محاسبه زمان تناوب سازه مطابق ویرایش پنجم استاندارد 2800
زمان تناوب اصلی نوسان یکی از مهمترین پارامترهای طراحی لرزهای ساختمانها است. برای بدست آوردن پارامتر شتاب طیفی Sa در محاسبه ضریب زلزله، نیاز به زمان تناوب اصلی نوسان جانبی سازه است.
در ویرایش پنجم استاندارد ۲۸۰۰، ضوابط مربوط به محاسبه زمان تناوب نسبت به ویرایش چهارم دستخوش تغییرات مهمی شده است. در این مقاله آموزشی به نحوه محاسبه زمان تناوب مطابق با روابط ویرایش 5 استاندارد 2800 پرداخته شده است.
زمان تناوب چیست؟
اگر سازهای تحت اثر نیرو یا جابجایی دچار نوسان شود، مدت زمان یک رفت و برگشت کامل آن را زمان تناوب سازه میگویند. برای مثال قاب شکل زیر را فرض کنید که از یک سمت آن گرفته و مقداری جابهجایی به آن داده شده است. اگر سازه رها شود، شروع به نوسان میکند که به مدت زمانی که طول میکشد سازه یک رفت و برگشت کامل انجام دهد را زمـان تناوب سازه میگویند.
مطابق با دینامیک سازه پریود سازه T=2π(m/k)^0.5 می باشد. همانطور که مشاهده میشود، زمان تناوب تحلیلی با جرم سازه رابطه مستقیم و با سختی سازه رابطه عکس دارد.
- با افزایش جرم سازه، زمان تنـاوب تحلیلی افزایش خواهد یافت و برعکس.
- با افزایش سختی سازه، زمان تنـاوب تحلیلی کاهش خواهد یافت و برعکس.
همچنین میتوان گفت:
- سازههای کوتاه و سخت دارای زمان تناوب کوچک هستند.
- سازههای بلند و انعطافپذیر دارای زمان تناوب بزرگتری هستند.
این پارامتر مستقیماً بر مقدار شتاب طیفی و در نتیجه نیروی زلزله وارد بر ساختمان اثر میگذارد.
محاسبه زمان تناوب در ویرایش پنجم استاندارد 2800
در حالت کلی دو نوع زمان تناوب داریم:
- زمان تناوب تحلیلی (از مدلسازی بدست میآید)
- زمان تناوب تجربی (از روابط آیین نامه بدست میآید)
آیین نامه تأکید میکند که در صورت تهیه مدل تحلیلی مناسب، زمان تناوب باید از تحلیل سازه استخراج شود. مطابق ویرایش پنجم استاندارد 2800، زمان تناوب تحلیلی نباید بیشتر از ۱٫۴ برابر زمان تناوب تجربی همان امتداد در نظر گرفته شود. بنابراین داریم:
T=min(TAnalysis , TExperimental)
این محدودیت از کاهش غیرواقعی نیروی زلزله جلوگیری میکند.
ویرایش پنجم یک تبصره بسیار مهم اضافه کرده است. در تحلیل سازه، ضرایب اصلاح سختی اعضای بتنآرمه باید دقیقاً همان مقادیری باشند که در طراحی اعضا استفاده شدهاند.
به عبارت دیگر اگر برای تیرها و ستونها ضریب ترکخوردگی در طراحی اعمال شده باشد، همان ضرایب باید در محاسبه زمان تناوب نیز استفاده شوند.
زمان تناوب تجربی در ساختمانهای متعارف
استاندارد ساختمان متعارف را ساختمانی معرفی میکند که توزیع جرم و سختی در ارتفاع آن به طور عمده منظم باشد.
برای این ساختمانها میتوان از روابط تجربی استفاده کرد.
قابهای خمشی فولادی و مختلط
در صورتی که میانقابها مانع حرکت جانبی نباشند:
T=0.072H0.8
که در این رابطه H، ارتفاع ساختمان بر حسب متر است.
قابهای خمشی بتن آرمه
اگر میانقابها در سختی جانبی مؤثر نباشند:
T=0.047H0.9
قاب مهاربندی واگرا و کمانش تاب، قاب ساختمانی و سیستمهای دوگانه
در صورتی که میانقابها مانع حرکت جانبی نباشند:
T=0.073H0.75
برای سایر سیستمها با یا بدون میانقاب
برای سایر سیستمهای مقاوم جانبی مندرج در جدول (3-1) ویرایش پنجم استاندارد 2800:
T=0.049H0.75
اگر میانقاب در سختی جانبی مؤثر باشد چه باید کرد؟
یکی از تغییرات مهم ویرایش پنجم این است که اگر میانقابها مانع حرکت جانبی قاب شوند، زمان تناوب باید مطابق با رابطه مربوط به سایر سیستمها محاسبه گردد.
T=0.049H0.75
ساختمانهای غیرمتعارف
نمونههایی از ساختمانهای غیرمتعارف عبارتاند از:
- گنبدها
- ورزشگاهها
- آمفیتئاترها
- برخی مساجد
- ساختمانهایی با توزیع نامنظم جرم یا سختی
در این سازهها زمان تناوب فقط از تحلیل مدل به دست میآید.
اگر میانقاب مؤثر نباشد:
T=TD
که در این رابطه TD زمان تناوب حاصل از تحلیل مدل است.
اگر میانقاب در سختی جانبی مؤثر باشد:
T=0.8TD
جمع بندی
برای محاسبه پارامتر شتاب طیفی Sa و سپس ضریب زلزله، لازم است زمان تناوب سازه محاسبه شود. در ویرایش پنجم استاندارد 2800 یک سری روابط برای محاسبه زمان تناوب ارائه شده است که در این مقاله آموزشی سعی شد به این روابط پرداخته شود.
لطفا نظرات خود را در قسمت کامنتها با ما به اشتراک بگذارید
آیا این نوشته برایتان مفید بود؟
