آموزش تعریف الگوی بار لرزه‌ای استاتیکی در ETABS + راهنمای تصویری + بندهای استاندارد 2800

در این مقاله به نحوه تعریف الگوی بار لرزه‌ای استاتیکی در ETABS به همراه راهنمای تصویری و بندهای استاندارد 2800 پرداخته‌ایم. تعریف صحیح الگوی بار استاتیکی زلزله در ایتبس برای شبیه‌سازی دقیق اثرات جانبی زلزله روی سازه ضروری است. این الگو نحوه توزیع نیروهای زلزله را بین طبقات تعیین می‌کند و پایه طراحی لرزه‌ای سازه است. در صورت تعریف نادرست، پاسخ سازه به زلزله به‌ درستی محاسبه نمی‌شود و ایمنی آن به خطر می‌افتد.

تعیین زمان تناوب در ویرایش چهارم استاندارد 2800:

بر اساس ویرایش چهارم استاندارد 2800، زمان تناوب از بند 3-3-3 محاسبه می شود. با توجه به بند مذکور و تبصره موجود در این بند برای محاسبه نیروها در اعضا، در خصوص محاسبه زمان تناوب اصلی سازه در هر امتداد می‌توان چنین استنباط نمود:

در صورتیکه در هر امتداد سازه، زمان تناوب تحلیلی محاسبه شده توسط ایتبس کمتر از زمان تناوب تجربی باشد، معیار محاسبه زمان تناوب، مقدار تحلیلی خواهد بود و در غیر اینصورت زمان تناوب اصلی سازه برای محاسبه نیروهای داخلی اعضا حداقل بین زمان تناوب تحلیلی و 1.25 برابر زمان تناوب تجربی خواهد بود.

نکته مهم: زمان تناوب تحلیلی سازه می بایست پس از نهایی شدن مقاطع اعضا و تیپ بندی آنها در مدل سازه تعیین گردد.

در کنترل تغییر مکان‌های جانبی ناشی از نیروی معادل زلزله، مطابق بند 3-5-3 در صورتیکه اهمیت ساختمان خیلی زیاد نباشد نیروهای جانبی را می‌توان بر اساس زمان تناوب تحلیلی و بدون توجه به محدودیت تبصره بند 3-3-3-1 محاسبه نمود.

تعیین زمان تناوب در پیش نویس ویرایش پنجم استاندارد 2800:

در پیش نویس ویرایش پنجم استاندارد 2800 (مقررات ملی ساختمان) که در اسفند 1403 منتشر شده است محاسبه زمان تناوب سازه بر اساس بند 3-9-2 انجام می‌شود. بر اساس توضیحات این بند برای محاسبه زمان تناوب اصلی سازه در هر امتداد می توان چنین استنباط نمود:

در هر امتداد سازه، در صورتیکه زمان تناوب تجربی بیش از زمان تناوب تحلیلی در آن امتداد باشد، زمان تناوب بر اساس مقدار تحلیلی تعیین می‌گردد ولی اگر زمان تناوب تحلیلی برای هر امتداد بیش از مقدار تجربی باشد می توان همواره از زمان تناوب تجربی برای آن امتداد استفاده نمود. لکن، در این حالت، استفاده از زمان تناوب تجربی در ساختمانهای متعارف در محاسبه نیروهای معادل زلزله می‌تواند منجر به مقاطع بزرگ و غیر اقتصادی شود، به همین دلیل در بند 3-9-2 اجازه داده شده‌است اگر زمان تناوب تحلیلی در هر امتداد سازه بزرگتر از تجربی باشد، به جای استفاده از زمان تناوب تجربی، زمان تناوب اصلی در هر امتداد بر مبنای حداقل زمان تناوب تحلیلی و 1.4 برابر زمان تناوب تجربی محاسبه گردد.

در کنترل تغییر مکان‌های جانبی ناشی از نیروی معادل زلزله مطابق بند 3-12-5، می توان همواره از زمان تناوب تحلیلی استفاده نمود و محدودیت اهمیت ساختمان بر اساس ویرایش چهارم دیگر وجود ندارد.

تراز پایه در ویرایش چهارم 2800:

تعیین تراز پایه در نیروهای معادل زلزله به لحاظ تعیین ارتفاع سازه در محاسبه زمان تناوب تجربی و توزیع نیروها در ارتفاع سازه مهم می‌باشد. لذا برای تعیین محل تراز پایه باید به بند 3-3-1-2 مراجعه نمود.

تراز پایه در پیش نویس ویرایش پنجم 2800:

به بند 3-9-1-3 مراجعه شود.

ضریب زلزله در ویرایش چهارم 2800:

به بند 3-3-1-1 مراجعه شود.

ضریب زلزله در پیش نویس ویرایش پنجم 2800:

به بند 3-9-1-1 مراجعه شود.

ضریب زلزله حداقل در ویرایش چهارم 2800:

این ضریب طبق رابطه (3-3) برابر با 0.12AI در نطر گرفته می‌شود که A نسبت شتاب مبنای طرح و I ضریب اهمیت سازه می‌باشد.

ضریب زلزله حداقل در پیش نویس ویرایش پنجم 2800:

به روابط (3-4) و (3-5) در بند 3-9-1-2 مراجعه شود.

توزیع نیروی معادل زلزله در ارتفاع:

رابطه موجود در ویرایش چهارم و پیش نویس ویرایش پنجم در این زمینه تغییری نکرده است. در ویرایش چهارم می توان به بند 3-3-6 و در پیش نویس ویرایش پنجم می توان به بند 3-9-3 مراجعه نمود.

مراحل تعریف نیروی معادل زلزله (استاتیکی) در ایتبس:

گام اول: تعریف الگوی بار در Load Patterns:

به منوی Define رفته و بر روی Load Patterns کلیک‌ نمایید. در پنجره باز‌شده برای تعریف نیروی زلزله استاتیکی در جهت X سازه، در قسمت Load نام الگوی بار مثلا EXALL را تعریف نموده و در قسمت Type، گزینه Seismic را انتخاب نمایید. در قسمت Self Weight Multiplier عدد 0 را وارد نموده و در بخش Auto Lateral Load، گزینه User Coefficient را انتخاب کنید. بر روی دکمه Add New Load کلیک نمایید تا الگوی بار EXALL به لیست اضافه شود. مشابه EXALL، الگوی EYALL را نیز برای زلزله در جهت Y ایجاد نمایید.

گام دوم: اصلاح الگوی بار زلزله استاتیکی در جهت X و Y پلان:

نشانگر موس را بر روی الگوی بار EXALL قرار‌داده و یکبار کلیک چپ نمایید تا به رنگ آبی در‌آید و سپس بر روی دکمه Modify Lateral Load در سمت راست صفحه کلیک نمایید تا پنجره Seismic Load Pattern-User Defined باز شود. در شکل زیر دو پنجره مربوط به زلزله EXALL و EYALL نشان داده‌شده‌است.

در قسمت Direction and Eccentricity برای نیروهای زلزله در جهت X، گزینه های دارای

X Dir، X Dir+Eccentricity ، X Dir-Eccentricity را تیک بزنید. ایتبس این 3 زلزله را با نام‌های EXALL1، EXALL2، EXALL3 ذخیره می‌کند و هر ترکیب بار شامل EXALL، عملا شامل سه ترکیب بار می‌باشد.

در قسمت Ecc.Ratio (All Diaph.) مقدار خروج از مرکزیت تصادفی برای همه طبقات وارد نمایید که طبق ویرایش پنجم برابر با 0.05 وارد می‌شود. اگر خروج از مرکزیت تصادفی در طبقات مختلف متفاوت باشد با کلیک بر روی دکمه Overwrite می‌توان خروج از مرکزیت تصادفی را برای هر طبقه وارد نمود. در سمت راست و قسمت Factor، ضریب زلزله و پارامتر k که قبلا محاسبه نموده‌اید برای جهت X سازه وارد نمایید. در زیر بخش Story Range نیز Bottom Story را طبقه مربوط به تراز پایه و Top Story را طبقه اخر انتخاب نمایید. لازم به ذکر است طبق تبصره بند 3-9-3 پیش نویس ویرایش 5 استاندارد 2800، خرپشته باید به عنوان یک طبقه مستقل در توزیع برش پایه ساختمان لحاظ شود. با کلیک بر روی OK پنجره را ببندید.

مراحل را برای زلزله در جهت Y نیز تکرار کنید.

گام سوم: تایید نهایی:

پنجره های مربوطه را با کلیک بر روی OK ببندید.

جمع بندی

در این مقاله، نحوهٔ تعریف الگوی بار لرزه‌ای استاتیکی در نرم‌افزار ETABS بر اساس بندهای استاندارد ۲۸۰۰ به‌صورت گام‌به‌گام و تصویری آموزش داده شده است. تعریف صحیح این الگوها، پایهٔ تحلیل لرزه‌ای سازه را تشکیل می‌دهد و مستقیماً بر نتایج طراحی مؤثر است. این مرحله بخشی کلیدی از ایجاد یک مدل تحلیلی دقیق و قابل اطمینان محسوب می‌شود. در چارچوب مدلسازی اطلاعات ساخت (BIM)، داده‌های تحلیلی معتبر مانند الگوهای بار لرزه‌ای نقش مهمی در اعتبار مدل اطلاعاتی ایفا می‌کنند. هم‌راستایی این داده‌ها با دیگر بخش‌های مدل، موجب ارتقاء هماهنگی، کاهش خطا و تصمیم‌گیری بهتر در طول چرخه عمر پروژه خواهد شد.