کاهش مقدار بار زنده به همراه جدول بار مرده ساختمان
امروزه صنعت ساخت و ساز و ساختمان سازی یکی از پر رونق ترین ولی در عین حال حساس ترین صنایع می باشد. حساسیت این صنعت وقتی بیشتر نمود پیدا می کند که بدانیم ماحصل کار این صنعت، اگر به طور کارشناسانه انجام نشده باشد، میتواند ضررهای جانی و مالی گسترده ای داشته باشد. بنابراین دانستن و رعایت نکات مرتبط با مسائل ایمنی جزء ضروریات است. در این مقاله به بررسی مفهوم بار ساختمان، انواع بار ساختمان، انواع بار زنده ساختمان و کاهش بار زنده ساختمان می پردازیم.
pdf کاهش مقدار بار زنده به همراه جدول بار مرده ساختمان
بار زنده و مرده ساختمان چیست ؟
به نیروهای وارده بر ساختمان در اصطلاح مهندسی عمران، بار گفته می شود. بارها و نیروهای وارده بر ساختمان در یک طبقه بندی، به بار خارجی و بار داخلی تقسیم بندی می شوند. بار خارجی در واقع نیرویی است که از محیط خارج به ساختمان وارد می شود و بار داخلی، آن نیروها و بارهایی است که در پاسخ به آن بارهای خارجی در داخل اجزای سازه اعمال می شود. در یک طبقه بندی دیگر، بارها در ساختمان به دو دسته طبقه بندی می شوند:
بارهای جانبی وارد بر ساختمان
بارهای جانبی ساختمان به انواع بار باد و بار زلزله تقسیم بندی می شود. در ادامه به بررسی اجمالی آنها می پردازیم:- بار باد
بار باد در یکی از تقسیم بندی های بارهای جانبی ساختمان است. بار باد به صورت افقی بر روی یکی از محورهای اصلی سازه به طور غیر همزمان اثر می گذارد و باید در جهت همان محور بررسی شود. هرچه جرم سازه و ساختمان بیشتر باشد، بیشتر و بهتر می تواند در مقابل بار باد از خود مقاومت نشان دهد. یکی از نکاتی که باید به آن توجه داشت این است که بار باد (اگر سطحی که باد به آن برخورد می کند ثابت باشد) در ساختمان هایی که در ارتفاعات قرار دارند بیشتر خواهد شد و هر چه ارتفاع بیشتر باشد، بار باد نیز بیشتر می شود.
- بار زلزله
از آنجا که کشور ایران در شرایط زلزله خیزی قرار دارد، محاسبه بار و فشاری که زلزله بر روی ساختمان اعمال می کند از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. بار زلزله به طور مستقیم به جرم و نحوه توزیع جرم در سازه بستگی دارد. به این صورت که هر چه سازه جرم کمتری داشته باشد و در اصل سبک تر باشد، مقاومت بهتری را در برابر بار زلزله از خود نشان خواهد داد. یکی دیگر از عوامل تأثیرگذار روی بار زلزله، سختی سازه است. باید به این نکته اشاره شود که جنس خاکی که ساختمان بر روی آن احداث شده است به طور مستقیم روی مقاومت ساختمان در برابر بار زلزله اثر دارد.
بارهای قائم یا بارهای عمودی ساختمان
بارهای عمودی خود نیز به گروه های مختلفی طبقه بندی می شوند. دسته بندی های بارهای قائم ساختمان عبارتند از: بار برف، بار مرده، و بار زنده.- بار برف
وقتی بعد از بارش برف، برف بر روی سقف ساختمان قرار می گیرد، به بار و فشار وارده از طرف برف به سازه، بار برف می گویند. به خصوص در مناطق سردسیر، محاسبه بار برف در هنگام ساختن سازه و ساختمان از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. اگر بار برف به خوبی محاسبه نشود، در فصول سرد سال و بعد از بارش برف می تواند باعث تخریب ساختمان و ایجاد خسارت های مالی و جانی شود که گاهی جبران ناپذیر است. بار برف نیز خود به دو دسته، بار برف بام و بار برف زمین طبقه بندی می شود.
- بار مرده
بار مرده در واقع جزو بارهای ثابت یا استاتیک است که به صورت خارجی بر ساختمان اعمال می شود. بار مرده تحت تأثیر وزن و جرم سازه است و از طریق وزن اجزای ثابت ساختمان مانند راه پله ها، تیرها، دیوارها، ستون ها، کف ها، تجهیزات به کار رفته در ساخت ساختمان، و غیره محاسبه می گردد.
- بار زنده
بار زنده در واقع باری است که به صورت دائمی نیست و در حین بهره برداری از سازه و ساختمان توسط افرادی که در ساختمان رفت و آمد می کنند و غیره به آن اعمال می شود. بار زنده ساختمان شامل بارهای شرایط جوی و محیطی (مانند بار باران، برف، زلزله و غیره) نمی شود. از آنجایی که وزن افراد داخل ساختمان، تراکم محل قرارگیری بارهای زنده ساختمان و جابه جایی این بارها در داخل ساختمان و در نتیجه محل اثر بار بر روی ساختمان، میزان ثابت و مشخصی ندارد، مقدار دقیق بار زنده را نمی توان به راحتی برآورد کرد. ذکر این نکته جالب توجه است که بار ضربه ای که آسانسور به سازه وارد می کند نیز جزو بارهای زنده ساختمان، ولی از نوع دینامیکی آن طبقه بندی می شود.
روش محاسبه بار زنده و مرده ساختمان
مرجع مهندسان عمران در کشور ایران برای محاسبه بار زنده ساختمان و کاهش بار زنده ساختمان، مبحث ششم مقررات ملی ساختمان است که اطلاعاتی آماری برای محاسبه بار زنده ساختمان ارائه می دهد تا این محاسبات را آسان تر کند.
انواع بار زنده ساختمان
بار زنده ساختمان نیز به صورت زیر طبقه بندی می شود:
- بار زنده بام
- بار زنده کف ها
- بار زنده راه پله و آسانسور
- بار زنده دیوارهای داخلی (دیوارهای جداکننده)
- بار زنده بام
طبق مبحث ششم مقررات ملی ساختمان بار زنده بام در واقع، باری است که توسط کارگران و مصالح و تجهیزات در هنگام انجام تعمیر روی بام اعمال می شود و یا باری که از طرف اشیای تزیینی کوچک که با استفاده از ساختمان در حین عمر بهره برداری ارتباطی ندارند، به ساختمان وارد می گردد.
بار زنده کف مسکونی و پارکینگ
دوباره برای محاسبه بار زنده کف ها نیز باید به سراغ آیین نامه مقررات ملی ساختمان برویم و طبق جدول محاسبه کنیم.
بار زنده راه پله و آسانسور
برای محاسبه بار زنده راه پله و آسانسور به جدول‌های زیر از جداول مبحث ششم آیین نامه مقررات ملی ساختمان باید رجوع شود. جهت اطلاع از ضوابط و استاندارد طراحی راه پله و آسانسور می توانید به مقاله مربوطه مراجعه نمایید.
بار زنده آسانسور
کاهش بار زنده در ساختمان
هم در آیین نامه مقررات ملی ساختمان و هم در آیین نامه بین المللی ASEC7 بندی را تحت عنوان کاهش بار زنده ساختمان میتوان مشاهده کرد. طبق این مباحث می توانیم نتیجه بگیریم که بارهای زنده ساختمان به دو دسته زیر تقسیم بندی می شوند:
- بار زنده غیرقابل کاهش
- بار زنده ای که می توان آن را کاهش داد
طبق گفته آیین نامه مقررات ملی ساختمان، به جز بارهای یکنواخت بام، تمام بارهای زنده توزیع شده یکنواخت حداقل، Lo، را می توان بر اساس ملاحظات 6-5-7-2 و 6-5-4-6 از مبحث ششم مقررات ملی ساختمان کاهش داد. برای کاهش بار زنده ساختمان، طبق ملاحظات بند 6-5-7-2، اگر محدودیت های بندهای 6-5-7-3 و 6-5-7-6 را در نظر بگیریم، برای اعضایی که در آن ها حاصل ضرب Kll و At مساوی یا بیشتر از 37 مترمربع است، می توان بارهای زنده را به صورت زیر کاهش داد:
- در این فرمول، L به ازای بار زنده کاهش یافته در هر مترمربع (تحمل شده توسط عضو سازه)
- Lo به ازای بار زنده کاهش نیافته در هر مترمربع (تحمل شده توسط عضو سازه)
- KLL به ازای ضريب عضو برای بار زنده و At به ازای سطحی که با بار مواجه است (سطح بارگیر) (مترمربع)
چهار نکته طلائی در کاهش بار زنده در ساختمان
در مبحث کاهش بار زنده ساختمان باید به نکات زیر هم توجه شود:
- برای اعضایی که بار یک طبقه را تحمل می کنند، Lo نباید کمتر از 0.5 و برای اعضایی که بار دو طبقه و بیشتر را تحمل می کنند نباید کمتر از 0.4 باشد.
- بارهای زنده ای که بیش از ۵ کیلو نیوتن بر مترمربع هستند را نباید کاهش داد.
- بارهای زنده محل هایی که مستعد اجتماع و ازدحام جمعیت هستند کاهش نمی یابد.
- بارهای زنده در محل عبور و مرور و پارک خودروها را نباید کاهش داد.
جدول بار مرده ساختمان
در طراحی ساختمان، به منظور بالا بردن ضریب ایمنی در طراحی، بیشترین مقدار باری که ساختمان می تواند تحمل کند به عنوان مبنای اصلی در طراحی لحاظ می شود. افزایش ضریب ایمنی در مرحله طراحی ساختمان، ارتباط مستقیمی با این امر دارد که مهندس طراح، برآورد دقیق و نزدیک به واقعیت از اجزای تشکیل دهنده ساختمان داشته باشد. به عنوان مثال یک مهندس طراح باید از تفاوت بین وزن سقف تیرچه بلوک با سقف ساخته شده از عرشه فولادی اطلاع داشته باشد؛ اما او زمان کافی و شرایط مناسب برای محاسبه وزن این مواد را در آزمایشگاه ندارد. جهت مقایسه سقف تیرچه بلوک و عرشه فولادی به لینک مربوطه مراجعه نمایید.
از سوی دیگر اگر هر مهندس طراح مجبور باشد که وزن اجزای سازنده را محاسبه کند قطعاً با تفاوت های عددی زیادی ناشی از خطا یا تفاوت سلیقه مواجه خواهد شد. به همین دلیل بایستی اطلاعات مدونی از قبل آماده شده باشد که طراحان ساختمان و مهندسان محاسب بتوانند به عنوان یک ابزار مشترک از آن ها استفاده کنند. این ابزار مشترک به صورت وزن واحد جرم اجزای تشکیل دهنده ساختمان توسط ارگان های نظارتی و متولی حوزه ساختمان هر کشور تدوین و منتشر می شود. اطلاعات قید شده در جدول بار مرده ساختمان، قابل اتکاترین و دقیق ترین اعداد و ارقامی هستند که از ترکیب اندازه گیری های آزمایشگاهی و تجربیات اجرایی متخصصان حوزه ساختمان به دست آمده اند. این جداول وزن واحد سقف، دیوار، پله و … را ارائه می کند و برای طراحان و مهندسان محاسب ساختمان، بسیار کاربردی و مفید است.
اجزای تشکیل دهنده جدول بار مرده ساختمان
جدول بار مرده ساختمان با توجه به اجزای تشکیل دهنده هر ساختمان متفاوت بوده و عمدتاً شامل اطلاعات مربوط به بار مرده وارد بر سقف، دیوار، راه پله و کف می باشد. با محاسبه حجم هر یک از اعضا و ضرب نمودن آن در وزن واحد مصالح تشکیل دهنده هر عضو ساختمان می توان بار مرده آن عضو از ساختمان را محاسبه نموده و در جدول بار مرده ساختمان لحاظ کرد. برخی از اجزای ساختمان مثل سقف و دیوار از تنوع روش و مصالح بیشتری نسبت به سایر اجزا برخوردار هستند. به همین دلیل جدول محاسبات آن ها نیز شامل جزییات و ارقام بیشتری خواهد بود. در ادامه به بررسی مراحل مختلف محاسبه بار مرده وارد بر سقف و دیوارهای ساختمان می پردازیم.
جدول بار مرده سقف تیرچه بلوک
بار مرده روی سقف، مجموع وزن خود سازه سقف به همراه هر ماده یا سازه اضافه ای است که به طور دائمی روی سقف متصل شده است. بنابراین قبل از هر چیز سقف باید به گونه ای طراحی شود که بتواند وزن خود را تحمل کند. سقف ها می توانند از مصالح مختلف و به روش های مختلف ساخته شوند که هر یک بار مرده مخصوص به خود را دارد. رایج ترین مصالح و روش های به کار رفته در سقف سازی عبارتند از:
- تیرچه بتنی با ارتفاع 20 سانتی متر
- تیرچه بتنی با ارتفاع 25 سانتی متر
- تیرچه کرومیت با ارتفاع 25 سانتی متر
- دال بتنی
- سقف کامپوزیت
نکته قابل توجه که در محاسبه بار مرده سقف ها وجود دارد این است که باید توجه داشت سقف مورد محاسبه، به عنوان یک پوشش بین طبقاتی می باشد یا به عنوان پشت بام در طبقه آخر ساخته شده است. چون بار مرده وارد بر هر یک از این حالت ها متفاوت است. برای محاسبه بار مرده وارد بر سقف، می توان به ترتیب مراحل زیر اقدام کرد:
- تهیه مقطع عرضی از سقف
- شناسایی مصالح و اجزای تشکیل دهنده سقف
- استخراج اطلاعات دقیق جرم واحد حجم مصالح
- محاسبه مجموع ترکیبی جرم واحد حجم اجزای تشکیل دهنده سقف
- ضرب نمودن عدد حاصل از مرحله قبلی در ضخامت سقف
پس از پایان محاسبات فوق، بار مرده وارد بر سقف ساختمان بر حسب واحد کیلوگرم بر مترمربع به دست می آید.
بار مرده وارد بر دیوار
دیوارها عمدتاً نقش انتقال بار از سقف به کف ساختمان را به عهده دارند و می توانند دارای پوشش نما یا بدون پوشش نما باشند. یکی از پارامترهای مهم در مورد دیوارها ضخامت آن ها ست. یک مهندس با تجربه تمام تلاش خود را به کار می گیرد تا کمترین ضخامت دیوار با بیشترین قابلیت تحمل بار را به سازنده ساختمان پیشنهاد دهد. در ساخت اسکلت اصلی دیوار از ترکیب مصالح زیر استفاده می شود:
- آجر و ملات ماسه سیمان
- بلوک سفال با ملات ماسه سیمان
- بلوک پوکه با ملات ماسه سیمان
نکته بسیار مهم در رابطه با دیوارها عملکرد دوطرفه آنها می باشد. به عنوان مثال یک طرف دیوار ممکن است با گچ و خاک و طرف دیگر آن با کاشی و سیمان پوشیده شود. به همین دلیل محاسبات بار مرده وارد بر دیوارها نیاز به دقت و ریزبینی دارد تا همه اجزای تشکیل دهنده دیوار در جدول بار مرده ساختمان لحاظ شود. برای محاسبه بار مرده دیوار بایستی مراحل ذیل انجام شود:
- تهیه مقطع عرضی از دیوار
- شناسایی مصالح و اجزای تشکیل دهنده دیوار اصلی
- شناسایی مصالح و اجزای تشکیل دهنده دو طرف دیوار
- تعیین ضخامت تیغه دیوار بدون پوشش طرفین
- استخراج اطلاعات دقیق جرم واحد حجم مصالح تشکیل دهنده دیوار
- محاسبه مجموع ترکیبی جرم واحد حجم اجزای تشکیل دهنده دیوار
- ضرب نمودن عدد حاصل از مرحله قبلی در ضخامت دیوار
بار مرده وارد بر سایر اجزای ساختمان نیز با روش مشابه قابل محاسبه بوده و با کنار هم قرار دادن اطلاعات محاسبه شده برای اجزای مختلف ساختمان، می توان جدول بار مرده ساختمان را به صورت یکپارچه ارائه نمود.
جدول بار مرده وارد بر دیوار یک نمونه ساختمان فرضی
مزایای جدول بار مرده ساختمان
- مهمترین مزیت جدول بار مرده ساختمان در این است که اطلاعات دقیق و قابل استناد در اختیار مهندسان محاسب و سازنده و معمار قرار می دهد تا در مراحل مختلف ساخت، اجرا، بهره برداری، تعمیر و نگهداری ساختمان به آن ها مراجعه نمایند.
- جدول بار مرده ساختمان می تواند به عنوان یک ابزار با ادبیات مشترک برای دست اندر کاران ساختمان استفاده شده و موجب تسهیل در طراحی و اجرا شود.
- اطلاعات ارائه شده در جدول بار مرده ساختمان می تواند به عنوان یک نمونه و الگوی کاری برای مهندسان و فارغ التحصیلانی که به تازگی وارد بازار کار شده اند نیز استفاده شود. چون جدول بار مرده ساختمان حاصل محاسبات و تجربیات مهندسان دارای مهارت بالا می باشد که اجزای تشکیل دهنده ساختمان را با تمام جزییات تفکیک نموده است.
معایب جدول بار مرده ساختمان
- بارزترین ضعفی که در نگاه اول به جدول بار مرده ساختمان به چشم می آید؛ وجود تعداد زیادی اعداد و ارقام در آن است که احتمال خطا در خواندن این اعداد را افزایش می دهد. به همین دلیل در صورتی که بتوان جدول بار مرده ساختمان را همراه با علائم بصری یا گرافیک جذاب استفاده کرد، تفکیک اطلاعات ساده تر خواهد بود.
- با توجه به ظهور مصالح نوین و کاربرد آن ها در ساختمان سازی نیاز به ارائه اطلاعات به روزتری از مشخصات فیزیکی و چگالی آن ها وجود دارد. به همین دلیل متخصصان حوزه مصالح ساختمانی و ارگان های نظارتی مربوطه بایستی تمهیداتی در این زمینه بیندیشند تا اطلاعات پراکنده به صورت واحد و قابل استناد ارائه شوند.
کاربرد جدول بار مرده ساختمان
جدول بار مرده ساختمان عمدتاً در مرحله طراحی، تحلیل سازه، محاسبات بارگذاری استفاده می شود. در صورتی که در مراحل حین اجرای پروژه نیاز به تغییر در نوع طراحی و انتخاب مصالح جدید باشد نیز می توان از جدول بار مرده ساختمان کمک گرفت.
جمع بندی
بارها و نیروهای وارده بر ساختمان انواع بسیار مختلفی دارند ولی مبحث کاهش بار زنده ساختمان، یکی از مهمترین موارد مرتبط با متخصصین و مهندسان عمران است که در ساخت سازه ها و ساختمان ها باید آن را به طور جدی مد نظر قرار دهند. بارهای زنده برای هرکدام از اعضای ساختمان به طور مجزایی محاسبه می شود و برای کاهش بار زنده ساختمان باید از فرمول های خاص و شرایط خاصی استفاده شود که در این مقاله توضیح داده شد، امیدواریم توانسته باشیم حق مطلب را ادا کرده باشیم. لطفا نظرات پیشنهادات خود را برای ما کامنت بگذارید.
