بارگذاری ساختمان، بار مرده

نیروهای اجتناب ناپذیر وزن سازه و سنگینی کلیه بارهای ثابت و دائمی همانند بارهای اجزایی هم چون دیوارها، کف سازی ، دیوارهای کناری سازه، سقف ها، تیر، ستون، نازک کاری، پوشش ها، تجهیزات و تاسیسات ثابت، وزن جراثقیل ثابت و سایر اجزا سازه ای و معماری جزء از انواع بار های مرده محسوب می‌شوند. در این مقاله به بررسی بار مرده می پردازیم.

تعریف بار در علم استاتیک

وظیفه اصلی یک سازه انتقال بار است.  بارها در علم استاتیک تأثیراتی هستند که به صورت یکنواخت یا متمرکز به عناصر سازه ای وارد می شوند. بخشی از بارهای ساختمانی ناشی از وزن مصالح به کار رفته و وزن افراد و تجهیزات اشغال کننده ساختمان هستند که در گذر زمان تغییر نمی کنند. این بارها که استاتیکی نامیده می شوند، مبنای طراحی سازه ها قرار می گیرند، این بارها یا از طریق وزن خود سازه یا از طریق عوامل خارجی دیگر به سازه  وارد می شوند. هم چنین این بارها متناسب با طراحی معماری و جنس مصالح و موقعیت قرارگیری اجزای سازه ای تغییر می کنند.

انواع بار در ساختمان

بارهای جاذبه زمین

وزن سازه ها نیروهایی در سازه ایجاد می کند که به بار مرده موسوم هستند و این بار ها در تمام طول عمر سازه ثابت هستند.

بارهای حاصل از تغییرات جوی

این بارها با زمان و مکان تغییر می کنند و به شکل باد، حرارت، رطوبت، باران، برف ، سیل و یخ ظاهر میشوند.

بارهای ضربه ای (مصنوعی)

بارهایی مثل حرکت اتومبیل، آسانسورها، ماشین های مکانیکی، تغییر مکان افراد  و یا نتیجه انفجار یا ضربه باشند. 

بارهای زلزله ای

بارهای که ناشی از حرکت های نامنظم صفحات پوسته زمین هستند و باعث حرکت در زمین می شوند.

بارهای ثقلی

ترکیب بارهای مرده و زنده است که به صورت عمودی و به سمت مرکز زمین عمل میکند و اعضای سازه ای تحت تنش های فشاری و یا کششی قرار می گیرند.

تعریف بار مرده وارد بر ساختمان (dead load)

نیروهای اجتناب ناپذیر وزن سازه و سنگینی کلیه بارهای ثابت و دائمی (بدین معنا که همیشه وجود دارند) همانند بارهای اجزایی هم چون دیوارها، کف سازی، دیوارهای کناری سازه، سقف‌ها، تیر، ستون، نازک کاری، پوشش‌ها، تجهیزات و تاسیسات ثابت، وزن جراثقیل ثابت و سایر اجزا سازه ای و معماری جزء این نوع بارها هستند.

باید ذکر شود که برای محاسبه وزن اجزای مختلف، وزن واقعی مصالح مصرفی و اجزای ساختمان باید استفاده شوند که این مقادیر معمولا در آزمایشگاهای سازه ای به دست می آیند و در صورت عدم وجود اطلاعات معتبر، جرم واحد مصالح و یا جرم واحد سطح اجزای سازه ای در پیوست 1-6 مبحث ششم مقررات ملی ساختمان آورده شده است و می توان با استفاده از این جداول وزن اجزای سازه ای را محاسبه کرد.

هم چنین در منابع علمی معتبر  بار مرده به صورت زیر بیان شده است.

محاسبه بار مرده دیوار محیطی نمادار          

با زدن یک مقطع عرضی از دیوار محیطی نما دار می توان وزن واحد سطح تک تک اجزا تشکیل دهنده دیوار را حساب کرده و سپس از مجموع آن ها وزن واحد سطح کل دیوار محاسبه می شود. بدین صورت که ابتدا وزن واحد حجم هر یک از اجرا تشکیل دهنده دیوار از آیین نامه استخراج شده سپس با توجه به مقطع عرضی دیوار وزن واحد حجم در ضخامت نظیر آن قسمت ضرب شده تا بتوان وزن واحد سطح یا وزنی که به ازای واحد سطح ان جزء از دیوار با ضخامت مشخص اعمال می کند را محاسبه کرد.

دیوار نما بسته به شرایط مختلف می تواند از اجزا متفاوتی تشکیل شود به عنوان نمونه دیوار زیر را در نظر بگیرید. که مطابق با جدول  وزن واحد سطح این دیوار محاسبه شده است. 

                         

محاسبه بار مرده وارد بر دیوار محیطی بدون نما

مشابه با دیوار نما که در بالا به آن اشاره گردید؛ وزن واحد سطح دیوار غیر نما نیز محاسبه می شود. سپس می بایست وزن واحد طول دیوار ها محاسبه شود بدین ترتیب که وزن واحد سطح دیوار در ارتفاع دیوار ضرب می شود بدین مفهوم که هر متر از طول دیوار با ضخات و ارتفاع مشخص چه باری را اعمال خواهد کرد.

با توجه به این موضوع که در دیوارهای نما برای استقرار پنجره‌ها بازشوهایی تعبیه می شود، می‌بایست اثر بازشوها را با ضریب 0.7 در دیوارهای نمادار لحاظ کنیم. در این مثال ارتفاع دیوار طبقات نیز 2.8 متر در نظر گرفته می‌شود. و ارتفاع دیوار جان پناه 1 متر در نظر گرفته می‌شود. 

محاسبه وزن بار مرده پارتیشن، تیغه بندی یا دیوارهای جداکننده داخلی

وزن واحد سطح پارتیشن های 10 سانتی متری مطابق با جدول  محاسبه می شود. 

جهت تعیین سربار معادل تیغه بندی  مطابق مبحث ششم مقررات ملی به صورت زیر عمل می می‌شود:(با فرض یک ساختمان بتنی 6 طبقه)

ابتدا از حاصل ضرب طول کل پارتیشن های موجود در یک طبقه در ارتفاع پارتیشن و وزن واحد سطح آن پارتیشن وزن پارتیشن بدست آمده حال این وزن بر مساحت طبقه ای که پارتیشن در آن قرار گرفته تقسیم شده تا سربار معادل تیغه بندی یا نیرویی که پارتیشن مد نظر ما به هر مترمربع از سقف وارد می‌کند محاسبه گردد. در زیر جزییات محاسبه مشاهده می‌شود.

 برای بار پارتیشن حداقل مقدار تعیین شده در مبحث ششم 100  (kg/m² ) را در نظر می‌گیریم.
همچنین دیوارهای اطراف اتاق راه‌پله و تیغه‌ی بین دو واحد چون ثابت هستند، سرشکن نشده و به تیرها و سقف‌های زیرشان اعمال می‌شوند.

جداول راهنما برای حل مسئله:

محاسبه بار مرده سقف تیرچه بلوک

همانند روش بکار گرفته شده برای محاسبه وزن واحد سطح دیوارها، وزن واحد سطح سقف‌ها نیز محاسبه می‌شود. در صورتی که از سقف تیرچه بلوک استفاده شود، وزن واحد سطح این سقف مشابه با جدول زیر محاسبه می‌شود. 

محاسبه بار مرده وارد بر پشت بام (تیرچه بلوک)

نرم افزار طراحی بصورت خودکار وزن تیرچه و دال سقف را محاسبه می‌کند، در نتیجه باید وزن این قسمت را از وزن کلی سقف‌ها کم کنیم و یا روش دیگر آن است که بتنی با وزن مخصوص صفر  تعریف شود که در این حالت کل مقدار وزن سقف اعمال خواهد شد.

محاسبه بار مرده وارد بر بالکن

با توجه به محاسبات Etabs، آنچه باید بصورت دستی به نرم افزار وارد شود:

محاسبه بارگذاری بار مرده پله

زاویه‌ی پله ها با افق°31 و از گرانیت استفاده شده است.

 در سازه های بتنی از دال بتنی به جای تیر آهن استفاده می‌شود.

محاسبه بار مرده جان پناه

ارتفاع جان پناه یک متر بوده و در قسمت‌هایی نمادار و در بقیه ی موارد بدون نما است.

طبق ضوابط شهرداری شهر تهران نیاز است به نکات زیر توجه شود:

آزمون محاسبات سال 1393:

آزمون محاسبات سال 1391: 

همانطور که از شکل پیداست بار کف برابر است با:

و برای بار تیغه بندی:

 عدد 3/2 به نسبت عکس فاصله از تیغه در نظر گرفته می‌شود .