تعیین نیروی زلزله

تعیین نیروی زلزله

برای محاسبه یک سازه در برابر زلزلهروشهای متفاوتی وجود دارد که انتخاب هر یک بستگی به شرایط و مقتضیات خاص خود را دارد. متداولترین این روشها عبارتند از: تحلیل استاتیکی معادل، مدی و دینامیکی (زمانی). در روش تحلیل استاتیکی درصدی از وزن ساختمان به صورت یک نیروی استاتیکی افقی به سازه اعمال می شود و سازه تحت این نیروی فرضی طرح می شود. آنگاه که سازه ای نامتعارف باشد و یا بی نظمی هایی در توزیع جرم و سختی در پلان و طبقات وجود داشته باشد، و یا سازه از اهمیت بالایی برخوردار باشد، در آیین نامه ها استفاده از روش تحلیل دینامیکی توصیه می شود. تحلیل دینامیکی می تواند در حوزه ارتجاعی و یا خمیری صورت گیرد.
برای هر زلزله می توان سه طیف جابه جایی، سرعت وشتاب بدست آورد. معمولا از طیف شتاب بیش از طیف های سرعت و جابه جایی استفاده می شود. و همچنین می توان هر سه طیف را در نمودار واحدی به نام نمودار سه گانه رسم کرد. 
طیف شتاب یک زلزله می تواند نیروی زلزله را برای هر سازه ارتجاعی با تناوب و استهلاک(میرایی) مشخص بدست دهد زیرا اگر شتاب اوج زلزله a₀ و شتاب ایجاد شده در سازه (شتاب پاسخ) برابر  a  باشد که توسط طیف به دست می آید و معمولا  به صورت ضریبی از شتاب ثقل بیان می شود در این صورت: 

F= m(a.g)= (m.g) a= aW 

بنابراین نیروی زلزله از رابطه ساده زیر بدست می آید:

نیروی زلزله=شتاب طیف*وزن سازه

یه این ترتیب می توان با استفاده از طیف شتابهر زلزله مورد نظر، نیروی وارد به سازه های مختلف را حساب کرد.
به عنوان نمونه در شکل  زیر طیف شتاب زلزله طبس برای ضرائب میرایی(نسبت های  اصتهلاک)2% ، 5% ،10% و 20% نشان داده شده است.

وهمچنین برآورد نیروهای این زلزله را برای سازه های ارتجاعی در جدول زیر آورده شده است.

می بینیم که نیروهای زلزله از مقادیر توصیه در آیین نامه بسیار بیشترند. باید دقت کرد که در اینجا نیرو ها در حوزه ارتجاعی داده شده است و با ورود به حوزه پلاستیک دیگر نمی توان از طیف ارتجاعی استفاده کرد. که تناقض در همین نکته نهفته است. 

در مقالات آتی با توجه به جدول فوق تاثیر زمان تناوب و میرایی سازه را در برآورد نیروی زلزله شرح خواهیم داد.

برچسب ها :