کتاب راهنمای جامع طراحی ساختمان ۴ (شرح تصویری مفاهیم طراحی ساختمان‌های مقاوم در برابر زلزله با تاکید بر سازه‌های بتن مسلح)

کتاب راهنمای جامع طراحی ساختمان ۴

(شرح تصویری مفاهیم طراحی ساختمان‌های مقاوم در برابر زلزله با تاکید بر سازه‌های بتن مسلح)

مقدمه کتاب راهنمای جامع طراحی ساختمان 

لرزه‌خیزی کشور ایران در مسیر کمربند زلزله آلپ – هیمالیا، و نیز وجود گسل‌های فراوان و رخدادهای زمین لرزه در سال‌های دور و نیز در ده‌های اخیر، بیانگر این واقعیت است که بیشتر مناطق کشور ایران در معرض جدی خطر وقوع زمین لرزه قرار دارند.

با توجه به پیشرفت روز افزون در علم مهندسی زلزله، و نیز با توجه به شرایط منطقه‌ای ایران و مصالح مورد استفاده در ساخت ساختمان‌ها، نیاز به طراحی لرزه‌ای ساختمان‌های مقاوم در برابر زلزله بیش از پیش موردنیاز است. از این رو نویسنده با توجه به رسالت علمی خویش، تصمیم به تدوین و انتشار کتابی با عنوان “شرح تصویری مفاهیم طراحی ساختمان‌های مقاوم در برابر زلزله (طراحی لرزه‌ای)” نمود.

این کتاب در واقع برگرفته از کتاب مفاهیم عمده در طراحی لرزه‌ای ساختمان‌های بتن‌آرمه، منتشر شده توسط مرکز زلزله‌شناسی کشور هند می‌باشد که با تغییرات عمده توسط نویسنده حاضر به خوانندگان ارائه می‌شود. تاکید عمده این کتاب برای سازه‌های بتن‌آرمه باشد.

در متن کتاب حاضر به فراخور نوع موضوع، از استاندارهای داخلی از جمله استاندارد ۲۸۰۰، مبحث ۹ مقررات ملی ساختمان ویرایش سال ۹۹ و نیز از آئین نامه‌های بین‌المللی شامل آئین‌نامه بتن آمریکا (ACI 318-19)، آئین‌نامه بهسازی لرزه‌ای ساختمان‌های موجود آمریکا (ASCE 41-16) استفاده شده است.

محتوا کتاب شامل :

• براساس مباحث مقررات ملی ساختمان
• براساس آخرین ویرایش آئین نامه استاندارد ۲۸۰۰
• آئین نامه بتن آمریکا (ACI 318-19)
• آئین نامه لرزه ای آمریکا (ACSE 41-16)

قابل استفاده برای :

دوره‌های ارتقا، پایه محاسبات و نظارت نظام مهندسی، شرکت‌های مهندسین مشاور و دانشجویان دوره‌های کارشناسی و تحصیلات تکمیلی مهندس عمران با گرایش سازه و مدیریت ساخت

بخشی از مقدمه

عکس العمل‌های دینامیکی در ساختمان در اثر نیروهای ناشی از باد و زمین لرزه ایجاد می‌شود. اما، طراحی ساختمان‌ها برای نیروهای باد و اثرات زلزله کاملا متفاوت است.  فلسفه شهودی طراحی سازه از مفهوم نیرو استفاده می‌کند. نیرو در طراحی ساختمان در برابر باد و در قسمتی از وجه بیرونی ساختمان که تحت فشار خارجی قرار دارد برای طراحی استفاده می‌گردد.  این نوع بارگذاری از نوع نیرو می‌باشد. با این حال در طراحی ساختمان در برابر زلزله، ساختمان در قاعده خود با در محل اتصال به زمین (فونداسیون) تحت حرکت تصادفی ناشی از زمین لرزه قرار می‌گیرد.

این کتاب مشتمل بر چهار فصل می‌باشد که هر یک از فصول به موضوعات زیر را در بر می‌گیرد:

فصل اول به مفاهیم عکس‌العمل‌های دینامیکی و تفاوت بارهای زلزله و بار باد می‌پردازد. در ادامه فصل به ویژگی‌های ساختمان‌های مقاوم در برابر زلزله و مشخصات پیکربندی لرزه‌ای آن، سختی، مقاومت و شکل‌پذیری و درنهایت به تعریف نیاز لرزه‌ای سازه‌ها و روش‌های طراحی مبتنی بر روش تغییر مکان و روش نیرویی پرداخته شده است.

فصل دوم به پارامترهای مربوط به نیروهای لرزه‌ای، پارامترهای دینامیکی ساختمان‌ها، اشکال مُدی، طیف پاسخ و طیف شتاب زمین‌لرزه می‌پردازد.

فصل سوم به رفتار الاستیک ساختمان برای لرزه‌ای آن، عوامل موثر و نیز اشکال مدی در حالت رفتار الاستیک سازه پرداخته می‌شود.

در فصل آخر (فصل چهارم) رفتار غیر الاستیک (پلاستیک) برای ظرفیت لرزه‌ای ساختمان‌ها پرداخته شده است و در ادامه همین فصول به مطالب مرتبط با شکل پذیری، طراحی براساس ظرفیت، تیر ضعیف – ستون قوی، اثر برخورد دو ساختمان در مجاور همدیگر و مدلسازی سازه می‌پردازد.

در تمامی مدلسازی انجام شده در این کتاب از نرم افزارهای همچون SAP, ETABS,PERFORM 3D وnonline بهره برده شده است.

امید است کتاب حاضر سهم هرچند کوچک در حوزه اعتلای دانش مهندسی عمران (بویژه مباحث لرزه‌ای ) برای آموزش دانشجویان مهندسی عمران و معماری، مهندسین طراح و ناظر در حوزه نظام مهندسی و کنترل ساختمان فراهم آورد.

فهرست کتاب راهنمای جامع طراحی ساختمان :

مقدمه

فصل اول: ساختمان‌های مقاوم در برابر زلزله

۱-۱.عکس العمل دینامیکی ساختمان‌ها – نیروی باد و زلزله

۱-۲. جنبه‌های اساسی طراحی لرزه‌ای

۱-۳. چهار ویژگی ساختمان‌های مقاوم در برابر زلزله

۱-۳-۱ مشخصات ساختمان‌ها

۱-۳-۱-۱ پیکربندی لرزه‌ای سازه

۱-۳-۱-۲ سختی، مقاومت و شکل‌پذیری سازه

۱-۳-۲ این چهار پارامتر چه ویژگی‌هایی دارند؟

۱-۳-۲-۱ این چهار ویژگی چگونه کنترل می‌شوند؟

۱-۳-۲-۲ چگونه به این چهار ویژگی دست پیدا کنیم؟

۱-۳-۳ نیاز لرزه‌ای در مقابل ظرفیت لرزه‌ای

۱-۳-۴ طراحی مبتنی بر روش نیرو و روش تغییر مکان

فصل دوم: تقاضای لرزه‌ای در ساختمان‌ها

۲-۱ نیروی طراحی لرزه‌ای

۲-۲. پارامترهای دینامیکی ساختمان‌ها

۲-۲-۱ دوره تناوب طبیعی

۲-۲-۱-۱ دوره تناوب طبیعی اصلی در ساختمان

۲-۲-۱-۲ عوامل موثر در دوره تناوب طبیعی

۲-۲-۲ اشکال مُدی

۲-۲-۲-۱ اشکال مُدی اصلی تحت نوسان (ارتعاش)

۲-۲-۲-۲ عوامل تاثیر گذار بر اشکال مُدی نوسان

۲-۲-۳ میرایی (Damping)

۲-۳ .پارامترهای حرکت (جنبش) زمین

۲-۳-۱ شتاب نگاشت‌ها

۲-۳-۲ طیف پاسخ برای حرکات زمین

۲-۳-۲-۱ طیف پاسخ شتاب برای حرکات زمین

فصل سوم: ظرفیت لرزه‌ای ساختمان ـ رفتار الاستیک

۱-۱.عکس العمل دینامیکی ساختمان‌ها – نیروی باد و زلزله

۱-۲. جنبه‌های اساسی طراحی لرزه‌ای

۱-۳. چهار ویژگی ساختمان‌های مقاوم در برابر زلزله

۱-۳-۱ مشخصات ساختمان‌ها

۱-۳-۱-۱ پیکربندی لرزه‌ای سازه

۱-۳-۱-۲ سختی، مقاومت و شکل‌پذیری سازه

۱-۳-۲ این چهار پارامتر چه ویژگی‌هایی دارند؟

۱-۳-۲-۱ این چهار ویژگی چگونه کنترل می‌شوند؟

۱-۳-۲-۲ چگونه به این چهار ویژگی دست پیدا کنیم؟

۱-۳-۳ نیاز لرزه‌ای در مقابل ظرفیت لرزه‌ای

۱-۳-۴ طراحی مبتنی بر روش نیرو و روش تغییر مکان

۲-۱ نیروی طراحی لرزه‌ای

۲-۲. پارامترهای دینامیکی ساختمان ها

۲-۲-۱ دوره تناوب طبیعی

۲-۲-۱-۱ دوره تناوب طبیعی اصلی در ساختمان

۲-۲-۱-۲ عوامل موثر در دوره تناوب طبیعی

۲-۲-۲ اشکال مُدی

۲-۲-۲-۱ اشکال مُدی اصلی تحت نوسان (ارتعاش)

۲-۲-۲-۲ عوامل تاثیر گذار بر اشکال مُدی نوسان

۲-۲-۳ میرایی (Damping)

۲-۳ .پارامترهای حرکت (جنبش) زمین

۲-۳-۱ شتاب نگاشت‌ها

۲-۳-۲ طیف پاسخ برای حرکات زمین

۲-۳-۲-۱ طیف پاسخ شتاب برای حرکات زمین

فصل چهارم: ظرفیت لرزه‌ای ساختمان-رفتار غیر الاستیک

۴-۱.رفتار غیر الاستیک

۴-۲. مقاومت جانبی ساختمان

۴-۲-۱ سلسله مراتب مقاومت جانبی سازه

۴-۲-۱-۱ اتصالات تیر به ستون در سازه‌های قاب خمشی بتن مسلح

۴-۲-۲ حجم اعضای سازه‌ای در پلان

۴-۲-۳ عدم تقارن مقاومت اعضای سازه‌ای در پلان

۴-۲-۴ عدم پیوستگی مقاومت اعضای سازه‌ای در ارتفاع ساختمان

۴-۲-۴-۱ طبقه یا طبقات باز، طبقه نرم، طبقه ضعیف در ساختمان‌ها

۴-۲-۴-۲ ناپیوستگی امتداد دیوار بتن مسلح سازه‌ای در ارتفاع ساختمان

۴-۲-۴-۳ اثر ستون کوتاه در رفتار لرزه‌ای ساختمان

۴-۳ شکل‌پذیری

۴-۳ -۱ تعاریف شکل‌پذیری

۴-۳-۱-۱ عوامل مشارکت شکل‌پذیری در ساختمان‌های بتن مسلح

۴-۳-۱-۲ دستیابی به شکل‌پذیری مناسب در ساختمان‌های بتن آرمه

۴-۳-۱-۳ ارزیابی شکل‌پذیری موجود در ساختمان‌ها

۴-۳-۲ مقاومت ایجاد شده در ساختمان و نیاز کلی شکل‌پذیری در آن

۴-۳-۳ طراحی ساختمان‌ها بر اساس ظرفیت

۴-۳-۳-۱ بارگذاری در اثر تغییر مکان

۴-۳-۳ -۲ مفهوم طراحی ظرفیتی (طراحی بر اساس ظرفیت)

۴-۳-۴ توزیع خرابی (خسارت) در ساختمان

۴-۳-۴-۱ ساختمان‌های با طبقه باز (طبقه همکف بدون دیوار پر کننده)

۴-۳-۴-۲ طراحی تیر ضعیف-ستون قوی (SCWB)

۴-۳-۴-۳ نیاز شکل‌پذیری بیش از اندازه در ضربه دو ساختمان (ساختمان‌های مجاور مشابه هستند)

۴-۴ مدلسازی ساختمان‌ها