بار سازه‌ای

بار سازه‌ای به معنی نیروها ، تغییر شکلها یا شتابهایی است که به یک سازه یا اجزای آن وارد می‌شود.^[۱][۲]

بارها باعث تنش ، تغییر شکل یا جابجایی در ساختارها می‌شوند. تحلیل این تأثیرها با روش تحلیل سازه ها انجام می‌شود . وارد کردن بار اضافه بر یک سازه می‌تواند باعث ناکارآمد شدن آن گردد ، بنابراین چنین احتمالهایی در حین طراحی در نظر گرفته شوند یا در حین اجرا به دقت کنترل شوند.

سازه‌های مکانیکی مانند هواپیماها ، ماهواره ها ، راکتها ، ایستگاههای فضایی ، کشتی ها و زیر دریایی ها هر کدام بارهای سازه‌ای خاصی را تحمل می‌کنند .^[۳]

مهندسین اغلب بارهای سازه‌ای را بر مبنای مقررات نگارش شده ، قراردادهای منعقد شده یا مشخصات مورد نظر محاسبه می‌کنند . روشهای استاندارد مورد قبول برای آزمایشات اولیه یا بازرسی ها به کار می روند.

در مهندسی عمران

بار مرده

مفهوم بار در مهندسی عمران در اصل به معنای نیروهای وارده بر سازه است. نیروهای وارده بر سازه در مهندسی عمران به گروه‌های زیر تقسیم می‌شود:

• بار مرده به معنای باری است که در طول زمان ثابت باشد و از زمان احداث سازه روی آن اعمال نیرو کند مثل نیروی ناشی از کفسازی و دیوارهای جانبی در ساختمان.
• بار زنده باری است که در طول زمان ثابت نباشد و الزاماً از زمان احداث سازه روی آن اعمال نیرو نکند مثل نیروی ناشی از تردد افراد یا نیروی وزن لوازم منزل.
• بار برف Snow Load به نیروهای وارده بر سازه در اثر انباشت برف بر روی آن اطلاق می‌شود.
• بارهای ناشی از اختلاف دما Temperature Load به نیروهایی که در اثر انبساط و انقباض ناشی از اختلاف دما در سازه بوجود می‌آید اطلاق می‌شود.
• بارهای ناشی از زلزله Earthquake Load مشخصا به نیروهای وارده بر سازه در اثر اعمال شتاب از زمین به سازه در خلال زلزله اطلاق می‌شود.
• بارهای ناشی از باد Wind Load به نیروهای وارده بر سازه در اثر وزش باد به سازه اطلاق می‌شود.
• بارهای ناشی از فشار آب و فشار خاک Pressure Load به نیروهای وارده بر سازه در اثر فشار جانبی ناشی از آب (مثلاً در سدها) یا خاک (مثلاً در دیوار‌های حائل) اطلاق می‌شود.

بارهای زلزله، باد، فشار جانبی آب، خاک را بارهای جانبی نیز می‌نامند.

با توجه به طبیعت غیر دائمی بارهای زلزله و باد، آن‌ها را بارهای فوق‌العاده نیز گویند.

یک طبقه‌بندی دیگر نیز بارها را به دو گروه ثابت با زمان و غیر ثابت با زمان یا بارهای دینامیکی و غیر دینامیکی تقسیم کرده‌است.

به معین کردن بارهایی که بر یک سازه وارد می‌شود بارگذاری می‌گویند. به بیان دیگر بارگذاری عبارت است از پیدا کردن نیروهای خارجی وارده بر سازه در اثر اعمال یکی از بارهای مهندسی عمران.

بارگذاری ساختمان‌ها در ایران

در ایران با توجه به این که ساختمان‌ها بارهای مختلفی دارند و باید آن بارها را در انواع ساختمان‌ها لحاظ کرد آیین‌نامه‌ای بدین منظور تدوین شده‌است.

مرجع اصلی بارگذاری در کشور ایران مبحث 6 مقررات ملی ساختمان بوده که به صورت مفصل به بارگذاری سازه‌های ساختمانی میپردازد و برای تمامی بخش‌ها با یک رویکرد آماری قوی به بررسی انواع بار و معرفی آن‌ها و ضوابط در نظر گرفته شده در ساختمان‌ها به صورت مفصلی پرداخته است.

مهم‌ترین قسمت‌های مبحث 6 مقررات ملی شامل بخش ‌های زیر هستند:

• بار مرده و پیوست انتهایی آیین‌نامه برای محاسبات وزن مخصوص
• بار زنده و جداول موجود برای محاسبه بار زنده انواع قسمت‌های ساختمان بر اساس نوع کاربری آن ها
• بار برف که با فرمول‌ها و حداول و بر اساس نقشه‌های مربوط به مناطق برف ریز کشور دسته بندی شده‌اند.نکته مهم در اینجا تغییر بخش بارگذاری در مبحث 6 ویرایش سال 92 با ویرایش قبلی آن یعنی ویرایش 85 است.
• بار خاک که ار طرف خاک به دیوارهای سازه که معمولاً دیوارهای حائل هستند و به سازه وارد می‌شوند که معمولاً از روش مونونو اکابه در محاسبات استفاده می‌شود.
• همچنین بارهای خیالی از دسته بارهای مهم و قابل توجهی هستند که در آیین‌نامه مبحث 10 سازه‌های فولادی ویرایش 92 به بارهای لازم در طراحی سازه‌ها اضافه شدند و تأثیر آن‌ها به علت وجود ناشاقولی در سازه‌های فولادی می‌باشد.

نکته حائز اهمیت در اینجا این است که مبحث 6 به صورت کلی مباحث لرزه‌ای را به صورت کامل به مبحث 2800 ایران واگذار کرده و بارهای لرزه‌ای و محاسباتی نظیر ضریب زلزله را در آنجا آورده است.

آیین‌نامه 2800 بارگذاری ایران یکی از مراجع مهم آیین‌نامه‌ای در کشور ایران بوده و تمامی مباحث لرزه‌ای را به صورت کامل در آن مبحث شرح داده شده‌است.

این آیین‌نامه به انواع سیستم‌های سازه‌ای و ساختمانی رایج پرداخته است که شامل موارد زیر می‌باشد:

• قاب خمشی فولادی
• قاب خمشی بتنی
• قاب فولادی مهاربندی شده ساده
• قاب فولادی مهار بندی شده + قاب خمشی که به قاب‌های دوگانه معروف هستند
• قاب‌های دوگانه دیوار برشی بتنی + قاب خمشی بتنی

این آیین‌نامه همچنان با وجود پرداختن به دسته زیادی از ساختمان‌ها به بسیاری از سیستم‌های سازه‌ای مانند اوتریگر‌ها و یا مهاربندهای کمانش تاب و یا حتی دیوار برشی فولادی نپرداخته است.