، به چهار گروه زیر تقسیم می‌شوند:

گروه 1 (ساختمان‌های با اهمیت خیلی زیاد) این گروه شامل دو دسته زیر است:

  • ساختمان‌های ضروری:

در این دسته، ساختمان‌هایی قرار دارد که قابل استفاده بودن آنها پس از وقوع زلزله اهمیت خاص دارد و وقفه در بهره‌برداری از آنها، به طور غیرمستقیم موجب افزایش تلفات و خسارات می‌شود.

بیمارستان‌ها و درمانگاه‌ها، مراکز آتش‌نشانی، مراکز و تأسیسات آبرسانی، نیروگاه‌ها و تأسیسات برق‌رسانی، برج‌های مراقبت فرودگاه‌ها، مراکز مخابرات، رادیو و تلویزیون، تأسیسات نظامی و انتظامی، مراکز کمک‌رسانی و به طور کلی تمام ساختمان‌هایی که استفاده از آنها در نجات و امداد مؤثر می‌باشد، جزء این گروه محسوب می‌شوند.

  • ساختمان‌های خطرزا:

ساختمان‌ها و تأسیساتی که خرابی آنها موجب انتشار گسترده مواد سمی و مضر در کوتاه مدت و دراز مدت برای محیط زیست می‌شود، مانند ساختمان نیروگاه‌های هسته‌ای و کارخانجات تولید کننده مواد شیمیایی خاص.

گروه 2 (ساختمان‌های با اهمیت زیاد): این گروه شامل سه دسته زیر می‌باشد:

  • الف) ساختمان‌هایی که خرابی آنها موجب تلفات زیاد می‌شود، مانند مدارس، مساجد، استادیوم‌ها، سینما و تئاترها، سالن اجتماعات، فروشگاه‌های بزرگ، ترمینال‌های مسافربری و به طور کلی هر فضای سرپوشیده که محل تجمع بیش از 300 نفر در زیر یک سقف باشد.
  • ب) ساختمان‌هایی که خرابی آنها سبب از دست رفتن ثروت ملی می‌گردد، مانند موزه‌ها، کتابخانه‌ها و به طور کلی مراکزی که در آنها اسناد و مدارک ملی و یا آثار پر ارزش نگهداری می‌شود.
  • پ) ساختمان‌ها و تأسیسات صنعتی که خرابی آنها موجب آلودگی محیط زیست و یا آتش‌سوزی وسیع می‌شود، مانند پالایشگاه‌ها، انبارهای سوخت و مراکز گازرسانی.

گروه 3 (ساختمان‌های با اهمیت متوسط):

این گروه شامل کلیه ساختمان‌های مسکونی، اداری و تجاری، هتل‌ها، پارکینگ‌های چند طبقه، انبارها، کارگاه‌ها، ساختمان‌های صنعتی و سایر موارد مشابه می‌باشد.

گروه ۴ (ساختمان‌های با اهمیت کم): این گروه شامل دو دسته زیر است:

  • الف) ساختمان‌هایی که خسارت نسبتاً کمی از خرابی آنها به وجود می‌آید و احتمال بروز تلفات در آنها بسیار کم است، مانند انبارهای کشاورزی و سالن‌های مرغداری.
  • ب) ساختمان‌های موقت که مدت بهره‌برداری از آنها کمتر از 2 سال می‌باشد.

ضريب اهميت ساختمان (I) در این گروه‌های ساختمانی، مطابق جدول زیر تعیین می‌شود:

جدول ضریب اهمیت ساختمان

جدول ضریب اهمیت ساختمان - ضریب بازتاب ساختمان - استوارسازان

  • کمی دقت:

براساس ضوابط استاندارد 2800، سازه‌ها با درجه اهمیت مختلف باید به گونه‌ای طراحی شوند که در هنگام وقوع زلزله طرح، حداقل سطوح عملکرد زیر را دارا باشند:

  • ساختمان‌های با ((اهمیت متوسط)) آسیب عمده سازه‌ای و غیرسازه‌ای نبینند و تلفات جانی در آنها حداقل باشد.
  • ساختمان‌های با ((اهمیت زیاد)) آسیب عمده نبینند، به طوری که در زمان کوتاهی قابل مرمت باشند.
  • ساختمان‌های با ((اهمیت خیلی زیاد))، تغییر مقاومت و سختی در اجزای سازه‌ای و غیرسازه‌ای نداشته باشند، به طوری که بهره‌برداری از آنها امکان‌پذیر باشد.

گردآورنده: گروه آموزشی استوارسازان

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *