بار زنده ساختمانی (جلسه هجدهم)

بار زنده ساختمان در تاریخ ۱۴۰۱/۱/۱۴به روز رسانی شد!

بار زنده ساختمانی :

بار زنده ساختمانی و یا Live Load ازجمله بارهایی می‌باشد که همواره با تمامی سازه‌های ما همراه است. تا کنون داستان حلقه مهندسی در پل کبک کانادا را شنیده‌اید؟ در سال ۱۹۰۷ میلادی در کشور کانادا که امروزه ما اسم آن را به‌عنوان یکی از پیشرفته‌ترین کشورها درزمینه عمران میشناسیم، قرار به احداث یک پل بر روی رودخانه کبک شد.

پل کبک که در سال ۱۹۱۷ کامل شد، طولانی‌ترین پل کنسولی در نوع خودش در جهان است. این پل بافاصله آزاد ۵۴۹ متر بین دو ستون مرکزی، یک شاهکار بزرگ مهندسی است.این پل اولین پل در آمریکای شمالی بود که از نیکل فولاد ساخته شد و نیز برای اولین بار از روش اسکلت فلزی به شکل K در ساخت این پل استفاده شد.در طول زمان ساخته‌شدن این پل ۳ مرتبه سازه اصلی کل این پل بر روی رودخانه فروریخت و جان بیش از ۱۵۰ انسان را گرفت. پس از آن دولت کانادا تمامی فولادهای حاصل از این سازه‌های که به درون آب ریخته شده بودند را جمع‌آوری کرد، ذوب  کرد و به حالت حلقه درآورد تا این پس هرکسی که می‌خواهد سازه‌ای را طراحی و اجرا کند، این حلقه را در دستان خود کند تا به یاد جان انسان‌ها بیفتد.

چرا مهندسان کانادایی این حلقه را دست می‌کنند؟
در سال ۱۹۰۷ زمانی که کارگری در حال پرچ زدن روی بخش جنوبی پل کبک بود متوجه نصف شدن پرچی شد که حدود یک ساعت پیش، آن را نصب‌کرده بود. چند ثانیه بعد به یک‌باره پل فولادی عظیم به داخل رودخانه فروریخت. حادثه تلخ زمانی اتاق افتاد که از ۸۶ کارگری که روی این سازه فولادی مشغول به‌کار بودند تنها ۱۱ نفر جان سالم به دربردند. پس از بررسی‌های انجام‌شده تئودور کوپر، مهندس عمران آمریکایی، به دلیل اشتباهات مهلک و جبران‌ناپذیر در محاسبات و طراحی پل به‌عنوان مقصر اصلی این حادثه شناخته شد. اما داستان به همین‌جا ختم نشد و دهنه میانی این پل بار دیگر سقوط کرد و این بار ۱۳ نفر را به کام مرگ فرستاد. پس از این اتفاقات ناگوار پل کبک تبدیل به زیارتگاه مهندسان شد تا قدرت تخریبی خطاها و سهل انگاری های انسانی را یادآوری کند. پرفسور هالتین از روسای پیشین سازمان مهندسی کانادا,ایده‌ی مراسم سوگندنامه‌ی بقراط تنظیم‌شده است: آگاه کردن تازه مهندس از حرفه‌ی او و اهمیت اجتماعی آن گفتنی است در پایان این مراسم به تازه مهندسان “انگشترفولادین” اهدا می‌شود تا یادآور نقش حرفه‌ای ، اخلاقی و اجتماعی آنها باشد.

هرکسی در کانادا به درجه مهندسی می‌رسد نه صرفاً تحصیلات دانشگاهی بلکه بعد از گذراندن هفت خوان رستم و سال‌ها کارآموزی عضو نظام‌مهندسی کانادا شده و گواهینامه دریافت می‌کند. طی مراسمی و با ادای سوگند آن حلقه  مهندسی را در دست می‌کند که همیشه به یاد داشته باشد خطای او چه فاجعه‌ای را رقم میزند.

اما زمانی که فروریختن این پل را بررسی می‌کنیم متوجه می‌شویم که دلیل آن بی‌توجهی به بار مرده و  بار زنده در سازه‌های می‌باشد. به همین دلیل جلسه هجدهم از آموزش ایتبس به موضوع بار زنده اختصاص‌یافته است.

 

 

تمایل دارید این جلسه و جزوه آموزشی آن را دانلود کنید؟
اين جلسه حاوي

1. فيلم آموزشي بالا
2. ۲ جزوه آموزشي براي درک بهتر ويديو به زبان فارسي

ميباشد، اگر تمايل داريد تمامي۴۴ قسمت آموزش ايتبس و تمامي جلسات آموزش سيف را دانلود کنيد، بايد عضو الماسي شهر نوين عمران ومعماري باشيد! چنانچه تاکنون ثبت نام نکرديد از طريق دکمه زير ثبت نام کنيد.

تاکنون بيش از ۲۰۰۰ نفر عضو الماسي شهر نوين عمران ومعماري شده اند!

هزينه عضويت تنها ۲۹ هزار تومان

خيلي سريع من را عضو الماسي کن!

 

 

بار زنده چیست ؟

بارهای غیردائمی که در هنگام بهره‌برداری و استفاده از ساختمان برسازه وارد می‌گردد به‌مانند وزن اشخاص و اشیائی که در داخل ساختمان به حرکت در می‌آیند یا به‌عبارت‌دیگر بار وظیفه‌ای ساختمان است و طراحی ساختمان برای آن صورت می‌گیرد. بار زنده متغیر زمان و مکان است و مقدار و مکان غیرثابتی دارد.

بارهای زنده را می‌توان به دو دسته کلی زیر تقسیم کرد:
۱- بار زنده استاتیکی: این بارها وابسته به زمان نبوده و انرژی جنبشی قابل‌ملاحظه‌ای را به سازه وارد نمی‌کنند. به‌عنوان‌مثال، وزن افرادی که در یک ساختمان مسکونی زندگی می‌کنند و به‌آرامی در قسمتهای مختلف ساختمان رفت‌وآمد می‌کنند، نمونهای از بار زنده استاتیکی است.تغییرات کند و آهسته است گسترده و متمرکز در لحظه (ساکن هستند).
۲- بار زنده دینامیکی یا بار ضربه‌ای: این بارهای متحرک وابسته به زمان هستند و انرژی جنبشی قابل‌ملاحظه‌ای را به‌صورت ضربهای به سازه وارد می‌کنند به‌عنوان‌مثال، بار ناشی از حرکت جرثقیل در یک سالن صنعتی، معرف بار زنده دینامیکی است.تغییرات شدید و ناگهانی تأثیر اضافی دارد (ساکن نیستند).

توجه: در ساختمان‌های متعارف فقط بار ناشی از آسانسور می‌تواند اثرات دینامیکی داشته باشد.

برای محاسبه بارهای دینامیکی، مبحث ششم مقررات ملی ساختمان به‌جای بررسی بارگذاری دینامیکی سازه و انجام محاسبات بر اساس بارهای دینامیکی، اثر افزایش بار دینامیکی وارد به سازه در مقایسه با بارهای استاتیکی را اعمال می‌کند، طوری که یک ضریب به نام ضریب ضربه معرفی می‌کند که از نسبت بین این دو محاسبه می‌شود.

مقدار بارهای زنده با توجه نوع کاربری ساختمان و یا هر بخش از آن و مقداری که احتمال دارد در طول عمر ساختمان با آن وارد گردد، تعریف می‌شود. تعیین مقدار بار زنده بر اساس مطالعات آماری است که توسط آیین‌نامه باید بیان شود.
لازم است بدانید که مقدار و نحوه توزیع بارهای زنده در یک لحظه معین نامشخص است و حتی شدت حداکثر آنها نیز در طول عمر ساختمان با دقت خوبی معلوم نمی‌شود.

بار زنده گسترده یکنواخت: بار زندهای که در طراحی ساختمان‌ها و سایر سازه‌ها به‌کار می‌رود، باید بیشترین بار مورد انتظار برای کاربری موردنظر بوده و در هیچ حالتی نباید از حداقل بارهای یکنواخت داده‌شده در جدول ۶-۵-۱ مبحث ششم مقررات ملی ساختمان، با در نظر گرفتن میزان کاهش‌های مجاز کمتر نباشد.

همانطور در ویدیو بالا نیز مطرح شد ، عموم بار ها به دو دسته بارجانبی و بار قائم تقسیم میشوند.در این مقاله از شهر نوین عمران ومعماری بارهای جانبی را کنار میگذاریم و فقط و فقط در مورد بارهای قائم و یا عمودی صحبت میکنیم.

بار زنده شامل بارهای متغیر مانند مردم، مبلمان و…..می‌باشد. بارهای زنده از نوع بارهای غیر پیش‌بینی هستند که مقدار آنها بر اساس کاربری‌های مختلف آماده است.

بارهای عمودی به دسته های متفاوتی تقسیم میشوند ، که یکی از این انواع بارهای قائم ، بار مرده و بار زنده ساختمانی مبباشد.

تعیین مقدار بار زنده بر خلاف بار مرده، به طور مستقیم توسط مهندس محاسب امکان پذیر نبوده و باید مقدار آن توسط مطالعات آماری آیین‌نامه بیان شود.
مقدار 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 می‌شود.

برای محاسبه و بدست آوردن مقادیر بارهای زنده بزرگترین مرجع ما مهندسان عمران  مبحث ششم مقررات ملی ساختمان میباشد که در مبحث ششم تعریف مقابل را از بار زنده ارایه کرده است:

 

بار زنده: باری غیر دائمی است که در حین استفاده و یا بهرهبرداری از ساختمان و یا سایر سازه‌ها به آنها وارد شود و شامل بارهای حین ساخت و یا بارهای محیطی مانند بار باد، بار برف، بار باران، بار زلزله، بار سیل و یا بارهای مرده نمی‌شود.

همچنین در معتبرترین آیین‌نامه جهان یعنی Asce7–16 در مورد بار زنده چنین می‌نویسد:

load produced by the use and occupancy of the building or other structure that does not include construction or environmental loads, such as wind load, snow load, rain load,earthquake load, flood load, or dead load

 

 

اگر به دنبال یک مرجع بین المللی در مورد بار زنده میباشید میتوانید به آیین نامه  ASCE7 مراجعه کنید.

 

محاسبه بار زنده :

تا اینجای کار با تعریف کلی بار زنده ساختمانی آشنا شدیم و متوجه شدیم که مرجع ما مهندسان ایرانی برای محاسبه بار زنده مبحث شش مقررات ملی ساختمان می‌باشد و این را میدانیم که وظیفه طراح سازه‌ای (چه طراحی سازه بتنی و چه طراحی سازه فولادی) این است که این بارها را به‌صورت درست محاسبه و درنهایت به نرم‌افزارهای محاسباتی اعمال کند.

در این مقاله در ادامه تاطلاعات تمامی این موارد به‌صورت مرحله‌ای توضیح داده‌شده و به‌عنوان‌مثال نرم‌افزار ایتبس ملاک ما طراحان سازه‌ای برای اعمال بارهای محاسبه‌شده می‌باشد.

اما قبل از اینکه به موضوع محاسبه بار زنده ساختمانی بپردازیم بد نیست که بدانیم Live Load به انواع مختلفی در سازه های ما تقسیم می‌شود که در زیر به‌تمامی آن‌ها اشاره می‌کنیم.

 

انواع بار زنده ساختمان مسکونی :

• بارزنده مربوط به بام

• بارزنده مربوط به کف ها

• بارزنده مربوط به راه پله و آسانسور

• بارزنده مربوط به دیوارهای داخلی (دیوارهای جداکننده)

 

بارزنده مربوط به بام‌ها :

باری بر روی بام که توسط کارگران، تجهیزات و مصالح در حین انجام تعمیرات بر روی آن بدان واردشده و یا توسط اشیاء متحرکی چون گلدان و یا لوازم تزئینی کوچک که ارتباطی با استفاده از ساختمان در طول عمر بهره‌برداری آن نداشته باشند، به آن اعمال شود

در بند ۶-۵-۱-۲ مبحث ششم مقررات ملی ساختمان به صورت زیر در مورد بار بام ها توضیح داده شده است:

بار زنده بام: باري بر روي بام كه توسط كارگران، تجهيزات و مصالح در حين انجام تعميرات بر روي آن بدان وارد شده و يا توسط اشياء متحركي چون گلدان و يا لوازم تزئيني كوچك كه ارتباطي با استفاده از ساختمان در طول عمر بهره برداري آن نداشته باشند، به آن اعمال شود.

بد نیست که در اینجا یک اشاره‌ای به بار زنده بام از نگاه آیین نامه ASCE7 نیز بکنیم:

load on a roof produced during maintenance by workers, equipment, and materials, and during the life of the structure by movable objects, such as planters or other similar small decorative appurtenances that are not occupancy related. An occupancy-related live load on a roof such as rooftop assembly areas, rooftop decks, and vegetative or landscaped roofs with occupiable areas, is considered to be a live load rather than a roof live load

 

ازآنجایی‌که امکان کاهش بار زنده‌ی بام در نرم‌افزار به‌صورت پیش‌فرض وجود ندارد، در نظر گرفتن این کاهش نیاز به فرآیندی پیچیده داشته و درنهایت هم کاهش بار زنده‌ی بام به‌صورت کامل صورت نمی‌گیرد.
همچنین در بسیاری از حالات امکان دارد، برای یک عضو ضریب کاهش بار زنده‌ی بام ۱ به‌دست آید، اما ضریب کاهش بار زنده‌ی طبقات برای آن کوچک‌تر از ۱ (مثلاً ۰٫۸۵) محاسبه شود، اما به دلیل اینکه ما حداکثر مقدار این دو ضریب را باید انتخاب نماییم، ضریب ۱ به‌عنوان ضریب کاهش بار زنده‌ی نهایی انتخاب می‌شود.

چنانچه بار زنده گسترده یکنواخت بام مطابق بخش ۶-۵-۸ به کمتر از ۱ کیلونیوتن بر مترمربع کاهش یافته و برای طراحی اعضای سازه‌ای مورداستفاده شده در تأمین یکبارچگی سقف‌ها به‌کار گرفته شود، بار زنده کاهش یافته، باید در دهانه‌های مجاور یا سایر دهانه‌ها به‌صورت یک در میان اعمال شود به‌نحوی‌که بیشترین اثر را ایجاد نماید.

معمولا به دلیل کاربری متفاوت سقف بام و سقف طبقات ، بار زنده متفاوتی برای هر کدام از آن ها در نظر میگیرند.در دوره های حرفه ای تر مثل جعبه ابزار طراحی سازه های بتنی ما آموزش محاسبه بار زنده را طبق آیین نامه ASCE7 ویرایش ۱۶ آموزش میدهیم اما در این مقاله مرجع مورد نظر ما مبحث ششم مقررات ملی ساختمان میباشد.

برای محاسبه بار زنده بام کتاب مبحث ششم مقررات ملی ساختمان را جلوی خودمان باز میکنیم و پس از آن به فصل مربوط به بارهای زنده میرویم.(در مبحث ششم ویرایش سال ۹۲ فصل مربوط به بارهای زنده ، فصل پنجم میباشد). در این فصل به جدول شماره ۶-۵-۱ دقت میکنیم.

ردیف ۱-۱ ای ۱-۶ از این جدول مربوط به بار زنده انواع بام ها میباشد که در فیلم بالا ما از بام معمولی تخت استقاده کرده بودیم و عدد آن برابر ۱/۵ کیلو نیوتون بر متر مربع میباشد.

 

بارزنده مربوط به کف ها :

باری غیردائمی است که در حین بهره‌برداری از ساختمان یا سایر سازه‌ها و بر اساس نوع کاربری کف‌ها به المان کف وارد می‌شود که مقادیر آن‌ها برحسب نوع کاربری کف در جدول ۶-۵-۱ مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ویرایش ۱۳۹۸، آمده است.

برای محاسبه بار زنده مربوط به کف طبقات مجدداً به همان مبحث شش مقررات ملی ساختمان و فصل مربوط به بارهای زنده و جدول ۶–۵–۱ مراجعه می‌کنیم. ردیف شماره ۴ مربوط به ساختمان‌ها و مجتمع‌های مسکونی می‌باشد.

طبق ردیف شماره ۴–۱ اتاق‌ها و سایر فضاهای خصوصی شامل (سرويسها-انبار-راهروها) به ارزنده ای معادل ۲ کیلو نیوتن بر مترمربع رادارند و طبق ردیف به هدی در همین جدول اتاق‌های محل تجمع و راهروهای مرتبط با آن باری معادل ۵ کیلو نیوتون بر مترمربع رادارند.

نکته حائز اهمیت در این دو ردیف این می‌باشد که منظور از اتاق‌های تجمع سالن‌های موجود در هر واحد مسکونی نیست و با استناد به آیین‌نامه ASCE۷ متوجه می‌شویم که منظور همان لابی و یا راهروهای منتهی به آسانسور می‌باشد.

 

بار زنده راه پله :

به‌طورکلی تمامی کار ما در مورد Live Load حول مبحث شش مقررات ملی می‌گردد. اگر به همان جدول ۶–۵–۱ نگاهی بیندازیم متوجه بندهای مربوط به راه‌پله می‌شویم. طبق بند ۳–۳ بار زنده مربوط راه‌پله و راه‌های منتهی به درب‌های خروجی برابر ۵ کیلو نیوتن بر متر مربع می‌باشد.

اما این عدد ۵ به معنای انتهای کار ما نمی‌باشد. طبق توضیحات مطرح شده این عدد ۵ را باید در مساحت سطح راه‌پله ضرب کنیم و بعدازآن تقسیم‌بر تعداد تکیه‌گاه و طول دهانه بین سطوح راه‌پله کنیم.

در راه پله هایی که در آنها کف پله‌ها به‌صورت طرهای مجزا در نظر گرفته شده‌اند، کف پله‌ها باید برای یک بار متمرکز ۲ کیلونیوتن که در انتهای طره وارد می‌شود طراحی گردند. این بار لزومی ندارد همزمان با بار گسترده یکنواخت اعمال شود.

بار متمرکز پله‌ها در سطحی به ابعاد ۵۰ × ۵۰ میلیمتر و به‌صورت غیرهمزمان با بارهای یکنواخت اعمال شود.

تا اینجای کار سعی کردیم کلیاتی در مورد بار زنده خدمت شما همراهان شهر نوین عمران و معماری بیان کنیم. اما بد نیست در ادامه به ۳ نکته بسیار مهم اشاره‌کنیم.

۱٫کاهش بار زنده ساختمان:

که در آن:
L : بار زنده طراحی کاهش یافته در هر مترمربع، تحمل شده توسط عضو
Lo : بار زنده طراحی کاهش نیافته در هر مترمربع، تحمل شده توسط عضو
KLL : ضريب عضو برای بار زنده
AT : سطح بارگیر (مترمربع)

L برای اعضایی که بار یک طبقه را تحمل می‌کنند نباید از ۰٫۵L۰ و برای اعضایی که بار دو طبقه و D ا بیشتر را تحمل می‌کنند، نباید از ۰٫۴L۰ کمتر باشد.

اما در این رابطه نیز محدودیت‌هایی وجود دارد که دانستن آن‌ها خالی از لطف نمی‌باشد.

• بارهای زنده سنگین:

بارهای زنده بیش از ۵ کیلونیوتن بر متر مربع کاهش نمی‌یابند.

 

• محل عبور و یا پارک خودروهای سواری:

بارهای زنده محل عبور و یا پارک خودروهای سواری کاهش داده نمی‌شود.

 

• محل اجتماع و ازدحام

بار زنده محل‌های اجتماع و ازدحام کاهش نمی‌یابد.

بار زنده بالکن ها را فراموش نکنیم!

یکی از قسمت‌های بسیار مهم در هنگام اعمال بارهای زنده تراس‌ها و یا بالکن‌ها میباشد.به‌همین دلیل یکی از ردیف‌های مربوط به‌جدول ۶-۵-۱ به همین موضوع اختصاص داده شده است.

 

معرفی بارهای زنده در ایتبس:
۱- بار زنده – قابل کاهش – با ضریب ۰٫۵ در ترکیب بار:
( ۰٫۵ – Reducible – Live) باری است که علاوه بر کاهش سربار زنده (بر اساس سطح بارگیر) در ترکیب بارهای دارای بار باد W و بار زلزله E با ضریب ۰٫۵ به‌جای ضریب ۱ ترکیب می‌شوند (تعریف بار زنده به این صورت طبق مبحث ششم مجاز نیست ولی در مبحث نهم مجاز است)
لازم به ذکر است که بر مبنای مبحث ششم بار زنده‌ای به این صورت نخواهیم داشت لذا فقط جهت آشنایی مخاطب نحوه تعریف این بار را آورده‌ایم.

۲- بار زنده – بار ضریب ۰٫۵ در ترکیب بار: (۰٫۵ – Live) باری است که کاهش سربار در آن انجام نمی‌شود ولی در ترکیب بارهای دارای بار باد W و بار زلزله E با ضریب ۰٫۵ به‌جای ضریب ۱ ترکیب می‌شوند مانند:
بار زنده مسکونی (۲۰۰Kg /m2)
بار زنده اداری – دفاتر کار معمولی ( ۲۵۰Kg / m2)
بار زنده بالکن مسکونی (۳۰۰Kg / m2)
بار زنده فروشگاه‌های کوچک و خرده‌فروشی غیر از طبقه همکف ( ۳۵۰kg / m2)
بار زنده کلاس درس (۲۵۰Kg / m2)

۳- بار زنده – قابل کاهش: Live Reducible باری است که تنها مقدار آن توسط نرم‌افزار کاهش می‌یابد ولی در ترکیب بار اجازه نداریم از ضریب ۰٫۵ به‌جای ضریب ۱ استفاده می‌کنیم مانند:
بار زنده راه‌پله‌ها (۵۰۰Kg /m2)
بار زنده فروشگاه‌های کوچک و خرده روشی در طبقه همکف (۵۰۰Kg / m2)

۴- بار زنده (Live): بار است که به‌هیچ‌وجه اجازه کاهش برای آن را نداریم مانند:
بار زنده سالن غذاخوری (۵۰۰Kg / m2)
بار زنده شبستان مسجد ۶۰۰Kg /m2
بار زنده پارکینگ خودرو با وزن حداکثر (۳۰۰Kg/m2)40KN

۵- بار زنده تیغه بندی: (Live partition) اگر وزن هر مترمربع از تیغه ها کمتر از ۱۰۰ کیلوگرم بر مترمربع بود باید به‌صورت بار زنده تعریف شود همچنین اجازه کاهش در آن را نداریم.

بار زنده در ETABS نیاز به تنظیمات خاصی ندارد، فقط کافی ست بارهای زنده با توجه به قابل کاهش یا غیرقابل کاهش بودن تعریف‌شده و مقدار هر نوع بدون در نظر گرفتن کاهش در مقدار آن، به سقف‌ها و اعضا وارد شود. نرم‌افزار در طراحی، کاهش بارها را روی مقدار اولیه اعمال می‌کند اما در جرم لرزه‌ای هیچ‌گونه کاهشی در نظر نمی‌گیرد.

در طراحی دستی باید توجه کرد که بار در طراحی کاهش داده شود اما در جرم لرزه‌ای به‌صورت کاهش نیافته باشد.

کف‌های تعمیرگاه‌ها، کارخانجات، کارگاه‌های صنعتی و فضاهایی از این قبیل که دارای تجهیزات و یا کاربری‌های خاص می‌باشند، باید برای بار زنده متناسب با کاربری خود طراحی شوند.

 

 

 

در این قسمت ما بهترین مقالات در مورد بار زنده را سطح جهانی برای شما آماده کرده ایم.مقاله که هم اکنون در شهر نوین عمران ومعماری مطالعه کردید خود خلاصه تمامی این مقالات بود. اما اگر علاقه مند هستید که اصل این مقالات را هم مطالعه کنید میتوانید از قسمت زیر که مخصوص اعضای الماسی میباشد ، آن ها را دانلود کنید.

تمامی این ۸ مقاله به زبان انگلیسی میباشد!

 

شما میتوانید از این قسمت بهترین و جامع ترین مقالات در مورد بار زنده را دانلود کنید ! دکمه دانلود را تنها اعضای الماسی مشاهده میکنند واگر شما قادر به دانلود نیستید به دلیل این میباشد که هنوز عضو الماسی شهر نوین عمران و معماری نیستید.