انواع بار های وارد بر سازه

مقدمات

بار های وارد بر سازه و ساختمان یکی از مهمترین عوامل موثر بر طراحی سازه است و در این مقاله به ریز و درشت و کم ‌و کیف انواع بار های وارد بر سازه و ساختمان خواهیم پرداخت

عموما بار های وارد بر سازه به صورت مستقیم و غیر مستقیم توسط انسان ایجاد میشود و یا این طبیعت است که این بارها را ایجاد میکند .

در واقع منبع بار های وارد بر ساختمان دو دسته اند :

1. مصنوعی
2. ژئو فیزیکی

بار های مرده

آن دسته از بارهایی هستند که در تمام طول عمر ساختمان ثابت می مانند و تغییر نمیکنند مانند وزن ساختمان

البته درباره بار های مرده جلوتر و به شکل تفصیلی خواهیم پرداخت.

منابع بارهای مصنوعی میتوانند شامل چیزهای مختلفی باشند ، از جمله آنها میتوان به موارد زیر اشاره کرد :

• حرکت ماشین آلات سنگین
• برخورد اشیاء در بیرون یا داخل ساختمان
• انفجار هایی که مسبب انسانی دارند
• گاهاََ مشاهده شده که مترو یا قطار های شهری از زیر یا دل یک ساختمان میگذرند که باعث ایجاد لرزشها و طبیعتا وارد شدن یک بار مصنوعی به سازه میشود

بار های طبیعی

منابع بارهای طبیعی نیز همچون همتای خود ، یعنی منابع بار مصنوعی ، شامل زیر موضوعات مختلفی است که میتوان از مهم ترین آنها به موارد زیر اشاره کرد :

• زلزله
• باد و طوفان
• گاهاََ سیل هایی که مستقیماََ به سازه ها آسیب میزنند

همچنین بارهای تصنعی و طبیعی نسبت به هم بی تفاوت و بی ارتباط نیستند.

مثلا اگر مصالح ساختمانی برای واکنشهایی که در برابر گرما ، سرما ، رطوبت ، تغییر درجه حرارت و امثالهم دارند ، آزاد نباشند ، ممکن است در محل های حیاتی ساختمان گیر ایجاد کنند و در اثر همین گیر و فشار ، بارهای پیش بینی نشده ای به ساختمان وارد شود که میتواند خطرناک باشد .

هم اکنون ، کمی بیشتر و جزئی تر به بارهای وارد بر ساختمان میپردازیم

بارهای زنده

بارهای ثقلی ‌ای هستند که اصطلاحاََ آمد و شد میکنند و ثابت نیستند .
عمده این بار وزن انسان ها و ابزار و وسائلی است که داخل ساختمان قرار میگیرد.

تعریف دیگری از بارهای مرده

بارهای مرده که بارهای ثقلی ثابت ساختمان محسوب میشوند و خود دو دسته اند :

1. بار های استاتیکی
2. بار های دینامیکی

بار های استاتیکی همیشه جزء ثابت بارهای مرده هستند این در حالی است که بارهای دینامیکی بار های مرده‌ای هستند که نه اینکه ثابت نباشند اما با یک سری عوامل از جمله تغییر فصل ، تغییر میکنند.

بار های اجرایی ساختمان

اجرای سازه به طور کلی بر پایه بارهای مرده و زنده صورت میگیرد لکن ممکن است قطعه ای از سازه باشد که در حین اجرا ، بارهای وارد بر آن خیلی بیشتر از محاسبات طرح بشود .

ممکن است در این صورت شکست آن قطعه نتیجه کار باشد ‌.

این نوع بار ها ، بارهای اجرایی ساختمان میگویند که لازم است با خرج دقت کافی در حین محاسبات ، از بروز خطاهای انسانی و محاسباتی جلوگیری به عمل آید.

بار برف و باران و یخ زدگی ها

یکی دیگر از انواع بار های وارد بر سازه بار باران و برف می باشد

با محاسبات میانگین بارش برف در طی سالیان ، یک مقدار کلی و تقریبی برای بار برف در نظر گرفته میشود .

گرچه برف های رویین و سبک با باد حمل شده و یا بر اثر گرما آب میشوند ، اما باید حتما بار ناشی از برف را برای سازه مد نظر داشت.

بار باران از دیگر بارهایی است که مدنظر قرار ندادن آن خساراتی جبران ناپذیر در پی دارد .

گرچه بار باران از برف کمتر است اما تجمع آب باران به عنوان مثال در بام بار زیادی ایجاد میکند که میتواند به خم شدن کف بام یا حتی به فروریختن بام منجر گردد.

یخ روی اجزای خارجی‌ای تشکیل میشود که غیر از وزنشان بار دیگری تحمل نمیکنند .

فراهم آوری شرایط لازم برای تحمل بار ناشی از قندیل های یخی و سنگین بر اجزا ساختمان با مهندسان است

بار باد

در گذشته این موضوع ، موضوعی نبود که موجب دل مشغولی باشد . اما امروزه با توجه به حذف برخی تیرها با دهانه زیاد یا مثلا استفاده از دیوارهای پیرامونی “بار نَبَر” برای کاهش بارهای مرده ساختمان مد نظر است ، استقامت ساختمان کاهش میابد و در برابر باد آسیب پذیرتر میشود .
بار ناشی از تغییر حجم مصالح :
تغییر حجم مصالح میتواند دلایل مختلفی داشته باشد ، از جمله آنها موارد زیر می باشد و اگر این تغییر حجم نتواند آزادنه کار خود را بکند ایجاد نیرو میکند :

• تغییرات دما
• غرش
• انقباض

بار انفجار

گاهاََ ساختمان مجبور به تحمل نیرویی داخلی مضاف بر نیروی خارجی نیز هستند! گرچه این نیرو به ندرت برای ساختمانی رخ میدهد ، اما باید تدابیر لازم برای آن اندیشیده شود .

البته متاسفانه این موضوع خیلی برای متولیان امر اهمیت ندارد ‌.

ولی انفجار یک آپارتمان در سال ۱۹۶۸ در لندن توجهات بسیاری را به سوی خود جلب کرد .

این موضوع در داخل هم سابقه دارد و گاهی اوقات میشنویم متاسفانه نشت لوله گاز یا انفجار مواد محترقه تهیه شده برای مراسم چهارشنبه آخر سال ، جان هموطنانمان را میگیرد .

جالب است بدانید که ساختمان عظیم پلاسکو نیز پس از وقوع چند انفجار شدید بود که متاسفانه از پای درآمد و فرو ریخت.

بار زلزله

در صورتی که زمین ( یا هر شیئ ای ) بلرزد ، در سازه ای که روی آن قرار دارد ارتعاش ایجاد شده و نیرو به وجود می آید .

سازه باید این نیرو را به زمین منتقل کند تا از آثار سوء آن در امان بماند .

این نوع بار از رسته‌ی بارهای زودگذر است.

بار خاک

در سازه های زیر زمینی مثل زیرگذر ها یا تونل های زیر زمینی ، خاک به تونل فشار وارد میکند .

چنانچه زیر زمین و اطراف تونل یا سازه زیرزمینی از آب های زیر زمینی مملوء باشد ، آن نیز به سازه فشار وارد میکند که باید توسط سازه تحمل شود.

به طور کلی فشار فعال خاک برای محاسبات بار خاک استفاده میشود. فشار فعال منجر به وارد شدن بار خاک بر محیط اطراف میشود؛ در حقیقت فشار منفعل، نیرویی ناشی از مقاومت خاک (زمین) در مقابل بارهای وارد شده است. هیچ مقاومت منفعلی به علت عدم وجود نیروهایی ناشی از مقاومت خاک وجود ندارد و تنها زمانی که دیوار در تماس مستقیم با خاک باشد، فشار منفعل در خاک برای مقاومت در برابر جرم دیوار وجود خواهد داشت.

معیار های محاسبه فشار خاک

1. زاویه نشست
2. اصطکاک بین خاک و دیوار

محاسبات بار خاک اغلب برای محاسبه فشار خاک ناشی از وجود دیوارهای حائل و دیوارهای زیرزمین انجام میشود.

بارهایی که لازم است هنگام طراحی و ساخت دیوارهای حائل، دیوارهای زیرزمین و هرگونه سازه زیرزمینی لحاظ شوند، به شرح ذیل است:

1. فشار زمین (خاک)
2. بار مضاعف ناشی از سازههای کناری
3. فشار آب (برای در نظر گرفتن شرایط حاد سیلابی، رانش زمین که در آن آبهای زیرزمینی هم تراز عمق زیرزمین هستند.)

بار سیالات

بار سیالات باید با استفاده از فشار استاتیکی مایعات و اثر آن بر روی مهار مایعات (فشار= چگالی * ارتفاع سیال در محیط بسته) محاسبه شود. بیشترین کاربرد این محاسبات در مخازن آب و دیوارهای زیرزمینی است.

بار ناشی از وسایل نقلیه

این بار در صورتی هنگام طراحی سازه لحاظ میشود که سازه دارای پارکینگ یا رمپ باشد یا خود سازه بزرگراه و پل باشد و یادر حالت کلی هر سازهای که وسایل نقلیه از روی آن و یا از داخل آن عبور میکنند. نه تنها باید وزن وسایل نقلیه در طراحی لحاظ شود، بلکه لازم است که بارهای ضربه ای وسایل نقلیه ای هم در نظر گرفته شوند.

در نهایت با تصویری مطالب فوق را جمع بندی می کنیم

خبر خوب این است که اغلب بار های وارد بر ساختمان را ایتبس محاسبه می کند و اگر می خواهید این نرم افزار را کاملا کاربری فرا بگیرید بر روی تصویر زیر کلیک کنید .