حساب النشأة لمقاومة المواد

== مقدمة ==

تتصف الاهتزازات الناشئة عن الزلازل بالعشوائية ، حيث تهتز التربة في منطقة الزلازل في مختلف الاتجاهات مما يسبب تسارعاً أرضياً متغيراً وفق الحركة الزلزالية على أساسات المنشأ الواقع في منطقة الزلزال والتي بدورها تؤثر على عناصر الهيكل الإنشائي المهتزة فتتولد فيه قوى عطالة داخلية تتعلق بمقدار التسارع المطبق بفعل الزلزال وكذلك بكتلة هذه العناصر ومقدار التخامد الذي تبديه . بشكل عام يمكن التعبير عن التسارع الأرضي الناتج عن الزلازل بوساطة مركبات أفقية وأخرى شاقولية إلا أن المركبات الشاقولية تهمل نظراً لكون الصلابة الشاق ولية كبيرة جداً ويتم التركيز على دراسة المنشآت لمقاومة المركبات الأفقية للتسارع فقط .

[تحرير] تحليل المنشآت لمقاومة الزلازل يمكن تقسيم طرق التحليل الزلزالي للمنشآت إلى مجموعتين رئيستين : 1. 1. طرق التحليل الساكن . 2. 2. طرق التحليل الديناميكي وتشمل : ‌أ- طرق التحليل اللاخطي . ‌ب- طرق التكامل المباشر لمعادلة الحركة ج- طرق تحليل الأطوار باستخدام مخططات طيف الاستجابة . إن النتائج المستخلصة بمختلف الطرق قد تتمايز بفروق كبيرة نظراً لطبيعة الفرضيات المستخدمة في كل منها ، لذلك فإن اختيار الطريقة الملائمة للمنشأ المدروس يعتمد على عدة عوامل وعلى خبرة المهندس . ويمكن الاستعانة بالجدول التالي لاختيار الطريقة المناسبة :

[تحرير] طريقة التحليل الزلزالي نوع المنشأ 1- طريقة التحليل الساكن منشآت صغيرة أو متناظرة 2- طريقة التحليل اللاخطي منشآت ضخمة ومعقدة 3- طريقة التكامل المباشر منشآت متوسطة الحجم 4- طريقة تحليل الأطوار منشآت أكبر حجماً وأكثر تعقيداً

رقم المنطقة المعامل Z وصف المنطقة مقياس ميركالي المعدّل 0 0 غير معرضة لزلازل أصغر من VI 1 0,1 غير معرضة لزلازل قوية الشدة VI 2 0,2 منطقة ذات أضرار زلزالية متوسطة الشدة VII 3 0,3 منطقة ذات أضرار زلزالية رئيسية VIII 4 0,4 منطقة ذات أضرار زلزالية مدمرة أكبر من VIII

‌أ- ‌ب- المعامل I : يسمى بمعامل الأهمية الوظيفية للمبنى ويؤخذ من الجدول التالي :

[تحرير] نوع المنشأ منشآت هامة كالمشافي والمطافئ ومراكز الشرطة ومباني الإدارات العامة المناط بها المهام القيادية في أوقات الطوارئ . 1,5 المباني والمنشآت ذات الأهمية العالية والتي يقطنها أكثر من 300 شخص . 1,25 بقية المنشآت 1

‌ب- ‌ج- المعامل K : يمثل هذا المعامل السلوك اللامرن ( اللدن ) للمنشآت عند تعرضها للأحمال الزلزالية وتقل قيمته كلما ازدادت مطاوعة البناء وتؤخذ قيمته من الجدول التالي :

صفات الجملة الإنشائية

المعامل K خزانات المياه العالية وما يشابهها والمحمولة على مجموعة من الأعمدة لا تقل عن ( 4 ) ومربوطة بشكل كافٍ أفقياً بالإتجاهين . 2,5 المنشآت الخاصة : المداخن ، المآذن ، أبراج التلفزيون ، أبراج التبريد ... 2 المنشآت المنفذة من الجدران الحاملة من الخرسانة المسلحة والمستوية أو التي تعمل بشكل فراغي (جدران قص أو نواة مركزية) ... 1,3 المنشآت أو المباني المنفذة من جمل إنشائية إطارية أو مختلطة وفقاً للحالة التصميمية التالية : أ‌- أ‌- تقاوم الإطارات وجدران القص معاً الأحمال الأفقية . ب‌- ب‌- تحسب جدران القص بحيث تتحمل كامل الحمل الأفقي . ( يشترط في الحالتين أن لا تقل مقاومة الإطارات المستوية أو الفراغية عن 25% من مجمل الأحمال الأفقية ) . 0,8

‌ج- ‌د- المعامل C : يمثل النسبة بين التسارع الأرضي والتسارع الزلزالي وتعطى قيمته وفق العلاقة التالية :

حيث T قيمة الدور الأساسي للمنشأ المهتز وفق الإتجاه المدروس ويمكن حسابه كما يلي : 1. 1==من العلاقات التجريبية == - من أجل المنشآت المؤلفة من جمل إنشائية غير مطاوعة :

حيث H  : ارتفاع المبنى من القاعدة حتى أعلى منسوب مقدراً بالمتر . B  : البعد الأفقي لمسقط المنشأ في الإتجاه الموازي لإتجاه القوى الأفقية ويقدر بالمتر-- من أجل المنشآت المؤلفة من جمل إطارية مطاوعة :

حيث N : عدد طوابق المنشأ . وبشكل عام إذا كان المنشأ مؤلفاً من طابق واحد أو طابقين فقط تؤخذ قيمة C مساوية ﻟ 0,1 حيث تؤخذ القوى الأفقية الناجمة عن الزلزال موزعة بانتظام على كامل ارتفاع المبنى . كما يجب أن لاتقل قيمة C.K عن 0,06 أو تزيد عن 0,25 . 2. 2. الطرق التحليلية : لحساب قيمة الدور الأساسي لمبنى ما تطبق قوى أفقية على كامل ارتفاع المبنى قيمتها Fi حيث i رقم الطابق ، ثم يتم حساب الانتقال di الناتج والتعويض في العلاقة :

حيث Wi : تمثل وزن المنشأ المركز عند المنسوب i والناجم عن وزن المنسوب i فقط .

di : السهم الأفقي الناتج في الطابق i .

g : التسارع الأرضي .

هـ - == المعامل S == : يتعلق المعامل S بالترابط المشترك والطنين بين المنشأ والأساس ويحسب من العلاقة :

حيث أن Ts قيمة الدور الأساسي لتربة التأسيس ، ويعتمد على خواص التربة ويمكن اعتباره مساوياً لـ 1,5 في حالة تعذر حسابه بشكل دقيق .

و- المعامل W : المعامل W يمثل مجمل الأحمال الميتة المطبقة على المنشأ في حالة المباني العادية ، أما في حالة المخازن والمستودعات فيضاف إلى مجمل الحمولات الميتة 25% من مجمل الأحمال الحية .

== توزيع القوى الأفقية ==

يتم توزيع قوة القص الكلية على كامل ارتفاع المبنى

حيث تمثل Ft قوة مركزة في أعلى المبنى

عندما

أما بقية القوى الفاصلة الممثلة بالقيمة (FE - Ft) فتوزع على كامل المبنى وفق العلاقة :

حيث أن WX : الحمولة الشاقولية المركزة عند المنسوب X والناجمة عن وزن هذا المنسوب فقط .

hx : الارتفاع من القاعدة وحتى المنسوب X .