الدليل الشنشائي لحساب الحمال الزلزالية واشتراطات تصميم الشنظمة الشنشائية للمباشني بالمملكة العربية السعودية 1- 1فلسفة وهدف معايير التصميم الزلزالي تتضمن فلسفة معايير التصميم الزلزالي المحافظة على سلمة الرواح في حالة حدوث زلزل قوية والهدف هو وضع معايير لتصميم وتنفيذ المباني بحيث . أ ( تقل الخطورة على الحياة في المباني عندما تخضع هذه المباني لحركة الزلزال . ب ( تحافظ المباني المهمة على أداء وظائفها أثناء الزلزال بعده ثم اختيار القيمة التصميمية للزلزل بحيث يكون احتمال تجاوز هذه القيم صغيراً أثناء العمر الفتراضي للمبنى .يسمح للمبنى أن يتعرض للتصدعات ولكن يجب أن يكون احتمال انهياره صغيراً إذا كان المبنى وأجزاؤه مصممين بناء على القيم التصميمية للزلزل وثم تشييده بناء على المعايير المشترطة . 2 – 1مجال تطبيق المعايير تطبق هذه المعايير على المنشآت الجديدة فقط ولتطبق على المنشآت الخاصة مثل أبراج البث أو البراج الصناعية أو أرصفة الموانئ أو المنشآت المائية أو المفاعلت الذريـة . 3 -1تعاريف
هي المنسوب الذي يفترض أن يحصل فيه انتقال الحركة القاعدة الزلزالية إلى المنشأ أو هي المنسوب الذي يرتكز فيه المنشأ Base ً على الضرض إذا اعتبر هذا المنشأ أنه هزازا ديناميكيا. قـوة قص القاعدة هي إجمالي القوة التصميمية الفقية أو قوة القص في القاعـدة . Base Shear,V و نظـام إنشائي ولكن بـدون إطــاضر ) (Frameفراغي متكامل نظام الجـدران لنقل المحمال الرأسية . الحاملـة Bearing Wall System عنصر محيطي هو عنصر يقع على محواف الفتحات أو على محيط جدضران القص ((Shear Wallsأو محيط الغشية الصلبة Boundary . ( (Diaphragm Element الاطار المسنود ويتشكل بشكل ضرئيسي من نظام جمالون ) ( Trussلغرض مقاومة القوى الفقية ويمكن أن يكـون مـن النـوع المتطابـق ) Braced ( Concentricأو مـن النوع المزاح ) . ( Eccentric Frame النظـام الاطـاري هو بشكل ضرئيسي إطاضر فراغي متكامل مهمته محمل أوزان المنشـأ . للبناء Building frame system وهو عنصر مجهز لنقل القوى الفقية من أجزاء معينة من المجمـــع المنشأ إلى عناصر نظام مقاومة القوى الفقية في المنشـأ . Collector الاطــار المسنود وهو إطاضر مسنود تنشأ في أجزائه قوى محوضرية )Axial ( Forcesبشكل ضرئيسي . المتطابق Concentric braced frame
الغشــاء الصـلب Diaphragm حـزام الغشـاء الصـلب Diaphragm chord دعامة الغشاء الصلب Strut Diaphragm
هو نظام أفقي أو قريب من الفقي يعمل على نقل القوى الفقية إلى عناصر المقاومة الرأسية كما يشمل هذا التعبير أنظمة الدعم الفقية . وهـو العنصـر المحيــطي للغشــاء الصـلب ) (Diaphragmأو الحوائط المقاومة للقوى الفقية ) (Shear Wallsوالمفترض أن يحمل الجهادات المحوضرية )(Axialكما هو الحال في شفير )(Flangeالكمرة . ) دعامة سحب ،ضربط ،مجمع ( وهي ذلك العنصر من الغشاء الصلب الموازي للمحمال والذي يجمع ويمرضر قوة قص الغشاء الصلب ) (Diaphragmإلى عناصر المقاومة الرأسية ،أو هي التي توزع المحمال ضمن الغشاء الصلب .مثل هذه الدعامات تستطيع أن تحمل قوى شد أو ضغط فقط . وهي الزامحة الفقية لمستوى الطابق بالنسبة إلى مستوى الطابق العلى أو السفل .
الازاحة Drift أو إازاحة الطابق Storey Drift النظــام الثنـائي ويجمع بين نظام الطاضر الفراغي المقاوم للعزوم ) إن كان من Dual Systemالنوع الستثنائي SMRSFأو النوع المتوسط (IMRSFوبين نظام الحوائط المقاومة للقوى الفقية ) (Shear Wallsأو الطاضرات المسنودة ) (Braced Framesويتم التصميم محسب المعايير الواضردة بالفقرة ) - 6 – 1– 2جـ ( . الاطـار المسنود ويتشكل من إطاضر فولذي مسنود ،ويتم التصميم محسب متطلبات كود . ((SEAOC المنحرف Eccentric Braced Frame المنشآت المهمة هي تلك المنشآت الضروضرية لعمليات الطواضرئ بعد محصول الزلزل . Essential Facilities العنصر أو النظام هو الذي يكون التغير في شكله ) (Deformationالناتج عن القوى الفقية أكبر بشكل واضح من التغير في شكل أجزاء المرن النظام المجــاوضر . Flexible Element or System وهو نظام جمالون ) (Trussأفقي يؤدي نفس وظيفة الغشاء النظام القفقي الصلب ).(Diaphragm المسنود Horizontal Bracing System الاطار الفراغي هو إطاضر فراغي من الخرسانة المسلحة مصمم وفق فصل 21 المتوسط المقاوم من المواصفات المريكية ). (ACI 318M - 89 للعزوم IMRSF وهو جزء من النظام النشائي والمطلوب منه مقاومة القوى النظام المقاوم الفقية . للقوى القفقية
Lateral Force Resisting System الاطار الفراغي هو إطاضر فراغي تقوم أجزاؤه وتقاطعاته بمقاومة القوى الفقية المقاوم للعزوم بشكل ضرئيسي عبر النثناء . Moment Resisting Space Frame الاطار الفراغي هو إطاضر فراغي مقاوم للعزوم غير مطلوب منه تحقيق العادي المقاوم متطلبات تفصيلية خاصة من أجل تصرفه اللدن ). (Ductile للعزوم Ordinary Moment Resisting Space Frame التأثيرات العمودية هي التأثيرات الواقعة على المنشأ بسبب الحركة الزلزالية في Orthogonalالتجاهات الخرى أي غير الموازية للتجاه المقاوم المنظوضر إليه . Effects وهو التأثير الثانوي للعزوم ولقوى القص على أجزاء الطاضر تأثير الحمل الناشئ من المحمال الرأسية المؤثرة على إطاضر المبنى المزاح المزاح أفقيا ً. P- Effect حائط قوى القص هو جداضر مصمم لمقاومة القوى الموازية لمستوى )(Plan Shear Wallالجــداضر . الطابق الطري هو الذي تقل صلبته ) (Stiffnessالفقية عن ٪ 70من Soft Storeyصلبة الطابق الذي فوقه . التواقفق قفي الرنين يحصل متى تطابقت دوضرة المنشأ الطبيعية مع الذبذبة السائدة لحركة التربة . بين المنشأ والتربة SoilStructure Resonance الاطار الفراغي وهو نظام انشائي ثلثي البعاد بدون جدضران محاملة ويتشكل مـن Space Frameأجـزاء مترابطـة بحيث يعمل كومحدة مستقـلة وذلك بمساعدة أو بـدون مساعدة غشـاء صلب ) (Diaphragmأفقي أو نظام أضرضية مسنود . الاطار الفراغي هو إطاضر فراغي مقاوم للعزوم استثنائي التفاصيل بهدف تأمين الستثنائي المقاوم التصرف اللدن ( ( Ductileويتطابق مع المتطلبات الواضردة في الفصل 21من المواصفات المريكية )ACI 318M- للعزوم . (89 SMRSF هو الحيز بين مستويـين ،الطابق س هو الطابق أسفل المستوى الطــابق س. Storey هو إزامحة الطابق مقسومة على اضرتفاعه . نسبة إازاحة
الطابق Story Drift Ratio قوة قص الطابق Story Shear ,Vx المقاومــة Strength المنشـــأ Structure
هي مجموع القوى الفقية التصميمية الواقعة أعلى الطابق تحت الدضراسة . هـي مقـاومـــة المنشـأ أو أجزائـــه للمحمــال ضمن محــدود التغير في الشــكل ،كما هو واضرد في هذا الدليل . هو تجميع أجزاء متماسكة مع بعضها مصممة لحمل الوزان ومقاومة القوى الفقية ويمكن تصنيف هذه المنشآت على أنها مباني أو غير مباني . هو الجزء العلى اللدن من المنشأ والذي له مجموعة عامودية من النظمة النشائية . هو إطاضر فراغي مصمم ليحمل القوى الرأسية )الوزان( .إطاضر فراغي محامل للقوى
برج Tower الرأسية Vertical Load Carrying Space Frame الطابق الضعيف هو الطابق الذي تقل مقاومته ) (Strengthعن ٪ 80من Weak Storeyمقاومة الطابق أعله . 4 – 1اختصارات ) أشنظر الجزء الشنجليزي ( 5 – 1الرموز والتدوين ) اشنظر الجزء الشنجليزي (
1 – 2متطلبات التصميم يتطلب تصميم المنشآت معلومات تتعلق بمنطقة البناء وخواص الموقع وإشغال المبنى وشكله ونظامه النشائي وحدود الرتفاع وذلك كالتالي : 1-1- 2المشنطقـة الزلزاليـة Seismic Zone كل موقع بناء يقع في منطقة زلزالية حسب المخطط المرفق لتوزيع هذه المناطق .أنظر شكل رقم (Fig. 1) 1 . 1-2 - 2رقم المشنطقة الزلزالية Seismic Zone Number, SZN ويشير إلى المستوى الزلزالي .يمكن تحديد رقم المنطقة الزلزالية ) (SZNوالمعامل الزلزالي للمنطقة من الجدول رقم . (Table 1) 1 1-3 - 2فئات الشغال Occupancy Categories, OC تحدد درجة الحماية المطلوبة للمبنى .يقع كل مبنى في إحدى فئات الشغال ) (OCالواردة في الجدول رقم 2 ) (Table 2ويتم تحديد معامل الهمية للمبنى ) (Iاعتمادا على فئة إشغال المبنى من الجدول نفسه وتعتبر متطلبات هذا الجدول الحد الدنى . 1-4 - 2فئات الداء الزلزالي Seismic Performance Categories, SPC فئات الداء هي من ) (Aإلى ) (Cوتشير إلى مستوى الكفـاءة المطلوب أخـذه بعين العتبار في المبنى ،أنظر جــدول رقم . (Table 3) 3ل يطلب من مباني الكفاءة ) (Aأي معايير تصميميه خاصة بالزلزل . 1-5- 2متطلبات الشكل Configuration Requirement
يسهم عدم النتظام ) (Irregularitiesفي شكل النظام النشائي وطريقة نقل القوى في حصول تصدعات وإنهيار بسبب الحركة الزلزالية .ليوجد في المنشآت المنتظمة عدم انتظام واضح في المسقط أو الواجهات أو حتى في نظام مقاومتها للقوى الفقية . الجدول رقم (Table 5) 5يبين حالت عدم النتظام في التجاه الرأسي . الجدول رقم (Table 6) 6يبين حالت عدم النتظام في المسقط . 1-6- 2الشنظمة الشنشائيـة Structural Systems تصنف هذه النظمة حسب ما هو وارد في الجدول رقم (Table 7) 7ويتضمن هذا الجدول أيضا ً أكبر قيم لـ) (Rwوقيم حدود ارتفاعات المباني .وتنسب قيمة الـ ) (Rwإلى لدونة النظام النشائي للمبنى أما حدود الرتفاع فهي خاصة بالحماية من الحرائق وأنواع النظمة النشائية هي: أ -نظام الطار المقاوم للعزوم : A-Moment Resisting Frame Systemوهو الذي يؤمن مقاومة الحمال الفقية بشكل رئيسي عن طريق إنثناء أجزائه . ب -نظام الطار البنائي : B-Building Frame Systemيؤمن مقاومة الحمال الفقية عن طريق حوائط قوى القص ( ) Shear Wallsأو الطارات المسنودة ). (Braced Frames جـ -النظـام الثنـائي : C-Dual Systemوهو نظام إنشائي يشمل على أنظمة إنشائية منفصلة تدعم بشكل مستقل أحمال الوزان من جهة والقوى الفقية من جهة أخرى وتتميز هذه النظمة بما يلي : - 1تقاوم الحمال الناتجة عن الوزان بشكل رئيسي كإطار فراغي متكامل . - 2تقاوم الحمال الفقية من خلل : إطار فراغي استثنائي مقاوم للعزوم ) خرساني أو فولذي ( قادر على مقاومة ?25من قوة قص القاعدة ) (Base shearو/أو . حوائط قوى القص ) (Shear wallsأو الطارات المدعمة). (Braced frames - 3يتم تصميم النظامين المذكورين أعله في ) (1و ) (2ليقاوما مجموع القوى الجانبية حسب نسبة صلدتهمــا . د -نظام الجدران الحاملة : System D-Bearing Wallهو نظام إنشائي بدون إطار فراغي حامل للوزان الرأسيـة .تقاوم الجـدران الحاملة أحمـال الوزان أما بالنسبة لمقاومة القوى الجانبية فتتم بواسطة حـوائط قـوى القـص ) ( Shear Wallsأو إطارات مسنودة ) . (Braced frames هـ – نظام غير محدد : E-Undefined Systemهــو نظــام إنشــائي غـير وارد فـي الجــدول رقم ) 7 . (Table 7 ملحظه :لم يتم في هذه الدراسة النظر إلى غير المباني من المنشآت . 1-7 -2مجال تطبيق طريقة القوى الفقية * يتم تقدير القوى الفقية الزلزالية المؤثرة على المبــاني باستخدام طريقة القوى الفقية الحركية أو طريقة القوى الفقية الساكنة . * طريقة القوى الفقية الديناميكية : The Dynamic Lateral Force Procedure, DLF ويمكن تطبيق هذه الطريقة دائما ً في التصميم المقاوم للزلزل . * طريقة القوى الفقية الساكنة : The Static Lateral Force Procedure, SLFيسمح بهذه الطريقة تحت شروط معينه من انتظام الشكل ) (Regularityوالشغال ) (Occupancyوارتفاع المبنى .ويمكن تطبيقها في المنشآت التالية ما عدا حالت عدم النتظام ) (Irregularity types : A, B, Cمن جدول رقم ) 5 : (Table 5 أ ( كل المنشآت المنتظمة وغير المنتظمة الواقعــة في المنطقة الزلزاليــة رقــم . (SZN1)1 أ ( كل المنشآت المنتظمة وغير المنتظمة الواقعــة في المنطقة الزلزاليــة رقــم . (SZN1)1 جـ( المنشآت المنتظمة التي يقل ارتفاعها عن ) (75متراً والمزودة بنظام مقاوم للقوى الفقية المبين في الجـدول رقم (Table 7) 7ما عــدا المنشــآت المقامــة عـلى تربــة من النـوع ) (S4حسب الجـدول رقم ) 4 (Table 4ولها دورة أكبر من ) (0.7من الثانية .
د ( المنشآت غير المنتظمة ) (Irregular Structuresالتي ل تزيد عن خمسة طوابق ول يزيد ارتفاعها عن ) (20متراً . 1-8 - 2حدود الشنظام System Limitations هناك بعض الضوابط على استعمال بعض النظمة النشائية في ضوء المتطلبات الواردة في هذه الفقرة . أ ( منشـأ غير مستمر ) . ( Discontinuityالمنشــآت الـتي لـيس فيهــا استمراريــة في قوة تحملها ) ، (Capacityمثل عدم النتظام الرأسي من نوع ) (Eكما هو وارد في الجدول رقم (Table 5) 5فإنـه يجب أن ل يسمح لهـا بأكثـر مـن طابقــين أو ارتفــاع 9مـتر عند مـا تكون مقاومــة ) (Strengthالطابق الضعيف ) (Weak Storeyأقل من ? 65من مقاومة الطابق أعله . استثناء :عند ما يكون الطابق الضعيف قادراً على مقاومة إجمالي قوة زلزالية أفقية تقـدر بـ )(Rw/8 3 ضعف من القوة التصميمية كما هو وارد في البند . 9– 1 ب( أنظمة إنشائية غير محددة .في حالة النظمة النشائية غير المحددة فإنه ينبغي إثبات تعادلها مع النظمة الواردة في الجدول رقم (Table 7) 7بحيث تكون لها قيمة ) (Rwنفسها وذلك عبر النتائج الفنية والختيارية التي تثبت خصائصها الديناميكية وتظهر مقاومتها للقوى الفقية وقدرتها على امتصاص الطاقة . جـ ( يجب أن تصمم جميع المنشآت التي لها سمات النظام غير المنتظم والموضحة في الجدولين 5و ) 6 (Tables 5 & 6بحيث تأخذ بعين العتبار المتطلبات المشار إليها فيهما . 2-1-9طريقة القوى الفقية الساكشنة Static Lateral Force Procedure يمكن افتراض أن تأثير قوى التصميم الزلزالية غير متزامن في اتجاه المحاور الرئيسية للمنشأ . 1-9-1- 2تصميم قوة قص القاعدة : Design Base Shear تبلغ القوة التصميمية الكلية لقص القاعدة ) (Vفي اتجاه محدد :
حيث : = Zالمعامل الزلزالي للمنطقة ) (Seismic Zone Factorأنظر جدول رقم . (Table 1) 1 = Iمعامل الهمية للمبنى ) ( Importance Factorأنظر جدول رقم . (Table 2) 2 = Rwمعامل الكفاءة الزلزالي للمبنى )وهو معامل عددي حسب الجدول رقم (Table 7) 7ويعكس المخزون الزائد لمقاومة النظام وكذلك سعة امتصاصه للطاقة ( . = Wالوزن الميت الزلزالي ويتشكل من الوزن الميت الكلي مضافا ً إليه الحمال التالي ذكرها: - 1يضاف للمخازن والمستودعات على القل ?25من الحمل الحي للدور . - 2في حالة وجود قواطع ) ( Partitionsفإنه يجب أن ل يقل وزنها المأخوذ بعين العتبار في تصميم الدور عن 50كغ/م . 2 - 3يجب إضافة كامل وزن التجهيزات الثابتة. = Cمعامل عددي يتم تحديده من المعادلة التالية:
حيث : = Sمعامل خواص التربة في الموقع أنظر جدول رقم .(Table 4) 4
= Tالدورة الساسية )(Fundamental Periodللهتزاز )بالثانية( وذلك للتجاه قيد الدراسة ويتم حسابها كمايلي : ً يمكن لجميع المباني حساب قيمة ) (Tتقريبيا حسب المعادلة التالية
حيث : Ct = 0.035للطارات الفراغية الفولذية المقاومة للعزوم . Ct = 0.030للطارات الفراغية المقاومة للعزوم من الخرسانـة المسلحة أو للطارات المسنودة المنحرفة . Eccentric Braced Frames Ct = 0.020للمنشـآت الخــرى . = Hالرتفاع ) بالمتر ( من القاعدة Baseإلى أعلى منسوب . عندما تصبح القيمة الحدية c = 2.75ومطبقه فإنه يمكن أن تستعمل لي مبنى بغض النظر عن نوع تربته أو دورته الطبيعية . وعندما تقضي المواصفات بتعديل القوى المذكورة بمقدار ) (3Rw/8عندها يجب أن يكون الحد الدنى لقيمة الكسر C/Rwهو ). (0.075 1-9-2- 2التوزيـع الرأسي للقوى :يجب أن توزع قوة قص القاعدة Base Shearالجمالية على ارتفاع المشنشأ وذلك حسب المعادلت التالية :
حيث : = Ftالقوة الفقية المركزة المؤثرة أعلى المنشأ ) منسوب ( nوقيمها كالتالي :
يجب إضافة القوة إلى القوة الناتجة عن الحد الثاني من الطرف اليمن للمعادلة رقم ). (4 = القوة الفقية المركزة المؤثرة على المنسوب ). (i = nإجمالي عدد الطوابق أو منسوب الدوار بما فيها السطح . ويتم توزيع القوة المتبقية من قوة قص القاعدة Base Shearالبالغة ) ( على ارتفاع المنشأ بما فيه منسوب ) (nكالتي :
حيث : Fx :هو القوة الفقية المركزة المؤثرة على المنسوب xوالموزعة على المنشأ حسب توزيع الكتل )Mass (Distributionفي ذلك المنسوب.
:هي أجزاء من الوزن Wوالتابعة للمناسيب xأو . i 2-1-9-3التوزيع الفقي لقوة القص : Horizontal Distribution of Shearيكون توزيع قوى القص كالتالي : أ ( تحسب قوة قص الطابق التصميمية للمنسوب xكالتي :
ب( يتم توزيع Vxعلى العناصر المختلفة من النظام الرأسي المقاوم للقوى الفقية وذلك حسب نسب صلبة Rigidityهذه العناصر حيث يفترض وجود غشاء صلب Diaphragmموزع . جـ( النحراف غير المقصود : Accidental Eccentricity من أجل مراعاة عدم الدقة التي تحصل في تعيين مكان تأثير الحمال ،فإنه يتم في كل منسوب افتراض أن الكتلة مزاحة عن مركزها الحسابي وبكل اتجاه بمقدار ) ( ? 5من بعد ) (Dimensionالمبنى في ذلك المستوى وعاموديا ً على التجاه الذي يجري أخذه بعين العتبار .إن انحراف القوة سيؤدي إلى حصول عزم لي ) (Torsional momentفي المستوى الفقي في منسوب ) ( 0هذا العـزم يؤدي إلى ظهور قوى قص أفقية في عناصر المقاومة الرأسية للنظام يجب أخذها في العتبار ويمكن استعمال أي طريقة مقبولة لتقييم قوى القص هذه . 2-1-9-4عزوم اللي الفقية Torsional Moments ينشأ عزم اللي Torsionalالتصميمي في الطابق من النحرافات Eccentricitiesالحاصلة بين القوىالفقية التصميمية في مستويات الطوابق العليا وعناصر نظام المقاومة الرأسي للقوى الفقية في ذلك الطابق . يجب أن تضاف عزوم اللي Torsionalالناشئة من النحراف غير المقصود إلى عزوم اللي المذكورة أعله. إذا وجد عدم انتظام في المسقط مما يترتب عليه حصول عزوم لي أفقية )نوع Aفي الجدول رقم (6فإنهيجب أخذ هذا المر بعين العتبار بأن تعدل عزوم اللي الناشئة من النحراف غير المقصود بكل مستوى بالضرب في المعامل ) ( والذي يتم تحديده حسب المعادلة التالية :
حيث : = أكبر إزاحة Displacementفي منسوب . = المتوسط الحسابي لزاحات النقـاط المتطرفــة في المبـنى في المنسوب . 1-9-5- 2الشنقلب Overturning أ -يتم حساب عزوم النقلب Overturning Momentsالمطلوب مقاومتها من القوى الزلزالية الفقية Ft و Fxالمركزة على المستويات الواقعة أعلى المستوى المنظور إليه 0ويتم توزيع هذه العزوم على العناصر المختلفة المقاومة لها حسب نسب صلبتها . Rigidities ب -يجب نقل القوى الناتجة عن النقلب في كل عنصر إلى القواعد . ج -يمكن تحويل القوى الناتجة عن النقلب إلى عناصر عاموديه أخرى إذا توفرت أجزاء إنشائية ذات مقاومة وصلدة Stiffnessكافية لنقل القوى الناتجة . د -في حالت فئات الداء الزلزالي ( ) Cو ( ) Bعندما يكون عنصر مقاومة الحمال الفقية غير مستمر ، Discontinuousكما هو الحال في حالة عدم النتظام الرأسي Irregularityنوع ) (Dفي جدول رقم 5أو في حالة عدم النتظام الفقي نوع ( ) Dفي جدول رقم ، 6فإنه يجب على العمدة التي ترتكز عليها مثل هذه
العناصر مقاومة القوة المحورية Axial Forceالناتجة عن مجموعة الحمال التالية بالضافة لكافة مجاميع الحمال المطلوبة : DL + 0.8 LL + 3 (Rw / 8 ) E 1.0 DL + 3 ( Rw / 8 ) E 0.85 حيث أن ( ) DLو) ( LLو ( ) Eهي الحمال الميتة والحية وأحمال الزلزل الفقية حسب الترتيب. ( 1ل تحتاج في مثل هذه العمدة أن تزيد القوى المحورية Axial Forcesعن قدرات العناصر النشائية الخرى التي تنقل القوى لها . ( 2يجب لمثل هذه العمدة أن تكون قادرة على حمل القوى المحورية ِ Axial Forcesالمذكورة أعله بدون تجاوز مقاومة العمود للقوى المحورية .أما عند التصميم بطريقة إجهادات الستعمال Working stress فإنه يمكن تقدير هذه المقاومة بزيادة الجهاد المسموح بـه بمقدار ) . ( 1,7 ( 3يجب لمثل هذه العمدة أن تحقق المتطلبات الواردة في : أ – بند ) – 2– 1– 3– 2ز ( للتصميم والتفاصيل و . 1-9-6- 2حدود إزاحة الطابق : Storey Drift Limitationإزاحة الطابق هي الزاحة الفقية لمستواه بالنسبة لمستوى الطابق أعله أو أسفل منه حيث تحصل هذه الزاحة بسبب القوى الجانبية التصميمية .ويدخل في الزاحة المحسوبة كل من الزاحة النتقالية وتلك الناتجة عن عزم اللي . أ -يجب أل تتجاوز قيمة إزاحة الطابق الحدود التالية : · ) Rw)h/0.04ول قيمة 0.005h (=hارتفاع الطابق( إذا كانت دورة المنشأ الساسية Fundamental Periodأقل من ) (0.7ثانية . · ) Rw)h/0.003ول قيمة ، 0.004hإذا كانت دورة المنشأ الساسيـة تساوي أو تزيـد عن ) (0.7ثانية . إن الدورة المستعملة في حسـاب الزاحـة هي نفس الدورة المستعمـلة في حساب قـوة قص القاعـدة Base . shear ( ) hهو ارتفاع الطابق . ب -يمكن تجاوز حدود الزاحة المذكورة أعـله إذا تم البرهـان عـلى أن الزاحــة المطلوبة يمكن تحملهــا من العناصر النشائية وغير النشائية التي تؤثر على سلمة الحياة . جـ -يمكن للقوى الفقية التصميمية المستعملة لحساب الزاحـة أن تكون محسوبــة بمساعدة المعامـل [ Cانظر المعادلة ) ]( 2والناتج بـدورة من حسـاب الــدورة Periodعلى أساس القواعد الميكانيكية المعروفة وبدون مراعاة الحد الدنى لقيمة الكسر ) (C/Rwالبالغة ). (0.075 1-9-7- 2تأثير الحمل المزاح : -Effects Pإن القوى والعزوم وإزاحات الطوابـق الناتجـة عن حساب تأثـير الحمل المزاح ) (P- Effectsيجب أن تؤخذ بعين العتبار في تقييم الستقرار Stabilityالشامل للطار النشائي . 2-1-9-8المركبات الرأسية Vertical Componentsلقوى الزلزل المتطلبات التالية مطلوبة في فئة الداء الزلزالي ):(C أ ( تصمم المركبات الفقيـة للكـابولي Horizontal Cantilever Componentsعلى أن تتحمل ?20 من صافي وزنها كقوة مؤثرة من السفل إلى العلى . ب ( إضافة إلى كافة مجاميع الحمال المطلوبة ،فإنه يجب في تصميم الجزاء مسبقة الجهاد الفقية أل يستخدم أكثر من ?50من الحمل الميت كوزن منفرد أو في تجميع مع القوى الفقية . 2-1-10طريقة القوى الفقية الديناميكية : Dynamic Lateral Force Procedureتعتمد هذه الطريقة على القوانين الديناميكية للمنشآت وتتضمن حساب دورة وشكل أنماط الهتزاز الخاصة بالمنشأ . 2 – 2القوة الفقية المؤثره على عشناصر إشنشائية ومركبات غير إشنشائية مرتكزة على المشنشآت ) LATERAL FORCE ON ELEMENTS OF STRUCTURES AND NON- ( STRUCTURAL COMPONENTS SUPPORTED BY STRUCTURES 1 – 2 – 2عام
يجب عــلى أجـزاء أو أقسام المنشآت ،وعلى المركبات غير النشائية الدائمة Nonstructural Componentsوتثبيتاتهــا وكذلك عــلى تثبيتات التجهــيزات Equipmentالدائمة المرتكزة على المنشأ أن تصـمم لتقاوم قوى الـزلزل كمـا هو وارد فيما يلي : أ ( يجب أن تحتوي التثبيتـــات Attachmentsعــلى المثبتــات Anchoragesوالدعامات Bracing المطلوبة .ل يجوز العتماد على الحتكاك في مقاومة الزلزل . ب( يجب أن تصمم لمقاومة الزلزل كل من التجهيزات Equipmentالمطلوبة في عمليات الطوارئ وللنظمة اللزمة لسلمة الرواح أو ما قد يتسبب انهياره في تهديد لرواح الناس . الستثناء :يستثنى من ذلك التجهيزات التي تزن أقل من 2كيلو نيوتن من الثاث أو التجهيزات المؤقتة أو تلك القابلة للتحريك . 2-2-2القوى الفقية على العشناصر Elementsوالمركبات Components كل عنصر ورد ذكره آنفا ً يجب أن يقاوم قوة زلزالية أفقية شاملة مقدارها : )Fp = Z I Cp Wp (9 حيث : = Wpوزن العنصر أو المركب = Cpمعامل وارد في الجدول رقم . (Table 8) 8 أ -يجب أن تكون قيم المعاملت ) (Zو ) (Iهي نفس قيم معاملت المبنى نفسها. الستثناءات هي : - 1لمثبتات اللت والتجهيزات المطلوبة لنظمة سلمة الرواح يجب أن تؤخذ قيمة المعامل ) (Iعلى أنها ) . (1.5 - 2لتصميم الخزانات والحواض المحتوية على كميات من المواد الشديدة السمومية أو المتفجرة والتي تشكل خطورة على السلمة العامة يجب أن تؤخذ قيمة المعامل ) (Iعلى أنها ). (1.5 - 3وفي حالة وصلت اللواح ) (Panel Connectionتؤخذ قيمة المعامل ) (Iعلى أنها ) (1لكامل الوصلـة . ب -يستعمل المعامل ) (Cpللعناصر النشائية والمركبات غير النشائية وكذلك للتجهيزات الصلبـة والمرتـكزة Supportedبشكل ثابت .وتعرف التجهيزات الصلبة والمرتكزة بشكل ثابت عـلى أن دورتهـا Fixed Base Periodأصغر أو تساوي ) (0.06ثانية .أما بالنسبة للتجهيزات المرتكزة بشكل غير ثابت فهي معرفة على أن دورتها أكبر من ) (0.06من الثانية . جـ – يتم حساب القوىالجانبية للعناصر المثبتة بالمبنى بشكل مرن أو غير صلب وبمنسوب أعلى من الرض الطبيعية بأن يتم أخذ الخصائص الديناميكية لهذه العناصر وكذلك للمنشأ المثبتة عليه ،على أن ل تقل قيمة )(Cp عن القيمة الواردة في الجدول رقم (Table 8) 8وفي حالة غياب الدراسة التفصيلية ،تؤخذ قيم ) (Cpللتجهيزات المرتكزة على الرض بشكل غير ثابت في المبنى على أنها ضعف القيم الواردة في الجدول رقم (Table 8) 8 على أن ل تتجاوز قيمتها ). (2 د -توزع القوى الفقية التصميمية المحسوبة حسب المعادلة رقم ) (9حسب نسب توزيع الكتل في العنصر أو المركبة . هـ – يستفاد من القوى التي تم حسابها حسب المعادلة رقم ) (9لتصميم العناصر والمركبات ووصلتها وعناصر تثبيتها بالمنشأ وكذلك لتصميم الجزاء والوصلت التي تنقل القوى إلى نظام مقاومة الزلزل . و -بالنسبة للقوى المؤثرة على مثبتات اللواح الخارجية والغشية الصلبة Diaphragmsيمكن الرجوع إلى الفقرة ) -2 – 1 – 3 – 2د ( وفقرة )– 2 – 1 – 3 – 2ز (. ز -تطبق القوى في التجاهات الفقية التي تعطي أكبر الحمال التصميمية . 3 - 2متطلبات تصميم الشنظام SYSTEM DESIGN REQUIREMENTS 3-1 - 2متطلبات تصميم الشنظمة المفصلة Detailed Systems Design Requirements 1 – 1 – 3 – 2عام :يجب لنظمة الطارات النشائية أن تحقق متطلبات البند ) (1-2وتنفرد عناصر النظام المعتمد لمقاومة القوى الزلزالية بمقاومة الحمال التصميمية .
يجب أن تتطابق العناصر النشائية مع المتطلبات التطبيقية للمـواد الــواردة في النظــــام المريــكي ) -318 ( ACI 89وكذلك مع النظمة والمتطلبات التالية : أ -القوى الفقية والعاموديه المركبة Combined Vertical and Horizontal Forces يجب أن تصمم كل عناصر المبنى لكي تقاوم القوى الزلزالية وكذلك الحمال الحية والميتة . ب -تأثيـرات الرفـــع Uplift Effects يجب أن يأخذ التصميم تأثيرات الرفع الحاصلة بسبب قوى الزلزل بعين العتبار .وإذا استعملت في التصميم طريقة إجهادات الستعمال Working Stressفإنه يلزم تخفيض الوزان الميتة التي تقلل من تأثيرات الرفع بأن تضرب بالرقم ). (0.85 جـ -التأثيــرات العمودية Orthogonal Effects (1يجب أخذ الحتياطات في المنطقتين الزلزاليتين ) (2Bو ) (2Aلتأثيرات حركات الزلزل في التجاهات الخرى غير المنظور إليها وذلك في الحالت التالية : أ ( إذا كان في المنشأ عدم انتظام Irregularityفي المسقط من نوع ) (Eالـوارد في الجدول رقم Table) 6 .(6 ب ( إذا كان في المنشأ عدم انتظام في المسقـط من نـــوع ) (Aالــوارد في الجــدول رقم (Table 6) 6وذلك للمحورين الرئيسيـن . جـ( أن يكون عمود ما في المنشأ جزء من نظامين متقاطعين مقاومين للقوى الفقية . استثنـاء :إذا كانت القوة المحورية Axial Loadالناتجة عن قوى الزلزل في العمود والمؤثرة في أي من التجاهين أقل من ?20من القوة المحورية المسموح بها للعمود . (2يتم أخذ التأثيرات العمودية بأن يتم تصميم العناصر على تحمل ?100من القوى الزلزالية بأحد التجاهات مضافا ً إليها ?30من القوى الزلزالية المؤثرة في التجاه العمودي للول .ويتم الخذ بالمجاميع Combinationsالتي تتطلب مقاومة أكبر . 2– 1– 3 – 2الشنظمــة الشنشائيــة الهيكليــة أ -عام يتم في هذه الشتراطات أخذ أربعة أنواع عامة من المباني الهيكلية بعين العتبار والمشار إليها في البند ) -2 (1 – 6وهي موضحة في الجدول (Table7) 7ويتم تقسيم كل نوع من هذه النواع الربعة حسب العناصر النشائية العامودية التي يتم اعتمادها لتقاوم قوى الزلزل الجانبية وستعطي متطلبات هيكلية خاصة في هذا البند وفي البند رقم ). (2-3-2 ب -متطلبات التفاصيل للشنظمة المركبة Detailing Requirements for Combination system تزيد المتطلبات التفصيلية المقيدة اللزم تطبقها كلما كانت المركبات النشائية مشتركة بين أنظمة إنشائية مختلفة . جـ -الوصـــلت Connection يجب للوصلت ) الرابطة بين العمدة والكمرات ( التي عليها أن تقاوم القوى الزلزالية المفروضة أن تصمم وأن يتم توضيح تفاصيلها على المخططات . د -اشنسجام التغيير في الشكل Deformation Compatibility كل العناصر النشائية والتي ل يطلب منها أن تكون جزء من النظام المقاوم للقوى الفقية يجب أن تكـون قادرة على حمل الوزان الرأسية عندما تزاح بما يعادل ) (3Rw/8ضعف الزاحة الناتجة عن الحمال الفقيــة . كما يجب أن يؤخذ بعين العتبار لهذه العناصر النشائية تأثـير الحمل -المزاح Effect) - (Pو يمكن في التصاميم التي تعتمد طريقة إجهاد الستعمال Working Stressفي الحسابات رفع الجهاد المسموح به بضربه بالعدد ). (1.7 هـ -الربطــة والستمرارية Ties and Continuity
( 1يجب أن تكون جميع أجزاء المنشأ متشابكة .وأن تكون الوصلت قادرة على نقل القوى الزلزالية إلى النظام المقاوم لها .وكحد أدنى فإنه يجب أن تربط جميع الجزاء الصغيرة من المبنى بباقي المبنى بعناصر ذات مقاومة ل تقل عن ) (Z/3من وزن هذه الجزاء الصغيرة . ( 2يجب تزويد كل كمرة أو جمالون ) (Trussبوصلة لمقاومة القوة الفقية والمؤثرة بشكل مواز للكمرة أو للجمالون بحيث ل تقل هذه القوة عن ) (Z/3مضروبة بمجموع الحمل الميت والحمل الحي الخاص بكل منهما . و -العشناصــر الخرســاشنية Concrete Elements يجب تأمين العناصر المجمعة ) (Collector Elementsالقادرة على نقل القوى الزلزالية المتشكلة في أجزاء المبنى إلى العناصر المقاومة لهذه القوى الزلزالية . ز -الطـارات الخرساشنيــة Concrete Frames يجب على الطارات الفراغية الخرسانية المصممة لكي تكون جزءا من النظام المقاوم للقوى الفقية أن تحقق ما يلي : (1لفئة الداء الزلزالي ) (Cيجب أن يكون الطار فراغيا استثنائيا مقاوم للعزوم )(SMRSF (2لفئة الداء الزلزالي ) (Bيجب أن يكون الطار كحد أدنى إطار فراغي متوسط المقاومة للعزوم ) . (IMRSF ح -تثبيت الجدران الخرساشنية أو البلوك Anchorage of Concrete or Masonry Walls يجب تثبيت الجدران الخرسانية أو جدران البلوك في الرضيات والسقف بحيث تشكل هذه المسطحات الركائز الفقية لهذه الجدران ،ويجب أن يكون مباشر بين الجدران والرضيات أو السقف بحيث يكون قادر على مقاومة القوى الفقية الواردة في البند )( 2-2-2أو قوة تبلغ كحد أدنى ) 1.5كيلو نيوتن/م( بالمتر الطولي من الجدار ،أيهما أكبر .يجب أن تصمم الجدران لتقاوم النثناء بين المثبتات Anchorsعندما يزيد البعدبين المثبتات عن )(1.25 متر .في حالة جدران البلوك المفرغ أو الجدران المجوفة فإنه يجب دفن المثبتات في عنصر إنشائي ملطي مسلح في الجدران .ويجب أخذ تغيير شكل الغشية الصلبة Diaphragm Deformationsفي العتبار عند تصميم الجدران . ط -الجــزاء المحيطيــة Boundary Members يجب أن تؤخذ الجزاء المحيطية المفصلة بشكل خاص والمحكومة بالنثناء governed by flexureبعين العتبار لحوائط قوى القص وعناصر مقاومة القص . ي -الغشيــة الصلبة Diaphragms يجب أل يزيد التغيير في الشكل في مستوى الغشاء الصلب Diaphragmعن التغيير في الشكل المسموح به بالعناصر الملتحمة به .والتغيير في الشكل المسموح به هو ذلك الذي يسمح للعناصر الملتحمة باستمرار التكامل النشائي تحت تأثير الحمال القائمة وأن تستمر هذه العناصر بدعم هذه الحمال . - 1قــوى الغشيــة الصلبــة Diaphragm Forces يجب أن تصمم أغشية الرضيات والسطح لتقاوم القوى الناتجة حسب المعادلة التالية :
· يجـب أل تتجـاوز القـوة ) (Fpxقيمـة ) (Z I Wpx 0.75وأل تقل عن قيمة ). (Z I Wpx 0.35
· إذا كان على الغشاء الصلب ) (Diaphragmأن ينقل قوى أفقية من عناصر نظام مقاوم رأسي يقع فوقه إلى عناصر مقاومة رأسية أخرى تقع أسفله ) نظراً لختلف أماكن هذه العناصر أو تغير صلدتها )( (stiffness فإنه يجب إضافة هذه القوى المنقولة إلى القوى التي تم حسابها حسب المعادلة المذكورة أعله . - 2أربطة الغشية الصلبة Diaphragm Ties يجب أن تحتوي الغشية الصلبة الداعمة للجدران الخرسانية أو البلوك على أربطة Tiesمستمرة أو دعامات Strutsبين أحزمة Chordsالغشاء لتوزيع قوى التثبيت الواردة في فقرة ح. يمكن استعمال الربطة Chordsالمضافة لتشكيل أغشية ثانوية لنقل قوى التثبيت المذكورة إلى الربطة الرئيسية . Main Cross Ties ك -البشنية أسفل القاعــدة Framing Below Base يجب أن تكون القواعد قادرة على نقل قوى قص القاعدة التصميمي وقوى النقلب Overturningمن المنشأ إلى التربة أسفله ويمكن أخذ الطبيعة الديناميكية للحمال بعين العتبار في تعيين خواص التربة . ل -ارتــداد المبــاشني Building Separations يجب أن يكون هناك ارتداد بين كل منشأة والخرى يكفي لتجنب ارتطامها عند اهتزازها بسبب الحركة الزلزالية ويجب أن يسمح هذا الرتداد بإزاحة Displacementمقدارها يساوي إزاحة قوى الزلزل التصميمية مضروبا ً بالمقدار ) . (3Rw/6 2-3-2الشنظمة الهيكلية Framing Systems 2-3-2-1عام :تم تحديد متطلبات الهياكل الخرساشنية وتفاصيلها فقط .وتم تصشنيف كل مبشنى أو جزء مشنه في أحد الشنواع الربعة العامة الواردة في الجدول رقم . (Table 7) 7 2-3-2-2مشاركـة بيـن الشنظمـة الهيكليــة Combination of Framing Systems في حالة اشتراك عدد من النظمة النشائية في مبنى واحد فإنه يجب أن تتحقق المتطلبات التالية : أ -يجب أل تزيد قيمة Rwفي أي اتجاه أو أي منسوب عن أقل قيمة لــ ) (Rwحسب الجدول رقم 7الخاصة بالنظام النشائي المقاوم للزلزل في التجاه المنظور إليه أعلى ذلك المنسوب . ب -إذا اشتركت أنظمة إنشائية ذات قيم ) (Rwمختلفة بأحد مركباتها Componentsفإنه يلزم لها اللتزام بالتفاصيل المطلوبة للنظمة ذات القيم العلى من المعامل ). (Rw 2-3-2-3حدود الشنظمة الهيكلية Limitation on Framing Systems أ -فئـة الداء الزلزالي ): (A يمكن لي نوع من أنظمة المباني الهيكلية المسموح بها في هذه الشتراطات أن يستعمل في البنية من فئة )(A . ب -فئـة الداء الزلزالي ): (B يجب أن تخضع المباني من فئة ) (Bللشتراطات التاليـة : – 1يجب أن يكون النظام المقاوم للزلزل في المنشآت التي يزيد ارتفاعها عن 50متر ،واحد من النظمة التالية : · نظام إطار فراغي متوسط مقاوم للعزوم ). (IMRSF · نظام ثنائي ) . (Dual System · نظام بإطارات مسنودة ) (Braced Framesأو حوائط قوى القص ) (Shear Wallsيتم صبها في الموقع وتكون هذه الطارات والحوائط بحيث تقاوم ما ل يزيد عن ?33من قوى الزلزل التصميمية بما فيها آثار عزوم اللي ) . (Torsionalيحدد هذا النظام ارتفاع المبنى بحيث ل يزيد عن )(73م . -2الثـار المتبادلــة ): (Interaction Effects إذا كانت الطارات الفراغية المقاومة للزلزل محاطة بعناصر أو مجاورة لعناصر أكثر صلبة منها وإذا لم يكن هذه العناصر جزءاً من النظام المقـاوم للـزلزل فإنــه يتعين تصـميم الطــارات بحيث ل يضعف انهيار هذه العناصر مقدرتها على مقاومة القوى الرأسية والزلزالية .كما يجب أن يأخذ التصميم بعين العتبار تأثير إزاحة الطوابق Storey Driftsعلى العناصر الصلبة المذكورة .
- 3تطابق التغير في الشكل : يجب تدقيق كل العناصر النشائية غير المشاركة في نظام مقاومة الزلزل بحيث تكون مقاومة للحمال الرأسية والعزوم الحاصلة من إزاحة الطوابق التصميمية . ً - 4إذا كان استعمال إطار فراغي استثنائي مقاوم للعزوم ) (SMRSFمطلوبا بالمواصفات فإن هذا الطار يجب أن يمتد حتى الساسات .أما إذا تم استعمالـه ولم يـكن مطلوبــا ً بالمواصفـات فإنــه يمكن تحميلــه ) (Supportedعلى نظام إنشائي أقسى ) (Rigidقيمة معامله ) (Rwأقل من قيمة الطار الستثنائي . ج -فئـة الداء الزلزالي ): (C يجب أن تحقق النظمة الهيكلية للمباني الخاصة بالفئة ) (Cمتطلبات الفئة ) (Bمضافا ً إليها حدود ارتفاعات المباني المذكورة بالجدول رقم . (Table 7) 7 3-3- 2متطلبات التصميم والتفصيـل Design And Detailing Requirements يجب أن يكون تصميم وتفصيل عناصر الطار المقاوم للزلزل كالتالي : 3-3-1- 2فئــة الداء الزلزالي ) : (Aتصمم المباني المصنفة على أنها من الفئة ) (Aحسب متطلبات المواصفات المريكية (318M-89) ACIمع عدم مراعاة الفصل ). (Chapter 21 2-3-3-2فئـة الداء الزلزالي ) : (Bتصمم المباني المصنفة على أنها من الفئة ) (Bحسب متطلبات المواصفات المريكية ) (ACI-318M-89مع مراعاة المتطلبات الواردة في القسم )" ( Section 21.9 متطلبات الطارات في مناطق الخطر الزلزالي المتوسط " والبند رقم ) (2-1-3-2الوارد أعله . 2-3-3-3فئـة الداء الزلزالي ) : (Cيجب أن يتطابق تصميم المباني المصنفة على أنها من الفئـة ) (Cلجميع متطلبات المواصفات المريكية ) ( ACI-318M-89بما فيها الفصل ).(Chapter 21 4– 2الساسات Foundations 1– 4– 2عام يجب أن يتطابق تصميم وتفصيل الساسات وعناصرها وأماكن اتصالها مع المنشأ مع مـا يرد في هذا القسم ومع متطلبات تطبيقية أخرى في توصيات فئات الداء الزلزالي ) (Cو ). (B 2– 4– 2مقاومة التربة Soil Capacities يجب أن تكفي طاقة حمل تربة التأسيس لمقاومة مجاميع الحمال Load Combinationsالمتضمنة أحمال الزلزل ،بأن تكون النفعالت Strainsمقبولة مع الخذ بعين العتبار التحميل السريع وخواص التربة الديناميكية .ويمكن زيادة إجهاد التربة المسموح به لكثر من ?33إذا ثبت ذلك بالختبار . 3– 4 – 2التقاء جسم المشنشأ Superstructureبالساسات يجب أن يكون تصميم مكان التقاء عناصر المنشأ بالساسات مناسب لنقل القوى التصميمية من هذه العناصر إلى الساسات . 4– 4 – 2طبقة التأسيس على التربة Foundation - soil Interface يمكن إغفال القوة ) (Ftفي المباني العتيادية عند حساب مقاومة التربة لعزوم النقلب Overturning . Moment 5 – 4 – 2متطلبات خاصة للمشنشآت حسب تبعيتها لفئات الداء الزلزالي المختلفـة أ ( منشآت تابعة لفئة الداء الزلزالي )(A يمكن تطبيق ما ورد في البنود )(1-4-2إلى ) (4-4-2على المنشآت المصنفة في فئة الداء الزلزالي ). (A ب( منشآت تابعة لفئات الكفاءة الزلزالية ) (Bو )(C يجب للمنشآت المصنفة في فئة الداء الزلزالي ) (Bو ) (Cأن تحقق اشتراطات فئة الداء الزلزالي )(A وكذلك متطلبات الختبارات الواردة في الفقرتين ) ( 6-4-2و ) – 5 – 4 – 2ج ( . جـ( أبحــاث Investigation بالضافة إلى تقييم التربة المطلوب في بند ) (1 -4 – 2و ) ( 2 – 4 -2فإنه يجب عمل تقرير إضافي يتضمن نتائج أبحاث التربة الخاصة بالخطورة الكامنة في : · عدم استقرار المنحـدرات .
· التميــع . Liquefaction · تمزق سطح التربة بسبب التصدعات الحاصلة من الحركات الزلزالية . 6 – 4 – 2متطلبات خاصة للخوازيق Pilesوغرف الضغط للعمل تحت الماء . Caissons أ( تصميم الحركات الزلزالية Design For Earthquake Motion يجب تصميم الخوازيق وغرف الضغط على النثناء إذا كان أعلى هذه العناصر سيتعرض للزاحه بسبب الحركات الزلزالية . تطبق المعايير والمتطلبات التفصيلية لمثل هذه العناصر المشكلة من الخرسانة على طول يبلغ ?120من طول انثنائها . ب( تربيط القواعد Footing Interconnection – 1يجب أن تربط رؤس الخوازيق فيما بينها بدعائم رابطة أو بوسائل مشابهة مقبولة . – 2يجب أن تقاوم هذه الدعائم الرابطة قوعد شد وضغط ل تقل عن ?10من أكبر قاعدة أو عمود إل إذا تم البرهان على تأمين ربط مشابه من وسائل ربط أخرى مقبولة .
1 - 3فوائد عامة 1 – 1 – 3عام تطرح الزلزل مشكلة هندسية فريدة من نوعها حيث تشكل الزلزل عالية الشدة عندما تحدث أقصى وأشد حمل يمكن أن يتعرض له أي منشأ ولكن الحتمال أن يتعرض منشأ ما في فترة عمره الفتراضية إلى مثل هذا الزلزال تعتبر ضئيلة جداً .هذا هو السبب الذي يؤدي إلى أن تهدف مواصفات الزلزل إلى لتأمين مستوى أدنى من التصميم يسمح للمباني بالتالي : (1مقاومة الزلزل الضعيفة بدون حدوث أضرار . (2مقاومة الزلزل معتدلة الشدة بدون حصول أضرار إنشائية كبيرة ويسمح بحصول بعض الضرار غير إنشائية. (3مقاومة زلزل عالية الشدة بدون انهيار النظام النشائي ولكن يسمح بحصول تصدعات إنشائية قوية وغير إنشائية في المبنى . 2– 1 – 3اللدونة Ductility يمكن لمبنى ما أن يتعرض لقوى أعلى بكثير من تلك التي صمم لها حسب المواصفات ،وتعزى سلمة المنشآت المعرضة لمثل هذه الظروف بشكل رئيسي لخاصيه بمواد البناء تدعى اللدونة Ductilityتوجد هذه الخاصيه في الفولذ بشكل خاص حيث ينقطع بعد أن تحصل له استطالة كبيرة .أما الخرسانة فإنها تنكسر بسرعة وبأقل حد من الستطالة والتشويه Distortionولكن عندما يوضع فيها حديد التسليح فإنه يمنحها لدونة كبيرة .يمتص التغير في الشكل والطاقة ويؤجل النهيار الكامل للخرسانة المسلحة ،وبهذا فإنه يتم العتماد على خاصيه اللدونة لمتصاص الطاقة التدميرية ولمنع النهيار في الحالت النادرة عندما تزيد قوى الزلزل عن تلك التي صمم لها المبنى .يشير الخط البياني للقوه والنفعال )شكل رقم (1إلى متطلبات اللدونة فإذا كانت المادة المقاومة مــرنة Elasticفيمكن أن تحمل حتى النقطة ) (Bويـكون ميل المستقيم هو المرونــة . Elasticity
أما إذا كان لدينا مادة لها نقطة خضوع على المنسوب ) (Level Aفإنهـــا ستتصرف بشــكل لــدن Plasticallyبعد هــذه النقطة كنتيجة لمقاومتها للحمال عليها .فـي هذه الحالة سيكون مسـار الخـط البيــاني بعـد هذه النقطـة غير مستقيم .وتعتبر المسافة بين نقطة الخضـوع ) (Aوتلك التي هـي على منسوب ) (Bتعبيراً عن لدونة المنشأ . 3 – 1 – 3الشنظمــة المقاومــة للــزلزل هناك ثلثة عناصر تقاوم القوى الفقية وهي حوائط قوى القص والطارات المسندة والطارات المقاومة للعزوم ،أما في المستوي الفقي فإنه يتم استعمال الغشية الصلبة )وتشكل غالبا ً من مستويات أرضيات وسطح المبنى( أو جمالونات Trussesأفقية .الغشية الصلبة موجودة دائما ً ويمكن لها أن ترتكز على عناصر مثل الجدران أو إطارات Framesأو عليهما معا ً .وعلى المصمم أن يختار عناصر الرتكاز الفقي لن هذا الخيار له أكبر الثر في مقاومة قوى الزلزل وكذلك على التصميم المعماري وتكاليف المبنى . 4 – 1 – 3الغشيــة الصلبــة Diaphragms ينقل الغشاء الصلب القوى الفقية إلى عناصر المقاومة الرأسية ) مثل الطارات أو حوائط قوى القص ( ويتصرف كأنه كمرة أفقية . 5 -1 – 3حوائـط قــوى القــص Shear Walls حوائط قوى القص هي جدران كابولية Cantileverرأسية مصممة لستلم القوى الفقية من الغشية الصلبة ونقلها إلى الرض وتسود في هذه الحوائط قوى القص .تدخل الحركة الرضية الزلزالية في مبنى عادي يوجد في أطرافه حوائط قوى قص فيسبب تحرك أغشية أرضيات الدوار الصلبة نشوء قوى عطالة يتم مقاومتها من حوائط قوى القص التي تصرف هذه القوى بدورها عائدة إلى قواعد المبنى . 6 – 1 – 3إطـــارات مقاومـــة للعـــزوم عندما يقاوم إطار مقاوم للعزوم القوى الفقية الزلزالية فإن هذه المقاومة تتم عبر عزوم النثناء وقوى القص التي تنشأ في العمدة والكمـرات الملتحمة مع بعضها بعقد Jointsتقاطع قويـة )انظر الشكل .(2
تنشـأ في هذه العقـد إجهادات عالية ولهذا فإنه من المهـم عمـل تفاصيل ) شكل رقم ( 2لتصميمهـا .تقوم استراتيجية الطارات في المقاومة على امتصاص الطاقة )كملذ أخير( بحيث يحصل لديها التغيير في الشكل Deformationدائم قبل حصول النهيار النهائي .تعتبر الطارات المسلحة بشكل جيد والتي تحتوي على كمية كبيرة من حديد التسليح فعالة كإطارات لدنة Ductileحيث تغير شكلها وتحتفظ بمقاومتها قبل النهيار ول تنهار بشكل هش . Brittle 7– 1 – 3مفهوم التغيير في الشكل Deformationالمعكوس Reversalغير المرن Inelastic والتصميم اللدن . Ductile يتم في مجال التصميم المقاوم للزلزل تقدير القوى التي ستؤثر على المنشآت ويتوقع أن تعادل قوى )العطالة( المؤثرة على المنشأ أثناء حصول زلزال عالي الشدة أضعاف القـوة التي تم تصميمه عليهـا حسب المواصفـات ، ولهذا سيرتفع مستوى إجهاد المبنى إلى أعلى من إجهاد الخضوع ويجب على المبنى أن يبقى ،وهو في هذه الحالة ،متماسكا وأن يكون التغيير في شكله Deflectionمستقر على الرغم من أنه يزيد أضعافا ً عن التغيير في شكله في مرحلة الخضوع .هذا يعني أنه ل يكفي أن يقاوم المبنى قوى معينة كحد أدنى إنما يجب دراسة كفاءته أثناء تحميله لحمال كبيرة وأثناء حصول تغيرات كبيرة في شكله Deformationsوهذه هي طاقة لدونته Ductility . Capacity حتى يمكن تصميم عناصر خرسانية مسلحة قابلة لمقاومة تغييرات شكل كبيرة لدنة Inelasticمعكوسة Reversalفإن المواصفات تتضمن عدد كبير من متطلبات مختلفة عن المتطلبات الواردة في التصميم العادي للخرسانة المسلحة ،وتتطلب هـذه المواصفـات أخذ الجهادات الناشئة في مكان تقاطع العمدة مع الكمرات Panel Zoneبعين العتبار حيث تنتقل الجهادات عبر النثناء Bendingمن عنصر إلى آخر .ويسبب هذا نشـوء قوى قص عالية ضمن مكان التقاطع ) Panel Zoneانظر الشكل صفحة ) ((26ويجب وضع كانات Stirrupsفي هذا المكان لحمل هذه القوى .كما تفرض المواصفات وجود كميات من حديد التسليح السفلي والعلوي في الكمرات بشكل مستمر لمقاومة العزوم الموجبة والسالبة على كامل طول الكمرة .كما يطلب للخرسانة المسلحة اللدنة أن يتم تربيط حديدها بشكل كامل وتزويدها بكانات كافية بحيث ل يحصل انبعاج لسياخ الحديد المعرضة للضغط وحتى ل يحصل للكمرات انهيار بسبب القص .والمبــدأ هو أن يحصل التدهور بأن يخضع Yieldحديد التسليح بسبب السحب وأل يحصل تدهور بسبب إجهاد الضغط أو إجهاد القص .كما أنه من الضروري تقيد الخرسانة بالكانات لرفع مقاومتها . 2 – 3دروس مستقاة مـن تأثير الزلزل على المباشني
الستنتاج العام من هذه الدروس هو أن المباني التي تم تصميمها حسب مواصفات جيدة وتم الشراف على تنفيذها بشكل دقيق ولم يتجاوز الزلزال حدود زلزالية المنطقة تصبح التصدعات في هذه المباني جزءا ضئيل من تلك التي تمت معاينتها على مبان لم تحقق أيا من الشروط آنفة الذكر . · تقاوم المباني المدروسة بشكل جيد والتي لها تفاصيل جيدة والمنفذة بشكل جيد قوى الزلزل بدون أن يحصل لها تدهور كبير . · التنفيذ السيئ وعدم مراقبة الجودة قد يؤدي إلى تدهور كبير أو انهيار . من أسباب النهيار التي تم الكشف عليها في مواقع النهيارات هي فواصل العمل السيئة أو عدم إحاطة حديد التسليح بالخرسانة أو نقص كانات في العمدة والجدران . يمكن أن تسبب انهيار التربة أو تحركات التربة الكبيرة تدهورا كبير وانهيار . كانت كفاءة المباني ،المربط قواعدها بشكل جيد ،عاليه تجاه التحركات الناتجة عن التميع . Liquefacation · عندما تتعرض المباني إلى زلزل متتابعة فإنها قد تتعرض إلى ضعف متدرج عندها يجب تحديد إقامة الناس فيها والدخول إليها ،كما يجب بناء دعامات وسنادات ) (bracingمؤقتة من أجل السلمة العامة تمهيداً لترميمها . في المباني التي تمت دراسة خواصها الديناميكية والتي تمكن خواص مقاومتها ولدونتها .Ductilityمن نقل العطالة إلى القواعد بشكل مريح كانت كفاءتها جيدة في الزلزل السابقة .وتكشف الزلزل على مناطق ضعف المبنى من حيث التصميم أو التنفيذ وتظهرها . · تؤمن اللدونة والستمرارية Redundancyالسلمة من انهيار المباني بشكل فعال جداً . · تحدث التصدعات الشديدة أو حتى النهيارات في المباني أثناء الزلزل القوية عادة كنتيجة لنهيار عناصر محددة أو لنهيار عدد من العناصر ليس لها المقاومة أو اللدونة الكافيين .وتعتبر الوصلت بين العناصر النشائية من أكثر العناصر حرجا ً . · تؤثر العناصر الصلبة التي لم يتم أخذها بعين العتبار في التصميم على استجابة المبنى الديناميكية بشكل كبير .ويمكن في كل زلزال مشاهدة أمثلة للثر السيئ لمثل هذه العناصر الصلبة ) مثل جدران البلوك ( على الهيكل الخرساني . · يتكرر كثيراً الخطأ المتمثل في بناء جدران بلوك في الطوابق العليا وقد ل تبنى مثل هذه الجدران في الدور الرضي .هذا الوضع غير المقصود يزيد مقاومة وصلدة الطوابق العليا وتنشأ مشكلة الطابق الرضي الطري Soft Storeyحيث يتركز بغير قصد امتصاص الطاقة الزلزالية وصرفها على هذا الطابق وعناصره غير المصممة لها .في حين أن الطوابق الطرية مهددة بالضرر أكثر من غيرها . · تسببت الجدران البلوكية التي لم تكن مبنية بارتفاع كامل بين العمدة في تصدعات شديدة وانهيارات . · يشاهد بعد كل زلزال كبير أمثلة من التصدعات الحاصلة بسبب عدم النتظام في تصميم المباني وتحصل تلك التصدعات بسبب تغير الصلدة Stiffnessالمفاجئ بين الطوابق المتجاورة ويكفي مث ً ل عدم الستمرار في حائط قوة قص واحد للتسبب في تصدعات كبيرة في المبنى . · تتضمن تقارير الزلزل الشارة إلى الثر السيئ الذي يحدثه عدم النتظام في المسقط الفقي للمبنى حيث يتسبب ذلك في حدوث عزوم لي اهتزازية قد ل تكون أخذت بعين العتبار في التصميم . · يمكن للمباني المتجاورة أن ترتطم مع بعضها عندما تتمايل بتأثير الزلزل إذا لم تكن مبنية متباعدة عن بعضها بشكل كاف ،وقد يكون الدمار كبيراً إذا لم تكن بلطات الطوابق في المباني المتجاورة على منسوب واحد . · إن من أهم أسباب النهيارات في المصاعد هي أثقال التوازن Counter Weightsغير المقيدة ومشاكل الكابلت . · تمت مشاهدة مشاكل إنشائية في بيوت الدراج الداخلية أثناء الزلزل وهذه المشاكل تعيق عادة أو تعرقل ترحيل الناس من المبنى . ً · تبين بالدليل الواضح أن أعمدة الزوايا في الطارات المقاومة للزلزل هي أكثر تعرضا للتدهور القوىمن باقي العمدة . · تشكل الدراوي Parapetsوألواح الواجهة Exterior Panelsغير المثبتة بشكل مناسب خطورة كبيرة على أرواح الناس . ً · تعتبر الكفاءة الزلزالية للمنشآت المبنية من جدران بلوك حاملة غير مسلحة سيئة جدا .
· يجب أن تربط العناصر النشائية مسبقة الصب Pre-castبشكل جيد . · تعتبر الكفاءة الزلزالية للمباني الفولذية عالية . 3-3توصيات عامة - 1الحرص على استمرار الحديد العلوي للكمرات والميدات في العمدة الداخلية وإنهاء هذا الحديد على شكل خطاف قياسي داخل العمدة الخارجية . - 2استمرار الحديد العلوي للبلطات والعصاب عبر الكمرات المحيطة بها أو إنهاؤه بشكل متشابك مع هذه الكمرات . - 3العناية بتسليح القص في الكمرات والعمدة في المناطق القريبة من اتصال الكمرات مع العمدة وكذلك في رقاب العمدة . - 4العناية بتصنيع وصب ومعالجة الخرسانة للحصول على الجهادات المطلوبة في الدراسات ويستحسن استعمال الخرسانة التي ل يقل إجهاد كسرها بعد 28يوما ً عن 250كغ/سم . 2 - 5تجنب نحافة العمدة بصفة عامة حيث جرت العادة أن يكون عرض العمود 15سم أو 20سم بارتفاع 3م ويفضل قطاع العمود المربع . - 6شبك دروة السطح مع العناصر النشائية للمبنى ) امتداد العمدة ،طبانة إلخ . (... - 7العناية بالدراسات النشائية وتفاصيلها وكذلك بالتنفيذ والشراف ومراقبة جودة المواد . - 8عدم استعمال المنشآت إل لما صممت له . - 9عدم تحميل الهيكل النشائي أثناء التنفيذ بأحمال أكبر من الحمال التصميمية . -10الخذ في العتبار مقدار الزيادة في قوى الزلزل بسبب التربة وفي حالة التأسيس على منطقة ردم فلبد من تحقيق كفاءة دمك عالية . المرجع د /محمد شاذلي الحداد و د .غلم حسين صديقي و د .راجح الزيد و د .عبد الرحيم عرفه و د .ألتان نيسيوقلو و د .نيازي توركيلي "إعداد قواعد أولية لتصميم المباني لمقاومة الزلزل في المملكة" مدينة الملك عبد العزيز للعلوم والتقنية )1992م( . Reference Al-Hadad ,M.S, Dr. G. H. Siddiqi, Dr. R. Z. Al-Zaid, Dr. A. M. Arafah, Dr. A. Necioglu, and Dr. N. Turkelli. “ A Study Leading To Preliminary Seismic Design Criteria For The Kingdom “ King Abdul aziz city for science and technology, .1998
الجداول Table 1. Seismic Zone Number (SZN) and Seismic Zone Factor, Z
2B 0.20
2A 0.15
1 0.075
0 0.05
SZN Z
Table 2. Occupancy Category
Occupancy Type or Function Category Occupancy of Structure Description Designation Hospitals and other medical Essential ES facilities having surgery, and emergency treatment areasFire and police stations.Tanks or
other structures containing housing, or supporting water or other fire-suppression materials or equipment required for the protection of essential or hazardous facilities, or special occupancy structures.Emergency vehicle and equipment shelters and garages.Structures and equipment in emergency preparedness centers. Stand-by power generating equipment for essential facilities. Structures and equipment in communication centers and other facilities required for emergency response.Structures housing, supporting or containing sufficient quantities of toxic or explosive substances to be dangerous to the safety of the general public if released. MosquesCovered structures whose primary occupancy is public assembly capacity more than 300 persons.Buildings for schools (through secondary) or daycare centers capacity more than 250 students.Building for colleges or adults education schools capacity more than 500 students.Medical facilities with Special 50 or more resident incapacitated patients, but not included above.Jails and detention facilities.All structures with occupancy more than 5000 persons.Structures and equipment in power generating stations and other public utility facilities not included above, and required for continued operation. All structures having occupancies or function not listedStandard above.
I = 1.25
SPI = 1.1
ST I = 1.0
Table 3. Seismic Performance Category
Occupancy Category
Seismic Zone number Standard ST Special SP Essential ES (SZN) B C C 2B A B B 2A A A B 1 No seismic requirement on the structures in 0 this zone Table 4. Site Profile and Site Factor , S
Description
1.0
1.2
1.5
2.0
Profile A soil profile with either:(a) A rock-like material characterized by a shear-wave velocity greater than 760 m/s or by other suitable means of classification, or (b) Stiff or dense soil conditions where the soil depth is less than 60 m. A profile with dense or stiff soil conditions, where the soil depth exceeds 60 m or more. A soil profile 12 m or more in depth and containing more than 6m of soft to medium stiff clay but not more than 12m of soft clay. A soil profile containing more than 12m of soft clay.
Profile Type
S1
S2
S3
S4
Table 5. Vertical Structural Irregularities
Reference section
Irregularity Definition
Stiffness irregularity-soft story A soft story is one in which the lateral stiffness is less than 70 2-1-72-1-10 percent of that in the story (*) immediately above or less than 40 percent of the combined stiffness of the three stories above.
Type
A
Weight ( mass ) IrregularityMass irregularity shall be considered to exist where the effective mass of any 2-1-72-1-10 story is more than 150 percent of (*) the effective mass of an adjacent story. A roof, which is lighter than the floor below, need not be considered a mass irregularity. Vertical Geometric IrregularityVertical geometric irregularity shall be considered to exist where the horizontal 2-1-72-1-82-1- dimension of the lateral force 10 (*) resisting system in any story is more than 130 percent of that in an abject story. One story penthouse need not be considered. In- plane Discontinuity in Vertical Lateral Force Resisting Element. An in-plane offset of 2-1-9-5 d the lateral load resisting elements greater than the length of those elements. Discontinuity in Capacity - weak StoryA weak story is one in which the story strength is less than 80 percent of that in the 2-1-8 a story above. The story strength is the total strength of all seismic resisting elements sharing the story shear for the direction under consideration.
B
C
D
E
Dynamic Lateral Load procedure shall be used (*) Table 6. Plan Structural Irregularities
Reference Irregularity Definition section 2-1-9-5 d Torsional irregularity, to be 2-3-1-1 c considered when diaphragms are 2-3-1-2 g not flexible Torsional irregularity shall be considered to exist when the maximum story drift, computed including
Type A
2-1-9-5 d
2-3-1-1 c
accidental torsion, at one end of the structure transverse to an axis is more than 1.2 times the average of the story drifts of the two ends of the structure. Reentrant cornersPlan configurations of a structure and its lateral force resisting system contain reentrant corners, where both projections of the structure beyond a reentrant corner are greater than fifteen percent of the plan dimension of the structure in the given direction. Diaphragm Discontinuity Diaphragms with abrupt discontinuities or Variations in stiffness, including those having cutout or open areas greater than fifty percent of the gross enclosed area of the diaphragms Out-of-plane offsetsDiscontinuities in a lateral force path, such as out-of-plane offsets of the vertical elements. Nonparallel systems The vertical lateral load resisting elements are neither parallel to nor symmetric about the major orthogonal axes of the lateral force resisting system.
B
C
D
E
Table 7. Structural System, Rw and Height Limits
H 2,7 meters
R5w
N.L. 4N.L.
8 8 5 6 2
Lateral Load Resisting System Description ResistingFrame 1- Special Moment Resisting Space Frames ( SMRSF ) steel Reinforced Concrete 2- Concrete Intermediate Moment Resisting Frames (IMRSF)6 3- Ordinary Moment Resisting Space Frames steel 6 Reinforced Concrete 3
BSS1
A. Moment
75 75 60 50
8 6 4 6
N.L 160 N.L. NL 50
8 5 8 8 6
50 35
4 3 3 3
FrameSystem 1- Steel Eccentric Braced frame (EBF) 2- Shear walls Reinforced B. Building Concrete Reinforced Masonry3-Steel Concentric Braced Frames 1- Shear walls concrete with SMRSF concrete with IMRSF6 2- Steel EBF with steel C. Dual SMRSF System 3- Concrete Braced Frames steel with steel SMRSF steel with concrete SMRSF D. Bearing 1- Shear walls Reinforced wall Concrete Reinforced Masonry System Inverted Pendulum Structures E. Tanks, Vessels, Trussed Undefined Towers System
: Notes .BSS = Basic Structural Systems (1) H = Height Limit applicable to Seismic Performance Category C (2) Prohibited in seismic Performance Category C and B (3) N.L = No limit (4) See section (2-3-2-2 b) for combination of Structural System (5) Prohibited in Seismic performance category C (6) See section (2-3-2-3 b) for height limitations in seismic performance Category (7) .B Table 8. Horizontal Force Factor Cp Applicable to Rigid Items
Element of Structures and NonStructural Components (1) 2.00 I. part or portion of structure 1. Walls, including the following a. Un0.75 braced (cantilevered) parapets b. Other 0.75 exterior walls above the ground floor c. 0.75 All interior bearing and nonbearing walls 0.75 and partitions d. Masonry or concrete (2),(3),(4)(3),(5) 0.75 fences over 6 feet high — 2. Penthouses (except where framed by 2.00 an extension of the building frame) 2.00 3. Connections for prefabricated 0.75 structural elements other than walls, with 2.00 force applied at center of gravity Note
Cp
4. DiaphragmsII. Non-structural components 1. Exterior and interior ornamentation’s and appendages 2. Chimneys, stacks, trussed towers, and tanks on legs a) Supported on or projecting as an un-braced cantilever above the roof more than one-half its total height b) All others, including those supported below the roof with un-braced projection above the roof less than one0.75 half its height, or braced or guyed to the 0.75 structural frame at or above its center of 0.75 mass 0.75 3. Signs and billboards 0.75 4. Mechanical, plumbing, and electrical 0.75 equipment and machinery and associated piping 5. Tanks and vessels ( plus contents) including support system and anchorage 6. Storage racks (includes contents) 7. Anchorage for permanent floorsupported cabinets and book stacks more than 1.5 meter in height ( includes contents) 8. Anchorage for suspended ceilings and light fixtures9. Access floor systems :Notes Equipment and machinery shall include but not be limited to such items as (1) boilers, heat exchangers, chillers, pumps, motors, air-handling units, cooling towers, transformers switch gear control panels, and life safety equipment. It shall include sprinkler systems, other major piping, and ducting, conduit, cable .trays, etc. serving such equipment and machinery Ceiling weight shall include all light fixtures and other equipment or partitions, (2) which are laterally, supported by the ceiling. For purposes of determining the .lateral seismic force, a ceiling weight of not less than 0.2 kpa shall be used Applies for seismic zones 2A and 2B (3) Ceiling constructed of lath and plaster or gypsum board screw or nail (4) attached to suspended members that support a ceiling in a single plane extending from wall to wall need not be analyzed provided the walls are not over 15 m apart Wp for access floor system shall be the dead load of the access floor system (5) .plus 25% of the floor live load plus a 0.5-kpa-partition load allowance
الشــكال