صفر تا صد تحلیل رفتار سازه در برابر زلزله به همراه فیلم آموزشی

یک ساختمان چند ریشتر زلزله را می‌تواند تحمل کند؟ اگر به عنوان مهندس عمران برایتان پیش آمده که این سوال را ازتان پرسیده‌اند، یا برای خودتان سوال شده که اسکلت بتنی بهتر در برابر زلزله مقاومت می‌کند یا اسکلت فولادی. باید به شما بگوییم که تحلیل رفتار سازه در برابر زلزله موضوع مهمی است که در درس‌های دانشگاهی اشاره مستقیم و بررسی کاملی درباره آن نخواهید شنید. اما چطور باید رفتار سازه را در برابر این بلای طبیعی بررسی کرد؟

ما در آکادمی عمران ابتدا مفهوم زلزله را بررسی کرده و می‌گوییم که جنس زلزله از چیست. سپس به روش‌های مهار زلزله در دو بخش طراحی و اجرای سازه می‌پردازیم. همیچنین در ادامه به شما خواهیم گفت اسکلت بتنی در برابر زلزله مقاوم‌تر است یا اسکلت فلزی. در انتها نیز به سوال یک ساختمان چند ریشتر زلزله تحمل می‌کند پاسخ می‌دهیم. با ما همراه باشید.

تحلیل رفتار سازه در برابر زلزله

حتما شما هم اخبار مختلف درباره ویرانی ناشی از زلزله‌هایی که در شهرهای مختلف اتفاق می‌افتد را شنیده‌اید. یا احتمالا فیلم‌های مربوط به زلزله‌های شدیدی که در کشور ژاپن رخ می‌دهد و علی رغم تکان‌های شدید سازه، منجر به تخریب آن نمی‌شود را دیده‌اید. از آنجایی که ساخت سازه‌های مقاوم در برابر زلزله همواره دغدغه مهندسان بوده است و کمتر مقاله‌ای به زبان ساده به بررسی تحلیل رفتار سازه در برابر زلزله پرداخته است، توصیه می‌کنیم ابتدا فیلم زیر را مشاهده کرده و سپس بقیه مقاله را مطالعه کنید.

زلزله: نیرو یا جا‌به‌جایی؟

حتما شما هم عبارت نیروی زلزله به گوشتان خورده است. حتی در محاسبات نیز برای تحلیل رفتار سازه در برابر زلزله به نیروی زلزله اشاره می‌کنیم. اما آیا زلزله از جنس نیرو است؟ در پاسخ به این سوال باید بگوییم برخلاف تصور اکثر مردم زلزله نیرو نیست بلکه انرژی‌ای است که نیرو ایجاد می‌کند.

در هنگام وقوع زلزله با شکستن پوسته‌های زمین و حرکت آن‌ها، انرژی زیادی آزاد شده و این انرژی به سطح زمین رسیده و سبب جابجایی در سطح زمین می‌شود. در نهایت این جابه‌جایی باعث ایجاد نیرو می‌گردد. به این فرآیند توسعه نیرو یا دولوپ (develop) نیرو می‌گویند.

پس به طور خلاصه می‌توان گفت آزاد شدن انرژی در هنگام زلزله، باعث جابه‌جایی در سطح زمین شده و این جابه‌جایی سبب ایجاد نیرو خواهد شد.

شاید برایتان عجیب باشد اما زلزله به خودی خود مفهوم منفی و فاجعه باری نیست. بلکه شدت و عمق آن مشخص می‌کند که آیا زلزله به عنوان یک بلای طبیعی باعث ویران شدن سازه‌ها می‌شود یا خیر؟ برای مثال اگر زلزله کم کم رخ دهد و به یکباره حجم زیادی از انرژی آزاد نشود، یعنی به شکل کنترل شده و در مقدار کم باشد می‌تواند بدون آسیب رخ دهد.

البته همانطور که گفتیم شدت زلزله پارامتر مهمی در تخمین میزان خرابی ناشی از آن خواهد بود. همانطور که می‌دانید واحد اندازه گیری انرژی آزاد شده زلزله ریشتر است.

ریشتر (به انگلیسی Richter) معیاری است که مقدار انرژی آزاد شده در کانون زلزله را مشخص می‌کند. عدد ریشتر بین 1 تا 10 است. شاید تصور کنید که عدد ریشتر زلزله به صورت صعودی با افزایش قدرت زلزله و ویرانی آن همراه است. مثلا یک زلزله 8 ریشتری حتما باید باعث ویرانی یک شهر شود. اما باید بگوییم که اینطور نیست!

در واقع در تعیین میزان خرابی زلزله روی زمین، عمق وقوع آن بسیار تاثیر گذار است. به عبارت کانون زلزله در تعریف ریشتر توجه کنید. بدیهی است هرچه کانون زلزله به سطح زمین نزدیک‌تر باشد قدرت آن در تخریب سازه‌ها بیشتر خواهد بود. به طور کلی در صورتی که کانون زلزله در عمق 10 کیلومتری زمین و کمتر از آن باشد، بیشتر در سطح زمین حس شده و احتمال تخریب سازه‌ها بالاتر خواهد بود.

پس در نهایت وقتی می‌شنوید در جایی زلزله رخ داده است، برای تخمین آسیب آن باید علاوه بر ریشتر به عمق آن هم توجه کنید. در ادامه بررسی می‌کنیم که چطور باید نیروی ایجاد شده ناشی از زلزله را مهار کنیم؟

مهار نیروی ناشی از زلزله در سازه 

برای مهار نیروی ناشی از زلزله که در المان‌ها ایجاد می‌شود ابتدا باید تلاش کنیم تا این نیرو را در المان‌ها کم کنیم. اما این کار چگونه انجام می‌شود؟

مقداری از انرژی آزاد شده به علت زلزله را می‌توان با تغییر شکل مستهلک نمود و بقیه انرژی را نیز با جذب نیرو دریافت و با انتقال به زمین دفع می‌کنیم.

فرض کنید کسی به شما مشت بزند اگر کامل سرجای خود بایستید و عقب نروید بخش زیادی از انرژی مشت را المان‌های بدن شما جذب کرده و اصطلاحا بدن شما درد می‌گیرد. اما اگر هنگام مشت خوردن کمی به عقب بروید، انرژی کمتری به شما منتقل شده و میزان آسیب ناشی از مشت کمتر می‌شود چرا که بخشی از انرژی مشت، باعث حرکت شما به عقب شده و در نتیجه شما انرژی کمتری دریافت می‌کنید.

یا زمانی که در حین رانندگی ماشینی از پشت به خودرو شما بزند. اگر پای خود را روی ترمز نگه دارید خسارت بیشتری به خودرو شما وارد می‌شود. ولی اگر در حین برخورد ماشین پشتی، ترمز نگیرید بخشی از انرژی وارد شده صرف پرتاب شما به جلو شده و در نتیجه خسارت به ماشین شما کمتر خواهد بود.

اساس آیین نامه‌های طراحی سازه نیز مستهلک کردن انرژی به کمک تغییر شکل و جابه‌جایی است. البته میزان این جابه‌جایی و تغییر شکل نباید برای بهره برداری مشکلی ایجاد کند.

در ادامه ابتدا به بررسی چگونگی طراحی ساختمان با توجه به رفتار آن در برابر زلزله پرداخته و سپس روش‌های طراحی را عنوان می‌کنیم.

طوفان تخفیفی آکادمی عمران تو راهه

مشاهده جزئیات

طراحی ساختمان با توجه به رفتار سازه در برابر زلزله

به طور کلی در طراحی ساختمان، المان‌ها باید به شکلی طراحی شوند که ستون به عنوان آخرین المان خراب شود. یعنی ابتدا تیر خراب شده و سپس ستون. علت این موضوع این است که اگر ستون‌ها در ابتدا آسیب دیده و خراب شوند سقف‌های طبقات یک به یک از بالا روی هم افتاده و سازه به طور کامل تخریب می‌گردد که اصطلاحا تخریب پیش رونده می‌گویند.

حتما شما هم در دوران دانشگاه با منحنی تنش و کرنش آشنا شده‌اید. همانطور که می‌دانید تنش از تقسیم نیرو بر سطح و کرنش از تقسیم تغییر طول به طول اولیه به دست می‌آید.

منحنی تنش و کرنش برای هر یک از مصالح ساختمان سازی متفاوت است. در تصویر زیر منحنی تنش و کرنش فولاد را مشاهده می‌کنید.

همانطور که در نمودار مشخص شده بعد از این که فولاد به ناحیه تسلیم می‌رسد، وارد ناحیه پلاستیک شده و تغییر شکل می‌دهد اما هنوز گسیخته نشده است. یعنی زمانی که یک قطعه فولادی را بین دو جک گذاشته و می‌کشیم ابتدا تغییر شکلی نخواهد داشت. اما وقتی نیروی وارد شده را بیشتر می‌کنیم، تنش افزایش یافته و تنش تسلیم را نیز رد می‌کند. بعد از این که فولاد از تمام ظرفیت پلاستیک خود استفاده کرد به ناچار گسیخته می‌شود.

برای طراحی ساختمان در آیین نامه‌ها به سه روش اشاره شده است که عبارتند از:

• روش تنش مجاز ASD یا Allowable Stress Design
• روش ضرایب بار و مقاومت LRFD یا Load and Resistance Factor Design
• روش طراحی خمیری یا Plastic Design

در ادامه این روش‌ها را توضیح می‌دهیم. اما اگر می‌خواهید با تمام مراحل ساخت ساختمان آشنا شوید روی لینک آبی رنگ کلیک کنید.

روش تنش مجاز یا ASD

در روش تنش مجاز که یکی از روش‌های طراحی سازه است به این صورت عمل می‌شود که سازه عمده نیروی ناشی از زلزله را از طریق جذب نیرو تحمل کرده و در نتیجه مقابل زلزله، مقاومت بالایی از خود نشان می‌دهد.

به عنوان مثال در طراحی ساختمان به این روش، برای طراحی یک ستون فولادی به این صورت عمل می‌کنیم که تنش تسلیم (Fy) را با یک ضریب اطمینان در نظر گرفته و آن را طوری طراحی می‌کنیم که عمده نیروی ناشی از زلزله را تحمل کند.

به طور مثال تنش تسلیم فولاد ST37 برابر 2400 کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع و تنش نهایی آن 3700 کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع است. در روش تنش مجاز ملاک ما تنش تسلیم فولاد با ضریب اطمینان است و ظرفیت پلاستیک فولاد در طراحی دیده نمی‌شود. با توجه به اینکه الزامات مربوط به تشکیل مفصل پلاستیک نیز رعایت نمی‌شود المان‌ها پتانسیل باز توزیع بار را ندارند.

شاید به نظر برسد که این روش یعنی طراحی با توجه به تنش مجاز راه خوبی برای مقاوم کردن سازه در برابر زلزله باشد. اما نباید این عیب اساسی را نادیده گرفت که این کار باعث سنگین شدن سازه شده و برای تحمل نیروهای شدید زلزله مناسب نیست.

به عبارتی می‌توان گفت که در روش تنش مجاز از ظرفیت پلاستیک المان‌ها استفاده نشده یعنی فاصله بین تنش تسلیم (Fy) تا تنش گسیختگی (Fu) را در نظر نگرفتیم در صورتی که می‌توان با استفاده از این ظرفیت المان‌ها و با روش بهتری به طراحی سازه پرداخت.

به طور کلی معایب روش تنش مجاز عبارتند از :

• زیاد بودن مصالح مصرفی
• وزن بالا
• عدم باز توزیع نیرو در المان‌ها به علت وجود ضعف کوچک مثل نقص در جوش یکی از اتصالات.

البته در سال‌های اخیر آیین‌نامه‌ها به سمتی رفتند که از ظرفیت پلاستیک مقاطع بیشتر استفاده شود. در ادامه به روش‌هایی که در آن‌ها از این ظرفیت مواد استفاده می‌شود می‌پردازیم.

روش ضرایب بار و مقاومت LRFD

در این روش با یک ضریب کاهنده، مقاومت سازه را کاهش داده و بارهای وارد بر سازه نیز با یک ضریب افزاینده افزایش می‌یابد. در واقع از مقاومت نهایی فولاد و ظرفیت پلاستیک شدن آن استفاده می‌شود.

برای استفاده از ظرفیت پلاستیک المان‌ها در طراحی سازه به این صورت عمل می‌کنیم که اگر کل نیروی زلزله که به ساختمان وارد می‌شود را 100 نیوتن در نظر بگیریم، سازه را طوری طراحی می‌کنیم که 60 نیوتن از نیرو را با جذب کردن و 40 نیوتن را با تغییر شکل تحمل کند. در صورتی که در روش تنش مجاز که بالاتر توضیح دادیم سازه باید تمام 100 نیوتن نیروی زلزله را با جذب نیرو تحمل می‌کرد.

در این روش از مقاومت نهایی فولاد و ظرفیت پلاستیک شدن آن استفاده شده و سازه وارد محدوده غیر خطی می‌شود.

روش طراحی خمیری یا Plastic Design

در این روش نیروی ناشی از زلزله را از دو طریق مستهلک می‌کنیم:

1. جذب نیرو
2. تغییر شکل

در طراحی سازه با در نظر گرفتن ظرفیت پلاستیک المان‌ها، به جای طراحی ستون با ابعاد 60 در 60، یک ستون با ابعاد 40 در 40 قرار داده تا ستون اصطلاحا پتانسل تشکیل مفصل پلاستیک را داشته باشد. اما منظور از مفصل پلاستیک چیست؟

همانطور که می‌دانید تنش تسلیم در یک مقطع (یعنی یک المان برش خورده مثل ستون) به این صورت است که تحت اثر نیرو، از قسمت میانی یعنی تارهای خنثی تا کناره‌ها شروع به تسلیم شدن می‌کند. زمانی که تمام تارهای یک مقطع تسلیم شوند، به آن قسمت مفصل پلاستیک گفته می‌شود.

در واقع مفصل پلاستیک نمی‌تواند لنگر تحمل کند در نتیجه تغییر شکل می‌دهد. در آموزش اجرای ساختمان به طور مفصل درباره مفصل پلاستیک و چگونگی اجرای ساختمان صحبت کردیم. همچنین تمام مراحل اجرای ساختمان از جمله اقداماتی که برای مقاوم کردن سازه در برابر زلزله انجام می‌شود را در کارگاه به صور عملی توضیح دادیم. برای مطالعه آن روی لینک آبی رنگ کلیک کنید.

ستون طراحی شده در این حالت پس از استفاده از ظرفیت پلاستیک و تغییر شکل دادن وارد فاز باز توزیع نیرو به ستون‌های دیگر و تمام المان‌های باربر می‌شود. به عبارتی در این روش تمام ستون‌ها به یک اندازه نیروی ناشی از زلزله را تحمل می‌کنند.

این روش مبتنی بر تشکیل مفصل‌های پلاستیک به تعدادی است که موجب مکانیزم شدن سازه شود. معمولا قاب‌های خمشی ویژه در اسکلت‌های فولادی و بتنی به این شکل طراحی می‌گردند.

شاید شما هم فیلم زلزله‌های شدیدی که در ژاپن می‌آید را دیده باشید. در کشور ژاپن، زیر سازه‌ها از میراگر استفاده می‌شود. با استفاده از این المان انرژی وارد شده به سازه را با جا به جا کردن سازه مستهلک می‌کنند.

در طراحی ساختمان مقاوم در برابر زلزله باید به این نکته توجه کنیم که استفاده بیشتر از مصالح یا اجرا کردن ستون‎‌هایی با ابعاد بیشتر الزاما باعث بالا رفتن مقاومت سازه نمی‌شود بلکه تناسب اعضای سازه و المان‌های مختلف با یکدیگر می‌تواند سازه ما را در مقابل زلزله مقاوم‌تر کند.

در این روش همانطور که توضیح دادیم با تشکیل مفصل پلاستیک، طرح اقتصادی‌تری نسبت به روش تنش مجاز به دست می‌آید.

اما نکته دیگری که در طراحی سازه مقاوم به زلزله وجود دارد این است که با بالاتر رفتن وزن سازه، نیرویی که به سبب زلزله به آن وارد می‌شود بیشتر خواهد بود. علت این موضوع با بررسی فرمول تنش پایه که در استاندارد 2800 آمده است مشخص می‌شود.

برش پایه براساس استاندارد ۲۸۰۰

فرمول برش پایه در هر یک از امتدادهای ساختمان عبارت است از:

Vu=CW

در این فرمول Vu نیروی برشی و W وزن مؤثر لرزه‌ای است که مجموع بارهای مرده و همچنین وزن تأسیسات ثابت، وزن دیوارهای تقسیم کننده به اضافه درصدی از بار زنده و بار برف بر اساس آیین نامه 2800 ویرایش چهارم است. در این فرمول، بار زنده را به صورت تخفیف نیافته و طبق مبحث ششم مقررات ملی ساختمان اعمال می‌کنیم.

اما اینکه C یا ضریب زلزله چگونه به دست می‌آید، سوالی است که در ادامه به آن پاسخ خواهیم داد:

فرمول ضریب زلزله عبارت است از:

C=ABI/R

پارامترهای این فرمول عبارتند از:

A: نسبت شتاب مبنای طرح که با توجه به استان‌های مختلف در استاندارد 2800 گفته شده است.

B: ضریب بازتاب ساختمان یعنی مثلا زمین زیر سازه به سنگ نزدیک‌تر است یا ماسه که هر کدام ضریب متفاوتی خواهد داشت.

I: ضریب اهمیت ساختمان مثلا بیمارستان‌ها از ضریب اهمیت بالایی برخوردارند.

R : ضریب رفتار سازه

از تمام پارامترهای گفته شده در فرمول ضریب زلزله، فقط پارامتر R توسط طراح قابل تغییر است. اما منظور از ظریب رفتار سازه چیست؟ همانطور  که در مقاله سیستم باربر جانبی انواع این سیستم‌ها را با تمام جزئیات توضیح دادیم، باید بدانیم که هر کدام از این روش‌ها به یک مقدار پتانسیل تحمل رفتارهای شکل پذیر را دارند. برای مثال سیستم قاب خمشی ویژه نسبت به سیستم قاب خمشی معمولی پتانسیل بیشتری در تحمل رفتارهای شکل پذیر داشته پس بهتر در برابر زلزله انرژی را مستهلک خواهد کرد.

در نتیجه طراح با تعیین پارامتر ‌R ضریب زلزله را تغییر می‌دهد. چون این پارامتر در فرمول بالا در مخرج کسر قرار گرفته است پس با ضریب زلزله نسبت عکس خواهد داشت به این صورت که مثلا اگر مقدار ‌R عدد 5 باشد ضریب زلزله به اندازه 20 درصد صورت کسر یعنی ABI خواهد بود. در واقع با این کار مقاطع کوچکتر می‌شود چرا که سهم قابل توجهی از انرژی زلزله توسط تغییر شکل مستهلک می‌گردد.

بررسی چند مفهوم مهم در اجرای ساختمان 

برای درک بهتر و تحلیل رفتار سازه در برابر زلزله لازم است به بررسی چند مفهوم مهم بپردازیم.

• مقاوم سازی سازه در برابر زلزله

حتما شما هم لغت مقاوم سازی را شنیده‌اید. منظور از مقاوم سازی افزایش ظرفیت سازه به علت تغییر کاربری یا از دست دادن بخشی از مقاومت سازه است. مقاوم سازی در المان‌ها و سازه‌های مختلف به روش‌های متفاوتی اجرا می‌شود. مثلا برای مقاوم سازی ستون به عنوان یک المان مهم در سازه می‌توان از ژاکت فولادی، ژاکت بتنی و روش FRP استفاده کرد. در تصویر زیر مقاوم سازی به روش ژاکت فولادی را مشاهده می‌کنید.

• بهسازی سازه

مفهوم دیگری که در تحلیل رفتار سازه در برابر زلزله اهمیت دارد بهسازی است. در بهسازی لرزه‌ای مجموعه‌ای از فعالیت‌های تعمیر، ترمیم و مقاوم سازی در ساختمان انجام می‌شود تا ساختمان مقاومت بیشتری در برابر زلزله از خود نشان دهد.

• بهینه سازی سازه در برابر زلزله

برای داشتن سازه مقاوم در برابر زلزله باید با بهینه سازی ساختمان آشنا باشیم. بهینه سازی را می‌توان به نوعی علاج قبل از وقوع دانست که معمولا پیش از شروع ساخت انجام می‌شود. مثلا در بهینه سازی می‌توان با استفاده از روش‌هایی سازه را سبک‌تر کرده و مسیر بار در آن را به شکل درستی اصلاح نمود.

در واقع هرچه ما از ظرفیت پلاستیک مصالح بیشتر استفاده کنیم، در بهینه سازی ساختمان موفق‌تر بودیم. پس بهینه سازی سازه‌‌ها استفاده از تمامی ظرفیت مصالح و در نتیجه کاهش میزان مصالح مصرفی است.

به طور خلاصه بهینه سازی را می‌توان بهترین عملکرد سازه با استفاده از کمترین مصالح دانست. سبک کردن سازه باعث می‌شود تا در فرمول بالا مقدار W که ناشی از وزن سازه بود کاهش پیدا کند. در مقاله بهینه سازی سازه به طور کامل درباره این مفهوم صحبت کردیم. برای مطالعه آن روی لینک آبی رنگ کلیک کنید.

اجرای ساختمان با توجه به رفتار سازه در برابر زلزله

پس از طراحی سازه با توجه به مواردی که گفتیم در اجرای ساختمان باید به دو مسئله توجه کنیم.

1. اجرای اصولی :

برای مثال اجرای درست وال پست‌ و اجرای صحیح نمای ساختمان

2. سبک سازی :

برای مثال پر کردن فاصله بین کروم‌ها با پوکه معدنی

البته باید در نظر داشته باشیم که مواردی مانند تعیین نوع سیستم باربر جانبی و فاصله مصالحی مانند تنگ‌ها در اجرای ستون بتنی به عهده طراح بوده و مجری ساختمان تنها وظیفه اجرای نقشه‌‌ها را دارد.

اسکلت بتنی در برابر زلزله مقاوم‌تر است یا اسکلت فولادی؟

به طور کلی اسکلت فولادی و بتنی را از جنبه‌های متفاوتی می‌توان با یکدیگر مقایسه کرد. یکی از این جنبه‌ها مقاومت سازه بتنی و فولادی در برابر زلزله است. در ادامه، ابتدا به مقایسه این دو اسکلت در پارامترهای مهم می‌پردازیم. سپس در مورد اینکه کدام اسکلت در برابر زلزله مقاوم‌تر است می‌گوییم. برای اطلاع از تمام تفاوت‌های اسکلت بتنی و فولادی روی لینک آبی رنگ کلیک کنید.

1) وزن

اسکلت بتنی وزن بیشتری نسبت به اسکلت فولادی دارد. با توجه به اینکه تنش تسلیم فولاد حدودا 240 مگاپاسکال است در حالی که این مقدار برای بتن 25 تا 30 مگاپاسکال است در نتیجه به سطح بیشتری از مصالح در اسکلت بتنی نیاز داریم و برخلاف اینکه وزن مخصوص فولاد از بتن بیشتر است در نهایت سازه بتنی وزن بیشتری خواهد داشت.

2) فضای معماری

به علت زیاد شدن سطح اشغال مصالح در اسکلت بتنی، فضای معماری کاهش یافته و در این مورد هم اسکلت فولادی بهتر از اسکلت بتنی خواهد بود.

3) مقاومت در برابر آتش

سازه فولادی در برابر آتش مقاومت کمتری نسبت به سازه بتنی خواهد داشت که به کمک پوشش‌هایی می‌توان این عیب را برطرف کرد.

4) عمر سازه

عمدتا در مناطقی که رطوبت بالا است عمر سازه فولادی کمتر از بتنی است. هرچند بدون در نظر گرفتن پارامتر رطوبت عمر سازه فولادی مقدار کمی بیشتر از سازه بتنی است.

5) سرعت اجرای کار

در اسکلت فولادی با توجه به اینکه المان‌های سازه در کارخانه ساخته می‌شوند سرعت اجرای کار بسیار بالاتر است.

6) قیمت

از نظر هزینه با توجه به اینکه در اسکلت فولادی مقدار زیادی از بودجه باید به یکباره صرف هزینه المان‌های فولادی شود به نظر می‌رسد که هزینه این اسکلت بالاتر از اسکلت بتنی است. البته با توجه به سرعت بالای اجرای کار در اسکلت فولادی، هزینه‌های بالاسری کاهش یافته و می‌توان هزینه بالاتر در ابتدای پروژه را توجیه کرد.

7) سهولت اجرا

اجرای اسکلت بتنی معمولا راحت‌تر از اسکلت فولادی انجام می‌شود. البته این مسئله نباید دلیل بر بکارگیری نیروهای غیر متخصص برای مسائل مهمی مانند بتن ریزی و عمل آوری بتن باشد.

اما با توجه به موارد بالا اسکلت بتنی در برابر زلزله مقاوم تر است یا اسکلت فولادی؟

در پاسخ باید گفت که در صورتی که طراحی و اجرای اسکلت بتنی و فولادی به درستی انجام شود هر دو دارای مقاومت خوبی در برابر زلزله خواهند بود ولی با توجه به اینکه اسکلت فولادی در کارخانه ساخته شده و به صورت پیش ساخته به محل پروژه منتقل می‌شود و تمام متریال و اتصالات بر اساس استانداردها بررسی و کنترل می‌گردد درنتیجه اسکلت فولادی در برابر زلزله احتمال خرابی کمتری دارد.

یک ساختمان چند ریشتر زلزله را تحمل می‌کند؟ 

در ابتدای مقاله به طور کامل درباره مفهوم ریشتر و عمق کانون زلزله صحبت کردیم و گفتیم زلزله‌هایی که کانون آن‌ها در عمق بیش از 10 کیلومتری است کمتر در سطح زمین حس می‌شود. اما در پاسخ به این سوال که یک ساختمان چند ریشتر زلزله را می‌تواند تحمل کند باید بگوییم که بر اساس استاندارد 2800، معیار تعیین مقاومت سازه در برابر زلزله ریشتر و عمق کانون زلزله نیست بلکه رابطه ضریب زلزله یا C که بالاتر گفتیم خواهد بود.

به طور کلی عواملی که می‌تواند تعیین کند یک ساختمان چقدر در برابر زلزله مقاومت دارد عبارتند از:

1. صحیح و اصولی بودن طراحی سازه برای مقاومت در برابر زلزله
2. اجرای درست و اصولی نقشه‌های طراحی شده
3. انتخاب سیستم باربر جانبی مناسب با سازه و اجرای صحیح آن
4. بررسی اتصالات در سازه فولادی
5. اجرای صحیح وصله آرماتورها در اسکلت بتنی

در نتیجه با توجه به عوامل بالا فقط با دیدن ظاهر یک ساختمان بهره‌برداری شده نمی‌توان میزان مقاومت آن را در برابر زلزله تخمین زد.

امن ترین طبقه در زلزله 

با توجه به اینکه در محاسبات طراحی، تراز صفر صفر ساختمان یعنی تراز خیابان و پایین‌تر از آن را بدون جابه‌جایی در نظر می‌گیریم. پس هنگام زلزله در یک ساختمان 10 طبقه اگر شخصی در طبقه اول باشد جابه‌جایی کمتری نسبت به فردی که در طبقه دهم است احساس می‌کند. چرا که به طور کلی هر چه از طبقه اول به سمت طبقه دهم برویم جابه‌جایی ساختمان بیشتر خواهد بود.

البته این موضوع به معنی امن‌تر بودن طبقه اول نیست چون ممکن است در هنگام زلزله طبقات بالاتر ساختمان تخریب شده و همه بر روی طبقات پایینی آوار شوند. اما در صورتی که منظور از امن‌تر بودن طبقات میزان جابه‌جایی آن‌ها باشد، می‌توان گفت طبقات پایینی در زلزله امن‌تر هستند.

جمع بندی

مقاومت سازه در برابر زلزله یکی از مسائلی است که همواره مورد توجه مهندسین بوده و پیش از اجرای ساختمان لازم است به تحلیل رفتار سازه در برابر زلزله پرداخت. در این مقاله از ابتدای بحث، زلزله را زیر ذره بین برده و در نهایت به سوالاتی مانند یک ساختمان چند ریشتر زلزله را تحمل می‌کند پاسخ دادیم.

در انتهای این مقاله امیدواریم اطلاعات خوبی درباره تحلیل رفتار سازه در برابر زلزله کسب کرده باشید. در صورتی که در این مورد سوالی دارید می‌توانید آن را در بخش دیدگاه با ما به اشتراک بگذارید.

مسیر پیشنهادی مطالعه مقالات آکادمی عمران

مشاهده مسیر یادگیری