بار های ثقلی و بار های ضربه ای

بار های ثقلی چه بار هایی هستند

بار های ثقلی در ساختمان ها دارای دو ماهیت متفاوت هستند. 
1-بار های استاتیکی.
2-بار های دینامیکی.

بار های استاتیکی بارهایی هستند که دائمی اند، در صورتی که بار های دینامیکی بارهایی هستند که به زمان وابسته اند. وزن هر یک از اعضا در سازه یک بار استاتیکی است و شامل وزن اعضا باربر، تیر ها، کف ها، ستون ها، دیوار ها، سقف ها، سیستم های آب پاش، لوازم اتصال روشنایی، تیغه های ثابت، نمای بیرونی، برج های خنک کننده، اتاق های پمپ، تانک های ذخیره حرارت و سایر تجهیزات مکانیکی می باشد. 

اگر چه که بار های زنده، تاثیری مشابه با بارهای مرده دارند و ضرورتا بارهایی استاتیکی هستند، اما این بار ها با دقت کمتری قابل پیش بینی اند زیرا که تحت اثر تغییرات بیشتری می باشند و نمی توان آن ها را به دقت بارهای مرده تعیین کرد. 

بار های زنده که در آیین نامه ها داده شده اند دارای ضرائب اطمینان ذاتی هستند تا شرایط بارگذاری محتمل بیشینه را پاسخ دهند و به صورت بار های گسترده و متمرکز معادل داده شده اند. با وجود این که بارهای زنده آیین نامه ای تقریبا محافظه کارانه هستند، اما تمامی طراحی ها مطابق با آیین نامه صورت می گیرد. هنگامی که دتایل های اجرایی و ارتفاع تیغه های جداکننده مشخص باشد، سعی بر آن است که بار های تیغه بندی حداقل تعیین گردد. این مسئله بیشتر به این دلیل انجام می گیرد که تا ظرفیت باربری یک قاب بندی موجود مشخص شود تا اینکه بخواهیم از کاهش بار در طراحی ساختمان های جدید استفاده کنیم. 

بار های متمرکز نشانگر واکنش یک بار واحد در محل های بحرانی هستند و علاوه بر بار های گسترده یکنواخت مطرح می شوند. پر واضح است که احتمال این که تمامی بار بر روی تمامی کلیه سطوح کف به طور هم زمان اعمال شود نزدیک به صفر است. و هر چقدر که سطح مد نظر ما بزرگتر باشد این احتمال کمتر می شود. این احتمال در آیین نامه ها با استفاده  ضرایب کاهش بار مد نظر قرار گرفته است. اگرچه که شکست سازه های آویخته با دهانه های طویل ضرورت بکارگیری احتیاط و اعمال ضرایب اطمینان بیشتری را به ویژه در طراحی اتصالات  برای لحاظ کردن شرایط ویژه همچون تجمع انسان ها برای جشن ها و مهمانی ها و شرایط اطفا حریق فراهم آورده است. 

بار های ضربه ای 

مفهموم ضربه در طراحی سازه اشاره به تاثیرات دینامیکی یک بار ناگهانی دارد. درسازه یک ساختمان مواد و مصالح به آهستگی اضافه می گردد، حتی انسان هایی که وارد یک ساختمان می شوند به عنوان بارهای تدریجی در نظر گرفته می شوند. بار های مرده به عنوان بار های استاتیکی در نظر گرفته می شوند. بدین مفهوم که تاثیری به غیر از وزن بر روی سازه ندارند. بار های زنده ممکن است استاتیکی باشند و یا ممکن است که تاثیرات دینامیکی داشته باشند. انسان ها و مبلمان ممکن است به عنوان بارهای زنده استاتیکی در نظر گرفته شوند، اما جرثقیل ها و ماشین آلات مختلف ممکن است تاثیرات دینامیکی داشته باشند. 
شکل جرم و فنر زیر را در نظر بگیرید، که فنر می تواند به عنوان یک تیر الاستیک فرض شود، هنگامی که بار به آهستگی اعمال می شود(بار استاتیکی) جرم به اندازه مقدار x جابه جا می شود. و بار روی فنر(تیر) برابر با وزن w خواهد بود. در قسمت دوم شکل بار به صورت ناگهانی اعمال می شود(بار دینامیکی) و تغییر شکل بیشینه برابر 2x خواهد بود. بدین مفهوم که بار بیشینه بر روی فنر(تیر) برابر 2w خواهد بود. در این حالت جرم به صورت هارمونیک ساده ارتعاش می کند و محل خنثی آن مشابه با حالت استاتیکی آن خواهد بود. در سازه های واقعی، جنبش هارمونیک به سرعت میرا می شود. هنگامی که حرکت توقف یافت، نیرویی که در فنر باقی می ماند برابر وزن w خواهد بود. برای لحاظ کردن نیروی افزایش یافته هنگامی که عضو در حال حرکت است، نیرویی دو برابر بار استاتیکی می بایست استفاده شود. 100 در صد بار استاتیکی می بایست استفاده گردد تا تاثیرات دینامیکی را نشان دهد. که  به عنوان ضریب ضربه 100 درصدی اطلاق می شود. 

هر بار زنده ای که دارای تاثیر دینامیکی است می بایست با ضریب ضربه افزایش یابد. در طراحی های معمول هنگامی که یک تحلیل دینامیکی از سازه ها را می توان استفاده کرد این روش ضرورتی ندارد. در حالاتی که تاثیرات دینامیکی ناچیز است، تقریبا هنگامی که ضربه کمتر از 20 درصد باشد. به طور معمول می توان با استفاده مقادیر بار زنده بیشتر این مسئله را پوشش داد. تاثیرت دینامیکی بار انسان ها در ساختمان و همچنین وسایل نقلیه که به آرامی در پارکینگ ها حرکت می کنند مثال هایی از این نوع بار ها هستند که نیاز به اعمال بار ضربه به صورت مستقیم را ندارند. 

منبع:

دپارتمان سازه سامانه کارگشا