بارهای وارده بر ساختمان
شناخت بارهای وارد بر ساختمان و بررسی دقیق آنها در طراحی و اجرای سازه‌های عمرانی بسیار مهم است. زیرا هر چه توزیع بارهای وارد بر ساختمان متعادل تر باشد، مقاومت و ایمنی ساختمان بیشتر شده و طول عمر مفید ساختمان هم بالا می‌رود. در صورتی که به هر دلیلی مانند بی دقتی یا صرف نظر کردن از برخی موارد برای کاهش هزینه‌های پروژه، بارهای مختلف در طراحی و اجرای سازه در نظر گرفته نشوند، احتمال خطر و ایجاد حوادث ناگوار جانی و مالی وجود دارد. به علاوه، شناخت دقیق بارهای وارد بر سازه ساختمان به مهندسین معماری و عمرانی کمک می‌کند تا بتوانند سازه‌های مطمئن، ایمن و پایداری طراحی کنند. همچنین، با توجه به این که بارهای وارد بر سازه‌های ساختمان در طول زمان تغییر می‌کنند، مثلاً بار مرده در اثر تغییرات دما و رطوبت ممکن است تغییر کند، شناخت دقیق بارها به مهندسان کمک می‌کند تا بتوانند سازه‌ها را برای مقاومت در برابر تغییرات بارها طراحی کنند.برای آشنایی با انواع بارهای وارد بر ساختمان تا انتهای مقاله همراه ما باشید تا با انواع بارهای وارده بر ساختمان بیشتر آشنا شوید. همانطور که میدانید امروزه برای طراحی و محاسبه سازه های ساختمانی نیز از نرم افزار های مختلفی در حوزه عمران استفاده می شود که نرم افزار تکلا استراکچرز یکی از بهترین نرم افزارهای طراحی سازه می باشد که امروزه بسیاری از مهندسان عمران از آن استفاده می کنند اگر شما هم علاقه مند به آموزش این نرم افزار بی نظیر هستید میتوانید پکیج آموزش تکلا استراکچرز را از سایت آپادمی تهیه کنید.
انواع بارهای وارده بر ساختمان
بارهای وارد بر سازه ساختمان به صورت کلی به دو دسته بارهای داخلی و بارهای خارجی تقسیم می‌شوند. بارهای خارجی به نیروهایی گفته می‌شود که از خارج سازه بر آن وارد می‌شوند، مانند بار بادی، بار برف، بار زلزله و غیره. بارهای داخلی نیز در اثر وارد شدن بارهای خارجی در عناصر سازه ایجاد می‌شوند و شامل بارهای دائمی یا مرده و بارهای زنده هستند. بارهای مرده شامل وزن خود ساختمان، دیوارها، ستون‌ها، پله‌ها و سایر اجزای سازه است که به طور ثابت روی ساختمان وارد می‌شوند. بارهای زنده شامل بارهایی هستند که به طور موقت بر ساختمان اعمال می‌شوند مانند وزن افراد، میز، صندلی، خودرو و غیره.شناخت بارهای وارد بر سازه ساختمان و تعیین میزان آنها در طراحی و اجرای سازه‌ها بسیار مهم است. چرا که هر چه بارها به صورت دقیق‌تر محاسبه شوند، سازه‌هایی با مقاومت، پایداری و ایمنی بیشتر طراحی می‌شوند که می‌توانند در برابر نیروهای خارجی و داخلی مقاومت کنند. به طور کلی بارهای وارده بر ساختمان به انواع زیر تقسیم می‌شوند:
• بار مرده
بار مرده به بارهایی گفته می‌شود که بر اثر وزن ناشی از المان‌های سازه ایجاد می‌شود و به صورت دائمی و ثابت بر روی سازه وارد می‌شود. بارهای مرده شامل وزن دیوارها، سقف‌ها، کف‌ها، ستون‌ها، پشتیبانی‌های سیستم‌های مختلف و غیره هستند. مقدار بارهای مرده در ساختمان، از حاصل ضرب حجم هر یک از اجزای ساختمان به وزن مخصوص مصالح آنها به دست می‌آید. به عنوان مثال، وزن متر مربع از دیوارها با توجه به ضخامت و نوع مصالح آنها محاسبه می‌شود و سپس با ضرب این مقدار در مساحت دیوارها، وزن بار مرده مربوط به دیوارها به دست می‌آید. این محاسبات برای تمامی اجزای ساختمان انجام می‌شود. امروزه با استفاده از مصالح سبک‌تر همچون یونولیت و فوم بتن، این بارها به شدت کاهش یافته‌اند. یونولیت به لحاظ حجم و استحکام خوب در مقایسه با وزن آن، بسیار سبک است و می‌تواند در جایی که نیاز به کاهش بار مرده است، استفاده شود. به همین دلیل، استفاده از این نوع مصالح در صنعت ساختمان‌سازی به شدت گسترش یافته است.
• بار زنده
بار زنده می‌توانند ناشی از جابجایی و حرکت اشیا مختلف و یا افراد در بخش‌های مختلف سازه باشند. بارهای زنده در حقیقت بارهای موقتی، متحرک و عمودی هستند و عموماً ناشی از حرکت و فعالیت انسان‌ها، حیوانات، وسایل نقلیه و تجهیزات الکتریکی در داخل ساختمان است. به طور کلی، بار زنده شامل وزن افراد، حیوانات، مبلمان، میز، صندلی، کالاها و هرگونه باری است که در ساختمان وجود دارد و به طور معمول در طول زمان تغییر می کند. مقدار بار زنده معمولاً بر اساس مقررات ملی و بین‌المللی، نظیر استاندارد بار زنده ملی، که برای طراحی و ساخت سازه‌ها استفاده می‌شود، محاسبه می‌شود. در محاسبه بار زنده، عواملی همچون نوع، ماهیت و تعداد افراد و وسایل موجود در ساختمان، مشخص شده و بر اساس این عوامل، مقدار بار زنده برای هر قسمت از ساختمان محاسبه می‌شود. به طور کلی، بار زنده یکی از عوامل مهم در طراحی و ساخت سازه‌ها است و باید در نظر گرفته شود تا سازه بتواند در برابر این بارهای تحریکی مقاومت کند.
• بار باد
بار ناشی از باد نیز یکی از انواع بارهای دینامیکی است که در طول زمان تغییر جهت و شتاب می‌کند. برای پیش‌بینی بار ناشی از باد نیاز به استفاده از معادلات دینامیکی داریم. با این حال، در ساختمان‌های با ارتفاع کم و متوسط، معمولاً از بارهای استاتیکی معادل برای پیش‌بینی اثرات باد استفاده می‌شود.
• بار برف
برف نیز یکی از عوامل خارجی است که در فصل زمستان می‌تواند یک بار ویژه بر روی ساختمان‌ها وارد کند. بار ناشی از برف می‌تواند وزنی اضافی برای ساختمان ایجاد کند و باید به گونه‌ای از روی ساختمان برداشته شود تا به سازه آسیب نرساند. برای محاسبه بار ثقلی ناشی از برف، وزن برف انباشته شده روی بام و سایر قسمت‌های ساختمان به دست می‌آید. در این محاسبه، ضرایب متغیری برای موارد مختلفی مانند موقعیت جغرافیایی، شرایط اقلیمی، کاربری ساختمان، بافت شهری و شکل آن در نظر گرفته می‌شود. با استفاده از این ضرایب، می‌توان به صورت نسبی بار ثقلی ناشی از برف روی بام ساختمان را محاسبه کرد و به طور مناسب از آن در طراحی و ساختمان استفاده کرد.
• بار سیل
بعد از بارندگی‌های شدید معمولاً سیل به راه خواهد افتاد. نیرویی که از برخورد سیل به ساختمان وارد می‌شود با نام بار سیل شناخته می‌شود. بار سیل، نیرویی است که از برخورد آب و سیلاب به سازه وارد می‌شود. بار سیل ممکن است شامل نیروی دینامیکی و ثابت باشد که به دلیل جریان آب و ضربه امواج سیلاب به سازه ایجاد می‌شود. این بار می‌تواند باعث شکستن و تخریب سازه شود و باید در طراحی سازه‌هایی که در مناطق با خطر سیل قرار دارند، مدنظر قرار گیرد. در طراحی سازه‌هایی که در مناطق با خطر سیل قرار دارند، باید از جزئیات سازه‌ای مانند ارتفاع سازه، شکل و قطر ستون‌ها و پایه‌ها، نوع و مقاومت مصالح و همچنین محل قرارگیری دیوارهای تحت فشار استفاده شود که بتوانند نیروهای بار سیل را تحمل کنند.
• بار زلزله
بار زلزله یکی از انواع بارهای دینامیکی است که در زمان وقوع زلزله به ساختمان وارد می‌شود. این بار شامل نیروی دینامیکی است که به دلیل امواج لرزه‌ای و لرزش‌های سازه ایجاد می‌شود و می‌تواند باعث تخریب و آسیب به سازه شود. بار زلزله به عنوان یکی از بارهای مهم در طراحی سازه‌ها مدنظر قرار می‌گیرد و طراحی سازه‌ها باید به گونه‌ای باشد که بتوانند نیروهای زلزله را تحمل کنند و خسارات و آسیب به سازه را کاهش دهند. در طراحی سازه‌ها برای مقابله با بار زلزله، از روش‌های تحلیل دینامیکی مانند تحلیل طیفی و تحلیل زمانی استفاده می‌شود. همچنین، در طراحی سازه‌ها از مصالح مقاوم در برابر زلزله مانند فولاد خالص و بتن مسلح استفاده می‌شود.
مقاله پبشنهادی: تکلا استراکچرز چیست؟
مسیر انتقال بارهای وارد بر ساختمان
مسیر انتقال بارها در ساختمان، به معنای مسیری است که بارهای وارد بر ساختمان را از اجزای مختلف ساختمان، مانند دال‌ها، تیرها، ستون‌ها و پایه‌ها به زمین منتقل می‌کند. برای انتقال بارها، نیروهایی از ناحیه‌ای از ساختمان شروع می‌شود و از طریق اجزای دیگر ساختمان به سمت زمین منتقل می‌شوند. به این صورت که سازه مورد نظر تمامی بار خارجی وارد شده به هر طبقه را از دال به طرف تیر فرعی، بعد به طرف تیر اصلی، سپس به ستون و در نهایت از ستون به پی و زمین منتقل می کند. در صورتی که بارهای وارد بر ساختمان، از ظرفیت مقاومتی اجزای ساختمان بیشتر باشند، ممکن است باعث خرابی و تخریب ساختمان شوند. به همین دلیل، طراحی و ساخت سازه‌ها باید به گونه‌ای باشد که بتوانند در برابر بارهای وارد بر آنها مقاومت کنند و بارها به صورت مناسب به زمین منتقل شوند.
بررسی بارهای جانبی وارد بر ساختمان به صورت خارجی
نیروهای خارجی وارد بر ساختمان بر اساس منبع ایجاد کننده، جهت اعمال نیرو و سرعت اعمال بار، به گروه‌های مختلفی تقسیم می‌شوند، که به صورت خلاصه در زیر آورده شده است:
1. بارهای خارجی بر اساس منبع ایجاد کننده:
• بارهای طبیعی: مانند نیروی جاذبه زمین، وزن اسکلت، بار برف، نیروی یخ‌زدگی، نیروی باران و نیروی باد
• بارهای انسانی: مانند راه‌رفتن، جابجایی وسایل، بار انفجار، بار ضربه و غیره
2. بارهای خارجی بر اساس جهت اعمال نیرو:
• بارهای قائم: مانند بارهای مرده، بارهای زنده و بارهای برف
• بارهای افقی: مانند نیروهای ناشی از باد و زلزله
3. بارهای خارجی بر اساس سرعت اعمال بار:
• بارهای استاتیکی: مانند بارهای مرده و بارهای ثابت
• بارهای دینامیکی: مانند نیروهای باد و زلزله که به صورت ناگهانی و با سرعت بالا به سازه وارد می‌شوند.
مقاله ییشنهادی: سخت‌افزار مورد نیاز تکلا استراکچرز
انواع نیروهای داخلی
در ساختمان‌ها، نیروهای داخلی به نیروهایی گفته می‌شود که در داخل سازه و به دلیل وزن سازه و بارهای خارجی بر سازه ایجاد می‌شوند. این نیروها شامل موارد زیر می‌شوند:
1. محوری: نیروهای محوری نیروهایی هستند که در امتداد محور طولی عضو موردنظر وارد می‌شوند. این نیروها به صورت عمود بر سطح مقطع عضو اعمال می‌شوند و شامل نیروهای کششی و فشاری هستند. این نیروها معمولاً در قطعاتی از سازه که در آنها بارهای عمودی اعمال می‌شوند، مانند ستون‌ها و دیوارهای باربر، به وجود می‌آیند. در طراحی و اجرای سازه‌ها، نیروهای محوری بسیار مهم هستند و باید در نظر گرفته شوند تا سازه قادر به تحمل بارهای عمودی باشد و از خرابی و نقصان جلوگیری شود.
2. نیروهای برشی: نیروهای غیر هم‌جهتی هستند که در یک قسمت از عضو را در یک جهت و قسمت دیگر آن را در جهت مخالف حرکت می‌دهند و در صورتی که این نیروها بیشتر از ظرفیت تحمل باشند، باعث شکست عضو خواهند شد.
3. نیروهای خمشی: نیروهای گشتاوری هستند که در صورت شدید بودن می‌توانند باعث خم شدن عضو مورد نظر شوند. این نیرو دقیقاً مانند نیرویی است که برای خم کردن لوله‌ها استفاده می‌شود.
4. نیروهای پیچشی: نیز نیروهای گشتاوری هستند که در صورت شدید بودن باعث تاب‌خوردگی اعضا می‌شوند. این نیروها به ویژه در سازه‌هایی که شامل عضوهای استوانه‌ای هستند، مانند سازه‌های بتنی پیش‌تنیده، بسیار مهم هستند و باید در طراحی و اجرای سازه مورد توجه قرار گیرند.
مقاله پیشنهادی: پرکاربرد ترین نرم افزارهای عمران
در این مقاله با انواع بار های وارد بر سازه آشما شدید امیدوارم این مقاله برای شما مفید بوده باشد و از این مقاله لذت برده باشید.
پاسخ به نظر:
بسیار عالی
وقت بخیر
ممنون موفق باشید.