بارهای روی ساختمانها

تعیین بارهای اعمال شده بر روی یک ساختار یک مشکل پیچیده است. ماهیت بارها اساساً با طراحی معماری ، مواد و محل ساختار متفاوت است. شرایط بارگیری در همان ساختار ممکن است هر از گاهی تغییر کند ، یا ممکن است با گذشت زمان به سرعت تغییر کند.

بارها معمولاً به دو گروه گسترده طبقه بندی می شوند: بارهای مرده و بارهای زنده. بارهای مرده (DL) اساساً در طول عمر ساختار ثابت هستند و به طور معمول از وزن عناصر ساختاری تشکیل شده اند. از طرف دیگر ، بارهای زنده (LL) معمولاً بسیار متفاوت است. وزن سرنشینان ، برف و وسایل نقلیه و نیروهای ناشی از باد یا زمین لرزه نمونه هایی از بارهای زنده است. بزرگی این بارها با دقت زیادی مشخص نیست و مقادیر طراحی باید به استفاده در نظر گرفته شده از ساختار بستگی داشته باشد. در تجزیه و تحلیل ساختاری از سه نوع بارها به طور کلی استفاده می شود:

1. بارهای متمرکز که نیروهای منفرد هستند که از یک منطقه نسبتاً کوچک عمل می کنند ، به عنوان مثال بارهای چرخ وسیله نقلیه ، بارهای ستون یا نیرویی که توسط یک پرتو روی پرتوی عمود دیگر اعمال می شود.
2. بارهای خط که در امتداد یک خط عمل می کنند ، به عنوان مثال وزن یک پارتیشن که روی یک کف استراحت می کند ، در واحدهای نیرو در هر واحد محاسبه می شود.
3. بارهای توزیع شده (یا سطح) که از طریق یک سطح سطح عمل می کنند. بیشتر بارها توزیع می شوند یا به عنوان مثال تحت درمان قرار می گیرند ، به عنوان مثال فشار باد یا خاک و وزن کف و مواد بام.

    

مرده بارهای (DL)

این ساختار اول از همه دارای بار مرده است که شامل وزن خاص خود ، وزن هر پارتیشن های دائمی غیر ساختاری ، کمد های داخلی ، مواد سطح پایین و سایر موارد است. می توان آن را دقیقاً از وزن شناخته شده مواد و ابعاد موجود در نقشه های کار تهیه کرد. اگرچه بار مرده را می توان به طور دقیق تعیین کرد ، اما عاقلانه است که یک تخمین محافظه کارانه انجام شود تا بتواند تغییرات در اشغال را ایجاد کند. به عنوان مثال ، مالک بعدی ممکن است بخواهد برخی از پارتیشن های ثابت را تخریب کند و دیگران را در جای دیگر احداث کند.

بارهای زنده (LL)

تمام اشیاء متحرک در یک ساختمان مانند افراد ، میز ، کمد و کابینت تشکیل پرونده بار تحمیل شده بر روی سازه ایجاد می کنند. این بار ممکن است به این نتیجه برسد که شدت آن به میزان قابل توجهی متفاوت باشد. در یک لحظه ممکن است یک اتاق خالی باشد ، اما در دیگری بسته بندی شده با مردم. بار زنده "اضافی" را در یک مهمانی پر جنب و جوش تصور کنید!

بار باد (WL)

باد در سالهای اخیر به دلیل استفاده گسترده از مواد سبک تر و تکنیک های ساختمانی کارآمدتر به یک بار بسیار مهم تبدیل شده است. یک ساختمان ساخته شده با سنگ تراشی سنگین ، سقف کاشی کاری شده ممکن است تحت تأثیر بار باد قرار نگیرد ، اما از طرف دیگر طراحی ساختاری یک ساختمان فولادی با سنج مدرن مدرن تحت سلطه بار باد است که این امر بر قدرت ، پایداری و تأثیر آن تأثیر می گذاردقابلیت خدماتباد هم در ساختار اصلی و هم در واحدهای روکش فردی عمل می کند. در صورتی که وزن مرده ساختمان برای پایین نگه داشتن آن کافی نباشد ، باید برای مقاومت در برابر بار افقی و لنگر انداختن به زمین مهار شود. این روکش باید به طور ایمن ثابت شود تا باد از بین بردن آن از ساختار دور شود.

بار برف (SL)

بزرگی بار برف به عرض جغرافیایی و ارتفاع سایت بستگی دارد. در عرض جغرافیایی پایین هیچ برف انتظار نمی رود در حالی که در عرض جغرافیایی زیاد می تواند شش ماه یا بیشتر طول بکشد. در چنین مکان هایی باید ساختمانها برای مقاومت در برابر مقدار مناسب برف طراحی شوند. شکل سقف همچنین در بزرگی بار برف نقش مهمی را ایفا می کند. هرچه زمین تندتر باشد ، بار کوچکتر است. بارش برف بر روی یک سقف مسطح به ساخت ادامه خواهد یافت و بار همچنان افزایش می یابد ، اما در هنگام خاموش شدن برف ، روی یک سقف پراکنده به یک نقطه می رسد.

زلزله

بارهای زلزله بر طراحی سازه ها در مناطقی از فعالیت های لرزه ای بزرگ ، مانند سواحل غربی آمریکای شمالی و جنوبی ، نیوزیلند ، ژاپن و چندین کشور مدیترانه تأثیر می گذارد. فقط اختلالات جزئی در شرق آسیا و استرالیا ثبت شده است.

بارهای حرارتی

کلیه مصالح ساختمانی با تغییر دما گسترش یا منقبض می شوند. ساختمانهای طولانی مداوم گسترش می یابند و لازم است تنش های انبساط را در نظر بگیریم. معمول است که یک ساختمان بتونی مسلح را به طول هایی که بیش از 30 متر نیست ، تقسیم کنید و یک دیوار آجری را به طول هایی که بیش از 10 متر نیست تقسیم کنید. اتصالات انبساط در این نقاط ارائه می شود تا ساختار از نظر جسمی از هم جدا شود و بدون ایجاد آسیب ساختاری می تواند گسترش یابد.

بارهای تسویه حساب

اگر یک قسمت از یک ساختمان بیش از قسمت دیگر حل شود ، استرس در سازه ها تنظیم می شود. اگر ساختار انعطاف پذیر باشد ، تنش ها اندک خواهد بود ، اما اگر ساختار سفت باشد ، تنش ها شدید خواهد بود مگر اینکه دو قسمت از ساختمان از نظر جسمی از هم جدا شوند.

بارهای پویا

بارهای پویا ، که شامل ضربه و بارهای آیرودینامیکی هستند ، پیچیده هستند. در اصل ، با اثر پویا آن می توان بزرگی یک بار را تا حد زیادی افزایش داد.

محاسبه بارها

بارهای واقعی در یک ساختمان به طور معمول متمرکز یا یکنواخت در یک منطقه توزیع می شود. اولی برای توصیف آنها به عنوان یک بردار نیرو ، نیازی به توجه دیگری ندارد. با این حال ، در حالت دوم ، برخی از مدل سازی ها لازم است که منطقه در نظر گرفته شده در واقع از مونتاژ عناصر یک طرفه و عناصر سطح باشد. این عناصر بسته به ترتیب آنها ، بخش های مختلفی از کل بار را که بر روی سطح عمل می کنند ، جمع می کنند.

مونتاژ ساختاری ساده را که در شکل 1 (a) نشان داده شده است در نظر بگیرید. هشت عنصر بتونی از قبل از ریخته گری توسط سه پرتو پشتیبانی می شود که هر دو پرتو خارجی باید وزن یک عنصر نیمه بتونی را حمل کنند ، پرتو میانی وزن یک عنصر را حمل می کند (� از عنصر چپ و راست همانطور که در شکل 1 (b) نشان داده شده است)بشرواکنش های تمام عناصر پشتیبانی شده توسط یک پرتو سپس بارهای زیادی در پرتو انجام می شود. توجه داشته باشید که این بارها بار مداوم خط را روی پرتو تشکیل می دهند. بارهای این نوع از نظر بار یا نیروی در طول واحد (یعنی N/M) بیان می شوند و معمولاً در فرآیند تجزیه و تحلیل ساختاری مشاهده می شوند.

شکل 1

روش دیگر برای دیدن همین بارگذاری ، فکر کردن از نظر مناطق مشارکتی است. هر یک از تیرها را می توان به عنوان حفاظت از منطقه ای از میزان نشان داده شده در شکل 2 (a) و (b) در نظر گرفت. عرض هر منطقه اغلب نوار بار نامیده می شود. بار عمل بر روی عرض نوار بار به تیرهای پشتیبانی منتقل می شود. اگر بار توزیع شده به طور یکنواخت ثابت باشد و نوار بار از عرض ثابت برخوردار باشد ، مقدار بار حمل شده در هر واحد توسط پرتوی پشتیبانی به سادگی بار در هر واحد سطح ضرب شده توسط عرض نوار بار است. این فرآیند در شکل 2 نشان داده شده است. نتیجه دوباره یک بار مداوم خط است که از نظر بار در طول واحد قابل توصیف است. این فرآیند فقط برای بارهای یکنواخت توزیع شده معتبر است.

شکل 1

بارگیری در نظر گرفته شده البته باید شامل اجزای زنده و مرده باشد. مقدار دقیق دومی را می توان با محاسبه منطقه مشارکت کننده حجم - ضخامت مواد و ضرب آن توسط وزن واحد برای آن ماده یافت. تعیین این مقادیر می تواند خسته کننده باشد. یک گزینه جایگزین استفاده از وزن واحد است ، به عنوان مثالوزن یک متر مربع ، که به طور معمول به عنوان نیرویی در واحد منطقه بیان می شود ، برای نشان دادن وزن بیان شده به عنوان n/m 2 ،. از آنجا که بارهای زنده نیز از نظر یک نیروی در واحد منطقه بیان شده است ، فرآیند محاسبه تسهیل می شود ، زیرا هر دو بار می توانند به طور همزمان در نظر گرفته شوند. برخی از محاسبات بار نمونه در هر متر مربع در زیر نشان داده شده است.

محاسبات طراحی نمونه

برای اهداف طراحی مناسب ترین انتخاب یک منطقه واحد برای همه بارها (مرده ، زنده ، باد و غیره) است. این اغلب محاسبه را ساده می کند زیرا منطقه واحد ممکن است برای اعضای دارای همان بارگذاری اما مناطق مختلف استفاده شود.

برای تعیین بار در واحد منطقه مناسب ترین روش در طراحی ساختاری است. کل بار را می توان به راحتی با بار در واحد منطقه برابر با منطقه مشارکتی محاسبه کرد. برای اهداف طراحی اغلب از نوار بارگذاری واحد همانطور که در شکل 1 (ب) در بالا نشان داده شده است استفاده می شود.

تعیین ابتدا تمام بارهای در واحد منطقه ای که اغلب در سراسر ساختمان رخ می دهد ، مناسب است. مزیت این است که می توان از این ارقام برای همه مناطق مختلف یا سطح کف با همان بارگذاری استفاده کرد.

در زیر نمونه ای از تعیین بار واحد برای یک ساختمان اداری است.

دفتر

راهروها و گذرگاهها

پله ها و فرود

با تدوین ارقام بارگذاری واحد مورد نیاز ، بار در هر متر در حال اجرا برای یک عضو خاص می تواند با ضرب بار واحد با عمق مناسب نوار بارگذاری بسیار سریع محاسبه شود ، یا در صورت نیاز به بار کل مرده روی یک عضو با ضرببار واحد با منطقه مشارکت.

کد بارگیری استاندارد استرالیا (AS 1170 قسمت 1)

در واحد قبلی بارهای خارجی در ساختارها به چند روش مختلف طبقه بندی می شدند. حداقل بار طراحی در سازه ها باید مطابق با کد بارگیری SAA SA 1170 قسمت 1 تا 3 باشد. طبق قسمت 1 "بارهای مرده و زنده و ترکیب بار" ، ساختار باید برای بدترین ترکیب بار برای استحکام ، پایداری طراحی شودو قابلیت سرویس برای طراحی حالت های محدود.

این فراتر از محدوده این موضوع است که می توان تمام ترکیبات بار (مراحل محدودیت مقاومت ، مراحل محدودیت پایداری و مراحل سرویس دهی) را در نظر گرفت. ما فقط ترکیب بار زیر را برای مرحله محدودیت قدرت در نظر خواهیم گرفت:

جایی که g ، q ، w_uبخش هایی از بارهای مرده ، زنده و باد هستند و معنای زیر دارند:

برخی از بارهای زنده دیگر وجود دارد که در این موضوع در نظر گرفته می شود.

نرده ها ، نرده ها و نرده های خانه های خصوصی باید در هر نقطه از روی نرده ، یک بار مداوم 0. 4 kn/m ، و بار باد که روی آن کار می کند یا به نرده منتقل می شود ، در برابر یک نیروی واحد 0. 6 KN به سمت داخل ، بیرون یا رو به پایین عمل کنند.

کلیه نرده های دیگر از جمله پارکت ها و نرده ها به تمام سقف ها باید در برابر بار استاتیک 0. 75 kn/m عمل کنند که به سمت داخل ، بیرون یا رو به پایین عمل می کنند یا بار باد مناسب ، هر کدام که بیشترین عوارض را ایجاد کند.

برای همه سقف های غیر قابل تحمل ، مسطح و چه در بستر ، هر یک از اعضای پشتیبانی از روکش آن (از جمله عرشه ، پورلین ، تیرها و خرپاها) پشتیبانی می کنند تا در برابر بار زنده ناشی از مواد انباشته یا تجهیزات مورد استفاده در عملیات تعمیر یا نگهداری مقاومت کنند. که باید به عنوان 0. 25 کیلو پاسکال در طرح ریزی برنامه گرفته شود ، به جز این که منطقه پشتیبانی شده توسط هر یک از اعضای ساختاری کمتر از 14. 0 M &#178 است ، شدت بارهای زنده بر روی آن عضو به شرح زیر تعیین می شود:

بار زنده = (1. 8/A + 0. 12) kPa

A = طرح ریزی طرح از سطح سقف پشتیبانی شده توسط عضو تحت تجزیه و تحلیل ، در متر مربع.

1. (الف) برای خانه ها: 3 kPa (برای 10. 0 M &#178 یا کمتر) به صورت خطی تا 1. 5 kPa (برای 40. 0 M &#178 یا بیشتر) متفاوت است.
2. (ب) برای همه ساختمانهای دیگر: 4 kPa (برای 10. 0 M &#178 یا کمتر) به صورت خطی تا 3 kPa (برای 40. 0 M &#178 یا بیشتر) متفاوت است.
3. بخش های کانسیلر سقف های قابل ترافیک باید برای بار زنده متناسب با مساحت 10. 0 M &#178 یا کمتر طراحی شوند.

دانش آموزانی که عمق اطلاعات بیشتری می خواهند ممکن است به قسمت 1 و قسمت 2 کد بارگیری مراجعه کنند

مثالهای زیر به شما نشان می دهد که چگونه می توانید بار مرده (DL) یک عضو ساختاری یا مؤلفه و بار زنده (LL) را در یک منطقه کف یک ساختمان مسکونی محاسبه کنید.

ما از فرمول زیر برای محاسبه بار مرده استفاده می کنیم:

بار مرده = حجم و چگالی#215 (DL = M 3 &#215 KN / M 3

وزن (DL) را برای یک پرتوی گلولام ، اندازه 420 و#215 75 میلی متر 5. 4 متر محاسبه کنید. چگالی چوب 1100 کیلوگرم در متر 3 است

راه حل: اول تبدیل چگالی جرم در چگالی وزن . 1100 کیلوگرم در متر 3 = 11000 N/M 3 = 11 KN/M 3

اکنون می توانیم وزن پرتوی چوب (تحمل) را محاسبه کنیم:

مثال 2: بار زنده (LL) را که حامل مجبور به حمل آن است محاسبه کنید (منطقه ContritButary 5. 4 &#215 3. 6 متر است). LL قابل اجرا با توجه به AS 1170 قسمت 1 (بار مرده و زنده) برای کاربردهای مسکونی 1. 5 کیلو پاسکال است. به یاد داشته باشید 1 kPa = 1 kn/m 2

راه حل: با استفاده از فرمول ll = m (طول) &#215 m (عرض) &#215 kn/m 2

شما قبل از اینکه اینجا را کلیک کنید برای محاسبات بار بیشتر ، به سختی استراحت کرده اید.