Upload
others
View
8
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
ھندسة الزالزلEarthquake Engineering
General Consideration For EarthquakeEngineering
Elements of Structural Dynamics
Earth Sciences & Seismic Eng. Center
General Consideration For EarthquakeEngineering
Elements of Structural Dynamics
عناصر الدینامیكا االنشائیة،اعتبارات عامــة في ھندسة الزالزل
Introductionمقدمــــة
بال شك تعتبر الھزات األرضیة التأثیر الدینامیكي األكثر أھمیة وذلك لما یتبع ھذا التأثیر من دمار وخسائر بشریة ومادیة وخصوصاً في التجمعات
السكانیة الكبیرة ، األمر الذي فرض استخدام علم ھندسة الزالزل في األعمال اإلنشائیة إلیجاد األفكار والطرق الكفیلة لسالمة المباني عند
فالزالزل تكشف أخطاء التصمیم والتنفیذ . تعرضھا للھزات األرضیة . وحتى الصغیرة والغیر واضحة
بال شك تعتبر الھزات األرضیة التأثیر الدینامیكي األكثر أھمیة وذلك لما یتبع ھذا التأثیر من دمار وخسائر بشریة ومادیة وخصوصاً في التجمعات
السكانیة الكبیرة ، األمر الذي فرض استخدام علم ھندسة الزالزل في األعمال اإلنشائیة إلیجاد األفكار والطرق الكفیلة لسالمة المباني عند
فالزالزل تكشف أخطاء التصمیم والتنفیذ . تعرضھا للھزات األرضیة . وحتى الصغیرة والغیر واضحة
مع ) علم الزالزل(میكانیكا الزالزل تستخدم كتعبیر لتوحید السیسمولوجیاأي مبنى . دینامیكا المنشآت بحیث تمثل أسس علوم ھندسة الزالزل
وبغض النظر عن مجال استخدمھ، یصمم وینفذ بحیث یكون مقاوماً للھزات األرضیة التي یمكن أن تحدث العدید من الخسائر والتي یجب
: تجنبھا، وھي .خسائر في األرواح البشریة -
.خسائر مادیة -وقف الخدمات الحیویة والتي تؤثر على سیر حیاة المجتمع وعلى -
محطات تولید الطاقة الكھربائیة ، الحراریة ( االقتصاد الوطني .الخ ...والذریة، الصناعات ، المستشفیات ومحطات ضخ المیاه
المصانع الكیمیائیة والمنشآت (تسرب مواد ضارة وسامة -) .النوویة
فقدان اآلثار الثقافیة والفنیة -
مع ) علم الزالزل(میكانیكا الزالزل تستخدم كتعبیر لتوحید السیسمولوجیاأي مبنى . دینامیكا المنشآت بحیث تمثل أسس علوم ھندسة الزالزل
وبغض النظر عن مجال استخدمھ، یصمم وینفذ بحیث یكون مقاوماً للھزات األرضیة التي یمكن أن تحدث العدید من الخسائر والتي یجب
: تجنبھا، وھي .خسائر في األرواح البشریة -
.خسائر مادیة -وقف الخدمات الحیویة والتي تؤثر على سیر حیاة المجتمع وعلى -
محطات تولید الطاقة الكھربائیة ، الحراریة ( االقتصاد الوطني .الخ ...والذریة، الصناعات ، المستشفیات ومحطات ضخ المیاه
المصانع الكیمیائیة والمنشآت (تسرب مواد ضارة وسامة -) .النوویة
فقدان اآلثار الثقافیة والفنیة -
تأثیر دینامیكیة ناتجة عن اھتزازات اآللة المثبتة بالمنشأ
Earth Sciences & Seismic Eng. Center
(a)
Earth Science & Seismic Eng. Center
تغیر سرعة الریاح بالعالقة مع الزمن تأثیر حركة الریاح
(b) (c)
Earth Science & Seismic Eng. Center
التأثیرات الزلزالیة
Earth Science & Seismic Eng. Center
(e)
نماذج دینامیكیة لبعض المنشآت
آلیة تأثیر الھزات األرضیة على المبانيMechanism of Earthquakes
حركة األرض االھتزازیة عند حدوث الزالزل تكون معقدة والسرعة وتسارع الحركات ) االنتقال(جداً، وبالتالي التشوه
الزلزالیة تكون بدورھا معقدة وغیر منتظمة من ناحیة . الزمن واالتجاه والمقدار
حركة األرض االھتزازیة عند حدوث الزالزل تكون معقدة والسرعة وتسارع الحركات ) االنتقال(جداً، وبالتالي التشوه
الزلزالیة تكون بدورھا معقدة وغیر منتظمة من ناحیة . الزمن واالتجاه والمقدار
تعتمد بشكل أساسي على ) العمودیة واألفقیة(طبیعة مقدار اإلزاحات:
Epicenterالمسافة بین الموقع ونقطة ما فوق مركز الھزة -Distance
.الطبیعة والظروف الجیولوجیة -
) مسافة األبیسنتر كبیرة(في المنشآت التي تبعد عن المركز السطحي
تعتمد بشكل أساسي على ) العمودیة واألفقیة(طبیعة مقدار اإلزاحات:
Epicenterالمسافة بین الموقع ونقطة ما فوق مركز الھزة -Distance
.الطبیعة والظروف الجیولوجیة -
) مسافة األبیسنتر كبیرة(في المنشآت التي تبعد عن المركز السطحي
:تم تسجیل الحركة الزلزالیة في أحد المباني في الطابق األرضي والطابق التاسع :في الطابق األرضي ُسجل التسارعات القصوى التالیة -
=aغرب -في االتجاه شرق 1.6 - 1.7 m/s2
=aجنوب - في االتجاه شمال 2.2 m/s2
=aالتسارعات الرأسیة 1.1 - 1.2 m/s2
- في الطابق التاسع ُسجل تسارع أفقي مقدارهa= 3 - 3.3 m/s
وقد كانت الفترة الزمنیة للھزة الواحدةs (0.8-1) وھذا یعني تجاوز ،تسارع التربة ، لذلك في المواصفات ، عند حساب االھتزازت یضاف الھتزازات
التربة المسجلة على سطح األرض االھتزازات الذاتیة للمبنى والتي تتأثر ) .الخ...... الصالبة، التخمید ، (المیكانیكیة - بالخواص الدینامیكیة والھندسیة
:تم تسجیل الحركة الزلزالیة في أحد المباني في الطابق األرضي والطابق التاسع :في الطابق األرضي ُسجل التسارعات القصوى التالیة -
=aغرب -في االتجاه شرق 1.6 - 1.7 m/s2
=aجنوب - في االتجاه شمال 2.2 m/s2
=aالتسارعات الرأسیة 1.1 - 1.2 m/s2
- في الطابق التاسع ُسجل تسارع أفقي مقدارهa= 3 - 3.3 m/s
وقد كانت الفترة الزمنیة للھزة الواحدةs (0.8-1) وھذا یعني تجاوز ،تسارع التربة ، لذلك في المواصفات ، عند حساب االھتزازت یضاف الھتزازات
التربة المسجلة على سطح األرض االھتزازات الذاتیة للمبنى والتي تتأثر ) .الخ...... الصالبة، التخمید ، (المیكانیكیة - بالخواص الدینامیكیة والھندسیة
أثر األحمال الزلزالیة على تشوه المنشآت
Earth Science & Seismic Eng. Center
المساقط الثالث للتسارعات الزلزالیة
Earth Science & Seismic Eng. Center
تشوھات تربة التأسیس
Earth Science & Seismic Eng. Center
تشوه رأسي أو ھبوط تشوھات جانبیة تشوھات دورانّیة
عناصر الدینامیكا االنشائیةElements of Structural Dynamics
من أھم خصائص التأثیرات االستاتیكیة أن قیمة تلك األحمال التتغیر مع الزمن أو أن ھناك تغّیر بطيء جداً مما یؤدي الى
.اھمال قوى القصور الذاتي
أما األحمال الدینامیكیة فتتغّیر قیمتھا واتجاھھا ووضعھا مع الزمن بسرعة مما یستدعي ادخال قوى القصور الذاتي في
.الحسابات
من أھم خصائص التأثیرات االستاتیكیة أن قیمة تلك األحمال التتغیر مع الزمن أو أن ھناك تغّیر بطيء جداً مما یؤدي الى
.اھمال قوى القصور الذاتي
أما األحمال الدینامیكیة فتتغّیر قیمتھا واتجاھھا ووضعھا مع الزمن بسرعة مما یستدعي ادخال قوى القصور الذاتي في
.الحسابات
Earth Science & Seismic Eng. Center
التحلیل الدینامیكي یعطي لكل فترة زمنیة من الفترة الكلیة حل ممّیز بمعنى أنھ الیقود الى حلّ واحد مثل
الحل االستاتیكي
التحلیل الدینامیكي یعطي لكل فترة زمنیة من الفترة الكلیة حل ممّیز بمعنى أنھ الیقود الى حلّ واحد مثل
الحل االستاتیكي
Earth Science & Seismic Eng. Center
Earth Science & Seismic Eng. Center
.قوى القصور الذاتي في التحمیل الدینامیكي تعاكس الحركات الناتجة:أما قیمة ھذه القوى فتعتمد على
شدة التأثیرات الخارجیة.ردة فعل المنشآت والتي تقررھا مواصفاتھ الخاصة.
.قوى القصور الذاتي في التحمیل الدینامیكي تعاكس الحركات الناتجة:أما قیمة ھذه القوى فتعتمد على
شدة التأثیرات الخارجیة.ردة فعل المنشآت والتي تقررھا مواصفاتھ الخاصة.
Earth Science & Seismic Eng. Center
مخطط العزوم لكمرة بسیطة االرتكاز تحت تأثیر األحمال االستاتیكیة و الدینامیكیة
Earth Science & Seismic Eng. Center
التأثیر االستاتیكي التأثیر الدینامیكي
التأثیر االستاتیكي, اتزان مرن
االطار الحامل
Earth Science & Seismic Eng. Center
التأثیر االستاتیكي, اتزان مرن
اتزان دینامیكي، التأثیر الدینامیكي
التحلیل االستاتیكي للمنشآت یأخذ بعین االعتبار شكل واحد من.الطاقة وھي طاقة وضع العناصر المرنة في النظام االنشائي
في حالة التحلیل الدینامیكي فھناك أیضاً الطاقة الحركیة
التحلیل االستاتیكي للمنشآت یأخذ بعین االعتبار شكل واحد من.الطاقة وھي طاقة وضع العناصر المرنة في النظام االنشائي
في حالة التحلیل الدینامیكي فھناك أیضاً الطاقة الحركیة
Earth Science & Seismic Eng. Center
األنظمة االنشائیة المعرضة لالھتزازات الزلزالیة یمكن اعتبارھا أنظمة.محافظة أو غیر محافظة
الطاقة الكلیة تبقى ثابتة أو تحفظ وقت االھتزازات: في األنظمة محافظة .
وفي الحقیقة تعتبر العناصر االنشائیة في المباني أنظمة انشائیة غیر.محافظة
األنظمة االنشائیة المعرضة لالھتزازات الزلزالیة یمكن اعتبارھا أنظمة.محافظة أو غیر محافظة
الطاقة الكلیة تبقى ثابتة أو تحفظ وقت االھتزازات: في األنظمة محافظة .
وفي الحقیقة تعتبر العناصر االنشائیة في المباني أنظمة انشائیة غیر.محافظة
Earth Science & Seismic Eng. Center
تقنیة التمثیل النقطي والنماذج الدینامیكیة
طریقة الكتل المركزةConcentrated Masses Method
طریقة التشوھات العامةGeneral Deformations Method
طریقة الوحدات الجزئیةFinite Elements Method
طریقة الكتل المركزةConcentrated Masses Method
طریقة التشوھات العامةGeneral Deformations Method
طریقة الوحدات الجزئیةFinite Elements Method
Earth Science & Seismic Eng. Center
نماذج مثالّیة لألنظمة االنشائّیة ذات حركة دینامیكیة واحدة
Earth Science & Seismic Eng. Center
أنواع مختلفة من العناصر االنشائّیة
كمرة بسیطة أعمدة و كمرات
بالطات سمیكة حوائط قصّ
ھیكل انشائي مع حوائط حاملةأساسات
سدEarth Science & Seismic Eng. Center
نماذج دینامیكیة لكمرة بسیطة
Earth Science & Seismic Eng. Center
نظــام االطـــارات
Earth Science & Seismic Eng. Center
الشكل الھندسي للمنشأ الكتل المركزة في المفاصل الكتل المركزة في مستوى األسقف
)الكتلة موزعة على طول المحور(نموذج دینامیكي للمداخن
Earth Science & Seismic Eng. Center
نماذج دینامیكیة لبعض المنشآت
(a)خزان میاه معلّق
(b),(c),(e),(h)
تمثل النماذج الدینامیكیة للمنشآت
اطار) d)
اطار متعدد الفتحات (f)
Earth Science & Seismic Eng. Center
(a)خزان میاه معلّق
(b),(c),(e),(h)
تمثل النماذج الدینامیكیة للمنشآت
اطار) d)
اطار متعدد الفتحات (f)
Earth Science & Seismic Eng. Center
النماذج الدینامیكیة للمنشآت
Earth Science & Seismic Eng. Center
د ـــس نموذج دینامیكي للمنشأ
الشكل الھندسي لألسطح الدورانیة والنموذج الدینامیكي المحتمل
Earth Science & Seismic Eng. Center
مبنى مفاعل نووي، ونموذج دینامیكي مبسط للتحلیل الدینامیكي
Earth Science & Seismic Eng. Center
الدینامیكينموذجھالھیكل االنشائي لمفاعل نووي و
Earth Science & Seismic Eng. Center
الدینامیكينموذجالالشكل الھندسي
Different mode shapes of a structure
First
mode
Second
modeThird
modeF.M