التحليل الانشائي للابنية والمنشات الهندسية على الحمولات الشاقولية والزلازل

انواع التحليل الانشائي :

1- التحليل الستاتيكي :       static Analysis 
مفهوم التحليل الستاتيكي :
يعتمد هذا التحليل على فرض ان العلاقة بين القوى المطبقة في عقد المنشأ وانتقالات هذه العقد هي علاقة خطية  اي ان :
شعاع القوى المطبقة على عقدة من عنصر انشائي ما = مصفوفة قساوة العنصر x شعاع الانتقالات في العقدة المذكورة .
ويتمث التحليل الستاتيكي بحل هذه المعادلة وينجز الحل من اجل كل حالة تحميل او من اجل تراكيب الحمولات المعرفة على المنشأ .
هذا ويمكن اعتبار القوة الزلزالية كقوة ستاتيكية تسمة ( قوة القص القاعدي ) يمكن حسابه بثلاث طرق سنتطرق لها لاحقا .
دواعي وموجبات التحليل الستاتيكي :
يمكن اتباع طرق التحليل الستاتيكي في الحالات التالية :
أ- في كافة المنشات المنتظمة او غير المنتظمة في المنطقة الزلزالية ( 1 )والمنشات ذات تصنيف الشاغلين (3 ) المنشات الاخرى في المنطفة الزلزالية ( 2 ) .
ب- المنشات المنتظمة التي يقل ارتفاعها عن ( 73 متر ) والقادرة على مقاومة القوى الزلزالية وتشمل الجمل الانشائية العامة المقومة للعزوم والجمل الثنائية المختلطة الخاصة والمباني ذات الجمل المؤلفة من اعمدة ظفرية والجمل ذات الفعل المتبادل بين الاطار وجدار القص ما عدا المنشات الحاوية على جزء لين علوي يستند فوق جزء صلب سفلي والجزأين منتظمين .
ج- المنشات غير المنتظمة التي لا تزيد على خمسة طوابق او التي يقل ارتفاعها عن ( 20 مترا ) .
ذ - المنشات الحاوية على جزء لين علوي يستند فوق جزء صلب سفلي والجزأين منتظمين والقساوة الوسطية الطابقية للجزء السفلي تساوي على الاقل عشر مرات القساوة الوسطية الطابقية للجزء اللين العلوي كما ان دور الاهتزاز لكامل المنشأ اصغر او يساوي (1ز1) مرة للجزء العلويكمنشأة مستقلة مثبتة على قاعدة .
طرق التحليل الستاتيكي :
اولا - الطريقة الستاتيكية المكافئة الاولى :
تعتمد هذه الطريقة في المناطق الخاضعة للزلازل للابنية و المنشات التي تحقق التناظر للكتل والقساوات او التي لها لامركزية بين مركز الكتل والقساوات لا تزيد على (10% ) من بعد المبنى في كلا الاتجاهينوكذلك في الابنية التي لا يوجد فيها تراجعات شاقولية او افقية تزيد عن الحدود المسموحة  . في هذه الطريقة يمكن اخذ احمال الزلازل على هذه المنشات كأحمال افقية مطبقة عند مركز ثقل كل منسوب من مناسيب المنشأة وتؤثر باتجاهالمحاور الرئيسية للمنسوب المدروس وبالاتجاه المدروس .
وتحسب هذه القوة ( قوة القص القاعدي ) عند منسوب اتصال الاساس مع المنشأة او المبنى وفق العلاقة التالية :
                                                           V =  Z I K C S W
Z : معامل زلزالية المنطقة وهو التسارع الزلزالي للارض كنسبة من تسارع الجاذبية الارضة  ويؤخذ من الجدول التالي :

     معامل زلزالية المنطقة  Z :

4	3	2C	2B	2A	1	المنطقة
0.40	0.30	0.25	0.20	0.15	0.075	Z

I : معامل اهمية المنشأ ويؤخذ من الجدول التالي :
     المعامل I :

نوع المنشأة وطبيعة استثمارها	قيمة المعامل I
. المنشات او المباني المطلوب ضرورة استمرار وظائفها عند حدوث الكوارثالطبيعية ، مثال ذلك المنشات الصحية ، مباني المطافئ، مراكز الشرطة ، البلديات ، الادارات العامة المناط بها ادارة المؤسسات في الاوقات الحرجة ...... الخ .	1,50
المباني او المنشات ذات التجمعات السكنية الكبيرة مثال : المباني التي يسكنها اكثر من 300 شخص ...... الخ	1.25
المباني او المنشات الاخرى	1.00

K : معامل السلوك اللامرن : ويؤخذ من الجدول التالي :

معامل السلوك اللامرن ) K ) :

نوع وطبيعة عناصر المنشاة المقاومة للزلازل	قيم المعامل K
كل المنشات غير المصنفة في هذا الجدول	1.00
المنشات المنفذة من الجدران الحمالة من الخرسانة المسلحةوالمستوية او التي تعمل بشكل فراغي ( جدران قص او نواة مركزية ) او ما في حكمهما .	1.30
المنشات او المباني المنفذة من جمل انشائية اطارية او مختلطة ( اطارات مستوية او فراغيةمتصلة مع جدران قص ) وفقا للحالة التصميمية التالية : - تقاوم كلا من الاطارات وجدران القص معا الاحمال الافقية بحيث تحمل هذه الجمل كل حسب قساوتها النسبية .ويشترط الا تقل مقاومة الاطارات المستوية او الفراغية عن :                         25 % من مجمل الاحمال الافقية                         50% من مجمل الاحمال الافقية	1.00 0.80
خزانات الماء العالية وماشابهها والمحمولة على مجموعة من اعمدة لا تقل عن 4 ومربوطة بشكل كاف افقيا بالاتجاهين .	2.50
المنشات الخاصة: المداخن ، ابراج التلفزيون ،ابراج التبريد .... الخ .	2.00

C : وهو نسبة من التسارع المكافئ للبناء الى التسارع الارضي  ويحسب من العلاقة التالية :
                                                        C = 1 / 10 T ^2/3
T : الدور الاساسي الاول للمنشأة او المبنى المهتز بالاتجاه المدروس مقدر بالثانية ويحسب من  العلاقة :
                                                                          T = 0.08 N  ( في حال جملة جدران قص )
N : عدد طوابق المنشأة
 ومن العلاقة التالية :
                                                           T = 0.1 N    ( في حال جمل اطارية فراغية مطاوعة )
اضافة لحساب T  من احدى العلاقتين اعلاه يجب حسابها من العلاقة التقريبية التالية :
                                                                           T = ૪t  (hn)^3/4
hn :  ارتفاع المنشأة او المبنى بالمتر
- للاطارات المعدنية    :                                 0.0853 =    ૪t
- للاطارات الخرسانية المسلحة المقاومة للعزوم :    0.0731  =  ૪t
- للابنية اخرى :                                            0.0488   = ૪t
- ويمكن للابنية المكونة من جدران قص خرسانية مسلحة اوجدران حجرية حساب  ૪t من العلاقة التجريبية التالية :
                                                     t = 0.0743 ( Ac )^0.5ү

            

  Ac :  المساحة المكافئة المركبة لجدران القص في الطابق الاول فوق الاساس وتحسب من العلاقة التالية :

                                               Ac = Σ Ae(0.2+(D/hn)^2

D : اكبر طول جدار قصي بالاتجاه الموازي لجهة القوى الجانبية المطبقة بالمتر . 

ملاحظة : يجب ان تكون قيمة (D/hn) في العلاقة السابقة عن 0.9 

 ملاحظة : تؤخذ القيمة الاصغر للدور T  المحسوبة من العلاقات اعلاه 

ملاحظة : من اجل الابنية الكونة من طابق او اثنين تؤخذ قيمة C  مساوية  0.15   وفي الحالات الاخرى يجب ان لا تتجاوز القيمة  0.18

ملاحظة : في كل الاحوال يجب :                 0.38   K.C ≤ ≥ 0.09

يمكن ايضا حساب الدور T  بالاعتماد على الخصائص الحركية باستعمال علاقة ريلاي .

S :  معامل الترابط المشترك بين المنشأ والتربة ويحسب من احدى العلاقتين  : 

          من اجل T/Ts ≥ 1   حيث  الدور الاساسي لتربة التأسيسTs  : 

                                                  S = 1.0 + T/Ts – 0.5( T/Ts ) ^2

          من اجل T/Ts > 1   

          

                                              S = 1.2 +0.6 T/Ts – 0.3( T/Ts ) ^2

ملاحظة : يجب ان تحسب قيمة الدور الاساسي للمنشأ من العلاقة التحليلية ويجب ان لا تقل عن 0.3 ثانية 

ملاحظة ان قيمة الدور الاساسي لتربة التاسيس يجب ان لا تقل عن 0.5 ولا تزيد عن 2.5 .

W : الوزن الاجمالي ويساوي مجمل الحمولات الميتة و25 % من مجمل الحمولات الحية المطبقة هذا في حال الابنية العاديةاما في حال المستودعات والمصانع وماشابهها فتؤخذ كامل الحمولات الحية 

                                يتبع  .............