بار زلزله — مبحث ۶ مقررات ملی ساختمان (فصل ۱۱)
خلاصه درسنامه، نکات کلیدی و نمونه سوال «بار زلزله» (بند ۱۱-۶) از مبحث ششم مقررات ملی ساختمان (بارهای وارد بر ساختمان). این فصل در آزمون تعاملی سایت ۱۴ سوال دارد.
فهرست مطالب
- کلیات و ضوابط کلی (بندهای ۱-۱۱-۶ و ۲-۱۱-۶)
- ملاحظات معماری و پیکربندی سازه‌ای (بند ۳-۱۱-۶)
- الزامات ژئوتکنیکی، طبقه‌بندی زمین و لرزه‌خیزی (بندهای ۶-۱۱-۴ تا ۶-۱۱-۶)
- گروه‌بندی‌ها و زلزله‌های مبنای طراحی (بندهای ۷-۱۱-۶ تا ۱۱-۱۱-۶)
- طراحی سازه برای زلزله‌ی طرح و کنترل سطح بهره‌برداری (بندهای ۱۲-۱۱-۶ تا ۱۴-۱۱-۶)
خلاصه درسنامه
کلیات و ضوابط کلی (بندهای ۱-۱۱-۶ و ۲-۱۱-۶)
- ساختمان‌ها و سایر سازه‌های موضوع این مبحث باید در برابر اثرات زلزله طراحی شوند؛ برای این منظور، ضوابط این فصل و سایر ضوابط مندرج در آخرین ویرایش استاندارد ۲۸۰۰ ایران («آیین‌نامه‌ی طراحی ساختمان‌ها در برابر زلزله») باید رعایت شود.
- کلیه‌ی عناصر باربر ساختمان باید به‌نحو مناسبی به هم پیوسته باشند تا در زمان زلزله، ساختمان به‌طور یکپارچه عمل کند؛ کف‌ها باید به عناصر قائم باربر (قاب‌ها یا دیوارها) متصل باشند تا به‌صورت یک دیافراگم عمل کرده و نیروها را به عناصر باربر جانبی منتقل کنند.
- ساختمان باید حداقل در دو امتداد افقی عمود بر هم و نیز امتداد قائم، قادر به تحمل نیروهای زلزله باشد؛ مؤلفه‌ی افقی در هر امتداد باید در هر دو جهت مخالف اعمال شود. محاسبه‌ی ساختمان‌ها در برابر نیروهای زلزله و باد باید به تفکیک و جداگانه انجام شود.
ملاحظات معماری و پیکربندی سازه‌ای (بند ۳-۱۱-۶)
- درز انقطاع: برای حذف/کاهش خسارات ناشی از ضربه‌ی ساختمان‌های مجاور، ساختمان‌ها باید با درز انقطاع از یکدیگر جدا شوند یا فاصله‌ای حداقلی از مرز زمین مجاور داشته باشند؛ این فاصله فقط با مواد کم‌مقاومت خردشونده قابل‌پر شدن است.
- توصیه‌های معماری: پلان ساده و متقارن در دو امتداد عمود بر هم، بدون پیش‌آمدگی/پس‌رفتگی زیاد؛ اجتناب از طره‌های بزرگ‌تر از ۱٫۵ متر؛ اجتناب از بازشوهای بزرگ و مجاور یکدیگر در دیافراگم کف‌ها؛ مصالح غیرسازه‌ای سبک برای کف‌سازی/سقف کاذب/دیوار جداکننده/نما؛ اجتناب از اختلاف سطح در کف‌ها و از تغییرات زیاد زیربنا در ارتفاع.
- توصیه‌های پیکربندی سازه‌ای: قرارگیری عناصر باربر قائم بر روی هم در طبقات؛ انتقال مستقیم نیروها به شالوده و هم‌صفحه‌بودن عناصر باربر جانبی؛ به حداقل‌رساندن پیچش (توصیه: فاصله‌ی مرکز جرم و مرکز سختی کمتر از ۵٪ بعد ساختمان در همان امتداد)؛ در سیستم قاب خمشی، ستون‌ها باید دیرتر از تیرها دچار خرابی شوند؛ پرهیز از ستون‌های کوتاه، به‌ویژه در نورگیرهای زیرزمین.
الزامات ژئوتکنیکی، طبقه‌بندی زمین و لرزه‌خیزی (بندهای ۶-۱۱-۴ تا ۶-۱۱-۶)
- برای طراحی سازه و پی در برابر زلزله، شناخت کافی از شرایط زیرسطحی الزامی است؛ ناپایداری‌های ناشی از زلزله شامل روانگرایی، گسترش جانبی، زمین‌لغزش، فرونشست و گسلش می‌توانند رفتار لرزه‌ای ساختمان را به مخاطره بیندازند و باید طبق استاندارد ۲۸۰۰ و مبحث هفتم بررسی شوند.
- در پهنه‌های گسلی (به‌ویژه گسل‌های اصلی)، اجتناب از ساخت ساختمان — به‌ویژه ساختمان‌های گروه خطرپذیری ۱ — اکیدا توصیه می‌شود؛ استفاده از پی گسترده (بدون شمع) با ضخامت کافی و در یک تراز اکیدا توصیه می‌شود. اتصالات شریان‌های حیاتی شهری (برق، گاز) باید در برابر نیروها و تغییرمکان‌های ناشی از گسلش طراحی شوند.
- زمین ساختگاه از نظر جنس و ویژگی‌های ژئوتکنیکی به ۴ نوع تقسیم می‌شود (تعاریف در استاندارد ۲۸۰۰). مناطق کشور بر اساس سوابق لرزه‌خیزی به ۴ پهنه با خطر نسبی خیلی‌زیاد، زیاد، متوسط و کم تقسیم می‌شوند (جدول/نقشه در استاندارد ۲۸۰۰).
گروه‌بندی‌ها و زلزله‌های مبنای طراحی (بندهای ۷-۱۱-۶ تا ۱۱-۱۱-۶)
- حرکت زمین: از طریق طیف طرح یا تاریخچه‌ی زمانی شتاب توصیف می‌شود؛ طیف طرح می‌تواند طیف طرح استاندارد ۲۸۰۰ یا طیف طرح ویژه‌ی ساختگاه باشد (برای پاره‌ای ساختگاه‌ها/ساختمان‌ها تهیه‌ی طیف ویژه الزامی است).
- گروه‌بندی برحسب اهمیت: مطابق گروه‌بندی خطرپذیری فصل ۱ همین مبحث است؛ ضریب اهمیت بار زلزله در مبحث ۶ همان ضریب اهمیت استاندارد ۲۸۰۰ است. گروه‌بندی برحسب نظم سازه‌ای: ساختمان‌های نامنظم (در پلان یا ارتفاع) رفتار لرزه‌ای نامناسب‌تری دارند و نیازمند تمهیدات ویژه‌اند؛ احداث برخی ساختمان‌های نامنظم در برخی مناطق لرزه‌خیز یا انواع خاص زمین مجاز نیست.
- گروه‌بندی برحسب سیستم سازه‌ای: سیستم دیوارهای باربر، سیستم قاب ساختمانی، سیستم قاب خمشی، سیستم دوگانه/ترکیبی و سیستم ستون کنسولی؛ حداکثر ارتفاع مجاز هر سیستم در استاندارد ۲۸۰۰ ارائه شده. استفاده از سیستم‌های سازه‌ای غیرمعمول، تنها با تأیید کمیته‌ی اجرایی استاندارد ۲۸۰۰ مجاز است.
- زلزله‌ی طرح: زلزله‌ای با احتمال فراگذشت ۱۰٪ در ۵۰ سال (دوره‌ی بازگشت ۴۷۵ سال). زلزله‌ی سطح بهره‌برداری: زلزله‌ای با احتمال فراگذشت ۹۹٫۵٪ در ۵۰ سال (دوره‌ی بازگشت حدود ۱۰ سال). کلیه‌ی ساختمان‌ها باید برای زلزله‌ی طرح طراحی شوند؛ برخی ساختمان‌ها علاوه‌براین باید برای زلزله‌ی سطح بهره‌برداری نیز کنترل شوند.
طراحی سازه برای زلزله‌ی طرح و کنترل سطح بهره‌برداری (بندهای ۱۲-۱۱-۶ تا ۱۴-۱۱-۶)
- روش‌های تحلیل: خطی (استاتیکی معادل، دینامیکی طیفی، دینامیکی تاریخچه‌ی زمانی) یا غیرخطی. روش‌های دینامیکی خطی و تاریخچه‌ی زمانی در همه‌ی ساختمان‌ها قابل‌استفاده‌اند، اما روش استاتیکی معادل محدودیت‌هایی طبق استاندارد ۲۸۰۰ دارد.
- طراحی پی باید بر اساس ترکیب بارهای فصل ۲ و ضوابط مباحث هفتم و نهم انجام شود؛ اثرات اندرکنش خاک‌وسازه را می‌توان طبق استاندارد ۲۸۰۰ در تحلیل لحاظ کرد. تغییرمکان جانبی سازه تحت زلزله‌ی طرح باید با درنظرگرفتن تغییرشکل‌های غیرارتجاعی و اثر P-Δ محاسبه شود.
- روش ساده‌شده‌ی تحلیل: برای برخی ساختمان‌های سه‌طبقه و کوتاه‌تر، تحلیل و طراحی برای زلزله‌ی طرح را می‌توان با روش ساده‌شده انجام داد (محدودیت‌ها در استاندارد ۲۸۰۰).
- طراحی اجزای غیرسازه‌ای: در ساختمان‌های با اهمیت خیلی‌زیاد/زیاد، و ساختمان‌های با اهمیت متوسط با پنج طبقه یا بیشتر، اجزای غیرسازه‌ای (معماری، تأسیسات برقی/مکانیکی) نیز باید برای زلزله‌ی طرح طراحی شوند.
- کنترل سطح بهره‌برداری: تمام ساختمان‌های با گروه خطرپذیری ۱ و ۲، و تمام ساختمان‌های بلندتر از ۵۰ متر یا بیشتر از ۱۵ طبقه، علاوه بر زلزله‌ی طرح باید برای زلزله‌ی سطح بهره‌برداری نیز کنترل شوند (تلاش‌های داخلی نباید تغییرشکل غیرارتجاعی ایجاد کنند).
اعداد و ضوابط کلیدی این فصل
| موضوع | مقدار / ضابطه |
|---|---|
| مرجع اصلی طراحی لرزه‌ای ارجاع‌داده‌شده در این فصل | استاندارد ۲۸۰۰ ایران (آیین‌نامه‌ی طراحی ساختمان‌ها در برابر زلزله) |
| حداکثر توصیه‌شده‌ی طول طره در معماری لرزه‌ای | ۱٫۵ متر |
| حد توصیه‌شده‌ی فاصله‌ی مرکز جرم-مرکز سختی | کمتر از ۵٪ بعد ساختمان در همان امتداد |
| تعداد انواع زمین ساختگاه | ۴ نوع |
| تعداد پهنه‌های لرزه‌خیزی کشور | ۴ پهنه (خیلی‌زیاد، زیاد، متوسط، کم) |
| دوره‌ی بازگشت زلزله‌ی طرح | ۴۷۵ سال (احتمال فراگذشت ۱۰٪ در ۵۰ سال) |
| دوره‌ی بازگشت زلزله‌ی سطح بهره‌برداری | ≈۱۰ سال (احتمال فراگذشت ۹۹٫۵٪ در ۵۰ سال) |
| تعداد گروه‌های سیستم سازه‌ای | ۵ گروه (دیوار باربر، قاب ساختمانی، قاب خمشی، دوگانه/ترکیبی، ستون کنسولی) |
| آستانه‌ی ارتفاع/طبقات الزام کنترل زلزله‌ی سطح بهره‌برداری | بلندتر از ۵۰ متر یا بیشتر از ۱۵ طبقه (یا گروه خطرپذیری ۱ و ۲) |
| سقف طبقات روش ساده‌شده‌ی تحلیل | ساختمان‌های سه‌طبقه و کوتاه‌تر (با محدودیت‌های استاندارد ۲۸۰۰) |
نمونه سوال با پاسخ تشریحی
سوال ۱: طبق بند ۱-۱۱-۶، طراحی ساختمان‌ها در برابر زلزله باید علاوه بر ضوابط این فصل، مطابق کدام سند نیز انجام شود؟
الف) آخرین ویرایش استاندارد ۲۸۰۰ ایران
ب) مبحث نوزدهم مقررات ملی ساختمان
ج) استاندارد ASCE 7 بدون تعدیل
د) آیین‌نامه‌ی محلی شهرداری، بدون استاندارد ملی
پاسخ صحیح: گزینه الف — آخرین ویرایش استاندارد ۲۸۰۰ ایران
طبق بند ۱-۱۱-۶، ساختمان‌ها و سایر سازه‌های موضوع این مبحث باید در برابر اثرات زلزله طراحی شوند و ضوابط این فصل هم‌راه با سایر ضوابط مندرج در آخرین ویرایش استاندارد ۲۸۰۰ ایران باید رعایت گردد.
طبق بند ۱-۱۱-۶، ساختمان‌ها و سایر سازه‌های موضوع این مبحث باید در برابر اثرات زلزله طراحی شوند و ضوابط این فصل هم‌راه با سایر ضوابط مندرج در آخرین ویرایش استاندارد ۲۸۰۰ ایران باید رعایت گردد.
سوال ۲: طبق توصیه‌های معماری بند ۶-۱۱-۳-۲-۲، از احداث طره‌های بزرگ‌تر از چه طولی باید احتراز شود؟
الف) ۰٫۵ متر
ب) ۱ متر
ج) ۱٫۵ متر
د) ۳ متر
پاسخ صحیح: گزینه ج — ۱٫۵ متر
طبق بند ۶-۱۱-۳-۲-۲، از احداث طره‌های بزرگ‌تر از ۱٫۵ متر باید احتراز شود.
طبق بند ۶-۱۱-۳-۲-۲، از احداث طره‌های بزرگ‌تر از ۱٫۵ متر باید احتراز شود.
سوال ۳: طبق بند ۶-۱۱-۳-۳-۴، در سیستم قاب خمشی، طراحی باید به چه نحوی صورت گیرد؟
الف) ستون‌ها دیرتر از تیرها دچار خرابی شوند
ب) تیرها دیرتر از ستون‌ها دچار خرابی شوند
ج) ستون و تیر هم‌زمان دچار خرابی شوند
د) این موضوع فقط به مصالح مصرفی بستگی دارد، نه به طراحی
پاسخ صحیح: گزینه الف — ستون‌ها دیرتر از تیرها دچار خرابی شوند
طبق بند ۶-۱۱-۳-۳-۴، در ساختمان‌هایی که از سیستم قاب خمشی برای تحمل نیروهای زلزله استفاده می‌شود، طراحی باید به‌نحوی باشد که ستون‌ها دیرتر از تیرها دچار خرابی شوند (اصل «ستون قوی-تیر ضعیف»).
طبق بند ۶-۱۱-۳-۳-۴، در ساختمان‌هایی که از سیستم قاب خمشی برای تحمل نیروهای زلزله استفاده می‌شود، طراحی باید به‌نحوی باشد که ستون‌ها دیرتر از تیرها دچار خرابی شوند (اصل «ستون قوی-تیر ضعیف»).
سوال ۴: «زلزله‌ی طرح»، طبق بند ۱۱-۱۱-۶، چه احتمال فراگذشت و چه دوره‌ی بازگشتی دارد؟
الف) احتمال فراگذشت ۱۰٪ در ۵۰ سال؛ دوره‌ی بازگشت ۴۷۵ سال
ب) احتمال فراگذشت ۹۹٫۵٪ در ۵۰ سال؛ دوره‌ی بازگشت ۱۰ سال
ج) احتمال فراگذشت ۲٪ در سال؛ دوره‌ی بازگشت ۵۰ سال
د) احتمال فراگذشت ۱٪ در سال؛ دوره‌ی بازگشت ۱۰۰ سال
پاسخ صحیح: گزینه الف — احتمال فراگذشت ۱۰٪ در ۵۰ سال؛ دوره‌ی بازگشت ۴۷۵ سال
طبق بند ۱۱-۱۱-۶، زلزله‌ی طرح زلزله‌ای است که احتمال فراگذشت از آن در ۵۰ سال، ۱۰ درصد باشد؛ دوره‌ی بازگشت این زلزله ۴۷۵ سال است.
طبق بند ۱۱-۱۱-۶، زلزله‌ی طرح زلزله‌ای است که احتمال فراگذشت از آن در ۵۰ سال، ۱۰ درصد باشد؛ دوره‌ی بازگشت این زلزله ۴۷۵ سال است.
سوال ۵: روش ساده‌شده‌ی تحلیل، طبق بند ۶-۱۱-۱۲-۶، برای چه ساختمان‌هایی قابل‌استفاده است؟
الف) برخی ساختمان‌های سه‌طبقه و کوتاه‌تر (با محدودیت‌های استاندارد ۲۸۰۰)
ب) همه‌ی ساختمان‌ها، صرف‌نظر از تعداد طبقات
ج) فقط ساختمان‌های بلندمرتبه (بالای ۱۵ طبقه)
د) فقط سازه‌های غیرساختمانی مانند دودکش
پاسخ صحیح: گزینه الف — برخی ساختمان‌های سه‌طبقه و کوتاه‌تر (با محدودیت‌های استاندارد ۲۸۰۰)
طبق بند ۶-۱۱-۱۲-۶، تحلیل و طراحی سازه‌ی برخی از ساختمان‌های سه‌طبقه و کوتاه‌تر برای اثرات زلزله‌ی طرح را می‌توان با استفاده از روش ساده‌شده انجام داد؛ محدودیت‌های این روش در استاندارد ۲۸۰۰ ارائه شده است.
طبق بند ۶-۱۱-۱۲-۶، تحلیل و طراحی سازه‌ی برخی از ساختمان‌های سه‌طبقه و کوتاه‌تر برای اثرات زلزله‌ی طرح را می‌توان با استفاده از روش ساده‌شده انجام داد؛ محدودیت‌های این روش در استاندارد ۲۸۰۰ ارائه شده است.
سوال ۶: طبق بند ۶-۱۱-۴-۱-۲، در پهنه‌های گسلی، چه نوع پی برای ساختمان اکیدا توصیه می‌شود؟
الف) پی گسترده (بدون شمع) با ضخامت کافی و در یک تراز
ب) پی شمعی عمیق با تعداد زیاد شمع
ج) پی نواری کم‌عمق بدون محدودیت خاص
د) هیچ پی خاصی توصیه نشده است
پاسخ صحیح: گزینه الف — پی گسترده (بدون شمع) با ضخامت کافی و در یک تراز
طبق بند ۶-۱۱-۴-۱-۲، در پهنه‌های گسلی، اکیدا توصیه می‌شود که پی مورداستفاده از نوع گسترده (بدون استفاده از شمع)، با ضخامت کافی (صلب) بوده و در یک تراز اجرا شود.
طبق بند ۶-۱۱-۴-۱-۲، در پهنه‌های گسلی، اکیدا توصیه می‌شود که پی مورداستفاده از نوع گسترده (بدون استفاده از شمع)، با ضخامت کافی (صلب) بوده و در یک تراز اجرا شود.
سایر فصل‌های مبحث ۶
فصل ۱: کلیاتفصل ۲: ترکیب بارهافصل ۳: بار مردهفصل ۴: بارهای خاک و فشار هیدرواستاتیکیفصل ۵: بار زندهفصل ۶: بار سیلفصل ۷: بار برففصل ۸: بار بارانفصل ۹: بار یخفصل ۱۰: بار باد
مباحث مرتبط
مبحث ۶: بارهای وارد بر ساختمانهمه مباحث ۲۴گانهآزمون آنلاینابزارهای محاسباتی