مراجعة أولية للوائح اإلنشائية والزلزالية بالكود العربي المتوقعوالمقارنة لكود البناء السعودي الموحد

مجدي محمد خليفة. د عالء سراج مالئكة. د وزارة الشئون البلدية والقروية جامعة الملك سعود

الزالزلمةعضوا اللجنة الفنية الخاصة بمتطلبات مقاو اللجنة الوطنية لكود البناء السعودي

: الملخص

د تحت مسمى كود البناء السـعودي بدأت اللجنة الوطنية لكود البناء السعودي في إعداد كود بناء موح

كمرجع رئيسي إلعداد كود البنـاء السـعودي مـع IBC2003 تم اعتماد كود البناء العالمي حيث. والكودات العربية التي أعتمدت مـن المجلـس الكودات العالمية األخرى ضمراعاة االطالع على بع

لبعض الجوانـب ا وإيضاح اضتتولى هذه الورقة العلمية عر . الموقر لوزراء اإلسكان والتعمير العرب لكل من اللوائح اإلنشائية واللـوائح الخاصـة IBC2003المؤثرة جراء استخدام كود البناء العالمي

نقاط االختالف التي قد تنتج جراء ل أمثلةحيث تسعى هذه الورقة نحو إبراز . ومة الزالزل بمتطلبات مقا يا فـي متبع ومتوفر حال و في صورته الحالية بالمقارنة مع ما ه IBC2003اعتماد كود البناء العالمي

ـ ذ مـن المملكة العربية السعودية ومع ما هو في طور المراجعة بالنسبة للكودات العربية الـذي اتخUBC97 األولى لمتطلبات الـزالزل كودة أساس، وقامت الجمهورية العربية السورية بإعداد المسودة

بعـض الـدول أن واألمل معقود أن يتم األخذ بمقترحات . في الكود العربي بناء على أسسها العلمية .IBC2003 أو IBC2000يكون كود األساس في كودة متطلبات الزالزل هو

:اسلة عنوان المر

عالء سراج مالئكة. د جامعة الملك سعود

قسم الهندسة المدنية-كلية الهندسة ، المملكة العربية السعودية11421 ، الرياض 800ب . ص

malaikah@ksu.edu.sa: بريد إلكتروني

: تمهيد -1

وهو أحد . IBC2000 اإلصدار المعدل األول لكود البناء العالمي IBC2003يعتبر كود البناء العالمي بدأت فكرة إنشـاء مجلـس الكـود ) . ICC( مجموعة الكودات الصادرة من مجلس الكود العالمي

جل أمن .بهاالعالمي من حاجة الواليات المتحدة األمريكية الى تطوير مجموعة موحدة لكودات البناء والتي تصدر كود International Conference of Building Officials :ذلك قامت ثالث هيئات

UBC و Building Officials and Code Administrators International والتي تصدر كود BOCA وSouthern Building Code Congress International والتي تصـدر كـود SBC

حيث كان ثمار الجهود لهذا المجلس كـود البنـاء العـالمي ) . ICC( بتشكيل مجلس الكود العالميIBC2000 واإلصدار المعـدل IBC2003 ، سـيكون حيـث .وهـو أول اإلصـدارات المعدلـة

. [1] كل ثالث سنين بصفة دورية إلصدارات المعدلةصدورا ولعل هذا التوحيد في اشتراطات قواعد التشييد في الواليات المتحدة شجع اللجنة الوطنية لكود البناء

كمرجع أساسي في إعداد الكـود مـع القيـام IBC2003 اعتماد كود البناء العالمي علىالسعودي البيئيـة والثقافيـة بالتعديالت الالزمة والضرورية والتي تالئم طبيعية المملكـة العربيـة السـعودية

. واإلجتماعيةكما تسعى . IBC2003 هذه الورقة محاولة لعرض بعض الجوانب الخاصة لكود البناء العالمي مثلت

ور المؤثرة في التصميم الحالي للمباني بالمملكة العربية السعودية جراء اعتماد الى إبراز بعض األم . في صورته الحالية IBC2003كود البناء العالمي

IBC2003 ي مراجعة كود البناء العالم-2 . سطريقة تبني المعايير والمقايي 2-1 يتبنـى بهـا الكـود المعـايير يبالطريقة الت جوهريا ان المتتبع لكودات البناء يجد ان هناك اختالف إ

فتجد أن بعضها يقوم بنسخ هذه المعايير لتكون ضمن الكـود مـع القيـام . ها يوالمقاييس المعتمد عل فهو على سـبيل ، UBC ويعتبر من األمثلة لهذا المنهج كود .بالتعديالت المناسبة لفلسفة الكود الناقل ونسـخه ليكـون ACI 318حة التابع لمعهد الخرسانة األمريكي المثال قام بنقل كود الخرسانة المسل . 19ضمن الكود وذلك في فصل رقم

بينما يقوم البعض اآلخر باالكتفاء بطريق اإلشارة واإلسناد للمعايير التي يعتمد عليها الكود مع بيـان هج كود البناء العـالمي ويعتبر من األمثلة لهذا المن . عوضا عن النسخ المباشر هالتعديالت المناسبة ل

IBC2003 . اإلشارة واإلسناد لكود الخرسانة المسلحة والتابع لمعهد ب على سبيل المثال قام ،فهو أيضا . عوضا عن طريقة النسخ المباشر 19 وذلك في الفصل رقم ACI 318الخرسانة األمريكي

كـود البنـاء إعـداد ها عنـد ين لتب ان أن طريقة النسخ المباشر قد تكون الطريقة األفضل يعتقد المؤلف ـ أن ن م على الرغم . السعودي . هعملية نسخ المعايير والمقاييس لتكون ضمن الكود تزيد مـن حجم

يتكون مـن مجلـد IBC2003 ، بينما كود مجلداتة من ثالثUBC97فعلى سبيل المثال يتكون كود س التي يعتمد عليها الكـود يجـب أضف الى ذلك انه في حال تغيير أي من المعايير والمقايي . واحد

العـائق الوحيـد لهـذا ويعتبرهذا هو . الرجوع الى الكود وتغييرها في جميع المواضع المكتوبة به ال يكتفي به في حال الرجوع الى الكود ومن ثـم ا واحد ا مصدر الذي يوفر للمهندس الممارس المنهج نتهي به الحال إلى الحاجة إلى إقتناء العديـد مـن وقد ي .قتناء المراجع المشار إليها أيضا لى ا إ يحتاج

ويرى المؤلفان أن تكرار تحديث الكودات العالمية كل فترة بسيطة تبلـغ .المعايير والمقاييس المساندة في الواليات المتحدة األمريكية ثالث سنوات مع بعض المراجعات أثناءها عبئا كبيرا على المهنـدس

.مناسب إعادة إصدار الكود الوطني كل سبع إلى عشر سنواتولذا قد يكون من ال. الممارس ) Load Combination( ل ي حاالت التحم 2-2 دا عند القيام بـأي تصـميم ار حاالت التحميل من الخطوات األساسية والمهمة ج يعتبر تحديد واخت ي

األحمال بين الكـودات فع ر تابع لهذا الموضوع يجد على وجه العموم اختالفا لمعامالت موال. للمباني . المختلفة

في ASCE 7- 98لقد تم تبني حاالت التحميل الواردة من قبل الجمعية األمريكية للمهندسين المدنيين ووضعها ضمن أسـاس ACI 318-02ويعتبر تبنيها في . ACI 318-02 و IBC2003كل من

لكـود السـابقة راتعا في اإلصـدا وهو خالف ما كان تب ، [2,3]وتغيير جذري الكود خطوة جديدة . الخرسانة من معهد الخرسانة األمريكي

تحـت تـأثير E باستخدام أحمال الزالزل ACI318-02 و IBCإضافة الى ذلك قام كل من كود وبالتالي استخدام معامل رفع الحمل الخاص بـالزالزل ) Strength-level(مستوى المقاومة القصوى

UBC94ل الزالزل المستخدمة سابقا في حاالت التحميـل فـي كـل مـن علما بان أحما .1بقيمة عنـد الزلزالي معبر عنها باستخدام الحملACI318- 95والمعايير األولية المستخدمة في المملكة و

مع 1.4حيث يجب في هذه الحالة استخدام معامل رفع الحمل . (Service-level) مستوى الخدمةزال في جميع حاالت التحميل المتعلقة به ، ويمكن مالحظة ذلك في جدول الحمل الناتج عن الزل

)1 .( ACI318-02فـي كـود ) 2( في المقابل تخفيض معامالت خفض القوى ، انظر جـدول لقد تم

، لتتوائم مع حاالت التحميل األقل إلبقاء نفس الدرجـة مـن األمـان IBC2003والمعتمد حاليا في يالحظ أن هذه الخطوة هو . ACI318- 95 التصميم ليكون متوافقا مع اشتراطات كود والموثوقية في

1.1 من ضرب حاالت التحميل للمنشآت الخرسانية بالمعامـل UBC 97تغيير لما كان متبعا في كود . ACI318- 95 ليتوافق مع متطلبات حاالت التحميل الخاصة بكود [4]

IBC2003، ACI318(95-02) لقصوى لكل من مة ا حاالت تحميل المقاو- )1(جدول ACI318- 95 ACI318- 02 IBC2003

E (Service-level) E (Strength-level) E (Strength-level) 1.4D+1.7L1.4(D+F)1.4D1.05D+1.28L+1.28W1.2(D+F+T)+1.6(L+H)+ 0.5(Lr or S or R)1.2D+1.6L+0.5(Lr or S or R)0.9D+1.3W1.2D+1.6(Lr or S or R)+(1.0 L or 0.8W)1.2D+1.6(Lr or S or R)+(f1L or 0.8W)1.05D+1.28L+1.4E1.2D+1.6W+1.0L+0.5(Lr or S or R)1.2D+1.6W+f1L+0.5(Lr or S or R)0.9D+1.43E1.2D+1.0E+1.0L+0.2S1.2D+1.0E+f1L+f2S

0.9D+1.6W+1.6H0.9D+(1.0E or 1.6W)0.9D+1.0E+1.6H

:حيث

D=األحمال الميتة . L =األحمال الحية.

W =أحمال الرياح. E =الحمل الزلزالي. F =الحمل الناتج من أوزان وضغط السوائل. H =الحمل الناتج من أوزان وضغط التربة والمياه في التربة. T =الحرارة والزحف واإلنكماش الناتج من الكليالحمل. Lr =الحمل الحي للسقف. R =حمل األمطار. S =حمل الثلوج.

f1,f2 = معرفة في معامالتIBC 2003 section 1605.2.1 .

ACI318- 95 , ACI318- 02 معامالت خفض القوى لكل من –) 2(جدول ACI318- 95 ACI318- 02 نوع القوى

0.90 0.90 العزوم

0.75 0.85 القص واإللتواء

0.70 0.75 )تسليح حلزوني(األعمدة

0.65 0.70 )تسليح كانات(األعمدة

0.65 0.70 الضغط المباشر

هـي IBC2003 من ضمن حاالت التحميل في كـود البنـاء العـالمي قلقان الحالة التي قد تسبب إ

وبقـى %14.5 الى 10%معامل رفع األحمال من محصلة حيث تم تخفيض . 3المدرجة في جدول من التعليـل وبالرغم . 0.9 للعزوم كما هو بمقدار ةاء المعرض ضعمعامل خفض القوى في حالة األ

ـ كود الخرسانة لمعهد الخرسانة األمريكي هامشالمدرج في ، إال أن ةمن بقاء نفس درجة الموثوقي أن إبقاء معامل خفض القوى كما هو يخفض معامل األمـان وخصوصـا للمنشـآت ناين ير يالمؤلف

مل الميت اكبر بكثير من الحمل الحي وهو الغالب في المباني السـكنية الخرسانية التي يكون بها الح . بالمملكة العربية السعودية

ACI318- 95و ACI318-02 مقارنة حالة التحميل األحمال الجاذبية لكل من -) 3(جدول

U(ACI 318-95) = 1.4 D + 1.7 LU(ACI 318-02) = 1.2 D + 1.6 LU(95)/U(02)=(1.4D/L+1.7)/(1.2D/L+1.6)

5 4 3 2 1 D/ L 1.145 1.141 1.135 1.125 1.107 U(95)/U(02)

:حيث

U =المقاومة المطلوبة.

للمملكة IBC2003 وعلى هذا يجب إجراء دراسة للنظر في مدى مالئمة ما هو مدرج حاليا في . يجب الحفاظ عليها أثره على موثوقية ودرجة األمان التيوالعربية السعودية

: (Base Shear) قوة قص القاعدة - 3 -2

بين )4(ن جدول راق ي .UBC97لقد تغيرت معادالت قوى قص القاعدة عما كانت عليه في كود . IBC2003 وUBC97قوى قص القاعدة التصميمية لكل من

م المعايير التصميمية السابقة المتعمـدة ألخذ فكرة مبسطة عن الفرق بين حساب قوى القص باستخدا وما قد يستخدم في كود البناء السعودي والمستند على كود البنـاء العـالمي UBC 97على الكود IBC2003 أدوار خمسـة مكون من في مدينة جدة مبنى سكني ل يمكن دراسة مثال . يمكن عمل التالي

حسـب تصـنيف ( Bو ) UBC97حسـب تصـنيف ( SB على تربة مصنفة علـى إنهـا يدوسيشIBC2003 ( مع اخذ معامل الكفاءة الزلزالي للمبنىR = 5.5 .

:[7-5]ن المعايير الزلزالية المتبعة في المملكة العربية السعودية قد تحدد لك ما يلي إ B كفاءة زلزالية 2A زلزالي طاق ن

. W 0.054= وبالتالي تكون قوى قص القاعدة بعـض يمكن اعتبـار )1(در اإلشارة انه بالنظر الى الخريطة الزلزالية للمملكة في شكل وربما تج

وهذا بدوره يخفض قوى قص القاعدة الى . 1مناطق من مدينة جدة تتبع ضمن النطاق الزلزالي ال .نصف القيمة السابقة

IBC2003 و UBC97 قوى قص القاعدة التصميمية لكل من -)4(جدول UBC 97 IBC 2003

V = [Cv/(R/I)T] W ≤ [2.5 Ca/(R/I)] W ≥ 0.11 Ca I W

V = [SD1/(R/IE)T] W ≤ [SDS/(R/IE)] W ≥ 0.044 SDS IEWSDS = 2/3 SMS = 2/3 Fa SSSD1 = 2/3 SM1 = 2/3 Fv S1

:حيث V =قوة قص القاعدة. W =الوزن الميت الزلزالي. R =معامل الكفاءة الزلزالي للمبنى.

I,IE =معامل األهمية للمبنى. T = الدورة األساسية لإلهتزاز.

Cv,Ca =16معامالت زلزالية محددة في كل من جدول-Q 16 وجدول-R من UBC 97.

Fv,Fa =من (1)1615.1.2 وجدول (1)1615.1.2 معامالت الموقع من جدول IBC2003.

S1,SS = ثانية-1التسارع الطيفي لكل من الدورة القصيرة ودورة .

SM1,SMS =ثانية-1 لكل من الدورة القصيرة ودورة قصى زلزال معتبر ألالتسارع الطيفي .

SD1,SDS =ثانية-1 لكل من الدورة القصيرة ودورة التصميمي التسارع الطيفي .

فيجب أن يتوفر لدى IBC 2003النسبة لحساب قوى قص القاعدة بناء على كود البناء العالمي أما ب : المصمم التالي

Ss= 0.43 g مدينة جدة S1= 0.16 g

Site class B . [8] عام 50خالل % 2وذلك الحتمال تجاوز

مـن المعـايير % 20 بمقدار وهي قيمة اقل . W 0.044= ن قوى قص القاعدة وعلى هذا تكو . السابقة

أثنـاء IBC2003 خارطة زلزالية للمملكة متوافقة مع متطلبات كود ر وتجب اإلشارة الى عدم توف ودي وتشمل خطة عمل اللجنة الفنية الخاصة بمتطلبات مقاومة الزالزل لكود البناء السع . الورقة كتابة

إصدار هذه الخرائط خالل السنوات الثالث القادمة إن شاء اهللا، أي قبل تاريخ إصـدار كـود البنـاء .السعودي

: الخالصة والتوصيات -3

IBC2003 قامت هذه الورقة بإيضاح بعض األمور المؤثرة جراء استخدام كـود البنـاء العـالمي . ودي كمرجع رئيسي في إعداد كود البناء السع

: حيث اقترحت الورقة التالي من أجل توفير كود متكامل باللغة العربية يخدم المهندس الممارس في المملكة يجب أن يعـد .1

على إحالة المهنـدس إلـى النسخ المباشر للمعايير والمقاييس وتجنب اإلعتماد الكود بطريقة .غة العربية خاصة إن لم تكن مترجمة إلى اللمراجع أخرى بقدر اإلمكان

معامل خفض القوى فـي حالـة األعضـاء باستعمال التأكد من مستوى األمان الذي يتحقق .2 المباني المقامـة وتأثير ذلك علىIBC2003 (φ= 0.9)المستخدم في ووم عزالمعرضة لل

. محليا

د القيام بعمل خارطة زلزالية للمملكة العربية السـعودية متوافقـة مـع كـو الحاجة إلى .3

IBC2003 ويمكن بالتعاون مع الدول العربية استكمال خرائط الزالزل للعالم العربـي مـن . المحيط إلى الخليج

وجدير بالذكر أن هذا العمل يعتبر مراجعة أولية لبعض اإلختالفات وسوف يكتمل إن شاء اهللا مع تقدم . العمل في كود البناء السعودي

شكر وتقدير

على الدعم المقدم إلتمام هذه األمانة العامة للجنة و لكود البناء السعودي الوطنية ان اللجنة يشكر المؤلف . الالزمة لهذه الورقةاجعالورقة ، باإلضافة الى توفير كافة المر

ن الى أن النتائج المطروحة في هذه الورقة ال تمثل بالضرورة وجهة نظر اللجنة ا كما ينوه المؤلف ويمكن إعتبارها من ضمن المداوالت والمناقشات .نها عودي واللجان المنبثقة الوطنية لكود البناء السع

.التي تدور في اللجان الفنية المنبثقة ومن بينها لجنة متطلبات مقاومة الزالزل

المراجع

[1] International code council, International Building code, Country club Hills, IL, 2003.

[2] ACI 318, Building code Requirement for Structural (previously Reinforced) concrete (ACI 318M) and commentary (ACI 318M), American Concrete Institute, Farmington Hills, MI, 1995 and 2002.

[3] American Society of Civil Engineers, ASCE Standard Minimum Design Loads for Buildings and other Structures, ASCE 7-95, SEI/ASCE 7-02, 1995 and 2002, respectively.

[4] International Conference of Building Officials, Uniform Building code, Whittier, CA, 1997.

[5] Al-Haddad, et al., “A Study leading to Preliminary Seismic Design Criteria for the Kingdom,” King Abdul Azziz City for Science and Technology, 1998.

وزارة الشئون البلدية والقروية ، الدليل اإلنشائي لحساب األحمال الزلزالية واشتراطات تصـميم ]6[ . 1420األنظمة اإلنشائية للمباني بالمملكة العربية السعودية ،

القروية ، مراجعة وتدقيق المخططات اإلنشـائية للمبـاني فـي المنـاطق وزارة الشئون البلدية و] 7[ . 1421 ،المعرضة للزالزل

[8] Al-Zaid, R, Personal Communication, Civil Engineering Department, College of Engineering, King Saud University, Riyadh. [9] Ghosh, S.K., and Chittenden, S.E., 2000 IBC Handbook (Structural Provisions), Whittier, CA, 2001.

المسودة األولية لكودة التصميم واإلشتراطات واإلحتياطات المطلوبة فـي المنشـآت والمبـاني ] 10[ . 1997، دمشق، مجلس وزراء اإلسكان والتعمير العرب–المقاومة للزالزل