امتت مجله امتت – اقتصاد – ساختمان
شاید این مطالب برایتان مفید باشد
تحلیل عملکرد لرزهای ساختمانهای بتنآرمه
تحلیل عملکرد لرزهای ساختمانهای بتنآرمه (RC)، فرآیندی مهندسی برای ارزیابی توانایی سازه در تحمل نیروهای ناشی از زلزله و حفظ پایداری آن است. برخلاف طراحیهای سنتی که تنها بر “مقاومت” تمرکز داشتند، در تحلیل عملکردی، میزان “تغییر شکل” و “خسارت” سازه در سطوح مختلف خطر لرزهای بررسی میشود.
در ادامه به بررسی متدولوژیها و پارامترهای حیاتی در این تحلیل میپردازیم.
سطوح عملکردی و اهداف طراحی
در تحلیل عملکردی، ساختمان باید بسته به اهمیت خود (مثلاً بیمارستان در مقابل یک ساختمان مسکونی معمولی)، در برابر زلزله رفتارهای مشخصی نشان دهد.
سطوح عملکرد استاندارد (FEMA 356)
-
قابلیت استفاده بیوقفه (Immediate Occupancy): پس از زلزله، ساختمان خسارت سازهای ناچیزی دیده و بلافاصله قابل استفاده است.
-
ایمنی جانی (Life Safety): خسارات قابل توجهی به سازه وارد میشود اما فروریزش کلی رخ نمیدهد و جان ساکنان حفظ میشود.
-
آستانه فروریزش (Collapse Prevention): ساختمان در لبه سقوط قرار دارد اما همچنان پابرجاست تا فرصت خروج برای افراد فراهم شود.
سطوح خطر لرزهای
مهندسان عملکرد سازه را در برابر دو نوع زلزله میسنجند: زلزله طرح (با دوره بازگشت ۴۷۵ سال) و زلزله حداکثر (MCE با دوره بازگشت ۲۴۷۵ سال). هدف این است که سازه بتنی در زلزلههای کوچک الاستیک باقی بماند و در زلزلههای بزرگ، با جذب انرژی، از خود شکلپذیری نشان دهد.
روشهای تحلیل مهندسی
برای تخمین پاسخ ساختمان بتنی، از روشهای ریاضی و مدلسازیهای مختلفی استفاده میشود.
تحلیل استاتیکی غیرخطی (Pushover)
در این روش، بارهای جانبی به صورت گامبهگام به مدل ساختمان اعمال میشوند تا زمانی که ساختمان به جابهجایی هدف برسد. خروجی این تحلیل، «منحنی ظرفیت» است که نشان میدهد ساختمان در چه نقطهای وارد فاز غیرخطی شده و مفاصل پلاستیک در تیرها و ستونها در چه زمانی تشکیل میشوند.
تحلیل دینامیکی غیرخطی (Time History)
این دقیقترین و پیچیدهترین روش تحلیل است. در این متد، شتابنگاشتهای واقعی زلزلههای گذشته به مدل ساختمان اعمال میشود. مهندس میتواند ثانیه به ثانیه رفتار بتن و آرماتورها، باز شدن ترکها و نوسانات ساختمان را مشاهده کند. این تحلیل برای ساختمانهای بلندمرتبه و نامنظم الزامی است.
پارامترهای تاثیرگذار بر عملکرد ساختمانهای بتنی
رفتار بتنآرمه به دلیل ماهیت مرکب آن (بتن و فولاد)، پیچیدگیهای خاصی دارد.
محصورشدگی بتن (Confinement)
عملکرد لرزهای یک ستون بتنی به شدت به چیدمان خاموتها (آرماتورهای عرضی) بستگی دارد. بتن محصور شده توسط خاموتهای متراکم، شکلپذیری بسیار بالاتری دارد و میتواند کرنشهای فشاری بزرگی را بدون خرد شدن تحمل کند.
مکانیسم تیر ضعیف – ستون قوی
یک اصل طلایی در تحلیل عملکردی، جلوگیری از تشکیل مفاصل پلاستیک در ستونهاست. مهندسان طراحی را به گونهای انجام میدهند که در هنگام زلزله، ابتدا تیرها دچار آسیب و تغییر شکل شوند. اگر ستونها پیش از تیرها آسیب ببینند، کل طبقه دچار فروریزش (Soft Story) میشود.
اثرات مرتبه دوم (P-Delta)
در ساختمانهای بتنی که دارای وزن زیادی هستند، جابهجاییهای جانبی بزرگ در حین زلزله باعث ایجاد لنگرهای اضافی ناشی از بار ثقلی میشود. تحلیل عملکردی باید این اثرات را در نظر بگیرد تا از واژگونی سازه تحت بارهای قائم جلوگیری شود.
تحلیل دقیق عملکرد لرزهای به کارفرمایان و مهندسان این اطمینان را میدهد که سرمایهگذاری آنها در برابر حوادث طبیعی تا چه حد ایمن است و در صورت بروز زلزله، هزینه بازسازی چقدر خواهد بود.
مصالح ساختمانی بازیافتی و تاثیر آن بر محیط زیست
انتقاد سرپرست فولاد از شرایط بازی با پرسپولیس
مقایسه مصالح نوین با مصالح سنتی
