بار معادل تیغه بندی؛ محاسبه و نحوه اعمال بار معادل تیغه بندی در ایتبس

آیا بار معادل تیغه بندی تنها به صورت بار زنده در نظر گرفته می شود؟ آیا جهت دیوار تیغه ای بر روی اعمال بار موثر است؟

همانطور که می دانید تیغه های داخلی ساختمان در طول مدت بهره برداری، توسط ساکنین و استفاده کنندگان قابل جابجایی بوده و همین امر ممکن است محاسبات طراحی سازه را بر هم بزند. بنابراین مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1398، با در نظر گرفتن این مسئله و میزان باری که با توجه به جزئیات این تیغه ها ایجاد می شود، ضوابطی را مشخص کرده است که در ادامه به آن ها می پردازیم.

⌛ آخرین به‌روزرسانی: 9 تیر 1400

📕 تغییرات به‌روزرسانی: آپدیت بر اساس مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1398

1. ضوابط مربوط به بار دیوارهای داخلی و تیغه ­بندی

همان­طور که می­دانیم برای جداسازی فضاهای داخلی ساختمان از انواع تیغه و جداکننده استفاده می­نماییم. بار مربوط به تیغه­ بندی معمولاً ازنظر مقدار، ثابت بوده و تنها ممکن است در طول زمان، محل آن جابه‌جا شود. به­ خصوص در کاربری اداری، امکان جابجایی­ تیغه ­های داخلی بیشتر است. سوالی که مطرح می­شود این است که بار تیغه­ ها و دیوارها جزو بارهای مرده محسوب می ­شود یا بار زنده و چگونه باید به سازه اعمال شود؟

مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ضوابط خاصی را برای این سوال ارائه نموده است که در ادامه تشریح می ­نماییم.

2. انواع دیوار بر اساس وزن

مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1398، بار تیغه ها و دیوارها را بر اساس وزن یک مترمربع سطح آنها به شکل زیر تقسیم بندی نموده است:

1- دیوار سنگین: به دیوارهایی اطلاق می‌شود که وزن یک مترمربع آن از 200 کیلوگرم بر مترمربع بیشتر باشد.
2- دیوار متوسط (نیمه سنگین): به دیوارهایی اطلاق می‌شود که وزن یک مترمربع آن بین 100 الی 200 کیلوگرم بر مترمربع بیشتر باشد.
3- دیوار متوسط (نیمه سبک): به دیوارهایی اطلاق می‌شود که وزن یک مترمربع آن بین 40 الی 100 کیلوگرم بر مترمربع بیشتر باشد.
4- دیوار سبک: به دیوارهایی اطلاق می‌شود که وزن یک مترمربع آن از 40 کیلوگرم بر مترمربع کمتر باشد.

بر اساس بند 6-3-3 تمام تیغه ها و دیوارهای با وزن بیشتر از 1 کیلومیوتن بر مترمربع (100 کیلوگرم بر مترمربع)، بهعنوان بار مرده در محاسبات سازه منظور میشوند و بر اساس بند 6-5-2-2، در ساختمانهای اداری یا کاربری هایی که احتمال جابجایی تیغه ها در مدت بهره برداری وجود دارد، بار تیغه های داخلی کمتر یا مساوی 1 کیلومیوتن بر مترمربع به عنوان بار زنده درنظر گرفته میشود.

درصورتی‌که بر اساس ضوابط مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1398، بار تیغه های داخلی جزو بارهای زنده محسوب شود، ماهیت آن با سایر بارهای زنده متفاوت خواهد بود زیرا سایر بارهای زنده به‌صورت ممتد و مداوم به سازه اعمال نمی‌شوند.

1.2. دیوار سنگین

اگر وزن یک مترمربع دیوار بیشتر از 200 کیلوگرم بر مترمربع باشد آنگاه بار دیوار به‌عنوان بار مرده و در جای خود به‌صورت خطی به کف اعمال می‌شود. برای مثال پلان زیر را در نظر می‌گیریم.

شکل 1 پلان فرضی سازه

فرض می‌کنیم با توجه به پلان، جزئیات بارگذاری دیوار A که با خط‌چین مشخص شده است، به شرح زیر باشد:

شکل 2 نمای شماتیک دیوار سنگین

جدول 1 جزئیات بارگذاری دیوار بر اساس جدول شماره پ 6-2-2 مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1398

با توجه به اینکه وزن یک متر سطح دیوار A بیشتر از 200 کیلوگرم بر مترمربع شده است، لذا بار مرده باید به‌صورت خطی در جای خود اعمال شود.
اگر ارتفاع دیوار را 9/2 متر در نظر بگیریم، بار خطی دیوار برابر است با:

q_D=224 kg/m² ×2.9 m=649.6=650 kg/m

1.1.2. اعمال بار دیوار سنگین در Etabs

ابتدا در محل دیوار در طبقاتی که دیوار A وجود دارد (طبقات مسکونی) یک تیر از نوع None مطابق روند زیر ترسیم می‌کنیم.

شکل 3 ترسیم تیر None جهت اعمال بار خطی دیوار در Etabs

حال تیرهای ترسیم‌شده از نوع None را انتخاب کرده و از مسیر زیر بار مرده 650 کیلوگرم بر مترمربع را به آن‌ها اعمال می‌کنیم.

شکل 4 اعمال بار خطی دیوار در جای خود در Etabs

2.2. دیوار متوسط (نیمه سنگین)

اگر وزن یک مترمربع از دیوار بین 100 الی 200 کیلوگرم بر مترمربع باشد، آنگاه باید بار معادل تیغه‌ها محاسبه شود و به‌صورت بار مرده به کف های موردنظر اعمال شود؛ لازم به ذکر است که حداقل این بار مرده معادل 100 کیلوگرم بر مترمربع است.

نکته: تقریباً وزن هر مترمربع سطح تیغه‌های متعارف در سازه‌های مسکونی در ایران از این نوع می‌باشد و طراحان سازه از این بند بیشتر استفاده مینمایند.

مثال1: پلان زیر را در نظر می‌گیریم.

شکل 5 پلان فرضی سازه

فرض می‌کنیم با توجه به پلان، جزئیات بارگذاری دیوارهای داخلی (دیوارهای سبزرنگ) به شرح زیر باشد:

شکل 6 نمای شماتیک دیوار متوسط (نیمه سنگین)

جدول 2 جزئیات بارگذاری دیوار بر اساس جدول شماره پ 6-2-2 مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1398

تذکر: تفاوت این دیوار با دیوار سنگین در ضخامت بلوک سیمانی و ملات ها می‌باشد.

با توجه به اینکه وزن یک متر سطح دیوارهای داخلی (سبزرنگ) بین 100 الی 200 کیلوگرم بر مترمربع است لذا باید بار معادل تیغه‌ها را محاسبه کنیم.

1.2.2. محاسبه بار مرده معادل تیغه‌ها

شکل 7 تعیین مساحت موردنظر برای محاسبه بار معادل تیغه بندی

q=(W×A₁)/A₂

W: وزن یک مترمربع دیوارهای داخلی (سبزرنگ)

A₁: مساحت دیوارهای داخلی (سبزرنگ) که برابر است با طول دیوارهای داخلی ضرب در ارتفاع دیوار (ارتفاع طبقه)

A₂: مساحت کف ساختمان که برابر است با مساحت ساختمان منهای مساحت راه‌پله و بالکن (قسمت زردرنگ در شکل)

W=174 kg/m²
A₁=(5+4.5+2.7+2.5+2+1)×3=53.1 m²
A₂=(10×12.5)-(3×8)=125-24=101 m²
q_D=(174×53.1 )/101=91.48 kg/m² <100 kg/m² →q_D=100 kg/m²

2.2.2. اعمال بار دیوار متوسط (نیمه سنگین) در Etabs

ابتدا کف های موردنظر (طبقات مسکونی) را انتخاب کرده، سپس از مسیر زیر بار مرده معادل تیغه‌ها را که برابر 100 کیلوگرم بر مترمربع به‌دست‌آمده به بار مرده کف ها اضافه می‌کنیم.

شکل 8 اضافه کردن بار مرده معادل تیغه بندی به بار مرده کف ها در Etabs

3.2. دیوار متوسط (نیمه سبک)

اگر وزن یک مترمربع از دیوار بین 40 الی 100 کیلوگرم بر مترمربع باشد آنگاه باید بار معادل تیغه‌ها محاسبه شود و به‌صورت بار زنده به کف های موردنظر اعمال شود؛ لازم به ذکر است که این بار زنده حداقل باید 100 کیلوگرم بر مترمربع باشد.

نکته: طبق استثناء بند 6-5-2-2 مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1398، اگر بار زنده کف ساختمان(متناسب با نوع کاربری) بیشتر از 400 کیلوگرم بر مترمربع باشد، نیازی به در نظر گرفتن بار زنده دیوار نیست.

نکته: اگر دیوارهای داخلی و تیغه بندی در پلان معماری سازه نشان داده نشده بود باید باری معادل 100 کیلوگرم بر مترمربع به‌صورت زنده به کف ها اعمال شود زیرا امکان دارد که در اجرا دیوار اضافه شود.

مثال2: پلان زیر را در نظر می‌گیریم.

شکل 9 پلان فرضی سازه

فرض می‌کنیم با توجه به پلان، جزئیات بارگذاری دیوارهای داخلی (دیوارهای سبزرنگ) به شرح زیر باشد:

شکل 10 نمای شماتیک دیوار متوسط (نیمه سبک)

جدول 3 جزئیات بارگذاری دیوار بر اساس جدول شماره پ 6-2-2 مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1398

تذکر: تفاوت این دیوار با دیوارهای قبلی در ضخامت بلوک سیمانی و ملاتها می‌باشد.

با توجه به اینکه وزن یک متر سطح دیوارهای داخلی (سبزرنگ) بین 40 الی 100 کیلوگرم بر مترمربع است، لذا باید بار زنده معادل تیغه‌ها را محاسبه کنیم.

1.3.2. محاسبه بار زنده معادل تیغه‌ها

شکل 11 تعیین مساحت موردنظر برای محاسبه بار زنده معادل تیغه بندی

q=(W×A₁)/A₂

W : وزن یک مترمربع دیوارهای داخلی (سبزرنگ)

A₁ : مساحت دیوارهای داخلی (سبزرنگ) که برابر است با طول دیوارهای داخلی ضرب در ارتفاع دیوار (ارتفاع طبقه)

A₂ : مساحت کف ساختمان که برابر است با مساحت ساختمان منهای مساحت راه‌پله و بالکن (قسمت زردرنگ در شکل)

W=95 kg/m²
A₁=(5+4.5+2.7+2.5+2+1)×3=53.1 m²
A₂=(10×12.5)-(3×8)=125-24=101 m²
q_L=(95×53.1 )/101=49.94 kg/m² <100 kg/m² →q_L=100 kg/m²

2.3.2. اعمال بار دیوار متوسط (نیمه سبک) در Etabs

ابتدا یک بار زنده برای تیغه‌ها تعریف می‌کنیم.

شکل 12 تعریف بار زنده Live Partition در ایتبس

سپس کف های موردنظر (طبقات مسکونی) را انتخاب کرده و از مسیر زیر بار زنده معادل تیغه‌ها را که برابر 100 کیلوگرم بر مترمربع به‌دست‌آمده به‌صورت بار زنده به کف ها اعمال می‌کنیم.

نکته: از آنجا که این بار زنده تعریفی جداگانه دارد، فعال کردن گزینه Add to Existing Loads هم نتیجه مشابه دارد.

شکل 13 اعمال بار زنده معادل تیغه بندی به کف ها در Etabs

4.2. دیوار سبک

اگر وزن یک مترمربع از دیوارهای داخلی کمتر از 40 کیلوگرم بر مترمربع باشد مثل دیوارهای ساندویچ پانل و تیغه‌های گچی، آنگاه صرف‌نظر از مقدار محاسباتی بار زنده معادل تیغه، باید حداقل 50 کیلوگرم بر مترمربع به‌صورت بار زنده گسترده به کف ها اعمال شود.

نکته: طبق استثناء بند 6-5-2-2 مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1398، اگر بار زنده کف ساختمان بیشتر از 400 کیلوگرم بر مترمربع باشد نیازی به در نظر گرفتن بار زنده دیوار نیست.

1.4.2. اعمال بار دیوار سبک در Etabs

ابتدا یک بار زنده برای تیغه‌ها تعریف می‌کنیم.

شکل 14 تعریف بار زنده Live Partition در ایتبس

سپس کف های موردنظر را انتخاب کرده و از مسیر زیر بار زنده معادل تیغه‌ها را که برابر 50 کیلوگرم بر مترمربع می‌باشد به‌صورت بار زنده به کف ها اعمال می‌کنیم.

شکل 15 اعمال بار زنده معادل تیغه بندی به کف ها در Etabs

3. کاهش بار زنده تیغه بندی

ماهیت بار زنده ناشی از تیغه بندی با سایر بارهای زنده متفاوت است زیرا در هنگام زلزله اغلب اشیا و افراد روی کف طبقات حرکت میکنند اما دیوارها و تیغه ها به کف متصل هستند و جرم آنها به طور دائمی به سازه اعمال میشود.

با توجه اثرات تیغه ها و جداکننده ها، مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1398 الزام داشته که در محاسبهی جرم موثر لرزهای مطابق استاندارد 2800، کل بار زنده ی تیغه ها باید مانند بار مرده به صورت 100 درصد لحاظ شود، در حالیکه سایر بارهای زنده میتوانند با ضریب کمتر مثلا 0.2 درنظرگرفته شوند.

از طرفی به دلیل اهمیت تیغه ها، به‌هیچ‌وجه نمی‌توان بار زنده آنها را چه از طریق فرمول کاهشی مربوط به سطح بارگیر و چه از طریق ضریب کاهشی 0.5 در ترکیبات بارگذاری کاهش داد و باید اثرات آنها را دقیقا در محاسبات سازه بررسی نمود.

4. میزان مشارکت بارهای زنده در جرم لرزه‌ای

طبق بند 3-3-1-1 استاندارد 2800 ویرایش چهارم، وزن مؤثر لرزه‌ای شامل مجموع بارهای مرده و وزن تأسیسات ثابت و وزن دیوارهای تقسیم‌کننده به‌اضافه‌ی درصدی از بار زنده کاهش نیافته و بار برف می‌باشد.

درصدی از بار زنده یا بار برف + وزن دیوارهای تقسیم‌کننده + وزن تأسیسات ثابت + بار مرده = وزن مؤثر لرزه‌ای

میزان درصد مشارکت بارهای زنده در وزن مؤثر لرزه‌ای در جدول 3-1 استاندارد 2800 آمده است.

نکته: قاعدتاً طبق جدول 3-1 استاندارد 2800 ویرایش چهارم، آن دسته از دیوارها و تیغه‌های داخلی که وزن آن به‌صورت بار زنده اعمال‌شده است باید به‌صورت 20 درصد در محاسبات وزن لرزه‌ای آورده شود اما همان‌طور که قبلاً هم به آن اشاره شد، بار زنده تیغه بندی ماهیتی متفاوت با سایر بارهای زنده دیگر دارد، لذا به‌صورت کامل در محاسبات وزن لرزه‌ای آورده می‌شود.

برای اعمال میزان مشارکت بارهای زنده در Etabs از مسیر زیر اقدام می‌کنیم.

شکل 16 اعمال درصد مشارکت بارهای زنده در جرم لرزه‌ای در Etabs

نکته: برای تعریف وزن لرزه‌ای در Etabs باید به موارد زیر توجه داشت:

گزینه Element Self Mass :

با استفاده از این گزینه، نرم‌افزار از طریق جرم‌های اعضای سازه، وزن لرزه‌ای سازه را محاسبه می‌کند. با توجه به اینکه جرم همه اعضای سازه را به‌صورت الگوی بار در نظر گرفته‌ایم، نیازی به انتخاب این گزینه نیست.

گزینه Additional Mass :

درصورتی‌که به قسمتی از سازه جرمی به‌صورت متمرکز اختصاص داده شده باشد برای در نظر گرفتن تأثیر این جرم در وزن لرزه‌ای، می‌توان از این گزینه استفاده کرد اما در اکثر مواقع نیازی به در نظر گرفتن این گزینه نیست

گزینه Specified Load Patterns :

در صورت انتخاب این گزینه، قسمت Mass Multipliers for Load Patterns در سمت راست پنجره فعال شده و وزن مؤثر لرزه‌ای بر اساس الگوی بار و ضرایب مشارکت هر یک از آن‌ها محاسبه می‌شود. شایان‌ذکر است که در پروژه‌های ساختمانی متداول، به دلیل اعمال جرم لرزه‌ای ساختمان به‌صورت نیرو به سازه، همواره از این گزینه برای تعریف وزن مؤثر لرزه‌ای استفاده می‌شود.

گزینه Include Lateral Mass :

با انتخاب این گزینه، اثر جرم‌های لرزه‌ای در راستای درجات آزادی انتقالی X ، Y و دوران حول محور Z در نظر گرفته می‌شود. در سازه‌های ساختمانی، در نظر گرفتن این موضوعات بیشترین اهمیت را داشته و نمی‌توان از آن صرف‌نظر کرد.

گزینه Include Vertical Mass :

با انتخاب این گزینه، اثر جرم‌های لرزه‌ای در راستای درجات آزادی انتقالی Z و دوران حول محورهای X و Y در نظر گرفته می‌شود. در سازه‌های ساختمانی، در نظر گرفتن این موضوعات اهمیت چندانی نداشته و لذا اغلب از آن صرف‌نظر می‌کنیم.

گزینه Lump Lateral Mass at Story Levels :

در صورت انتخاب این گزینه، برنامه اثر وزن عناصر بین طبقه‌ها (مانند تیرهای نیم‌طبقه پله) را به نسبت فاصله آن عناصر تا کف های بالا و پایین، بین این طبقات تقسیم می‌کند. این موضوع هرچند گاهی اوقات محافظه‌کارانه و مواقعی دیگر در خلاف جهت اطمینان است، ولی در ساختمان‌هایی که دارای نیم‌طبقه هستند بهتر است این گزینه انتخاب نشود تا وزن هر قسمت دقیقه در محل خود در نظر گرفته شود.

در سایر ساختمان‌ها به دلیل وزن کم عناصر میان طبقه‌ای نسبت به وزن طبقه، انتخاب این گزینه درهرصورت، خطای چندانی وارد محاسبات نمی‌کند.

در صورتی که در حین انجام هر یک از مراحل در ایتبس به خطا یا اروری برخورد کردید می‌توانید با مراجعه به مقاله ” ارورهای پر تکرار طراحی در ایتبس” خطای به وجود آمده را بر طرف کنید.

نتیجه‌گیری

طبق مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1398، بارگذاری دیوارهای داخلی و تیغه بندی‌ها به یکی از 4 حالتی که در مقاله توضیح داده شد به سازه اعمال می‌شود؛ لازم به ذکر است که اگر بار تیغه بندی جزو بار زنده محسوب شود، به‌هیچ‌وجه نمی‌توان آن‌ها را کاهش داد و از طرفی میزان مشارکت بار زنده تیغه ها در جرم لرزه‌ای به‌صورت 100 درصد می‌باشد. این امر به دلیل اهمیت و تاثیری است که این اجزا بر عملکرد لرزه ای سازه دارند.

منابع

• مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ویرایش سال 1398
• استاندارد 2800 ویرایش چهارم

• مطلبی میخواهید که نیست ؟ از ما بپرسید تا برایتان محتوا رایگان تولید کنیم!

• ارسال سوال برای تولید محتوا