بارگذاری ساختمان
فهرست مطالب
گفتار نخست 4
شناخت بارها و تعاريف سامانه‌هاي انتقال بار و بارگذاري 4
1-1) كليات 4
1-2) معرفي انواع بارها 5
1-3) مباني احتمالاتي بارگذاري سازه: 11
1-4) تعاريف سازه‌اي 17
قاب‌ها: 26
شكل‌پذيري: 29
سيستم مهاربندي افقي: 29
گفتار دوم 31
بارهاي مرده (Dead load) 31
2-1) كليات 31
2-2) بار مرده سقف‌ها 32
2-3) بار تيغه‌ها و جداگرها (Partition Loading) 40
2-4) بار مرده پله‌ها 43
گفتار سوم 46
بارهاي زنده (Live loads) 46
3-1) كليات 46
3-2) بار زنده كف‌ها: 46
3-3) اثر بدترين آرايش سربارهاي زنده 53
3-4) بارهاي وارد بر دست‌اندازها، نرده‌ها، جان‌پناه بامها و حفاظ پاركينگ‌ها 54
3-5) شيوه اعمال بار خودروها و وسايل نقليه 56
(بر اساس آيين‌نامه 519 ـ در مبحث ششم گنجانده نشده است) 56
3-6) كاهش سربارهاي زنده 58
3-7) سربارهاي ضربه‌اي 63
3-8) بارهاي حين اجراي ساختمان: 71
3-9) نمونه‌ها 71
3-10) تمرين‌ها 82
گفتار چهارم 86
بار برف (Snow load) 86
4-1) كليات 86
4-2) بار برف بامها 87
گفتار پنجم 96
بارگذاري باد (Wind load) 96
5-1) كليات 96
نمايه (5-1) تغييرات سرعت باد بر حسب يلندا 97
5-2) بارهاي ناشي از اثر باد 97
5-3) فشار و نيروي موثر باد بر ساختمان‌ها و ساير سازه‌ها 101
5-4) ضوابط عمومي طراحي سازه براي باد 110
5-5) نمونه‌ها 111
5-6) مسائل مربوط به نيروي جانبي باد 117
پيوست شماره 1: 121
جرم مخصوص مواد و جرم واحد مصالح و اجزاي ساختمان 121
پيوست شماره 2 129
بار زنده كف انبارهاي اجناس 129
پيوست شماره 3 133
روش تحليلي ديناميكي محاسبه بار باد در ساختمان‌هاي خاص 133
گفتار نخست
شناخت بارها و تعاريف سامانه‌هاي انتقال بار و بارگذاري
1-1) كليات
سازه‌هاي عمراني به عنوان يك فرآورده توليدي و صنعتي با كاربرد مشخص بوده كه با توجه به نوع كاربري و استفاده موردنظر، بارهاي مشخصي به آن وارد مي‌شود. اين سازه عمراني اگر پل باشد، مطمئناً بارهاي وارده بر آن با يك سد يا ساختمان مسكوني متفاوت خواهد بود. در پل بار اصلي وارده بر سازه آن، علاوه بر وزن پل، وزن خودروهاي عبوري و همچنين بار فشار سيلاب‌ها مي‌باشد، در حالي كه در سدها بار اصلي، فشار آب پشت سد و خطرات ناشي از لرزش‌هاي زمين لرزه مي‌باشند. در يك ساختمان كه كاربري مسكوني دارد، نيز مقادير بارهاي اصلي با ساختماني كه كاربري درماني يا تجاري دارد، متفاوت خواهد بود.
به عنوان يك تعريف كلي، بارگذاري تعيين حداكثر بار وارد بر يك سازه در مدت سن سودمندش با ريسك و خطر قابل پذيرش مي‌باشد. بطور كلي سازه‌هاي موجود را به سه دسته مي‌توان بخش كرد كه عبارتند از:
1. سازه‌هاي عادي و رايج، ساختمان‌هاي مسكوني، بيمارستان‌ها، مدارس و … بوده و داراي حداقل سن 50 سال مي‌باشد. در اين نوع سازه‌ها، ريسك و خطر قابل قبول بين 10-5% است، احتمال خطا و اشتباه در بارگذاري و تعيين بار اين نوع سازه‌ها تقريباً نزديك به صفر مي‌باشد، چرا كه به وفور ساخته شده و بارها تا اندازه زيادي شناخته مي‌شوند.
2. سازه‌هاي صنعتي نظير ساختمان‌هاي كارخانه‌ها، سوله، دكل‌هاي انتقال برق و … بوده و داراي حداقل 25 سال سن مي‌باشند. در اين دسته از سازه‌ها ريسك و خطر قابل قبول بين 1-5/0% است و احتمال خطا در بارگذاري و تعيين بار اين نوع سازه‌ها تا اندازه‌اي وجود دارد.
3. سازه‌هاي عمراني نظير سدها، پل‌ها، اسكله‌ها و .. بوده و داراي حداقل سن 200-50 سال مي‌باشند. در اين دسته از سازه‌ها ريسك قابل قبول بين 1-5/0% است و با نظر به اينكه با توجه به شرايط ساختگاهي (به ويژه در سدها) نوع بارگذاري، طراحي و محاسبات متغير بوده و به شدت تاثيرپذير است، از ضرايب اطمينان بالايي در تعيين بارها استفاده مي‌شود.
1-2) معرفي انواع بارها
بارهاي وارده بر سازه با توجه به منبع و منشاء انتشار بارها و رفتارها و تغييرات آنها دسته‌بندي مي‌شوند. به هرحال، با توجه به جميع شرايط دسته‌بندي زير را مي‌توانيم براي بارها داشته باشيم:
1. بار مرده (Dead Load):
اين نوع بار به دليل ثابت بودن مقدار آن تا انتهاي سن و عمر سازه به اين نام ناميده مي‌شود. وزن اجزاي سازه‌اي نظير سقف، تير و ستون‌ها، تيغه‌بندي، كف‌سازي‌ها و … به عنوان بار مرده شناخته شده‌اند و مي‌توان اين اجزا را با توجه به ابعاد هندسي و وزن حجمي و جزئيات اجرايي و فني آنها با بهره‌گيري از جداول وزن مصالح كه در مبحث مقررات ملي ساختمان ارائه شده است، بدست آورد.
در تعيين اين بار، بويژه در سازه‌های رايج مسكوني بايد دقت زيادي داشت و دليل آن نيز سهم زياد اين نوع بار در كل بارهاي وارده بر سازه مي‌باشد. شيوه و روش محاسبه اين نوع بار در گفتار دوم ارائه خواهد شد.
2. بار زنده (Live Load ):
بار زنده يا سربار در بيشتر مواقع با توجه به نوع كاربري سازه مشخص شده و به دو گونه كلي ايستا و ضربه‌اي دسته‌بندي مي‌شود. براي نمونه بار زنده در ساختمان‌هاي مسكوني در حالت ايستا، وزن انسان‌ها و بارهاي متغير وارده بر سازه مسكوني بوده و در حالت ضربه‌اي، وزن آسانسور يا بالابر مي‌باشد. مطمئناً خوانندگان درنظر خواهند داشت كه بار زنده يك پل با بار زنده يك سد متفاوت است.
3. بارهاي حين ساخت (As Built Load):
بارهاي حين ساخت با توجه به روش اجرا و مراحل اجرايي سازه تعيين مي‌شوند. در بسياري از مواقع در ساخت و سازها، بارهاي حين ساخت بيش از بارهاي بهره‌برداري سازه بوده و ضرورت دارد كه طراحي سازه براي اين حالت بار و اين نوع بارگذاري بررسي شود. در اجراي پل‌ها، از جراثقال‌هايي استفاده مي‌شود كه وزنشان بيش از وزن و بارهاي حالت بهره‌برداري مي‌باشد.
در ساختمان‌هاي مسكوني نيز بايد دال و سقف براي محل‌هاي دپوي مصالح (گچ، سيمان و ماسه) طراحي و كنترل شود.
4. بار برف (Snow load):
بار برف مربوط به سقف‌هاي پوشاننده ساختمان بوده و با توجه به شرايط جغرافيايي محل ساختمان متغير مي‌باشد. مطمئناً در مناطق برف‌گير و كوهستاني، بار برف بيشتر و در مناطق گرم و كويري بار برف بسيار كم مي‌باشد. در اين رابطه مبحث ششم، مقررات ملي ايران نقشه پهنه‌بندي ريزش برف را تهيه نموده است.
5. بار يخ (Ice load):
در مناطق سردسير، احتمال يخبندان آب در بعضي سازه‌هاي خاص مي‌باشد كه بايد درنظر گرفته شود.
6. بار باد (Wind load):
منشاء باد، تغييرات آب و هوايي مي‌باشد. در بسياري از حالت‌ها، باد همراه با آب بوده و اثرات فرسايشي آب نيز بايد درنظر گرفته شود. بار باد تحت عنوان فشار ناشي از وزش باد نيز بيان شده و مقدار فشار باد به صورت يك نمودار در سطح زمين كمتر و در ارتفاع بيشتر مي‌شود. همچنين سرعت و فشار باد در مناطق شهري با ساختمان‌هاي بلند كمتر از فشار باد در دشت باز و يا در ارتفاع خواهد بود. فرمول‌هاي زير را مي‌توانيم جهت رابطه بين فشار باد و سرعت آن بنويسيم:
