***حساب المنشآت لمقاومة الزلازل***

حساب المنشآت لمقاومة الزلازل



مقدمة :

تتصف الاهتزازات الناشئة عن الزلازل بالعشوائية ، حيث تهتز التربة في منطقة الزلازل في مختلف الاتجاهات مما يسبب تسارعاً أرضياً متغيراً وفق الحركة الزلزالية على أساسات المنشأ الواقع في منطقة الزلزال والتي بدورها تؤثر على عناصر الهيكل الإنشائي المهتزة فتتولد فيه قوى عطالة داخلية تتعلق بمقدار التسارع المطبق بفعل الزلزال وكذلك بكتلة هذه العناصر ومقدار التخامد الذي تبديه .

بشكل عام يمكن التعبير عن التسارع الأرضي الناتج عن الزلازل بوساطة مركبات أفقية وأخرى شاقولية إلا أن المركبات الشاقولية تهمل نظراً لكون الصلابة الشاقولية كبيرة جداً ويتم التركيز على دراسة المنشآت لمقاومة المركبات الأفقية للتسارع فقط .



تحليل المنشآت لمقاومة الزلازل :

يمكن تقسيم طرق التحليل الزلزالي للمنشآت إلى مجموعتين رئيستين :

1. طرق التحليل الساكن .

2. طرق التحليل الديناميكي وتشمل :

‌أ- طرق التحليل اللاخطي .

‌ب- طرق التكامل المباشر لمعادلة الحركة .

‌ج- طرق تحليل الأطوار باستخدام مخططات طيف الاستجابة .

إن النتائج المستخلصة بمختلف الطرق قد تتمايز بفروق كبيرة نظراً لطبيعة الفرضيات المستخدمة في كل منها ، لذلك فإن اختيار الطريقة الملائمة للمنشأ المدروس يعتمد على عدة عوامل وعلى خبرة المهندس . ويمكن الاستعانة بالجدول التالي لاختيار الطريقة المناسبة :





1- طريقة التحليل الساكن :

تعتمد هذه الطريقة على تحويل القوى الزلزالية الديناميكية إلى قوى أفقية ستاتيكية مكافئة تؤثر على المبنى بالاتجاه الأفقي وفق المحاور الرئيسية للمبنى .

تستخدم هذه الطريقة في حالة المنشآت المتناظرة أو القريبة من المتناظرة وذات الأشكال المنتظمة تقريباً بحيث يكون مقطعها ثابتاً أو شبه ثابت على كامل إرتفاعها ، وبحيث لا يزيد التراجع في المسقط الأفقي عن 25% من مساحته في الطوابق العلوية .



- حساب القوى الأفقية المكافئة :

تعتمد طريقة التحليل الساكن على إيجاد القوة الأفقية الناجمة عن الزلزال والمطبقة في منسوب قاعدة المنشأ والتي تسمى بقوة القص القاعدي حيث تعطى بالعلاقة :

‌أ- المعامل Z :

يسمى بمعامل زلزالية المنطقة المقام فيها المنشأ المدروس وتؤخذ قيمته من الجدول المبين أدناه علماً أن الخارطة الزلزالية المعتمدة في الجمهورية العربية السورية تضم خمس مناطق زلزالية :



‌ب- المعامل I :

يسمى بمعامل الأهمية الوظيفية للمبنى ويؤخذ من الجدول التالي :

‌ج- المعامل K :

يمثل هذا المعامل السلوك اللامرن ( اللدن ) للمنشآت عند تعرضها للأحمال الزلزالية وتقل قيمته كلما ازدادت مطاوعة البناء وتؤخذ قيمته من الجدول التالي :




‌د- المعامل C :

يمثل النسبة بين التسارع الأرضي والتسارع الزلزالي وتعطى قيمته وفق العلاقة التالية :


حيث T قيمة الدور الأساسي للمنشأ المهتز وفق الإتجاه المدروس ويمكن حسابه كما يلي :
1. من العلاقات التجريبية :
- من أجل المنشآت المؤلفة من جمل إنشائية غير مطاوعة :









حيث H : ارتفاع المبنى من القاعدة حتى أعلى منسوب مقدراً بالمتر .

B : البعد الأفقي لمسقط المنشأ في الإتجاه الموازي لإتجاه القوى الأفقية ويقدر بالمتر .

- من أجل المنشآت المؤلفة من جمل إطارية مطاوعة :







حيث N : عدد طوابق المنشأ .

وبشكل عام إذا كان المنشأ مؤلفاً من طابق واحد أو طابقين فقط تؤخذ قيمة C مساوية ﻟ 0,1 حيث تؤخذ القوى الأفقية الناجمة عن الزلزال موزعة بانتظام على كامل ارتفاع المبنى .

كما يجب أن لاتقل قيمة C.K عن 0,06 أو تزيد عن 0,25 .

2. الطرق التحليلية :

لحساب قيمة الدور الأساسي لمبنى ما تطبق قوى أفقية على كامل ارتفاع المبنى قيمتها F_i حيث i رقم الطابق ، ثم يتم حساب الانتقال d_i الناتج والتعويض في العلاقة :








حيث W_i : تمثل وزن المنشأ المركز عند المنسوب i والناجم عن وزن المنسوب i فقط .

d_i : السهم الأفقي الناتج في الطابق i .

g : التسارع الأرضي .



هـ - المعامل S :

يتعلق المعامل S بالترابط المشترك والطنين بين المنشأ والأساس ويحسب من العلاقة :











من أجل :


حيث أن Ts قيمة الدور الأساسي لتربة التأسيس ، ويعتمد على خواص التربة ويمكن اعتباره مساوياً لـ 1,5 في حالة تعذر حسابه بشكل دقيق .




و- المعامل W :

المعامل W يمثل مجمل الأحمال الميتة المطبقة على المنشأ في حالة المباني العادية ، أما في حالة المخازن والمستودعات فيضاف إلى مجمل الحمولات الميتة 25% من مجمل الأحمال الحية .



- توزيع القوى الأفقية :

يتم توزيع قوة القص الكلية على كامل ارتفاع المبنى وفق مايلي :







حيث تمثل F_t قوة مركزة في أعلى المبنى وتعطى بالعلاقة :




عندما






أما بقية القوى الفاصلة الممثلة بالقيمة (F_E - F_t) فتوزع على كامل المبنى وفق العلاقة :







حيث أن W_X : الحمولة الشاقولية المركزة عند المنسوب X والناجمة عن وزن هذا المنسوب فقط .

h_x : الارتفاع من القاعدة وحتى المنسوب X .

م ن ق و ل

شكرا للافاده