مقایسه غلبه بارگذاری باد نسبت به بارگذاری زلزله به روش استاتیکی در طراحی سازه های ساختمانی در شرایط مختلف مناطق کشور

زمینه و هدف: مطابق مبحث ششم مقررات ملی ساختمان، محاسبه سازه های ساختمانی در برابر نیروهای جانبی باد و زلزله به تفکیک انجام می گردد و در هر بخش از سازه اثر هر یک که بیشتر باشد، ملاک محاسبات قرار می گیرد. در هر حالت، رعایت ضوابط ویژه طرح لرزه ای مطابق سیستم سازه در کلیه اعضاء الزامی می باشد. از آنجا که اکثر مناطق کشور در فلات ایران واقع شده اند که از نظر لرزه خیزی در سطح بالایی قرار دارند، بسیاری از مهندسین توجه ویژه ای به بارهای ناشی از زلزله دارند و گاهی بارهای ناشی از باد مورد توجه لازم قرار نمی گیرد. روش: در این پژوهش، ضمن مروری بر پدیده باد، در چهارچوب روش های مورد تایید آیین نامه ها و استاندارد های لازم الاجرای کشور، همه حالات ممکن و معیارهای طراحی در محاسبه نیروی جانبی باد در ساختگاه های مختلف کشور به صورت جزء به جزء و مقایسه ای نسبت به نیروی جانبی زلزله مورد تحلیل قرار گرفته و به عنوان نمونه نتایج مراکز استان ها در این مقاله ارائه شده است. تاثیر تمام انواع خاک، انواع سیستم های سازه ای، پهنه بندی خطر نسبی زلزله، اهمیت ساختمان ها با توجه به کاربری تعریف شده در آیین نامه و استاندارهای موجود کشور، در این مطالعه منظور شده است. همچنین متناسب با کاربری و سیستم های سازه ای مختلف، بارگذاری های ثقلی لازم در روند محاسبات اعمال گردیده است. یافته ها: تراز ارتفاعی از ساختمان که بارگذاری استاتیکی باد نسبت به بار استاتیکی معادل زلزله غلبه می کند با در نظر گرفتن ارتفاع مُجاز سیستم های سازه برای ساختگاه های مورد بررسی بدست آمده است. مطابق ضوابط، بار جانبی باد از این تراز به بالا باید ملاک اصلی محاسبه و طراحی سازه های ساختمانی قرار گیرد. نتایج حاصل در قالب جداول مختلف بیانگر ترازهای ارتفاعی می باشد که لازم است طراحی در برابر نیروی جانبی باد به صورت جدی تر مورد توجه قرار گیرد.نتیجه گیری: نتایج حاصل از تحلیل ها حاکی از آن است که با افزایش مقادیر ضریب رفتار در ساختمان ها، تراز ارتفاع غلبه نیروی جانبی باد بر نیروی زلزله کاهش می یابد. مراکز استان های اردبیل، سیستان و بلوچستان و کرمان به دلیل سرعت باد منطقه ای 130 کیلومتر بر ساعت از مناطق بحرانی در برابر باد محسوب می گردند و نیازمند توجه مضاعف مهندسین و طراحان سازه می باشند. استان های البرز، ایلام و کهکیلویه و بویر احمد به دلیل اینکه دارای میانگین سرعت باد کمتر از 80 کیلومتر برساعت در تمام فصول سال می باشند، از حساسیت کمتری از نظر بار جانبی باد برخوردار هستند. نیروی جانبی باد برای تمام انواع سیستم های سازه ای با اهمیت های مختلف در بیشتر ساختگاه ها با خاک نوع i در ترازهای ابتدایی ارتفاع بر نیروی جانبی زلزله غالب می باشد در نتیجه نیازمند توجه ویژه خواهد بود.

Comparison on dominance of wind loading versus seismic loading in building structural design by static method in different conditions of the country

Background Objects: According to sixth issue of the National Building Regulations in Iran, the calculation of building structures against lateral forces of wind and earthquake is done separately. Maximum effect of these two lateral forces is used to calculating criterion of each element of the structure. In any case, it is mandatory to observe the special rules of seismic design according to the structural system in all members. Since most parts of the country are located on the plateau of Iran, which is at a high level in terms of seismicity, many engineers pay special attention to the seimic loads, versus wind loads.Method:In this study, while reviewing the wind phenomenon, within the framework of the methods approved by the regulations and applicable standards of the country, all possible situations and design criteria in the lateral wind force calculating in different buildings of the country have been analyzed by comparing the earthquake lateral force. Among the studied areas, the results of provincial centers are presented in this article. The impact of all types of soil, structural systems, seismic hazard zone, the importance of buildings according to the building function and existing standards of the country is considered in this study. More over, according to the different building function and structural system, the necessary gravitational loads have been applied in the calculation process.Findings: The elevation level of dominance of static wind load versus equivalent static earthquake load is obtained in studied areas and considering the allowable height of the structural systems. According to the rules; the lateral wind load from this level upwards should be the main criterion for the design of building structures. The results in the form of different tables indicate the height levels that the design needs to be considered more seriously against lateral wind force.Conclusion: The results of the analysis indicate that by increasing the values ​​of the behavior factor of buildings, the height level of the structure when the lateral force of the wind overcomes the lateral force of the earthquake decreases. Ardabil, Zahedan and Kerman are among the critical areas against wind due to the regional wind speed of 130 km per hour, which requires more attention of structural engineers. Alborz, Ilam, Kohkiluyeh and BoyerAhmad provinces have less sensitivity in terms of wind lateral load because they have an average wind speed of less than 80 km per hour in all seasons. The wind lateral force in the initial levels of altitude is dominant over the seismic lateral force for all types of structural systems with different importance in most sites with soil type I. Therefore, it needs special attention.