بار زنده و بار مرده‌ در ساختمان چیست؟

آیا تا به حال به این موضوع فکر کرده‌اید که منظور از بار زنده و بار مرده‌ در ساختمان چیست؟

با ما در این مقاله همراه باشید تا معنای این دو نوع بار ساختمانی را درک کنید و با نقش پروفیل های ساختمانی مانند پرلین Z در تحمل این بارها آشنا شوید.

یکی ازمسائل مهم در طراحی و اجرای ساختمان ها و سازه های عمرانی، انواع بارهای وارد بر آن است؛ به همین خاطر مهندسان تشخیص این بارها را قبل از هرکاری در اولویت پروژه های اجرایی قرار می دهند تا در توزیع بارهای محتمل شده برساختمان تعادل برقرار شود و در راستای این تعادل مقاومت و ایمنی ساختمان و سازه افزایش می یابد.

مسیر انتقال بارهای وارد بر ساختمان

قبل از اینکه با انواع بارهای ساختمانی آشنا شویم بهتراست با مسیر این بارها وراه های ورود آنها به ساختمان آشنا شویم.  مسیرانتقال بارهای ساختمانی در واقع مسیری است که یک نیرو باید در سازه و ساختمان طی شود تا از طریق اجزای ساختمان مانند انواع پرلین ها وپروفیل ها که در سقف و دیواره های ساختمان به کار رفته است به پی و درنهایت به زمین منتقل شود.

انواع نیروهای جانبی در ساختمان به‌ صورت خارجی

1- نیروهای خارجی وارد بر ساختمان بر اساس منبع ایجاد به دو گروه زیر تقسیم می ‌شوند:

• بارهایی که از طرف طبیعت مانند نیروی جاذبه زمین یا وزن اسکلت، بار برف، نیروی یخ‌ زدگی، نیروی باران، نیروی باد و مواردی از این‌ دست ایجاد می ‌شوند.
• بارهایی که از طریق انسان مانند راه رفتن، جابه‌جایی وسایل، بار انفجار، بار ضربه وغیره ایجاد می ‌شوند.

2- بارهای وارد بر ساختمان از نظر جهت اعمال نیرو به دو گروه زیر تقسیم می ‌شوند:

• بارهایی که بصورت عمود و قائم وارد می ‌شوند یا بارهای ثقلی مانند بارهای مرده، زنده، برف وغیره که به ساختمان وارد می ‌شوند.
• بارهایی که در جهت افقی یا به ‌صورت جانبی به ساختمان وارد می ‌شود که از جمله آن ‌ها می ‌توان به نیروهای ناشی از باد و زلزله اشاره کرد.

انواع نیروهای خارجی وارد بر ساختمان

بار خارجی در واقع نیرویی است که از محیط خارج به ساختمان وارد می‌ شود و بار داخلی، آن نوع باری است که در پاسخ به آن بارهای خارجی در داخل اجزای سازه اعمال می‌ شود.  حال می ‌خواهیم در این قسمت از مقاله شما را با انواع بارهای خارجی آشنا کنیم. این نوع بارها به دو گروه تقسیم می شوند:

• بارهای مرده

بارهای مرده در واقع همان بارهای ثابت یا استاتیکی هستند که به صورت خارجی بر ساختمان اعملا می شوند و در طول زمان تغییر نمی ‌کنند. این بارها از قبل قابل پیش بینی هستند زیرا تحت تأثیر وزن و جرم سازه اند و از طریق وزن اجزای ثابت ساختمان مانند راه ‌پله ‌ها، تیرها، دیوارها، ستون‌ ها،لوله های شبکه آب و فاضلاب، سیستم تهویه،  کف ‌ها، نازک کاری ها، پوشش های به‌ کار رفته در ساخت ساختمان، و همچنين وزن تأسيسات و تجهيزات ثابت شامل وزن جراثقال ثابت نيز در رديف اين بارها محسوب ميشوند. بارهای مرده از همان ابتدای ساخت سازه تا زمان تخریبشان ثابت می ‌مانند. مقدار این بار از حاصل ‌ضرب حجم در وزن مخصوص مصالح هر یک از اجزای گفته‌ شده به دست می ‌آید.

• بارهای زنده

بارهای زنده یکی دیگر از انواع بارهای خارجی وارد بر ساختمان هستند كه در حين استفاده و يا بهره برداری از ساختمان و يا ساير سازه ها به آنها وارد می شوند. در واقع بارهای زنده بارهای متحرک یا همان بارهای دینامیکی هستند که از نظر مقداری و یا محل اثر در سازه در طول زمان می ‌توانند متفاوت باشند؛ مثلاً در مورد پل ‌های عبور و مرور وزن اتومبیل‌ هایی که از روی پل ‌ها رد می‌ شوند یا در ساختمان‌ ها وزن افرادی که در داخل سازه در حال رفت‌ و آمد هستند در همه ساعات شبانه ‌روز به یک اندازه و یک مقدار ثابت نیست؛ لذا این نوع بارها بصورت دائمی و یکسان نیستند. بار زنده ساختمان شامل بارهای شرایط جوی و محیطی (مانند بار باران، برف، زلزله، سیل و غیره) نمی‌ شود. در نتیجه با توجه به متغیر بودن شدت بار و نقطه ‌ی اثر گذاری نمی ‌توان مقدار دقیق این نوع بارها را از قبل به ‌طور دقیق محاسبه یا پیش ‌بینی نمود.  به همین دلیل معمولاً مهندسین بارهای زنده را بر اساس جدول‌ های آیین ‌نامه که طبق آمارها و تحقیقات انجام ‌شده روی سازه‌ های مختلف به‌ صورت تقریبی محاسبه می ‌کنند تا بر اساس آن بتوانند سازه را مقاوم‌ سازی کنند. بار زنده بام یکی از انواع بارهای زنده است كه توسط كارگران، تجهيزات و مصالح در حين انجام تعميرات بر روي بام به آن وارد شده و يا توسط اشياء متحركي چون گلدان و يا لوازم تزئيني كوچك كه ارتباطي با استفاده از ساختمان در طول عمر بهره برداری آن نداشته باشند، به آن اعمال شود.

سطح بارگیری پروفیل‌ ها

بارهایی که بر پروفیل‌ های مختلف وارد می‌ شود بر اساس مکان قرارگیری پروفیل و نقشی که باید در سازه ایفا کنند متفاوت خواهد بود؛ مثلاً ممکن است بار به‌ صورت متمرکز، گسترده، یکنواخت، غیریکنواخت ترکیبی و یا خطی بر پروفیل وارد شود. اگر نسبت طول به عرض دال سقف بیشتر از 2 باشد به آن دال یک‌ طرفه می‌ گویند و اگر کمتر باشد به آن دال دوطرفه گفته می‌ شود. بارهایی که به پروفیل‌ ها یا تیرهای اصلی یا شاه‌ تیر وارد می‌ شوند به یک‌ طرفه یا دوطرفه بودن دال‌ ها وابسته هستند.به این شکل که اگر بار وارد شده بر شاه‌ تیر از طریق دال یک‌ طرفه باشد عرض بارگیر وسط به وسط دو دهانه مجاور خواهد بود؛ اما در صورتی‌ که بار وارد شده بر شاه‌ تیر از طریق دال دوطرفه باشد میزان تحمل بار پروفیل از طریق ترسیم نیم‌ ساز گوشه‌ ها به دست می‌ آید؛ یعنی در این حالت بار وارد شده بر شاه‌ تیر به شکل ذوزنقه یا مثلث خواهد بود. دال‌ های متفاوتی از جمله طاق ضربی، تیرچه‌ بلوک، دال‌ های مرکب و کامپوزیت نیز در سازه‌ ها استفاده می‌ شوند که رفتار همه آن‌ ها مانند دال یک‌ طرفه است؛ اما دال‌ های بتن مسلح دارای رفتاری دوطرفه هستند.

تأثیر تغییر شکل پروفیل بر میزان تحمل بار پروفیل

تغییر شکل یا افتادگی پروفیل زمانی رخ می‌ دهد که به دلیل وارد شدن بارهای مختلف یک حالت شکمی روی پروفیل ایجاد شود. اگر این پروفیل‌ ها دارای حالت کشسانی باشند در صورتی‌ که بارهای وارد شده از یک حد مشخصی بیشتر نشود بعد از اینکه بارهای اضافی برداشته شوند، پروفیل به حالت اولیه خود بر می‌ گردد؛ اما در صورتی‌ که پروفیل حالت کشسانی نداشته باشد به‌ محض وارد شدن بارهای اضافی که خارج از تحمل پروفیل است احتمال ترک‌ خوردگی و یا شکست ناگهانی در پروفیل و تخریب سازه وجود دارد.

اهمیت استفاده از انواع پروفیل بخصوص پروفیلZ برای تحمل بار سازه

پروفیل فقط از آهن ساخته نمی‌ شود بلکه از آلیاژهای فولادی که دارای درصدهای متفاوت کربن هستند تهیه می‌ شوند. به همین دلیل مقاومت بالایی برای نیروهای خمشی، بارهای محوری و جانبی دارد. همچنین قابلیت جذب ارتعاش‌ ها را به‌ صورت مناسب دارد؛ به همین دلیل بهترین مصالح برای تحمل بارهای وارد شده برسازه و ساختمان پروفیل ها هستند بخصوص پروفیل Z به دلیل داشتن باله های دوطرفه و نحوه قرارگیری آن در قسمت های مختلف ساختمان مانند سقف ودیواره ها، استحکام بیشتری برای تحمل انواع بارمرده و زنده خواهد داشت. نحوه نصب صحیح پروفیل زد از نکات حائز اهمیت می باشد. پرلين ها یا پروفیل های(Z) بايد در دو جهت سقف مخالف هم باشند زيرا بار وارد شده بر پرلين تقريبا از محل مركز برش مقطع عبور مي كند (به دلیل داشتن باله هایی در جهت مخالف یکدیگراستحکام پروفیل Z را  برای تحمل انواع بار زنده و مرده نسبت به سایر پروفیل ها افزایش می دهد)؛ در غير اينصورت به دليل خروج از مركزيت ايجاد شده يك لنگر پيچشی در پرلين ايجاد مي گردد.