بار زنده ساختمان؛ معرفی و کاهش بارهای زنده ساختمان در ایتبس

در این مقاله چه می‌آموزیم؟

• 1. انواع بار
• 2. تعریف بارهای زنده
• 3. دسته‌بندی بار زنده
  • 1.3. بار زنده کف‌ها و بام‌ها
    • 1.1.3. بام‌ها
    • 2.1.3. سالن‌ها و محل‌های تجمع و ازدحام در انواع ساختمان‌ها
    • 3.1.3. راهروها
    • 4.1.3. راه‌پله
    • 5.1.3. بالکن
    • 6.1.3. ساختمان‌ها و مجتمع‌های مسکونی
    • 7.1.3. هتل‌ها
    • 8.1.3. فروشگاه‌ها
    • 9.1.3. ساختمان‌های آموزشی – فرهنگی و کتابخانه‌ها و ساختمان‌های اداری
    • 10.1.3. ساختمان‌های صنعتی
    • 11.1.3. ورزشگاه‌ها و تأسیسات تفریحی
    • 12.1.3. بیمارستان‌ها و مراکز درمانی
    • 13.1.3. محل‌های عبور و پارک خودروها
    • 14.1.3. انبارها
    • 15.1.3. سایر موارد
  • 2.3. بار زنده دیوارهای داخلی و تیغه‌بندی (پارتیشن)
  • 3.3. بارهای ضربه‌ای
    • 1.3.3. آویزهای کششی نگهدارنده کف‌ها و بالکن‌ها
    • 2.3.3. سازه‌های نگهدارنده ماشین‌آلات
    • 3.3.3. سازه‌های نگهدارنده آسانسورها
  • 4.3. بارهای جراثقال
• 4. نامناسب‌ترین وضعیت بارگذاری
• 5. کاهش بارهای زنده
  • 1.5. کاهش بارهای زنده طبقات
    • 1.1.5. کاهش بار زنده به روش سطح بارگیر
    • 2.1.5. کاهش بار زنده از طریق ترکیب بار
  • 5.2. کاهش بارهای زنده بام
    • 1.2.5. بام‌های تخت، شیبدار و قوسی
    • 2.2.5. بام‌های دارای کاربری ویژه
  • 5.3. کاهش بار زنده تیغه بندی
• 6. اعمال کاهش بار زنده در ایتبس
  • 1.6. معرفی بارهای زنده در ایتبس
  • 2.6. فعال کردن تنظیمات مربوط به کاهش سربار زنده
  • 3.6. تعریف ترکیب بارهای شماره 3 ، 4 و 5 در ایتبس
• 7. میزان مشارکت بارهای زنده در جرم لرزه‌ای
• 8. نتیجه‌گیری

1. انواع بار زنده ساختمان

بارگذاری صحیح سازه‌ها پیش‌نیاز تحلیل و طراحی درست آنها می‌باشد. قبل از تحلیل و طراحی بایستی انواع بارهای وارد بر سازه مورد نظر بررسی شده و مقادیر آن مطابق ضوابط آیین‌نامه محاسبه شود. در شکل زیر انواع بارهای رایج وارد بر سازه را مشاهده می‌کنیم که در ادامه بطور خاص در مورد یکی از آن‌ها یعنی بار زنده دقیق‌تر خواهیم شد.

2. تعریف بارهای زنده

بارهای غیردائمی که در حین استفاده و بهره‌برداری از سازه بر آن وارد می‌شود، بارهای زنده نامیده می‌شود. بارهای زنده شامل بارهای محیطی (مانند بار باد، زلزله، برف و باران) و بارهای مرده نمی‌شود. تفاوت اصلی بار مرده و بار زنده این است که بارهای زنده، متغیر و غیرقابل پیش‌بینی هستند و تغییر در آن‌ها در طول زمان و در مکان‌های مختلف اتفاق می‌افتد. این تغییر در مدت کوتاه یا طولانی اتفاق می‌افتد که بر همین اساس بارهای زنده را به دو قسمت کلی بار زنده استاتیکی و بار زنده دینامیکی تقسیم‌بندی می‌کنیم.

3. دسته‌بندی بار زنده

در این قسمت به انواع بارهای زنده‌ای که ممکن است در بارگذاری بر اساس مبحث 6 مقررات ملی ساختمان با آن مواجه شویم، خواهیم پرداخت. از بین انواع بارهای زنده، بارهای زنده موجود در ساختمان‌ها از اهمیت بیشتری نسبت به سایر موارد، برخوردار است؛ زیرا کاربرد بیشتری دارد. تنوع ساختمانها و کاربری متنوع فضاهای مختلف هر ساختمان، انواع متعددی از بار زنده را بوجود می‌آورد. همچنین پیش‌بینی دقیق مقدار بار زنده در هر قسمت ساختمان باتوجه به ماهیت تصادفی آن، کار غیرممکنی به نظر می‌رسد. پس تخمین واقع‌ بینانه‌ای از بار زنده فقط بر اساس تجزیه و تحلیل سربار زنده ساختمان‌های موجود، بر اساس مشاهدات آماری و با در نظر گرفتن یک تابع احتمالاتی و درصد ریسک قابل قبول میسر خواهد بود.

1.3. بار زنده کف‌ها و بام‌ها

در حالت کلی بارهای زنده طراحی به دو دسته بارهای گسترده و بارهای متمرکز تقسیم‌بندی می‌شوند. مبحث 6 مقررات ملی ساختمان، حداقلی برای این بارها در کاربری‌های مختلف لحاظ کرده است که ملزم به رعایت آن‌ها هستیم. در ادامه به بررسی هریک از کاربری‌های موجود در مبحث 6 مقررات ملی ساختمان خواهیم پرداخت. اما اگر کاربری قسمتی از ساختمان با مواردی که در مبحث 6 مقررات ملی ساختمان لحاظ شده است، تطابقت نداشت، مطابق بند زیر از آیین‌نامه باستی نکاتی را رعایت کرد.

✅ نکته: جداول مربوط به حداقل بار زنده گسترده یکنواخت کف‌ها در آیین‌نامه‌ها براساس تحلیل آماری و در نظر گرفتن درصد ریسک حدود 2 درصد تنظیم می‌شوند.

✅ توجه: درصورت مشخص نبودن ابعاد بار متمرکز، بار وارده باید بصورت یکنواخت بر روی سطحی به ابعاد 750×750 میلی‌متر توزیع شده و محل آن طوری در نظر گرفته شود که بیشترین اثر ناشی از بارگذاری را در اعضا ایجاد کند.

1.1.3. بام‌ها

در حالت کلی بار زنده بام را می‌توان از نظر کاربری، نوع و پوشش به انواع مختلفی تقسیم کرد. بام‌ها از نظر کاربری می‌توانند برای مهمانی، استخر، روف گاردن(بام باغ) و … مورد استفاده قرار گیرند. همچنین بام‌ها می‌توانند تخت، شیب‌دار یا قوسی در نظر گرفته شوند که در خانه‌های ویلایی و حتی مسکونی شهری می‌توان نوع قوسی و شیب‌دار را مشاهده کرد. واضح است که برخی کاربری‌ها در برخی بام‌ها امکان‌پذیر نیست. برای مثال در بام تخت یا قوسی امکان تجمع و ازدحام جمعیت وجود ندارد. پوشش سقف‌ها نیز می‌توانند متفاوت باشد. اگر پوشش‌ها سبک باشد، بدلیل فهم از بابت این مسئله، نیازی به زیاد در نظر گرفتن بار زنده نیست. سقف‌ها با پوشش سبک را می‌توان در سایه‌بان‌ها، سقف پاسیو یا آفتابگیرها و قاب نگهدارنده فضابند مشاهده کرد.

✅ توجه: اگر بار زنده گسترده یکنواخت بام پس از کاهش به کمتر از 1 کیلونیوتن بر متر مربع برسد، اعضایی که تحت این بار قرار گرفته‌اند و وظیفه یکپارچگی و پیوستگی سقف را نیز برعهده دارند، بایستی برای نامناسب‌ترین وضع بارگذاری طراحی شوند که این مورد را در بخش‌های بعدی بررسی خواهیم کرد.

شکل 2- حداقل بار زنده بام (L0) مطابق مبحث 6 مقررات ملی ساختمان

❓ برای بار زنده بام در حالات زیر چه پیشنهادی دارید؟

الف) بام قوسی با پوشش سبک
ب) بام شیب‌دار با شیب ملایم دارای باغچه
پ) بهارخواب طبقه آخر

الف) در این حالت اگرچه بام قوسی است، اما بدلیل پوشش سبک بار زنده بام را مطابق ردیف 1-2 از جدول 6-5-1 مبحث 6 مقررات ملی ساختمان انتخاب می‌کنیم.
ب) بام شیب‌دار است اما روف گاردن تلقی می‌شود. پس بار زنده بام را مطابق ردیف 1-3 از جدول 6-5-1 مبحث 6 مقررات ملی ساختمان انتخاب می‌کنیم.
پ) باتوجه به فضای موجود در بهارخواب، این امکان وجود دارد که محل تجمع باشد؛ لذا متناسب با کاربری آن، بار زنده بام انتخاب می‌شود.

✅ نکته: کاربری و پوشش بام در انتخاب مقدار حداقل بار زنده بام مقدم بر نوع بام (تخت،شیب‌دار و قوسی) می‌باشد.

2.1.3. سالن‌ها و محل‌های تجمع و ازدحام در انواع ساختمان‌ها

محل‌های تجمع نسبت به سایر موارد دارای حداقل بار زنده بیشتری هستند. در آیین‌نامه مثال‌هایی از این محل‌ها بیان شده است که می‌توان بار زنده متناسب با پروژه خود را با کمک آن‌ها بدست آورد. مطابق مبحث 6 مقررات ملی ساختمان، کاهش بار زنده برای این کاربری‌ها مجاز نمی‌باشد. مگر اینکه استثنای خاصی مطابق نظر طراح سازه وجود داشته باشد.

3.1.3. راهروها

بطورکلی آیین‌نامه برای همکف (ورودی) حداقل بار زنده بیشتری را در نظر می‌گیرد؛ زیرا احتمال تجمع وجود دارد و یک طبقه مشترک بین همه طبقات محسوب می‌شود.

4.1.3. راه‌پله

آیین‌نامه برای راه‌پله‌های منتهی به درب خروجی و راه‌پله اضطراری به‌دلیل اهمیت به هنگام فرار ساکنین در زمان زلزله، بار زنده زیادی در نظر گرفته است. برای پله‌های دوبلکس نیز بار مشابه توسط مهندسان طراح درنظر گرفته می‌شود. مطابق آیین‌نامه لزومی به در نظر گرفتن همزمان بار متمرکز و گسترده در بارگذاری نیست؛ لذا اثر هرکدام در طراحی جداگانه لحاظ می‌شود.

✅ نکته: مطابق مبحث 6 مقررات ملی ساختمان، بار متمرکز پله‌ها (1.3 کیلونیوتن) در سطحی به ابعاد 50×50 میلی‌متر و غیرهمزمان با بار گسترده اعمال شود.
توجه: مطابق مبحث 6 مقررات ملی ساختمان، در راه‌پله‌هایی که کف پله‌ها رفتار طره‌ای مجزا داشته و اتصال پله‌ها به یکدیگر کافی نباشد، کف پله‌ها باید برای یک بار متمرکز 2 کیلونیوتن که در انتهای طره وارد می‌شود نیز طراحی گردند. لزومی به وارد کردن این بار بطور همزمان با بار گسترده نیست.

شکل 6- بار متمرکز کف پله بصورت طره‌ای مجزا

5.1.3. بالکن

بالکن‌ها باتوجه به اینکه احتمال دارد محل انبار کردن وسایل و تجمع باشد، مبحث 6 مقررات ملی ساختمان مقدار بار زنده آن‌را 1.5 برابر بار زنده کف‌های متصل به آن در نظر می‌گیرند. درمورد بالکن‌ها یک سؤال کلی وجود دارد که در ادامه به تشریح آن خواهیم پرداخت.

❓ سؤال: آیا بار زنده بالکن (1.5 برابر بار زنده کف‌های متصل به آن) به همه طره‌ها اعمال خواهد شد؟

خیر، منظور از بالکن، طره بودن نیست. درواقع بالکن چه طره باشد و چه نباشد، بار زنده آن 1.5 برابر بار زنده کف‌های متصل به آن خواهد بود. از طرفی هر طره‌ای بالکن نیست. برای مثال پیشامدگی‌های ساختمان روی گذر ممکن است طره باشند، اما کاربری بالکن را ندارند. همچنین طره موجود در طبقه بام نیز بالکن محسوب نمی‌شود و بار زنده طره بام، مشابه بار زنده بام اعمال خواهد شد.

شکل 7- حداقل بار زنده بالکن‌ها (L0) مطابق مبحث 6 مقررات ملی ساختمان

✅ توجه: درصورتی‌که بالکن به عنوان محل تجمع و ازدحام باشد، بار زنده آن 5 کیلونیوتن بر متر مربع در نظر گرفته می‌شود.

6.1.3. ساختمان‌ها و مجتمع‌های مسکونی

مطابق مبحث 6 مقررات ملی ساختمان، بار زنده اتاق‌ها و فضاهای خصوصی ساختمان‌های مسکونی برابر 2 کیلونیوتن بر متر مربع می‌باشد. برخی از مهندسین باتوجه به اینکه پذیرایی محل تجمع می‌باشد، بار زنده این قسمت را 5 کیلونیوتن بر متر مربع در نظر می‌گیرند. اما با مراجعه به آیین‌نامه ASCE7-22 متوجه می‌شویم که در این آیین‌نامه عبارات private room و public room بکار رفته است و منظور محل تجمع نیست. با مراجعه به معنی عبارت public room در لغت‌نامه، متوجه می‌شویم که این عبارت برای اتاق‌هایی که برای عموم باز است و دسترسی به آن دارند، مطرح می‌شود و همچین این اتاق‌ها در کشتی‌ها و هتل‌ها و موارد مشابه معنا دارد.

Public room: a lounge or other room that is open to all, especially in a hotel or on a ship

نتیجه: پس در یک منزل مسکونی بطور متعارف، بار زنده طبقات در اتاق‌ها، سرویس‌ها و پذیرایی برابر 2 کیلونیوتن بر متر مربع در نظر گرفته می‌شود.
توجه: بار زنده لابی ساختمان مسکونی را می‌توان 5 کیلونیوتن بر متر مربع لحاظ کرد.

شکل 8- حداقل بار زنده طبقات ساختمان مسکونی (L0) مطابق مبحث 6 مقررات ملی ساختمان

7.1.3. هتل‌ها

مطابق مبحث 6 مقررات ملی ساختمان، بار زنده اتاق‌ها و سایر فضاهای خصوصی هتل‌ها، مهمانسراها و خوابگاه‌ها برابر 2 کیلونیوتن بر متر مربع در نظر گرفته خواهد شد ولی برای فضاهای عمومی، بار زنده مطابق ردیف 2 جدول 6-5-1 مبحث 6 مقررات ملی ساختمان انتخاب می‌شود. ازجمله فضاهای عمومی هتل می‌توان به لابی هتل اشاره کرد.

شکل 9- حداقل بار زنده هتل‌ها (L0) مطابق مبحث 6 مقررات ملی ساختمان

8.1.3. فروشگاه‌ها

فروشگاه‌ها در مبحث 6 مقررات ملی ساختمان به دو دسته «خرده فروشی» و «عمده فروشی» تقسیم می‌شوند. کاهش بار زنده برای کاربری «فروشگاه عمده‌فروشی» مجاز نیست مگر اینکه استثنای خاصی در آن منظور شده باشد. همچنین برای «فروشگاه‌های عمده فروشی بزرگ»، مقدار بار گسترده باید با هماهنگی شرکت‌های تجهیزکننده فروشگاه تعیین شود، ولی در هرصورت از مقدار تعیین شده در جدول 6-5-1 مبحث 6 مقررات ملی ساختمان کمتر نباشد.

شکل 10- حداقل بار زنده فروشگاه ها (L0) مطابق مبحث 6 مقررات ملی ساختمان

9.1.3. ساختمان‌های آموزشی – فرهنگی و کتابخانه‌ها و ساختمان‌های اداری

این بخش مختص ساختمان‌های آموزشی مانند دانشگاه و مدرسه و ساختمان‌های فرهنگی مثل کتابخانه می‌باشد. نکته حائز اهمیت در این بخش، قفسه‌های اتاق بایگانی و کتابخانه هاست. باتوجه به اینکه در قفسه‌های متحرک ردیف‌های آن می‌توانند حرکت کنند، پس گنجایش بیشتری می‌توانند نسبت به قفسه‌های متحرک داشته باشند. پس آیین‌نامه‌ها حداقل مقدار بار زنده بیشتری را برای آن‌ها درنظر می‌گیرد. به ازای هر متر ارتفاع بیشتر، مقدار معین شده در جدول به حداقل بار زنده اضافه می‌شود.

10.1.3. ساختمان‌های صنعتی

در مبحث 6 مقررات ملی ساختمان، ساختمان‌های صنعتی به سه دسته سبک، متوسط و سنگین تقسیم‌بندی می‌شوند که تشخیص نوع آن بر عهده مهندس طراح و توضیحات کارفرماست. اما در آیین‌نامه ASCE7-22 این ساختمان‌ها به دو دسته سبک و سنگین تقسیم‌بندی می‌شوند. در بارگذاری این ساختمان‌ها رعایت نکات زیر الزامی است:

✅ نکته 1: اعضای خرپاها و تیرهای اصلی پوشش سالن‌های صنعتی باید علاوه بر بارهای زنده وارد بر سقف، یک بار متمرکز برابر 10 کیلونیوتن را بطور موضعی تحمل نمایند. این بار در خرپاها و تیرها در هر نقطه اختیاری از عضو که بیشترین اثر را ایجاد کند، وارد می‌شوند.

✅ نکته 2: کاهش بار زنده برای این نوع کاربری مجاز نمی‌باشد، مگر اینکه استثنای خاصی در آن منظور شده باشد.

✅ نکته 3: کف‌های تعمیرگاه‌ها، کارخانجات، کارگاه‌های صنعتی و فضاهای مشابه که دارای تجهیزات یا کاربری‌های خاصی هستند، باید برای بار زنده متناسب با کاربری خود طراحی شوند.

11.1.3. ورزشگاه‌ها و تأسیسات تفریحی

سالن‌های ورزشی و استادیوم‌ها به دو قسمت دارای صندلی‌های ثابت و فاقد صندلی‌های ثابت یا دارای نیمکت تقسیم می‌شوند. در حالتی‌که صندلی‌ها ثابت نیستند، گنجایش برای حضور افراد بیشتر می‌شود. بدین منظور، آیین‌نامه مقدار بار زنده را برای حالتی‌که صندلی‌های ثابت ندارد یا دارای نیمکت است، بیشتر در نظر می‌گیرد. کاهش بار زنده برای کاربری‌های ورزشی و تفریحی مجاز نیست مگر اینکه استثنای خاصی در آن منظور شده باشد.

12.1.3. بیمارستان‌ها و مراکز درمانی

برای بیمارستان‌ها و مراکز درمانی آیین‌نامه اتاق‌ها را به سه قسمت تقسیم کرده است که عبارتند از: اتاق بیمار، اتاق عمل، آزمایشگاه‌ها. بدلیل تجهیزات متحرک موجود در اتاق عمل و آزمایشگاه و همچنین استفاده از تجهیزات جدید احتمالی با وزن بیشتر، مقدار این بار بیشتر از اتاق بیمار لحاظ می‌شود.

13.1.3. محل‌های عبور و پارک خودروها

مبحث 6 مقررات ملی ساختمان محل‌های عبور و پارک خودروها را به چهار بخش تقسیم می‌کند. توضیحات این سه بخش را در ادامه بررسی می‌کنیم:

1. محل عبور و پارک خودروهایی با وزن حداکثر تا 40 کیلونیوتن: کاهش بار زنده برای این حالت مجاز نمی‌باشد مگر آنکه استثنای خاصی در آن منظور شده باشد. همچنین اعضای خرپاها و تیرهای اصلی پارکینگ‌های تعمیراتی باید علاوه بر بارهای زنده سقف، یک بار متمرکز برابر با 10 کیلونیوتن را بطور موضعی تحمل نماید. این بار در محلی اعمالی می‌شود که بحرانی‌ترین حالت باشد.
بارهای متمرکز در سطح 120×120 میلی‌متر فرض می‌شوند و نیازی به در نظرگیری همزمان بار متمرکز با بار گسترده نیست.

2. محل عبور و پارک خودروهایی با وزن 40 تا 90 کیلونیوتن: این حالت مشابه با حالت قبل است. علاوه‌بر این معابر یا کف‌هایی که روی آن‌ها احتمال عبور یا توقف ماشین‌های آتش‌نشانی باشد، باید برای وزن کامیونت 90 کیلونیوتن بر متر مربع طراحی شوند. اگر عبور یا توقف ماشین سنگین‌تری پیش‌بینی شده باشد، وزن این ماشین در محاسبات در نظر گرفته خواهد شد.

3. محل عبور و پارک خودروهایی با وزن 40 تا 90 کیلونیوتن: مطابق مبحث 6 مقررات ملی ساختمان، برای این بارها بایستی به آیین‌نامه بارگذاری پل‌ها، نشریه شماره 139 دفتر امور فنی و تدوین معیارها، سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور مراجعه شود.

4. معابر و بخش‌هایی از محوطه با امکان عبور کامیون: در این حالت برای کامیون با وزن بیش از 90 کیلونیوتن، بایستی طبق آیین‌نامه بارگذاری پل‌ها، نشریه شماره 139 دفتر امور فنی و تدوین معیارها، سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور بارگذاری انجام شود.

14.1.3. انبارها

مبحث 6 مقررات ملی ساختمان برای بار زنده کف انبارهای اجناس جدول مجزایی را ارائه کرده است. درواقع کاربری انبار در مقدار بار زنده‌ای که برای آن در نظر گرفته می‌شود، اهمیت دارد. توجه شود که در بارگذاری کف انبارها، لازم است اثر موضعی وسیله نقلیه حمل باری که امکان ورود آن به انبار وجود دارد نیز درنظر گرفته شود (محل عبور یا پارک وسیله نقلیه). بار گسترده و زنده متمرکز نظیر این وسیله نقلیه، بر اساس بخش قبل محاسبه می‌شود. در ادامه قسمتی از جدول پیوست 6-3 که مربوط به مصالح ساختمانی می‌باشد، آورده شده است (برای بررسی سایر موارد، به جدول پیوست 6-3 مبحث 6 مقررات ملی ساختمان مراجعه کنید).

✅ نکته: چنانچه وضع مواد انبارشونده مشخص نباشد، این بار باید با تخمین نوع انبار و مقایسه آن با جداول پیوست 6-3 مبحث مقررات ملی ساختمان در نظر گرفته شود و در هر صورت بار زنده آن نباید کمتر از 6 کیلونیوتن بر متر مربع در نظر گرفته شود.

📌 مثال: با فرض مهار مناسب، قرار است کیسه‌های گچ در یک انبار مصالح ساختمانی تا ارتفاع 3 متر انبار شوند. بار زنده کف انبار را محاسبه کنید.

حل: مطابق جداول پیوست 6-3 مقررات ملی ساختمان، وزن گچ در هر متر مکعب، 8.1 کیلونیوتن ارائه شده است. پس بار زنده بصورت زیر محاسبه می‌شود.

8.1×3=24.3 KN⁄m²

بار زنده معادل پیشنهادی می‌تواند 25KN⁄m² انتخاب شود.

📌 مثال: یک لیفتراک 3 تنی با وزن خالص 4425 کیلوگرم در انبار کاشی وجود دارد. اگر ارتفاع انبار کردن 2 متر باشد، بار زنده برای این انبار را محاسبه کنید.

حل: ابتدا سربار ناشی از مصالح را محاسبه می‌کنیم و سپس با بار زنده لیفتراک جمع می‌کنیم. وزن خالص لیفتراک از 40 کیلونیوتن بیشتر است؛ پس مقدار بار زنده گسترده آن 6 کیلونیوتن بر متر مربع و مقدار بار زنده متمرکز آن 30 کیلونیوتن بر متر مربع لحاظ می‌شود. توجه داشته باشیم که نیازی به در نظر گرفتن اثر همزمان بار گسترده و زنده لیفتراک نیست. درواقع دو سناریو مختلف را بررسی می‌کنیم.

16.2= 2× 8.1  → بار زنده انبار کاشی

بار زنده پیشنهادی می‌تواند 17KN⁄m² انتخاب شود.

30KN → بار زنده متمرکز لیفتراک

  6KN⁄m²  → بار زنده گسترده لیفتراک

سناریو اول:

     KN⁄m²ا 23= 6 + 17 = بار زنده گسترده

 0 = بار زنده متمرکز لیفتراک

سناریو دوم:

  17KN⁄m²  → بار زنده گسترده

30KN → بار زنده متمرکز لیفتراک

هر کدام از سناریوها اثر بحرانی‌تری داشت، به عنوان سناریو بارگذاری برای بار زنده انتخاب خواهد شد.

15.1.3. سایر موارد

حداقل بار زنده برای کاربری‌های دیگری نیز در آیین‌نامه‌ها وجود دارد که برای برخی از آن‌ها که در مبحث 6 مقررات ملی ساختمان بیان شده است، بررسی‌های لازم را انجام می‌دهیم.

✅ نکته: در آشپزخانه صنعتی، رخت‌شوی خانه‌ها، موتورخانه، اتاق هواساز و پمپ، بارگذاری را می‌توان براساس مشخصات دستگاه‌ها و توصیه‌های شرکت سازنده انجام داد. البته بایستی حداقل‌های بار زنده بصورت زیر رعایت شود:

آشپزخانه صنعتی و رخت‌شوی خانه‌ها: 5 کیلونیوتن بر متر مربع
موتورخانه: 7.5 کیلونیوتن بر متر مربع
اتاق‌های هواساز و پمپ: 5 کیلونیوتن بر متر مربع

مبحث 6 مقررات ملی ساختمان نکات زیر را در مورد بارگذاری بالگرد بیان کرده است.

2.3. بار زنده دیوارهای داخلی و تیغه‌بندی (پارتیشن)

اساساً بار زنده‌ی پارتیشن ماهیتی متفاوت در مقایسه با سایر بارهای زنده دارد و معمولاً ازنظر مقدار ثابت بوده و تنها ممکن است در طول زمان محل آن جابه‌جا شود. بارهای تیغه‌بندی ممکن است مرده یا زنده در نظر گرفته شود. بندهای زیر از مبحث 6 مقررات ملی ساختمان توضیح داده است که بار تیغه‌بندی باید مرده در نظر گرفته شود یا زنده!

همانطورکه مشاهده می‌شود، با متن طولانی در مورد تشخیص مقدار و نوع بار تیغه‌بندی مواجه هستیم. برای سادگی، فلوچارت زیر را برای تعیین مقدار و نوع بار تیغه‌بندی ارائه می‌کنیم.

Wp: وزن واحد سطح دیوار

W_p(i)=γ_i×t_i :رابطه 1

γ: وزن محصوص دیوار
t: ضخامت دیوار
W_el: سربار معادل زنده
W_ed: سربار معادل مرده
L₀: حداقل بار زنده مطابق جدول 6-5-1 مبحث 6 مقررات ملی ساختمان
W_T: بار گسترده معادل واحد سطح

W_T=(∑(W_p(i) L_i h_i))/A₂ :رابطه 2

W_p(i): وزن واحد سطح دیوار i ام
L_i: طول دیوار i ام
h_i: ارتفاع دیوار i ام
A₂ : مساحت طبقه

شکل 20- فلوچارت محاسبه بار تیغه‌بندی

📌 مثال: جزئیات اجرایی دیوارهای داخلی و پلان طبقات ساختمانی را بصورت زیر فرض کنید. نوع و مقدار بار تیغه‌بندی را تعیین کنید.
(ارتفاع دیوارها 2.8 متر می‌باشد)

شکل 21- جزئیات اجرایی دیوارهای داخلی

شکل 22- پلان طبقات و طول دیوارهای داخلی

حل:

قدم اول: محاسبه وزن واحد سطح تیغه‌بندی

مطابق جدول فوق، وزن واحد سطح دیوار برابر با 195 کیلوگیرم بر متر مربع می‌باشد که آن‌را به وزن واحد سطح تبدیل می‌کنیم.

195×9∙81=1912∙9 N⁄m² =1∙91 KN⁄m²

قدم دوم: تعیین نوع بار

باتوجه به اینکه W_p بین  1KN⁄m² و  2KN⁄m² می‌باشد، پس بار از نوع مرده است.

قدم سوم: محاسبه مقدار بار تیغه‌بندی

در آخرین قدم باتوجه به فلوچارت، مقدار بار گسترده معادل را محاسبه می‌کنیم که در این مثال «بار مرده» می‌باشد. ابتدا مقدار WT را محاسبه کرده و در نهایت بار گسترده معادل را بدست خواهیم آورد.

*مقدار محاسبه شده به بار مرده طبقات اضافه می‌شود و در بارگذاری کلی لحاظ می‌شود.

3.3. بارهای ضربه‌ای

در تعیین بارهای زنده‌ای که تا به حال مورد بررسی قرار داده‌ایم، فرض شده است که شتاب وارد بر جرم تمام اجزای ساختمان ناچیز است و بار به‌صورت آهسته و تدریجی بر قسمت‌های مختلف سازه اعمال می‌شود. درواقع در هر مرحله‌ای که بار به سازه وارد می‌شود، زمان کافی برای برقراری تعادل بین نیروهای مؤثر و نیروهای ارتجاعی مقاوم داخلی وجود دارد. اما ممکن است در ساختمان‌ها با بارهایی مواجه شویم که این شرایط را نداشته باشند و اثر آن‌ها بایستی در بارگذاری لحاظ شود. مبحث 6 مقررات ملی ساختمان دو روش را برای در نظر گرفتن این بارها بیان می‌کند. در روش اول برای بارهای ضربه بایستی تحلیل‌های دینامیکی انجام داد. اما در روش دوم آیین‌نامه اجازه می‌دهد درصورت عدم انجام تحلیل‌های دینامیکی، برای سازه‌های تحت بار ضربه، ضریب ضربه مطابق آیین‌نامه اعمال شود.

همانطورکه اشاره شد، بارهای دینامیکی با اعمال ضریب ضربه در سازه می‌توانند لحاظ شوند. ضریب ضربه بارهای استاتیکی را تشدید کرده و از نسبت بار دینامیکی به بار استاتیکی محاسبه می‌شود. برخی از بارهای ضربه‌ای که در ساختمان‌ها ممکن است با آن مواجه شویم عبارتند از:

1. المان‌های کششی یا فشاری که سربار آن‌ها به‌صورت ضربه‌ای و ناگهانی وارد می‌شود.
2. المان‌های خمشی که سربار آن‌ها بطور ناگهانی و گاهی بصورت سقوط و ضربه اثر می‌کند.
3. قسمت‌هایی از سازه که وزن ماشین‌هایی را تحمل می‌کنند که در آن‌ها اجزایی با حرکت دورانی یا رفت و برگشتی وجود داشته باشد.
4. قسمت‌هایی از ساختمان که تحت اثر بار آسانسور قرار دارند.
5. قسمت‌هایی از ساختمان‌ که نیروهای جرثقیل‌ها را تحمل می‌کنند.
6. قسمت‌هایی از ساختمان که ماشین‌ها بطور متناوب از روی آن‌ها عبور می‌کنند.
7. قسمت‌هایی از ساختمان که خطر برخورد وسایل نقلیه با آن وجود دارد.

برخی از موارد فوق در مبحث 6 مقررات ملی ساختمان وجود دارند که در ادامه بررسی خواهیم کرد.

1.3.3. آویزهای کششی نگهدارنده کف‌ها و بالکن‌ها

بر اساس مبحث 6 مقررات ملی ساختمان، در محاسبه آویزهای کششی که کف‌ها، بالکن‌ها و موارد مشابه را نگهداری می‌کنند، سربار زنده باید به مقدار 33 درصد بیشتر لحاظ شود. درواقع ضریب ضربه 1.33 می‌باشد.

2.3.3. سازه‌های نگهدارنده ماشین‌آلات

وزن ماشین، ملحقات و بارهای متحرک آن باید در ضرایب افزایش بار به‌صورت زیر ضرب شوند. مگر آنکه سازنده ضرایب دیگری را جهت افزایش بار معرفی کند. در هرصورت این ضریب نباید از مقادیر زیر کمتر باشد.

▪️ ماشین‌آلات با محور دورانی: ضریب 1.2

▪️ ماشین‌آلات با حرکت رفت و برگشتی: ضریب 1.5

3.3.3. سازه‌های نگهدارنده آسانسورها

برای جبران اثر ضربه در آسانسور، بارها 100 افزایش داده می‌شوند و مطابق آیین‌نامه ضریب ضربه برای وزن اتاقک، ماشین آلات، وزنه تعادل و بار زنده ناشی از مسافران و وسایل برابر با 2 خواهد بود. اگر بارهای اسمی ارائه شده توسط سازنده بیشتر از این مقدار باشد، این ضریب افزایش خواهد یافت و در هر صورت نباید کمتر از 2 اختیار شود.

4.3. بارهای جراثقال

در ساختمان‌های صنعتی برای حمل اشیای سنگین از جرثقیل سقفی استفاده می‌شود. انواع جرثقیل‌های سقفی از نظر نحوه انتقال بارها به زمین در شکل زیر مشخص شده است. مطابق شکل، ممکن است بار جرثقیل به‌وسیله سازه صنعتی تحمل شود یا نیروهای اعمال شده توسط ستون‌های مستقل مستقیماً به شالوده منتقل شود.

جرثقیل‌ها از اجزای مختلفی تشکیل شده‌اند. قلاب و کابل‌های نگهدارنده بار به ارابه متصل می‌شوند. حرکت قائم ارابه و کابل، حرکت قائم بار محسوب می‌شود. حرکت عرضی ارابه روی پل، حرکت عرضی بار را موجب می‌شود. سیستم پل‌ها معمولاً دوتایی هستند ولی گاهی بهصورت تکی نیز کاربرد دارند. پل‌ها در هر انتها بر یک ریل طولی تکیه زده‌اند و با حرکت در طول سالن، حرکت طولی بار را سبب می‌شود. ریل‌های طولی بر روی حمال ریل قرار دارد. حمال ریل‌ها در دو انتها به‌صورت دو سر مفصل بر روی کربل‌ها (براکت یا سرستون) قرار گرفته‌اند و بار به ستون‌ها و در نهایت به زمین منتقل می‌شود.

بار زنده جراثقال به بار بهره‌برداری آن بستگی دارد. در جراثقال‌های پل‌دار و جراثقال‌های تک ریلی، بارهای طراحی تیرهای زیرسری به همراه اتصالات و نشیمن‌گاه‌های آن باید دربرگیرنده حداکثر بار چرخ پل جراثقال، ضربه قائم، بارهای جانبی و طولی ناشی از حرکت جراثقال باشد.

1.حداکثر بار چرخ جراثقال

این بار شامل بار ناشی از وزن پل و مجموع بارهای بهره‌برداری جراثقال و وزن ارابه می‌باشد. این بار در موقعیتی قرار می‌گیرد که بیشترین اثر را داشته باشد.

2. نیروی ضربه قائم

برای انواع جرثقیل‌های سقفی، ضریب ضربه قائم مختلفی توسط مبحث 6 مقررات ملی ساختمان ارائه شده است. حداکثر بار چرخ جراثقال توسط این ضرایب تشدید خواهد شد.

3. بار افقی جانبی

مقدار این بار برابر با 20 درصد مجموع بار ضریبدار جرثقیل و وزن ارابه و ملحقات آن درنظر گرفته می‌شود. این بار در امتداد عمود بر محور ریل (به سمت ریل یا خلاف جهت آن) و در سطح تماس چرخ با ریل وارد می‌شود.

4. بار افقی طولی

مقدار بار افقی طولی برابر با 10 درصد حداکثر بار چرخ جراثقال (به جز جراثقال پل دار با چرخ دنده دستی) محاسبه می‌شود. این بار بصورت افقی در امتداد محور ریل و در هریک از دو جهت در سطوح تماس چرخ با ریل اعمال می‌شود.

4. نامناسب‌ترین وضعیت بارگذاری

در قسمت‌های قبلی گاهی عبارت «نامناسب‌ترین حالت بارگذاری» یا «بحرانی‌ترین حالت بارگذاری» بکار برده شد. اما منظور از این عبارات چیست؟ در این قسمت قصد داریم این موضوع را بطور خلاصه مورد بررسی قرار دهیم.

یک ساختمان آموزشی را در نظر بگیرید که کلاس‌های آن یک درمیان دایر هستند. همچنین یک کلاس را در نظر بگیرید که همه دانش‌آموزان در یک سمت جمع شده‌اند. در هر دو حالت برخی از قاب‌ها بارگذاری شده‌اند و برخی دیگر نشده‌اند. اگر در یک سیستم پیوسته مانند تیر سراسری یا قاب، بعضی از دهانه‌ها بارگذاری شده باشند و برخی دیگر بدون سربار باشند، در بعضی از مقاطع از اعضای سیستم، لنگرهای خمشی بزرگتر نسبت به حالتی‌که کل سیستم بارگذاری شده است، حاصل می‌شود. پس بار زنده بر خلاف مرده، متحرک است و می‌تواند شرایط بارگذاری مختلفی را رقم بزند که اگر بحرانی‌ترین آن مورد توجه قرار نگیرد، طراحی به درستی صورت نخواهد گرفت. به همین منظور مبحث 6 مقررات ملی ساختمان تأکید می‌کند که در تیرهای یکسره و در قاب‌های نامعین، در دو حالت زیر بحرانی‌ترین موقعیت قرارگیری بار زنده انتخاب شود.

الف) مقدار بار زنده بیشتر از 4 کیلونیوتن بر متر مربع (Live Load > 4 KN/m² )
ب) مقدار بار زنده بیشتر از 1.5 برابر بار مرده (Live Load > 1.5 Dead Load)

در اینصورت سه حالت بارگذاری برای طراحی باید چک شود:

1. قرار دادن بار زنده در تمام دهانه‌ها (بارگذاری کلی)
2. قرار دادن بار زنده در دو دهانه مجاور
3. قرار دادن بار زنده در دهانه‌های یک درمیان

در سازه‌هایی مثل پل، حداکثر اثرات بار زنده باید برای تمام مقاطع سازه محاسبه شود؛ ولی برای سازه‌های معمولی مانند قاب‌های ساختمانی، این عمل فقط برای تعیین حداکثر نیروهای داخلی در تکیه‌گاه‌ها و وسط دهانه‌های تیر انجام می‌شود. تئوری خطوط تأثیر نشان می‌دهد برای تعیین حداکثر لنگرهای خمشی در تکیه‌گاه‌ها و نیز وسط دهانه‌ها می‌توان بصورت زیر عمل کرد.

الف) محاسبه حداکثر لنگر خمشی مثبت وسط دهانه در دهانه AB

در این حالت برای دهانه AB بار زنده را در نظر گرفته و برای سایر دهانه ها بطور یک درمیان بار زنده را اعمال می‌کنیم.

ب) محاسبه حداکثر لنگر خمشی منفی در تکیه‌گاه‌ها

در این حالت بار زنده در دو دهانه مجاور تکیه‌گاه قرار می‌گیرد و سایر دهانه‌ها یک درمیان بارگذاری می‌شود.

5. کاهش بارهای زنده

ازآنجایی‌که ممکن است بارهای زنده در طول عمر ساختمان نتواند به مقدار حداکثر خود (مقادیر جدول 6-5-1) برسد لذا آیین‌نامه‌ها شرایطی را پیش‌بینی کرده‌اند که بتوان مقدار بار زنده را کاهش داد که این امر موجب سبک‌تر شدن سازه می‌شود.

1.5. کاهش بارهای زنده طبقات

طبق مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1398، دو نوع کاهش سربار زنده منظور شده است:

1.1.5. کاهش بار زنده به روش سطح بارگیر

طبق بند 6-5-5 مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1398، می‌توان مقادیر بارهای زنده (L₀) طبقات را که در جدول 6-5-1 داده شده است را طبق ملاحظات بندهای آیین‌نامه برای محاسبه بار زنده طراحی (L) کاهش داد.

توجه: فرمول فوق برای اعضایی است که مقدار K_LLA_T آن‌ها کمتر از 37 متر مربع نباشد.

برای درک بهتر این فرمول به مثال ساده‌ی زیر توجه فرمایید که در آن ضریب کاهش بار زنده محاسبه شده است.

📌 مثال: در شکل زیر، پلان یک ساختمان 8 طبقه مشاهده می‌شود که این پلان مربوط به طبقه‌ی ششم است، درنتیجه هر ستون علاوه بر بار طبقه خود، بارهای دو طبقه‌ی بالایی را هم تحمل می‌کند. ضریب کاهش بار زنده برای چند تیر و ستون مشخص شده را محاسبه کنید.

همان‌طور که در شکل مشاهده می‌شود سطح بارگیر هر یک از تیرها و ستون‌ها محاسبه شده است. این سطح برابر با مساحت محصور بین نصف دهانه از هر طرف عضو است. در جدول زیر محاسبات مربوط به سطح بارگیر و همچنین محاسبات ضریب کاهش بار زنده مشاهده می‌شود.

ضریب کاهش بار زنده برای ستون B3 برابر با 0.397 محاسبه شده است، اما مطابق آیین نامه، برای اعضایی که بار دو طبقه و یا بیشتر را تحمل می‌کنند، مقدار این ضریب نباید از 0.4 کمتر شود، درنتیجه مقدار 0.397 قابل‌قبول نیست و ضریب 0.4 برای آن اختیار می‌شود.

✅ نکته: ضریب کاهش بار زنده عمدتاً بر ستون‌ها تأثیرگذار است و در تیرهای با دهانه متعارف به علت کمتر بودن سطح بارگیر آن‌ها ضرایب کاهش برابر 1 و یا نزدیک به 1 خواهد شد.

محدودیت‌های کاهش بار زنده:

1- کاهش بارهای زنده بیشتر از 5 کیلونیوتن بر مترمربع مجاز نمی‌باشد.
2- کاهش بارهای زنده محل عبور و پارک خودروهای سواری مجاز نمی‌باشد.
استثناء: کاهش بارهای زنده اعضایی که بار دو طبقه یا بیشتر را تحمل می‌کنند، به میزان 20% مجاز است (مورد 1و 2).
3- کاهش بار زنده محل اجتماع و ازدحام مجاز نمی‌باشد.

2.1.5. کاهش بار زنده از طریق ترکیب بار

برای کاهش بار زنده از طریق ترکیب بار، مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1398 و مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1399 رویکرد متفاوتی باهم دارند.

رویکرد مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1398: طبق بند 6-2-3-2-الف می‌توان ضرایب مربوط به بار زنده (L) در ترکیب بارهای 3، 4 و 5 (ترکیب بارهای شامل بار جانبی باد W و زلزله E) را برای کاربری‌هایی که بار زنده کاهش نیافته (L0) طبق جدول 6-5-1 مقادیر آن‌ها کمتر از 5 کیلو نیوتن بر مترمربع است به‌استثناء کف پارکینگ‌ها یا محل‌های اجتماع عمومی برابر 0.5 منظور نمود. مشروط بر آنکه طبق ضوابط بند 6-5-5 کاهش بارهای زنده در محاسبه بار L نشده باشد.
به بیانی دیگر طبق این بند اجازه استفاده هم‌زمان از دو روش کاهش بار را نداریم لذا نمی‌توان هم خود بار را کاهش داد و هم در ترکیب بار از ضریب 0.5 برای کاهش دوباره این بار استفاده کرد.

رویکرد مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1399: طبق بند 9-7-3-2-2 ضریب بار مربوط به بار زنده L را در رابطه‌های (9-7-3)، (9-7-4) و (9-7-5) (ترکیب بارهای شامل بار جانبی باد W و زلزله E) می‌توان به 0.5 کاهش داد مگر در بارگذاری پارکینگ‌ها، بارگذاری محل‌های ازدحام عمومی و محل‌هایی که در آن‌ها میزان بار زنده بیش از 5 کیلو نیوتن بر مترمربع باشد. استفاده از ضریب 0.5 مورداشاره در کنار بار زنده کاهش‌یافته نیز مجاز است.

به بیانی دیگر این بند اجازه استفاده هم‌زمان از دو روش کاهش بار را می‌دهد لذا می‌توان هم خود بار را کاهش داد و هم در ترکیب بار از ضریب 0.5 برای کاهش دوباره این بار استفاده کرد.

✅ نکته: با توجه به اینکه مبنای بارگذاری مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1398 می‌باشد، لذا توصیه می‌شود که بر مبنای مبحث ششم عمل شود.

شکل 31- فلوچارت تعیین نوع و ضریب بکار برده شده در ترکیب‌بار برای بار زنده

2.5. کاهش بارهای زنده بام

مطابق مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1398، می‌توان بار زنده بام L₀ (جدول 6-5-1) را برای محاسبه بار زنده طراحی بام L_r طبق ضوابط بندهای زیر کاهش داد.

1.2.5. بام‌های تخت، شیبدار و قوسی

بار زنده بام‌های معمولی تخت، شیبدار، قوسی و سایبان‌ها را می‌توان با استفاده از روابط زیر مطابق مبحث 6 مقررات ملی ساختمان، کاهش داد. در سازه‌هایی مانند گلخانه که در آن از داربست‌های مخصوص عبور کارگران و حمل مصالح در زمان نگهداری و تعمیر استفاده می‌شود، مقادیر بار زنده بام نباید کمتر از مقادیر محاسبه شده توسط این روابط باشد.

همان‌طور که مشاهده میشود،L₀ بار زنده‌ی کاهش نیافته‌ی بام هست که از جدول 6-5-1 استخراج شده است و با ضرب دو ضریب R₁  و R₂ به آن، کاهش می‌یابد. به حاصل‌ضرب R₁ R₂ ضریب کاهش بار زنده یا Live Load Reduction Factor برای بام گفته می‌شود. این دو ضریب هم به کمک روابط زیر محاسبه می‌شوند:

در این رابطه،A_T  سطح بارگیر عضو می‌باشد. درصورتی‌که بام دارای شیبی کمتر یا مساوی 33% باشد، بار زنده‌ی بام تنها با ضرب در ضریب R₁ کاهش می‌یابد، اما درصورتی‌که شیب بام از 33% بیشتر باشد، از رابطه‌ی زیر جهت محاسبه‌ی R₂ استفاده خواهد شد:

همچنین درصورتی‌که بام قوسی یا گنبدی باشد، به‌طوری‌که امکان محاسبه‌ی شیب (S) برای آن نباشد، از رابطه‌ی زیر جهت محاسبه‌ی S استفاده می‌شود.

S_{(بام شیب دار و قوسی)}=267×(ارتفاع/طول دهانه)

تعریف ارتفاع و دهانه در سقف‌های قوسی در شکل زیر مشاهده می‌شود.

✅ نکته: درصورتی‌که سطح بارگیر از 18 مترمربع بزرگ‌تر باشد، بار زنده‌ی بام را حداکثر 40% می‌توان کاهش داد، به شرطی که بار از 0.6 کیلو نیوتن بر مترمربع کمتر نشود.

2.2.5. بام‌های دارای کاربری ویژه

برای بام‌هایی که محل اجتماع و ازدحام نبوده و دارای کاربری‌های خاصی چون باغ بام(Roof Garden) می‌باشند، می‌توان بارهای زنده‌ی یکنواخت آن‌ها را طبق ضوابط بخش «کاهش بارهای زنده طبقات»، کاهش داد.

3.5. کاهش بار زنده تیغه بندی

به دلیل اینکه ضابطه خاصی برای کاهش بار زنده دیوارها و تیغه‌های داخلی در مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1398، نیامده است و از طرفی ماهیت این بار شباهت زیادی به بارهای مرده داشته لذا کاهش آن در ترکیبات بارگذاری و روش سطح بارگیر مجاز نیست.

6. اعمال کاهش بار زنده در ایتبس

شکل 33. معرفی بار زنده  Live-Reducible-0.5در ایتبس

شکل 34. معرفی بار زنده Live-0.5 در ایتبس

شکل 35. معرفی بار زنده Live-Reducible در ایتبس

شکل 36. معرفی بار زنده Live در ایتبس

 

بار زنده تیغه‌بندی (Live Partition): اگر وزن هر مترمربع از تیغه‌ها کمتر از 100 کیلوگرم بر مترمربع بود T باید به‌صورت بار زنده تعریف شود. همچنین اجازه کاهش در آن را نداریم.

شکل 37. معرفی بار زنده Live Partition در ایتبس

شکل 38. کاهش بار زنده به روش سطح بارگیر در ایتبس

 

در پنجره‌ی تنظیمات که در شکل بالا هم مشاهده می‌شود، گزینه‌ای وجود دارد که تعیین می‌کند کاهش بار زنده برای چه بارهایی اعمال شود. گزینه‌ی اول مربوط به حالتی است که کاهش بار زنده تنها به بارهای محوری اعمال شود و گزینه‌ی دوم زمانی است که این کاهش به‌تمامی بارها اعمال می‌شود. ازآنجایی‌که در آیین‌نامه به این مورد اشاره‌ای نشده است، گزینه‌ی پیش‌فرض که در آن تمامی بارها کاهش داده می‌شوند، مناسب خواهد بود.

لازم به ذکر است که در نرم‌افزار ایتبس ضریب کاهش بار زنده در مواردی به‌درستی محاسبه نشده و سبب بروز خطا می‌شود. برای مثال در نرم‌افزار برای تمامی ستون‌ها این ضریب 4 و برای تمامی تیرها این ضریب 2 در نظر گرفته می‌شود. درصورتی‌که طبق جدول 6-5-2 مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1398، ضریب K_LL   برای تیرها و ستون‌ها با شرایط مختلف، متفاوت می‌باشد. این امر سبب می‌شود در برخی حالات ضریب کاهش بار زنده بزرگ‌تر از مقدار واقعی تعیین‌شده و نیاز به اصلاح داشته باشد؛ بنابراین تیر و ستون‌هایی که ضریب کاهش بار در آن‌ها باید اصلاح شود، در جدول زیر که از مبحث ششم استخراج شده است، مشخص‌شده‌اند. اصلاح این ضرایب در نرم‌افزار باید بصورت دستی انجام شود.

 

 

با بررسی پلان سازه، ضریب کاهش بار زنده در تیرها و ستون‌هایی که یکی از چهار حالت بالا را دارا می‌باشند، باید انتخاب و سپس اصلاح شوند.
فرض می‌کنیم یکی از تیرهای پلان سازه شرایط اصلاح جدول را داشته باشد لذا آن را انتخاب کرده سپس از مسیر زیر ضریب K_LL آن را اصلاح می کنیم.

 

شکل 39 اصلاح مقدار KLL برای اعضای سازه بتنی در ایتبس

 

شکل 40 اصلاح مقدار KLL برای اعضای سازه فولادی در ایتبس

3.6 تعریف ترکیب بارهای شماره 3 ، 4 و 5 در ایتبس

طبق بند 6-2-3-2 مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1398، با توجه به اینکه استفاده از ضریب 0.5 برای بار زنده فقط در ترکیب بارهای دارای بار جانبی باد W و زلزله E مجاز است و از طرفی در ساختمان‌های مسکونی متعارف از بار باد در ترکیب بارها چشم‌پوشی می‌شود لذا فقط در ترکیب بار شماره 5 که دارای بار جانبی زلزله E است می‌توان از ضریب 0.5 برای بار زنده استفاده کرد.

شکل 41 کاهش بار زنده از طریق اعمال ضریب 0.5 در ترکیب بار در ایتبس

✅ نکته:

الف) هر دو مورد بار برف و بار زنده در ایتبس وارد می شود و ایتبس مقدار بیشنه را ملاک محاسبات قرار میدهد ، از آن جایی که در بیشتر مناطق ایران بار برف کمتر از بار زنده است پس بار زنده ملاک محاسبات قرار می گیرد.

1- طبق ردیف اول و دوم جدول 3-1 استاندارد 2800، برای بام‌هایی که در مناطق با برف زیاد، سنگین و فوق سنگین باشند، درصد مشارکت بار زنده بام 20% و در سایر مناطق نیازی به لحاظ کردن با زنده بام در جرم لرزه‌ای نیست.

2- یعنی در حالت اول 20 درصد ماکزیمم بار برف و زنده بام را در نظر می‌گیریم و در حالت دوم نیاز به در نظر گرفتن هیچ‌کدام نیست.
این دو ردیف ارتباطی با بار زنده طبقات ندارد بنابراین برای مثال اگر کاربری کتابخانه داشتیم:

اگر کتابخانه در منطقه با برف زیاد، سنگین و فوق سنگین بود، باید 40 درصد از بار زنده طبقات و 20 درصد از ماکزیمم بار برف و بار بام را در نظر گرفت.
اما اگر در مناطق با برف نادر، کم و متوسط بود فقط می‌توان 40 درصد بار زنده طبقات را در نظر گرفت و نیازی به اعمال بار برف و بار زنده پشت‌بام نیست؛ بنابراین تنها درصد مشارکت بار زنده پشت‌بام به بار برف آن وابسته است.

3- نگاه 2800 به درصد مشارکت بار زنده ساختمان در بار زلزله نسبت به ASCE7 اندکی محافظه‌کارانه‌تر است. در ASCE7 بار زنده در مواقع کمی به‌عنوان جرم لرزه‌ای در نظر گرفته می‌شود. دلیل اینکه ASCE7 خیلی روی بار زنده در جرم لرزه‌ای حساس نیست، این است که این بارها معمولاً لغزنده بوده (به سازه وصل نیست و در هنگام زلزله جدا از سازه حرکت می‌کند) و مشارکت آن‌ها در جرم لرزه‌ای ناچیز است.

ب) دیوارها و تیغه‌های داخلی که وزن آن به‌صورت بار زنده اعمال‌شده است باید به‌طور کامل در محاسبات وزن لرزه‌ای آورده شود

ج) مطابق مبحث ششم، در بعضی حالت‌های بار زنده امکان کاهش بار زنده برای طراحی اعضا وجود دارد. این در حالی است که با توجه به استاندارد 2800 در هنگام انجام محاسبات زلزله از بار زنده به‌صورت کاهش نیافته استفاده کرد.

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

 

شکل 42 اعمال درصد مشارکت بارهای زنده در جرم لرزه‌ای در ایتبس

 

نتیجه‌گیری

بارهای زنده با توجه به ماهیت آن‌ها انواع مختلفی دارند که با توجه به نوع آن در نرم‌افزار تعریف می‌شوند. حداقل بارهایی که نیاز به تعریف دارند، بارهای زنده قابل کاهش، بار پارتیشن، بار زنده بام و بار برف است، بارهای زنده غیرقابل کاهش در سازه‌های متعارف کمتر حضور دارند و به فراخور پروژه تعریف می‌شوند. تعریف بارهای زنده باید با توجه به میزان مشارکت آن‌ها در وزن مؤثر لرزه‌ای صورت گیرد بنابراین ممکن است یک نوع بار زنده مثلاً قابل کاهش، با ضرایب مشارکت مختلف تعریف گردد.

میزان مشارکت بارهای زنده در وزن لرزه‌ای بسته به ماهیت آن و احتمال وجود آن در زمان زلزله متفاوت است، مثلاً بارهای زنده قابل کاهش چون امکان دارد به‌صورت غیر چسبیده به سازه باشند، با درصد 20 در جرم لرزه‌ای مشارکت می‌کنند درحالی‌که بار زنده پارتیشن چون عمدتاً روی طبقه وجود دارد و به آن چسبیده است، به‌صورت 100 درصد مشارکت می‌کند.

منابع

1. مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، ویرایش سال 1399
2. مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ویرایش سال 1398
3. استاندارد 2800 ویرایش چهارم
4. کتابخانه آنلاین عمران سبزسازه
5. جزوه دکتر مسعود حسین‌زاده اصل، ویرایش 1400-1
6. بارگذاری سازه‌ها، دکتر داود مستوفی‌نژاد
7. Minimum Design Loads and Associated Criteria for Buildings and Other Structures,ASCE7-22