مبحث هفتم مقررات ملی ساختمان : ژئوتکنیک و مهندسی پی (1400) | ۲-۷-۷ زلزله طرح و اثرات ساختگاهی

۱-۲-۷-۷ روش آیین نامه ای 

استفاده از شتاب های پایه و طیف های مربوط به انواع مختلف زمین ها بر اساس طبقه بندی مبحث ششم برای ساختمان هایی که مشمول این مبحث میشوند الزامی است. نحوه اعمال اثرات ساختگاهی با در نظر گرفتن تأثیر لایه های سطحی طبق روش های ذکر شده در مبحث ششم و استاندارد ۲۸۰۰ الزامی است. 

۲-۲-۷-۷ مطالعات ویژه زلزله طرح 

برای برخی از ساختمان ها طبق شرایط مندرج در استاندارد ۲۸۰۰ باید مطالعات خاص برآورد مخاطره پذیری زلزله و محاسبات طیف ویژه طراحی و ارائه تاریخچه زمانی شتاب طراحی ساختگاه به عنوان " زلزله طرح " به شرح زیر انجام گیرد: 

۱-۲-۲-۷-۷ تحلیل مخاطره پذیری 

برای انجام برآورد مخاطره پذیری زلزله از روش متعارف تحلیل احتمالاتی مخاطره پذیری می تواند استفاده شود. در این نوع تحلیل پارامترهای حرکت زمین در سنگ بستر لرزه ای محاسبه می شوند. منظور از پارامترهای حرکت زمین مقادیر مربوط به شتاب سرعت جابجایی و نیز سایر پارامترهای طیفی و زمانی زمین لرزه است. پارامترهای حرکت زمین در یک ساختگاه بر اساس موقعیت ساختگاه نسبت به منابع لرزه زا توان لرزه زایی و مکانیزم گسیختگی منابع لرزه زا محاسبه و پیشنهاد میشود. این مطالعه باید توسط مهندس ذیصلاح این موضوع و با در نظر گرفتن نکات زیر و در پنج مرحله کلی انجام شود:

الف) شناسایی و مشخص نمودن تمامی منابع لرزه زا که قادر به تولید زمین لرزه موثر بر ساختگاه مورد مطالعه هستند. 

ب) ارائه رابطه دوره بازگشت زلزله ها و انتخاب پارامترهای لرزه خیزی مناسب برای هر منبع لرزه را با استفاده از کاتالوگ زلزله های منطقه یا روش های مناسب دیگر در صورت نبود یا نقصان داده های کاتالوگ 

پ) انتخاب روابط کاهیدگی مناسب 

ت) تعیین مخاطره پذیری زلزله در محل سایت بر حسب پارامترهای زلزله طرح که در قالب منحنی مخاطره زلزله و با محاسبه احتمال رخداد پارامتر حرکتی مورد نظر ارائه می شود. 

ث) بر اساس پارامترهای حرکتی و طیف طرح ویژه ساختگاه به دست آمده در رقوم سنگ بستر لرزه ای نگاشت های تاریخچه زمانی شتاب قابل ارائه اند. برای محاسبه پارامترهای حرکت قوی زلزله طرح و نیز ارائه نگاشتهای مناسب برای آن می توان از نرم افزارهای معتبر استفاده کرد. 

۳-۲-۷-۷ تحلیل اثر ساختگاه 

حرکت ناشی از زلزله از سنگ بستر لرزه ای وارد لایه های سطحی رسوبی شده و با عبور از آن به پی سازه ها می رسد. اثراتی که مشخصات لایه های سطحی بر حرکت ناشی از زلزله در تراز پی می گذارد از اهمیت زیادی برخوردار بوده و باید در تعیین پارامترها طیف پاسخ و تاریخچه زمانی حرکت زمین (زلزله طرح) در نظر گرفته شوند. اثر ساختگاه به دلیل وجود عوامل زیر بوجود می آید: 

- قرارگیری لایه های نهشته های نرم رسوبی بر روی لایه های سخت رسوبی یا سنگی 

- توپوگرافی سطحی 

- توپوگرافی عمقی لایه های رسوبی و سنگ بستر لرزه ای 

۱-۳-۲-۷-۷ تاثیر لایه های رسوبی سطحی 

مهمترین نمود اثر ساختگاه به صورت تأثیر لایه های سطحی رسوبی بر پارامترهای حرکتی زلزله عبوری از این لایه ها است. در صورتی که لایه های رسوبی سطحی افقی یا تقریبا افقی باشند و هیچ گونه توپوگرافی سطحی و عمقی قابل ملاحظه ای در ساختگاه وجود نداشته باشد میتوان از تحلیلهای یک بعدی دینامیکی به روش خطی معادل برای تعیین مشخصات زلزله در سطح خاک استفاده کرد. در خصوص ساختگاه های با هندسه محرز دیا سه بعدی در زمین و نیز در خصوص سازه های مهم بنا به تشخیص طراح سازه باید از روش های دیا سه بعدی غیر خطی استفاده کرد. در صورتی که لایه های سطحی اشباع باشند باید از تحلیل های مناسبی که تغییرات تنش مؤثر در آنها قابل مدل سازی است استفاده شود. 

ملاحظات زیر برای انجام تحلیلهای دینامیکی اثر ساختگاه باید در نظر گرفته شوند: 

- در شناسایی های ژئوتکنیکی علاوه بر تعیین مشخصات متعارف لایه های خاک سرعت موج برشی، مدول برشی حداکثر Gmax و منحنی های تغییرات غیر خطی G٫Gmax-γ و D-γ برای انجام تحلیل های دینامیکی یک بعدی به روش خطی معادل تعیین گردند. 

در خصوص ساختمان ها توصیه میشود که تعیین پارامترهای دینامیکی خاک ها با تهیه نمونه های دست نخورده و با انجام آزمایش های دینامیکی مناسب با اندازه گیری در محدوده کرنش های برشی از 6-^10 (ده بتوان منفی 6)  الى 2-^10 (ده بتوان منفی 2)   انجام گیرد. برای پوشش دادن این محدوده از کرنش ها باید حتی الامکان از آزمایش های المان خمشی، ستون تشدید و سه محوری دینامیکی استفاده شود. 

- زلزله ورودی برای تحلیل بسته به اینکه در برونزدگی سنگی یا در رقوم عمقی سنگ بستر لرزه ای شده باشد با روش متناسب در تحلیل اعمال شود. این زلزله ورودی میتواند مربوط به زلزله های طبیعی رخداده باشد یا با استفاده از روشهای ریاضی به صورت شتاب نگاشت مصنوعی تهیه شود

تاریخچه زمانی شتاب برای تحلیل دینامیکی ساختگاه باید متناسب با مشخصات لرزه ای منطقه انتخاب شوند. این نگاشت ها باید با توجه به پارامترهای حرکتی زلزله ساختگاه با روش مناسبی مقیاس شوند. 

- نتایج به دست آمده با توجه به میزان اهمیت ساختگاه و سازه مورد نظر و با ملاحظه میزان عدم قطعیت در محاسبات در قالب پارامترهای حرکتی از جمله شتاب حداکثر و نیز طیف های پاسخ حرکت در سطح زمین برای استفاده در طراحی لرزه ای سازه های رویی ارائه شوند همچنین در صورت نیاز برای سازه های با اهمیت بالا تعداد کافی نگاشت تاریخچه زمانی شتاب باید با روش مناسبی ارائه شوند. 

۲-۳-۲-۷-۷ تاثیر توپوگرافی سطحی 

یکی دیگر از مصادیق مهم اثر ساختگاه تاثیر توپوگرافی سطحی زمین بر پارامترهای حرکت زمین است و چنانچه سازه مورد طراحی بر روی بلندی یا در دامنه یک شیب قرار داشته باشد باید به این موضوع توجه ویژه مبذول شود. چنانچه ارتفاع شیب بیش از ۳۰ متر زاویه شیب دامنه بیش از ۱۵ درجه بوده و سازه در ۱٫۳ فوقانی شیب قرار داشته باشد حرکت زمین دچار بزرگنمایی میشود و ضرایب پیشنهادی در استاندارد ۲۸۰۰ برای منظور کردن بزرگنمایی باید مورد استفاده قرار گیرند. استفاده از نرم افزارهای مناسب که تأثیر توپوگرافی را مدل می سازند توصیه می شود. 

در خصوص سازه های با اهمیت بالا استفاده از تحلیل دینامیکی دیا سه بعدی متناسب با در نظر گرفتن اثرات همزمان توپوگرافی و لایه های رسوبی توصیه می گردد. 

۳-۳-۲-۷-۷ تاثیر توپوگرافی عمقی 

توپوگرافی سنگ بستر لرزه ای میتواند بر پارامترهای حرکت زمین تأثیر بگذارد دره های تنگ پرشده از نهشته های نرم خاکی و نیز قسمتهایی از حوضه یا تشتک زمین شناسی که سنگ بستر لرزه ای به صورت بیرون زدگی از رسوب سربر می آورد گوشه یا لبه حوضه نمونه های شاخصی از وجود اثرات توپوگرافی عمقی است. چنانچه سازه های تحت طراحی در چنین نقاطی قرار داشته باشند برای تحلیل دینامیکی اثرات ساختگاهی ضروری است از تحلیل های دیا سه بعدی با در نظر گرفتن اثرات همزمان توپوگرافی و لایه های رسوبی استفاده شود و بکارگیری تحلیل های یک بعدی مجاز نیست.