منظور از بارهای وارد بر ساختمان، نیرو های داخلی و خارجی هستند که به عناصر و اجزا اصلی ساختمان ها، فشار وارد می کنند. بارهای وارد شده بر سازه ها، در انواع مختلفی به وجود می آیند که محاسبه دقیق میزان فشار وارده توسط آن ها، امکان پذیر نخواهد بود. در این مقاله از شهرآهن به ارائه توضیحاتی در زمینه بارها وارده بر ساختمان می پردازیم.
معرفی انواع بار های وارد بر ساختمان
مهندسی عمران یکی از اصلی ترین رشته های ساختمان سازی و راه و شهرسازی است که در سراسر جهان از آن به عنوان یک رشته حیاتی نام برده می شود. یکی از اصلی ترین زیر شاخه های این رشته، ساختمان سازی می باشد. در این رشته مهندسی، از نیرو های مختلف با عنوان بار، نام می برند و از این جهت می توان گفت که کلمه بار گذاری، دلالت بر وجود نیرو های وارد شده بر سازه دارد. بار های وارد بر ساختمان در واقع همان نیرو هایی هستند که به سازه وارد شده و می توانند عمر مفید یک ساختمان را کاهش یا افزایش دهند این بارها به طور کلی به دو دسته اصلی بارهای خارجی و بارهای داخلی تقسیم می شوند که آن ها نیز دارای زیر شاخه های متعددی هستند.
مسیر انتقال بار های وارده بر ساختمان
بارها یا همان نیروها، می توانند به اعضا اصلی قاب سازه ها آسیب وارد کنند. توجه داشته باشید که وظیفه اصلی یک ساختمان، منتقل کردن نیرو های خارجی یا همان بارهای خارجی به زمین می باشد. بارهای وارد بر ساختمان برای این که بتوانند به زمین منتقل شوند، باید یک مسیر مشخص را طی کنند این بارهای خارجی ابتدا به دال و سپس به تیر فرعی منتقل می شوند، تیر فرعی نیز آن ها را به تیر اصلی هدایت کرده و سپس به ستون و در نهایت به زمین انتقال می یابند. نیروهای خارجی وارده بر طبقات، موجب ایجاد بار داخلی در عناصر قاب یک سازه که به ترتیب دال، تیر فرعی، تیر اصلی، ستون و در نهایت پی یا زمین هستند، می شود. با ایجاد نیرو داخلی، اگر مقاومت و توان عناصر قاب سازه کمتر از بار آن باشد، اعضا اصلی ساختمان آسیب خواهند دید و امنیت سازه به خطر خواهد افتاد.
بارهای خارجی وارد بر ساختمان
بارهای خارجی یکی از اصلی ترین بارهای وارد بر ساختمان هستند که از محیط خارجی اطراف بر سازه وارد خواهند شد. از اصلی ترین بار های خارجی می توان به بار زنده، مرده، برف و باد اشاره کرد. بارهای مرده همان نیرو های ثابتی هستند که از طریق وزن اعضا ساختمان مانند ستون ها، پله ها و ... بر سازه وارد می شوند. بار های زنده نیز با نام بار های متحرک شناخته می شوند و شامل وزن انسان ها و اثاثیه های ساختمانی نظیر مبل و ... می باشند. بار برف از طریق بارش برف بر روی پشت بام سازه ها ایجاد می شود و یک بار ثقلی عنوان شده است. از دیگر انواع بار های وارد بر ساختمان، می توان به بار باد اشاره کرد این بار یک نیرو جانبی خارجی است که نشان دهنده جریان حرکت هوا به سوی مناطق کم فشار می باشد. بار زلزله نیز از بار های خارجی است که تنها در شرایط خاص و حساس بر سازه وارد می شود.
نیرو های خارجی به صورت مجزا به سه دسته کلی، شامل بار خارجی بر اساس منشاء، جهت و سرعت تقسیم می شوند. سرعت اعمال بار، مهم ترین پارامتر بار های وارد بر ساختمان می باشد که دو دسته اصلی دینامیکی و استاتیکی را شامل می شود. به نیرو هایی نظیر بار زلزله که به صورت کاملا ناگهانی و با سرعت بسیار زیاد به ساختمان وارد می شوند و مقدار آن ها با گذشت زمان دچار تغییر خواهد شد، بار های خارجی دینامیکی می گویند. نیرو ها و یا همان بار های خارجی استاتیکی نیز، نظیر بار مرده، نیرو هایی هستند که با سرعت بسیار کند و آرام به سازه وارد شده و مقدار آن ها بر اساس زمان تغییری نخواهد کرد.
بار های داخلی وارد بر ساختمان
بار های داخلی در شرایطی بروز پیدا می کنند که بار های خارجی وجود داشته باشند. نیرو های داخلی بر داخل اجزا و عناصر قاب ساختمان ایجاد می شوند و شامل ۴ نوع هستند. نیرو های محوری، نخستین نوع نیرو داخلی است که بر محور طول اجزا سازه وارد می شود و شامل دو دسته کششی و فشاری می باشد. دومین بار داخلی را می توان نیرو برشی ذکر کرد این نیرو در واقع قسمتی از اعضا ساختمانی را به یک سو و قسمت دیگر را به سوی دیگر، مانند برش دادن کاغذ، هدایت می کند. نیرو خمشی، همان باری است که با وارد شدن بر عناصر سازه، موجب خم شدن قسمت های مختلف و ایجاد قله می شود. از نیرو پیچشی به عنوان آخرین نوع بار وارد بر سازه نام برده می شود که یک انرژی برای پیچ خوردگی عناصر سازه را به آن ها وارد می کند.
محاسبه انواع بار های وارد بر ساختمان
برای این که مهندسان عمران بتوانند از آسیب بارهای وارد بر ساختمان جلوگیری کنند، لازم است تا به محاسبه مقدار نیروی خارجی و داخلی وارد شده بر عناصر قاب سازه بپردازند اما مشکلی که در این بین به چشم می خورد، این است که تحت هیچ شرایطی نمی توان میزان بار های خارجی وارد بر سازه را اندازه گرفت به دنبال این امر، محاسبه بار داخلی نیز غیر ممکن خواهد بود از این جهت مهندسان برای محاسبه بارهای وارد شونده بر ساختمان از آیین نامه های مخصوص که با عنوان آیین نامه بار گذاری شناخته می شوند، استفاده می کنند. با مراجعه به این آیین نامه ها، ضرایبی تحت عنوان ضرایب اطمینان منطقی در دسترس مهندسان قرار خواهند گرفت که با استفاده از آن ها می توانند میزان بار وارد شده بر سازه ها را پیش بینی کنند.
