الگو های بار وارد بر ساختمان

بارهای وارد بر ساختمان جز یکی از سه گروه زیر خواهند بود :

الف ) بارهای مرده که عبارت‌اند از وزن اجزای دائمی ساختمان‌ها مانند : تیر ، ستون ، کف ، دیوار ، بام‌ها ، راه‌پله و تیغه‌ها . وزن تأسیسات و تجهیزات ثابت نیز در ردیف این بارها محسوب می‌شوند .

ب ) بارهای زنده عبارت‌اند از بارهای غیردائمی که در حین استفاده و بهره‌برداری از ساختمان به آن وارد می‌شوند . این بارها شامل بار برف ، باد یا زلزله نمی‌شوند . بارهای زنده با توجه به نوع کاربری ساختمان و یا هر بخش از آن ، و مقداری که احتمال دارد در طول عمر ساختمان به آن وارد گردد ، تعریف می‌شوند .

ج ) بارهای محیطی ناشی از عوامل طبیعی مانند : برف ، باد ، زلزله و …

با توجه به شرایط و بارهای موجود در سازه ، حالات بار را برای نرم‌افزار تعریف می‌کنیم . طبق بندهای فوق تمامی بارهای موجود در  ساختمان جزء یکی از بارهای مرده ، زنده ، یا بارهای محیطی خواهند بود .

حالات بارهای موردنیاز برای ساختمان‌ها به‌طورمعمول به شرح زیر است :

۱ ) حالات بار استاتیکی مرده :

این نوع بار از نوع DEAD می‌باشد .عمده بارهای مرده موجود در ساختمان‌ها مربوط به کف‌ها ، بار اتاق پله ، دیوارهای پیرامونی و پارتیشن‌ها خواهد بود . بخش‌های دیگری هم هستند که می‌توانند جزء این دسته از بارها باشند . مثل وزن تأسیسات و تجهیزات ثابت از قبیل لوله‌های شبکه آب و فاضلاب ، آسانسور ، تجهیزات برقی ، گرمایشی و تهویه‌ای که باید به نحو مناسب برآورد و در محاسبه بار مرده منظور گردد . چنانچه احتمال اضافه شدن این نوع تجهیزات نیز در آینده وجود داشته باشد وزن آن‌ها باید در نظر گرفته شود . ضوابط کلی مربوط به بارهای مرده در مبحث ششم آمده است .

با واردکردن مقدار ۱ در جعبه self-weight multiplier در پنجره موردنظر وزن تیرها ، ستون‌ها ، سقف ، مهاربندها ، دیوار برشی ، دال‌ها و کلیه اجزای سازه در نظر گرفته می‌شود  . درصورتی‌که سازه دارای سیستم سقف کامپوزیت نباشد تمامی بارهای مرده موجود در سازه با تعریف این نوع حالت بار پوشش داده می‌شود . اما در صورت وجود سیستم سقف کامپوزیت در سازه باید دو نوع بار مرده برای نرم‌افزار تعریف کنیم . یک حالت بار استاتیکی برای بارهای در زمان ساخت که شامل اسکلت فولادی ، دال بتونی و در صورت وجود وزن قالب‌بندی سقف می‌باشد . نوع دیگر حالت بار استاتیکی که مربوط به بارهای بعد از گیرش بتن می‌باشد شامل تمامی بارهای اضافه‌شده بعد از گیرش بتن می‌باشد . ازجمله بارکف سازی ، پارتیشن و ….

۲ ) حالات بار استاتیکی:

این نوع بار از نوع SUPER DEAD می‌باشد که برای سیستم سقف کامپوزیت و حالت بار استاتیکی مربوط به بارهای بعد از گیرش بتن می‌باشند .

۳ ) حالات بار استاتیکی زنده :

این نوع بار از نوع LIVE  می‌باشد تمامی بارهای زنده موجود در سازه به‌غیراز  بارهایی که مطابق بند ۶-۳-۸ قابل کاهش هستند از این نوع بار تعریف می‌شوند . بار زنده به بارهایی اطلاق می‌شود مقدار و یا نقطه اثر آن در طول زمان تغییر کند . بارهای مربوط به وزن اشخاص ، وزن اثاثیه و مبلمان و …. جزء این نوع بار هستند .

۴ ) حالات بار استاتیکی کاهش بارهای زنده :

این حالت بار از نوع  Reducible Live می‌باشد . تمامی المان‌هایی که مطابق بند ۶ – ۳ – ۸ مشمول کاهش سرباز می‌شوند از این نوع حالت بار استفاده می‌کنیم .

۵ ) حالات بار استاتیکی :

Quake این نوع حالت بار برای در نظر گرفتن نیروی جانبی زلزله در سازه می‌باشد .در نرم‌افزارهای Etabs و Sap 2000  نحوه محاسبه جرم مؤثر سازه در قسمت Mass Source تعریف می‌گردد . این وزن در ضریب زلزله معرفی‌شده به نرم‌افزار ضرب شده و نیروی زلزله محاسبه می‌شود .

به‌عنوان‌مثال :

در قسمت  Load نام بار را وارد می‌کنیم ( Ex ) .

از قسمت  Type نوع حالت بار را انتخاب می‌کنیم ( Quake ) .

در قسمت Set Weight Multiplier مقدار پیش‌فرض را صفر قرار می‌دهیم .

در قسمت Auto Lateral Load گزینه‌ی User Coefficient را انتخاب کنید.

انتخاب این گزینه تنها در صورت عدم وجود نیروی شلاقی در سازه می‌باشد . درصورتی‌که در محاسبه ضریب زلزله با توجه به آیین‌نامه ۲۸۰۰ زلزله ایران تناوب اصلی نوسان سازه بزرگ‌تر از ۰٫۷ ثانیه باشد باید نیروی شلاقی در تراز طبقه آخر به سازه اعمال شود . در این صورت باید به نحوی نیروی شلاقی برسازه اعمال کنید .(User Load) ازجمله اینکه بر اساس برش پایه به‌دست‌آمده از نرم‌افزار مقدار نیروی شلاقی را با توجه به آیین‌نامه ۲۸۰۰ محاسبه کنید و این نیرو به مرکز برش تراز آخر وارد کنید و یا می‌توان با معادل‌سازی آیین‌نامه Ubc 94 و آیین‌نامه ۲۸۰۰ زلزله در مواردی خاص نیروی شلاقی را به‌طور خودکار به سازه اعمال نمود.

در تنظیمات زلزله در پنجره‌ی modify در قسمت Direction And Eccentricity جهت اعمال نیروی زلزله را انتخاب می‌کنیم . طبق بند  ۶ – ۷ – ۲ – ۵ – ۱۰ – ۴ مبحث ششم در ساختمان‌های بیشتر از ۵ طبقه در صد بعد ساختمان در آن طبقه در امتداد عمود بر نیروی جانبی باشد . محاسبه ساختمان در برابر لنگر پیچشی الزامی می‌باشد . برای در نظر گرفتن لنگر پیچشی ، دو حالت بار برای جهت عرضی و دو حالت بار برای جهت طولی معرفی کنیم .

۶ ) حالات بار مجازی :

National درصورتی‌که برای طراحی سازه فولادی از روش حالت حدی و از آیین‌نامه فولاد آمریکا AISC360 – ۰۵ / IBC 2006 استفاده کنیم ، مطابق بند ۱۰-۲-۷-۱-۵ مبحث دهم باید باری مجازی جهت در نظر گرفتن خطاهای اجرایی تعریف کنیم. این خطاها اجرایی شامل اشکالی ازجمله خطای ساخت و مونتاژ ستون‌های سازه می‌شوند که با برون مرکزیت به وجود آمده لنگری اضافه را به سازه تحمیل می‌کنند .

۷ ) حالات بار استاتیکی:

Wall این حالت بار از نوع other تعریف می‌گردد. طبق آیین‌نامه ۲۸۰۰ برای محاسبه‌ی وزن هر طبقه ، وزن نصف دیوار طبقه به‌اضافه نصف دیوار از طبقه پایین در نظر گرفته می‌شود . در طبقاتی که طبقات جاری و طبقه تحتانی دارای ارتفاع مشابهی نباشند ، بین بار دیوار جانبی طبقه و وزنی که از محاسبه مجموع نصف دیوار طبقه و نصف دیوار طبقه زیرین به دست می‌آید اختلاف وجود دارد که این اختلاف به‌عنوان حالات بار معادل‌سازی جرم و بار در نظر گرفته می‌شود . این حالات بار برای بار پارتیشن و کف‌ها هم در نظر گرفته می‌شود .

نکته : حالات بار wall در هیچ‌کدام از ترکیب بارهای طراحی سازه شرکت نمی‌کند . تنها برای معرفی نحوه‌ی محاسبه‌ی جرم طبقات مطابق آیین‌نامه‌ی ۲۸۰۰ به نرم‌افزار معرفی می‌گردد .