بارگذاری یکی از قسمت‌های مهم طراحی سازه می‌باشد که با استفاده از آن می‌توان یک طراحی را به صورت اخصاصی در بیاوریم و هر چه سازه به صورت اقتصادی تر طراحی شود به نفع همه‌ی اکیپ‌های اجرایی و کارفرما و طبیعت می‌شود که وظیفه‌ی هر مهندس سازه است که طراحی به صورت اقتصادی و علمی انجام بدهد.

[rev_slider alias=”slider-1″][/rev_slider]

بارها به دو دسته قائم و جانبی تقسیم می‌شوند که بارهای قائم شامل:
۱. بار مرده

الف) وزن اجزای ساختمان و مصالح مصرفی

ب) وزن تیغه ها و دیوار ها

ج) وزن تاسیسات و تجهیزات ثابت
۲.بار زنده

الف) بار زنده کف ها

ب) بار های ضربه ای

ج ) بار جراثقال

۳٫ بار های خاک و فشار هیدرواستاتیکی

۴٫ بار سیل

۵٫ بار برف

۶٫ بار باران

۷٫ بار یخ

۸٫ بار باد

۹٫ بار زلزله

• تشریح بارهای مهم

مهمترین بار ها از میان بارهای مطرح شده به ترتیب بار زلزله، بار مرده، بار زنده می باشد.

بار مرده

در محاسبه بار مرده باید وزن واقعی مصالح مصرفی و اجزای ساختمان مورد استفاده قرار گیرد برای محاسبه در صورت عدم وجود اطلاعات معتبر جرم واحد حجم یا جرم واحد سطح اجزای ساختمانی باید به شرح مندرج در پیوست شماره ۶-۲ مبحث ۶ مقررات ملی ساختمان در نظر گرفته شود.

بار زنده

باری غیر دائمی است که در حین بهره برداری از ساختمان یا سایر سازه‌ها به آن‌ها وارد شود. بار زنده شامل بارهای حین ساخت نمی‌شود.

بار زنده‌ای که در طراحی ساختمان‌ها و سایر سازه‌ها به کار می‌رود باید بیشترین بار مورد انتظار برای کاربری مورد نظر بوده و در هیچ حالتی از حداقل بار زنده گسترده یکنواخت داده شده، (طبق مبحث نظام مهندسی) با در نظر گرفتن میزان کاهش های مجاز، کمتر نباشد.

بار زلزله

این بار به مولفه‌های مهمی مانند جنس خاک، موقعیت جغرافیایی، ارتفاع ساختمان، سیستم سازه ای و … بستگی دارد.

اثر زلزله بر سازه ساختمان را می‌توان به روش های خطی یا غیر خطی تحلیل نمود.

روش‌های خطی شامل “تحلیل استاتیکی” ،”تحلیل دینامیکی طیفی” و ” تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی” است. روش های تحلیل دینامیکی خطی طیفی و تاریخچه زمانی را می‌توان در کلیه ساختمان، به کار برد ولی استفاده از روش استاتیکی معادل، دارای محدودیت هایی است.

کلیه المان‌های باربر ساختمان باید به نحو مناسبی به هم پیوسته باشند تا در زمان زلزله عناصر مختلف از یکدیگر جدا نشده و ساختمان به طور یکپارچه عمل کند در این مورد کف‌ها باید به عناصر قائم باربر، قاب‌ها یا دیوار، به نحو مناسبی متصل باشند، به طوری که بتوانند به صورت یک دیافراگم عمل کنند و نیروی ناشی از زلزله را به عناصر جانبی منتقل کنند.

ساختمان‌ها و اجزای آنها باید به نحوی طراحی گردند که سخت، شکل پذیری و مقاومت مناسب در آنها تامین شده باشد. برای تامین این منظور رعایت ضوابط شکل پذیری طراحی برای زلزله مطابق نیاز سیستم سازه الزامی است.

برای حذف یا کاهش خرابی ناشی از ضربه ساختمان های مجاور به یکدیگر ساختمان ها باید با پیش بینی درز انقطاع از یکدیگر جدا شده یا با فاصله ای حداقل از مرز مشترک با زمین مجاور ساخته شوند. فاصله درز را می‌توان با مصالح کم مقاومت که در هنگام وقوع زلزله بر اساس برخورد دو ساختمان به آسانی خرد می‌شوند، به نحو مناسبی پر نمود.

اهمیت در نظر گرفتن بار زنده در طراحی

• ایمنی ساختمان: طراحی سازه به گونه‌ای انجام می‌شود که بتواند در برابر حداکثر بارهای زنده احتمالی مقاومت کند و از بروز حوادث ناگوار جلوگیری کند.
• دوام ساختمان: در نظر نگرفتن بارهای زنده به طور دقیق می‌تواند باعث ایجاد تنش‌های اضافی در سازه شده و در طولانی مدت به تخریب آن منجر شود.
• اقتصادی بودن طراحی: با محاسبه دقیق بارهای زنده و اعمال ضرایب ایمنی مناسب، می‌توان از ابعاد و مقاطع اضافی در اعضای سازه‌ای جلوگیری کرده و هزینه‌های ساخت را کاهش داد.

عوامل موثر بر مقدار بار زنده

• نوع کاربری ساختمان: ساختمان‌های مسکونی، اداری، تجاری، صنعتی و… هر کدام بارهای زنده متفاوتی را متحمل می‌شوند.
• تعداد طبقات: هرچه تعداد طبقات یک ساختمان بیشتر باشد، احتمال تجمع افراد و اشیاء در یک نقطه بیشتر شده و در نتیجه بار زنده افزایش می‌یابد.
• مساحت طبقات: مساحت طبقات نیز بر مقدار بار زنده موثر است. هرچه مساحت طبقه بیشتر باشد، ظرفیت باربری بیشتری نیز مورد نیاز است.
• نوع مصالح و تجهیزات: استفاده از مصالح سنگین‌تر و تجهیزات صنعتی سنگین‌تر باعث افزایش بار زنده می‌شود.

مقررات ملی ساختمان در خصوص بارگذاری

یکی از مسایل مهم در مهندسی عمران بحث بارگذاری می باشد که مبحث ششم مقررات ملی ساختمان نیز به این مطلب اختصاص داده شده است.

در این مقاله به نحوه کاهش بار زنده طبق مقررات ملی ساختمان و مبحث ۶ سال ۹۸ و مبحث نهم سال ۹۹ می‌پردازیم و مغایرت بین این دو مبحث را با هم مقایسه و نتیجه‌گیری می‌کنیم.
بار زنده در طراحی و بارگذاری به دو صورت ۱. بار زنده کاهش یافته ۲. بار زنده غیر قابل کاهش استفاده می‌شود که بیشتر طراح‌ها بار زنده را غیر قابل کاهش گرفته و دیگر به سراغ تحلیل و کاهش آن نمی‌آیند که بعد از تحلیل این مقاله متوجه می‌شوید که این کار باعث غیر اقتصادی شدن طراحی می‌شود.
طبق بند ۶-۵-۴-۱ کاهش بارهای زنده گسترده یکنواخت طبق فرمول ۶-۵-۱ قابل انجام می باشد. و این فرمول در ETABS به عنوان LRed (Reducibke Live) موجود می‌باشد.

طبق بند ۶ـ۵ـ۵ـ۲ که بارهای زنده سنگین هستند کاهش بار زنده برای مقادیر بیش از ۵ کیلو نیوتن بر متر مربع مجاز نمی باشد در نتیجه در صورتی می‌توان کاهش بار زنده طبق بند ۶ـ۵ـ۵ـ۱ انجام داد که بار زنده کمتر از ۵kw/m2 باشد پس اگر بار ۵۰ kw/m2 داشتیم هم می‌توان کاهش بار طبق بند ۶ـ۵ـ۵ـ۱ اعمل کردم.
کاهش بار زنده دیگر هم در ترکیبات بار می باشد که اگر بار زنده کمتر از ۵kw/m2 باشد می‌توان در ترکیبات بار ۳ و ۴ و ۵ که در زیر آمده‌اند:

می‌توان ضریب ۰/۵ به بار زنده کاهش نیافته اعمال کرد.
مغایرت بین مبحث ۹ و ۶ :
طبق مبحث ۹ بند ۹ـ۷ـ۳ـ۲ استفاده همزمان از دو بار کاهش یافته مجاز است پس طبق این مبحث هم می‌توان از (Reducibke Live) همزمان با کاهش این بار زنده در ترکیبات بارگذاری با اعمال ضریب ۰/۵ به جای ۱ استفاده کرد ولی طبق مبحث ۶ استفاده همزمان از این دو بار کاهش یافته طبق بند الف در ترکیبات بارگذاری مجاز نمی باشد و تنها از یکی از کاهش بارهای زنده می‌توان استفاده کرد.
نتیجه گیری:
از آنجا که برای بارگذاری از مبحث ۶ استفاده می‌کنیم و مبحث تخصصی بارگذاری می باشد پس بهتر است که کاهش بار زنده هم طبق مبحث ۶ اعمال گردد البته منعی برای استفاده بار زنده کاهش یافته همزمان طبق مبحث ۹ نمی‌باشد ولی برای مبحث ۱۰ مقررات ملی ساختمان، این منع وجود دارد که بهتر است که طراحان سازه از مبحث ۶ برای تمامی بارگذاری ها هم برای اسکلت فولادی و بتنی استفاده کرد.

[rev_slider alias=”slider-1″][/rev_slider]

نویسنده: مهندس قادمیان و مهندس غلامی