کنترل تغییر مکان جانبی (کنترل دریفت) تحت زلزله ی استاتیکی

کنترل تغییر مکان جانبی : 

تحت بار جانبی ، تغییر مکان نسبی مرکز جرم طبقات در حالت واقعی (تغییر مکان نسبی یعنی تغییر مکان هر طبقه نسبت به طبقه ی پایین) _(منظور از حالت واقعی ، تغییر مکان نهایی پلاستیک طبقه یا به صورت تقریبی تغییر مکان جانبی الاستیک در ضریب Cd است) نباید از مقدار مجاز ذکر شده در آیین نامه تجاوز کند.

کنترل تغییر مکان جانبی طبقات ، جز مواردی است که برای اصلاح معایب روش طراحی بر اساس نیرو ( روش طراحی فعلی آیین نامه ) مورد استفاده قرار میگیرد. میدانیم همواره روش  طراحی بر اساس تغییر مکان به مراتب دقت بالا تری از روش سنتی طراحی بر مبنای نیرو دارد. کنترل دریفت هم جز آن دسته مواردی است که برای کنترل تغییر مکان های سازه برای اصلاح روش طراحی نیرویی در آیین نامه نوشته شده است.

برای کنترل دریفت میتوانیم طبق آیین نامه از زلزله ی استاتیکی استفاده کنیم که ضریب بازتاب آن از دوره تناوب تحلیلی (دوره تناوبی که نرم افزار با توجه به ماتریس سختی و جرم سازه محاسبه میکند) بدست آمده باشد . حتی آیین نامه ذکر میکند در کنترل دریفت ، دوره تناوب تحلیلی نیاز نیست محدودیت تبصره بند 3-3-3-1 را رعایت کند.

(تبصره بند 3-3-3-1 در مورد محاسبه ی برش پایه استاتیکی : در کلیه موارد میتوان از زمان تناوب تحلیلی به جای زمان تناوب تجربی برای محاسبه ی برش پایه استاتیکی استفاده کرد ، به شرط آن که دوره تناوب تحلیلی بیش از 1.25 دوره تناوب تجربی نباشد)

حال اگر بخواهیم دوره تناوب تحلیلی سازه را بدست بیاوریم ، باید بندی که مربوط به الزامات محاسبه ی دوره تناوب تحلیلی میباشد را رعایت کنیم .

طبق این بند باید برای محاسبه ی دوره تناوب تحلیلی ساختمان های بتن آرمه ، ضریب ترک خوردگی تیر ها را 0.5 (حول محور قوی) و ضریب ترک خوردگی ستون ها و دیوار برشی (حول محور قوی و محور ضعیف) را 1 قرار دهیم. توجه شود این بند فقط برای محاسبه ی دوره تناوب تحلیلی است ، نه اینکه از این ضرایب برای کنترل دریفت سازه استفاده کنیم . در کنترل دریفت باز باید ضرایب ترک خوردگی 0.35 و 0.7 طبق معمول باشند. فقط دوره تناوب تحلیلی زلزله ای که برای کنترل دریفت استفاده میشود ، باید با ضرایب ترک خوردگی 0.5 و 1 محاسبه شود.

حال در ساختمان های فولادی چیزی به عنوان ضریب ترک خوردگی وجود ندارد و سختی قطعات هر چه که هست باید لحاظ شود . موضوعی که هست اگر از روش طراحی مستقیم در سازه ی فولادی استفاده میکنیم ، در تحلیل مرتبه ی دوم ضریب tb برای کاهش سختی قطعات خمشی وجود دارد. قاعدتا این مورد سبب کاهش سختی شده و دوره تناوب تحلیلی را تغییر میدهد(کاهش سختی=افزایش دوره تناوب= کاهش ضریب بازتاب =کاهش برش پایه) که باید این مورد را غیر فعال نمود.

پس برای محاسبه ی دوره تناوب تحلیلی برای زلزله ی استاتیکی مورد استفاده در کنترل دریفت باید:

برای ساختمان های بتن آرمه در یک فایل جدا ضریب ترک خوردگی تیر ها را 0.5 و ستون و دیوار های برشی را 1 بدهیم و دوره تناوب مد اصلی در راستای مورد نظر از نرم افزار خروجی بگیریم .

برای ساختمان های فولادی(اگر از روش طراحی مستقیم استفاده کردید این کار را باید انجام دهید ، در صورتی که از روش ضریب طول موثر استفاده کردید نیازی به این کار نیست) در یک فایل جداگانه به منوی  design/steel frame design/view revise preferences مراجعه و در مقابل گزینه ی  14 (روش کاهش سختی) ، no modification را قرار میدهیم. حال مجددا نسبت تنش اعضا را کنترل میکنیم تا تحلیل مجدد انجام شود ، سپس دوره تناوب مد اصلی در راستای مورد نظر را از نرم افزار  دریافت میکنیم.

حالا بر اساس این دوره تناوب میتوانیم یک زلزله ی برای کنترل دریفت تعریف نماییم که ضریب C و K آن طبق این دوره تناوب تحلیلی بدست آمده محاسبه شده اند.

حالا میرویم به سراغ کنترل دریفت:  در ساختمان فولادی باید در همان فایل جداگانه ای که دوره تناوب را بدست آوردیم کنترل دریفت را انجام دهیم ، اما در ساختمان بتنی حتما طبق آیین نامه باید در فایل اصلی دریفت را کنترل کنیم(در فایل اصلی که ضرایب ترک خوردگی 0.35 و 0.7 بودند)

طبق آیین نامه 2800 صفحه ی 46 دریفت مجاز هر طبقه برای ساختمان های تا 5 طبقه 0.025 ارتفاع هر طبقه است و برای ساختمان های بیشتر از 5 طبقه 0.02 ارتفاع هر طبقه میباشد.

نکته آیین نامه ای : در ساختمان هایی که نامنظمی پیچشی دارند(زیاد یا شدید) باید به جای تغییر مکان مرکز جرم ها ، حداکثر تغییر مکان گوشه ی پلان ملاک قرار گیرد ، به همین خاطر از گزینه ی max story drifts به جای گزینه ی diaph drifts باید استفاده کنید.

خلاصه ی کنترل دریفت با زلزله استاتیکی: زلزله ی دریفت را با دوره تناوب تحلیلی میسازیم و تحت آن دریفت را کنترل میکنیم.

نویسنده : مجتبی محب علیان