در این مقاله، به بار زنده ساختمان پرداخته میشود. بار زنده به بارهایی اشاره دارد که در طول زمان تغییر می‌کنند و بر سازه‌ها اثر می‌گذارند. این بارها ناشی از موارد متفاوتی مانند افراد، وسایل نقلیه، تجهیزات و بارگیری‌ها هستند. در این مقاله ابتدا بارهای زنده معرفی شده و با بارهای مرده مورد مقایسه قرار میگیرند. در ادامه به انواع مختلف بار زنده و سهم باز زنده در محاسبه نیروی زلزله نیز پرداخته میشود. در پایان، روش‌هایی برای کاهش بار زنده در ساختمان‌ها و محدودیتهای مرتبط با آن مورد بررسی قرار می‌گیرد. با مطالعه این مقاله، شما با مفاهیم اساسی بار زنده آشنا خواهید شد و درک بهتری از تاثیرات آن بر سازه‌ها خواهید داشت.
بار زنده چیست؟
بار زنده، یکی از اصطلاحات مهم در حوزه مهندسی عمران است که به بارهایی اشاره دارد که در طول زمان تغییر می‌کنند و به سازه وارد می‌شوند. این بارها معمولا ناشی از فعالیت‌ها و عملیات مختلفی هستند که وزن را بر سازه اضافه، حذف یا منتقل می‌کنند.
بارهای زنده شامل موارد مختلفی از جمله راه رفتن افراد بر روی سازه و حمل و نقل اشیاء قابل جابجایی می‌شوند. به عبارت دیگر، هر فعالیتی که باعث اعمال نیروهای اضافی به سازه شود، بار زنده تلقی میشود. به‌عنوان مثال، وزن مبلمان، وسایل نقلیه، حتی وزن کتاب‌ها در یک کتابخانه نیز می‌تواند به عنوان بار زنده در نظر گرفته شود.
در مهندسی عمران، برای محاسبه بارهای زنده، معمولا از دو نوع بار استفاده میشود. نوع اول، بار توزیع شده یکنواخت است که بر روی سطح سازه توزیع میشود. به عبارت دیگر، این نوع بار در طول سطح سازه به صورت یکنواخت توزیع میشود. نوع دوم، بار نقطه‌ای است که در یک نقطه خاص از سازه اعمال میشود و به صورت نیروی متمرکز در نظر گرفته میشود. این دو نوع بار در محاسبات، جزو بارهای موثر ثقلی سازه هستند و برای ایجاد طرح‌های مقاوم و پایدار برای سازه‌ها بسیار مهم هستند.
اهمیت درک صحیح از بارهای زنده در مهندسی عمران بسیار حائز اهمیت است. این درک صحیح به مهندسان عمران کمک می‌کند تا عملکرد و پایداری سازه‌ها را بهبود بخشند و ایمنی ساکنان را تضمین کنند.
تفاوت بار زنده و بار مرده در طراحی سازه‌ها چیست؟
در طراحی سازه، بارهای مختلفی وجود دارند که باید به آنها توجه کرد. این بارها شامل بارهای ثقلی و بارهای جانبی هستند. در این متن، ما به بارهای زنده و بارهای مرده تمرکز خواهیم کرد که بخشی از بارهای ثقلی هستند.
بارهای مرده همیشه اولین بار ثقلی هستند که در طراحی سازه باید در نظر گرفته شوند. این بارها همواره دائمی هستند و همیشه در ساختمان باقی خواهند ماند. بارهای مرده شامل دیوارهای دائمی، قطعات سازه‌ای و تجهیزات دائمی می‌شوند. مثال‌هایی از بارهای مرده شامل تیرها، سقف، ستون‌ها، دیوارها و سایر قسمت‌های ساختمان است.
بارهای زنده بارهای متحرک هستند که به دلیل فعالیت انسانی در ساختمان وجود دارند. این بارها شامل اشیاءی مانند مبلمان و دیوارهای قابل جابجایی می‌شوند. بارهای زنده درون ساختمان به طور مداوم تغییر می‌کنند زیرا افراد اشیاء را به داخل و خارج فضا می‌آورند. بنابراین، اهمیت دارد که کف‌ها قادر باشند در هر زمان بار متمرکز یا بار توزیع شده سطحی زنده را تحمل کنند.
معمولا مردم فقط به بارهای ثابت مانند وزن ساختمان توجه می‌کنند، اما باید در نظر داشت که سیستم‌هایی مانند تهویه مطبوع، لوله‌کشی، آسانسورها، لوله‌کشی آب و تجهیزات تولید ثابت نیز در محاسبه بار زنده باید در نظر گرفته شوند. این موارد به همان اندازه اهمیت دارند و محاسبات را تغییر می‌دهند. قبل از شروع ساخت هر ساختمان، تعیین بارهای مرده و زنده ضروری است، زیرا این اعداد می‌توانند هزینه ساخت را نیز تغییر دهند. در صورتی که بارهای مرده و زنده دقیقاً تعیین نشوند، شما ممکن است در فاصله زمانی بعدی نیاز به استفاده از مواد متفاوتی داشته باشید که در ابتدا در نظر نگرفته‌اید و این ممکن است منجر به افزایش هزینه ساخت بپردازد.
برای محاسبه بارها، شما باید محدودیت‌ها و بارهای مجاز را برای منطقه‌ای که در آن ساختمان را طراحی می‌کنید، بررسی کنید. این اعداد را می‌توانید در مقررات ملی ساختمان مربوطه پیدا کنید. همچنین، قبل از شروع هر پروژه ساختمانی، ضوابط ساختمانی محلی را نیز بررسی کنید، زیرا ممکن است نیاز به بارهای ثابت و زنده خاصی داشته باشید که باید آگاه باشید.
انواع بار زنده ساختمان
در طراحی و ساخت ساختمان‌ها، بار زنده یکی از عوامل مهم و حیاتی است که باید در نظر گرفته شود. بار زنده به هر نوع باری گفته میشود که به صورت موقت بر روی ساختمان وارد میشود. برخی از انواع بار زنده شامل موارد زیر میباشد:
- بار زنده بام
- بار زنده تیغه بندی
- بار زنده گسترده یکنواخت
- بار پارکینگ‌ها
- بار زنده آسانسور
- بار زنده جراثقال
- بار زنده کاهش یافته
سهم باز زنده در محاسبه نیروی زلزله
بار زنده شامل انواع بارهای متفاوتی است که ممکن است به صورت موقتی یا مداوم بر ساختمان اعمال شوند. بار زنده می‌تواند شامل وزن مربوط به مسافران، تجهیزات، مبلمان، بارهای ذخیره شده و همچنین بارهای دیگری که به صورت موقت بر ساختمان اعمال می‌شوند، باشد. از طرفی، بار مرده شامل وزن سازه، دیوارها، کف‌ها و سایر عناصر ساختمانی است که بر سازه اعمال میشود و به طور مستقیم نیروهای ثابتی را به سازه انتقال می‌دهد.
محاسبه وزن کل ساختمان برای تعیین نیروی زلزله به جهت ایجاد پاسخگویی و استحکام لازم، به طور معمول از مجموع درصدی از بار زنده با توجه به نوع کاربری ساختمان و کل بار مرده ساختمان صورت می‌گیرد. این رویکرد به دلیل احتمال کم وقوع هم‌زمان زلزله با بار زنده حداکثری بر سازه میباشد.
کاهش بار زنده در ساختمان
در عمر مفید ساختمان، ممکن است بارهای زنده به حداکثر خود نرسند. به همین دلیل، آیین‌نامه‌ها شرایطی را برای کاهش بار زنده تعیین کرده‌اند تا وزن سازه کاهش یابد و سازه به صورت کلی سبک‌تر شود.
در مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ویرایش ۱۳۹۸، امکان کاهش بار زنده در طبقات و بام‌ها وجود دارد. این موضوع مهم در ساختمان‌ها به منظور کاهش وزن سازه بررسی میشود. به طور کلی، دو نوع بار زنده وجود دارد: بار زنده کاهش‌یافته و بار زنده غیرقابل کاهش.
با استفاده از روش‌های مناسب و با رعایت محدودیتهای ذکر شده، میتوان بار زنده ساختمان را به طور موثری کاهش داد. بار زنده را میتوان برای اعضایی که عبارت در آنها برابر ۳۷ مترمربع یا بیشتر است، مطابق رابطه زیر کاهش داد:
جمع بندی
بار زنده یکی از بارهای ساختمان است که تغییرپذیر در طول زمان اشاره دارد. برای محاسبه آن، از بارهای توزیع شده در سطح و بارهای متمرکز استفاده میشود. بارهای زنده به دلیل فعالیت انسانی در ساختمان ایجاد می‌شوند، در حالی که بارهای مرده شامل دیوارها و تجهیزات دائمی هستند. انواع بار زنده شامل بار زنده بام، تیغه بندی، گسترده یکنواخت و بارهای پارکینگ است. بار زنده از اهمیت بالایی برخوردار است و درصدی از آن در محاسبه نیروی زلزله نیز لحاظ میشود. همچنین، برخی از بارهای زنده را میتوان مطابق دستورالعمل مبحث ششم مقررات ملی ساختمان کاهش داد.