تحلیل لرزه ای سازه های ساختمانی دارای زیرزمین (نیروی جانبی خاک)

تحلیل دیوارهای زیرزمین تحت زلزله بخشی از تحلیل لرزه ای کل سازه است که به دو روش انجام می شود.

1.6. تحلیل کامل سازه و زیرزمین

6. 1. 1. سازه و زیرزمین در یک مرحله مدل میشود.

وجود خاک در اطراف زیرزمین باید در نظر گرفته شود لذا هرگونه تحلیل دینامیکی به دلیل وجود خاک مشکل میشود.

6. 1. 2. تحلیل یک مرحله ای به دلیل وجود خاک به صورت شبه استاتیکی  در کارهای حرفه ای انجام میگیرد.

2.6. تحلیل دو مرحله ای سازه های ساختمانی با زیرزمین

این تحلیل نیازمند تامین برخی شرایط در سازه است و شامل ۴ مرحله به شرح زیر می باشد؛

مرحله 1. تحلیل کل سازه تحت بارهای استاتیکی
مرحله 2. تحلیل لرزه ای روسازه
مرحله 3. تحلیل لرزه ای زیرسازه
مرحله 4. تحلیل پی گسترده انعطاف پذیر

6. 2. 1. مرحله یک: تحلیل کل سازه  تحت بارهای استاتیکی

– نخست سازه برای ترکیب های مختلف بارهای استاتیکی تحلیل می گردد. فشار جانبی خاک در حالت استاتیکی معمولا فشار حالت سکون (Ko) فرض میشود.

– معمولا فشار خاک در طرفین ساختمان یکسان  در نظر گرفته می‌شود ولی ضرایب بار بر آن اعمال میشود. مثلا ضریب 1.6 در یک سمت و 0.9 در سمت دیگر متداول است. ممکن است فشار خاک در برخی اضلاع دیده نشود که مربوط به احتمال خاکبرداری است.

– فرض “متداول” این است که پای ستون ها گیردار یا مفصلی است و پی در تحلیل وارد نمی‌شود. معمولا تحلیل پی جداگانه انجام میشود.

6. 2. 2. مرحله دو: تحلیل لرزه ای روسازه

– روش تحلیل “متداول” در این مرحله، تحلیل شبه استاتیکی یا تحلیل طیفی است.

– پای ستون های روسازه به صورت گیردار فرض میشود. البته سایر فرضیات هم مطرح می باشد.

– تحلیل تاریخچه زمانی یا time history متداول نیست. روش بار افزون یا push-over در کارهای مقاوم سازی (طراحی بر اساس عملکرد) متداول است.

– تحلیل لرزه ای روسازه برای بخشی از سازه که در بالای تراز پایه قرار دارد انجام می شود. البته تامین شرایط تراز پایه مثل دیوار بتنی اطراف زیرزمین و خاک متراکم اطراف آن مشکل است و همواره وجود ندارد.

– اگر سختی طبقات زیرین در ساختمان خیلی بیشتر از سختی طبقات بالایی (حدود ۱۰ برابر بطور متوسط) باشد، آنگاه می‌توان طبقات فوقانی و تحتانی را جداگانه تحلیل کرد‌. وجود دیوار بتنی زیرزمین حتی بدون خاک در اطراف ساختمان معمولا موجب می‌شود که شرایط برای تحلیل جداگانه روسازه فراهم شود. البته شرایطی هم برای پریود سازه وجود دارد که براحتی تامین نمی‌شود لذا باید تحلیل مرحله 2 و 3 را در یک مرحله انجام داد.

6. 2. 3. مرحله سه: تحلیل لرزه ای زیرسازه

– نیروها و لنگرهای محاسبه شده در پای ستون ها در تحلیل لرزه ای روسازه، بر سر ستون های زیرسازه اعمال میشود و تحلیل لرزه ای زیرسازه انجام میگیرد.  روش “متداول” برای این تحلیل، شبه استاتیکی است.

– اضافه فشار خاک در هنگام زلزله از روابط مونوبه-اوکابه یا روابط دیگر محاسبه می شود و بر دیوار زیرزمین اعمال می‌گردد (مقدار و توزیع این اضافه فشار لرزه ای موضوع بحث مراحل تحلیل نیست چون تاثیری بر مراحل تحلیل ندارد).

– اضافه فشار مونونوبه- اوکابه با فشار محرک جمع میشود. در حالت استاتیکی فشار سکون استاتیکی داریم ولی در حالت زلزله فشار مونونوبه اوکابه داریم که جمع فشار محرک استاتیکی و اضافه فشار زلزله است.

– هیچگونه تحلیل مبتنی بر اندرکنش خاک و سازه در کارهای جاری برای تحلیل لرزه ای زیرسازه متداول نیست.

– زیر تراز پایه نیاز به تحلیل لرزه ای برای زیرسازه نیست. البتهدتامین شرایط تراز پایه مشکل است. همانطور که در مرحله 2 تشریح شد، تحلیل دو مرحله ای روسازه و زیرسازه مختص بالا و پایین تراز پایه نیست. تحلیل مرحله 3 برای بخش تحتانی سازه انجام میشود.

– تحلیل مرحله 2.2.6 و 3.2.6 وقتی جداگانه انجام می شود که تحلیل دو مرحله ای مجاز باشد. در غیر اینصورت تحلیل کل سازه با روش شبه استاتیکی یا طیفی انجام میشود.

6. 2. 4. مرحله چهار: تحلیل پی انعطاف پذیر

متداول است که تحلیل پی انعطاف پذیر به صورت جداگانه انجام شود. خاک در این تحلیل به صورت فنرهای وینکلر شبیه سازی می شود لذا اندرکنش خاک و سازه فقط در تحلیل پی وارد میگردد.

مشکل کارکرد فنر حتی با تعریف کار کرد آن در حالت فشار در آنالیز خطی وجود دارد. به صورت کششی فشاری کار می‌کند.

آخرین پروژه ها

مطالب بیشتر