۲- ۱ تعریف

حرکت زمین که در تحلیلی سازهها مورد استفاده قرار می گیرد، باید حداقلی دارای شرایط «زلزله طرح» مطابق تعریف بند (۱-۲) باشد. آثار حرکت زمین به یکی از صورتهای«طیف بازتاب شتاب» و یا «تاریخچه زمانی شتاب» مشخص میشود. برای «طیف بازتاب شتاب» می توان از «طیف طرح استاندارد» و یا از «طیف طرح ویژه ساختگاه»، مطابق ضوابط بندهای (۲-۵-۱) و (۲-۵-۲) استفاده نمود و برای «تاریخچه زمانی شتاب» بایدضوابط بند (۲-۵-۳) را ملحوظ داشت.

برای تعیین اثر حرکت زمین برای زلزله طرح مطابق هر یک از روشهای فوق، پارامترهای نسبت شتاب مبنای طرح، A، و ضریب بازتاب ساختمان، B، باید مطابقضوابط بندهای (۲-۲) و (۲-۳) تعیین شوند.

۲-۲ نسبت شتاب مبنای طرح:A

نسبت شتاب مبنای طرح به شتاب ثقلی در مناطق مختلف کشور، بر اساس میزان خطر لرزه خیزی آنها، به شرح جدول (۲-۱) تعیین میشود. مناطق چهارگانه عنوان شده دراین جدول دار پیوست ) ۱( مشخص شده است.

منطقه	توصیف	نسبت شتاب مبنای طرح به شتاب ثقل
۱	پهنه با خطر نسبی خیلی زیاد	۰٫۳۵
۲	پهنه با خطر نسبی زیاد	۰٫۳۰
۳	پهنه با خطر نسبی متوسط	۰٫۲۵
۴	پهنه با خطر نسبی کم	۰٫۲۰

                                 نسبت شتاب مبنای طرح در مناظق با لرزه خیزی مختلف

۳–۲ ضریب بازتاب ساختمان، B

ضریب بازتاب ساختمان بیانگر نحوه پاسخ ساختمان به حرکت زمین با توجه به نوع آن است. این ضریب با استفاده از رابطه زیر تعیین می شود:

B=B_۱N

دراین رابطه B1 ضریب شکل طیف و N ضریب اصلاح طیف است.

۱-۳-۲ ضریب شکلی طیف،B1، با درنظر گرفتن بزرگ نمایی خاک در پریودهای مختلفو میزان لرزه خیزی منطقه مشخص می شود. این ضریب با استفاده از روابط زیر و یا از شکلهای (۲-۱-الف) و (۲-۱-ب) تعیین می گردد.

در این روابط:

T : زمان تناوب اصلی نوسان ساختمان به ثانیه است. این زمان طبق بند (۳-۳-۳) تعیین میشود.

همچنین ، ، S و  پارامترهایی هستند که به نوع زمین و میزان خطر لرزه خیزی منطقه وابسته اند.

مقادیر این پارامترها در جدول (۲-۲) و انواع زمین ها در بند (۲-۴) مشخص شده اند.

نوع زمین			خطر نسبی کم و متوسط	خطر نسبی زیاد و خیلی زیاد
I	۰.۱	۰.۴	۱.۵	۱	۱.۵	۱
II	۰.۱	۰.۵	۱.۵	۱	۱.۵	۱
III	۰.۱۵	۰.۷	۱.۷۵	۱.۱	۱.۷۵	۱.۱
IV	۰.۱۵	۱.۰	۲.۲۵	۱.۳	۱.۷۵	۱.۱

جدول۲-۲ پارامتر های مربئط به روابط۲-۲

۲-۳-۲ ضریب اصلاح طیف، N، به شرح زیر تعیین میشود:

الف – برای پهنه های با خطر نسبی خیلی زیاد و زیاد

الف برای پهنه های با خطر نسبی خیلی زیاد و زیاد

ب برای پهنه ها با خطر نسبی متوسط و کم

روابط فوق برای خاک نوع II در شکل ۲-۲ نشان داده شده اند.

– ۴ طبقه بندی نوع زمین

۱-۴-۲ زمین ساختگاهها از نظر نوع سنگ و خاک به شرح جدول (۲-۳) طبقه بندی

می شوند. در این جدول:

v_{s           :} متوسط سرعت موج برشی در لایههای مختلف خاک تا عمق ۳۰ متری ازتراز پایه _:

   : متوسط  در لایه های مختلف خاک تا عمق ۳۰ متری

    : متوسط C_u  در یایه های مختلف خاک تا عمق ۳۰ متری

C_{u    : مقاومت بر شی زه کشی نشده در خاک های چسبنده}

تعیین طبقه بندی نوع زمین، در این جدول، باید براساس مقدار سرعت موج برشی ” صورت گیرد، لیکن در صورت دسترسی نداشتن به آن می توان در خاکهای دانه ای با اندازه کوچکتر از شن متوسط از تعداد ضربات نفوذ استاندارد ا N _۱(۶۰و در خاک هاچسبنده از مقاومت برشی زهکشی نشده .C_u استفاده نمود.

نوع زمین	توصیف لایه بندی زمین	پارامتر ها
I	سنگ و شبه سنگ، شامل سنگهای آذرین، دگرگونی و رسوبی و خاکهای سیمانته بسیار محکم با حداکثر ۵ متر مصالح ضعیف تر تا سطح زمین	۷۵۰<	–	–
II	خاک خیلی متراکم یا سنگ سست، شامل – شن وبیشتر از ۳۰ متر که مشخصات مکانیکی آن با افزایش عمق به تدریج بهبود یابد. سنگ آذرین رسوبی و سست مانند توف ویا سنگ متورق و یا کاملاً هوازده	۷۵۰-۳۷۵	۵۰<	۲۵۰<
III	خاک متراکم تا متوسط، شامل شن و ماسه متراکم تا متوسط یارسی های سخت با ضخامت بیشتر از ۳۰	۳۷۵-۱۷۵	۵۰-۱۵	۲۵۰-۷۰
IV	خاک متوسط تا نرم، لایههای خاک غیر چسبنده یا باکمی خاک چسبنده با تراکم متوسط تا کم، لایههای خاک کاملاً چسبنده نرم تا محکم.	۱۷۵>	۱۵>	۷۰>

جدول ۲-۳ طبقه بندی نوع زمین

۲-۴-۲ برای تعیین متوسط سرعت موج برشی v_{s  از رابطه (۲-۵) یا رابطه معتبر دیگری استفاده کرد:}

در این رابطه،di,v_siبه  ترتیب ضخامت لایه و سرعت موج برشی تا عمق ۳۰ متری ازتراز پایه است.

۳-۴-۲ در مواردی که در انطباق مشخصات محلی ساختگاه با انواع مندرج در جدول (۳-۲) تردیدی وجود داشته باشد، باید نوع زمینی که ضریب بازتاب بزرگ تری به دست میدهد، انتخاب گردد.

۴–۴–۲ در مواردی که جزئیات خصوصیات خاک به حد کافی برای تعیین نوع زمین محلی شناخته شده نباشد و دادههای ژئوتکنیکی خصوصیاتی شبیه زمین نوع IV را در محلی نشان ندهد و طبق بند (۶-۱) انجام مطالعات ژئوتکنیکی در محل مورد نظر ضروری نباشد و ساختمان مورد نظر با حداکثر چهار سقف (ارتفاع کمتر از ۱۲ متر) و سطح اشغال حداکثر ۳۰۰ متر مربع باشد، می توان زمین مورد نظر را نوع III از جدول۳-۲) انتخاب کرد.

۲-۴-۵ در موارد زیر برای تعیین نوع زمین انجام مطالعات ویژه ساختگاه الزامی است:

الف – برای ساختگاههایی که دارای خصوصیاتی غیر از زمین های نوع I تا IV هستند. برای این نوع ساختگاهها، امکان ناپایداری زمین تحت نیروی زلزله نیز بایستی مد نظر قرار گیرد

.

حداقل ضخامت ۱۰ متر و ۴۰  PI> دامنه خمیری خاکمی باشد.

پ – در ساختگاههایی که لایه های خاک با سرعت موج برشی معادل خاکهای نوع III یاIV  و ضخامت بین ۵ تا ۲۰ متر بروی یک لایه خاک سخت با سرعت موج برشی بیش از ۷۵۰m/S  قرار گرفته و سرعت موج برشی این لایه ساخت حداقل ۳ برابر متوسط سرعت موج برشی لایه فوقانی باشد. در این مورد، در صورت عدم دسترسی به طیف طرح

۶–۴–۲ در کلیه ساختگاهها چنانچه عواملی وجود داشته باشد که منجر به ناپایداری زمین گردد، لازم است در مطالعات ژئوتکنیکی کنترلی های مطرح شده در فصل ششم مد نظر قرار گیرد.

۵–۲ حرکت زمین

اثر حرکت زمین در ساختگاه به یکی از روشهای زیر تعیین میشود:

۱-۵-۲ طیف طرح استاندارد

این طیف منعکس کننده اثر حرکت زمین برای زلزله طرح در آئین نامه است و ازحاصلضرب مقادیر ضریب بازتاب ساختمان B در پارامترهای: نسبت شتاب مبنای A، ضریب اهمیت ا موضوع بند (۳-۳-۴) و عکسی ضریب رفتار ۱ /Ru موضوع بند (۳-۳-۵) و با در نظر گرفتن محدودیت رابطه (۳-۳) به دست میآید. در تعیین این طیف نسبت میرائی ۵ درصد در نظر گرفته شده است.

 طیف طرح استاندارد را می توان در کلیه ساختمانها بجز مواردی که در بند (۲-۵-۲)عنوان شده، به کار برد.

۲-۵-۲ طیف طرح ویژه ساختگاه

این طیف با استفاده از مشخصات زلزلههای منطقه ساختگاه و با توجه به ویژگیهای زمین شناسی، تکتونیکی، لرزه شناسی، میزان خطرپذیری و مشخصات خاک در لایه های مختلف ساختگاه، و با به کارگیری نسبت میرائی ۵ درصد تعیین می گردد. در صورتی که نوع ساختمان و سطح زلزله مورد نظر نسبت میرائی متفاوتی را ایجاب کند، می توان آن را مبنای تهیه طیف قرار داد. مقادیر محاسبه شده این طیف باید در ضریب اهمیت I او عکس ضریب رفتار۱ /Ru  ضرب گردد.

مقادیر طیف طرح ویژه ساختگاه نباید کمتر از ۸۰ درصد مقادیر طیف طرح استاندارد اختیار شود.

طیف طرح ویژه را می توان در کلیه ساختمان ها به کاربرد، ولی استفاده از آن در ساختگاههایی که مطابق بند (۲-۴-۵) مطالعات ویژه ساختگاه برای آنها الزامی است و نیز در مورد ساختمانهایی که طبق بند (۳-۲-۲) مشمول استفاده از روش تحلیل دینامیکی می شوند و در آنها یکی از شرایط زیر موجود است، الزامی است.

الف – ساختمانهای با ارتفاع بیش از ۱۵۰ متر از تراز پایه و یا دارای زمان تناوب اصلی نوسانT. بیشتر از ۳/۵ ثانیه

ب- ساختمانهای «با اهمیت خیلی زیاد و زیاد» که بر روی زمین های غیر از نوع II ،I یا III جدول (۲-۳)، ساخته می شوند.

 پ – ساختمانهای بلندتر از ۵۰ متر که بر روی زمین های غیر از نوع ۱، ۱۱ یا III جدول (۳-۲)، ساخته می شوند.

ت- ساختمانهای بلندتر از ۵۰ متر که بر روی زمین های نوع II و III، با ضخامت لایه خاک بیش از ۶۰ متر ساخته می شوند.

۳–۵–۲ تاریخچه زمانی شتاب، شتاب نگاشت

۱-۳-۵-۲ حرکت زمین در تعیین اثر زلزله بر ساختمانها را می توان مستقیماً با منظور نمودن تغییرات شتاب با زمان در تحلیلی دینامیکی سازه به دست آورد. استفاده از این روش در کلیه ساختمان ها مجاز است. شتاب نگاشت های مورد استفاده باید دارای خصوصیات مندرج در بندهای زیر باشند.

۲-۳-۵-۲ شتاب نگاشتهایی که در تعیین اثر حرکت زمین مورد استفاده قرار می گیرند باید تا حد امکان نمایانگر حرکت واقعی زمین در محل احداث بنا، در هنگام زلزله، باشند. برای نیل به این هدف لازم است حداقل سه زوج شتاب نگاشت متعلق به مؤلفهه ای افقی سه زلزلهٔ مختلف ثبت شده که دارای ویژگی های زیر باشند انتخاب گردند:

الف – شتاب نگاشتها متعلق به زلزله هایی باشند که شرایط زلزله طرح را ارضا کنند و در آنها اثر بزرگ، فاصله از گسل، سازوکار چشمه لرزهزا در نظر گرفته شده باشد.

ب – ساختگاههای شتاب نگاشتها باید به لحاظ ویژگی های زمین شناسی، تکتونیکی، لرزه شناسی و بخصوصی مشخصات لایههای خاک با زمین محلی ساختمان، تا حد امکان، مشابهت داشته باشند.

پ – زمان تناوب اصلی سازه، هر کدام بیشتر است، باشد. مدت زمان حرکت شدید شتاب نگاشت ها را می توان از روشهای معتبر مانند روش توزیع تجمعی انرژی، تعیین کرد.

در مواردی که تعداد مورد نیازاز زوج شتاب نگاشت های مناسب ثبت شده در دسترسی نباشد، می توان از زوج شتاب نگاشتهای شبیه سازی شده مناسب برای تکمیل تعداد آنها  استفاده کرد.

 2-5-3-3 زوج شتاب نگاشت های انتخاب شده برای تحلیل سه بعدی سازه ها باید به روش زیر به مقیاس درآورده شوند:

 الف – هر زوج شتاب نگاشت به مقدار حداکثر خود مقیاس شوند. بدین معنی که حداکثر شتاب در موافه ای که دارای بیشینه بزرگتری است , برابر با شتاب ثقل g  گردد.

ب – طیف پاسخ شتاب هریک از طوج شتاب نگاشت های مقیاس شده با منظور کردن نسبت میرایی        5 درصد .

 پ – طیف پاسخ هر زوج شتاب نگاشت با استفاده از روش جذر مجموع مربعات با یکدیگر ترکیب شده و یک طیف ترکیبی واحد برای هر زوج ساخته شود.

ت- هر زوج شتاب نگاشت چنان مقیاس شود که برای هر پریود در محدوده T۰/۲ الیT۱/۵، مقدار متوسط طیف جذر مجموع مربعات مربوط به تمام زوج مؤلفه ها، بیش از ده درصد از ۱/۳ برابر مقدار متناظر طیف طرح استاندارد کمتر نشود. آزمان تناوب اصلی ساختمان بر طبق بند (۳-۳-۳) است.

ث- ضریب مقیاسی تعیین شده باید در شتاب نگاشت های مقیاسی شده در بند (الف)ضرب شود و در تحلیل دینامیکی مورد استفاده قرار گیرد.

در مواردی که تحلیل سازه به صورت دوبعدی انجام می شود، طیف مؤلفه بزرگ تر شتاب نگاشت باید با طیف استاندارد مقایسه گردد.