مقررات ملی مبحث ششم بارهای وارد بر ساختمان

پیشگفتار

همه ساله در کشور بخش عمده ای از فعالیت اقتصادی و سرمایه های ملی به صنعت ساختمان تخصیص می یابد و ساختمان های ساخته شده از محل درآمدهای ملی و با سرمایه شهروندان جزء سرمایه های کلان و پایدار کشور به حساب می آیند. منافع ملی ناشی از حفظ و افزایش بهره وری ساختمان ها و نیز حفظ جان و مال بهره برداران، وجود اصول و قواعدی برای برقراری نظم در این بخش را اجتناب ناپذیر می کند. تدوین مقررات ملی ساختمان در کشور از سال 1366 با وضع مقررات و ضوابطی ناظر به کارکرد فنی و مهندسی عناصر و اجزای ساختمان و با هدف تأمین ایمنی، بهداشت، بهره دهی مناسب و آسایش بهره برداران ساختمان ها و نیز صرفه جویی در مصرف انرژی توسط وزارت مسکن و شهرسازی وقت آغاز گردیده و تا به امروز به صورت دوره ای مورد بازنگری قرار گرفته است. مقررات ملی ساختمان به عنوان فراگیرترین ضوابط موجود در عرصه ساختمان، در کنار استانداردها و آئین نامه های ساختمانی نقش مؤثری در ارتقای کیفیت ساختمان ها داشته و مقایسه کیفی ساختمان های ساخته شده طی سالیان اخیر با سال های قبل از وجود این مقررات، نمایانگر این مهم می باشد. اگرچه رعایت حداقل ها الزاماً کیفیت بهینه را در پی ندارد، بی تردید مسیر ارتقای کیفیت ساختمان از تأمین همین حداقل ها می گردد. لیکن برای تحقق اجرای موفق مقررات ملی ساختمان و دستیابی به وضعیت مطلوب در ساخت و سازها، اقدامات تکمیلی جدی دیگری شامل: تدوین نظام کنترلی جامع و کارآمد، تلاش مضاعف برای آموزش و بازآموزی عوامل دخیل در ساخت و ساز، سیالات از حقوق شهروندی و افزایش سطح آگاهی بهره برداران از حقوق خود، بیمه ساختمان و انجام تحقیقات هدفمند با توجه به مقتضیات کشور ضروری است.

مقدمه ویرایش چهارم

مبحث ششم مقررات ملی ساختمان که مربوط به بارهای وارد بر ساختمان است، اولین بار در سال 1380 منتشر گردید و دو آیین نامه موجود در کشور را تحت عناوین: آیین نامه حداقل بار وارده بر ساختمان ها و ایده فنی- استاندارد شماره 519 سال 1379، و آیین نامه طراحی ساختمان ها در برابر زلزله "استاندارد 2800 ایران" سال 1378 را در برگرفت. ویرایش دوم این مبحث نیز در سال 1384 و در پی تغییرات گسترده در ویرایش سوم استاندارد 2800 انتشار یافت.

ویرایش سوم این مبحث در سال 1392، با اضافه کردن فصول بار سیل، بار باران و بار پخ و به روزرسانی سایر مباحث منتشر شد.

با توجه به آخرین ویرایش آئین نامه های معتبر دنیا، تغییرات حادث شده در دیگر مباحث مقررات ملی و ویرایش چهارم استاندارد 2800 ایران و همینطور پیشرفت های علم مهندسی عمران و دستاوردهای پژوهشی و نیز بازخورد مهندسان طراح سازه نسبت به مطالب ویرایش سوم، این ویرایش با دیدگاه بازبینی و به روزرسانی و تکمیل موضوعات بارگذاری تهیه شده است. مهمترین تغییرات این ویرایش مختصراً به این شرح است:

فصل اول

به منظور انسجام بیشتر موضوعات، دسته بندی تعاریف و گویایی بیشتر متن اصالح و بازنویسی شده است. به جز انجام تغییراتی در تعاریف روش های طراحی و ضرایب اهمیت بارهای باده، برف و پخ، بخشی از فصل اول با عنوان روش عملکردی به پیوست 1-6 منتقل شده است.

فصل دوم

ترکیب بارها دچار تغییرات عمده ای شده است، که اقام آن یکسان شدن ترکیبات بارگذاری سازه های فرودی و بتنی و افزودن ترکیبات بار در حالات بارهای بهره برداری و خودکرنشی است. با توجه به حذف فصل دوازدهم ویرایش سوم و انتشار مبحث 21 مقررات ملی ساختمان، ترکیبات بارگذاری حوادث غیرعادی به مبحث یادشده احاله شده است.

فصل سوم

بندی تحت عنوان وزن تبانه ها و دیوارها اضافه شده است.

فصل چهارم

با توجه به تغییر برخی موضوعات در مبحث هفتم مقررات ملی (بی و بی سازی) و اجتناب از دوگانگی متون، بخش هایی از فصل چهارم تغییر کرده است. ضمن آنکه بند کنترل در مقابل لغزش، واگونی و پرکنش، به این فصل اضافه شده است.

فصل پنجم

عمدتاً نظم موضوعات و انشاء مطالب به منظور گویانز شدن متن تغییر نموده است. تعریف دیوارهای جداکننده، اضافه شدن شدت بار روی دست اندازه ها در محل های پر ازدحام، افزودن برخی عناوین بارهای زنده به جدول 1-5-6، از دیگر موارد تغییر است.

فصل ششم

عمدتاً متناسب با مسئولیت سایر ارگان های ذیصالح و گستردگی مبحث سیل، دستخوش تغییرات عمده، منجمله اضافه شدن برخی تعریف شده است. مهندس طراح صرفاً با بازی متخصصان هیدروآوری و ارگان های دیگر، مثل وزارت نیرو می تواند بارگذاری ساختمان در برابر سیل را به انجام برسانند. ضرایب اطمینان در مقابل لغزش، واگونی و پرکنش ناشی از سیل در این فصل تعریف شده است.

فصل هفتم

تغییرات اصلی در فصل هفتم، اصالح رابطه 1-7-6 (با توجه به تعریف بار برق مبتلا) و افزودن شکل ها و جداولی به منظور روشن ترشدن بارگذاری های نامتوازن برق است. به جزآن، با توجه به شدت کم بار برق در مناطق عمده ای از کشور و به منظور ایجاد سهولت و کاهش اشتباهات در امر بارگذاری، استثنائاتی برای مناطق تا 3 تعریف شده است.

فصل هشتم

ضمن انجام اصالحات انشانی متن، هماهنگ با شرح وظایف و مسئولیت های مهندسان تأسیسات بهداشتی برای تعیین دبی آب باران و سیستم تخلیه آن در بلامها (مبحث شانزدهم مقررات ملی)، وظیفه طراح، صرفاً تعیین بارهای ناشی از باران طرح است. بنابراین طراح سازه باید هماهنگ با طراح تأسیسات بهداشتی ساختمان موضوعات این فصل را مراعات نماید.

فصل نهم

تغییر عمده ای، بجز حذف منطقه 2 برق گیر از جدول و اضافه شدن آن به مناطق 1 و 2 صورت نگرفته است.

فصل دهم

به طورکلی از نظر املالی و انشانی و نظم دادن به موضوع، مجدداً تهیه شده است. در این فصل مواردی که قبالً به عنوان "توصیه" و یا "تشرح" درج شده بود، در صورت لزوم به موارد حکمی تبدیل شده است. بخش مشخصات ارتعاشی سازه کامل شده و متناسب با آخرین تغییرات در آئین نامه مبنای این فصل، اصالحات لازم در روابط به عمل آمده است. محاسبات و کنترل های این فصل توضیح داده شده 4-6 مربوط به سازه های نرم به شکل واضح تری در متن و پیوست است. مهمترین تغییر در این فصل، پردازش و درج اطلاعات به روز سرعت بالا سپصد و پنج ایستگاه سازمان هواشناسی کشور در جدول 1-10-6 (به جای جدول 2-10 است. مباحث کنترل تغییر مکان و ارتعاش سازه تحت بار بالا سطح بهره برداری و همین طور کنترل لغزش و واژگونی در این ویرایش افزوده شده است.

در پیوست این فصل (پیوست 4-6 جدول میرانی بحرانی برای برخی سازه ها ارائه شده است. ضمن آنکه شکل ها و جداولی برای تعیین فشار یا نیروی بالا روی برخی سازه های غیرساختمانی ارائه شده است. نمودار مرحله ای محاسبه بار بالا نیز به این ویرایش افزوده شده است.

فصل بازدهی، بار زلزله

به طورکامل و هما هنگ با ویرایش چهارم استاندارد 2800 بازنویسی شده است. در این بازنویسی، روابط تکراری و یا موازی با استاندارد 2800 حذف شده است. الزاماتی که در طراحی باید مراعات شوند، متناسب با جزئیات ارائه شده دراستاندارد 2800 داده شده است. ضمن آنکه ترکیبات بار افقی و قائم زلزله و اضافه مقاومت جهت تکمیل ترکیبات بارگذاری فصل دوم همین مبحث ارائه شده است. از دیگر تغییرات اساسی در این فصل، الزامی کردن استفاده از ضوابط فصل چهارم ویرایش چهارم استاندارد 2800 ایران برای طراحی اجزای غیرسازه ای ساختمان های با اهمیت متوسط دارای پنج طبقه و بیشتر است.

فصل دوازدهی ویرایش قبلی

به منظور اجتناب از دوگانگی مطالب با مبحث 21 مقررات ملی تماماً حذف شده است.

پیوست ها

به جز آن، پیوست 1-6 تحت عنوان طراحی ساختمان ها به روش عملکردی در این ویرایش اضافه شده و شمارة پیوست های 2-6 و 3-6 متناسب با این تغییرات عوض شده است.

تشکر و قدردانی

در انتها، کمینه تخصصی مبحث ششم مقررات ملی ساختمان تشکیل عملیات خود را از دفتر مهندسی آب و آبهای وزارت نیرو و جناب آقای مهندس هوشنگ غلامی، کارشناس ارشد این دفتر که تکمیل و بازنویسی فصل سیل مدیون زحمات ایشان است و همچنین پژوهشنده هواشناسی سازمان هواشناسی کشور و کارشناسان محترم ایشان، سرکارخانم مهندس فرح محمدی وجنا آقای مهندس مهدی عسگری که پردازش و تحلیل آماری داده های بالا ایستگاه ها هواشناسی را برعهده داشته اند به عمل می آورد.

ضمن آنکه از استادان دانشکده های عمران، جامعه مهندسی کشور و سازمان ها، مهندسان و مشاورانی که با دقت ویرایش قبلی و پیش نویس این ویرایش را مطالعه و اظهار نظر نموده اند، باید تشکر شود. امید است این متن پاسخگوی عمده نیازهای مهندسان کشور باشد و کمیته تخصصی نیز از نظرات و راهنمای های آنها محروم نکرد.

کمیته تخصصی مبحث ششم مقررات ملی ساختمان

1-6 کلیات

1-1- تعاریف

اثرات بار: نیروها یا تغییرشکل هایی که در اعضای سازه ای در اثر بارهای اعمالی ایجاد می شود.

بار: شامل نیرو یا سایر تالش هایی که ناشی از وزن کل سازه، ساکنان آن و سایر لوازم داخلی بوده یا ناشی از اثرات محیطی، حرکات نسبی و تغییرات ابعاد مقید سازه باشد. بارهای دائمی بارهایی هستند که تغییرات آن ها در طول زمان به ندرت اتفاق می افتد. سایر بارها، بارهای متغیر می باشند.

بار اسمی: مقدار بار تعریف شده در این مبحث برای بارهای مرده، زنده، خاک، باد، برف، یخ، باران، سیل و زلزله می باشد.

بار ضریب دار: به حاصل ضرب بار اسمی در ضریب بار اطلاق می گردد.

بناه و تأسیسات ضروری: ساختمان ها یا سایر سازه هایی که باید در شرایط وقوع حوادث شدید و بحرانی محیطی مانند سیل، باد، برف و زلزله قابلیت بهره برداری و استفاده می وقفه را داشته باشند.

تغییرمکان نسبی طبقه: تغییرمکان جانبی یک کف نسبت به کف زیرین آن می باشد.

حالت های حدی: شرایطی که فراتر از آن سازه با عضو موردنظر برای بهره برداری نامناسب بوده، حد بهره برداری و شرایطی که فراتر از آن سازه غیر ایمن گردد، حد مقاومت نامیده می شود.

ساختمان ها و تأسیسات موقت: ساختمان ها یا سایر سازه هایی که برای یک مدت زمانی کوتاه مورد بهره برداری قرار می گیرند و تحت تأثیر عوامل محیطی در کوتاه مدت قرار دارند.

سازه غیرساختمانی: به سازه ای که به طور معمول در رده ساختمان ها قرار نمی گیرد، اطلاق می گردد.

سیستم باربر جانبی: قسمتی از کل سازه است که برای تحمل بارهای جانبی به کار گرفته می شود.

ضریب اهمیت: به ضریبی اطلاق می گردد که برای در نظر گرفتن گروه خطرپذیری ساختمان استفاده می شود.

ضریب بار: ضریبی که برای در نظر گرفتن تفاوت های بار واقعی نسبت به بار اسمی، با توجه به عدم قطعیت های تحلیل و احتمال رخداد همزمان بیش از یک بار حدی، استفاده می شود.

ضریب مقاومت: ضریبی که تفاوت مقاومت واقعی مصالح را از مقاومت اسمی و نیز نحوه و تبعات شکست را در نظر می گیرد. این ضریب به عنوان ضریب کاهش مقاومت نیز نامیده می شود و مقدار آن مساوی یا کوچکتر از یک است.

کاربری: به نوع و نحوه استفاده از ساختمان یا هر سازه دیگر یا قسمتی از آن، اطلاق می شود، مانند استفاده به صورت مسکونی یا اداری و غیره.

گروه خطرپذیری: گروه بندی ساختمان ها و سایر سازه ها برای در نظر گرفتن میزان خطرپذیری آن ها در برابر بارهای محیطی.

مقاومت: به ظرفیت یک عضو برای تحمل نیروهای وارده اطلاق می گردد.

مقاومت اسمی: به ظرفیت سازه یا اعضای سازه ای، که بر اساس مقاومت مشخصه مصالح و ابعاد عضو و روابط استخراج شده از اصول پذیرفته شده مکانیک سازه ها محاسبه می شود یا براساس

آزمایش های میدانی یا آزمایشگاهی بر روی مدل های مقیاس شده به دست می آید، اطلاق می شود.

مقاومت طراحی: به حاصلصرب مقاومت اسمی در ضریب مقاومت اطلاق می گردد.

2-1-6 دامنه کاربرد

این مبحث حداقل الزامات بارگذاری برای طراحی ساختمان ها و سایر سازه های موضوع این مقررات را تعیین می نماید.

3-1-6 الزامات مبنا

1-3-1-6 سختی و مقاومت

ساختمان ها و سایر سازه ها و کلیه اعضای آن ها، باید با سختی و مقاومت کافی برای تأمین پایداری سازه، حفظ سیستم ها و عناصر غیرسازه ای از آسیب غیرقابل قبول و همچنین تأمین الزامات بهره برداری ذکر شده در بند 2-3-1-6 طراحی و اجرا گردند.

طراحی برای تأمین مقاومت کافی می تواند براساس یکی از روش های زیر با استفاده از سایر مباحث مقررات ملی ساختمان صورت گیرد:

• طراحی به روش مقاومت (ضرایب بار و مقاومت)
• طراحی به روش تنش مجاز
• طراحی به روش مقاومت مجاز

برای قسمت های متفاوت یک سازه، می توان از روش های متفاوت و جایگزین هم با توجه به محدودیت های فصل 2-6 استفاده کرد.

در صورتی که مقاومت برای شرایط فوق العاده و غیرعادی در نظر باشند، روش های بخش 2-6 می تواند مورد استفاده قرار گیرد.

درصورت پیشنهاد طراح یا کارفرما و تصویب مرجع ذیصلاح (کمیته تخصصی مبحث ششم مقررات ملی ساختمان) برای پروژه های خاص، استفاده از روش های عملکردی مطابق پیوست شماره 1-6 نیز مجاز است.

1-1-3-1-6 طراحی به روش مقاومت (ضرایب بار و مقاومت)

اعضای سازه ای و غیرسازه ای و اتصالات آن ها باید مقاومت طراحی کافی برای تحمل ترکیب های بار بند 2-2-2-6 این مبحث را داشته باشند، بدون این که از حدود مقاومت طراحی تعیین شده تجاوز شود.

2-1-3-1-7 طراحی به روش تنش مجاز

اعضای سازه ای و غیرسازه ای و اتصالات آن ها باید تنش مجاز کافی برای تحمل ترکیب های بار بند 2-2-2-7 این مبحث را داشته باشند، بدون این که از حدود مجاز تنش تعیین شده تجاوز شود.

2-1-3-1-8 طراحی به روش مقاومت مجاز

اعضای سازه ای و غیرسازه ای و اتصالات آن ها باید مقاومت مجاز کافی برای تحمل ترکیب های بار بند 2-2-2-9 این مبحث را داشته باشند، بدون این که از حدود مقاومت مجاز تعیین شده تجاوز شود.

2-3-1-9 قابلیت بهره برداری

سیستم های سازه ای و کلیه اعضای آن ها، باید به نحوی طراحی شوند که سختی کافی را برای محدود شدن تغییرشکل ها، تغییرمکان جانبی نسبی، ارتعاشات یا هر نوع تغییرشکلی که تأثیر نامناسب بر کاربری و عملکرد مورد نظر می گذارد، داشته باشند. برای این منظور ترکیب بارهای ارائه شده در بند 5-2-6 مورد استفاده قرار می گیرد.

2-3-1-10 اثرات بارهای خودکرنشی

ساختمان ها و سایر سازه ها باید چنان طراحی شوند که بتوانند از عهده تحمل اثرات خودکرنشی ناشی از نشست غیریکنواخت پی و همچنین اثرات ناشی از تغییرات ابعادی در اعضای مقیدشده تحت تأثیر عوامل تغییرات دما، رطوبت، جمع شدگی و خزش به خوبی برآیند.

4-3-1-11 تحلیل

اثرات بار بر هریک از اعضای سازه ای باید با استفاده از روش های تحلیلی که در آن ها شرایط تعادل،

پایداری کلی، هم سازی هندسی و خواص کوتاه مدت و درازمدت مصالح در نظر گرفته شده اند، تعیین گردند.

5-3-1-4 تالش های مقابله کننده در سازه

تمام اعضاء و سیستم های سازه ای و تمام ملحقات و نازک کاری ها در یک ساختمان یا سایر سازه ها باید برای تحمل نیروهای ناشی از زلزله و باد با در نظر گرفتن واژگونی، لغزش و بلندشدگی طراحی شوند و باید مسیر بار پیوسته ای برای انتقال این نیروها به بی تأمین شود. زمانی که از سازه گار لغزش برای جداسازی المان ها استفاده شود، اثرات اصطکاک بین المان های جداساز باید به عنوان یک نیرو در نظر گرفته شود. زمانی که تمام یا قسمتی از مقاومت لازم برای مقابله با این نیروها، به وسیله بار مرده تأمین می گردد، حداقل بار مرده محتمل در زمان ایجاد این نیروها در نظر گرفته می شود. ملاحظات فوق باید برای اثرات تغییرشکل های افقی و قائم ناشی از نیروهای ذکر شده، در نظر گرفته شوند.

4-1-6 انسجام کلی سازه

ساختمان ها و سایر سازه ها باید به نحوی طراحی شوند که آسیب دیدگی موضعی در آن ها پایداری کلی سازه را به خطر نیتدازد و تا حد امکان به سایر اعضای سازه گسترش نباید. برای تأمین این منظور سیستم سازه باید به گونه ای انتخاب شود که بارها بتوانند از یک عضو آسیب دیده به سایر اعضا منتقل شوند و پایداری سازه در هر حالت حفظ گردد. این مقصود معموالاً با ازدیاد پیوستگی، نامعینی، شکل پذیری یا ترکیبی از آن ها در اعضای سازه تأمین می شود.

5-1-7 مقادیر بارها

1-5-1-6 بارهای ثقلی و محیطی

مقادیر اسمی بارهای مرده، زنده، خاک و فشار آب زیرزمینی، سیل، برف، باران، یخ، باد و زلزله، که بر طبق بندهای 2-2-6 و 4-2-6 در طراحی ساختمان ها مورد استفاده قرار می گیرد، باید بر اساس ضوابط فصل های بعدی این مبحث محاسبه شود.

2-5-1-6 بارهای خود کرنشی

اثرات ناشی از اختلاف دما در ساختمان، نشست نسبی بین نقاط مختلف ساختمان، رطوبت، خرزش و جمع شدگی در اجرا، تحت عنوان بارهای خودکرنشی تعریف می شوند. اثرات برخی از این گونه بارها را می توان با انتخاب جزئیات طراحی مناسب و روش های خاص اجرایی کاهش داد.

در ساختمان های با طول یا ارتفاع نسبتاً زیاد، چنانچه امکان انقباض و انبساط آزاد اجزاء سازه ای وجود نداشته باشد، نیروی داخلی ناشی از اثرات تغییر دما باید مورد بررسی قرار گیرد. تغییر دما به دو شکل تغییر طول یکسان در اعضاء یا تغییر طول تقاضلی بین دو وجه متأثر از دمای داخلی ساختمان و وجه متأثر از دمای خارجی آن به وجود می آید. انتخاب حداکثر و حداقل دمای محتمل در محیط خارج و داخل ساختمان، در حین اجرا یا در زمان بهره برداری، باید با توجه به شرایط اقلیمی محل احداث ساختمان به روش های منطقی و به شکل واقع بنیانه صورت پذیرد.

سایر انواع بارهای خودکرنشی نیز در صورت وجود باید به روش های منطقی و یا در نظر گرفتن اصول مکانیک خاک و سازه محاسبه شوند. برای محاسبه هر یک از اثرات بارهای خودکرنشی فوق الذکر در سازه یا اجزاء غیرسازه ای می توان از منابع معتبر ملی و بین المللی استفاده نمود.

3-5-1-6 بارهای ناشی از حوادث غیر عادی

در طراحی برخی از ساختمان ها اثرات بارهای ناشی از حوادث غیرعادی باید بر طبق ضوابط بند 4-2-6 این مبحث در نظر گرفته شود. مقادیر این نوع بارها باید بر اساس روشی منطقی و در نظر گرفتن شرح وقایع محتمل، توسط مهندس طراح یا تجربه بر اساس ضوابط دیگر مباحث مقررات ملی ساختمان یا با استفاده از منابع معتبر و با تصویب کارفرما تعیین شود.

6-1-6 گروه بندی ساختمان ها و سایر سیستم های سازه ای

1-6-1-7 گروه بندی خطریذیری

ساختمان ها و سایر سازه ها باید بنابر میزان خطریذیری جانی و خدمات رسانی که براساس میزان آسیب یا خرابی و با توجه به کاربری آن ها مطابق جدول 1-1-6 تعیین می شود، برای اعمال بار زلزله، بدء برف و پی دسته بندی گردند. اگر بخش هایی از یک ساختمان دارای کاربری های متفاوت باشند، بالاترین گروه خطریذیری باید به آن ساختمان اختصاص یابد. حداقل نیروهای طراحی برای

سازه ها باید براساس ضرایب اهمیت ارائه شده در جدول 2-1-6 که از آن در سایر فصل های این مبحث استفاده شده، تعیین گردد.

2-6-1-6 گروه های خطرپذیری گوناگون

در صورتی که ساختمان یا سایر سیستم های سازه ای به قسمت هایی با سیستم های سازه ای مستقل تقسیم شده باشند، گروه بندی هر قسمت می تواند به صورت مستقل از هم انجام شود. در صورتی که سیستم های ساختمانی مانند خروجی های مورد نیاز، تأسیسات مکانیکی، یا موتور الکتریکی برای یک قسمت نیاز به گروه خطرپذیری بالاتری داشته باشد و وابسته به قسمت های دیگری از ساختمان که گروه خطرپذیری پایین تری دارند باشد، برای این قسمت ها نیز باید گروه خطرپذیری بالاتر در نظر گرفته شود.

2-6 ترکیب بارها

1-2-6 کلیات

در طراحی ساختمان ها و دیگر سازه ها، احتمال همزمانی تأثیر بارها باید به شرحی که در این فصل ارائه شده و بر اساس روش طراحی مورد استفاده، در نظر گرفته شود. ترکیب بارها برای طراحی در برابر بارهای ثقلی و محیطی در بخش 2-2-4، برای حوادث غیرعادی در بخش 2-2-6 و ملاحظات بهره برداری در بخش 2-2-6 ارائه شده است.

2-2-7 علایم اختصاری

علایم به کار رفته در روابط این فصل عبارتند از:

A: بار یا اثر ناشی از حادثه غیرعادی

D: بار مرده

E: وزن یخ

F: بار زلزله طرح

G: بار زلزله سطح بهره برداری

F: بار ناشی از سیال با فشار و ارتفاع حداکثر مشخص

Fa: بار سیل

H: بار ناشی از فشار جانبی خاک و فشار آب زیرزمینی با فشار مواد انباشته

L: بار زنده طبقات به جز بام

Lc: حداقل بار زنده گسترده یکنواخت

T: بار زنده بام

R. بار باران

S. بار برف

T. بار خودکرنشی از قبیل اثرات تغییرات دما، نشست پایه ها و وارفتگی

W. بار باد

W₁: بار باد وارد بر اعضا با وجود یخ

Wser: بار باد سطح بهره برداری

3-2-6 ترکیب بارها در طراحی در برابر بارهای ثقلی و محیطی

1-3-2-6 کاربرد

در طراحی ساختمان های موضوع این مبحث، متناسب با روش طراحی تجویز شده در سایر مباحث مقررات ملی ساختمان یا آیین نامه های طراحی، باید از ترکیب بارهای ارائه شده در بندهای استفاده نمود.

ترکیب بارها در طراحی به روش ضرایب بار و مقاومت

در طراحی به روش ضرائب بار و مقاومت، سازه ها، اعضاء و شالوده های آنها باید به گونه ای طراحی شوند که مقاومت طراحی آن ها، بزرگتر یا برابر با اثرات ناشی از ترکیب بارهای ضریب دار زیر باشد:

1) 1/4 D

2) 1/2 D + 1/6 L + 1/5 (L₁ یا S یا R)

3) 1/2 D + 1/6 (L₁ یا S یا R) + [L یا 1/5 W]

4) 1/2 D + 1/6 W + L + 1/5 (L₁ یا S یا R)

5) 1/2 D + E + L + 1/2 S

6) 1/2 D + 1/6 W

7) 1/2 D + E

موارد زیر در ترکیب بارهای این بند باید در نظر گرفته شود:

الف) ضرایب بار مربوط به L در ترکیب بارهای 4 و 5 را برای کاربری هایی که بار L₀ طبق جدول (1-5-6) آن ها کمتر از 5 کیلونیوتن بر مترمربع است، به استثناء کف پارکینگ ها

ترکیب بارها 2-6

با محل های اجتماع عمومی می توان برابر با 5، منظور نمود. مشروط بر آنکه طبق ضوابط بند 5-5- کاهش بارهای زنده در محاسبه بار L منظور نشده باشد.

الف) طراحی سازه های پیش تنینده

در طراحی سازه های پیش تنینده، اثر پیش تنیندگی باید با ضریب واحد یا ضریب بارمرده در ترکیب بارها وارد شود و هر کدام که اثر نامساعدتری دارند در طراحی لحاظ شود.

ب) بار سیال

در مواردی که بار سیال، H بر سازه وارد می شود، اثر این بار باید با ضرایب بازی همانند ضریب بار مرده، D در ترکیب بارهای 1 تا 7 منظور شوند.

ت) فشار جانبی خاک و فشار آب زیرزمینی

در صورت وجود فشار جانبی خاک و فشار آب زیرزمینی با مواد انباشته، H اثر آن ها را باید به صورت زیر منظور نمود:

ت-1

اگر اثر این بار در جهت افزودن به اثرات دیگر بارها باشد، اثر بار H باید با ضریب 1/6 در ترکیب بارها منظور شود.

ت-2

اگر اثر این بار در جهت کاهش اثرات دیگر بارها باشد، در صورت وجود دائمی بار H اثر آن باید با ضریب 9 در ترکیب بارها منظور شود و در بقیه موارد باید از اثر بار H صرف نظر گردد.

ث) بار سیل

اگر طبق فصل 6- این مبحث در نظر گرفتن بار سیل برای سازه لازم باشد، علاوه بر ترکیب های ارائه شده، باید دو ترکیب بار اضافی با جایگزینی W+T₁ + W+W₂ + W₃ به جای 1/6 در ترکیب های 4 و 6 نیز در نظر گرفته شود.

ج) بار یخ جوی و بار باد

در صورتی که بر طبق فصل 9- این مبحث در نظر گرفتن بار یخ جوی و بار باد وارده بر یخ بر روی سازه الزامی باشد، ترکیب بارهای زیر در طراحی سازه باید منظور شود:

ج-1

با S با L در ترکیب بار شماره 2 باید با عبارت 5/7D₁ + 5/7D₁ + 5/7D₁ شود.

ج-2

با S با L در ترکیب بار شماره 4 باید با عبارت در ترکیب بار شماره 1/6W+5/7D₁ + 1/6W₁ + 1/6W₁

ج-3

در ترکیب بار شماره 6 باید با عبارت D₁ + 1/6W₁

ج-4

در مواردی که اثر بارهای خودکرنشی وجود داشته باشد، علاوه بر ترکیب بارهای ارائه شده، دو ترکیب بار زیر نیز باید در نظر گرفته شود:

1) 1/2D+5L+5(L+5)(L+5)+1/2T

2) 1/2D+1/L+1/(L+1)(L+1+S)

ج-5

در مواردی که بر طبق ضوابط بند 14-11- این مبحث، کنترل سازه برای زلزله سطح بهره برداری الزامی باشد، مقاومت سازه، اعضا و اجزای آن باید برای ترکیب بار زیر نیز بررسی شود. در این حالت در محاسبه مقاومت طراحی اعضا، ضوابط بند فوق الذکر و استاندارد 2800 ایران باید رعایت گردد.

D+0/5 L+0/5 (Lᵣ یا S) + E_ser

ج-6

در ترکیب بار شماره 3، باید هر دو حالت اثر بار زنده و باد بررسی شده و نامساعدترین حالت در طراحی منظور شود.

3-3-2-6 ترکیب بارها در طراحی به روش تنش مجاز یا مقاومت مجاز

در طراحی به روش های تنش مجاز یا مقاومت مجاز، بارهای ذکر شده در این مبحث باید در ترکیب بارهای زیر منظور شود؛ و هرکدام که بیشترین اثر نامطلوب را بر روی ساختمان، شالوده یا اعضاء سازه ای تولید می کنند، باید مدنظر قرار گیرد.

1) D

2) D + L

3) D + (Lᵣ یا S یا R)

4) D + 0/75L+0/75(Lᵣ یا S یا R)

5) D + W

6) D + 0/75L+0/75W + 0/75(Lᵣ یا S یا R)

7) D + 0/7E

8) D + 0/75L+0/75(0/7E)+ 0/75S

9) 0/6D + W

10) 0/6D + 0/7E

الف) طراحی سازه های پیش کننده

در طراحی سازه های پیش کننده، اثر پیش کنندگی باید با ضریب واحد یا ضریب بار مرده در ترکیب بارها وارد شود و هرکدام که اثر نامساعدتری دارند در طراحی لحاظ شود.

ب) افزایش تنش مجاز

در ترکیب بارهای ارائه شده در این مبحث، افزایش تنش مجاز نباید انجام شود.

پ) بار سیال

در مواردی که بار سیال، F بر سازه وارد می شود، اثر این بار باید با ضریب بازی همانند ضریب بار مرده، D در ترکیب بارهای 10 و 8 تا 1 منظور شوند.

ت) فشار جانبی خاک و فشار آب زیرزمینی

در صورت وجود فشار جانبی خاک و فشار آب زیرزمینی یا مواد انباشته، H اثر آن ها را باید به صورت زیر منظور نمود:

ت-1

اگر اثر این بار در جهت افزودن به اثرات دیگر بارها باشد، اثر بار H باید با ضریب 1/0 در ترکیب بارها منظور شود.

ت-2

اگر اثر این بار در جهت کاهش اثرات دیگر بارها باشد، در صورت وجود دائمی بار H اثر آن باید با ضریب 1/6 در ترکیب بارها منظور شود و در بقیه موارد باید از اثر بار H صرف نظر گردد.

ث) بار سیل

اگر طبق فصل 6- این مبحث در نظر گرفتن بار سیل برای سازه لازم باشد، علاوه بر ترکیب های ارائه شده فوق، باید ترکیب بارهای اضافی 5 و 6 را با اضافه کردن 1/5 به عبارت آن ها در نظر گرفت.

ج) بار یخ جوی و بار باد

در صورتی که بر طبق فصل 9- این مبحث در نظر گرفتن بار یخ جوی و بار باد وارده بر یخ بر روی سازه الزامی باشد، ترکیب بارهای زیر در طراحی سازه باید منظور شوند.

ج-1

عبارت VD: باید به ترکیب بار شماره 3 اضافه شود.

ج-2

عبارت S یا L یا W: باید با عبارت +S جایگزین شود.

ج-3

عبارت W در ترکیب بار شماره 9 باید با عبارت +1/1/D+1/7 جایگزین شود.

ج) بارهای خودکرنشی

در مواردی که اثر بارهای خودکرنشی وجود داشته باشد، علاوه بر ترکیب بارهای ارائه شده دو ترکیب بار زیر نیز باید در نظر گرفته شوند:

1) D + T

2) D + 0/75[L + (L یا S) + T]

ج) کنترل سازه برای زلزله سطح بهره برداری

در مواردی که بر طبق ضوابط بند 14-11- این مبحث، کنترل سازه برای زلزله سطح بهره برداری الزامی باشد، تالش های ایجاد شده در اعضا و اجزا ساختمان باید برای ترکیب بار زیر نیز بررسی شود. در این حالت تنش یا مقاومت مجاز اعضا می تواند بر طبق ضوابط بند فوق الذکر و استاندارد 280 ایران افزایش یابد.

D+0/5 L+0/5 (L یا S) + E_ser

۴-۲-۶ ترکیب بارها برای حوادث غیرعادی

1-۴-۲-۶ کاربرد

درصورت درخواست کارفرما یا لزوم آن در دیگر مباحث مقررات ملی ساختمان، باید مقاومت و پایداری سازه برای اطمینان از توانایی سازه در تحمل اثرات بارهای غیرعادی (با احتمال وقوع کم) مانند آتش، انفجار، سقوط اجسام و ضربه وسایل نقلیه بدون ایجاد خرابی بیش از انتظار بررسی شود. رعایت مفاد مبحث۲۱ مقررات ملی ساختمان در مورد ساختمان های مشمول آن مبحث نیز ضروری است.

2-۴-۲-۶ ظرفیت

به منظور کنترل ظرفیت یک سازه با عضو سازه ای به روش ضرائب بار و مقاومت در تحمل اثر یک حادثه غیرعادی، ترکیب بار زیر باید منظور شود:

(۰/۹ یا 1/۲)D + A_k + ۰/۵L + ۰/۲S

A_k اثر ناشی از حادثه غیرعادی می باشد.

3-۴-۲-۶ ظرفیت باقیمانده

جهت کنترل ظرفیت باقیمانده باربری سازه با عضو سازه ای به روش ضرائب بار و مقاومت بعداز وقوع حادثه خسارت زا، اعضاء باربر باید به صورت فرضی حذف شوند، و ظرفیت سازه صدمه دیده تحت اثر ترکیب بار قطع زیر ارزیابی گردد:

(۰/۹ یا 1/۲)D + ۰/۵L + ۰/۲(L_r + S_t + R)

اعضاء منتخب باربری که حذف می شوند، باید با روشی منطقی توسط مهندس طراح با تجربه مشخص گردد.

4-۴-۲-۶ مالحظات پایداری

الزامات پایداری کل سازه و هرکدام از اعضاء آن باید با استفاده از روشی که اثرات مرتبه دوم (اثرات P-Δ) را لحاظ می کند، مورد ارزیابی واقع شود.

5-2-6 مالحظات بهره برداری

برای حالت های بهره برداری موضوع بند 2-3-1-6، باید ترکیب مناسب بارهای مرده، زنده و سایر بارهای مرتبط با توجه به مباحث طراحی مقررات ملی ساختمان به شرح زیر در نظر گرفته شود.

1-5-2-6 تغییرشکل قائم (افتادگی)

تغییر شکل های قائم (افتادگی) اعضای کف ها و سقف ها تحت ترکیب بارهای زیر نباید از مقادیر مجاز آیین نامه های طراحی تجاوز نماید. در صورتی که در مباحث طراحی مقررات ملی ساختمان یا سایر آیین نامه های طراحی مرتبط، استفاده از ضرایب بار کمتر از واحد پیشنهاد شده باشد، می توان از آن ضرایب به جای واحد در ترکیب بارها استفاده نمود.

1) D

2) L

3) D + L

4) D + (L₁ یا 0/5 S)

در طراحی سازه های پیش کننده، اثر پیش کنندگی باید مانند اثر بار مرده در ترکیب بارها وارد شود.

در صورت وجود بار سیال یا فشار مواد انباشته، باید اثرات آن ها با ضریب یک در ترکیب بارهای فوق لحاظ گردد.

2-5-2-6 تغییرمکان جانبی نسبی

تغییرمکان جانبی نسبی طبقات قاب ها و دیوارها و سایر اعضای قائم ساختمان ها تحت ترکیب بارهای زیر نباید از مقادیر مجاز آیین نامه های طراحی تجاوز نماید.

1) D+ 0/5 L + 0/5 (L₁ یا S) + W_ser

2) D+ 0/5 L + 0/5 (L₁ یا S) + E_ser

در صورت وجود بار سیال، فشار جانبی خاک، فشار آب زیرزمینی با مواد انباشته، باید اثرات آن ها با ضریب یک در ترکیب بارهای فوق لحاظ گردد.

3-5-2-6 ارتعاش سازه

کف هایی که دارای دهانه های بزرگ و فاقد هرگونه تقسیم بندی یا منابع دیگر استهلاک انرژی هستند، ممکن است در معرض ارتعاشات ناشی از عبور و مرور ساکنان قرار گیرند. برای جلوگیری از این امر لازم است این کف ها از سختی کافی بر طبق آیین نامه های طراحی برخوردار باشند. همچنین آن دسته از تجهیزات مکانیکی موجود در ساختمان ها که می توانند ارتعاشات نامطلوب در ساختمان ایجاد کنند، باید به صورت مناسب از تکیه گاه ها جداسازی شوند تا این اثرات به حداقل برسد.

سیستم های سازه ای ساختمان های بلند و پوشش های سبک و انعطاف پذیر ساختمان ها باید به گونه ای طراحی شوند که ارتعاشات ناشی از باد در آن ها موجب سلب آرامش ساکنان نشود. تعریف ساختمان بلند در بند 4-1-1-6 و ضوابط مربوطه در پیوست 4-6 این مبحث ارائه شده است.

4-5-2-6 تغییرمکان ناشی از بارهای خودکرنشی

تغییرمکان های ناشی از بارهای خودکرنشی در سازه تحت ترکیب بارهای زیر نباید بهره برداری مناسب از ساختمان را مختل نماید.

۱) D + T

۲) D +۰٫۷۵[L + (L₁ یا S) + T]

3-6 بار مرده

1-3-6 کلیات

بارهای مرده عبارتند از وزن اجزای دائمی ساختمان ها مانند: تیر و ستون ها، دیواره ها، کف ها، بام، سقف، نرده، نازک کاری، پوشش ها و دیگر بخش های سهیم در اجزاء سازه ای و معماری. همچنین وزن تأسیسات و تجهیزات ثابت شامل وزن جراثقال ثابت نیز در ردیف این بارها محسوب می شود.

2-3-6 وزن اجزای ساختمان و مصالح مصرفی

در محاسبه بارهای مرده، باید وزن واقعی مصالح مصرفی و اجزای ساختمان مورد استفاده قرار گیرد. برای انجام محاسبه، در صورت عدم وجود اطلاعات معتبر، جرم واحد حجم یا جرم واحد سطح اجزای ساختمانی، باید به شرح مندرج در جدول ارائه شده در پیوست شماره 2-6 در نظر گرفته شوند.

3-3-6 وزن تقسیم ها و دیوارها

کلیه تقسیم ها و دیوارها با وزن هر مترمربع سطح بیش از یک کیلونیوتن بر مترمربع به عنوان بار مرده در محاسبات منظور می شوند. درصورتی که هر مترمربع تقسیم یا دیوار بین 1 تا 2 کیلونیوتن بر مترمربع باشد، بار معادل تقسیم را می توان به صورت بارگسترده یکنواخت بر مساحت کف اعمال نمود. وزن معادل بار مرده تقسیم ها که بر مساحت هر فضا اعمال می شود از تقسیم وزن کل تقسیم ها بر مساحت فضای موردنظر به دست می آید. اما در هر صورت نباید کمتر از یک کیلونیوتن بر مترمربع منظور شود. چنانچه وزن تقسیم یا دیوار بیشتر از 2 کیلونیوتن بر مترمربع باشد لازم است بار مرده تقسیم یا دیوار در محل واقعی خود اعمال شود. وزن سایر جداکننده های سبک مطابق ضوابط بند 2-2-5 در محاسبات منظور می شود.

4-3-6 وزن تأسیسات و تجهیزات ثابت

وزن تأسیسات و تجهیزات ثابت از قبیل لوله های شبکه آب و فاضلاب، تجهیزات برقی، گرمایشی، تجهیزات تهویه ای و سیستم تهویه مطبوع باید به نحو مناسبی برآورد شده و در محاسبه بارهای مرده منظور شود. چنانچه احتمال اضافه شدن این نوع تجهیزات در آینده وجود داشته باشد وزن آن ها نیز باید در نظر گرفته شود.

۴-۶ بارهای خاک و فشار هیدرواستاتیکی

1-۴-۶ کلیات

موارد مطرح شده در این فصل به عنوان حداقل ضوابط جهت محاسبه بارهای خاک و فشار هیدرواستاتیکی است که باید هماهنگ با کلیه موارد بیان شده در مبحث هفتم مقررات ملی ساختمان رعایت شود.

۲-۴-۶ فشار جانبی

نیروی ناشی از فشار خاک یا فشار هیدرواستاتیکی باید بر روی دیوارهای زیرزمین ها و سایر سازه های مشابه که در پشت اجزاء آن ها خاک قرار دارد، منظور گردد. فشار خاک باید با توجه به مشخصات مکانیکی آن و ضوابط مبحث هفتم مقررات ملی ساختمان تعیین گردد. این فشار در هرحالت نباید کمتر از فشار مایع معادل با وزن مخصوص 18 کیلونیوتن برمترمکعب در نظر گرفته شود.

چنانچه خاک مجاور دیوار در معرض سربارهای ثابت یا متحرک (ماشین آلات درکارخانه ها، ترافیک و ...) قرار گیرد، اثر این سربارها باید در محاسبه فشار خاک بر روی دیوار منظور گردد.

چنانچه سطح آب زیرزمینی بالا باشد، اثرات فشار هیدرواستاتیکی باید در محاسبات فشار جانبی منظور شوند.

چنانچه در مطالعات ژئوتکنیکی به وجود خاک متبسط شونده در محل اشاره شده باشد، فشار جانبی باید بر اساس نتایج حاصل از آن مطالعات افزایش داده شود.

5-2-4-6 اثرات زلزله

اثرات فشارهای جانبی خاک، ناشی از حرکت زمین در زمان زلزله باید با روش های مناسبی که در مبحث هفتم مقررات ملی ساختمان تعریف شده است، تعیین شده و در ترکیبات مربوط به بارگذاری زلزله منظور شود.

5-2-4-7 دیوارهای زیرزمین

در مواردی که دیوارهای زیرزمین مجاور خاک بوده و با سیستم سازه ای باربر قائم و افقی ساختمان (تیرها – ستون ها- دیافراگم ها- دیوارهای برشی و ...) یکپارچه کار می کنند، به اثرات تغییر میزان فشار خاک بر طبق الزامات مبحث هفتم مقررات ملی ساختمان باید توجه شود.

3-4-6 زیر فشار وارد بر کف و شالوده

در طراحی کف زیرزمین و دیگر اجزاء مشابه تقریباً افقی که پایین تر از سطح زمین قرار دارند، اثر زیر فشار آب زیرزمینی، درصورت وجود، باید به صورت فشار هیدرواستاتیکی بر تمام کف در نظر گرفته شود. بارهای هیدرواستاتیکی باید تا زیر سطح شالوده ساختمان محاسبه شوند. هرگونه بار به سمت بالای دیگر نیز باید در طراحی منظور شود.

در صورت وجود خاک متبسط شونده در زیر شالوده یا زمین بر روی زمین، شالوده، زمین و دیگر اجزاء باید برای تحمل حرکات به سمت بالا طراحی شده یا در برابر بارهای به سمت بالای ناشی از خاک متبسط شونده مقاومت کنند؛ یا خاک متبسط شونده برداشته شده، یا در زیر و اطراف سازه به خوبی تثبیت گردد.

4-4-6 ضرایب اطمینان در مقابل لغزش، واژگونی و برکنش

در طراحی دیوارهای حائل و شالوده آن ها و همچنین کف های تحت اثر زیر فشار باید ضرایب اطمینان در مقابل لغزش، واژگونی و برکنش مطابق ضوابط مبحث هفتم مقررات ملی ساختمان در نظر گرفته شود.

5-6 بار زنده

1-5-6 تعاریف

بار زنده: باری غیردائمی است که در حین بهره برداری از ساختمان یا سایر سازه ها به آن ها وارد شود. بار زنده شامل بارهای حین ساخت نمی شود.

بار زنده بام: باری غیردائمی است بر روی بام که در حین بهره برداری یا انجام تعمیرات به آن وارد شده یا توسط اشیاء متحرکی چون گلدان و لوازم دیگر که ارتباطی با استفاده از ساختمان در طول عمر بهره برداری آن ندارند، به آن اعمال شود. این بار شامل بارهای حین ساخت یا بارهای محیطی مانند برف و باران نمی شود.

بارحین ساخت: باری است که در ضمن انجام عملیات ساختمانی به طور موقت به ساختمان وارد می شود. مقدار این بار باید هماهنگ با فرایند اجرای ساختمان به طور مناسبی در طراحی و اجرا مورد نظر قرار گیرد.

سیستم جان بناه: سیستمی از قطعات شامل مانع، مهارها و ادوات اتصال به سیستم سازه ای است که در نزدیکی لبه های پرتگاه ها با هدف به حداقل رساندن امکان سقوط افراد یا تجهیزات یا مصالح از آن نقاط به کار می رود.

سیستم جان بناه پارکینگ: سیستمی از قطعات، شامل موانع، مهارها و ادوات اتصال با سیستم سازه ای است که مانع از حرکت وسائل نقلیه به سمت لبه های بدون حفاظ پارکینگ یا برخورد آن به دیواره های پارکینگ یا راه عبور وسایل نقلیه می شوند.

سیستم میله دستگیره: یک میله به همراه مهارهای مربوطه و ادوات اتصال آن به سیستم سازه ای که برای تحمل بار یا وزن، در مکان هایی مانند توالت، دوش و وان به کار می رود.

سیستم نرده: نرده ای که برای حفظ تعادل یا طی مسیر با دست مورد استفاده قرار گرفته و شامل مهارها و اتصالات آن به سیستم سازه ای می باشد.

فضابند: سازه واره ایست که به طور کامل یا موضعی خودابستا بوده و دیوار و سقفی برای جلوگیری از ورود حشرات، نور آفتاب یا جریان باد داشته باشد. چنین دیوار و سقف می تواند از جنس شفاف پلاستیکی یا پلی کربنات، آلومینیوم، پلاستیک یا توری باشد که فضایی مثل استخر، تأسیسات و تولیدات کشاورزی (گلخانه) یا محوطه برگزاری مراسم را از محیط اطراف جدا می کند.

نردبان ثابت: نردبانی که بطور دائمی به یک سازه، ساختمان یا تجهیزات متصل شده باشد.

2-5-6 بار زنده گسترده یکنواخت کف ها و بام ها

1-2-5-6 بار زنده طراحی

بار زنده ای که در طراحی ساختمان ها و سایر سازه ها به کار می رود، باید بیشترین بار مورد انتظار برای کاربری موردنظر بوده و در هیچ حالتی از حداقل بار زنده گسترده یکنواخت، L₀ داده شده در جدول 1-5-6 با در نظر گرفتن میزان کاهش های مجاز کمتر نباشد.

2-2-5-6 ضوابط مربوط به جداکننده ها

در ساختمان های اداری یا سایر ساختمان هایی که در آن ها احتمال استفاده از جداکننده های داخلی با وزن هر مترمربع 1 کیلونیوتن بر مترمربع، با بدون جابجایی موقعیت آن ها وجود دارد، باید وزن آن ها بدون توجه به اینکه در نقشه ها نشان داده شده یا نشده باشند، منظور گردند.

در ساختمان هایی که جداکننده های سبک، نظیر دیوارهای ساندویچی و ورق گچی با وزن هر مترمربع سطح کمتر از 0/4 کیلونیوتن بر مترمربع دیوار به کار برده می شوند، بار گسترده معادل وارد بر کف را باید حداقل 0/5 کیلونیوتن بر مترمربع در نظر گرفت. در سایر موارد، بار گسترده معادل وزن جداکننده ها و تیغه ها بر کف را نباید کمتر از 1 کیلونیوتن بر مترمربع منظور نمود. بار گسترده معادل جداکننده ها در محاسبات جزو بار زنده محسوب می گردند اما در تعیین نیروی زلزله این بارها باید در محاسبه وزن مؤثر اجزاء به بارمرده اضافه شوند.

استثناء: اگر حداقل بار زنده، L₀ از 4 کیلونیوتن بر مترمربع بیشتر باشد، نیازی به در نظر گرفتن بار زنده جدا کننده ها نیست.

3-2-5-6 نامناسب ترین وضع بارگذاری

در تیرهای یکسره و در قاب های نامعین در مواردی که مقدار بار زنده بیشتر از 4 کیلونیوتن بر مترمربع یا بیشتر از یک و نیم برابر بار مرده است، موقعیت قرارگیری بار زنده در دهانه های مختلف باید طوری انتخاب شود که بیشترین اثر مورد نظر را در عضو سازه ای ایجاد نماید. برای این منظور کافی است علاوه بر حالت قرار دادن بار زنده در تمام دهانه ها، حالت های بارگذاری زیر نیز در نظر گرفته شوند:

الف- قرار دادن بار زنده در دو دهانه مجاور هم

ب- قرار دادن بار زنده در دهانه های یک در میان

3-5-6 بار زنده متمرکز کف ها و بام ها

کف ها، بام ها و سایر سطوح مشابه باید به نوعی طراحی شوند که بتوانند جدا از بارهای زنده گسترده یکنواخت، طبق مفاد بخش 2-5-6، بارهای متمرکز داده شده در جدول 1-5-6 را نیز چنانچه منجر به آثار بزرگتری شوند به نحوی ایمن تحمل نمایند. در صورت مشخص نبودن ابعاد بار متمرکز، بار وارده باید به صورت یکنواخت بر روی سطحی به ابعاد 75×75 میلی متر توزیع شده و محل آن طوری در نظر گرفته شود که بیشترین اثر ناشی از بارگذاری را در اعضا ایجاد نماید.

4-5-6 بار زنده مشخص نشده کف ها

بار زنده کاربری ها و فضاهایی که در این فصل نام برده نشده اند یا در مواردی که کاربری بخشی از ساختمان با موارد مندرج در جدول شماره 1-5-6 تطابق نداشته باشد، با در نظر گرفتن نکات زیر تعیین می شود. در هر حال مقدار این بار نباید کمتر از 1/5 کیلونیوتن بر مترمربع در نظر گرفته شود:

الف) وزن افرادی که احتمالاً در آنجا تجمع خواهند نمود.

ب) وزن تجهیزات و دستگاه هایی که احتمالاً در آنجا قرار خواهند گرفت.

ج) وزن موادی که احتمالاً در آنجا انبار خواهد شد.

د) استفاده از ضوابط آیین نامه های معتبر

5-5-6 کاهش بارهای زنده طبقات

مقادیر حداقل بارهای زنده گسترده (L₀) طبقات که در جدول 1-5-6 داده شده، می توان بر طبق ملاحظات بندهای 1-5-5-6 الی 5-5-5-6 برای محاسبه بار زنده طراحی (L) کاهش داد.

ضوابط مربوط به کاهش بار زنده بام ها در بند 1-5-6 ارائه شده است.

1-5-5-6 کاهش در بارهای زنده گسترده یکنواخت

بار زنده گسترده اعضایی را که برای آنها مقادیر K_LL A_T برابر با 37 مترمربع یا بیشتر باشد، می توان با در نظر گرفتن محدودیت های بندهای 2-5-5-6 تا 5-5-5-6 طبق رابطه (1-5-6) کاهش داد:

L = L₀ [0.25 + 4.57/√(K_LL A_T)]

که در آن:

L: بار زنده طراحی کاهش یافته در هر مترمربع، وارد شده بر عضو

L₀: حداقل بار زنده گسترده یکنواخت در هر مترمربع، وارد شده بر عضو (از جدول 1-5-6)

K_LL: ضریب موقعیت عضو (از جدول 2-5-6)

A_T: سطح بارگیر (مترمربع)

L برای اعضایی که بار یک طبقه را تحمل می کنند نباید از 0/5 L₀ و برای اعضایی که بار دو طبقه یا بیشتر را تحمل می کنند از 0/4 L₀ کمتر باشد.

2-5-5-6 بارهای زنده سنگین

کاهش بارهای زنده دارای مقدار بیش از 5 کیلونیوتن بر مترمربع مجاز نمی باشد.

استثناء: کاهش بارهای زنده اعضائی که بار دو طبقه یا بیشتر را تحمل می کنند، به میزان 20% مجاز می باشد.

3-5-5-6 محل عبور یا پارک خودروهای سواری

کاهش بارهای زنده محل عبور یا پارک خودروهای سواری مجاز نمی باشد.

استثناء: کاهش بارهای زنده اعضائی که بار 2 طبقه یا بیشتر را تحمل می کنند، به میزان 70% مجاز می باشد.

4-5-5-6 محل اجتماع و ازدحام

کاهش بار زنده محل های اجتماع و ازدحام مجاز نمی باشد.

5-5-5-6 محدودیت های مربوط به دال های یکطرفه

حداکثر سطح بارگیر A_T برای دال های یکطرفه برابر حاصل ضرب دهانه دال در عرضی برابر با 5 برابر دهانه دال (در جهت عمود بر آن) می باشد.

6-5-5-6 کاهش بارهای زنده بام

حداقل بار زنده گسترده یکنواخت بام، L₀ در جدول 1-5-6 را می توان برای محاسبه بار زنده طراحی بام (L_r) طبق ضوابط بندهای 1-6-5-6 و 2-6-5-6 کاهش داد.

1-6-5-6 بام های تخت، شیب دار و قوسی

بار زنده بام های معمولی تخت، شیب دار و قوسی و ساببان ها را می توان با استفاده از رابطه 2-5-6 کاهش داد. در سازه هایی مانند گلخانه نیز که در آن از داربست های مخصوص عبور کارگران و حمل مصالح در زمان نگهداری و تعمیر استفاده می شود، مقادیر بار زنده بام نباید کمتر از مقدار داده شده توسط رابطه 2-5-6 باشد.

L_r = L₀ R₁ R₂ , 0/6 kN/m² ≤ L_r ≤ 1/2 kN/m²

که در این رابطه:

L_r: بار زنده طراحی کاهش یافته به کیلونیوتن بر مترمربع تصویر افقی سطح نگهداری شده توسط عضو

L₀: حداقل بار زنده گسترده یکنواخت کاهش یافته به کیلونیوتن بر مترمربع تصویر افقی سطح نگهداری شده توسط عضو (جدول 1-5-6)

ضرایب کاهش R₁ و R₂ مطابق روابط زیر تعیین می شوند:

R₁ =
1 برای A_T ≤ 18 m²
1/2 - 0/011 A_T برای 18 m² < A_T ≤ 56 m²
0/6 برای A_T > 56 m²

که در آن A_T سطح بارگیر عضو (بر حسب مترمربع) می باشد.

ضریب R₂ از رابطه 4-5-6 محاسبه می شود.

R₂ =
1 برای S ≤ 3
1/2 - 0/05 S برای 3 ≤ S < 12
0/6 برای S ≥ 12

که در آن، برای بام های شیب دار، S شیب سقف (به درصد)، و در بام های قوسی و گنبدی، S معادل 267 برابر نسبت ارتفاع به طول دهانه قوس است.

2-6-5-6 بام های دارای کاربری ویژه

برای بام هایی که محل اجتماع و ازدحام نبوده و دارای کاربری های خاصی چون باغ بام و غیره می باشند، می توان بارهای زنده یکنواخت آن ها را طبق ضوابط بخش 5-5-6 کاهش داد.

7-5-6 بارهای وارد بر سیستم های جان بناه پارکینگ، سیستم میله دستگیره، سیستم جان بناه، سیستم نرده و نردبان ثابت

1-7-5-6 بار وارد بر سیستم های نرده و جان بناه

سیستم نرده یا جان بناه باید طوری طراحی شود که یک بار متمرکز 1 کیلونیوتن وارد بر هر نقطه و در هر امتداد از آن را به نحوی که سبب ایجاد حداکثر اثر بار بر روی اجزاء سازه ای مربوط شود، تحمل کرده و آن را توسط تکیه گاه های خود به سازه منتقل نماید. همچنین نرده یا جان بناه باید طوری طراحی شود که یک بار گسترده 0/75 کیلونیوتن بر مترطول را در هر امتدادی در راستای نرده یا جان بناه تحمل کنند. این بار الزم نیست که به صورت همزمان با بار متمرکز فوق در نظر گرفته شود. در سیستم های نرده و جان بناه که در محل های ازدحام و اجتماع قرار می گیرند، بار گسترده خطی فوق باید به 2/5 کیلونیوتن بر مترطول افزایش یابد.

میله های میانی نرده و قطعات پرکننده میان آن ها باید برای تحمل یک بار افقی 0/25 کیلونیوتن به صورت عمود بر روی سطحی به ابعاد حداکثر 300×300 میلی متر (با احتساب فضای خالی بین میله های نرده) به نحوی که سبب ایجاد حداکثر اثرات ناشی از آن بارگذاری گردد، طراحی شوند. عکس العمل های ناشی از این بارگذاری الزم نیست به سایر بارهای مذکور در این بند اضافه گردد.

2-7-5-6 بار وارد به میله دستگیره

میله دستگیره باید به نحوی طراحی شود که یک بار متمرکز 1/2 کیلونیوتن وارد بر هر نقطه و در هر امتدادی از آن، به نحوی که حداکثر اثرات ناشی از بار را ایجاد کند، تحمل نماید.

3-7-5-6 بار وارد به سیستم جان بناه پارکینگ

سیستم جان بناه پارکینگ و اتصالات آن به سازه اصلی، در محل پارک خودروهای سواری باید برای یک بار متمرکز 30 کیلونیوتن که به صورتی افقی و در هر امتدادی به سیستم جان بناه پارکینگ وارد شود، طراحی گردد. در طراحی این سیستم، بار متمرکز فوق باید روی سطحی کوچکتر با مساوی با 300×300 میلی متر و در ارتفاعی بین 450 تا 700 میلی متر از کف پارکینگ به نحوی که بیشترین اثر را ایجاد کند، وارد شود. این بار الزم نیست به صورت همزمان با هر کدام از بارهای گفته شده برای سیستم های نرده یا جان بناه در بند 1-7-5-6، اعمال شود.

سیستم جان بناه پارکینگ اتوبوس ها و کامیون ها باید طبق آیین نامه بارگذاری پل ها، نشریه شماره 139 دفتر امور فنی و تدوین معیارها، سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور طراحی شود.

4-7-5-6 بار وارد بر نردبان ثابت

حداقل بار زنده روی نردبان ثابت برابر با یک بار متمرکز 1/35 کیلونیوتن است که باید در هر نقطه ای و هر امتدادی که بیشترین اثر بار را بر روی عضو مورد نظر ایجاد کند، وارد گردد. این بار باید در هر سه متر از طول نردبان اعمال شود. موقعی که انتهای بالایی پایه های نردبان ثابت از سقف طبقه یا محل اتکا بالاتر قرار گیرد، بخش امتداد یافته هر پایه باید بتواند بار زنده متمرکز 0/45 کیلونیوتن در هر امتدادی و در هر ارتفاعی تا بالای پایه را تحمل کند.

8-5-6 بارهای ضربه ای

در بارهای زنده مشخص شده در بخش های 2-5-6 الی 4-5-6 اثرات ناشی از ضربه، در حد متعارف، منظور شده است. در طراحی اجزای سازه هایی که در آن ها شرایط ارتعاش و ضربه به طور غیرمتعارف موجود است، باید ملاحظات لازم در نظر گرفته شود. در صورت عدم انجام تحلیل های دینامیکی، برای سازه های عنوان شده در بندهای 1-8-5-6 الی 3-8-5-6 بارها باید با ضرایب ضربه تعیین شده به شرح زیر افزایش داده شوند.

1-8-5-6 آویزهای کششی نگهدارنده کف ها و بالکن ها

بار زنده باید در ضریب 1/33 ضرب شود.

2-8-5-6 سازه های نگهدارنده ماشین آلات

وزن ماشین، ملحقات و بارهای متحرک آن ها باید در ضرائب مشخص شده در زیر ضرب شوند. در صورت تعیین ضریب ضربه بزرگتر توسط شرکت های سازنده، باید از آن ضریب برای افزایش بار استفاده شود.

الف - ماشین آلاتی که دارای محور دورانی می باشند: ضریب 1/2

ب - ماشین آلاتی که دارای حرکت رفت و برگشتی می باشند: ضریب 1/5

3-8-5-6 سازه های نگهدارنده آسانسورها

وزن اتاقک، ماشین آلات، وزنه تعادل و بار زنده ناشی از وزن مسافران و وسایل باید در ضریب 2 ضرب شود، مگر آنکه بارهای اسمی ارائه شده توسط سازنده در ضریبی بیشتر از مقدار ضرب شده باشد.

9-5-6 بارهای جراثقال

بار زنده جراثقال به بار بهره برداری آن بستگی دارد. در جراثقال های پل دار و جراثقال های تک ربلی، بارهای طراحی تیرهای زیرسری به همراه اتصالات و نشیمن گاه های آن ها باید در برگیرنده حداکثر بار چرخ پل جراثقال، ضربه قائم و بارهای جانبی و طولی ناشی از حرکت جراثقال باشند.

1-9-5-6 حداکثر بار چرخ جراثقال

حداکثر بار چرخ در جراثقال های پل دار شامل، بار ناشی از وزن پل به علاوه مجموع بار بهره برداری جراثقال و وزن ارابه، در موقعیتی از قرارگیری ارابه بر روی زیرسری که بیشترین اثر را در آن ایجاد نماید، می باشد.

2-9-5-6 نیروی ضربه قائم

برای در نظرگرفتن اثر ضربه قائم یا نیروی ارتعاشی ایجادشده، حداکثر بار چرخ جراثقال باید مطابق با درصدهای زیر افزایش یابد:

جراثقال های تک ربلی موتوردار: درصد 25

جراثقال های پل دار موتوری کابین دار یا دارای کنترل از راه دور: درصد 15

جراثقال های پل دار موتوری با کنترل آویزی: درصد 20

جراثقال های پل دار یا تک ربلی بدون موتور با ارابه و بالابر دستی: درصد 0

3-9-5-6 بار جانبی

بار جانبی تیر زیرسری جراثقال دارای ارابه های برقی باید برابر 20 درصد مجموع بار ضریب دار جراثقال و وزن ارابه و بالابر در نظر گرفته شود. این بار به صورت افقی و در امتداد عمود بر محور تیر زیرسری (به سمت تیر زیرسری یا در خلاف آن) و در سطح تماس چرخ با تیر زیرسری در نظر گرفته شده و با توجه به جزییات سیستم حرکتی چرخ ها و به نسبت سختی جانبی تیرهای زیرسری طرفین و سازه نگهدارنده آنها توزیع می شود.

4-9-5-6 نیروی طولی

نیروی طولی وارد بر تیر زیرسری جراثقال به جز جراثقال پل دار با چرخ دنده دستی باید برابر 10 درصد حداکثر بار چرخ جراثقال محاسبه شود. بار طولی باید به صورت افقی، در امتداد محور تیر زیرسری و در هر یک از جهات در سطح تماس چرخ با تیر زیرسری اثر داده شود.

5-6 بار زنده

یادداشت های جدول 1-5-6

1

چنانچه مقدار بار زنده گسترده یکنواخت بام پس از کاهش مطابق بخش 6-5-6 به کمتر از 1 کیلونیوتن بر مترمربع برسد، اعضایی که تحت این بار قرار گرفته و وظیفه یکپارچگی و پیوستگی سقف را نیز به عهده دارند، باید مطابق بند 3-2-5-6 برای نامناسب ترین وضع بارگذاری طراحی شوند.

2

اعضای خرپاها و تیرهای اصلی پوشش سالن های صنعتی، پارکینگ های تعمیراتی، انبارها و ... باید علاوه بر بارهای زنده وارد به سقف، یک بار متمرکز برابر با 10 کیلونیوتن را بطور موضعی تحمل نمایند. این بار در خرپاها و در تیرها در هر نقطه اختصاصی از عضو که بیشترین اثر را ایجاد کند، وارد می شوند.

3

کاهش بار زنده برای این نوع کاربری طبق بخش 7-5-6 مجاز نمی باشد، مگر اینکه استثنای خاصی در آن منظور شده باشد.

4

در راه پله هایی که کف پله ها رفتار طرح ای مجزا دارند، کف پله ها باید برای یک بار متمرکز 2 کیلونیوتن که در انتهای طره وارد می شود نیز طراحی گردند. این بار لزومی ندارد همزمان با بار گسترده یکنواخت اعمال شود.

5

علاوه بر بارهای قائم، طراحی باید براساس بارهای افقی جانبی که به هر ردیف از صندلی ها به شرح زیر وارد می شود، انجام شود: 0/4 کیلونیوتن برمتر طول در راستای موازی ردیف صندلی ها و 15 کیلونیوتن برمتر طول در راستای عمود بر ردیف صندلی، نیازی به اعمال همزمان این دو بارگذاری نمی باشد.

6

کف های تعمیرگاه ها، کارخانجات، کارگاه های صنعتی و فضاهایی از این قبیل که دارای تجهیزات یا کاربری های خاص هستند، باید برای بار زنده متناسب با کاربری خود طراحی شوند.

7

کف پارکینگ ها و یا بخش هایی از یک ساختمان که برای پارک وسیله نقلیه مورد استفاده قرار می گیرد، براساس بار زنده گسترده یکنواخت ارائه شده در ردیف های 1-11 و 2-11 و بارهای متمرکز نظیر همان ردیف ها طراحی می شوند، اما لازم نیست این دو بار به طور همزمان اعمال شوند. سطح تأثیر بار متمرکز 120×120 میلیمتر فرض می شود.

پارکینگ های مکانیزه بدون دال یا سقف که به منظور پارک خودروهای سبک به کار می روند، براساس بار 10 کیلونیوتن به ازای هر چرخ باید طراحی شوند.

8

برای عبور و پارک کامیون با وزن بیش از 90 کیلونیوتن، بارگذاری و طراحی کف باید طبق آیین نامه بارگذاری پل ها، نشریه شماره 139 دفتر امور فنی و تدوین معیارها، سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور انجام شوند.

معابر و کف هایی که روی آنها احتمال عبور یا توقف ماشین های آتش نشانی باشد، باید برای وزن 90 کیلونیوتن طراحی شود. چنانچه در طراحی مقاومت در برابر حریق ساختمان، عبور یا توقف ماشین سنگین تری پیش بینی شده باشد، وزن این ماشین در محاسبات منظور خواهد شد.

9

بارگذاری را می توان بر اساس مشخصات دستگاه ها و توصیه های شرکت های سازنده آن ها انجام داد، مشروط بر آنکه مقدار بار در آشپزخانه ها کمتر از 5، در موتورخانه ها کمتر از 7/5 و در اتاق های هواساز کمتر از 5 کیلونیوتن بر مترمربع نباشد.

10

بار گسترده یکنواخت کف انبارها باید براساس جداول پیوست شماره 6-3 تعیین شود.

چنانچه وضع مواد انبارشونده روشن نباشد، این بار باید با تخمین ناوغ انبار و مقایسه آن با جداول پیوست مذکور، برابر با مقادیر پیشنهاد شده در آن جدول در نظر گرفته شود. این بار در هر صورت نباید کمتر از 6 کیلونیوتن بر مترمربع منظور شود.

11

بار زنده کف جایگاه بالگردهایی با وزن عملیاتی کمتر از 14 کیلونیوتن، 2 کیلونیوتن بر مترمربع در نظر گرفته شود. این بار قابل کاهش نیست.

وزن و ظرفیت بالگرد باید توسط مرجع ذیصلاح اعلام شود.

12

دو بار متمرکز منفرد به فاصله 2/45 متر باید به کف جایگاه بالگرد (محل قرارگیری چرخها) اعمال شود. مقدار هر یک از این بارها برابر 75% وزن عملیاتی بالگرد می باشد.

محل قرارگیری این دو بار باید طوری باشد که بیشترین اثر را بر سازه وارد نماید.

این بارها باید در سطحی به ابعاد 200×200 میلی متر وارد شده و نباید با سایر بارهای زنده متمرکز و گسترده همزمان وارد شود.

13

یک بار متمرکز منفرد با مقدار 5 کیلونیوتن در سطحی به ابعاد 120 × 120 میلی متر در محلی که بیشترین اثر را در عضو ایجاد کند، اعمال گردد. نیازی به در نظرگرفتن همزمان این بار با سایر بارهای زنده گسترده و متمرکز نمی باشد.

14

بار متمرکز پله ها در سطحی به ابعاد 50 × 50 میلی متر و غیرهمزمان با بارهای یکنواخت اعمال شود.

15

برای فروشگاه های عمده فروشی بزرگ مقدار بار گسترده باید با هماهنگی شرکت های تجهیزکننده فروشگاه تعیین شود. در هر حال این مقدار از بارگسترده جدول نباید کمتر باشد.

۶-۶ بار سیل

1-۶-۶ کلیات

به طور کلی احداث هرگونه ساختمان یا سازه دیگر در سیلاب دشت ها تابع ضوابطی است که توسط مراجع ذیصلاح نظیر وزارت نیرو و شهرداری ها اعلام می گردد. مطالب ارائه شده در این فصل الزامات و نحوه محاسبه بار سیل وارد به ساختمان ها و سایر سازه های واقع در یک منطقه سیل خیز را با توجه به آمار موجود و تاریخچه خسارت های سیل برآورد شده در منطقه و مطالعات هیدرولوژیکی و هیدرولیکی مورد تأیید مراجع ذیصلاح نظیر وزارت نیرو، سازمان هواشناسی کشور و مطابق تعریف های زیر و مفاهیم آن ها بیان می دارد. در موارد خاص استفاده از نتایج مدل های عددی و فیزیکی و روش های تحلیلی ارائه شده در آئیننامه های معتبر بین المللی نیز توصیه می شود. در مناطقی غیر از مناطق سیل خیز نیازی به در نظر گرفتن بارگذاری سیل نیست.

۲-۶-۶ تعاریف

آبراه

مجرای طبیعی یا مصنوعی برای عبور یا هدایت جریان آب است (شکل ۱-۶-۶).

آبشستگی

به فرسایش بستر و کناره آبراهه ها در اثر عبور سیلاب ها و جریان آب، آبشستگی می گویند و به دو دسته عمده آبشستگی عمومی و آبشستگی موضعی به شرح زیر تقسیم می شود.

الف: آبشستگی عمومی

در اثر وقوع سیلاب ها و افزایش سرعت جریان آب، مواد رسوبی موجود در بستر رودخانه شسته شده و در قسمت عمده ای از مسیر رودخانه حالت گود افتادگی پدیدار می گردد.

ب- آبشستگی موضعی

این نوع فرسایش در نتیجه اندرکنش اجزاء سازه ای و جریان رودخانه رخ می دهد و به نوع و شکل اجزاء سازه بستگی دارد.

بستر

آن قسمت از رودخانه، نهر یا مسیل است که در هر محل باتوجه به آمار هیدرولوژیک و دبی آب و حداکثر طغیان با دوره بازگشت 25 ساله به وسیله وزارت نیرو یا شرکت های آب منطقه ای تعیین می شود (شکل 1-6-6).

جریان واریزهای و سیلاب گلی

جریان واریزهای جریانی است که با خود مواد مختلفی اعم از مواد سنگی ریزدانه، درشت دانه و نیز قطعات چوب، شاخه های درختان، نخاله و غیره را حمل می کند. در مواردی که جریان متلاطم و غلظت مواد رسوبی کمتر از 4/45 شود، جریان تبدیل به سیلاب گلی می گردد.این نوع از سیلاب ها بارهایی را به صورت ضربه ای به سازه وارد می کنند.

دیوار ساحلی و سیل بند

نوعی سازه مهار سیل است که به صورت دیوارهای طولی با استفاده از مصالح ساختمانی مقاوم نظیر بتن، سنگ، چوب و غیره در مناطق شهری یا سایر مناطق که ارزش اقتصادی زیادی دارند ساخته می شود، این دیوارها علاوه بر جلوگیری از لغزش یا فرسایش، در برخی موارد برای خنثی نمودن اثر موج سیل نیز کاربرد دارد.

دیوار فرو ریزشی

هر نوع دیواری در معرض سیل، بجز دیوارهای باربر ساختمان یا سازه اصلی، که بر حسب شرایط سیل طرح یا سیل کمتر، طراحی و ساخته شده و به گونه ای فرو ریزد که هم به سیلاب ها اجازه عبور آزادانه دهد و هم آسیبی به سازه یا سیستم تکیه گاه پی نزند.

سیل یا جاری شدن سیل

عبارت است از هرگونه افزایش جریان رودخانه، اعم از مازاد بر ظرفیت رودخانه که از بستر رودخانه سرازیر شود یا غیر آن که موجب خسارت بر رودخانه و تأسیسات آن یا اراضی و تأسیسات حاشیه رودخانه گردد. سیلاب ناگهانی عبارتست از سیل که معمولاً از یک رگبار شدید روی پهنه ای کوچک پدید می آید و همراه با بالا آمدن سریع سطح آب و جریان نسبتاً زیاد همراه باشد.

سیل پایه

سیالی که احتمال تجاوز از آن در سال 1/1 (دوره بازگشت 100 سال) باشد. ارتفاع این سیلاب که شامل ارتفاع موج ناشی از آن است، ارتفاع سیل پایه نامیده می شود.

سیل طرح

بزرگترین سیلاب از بین دو سیل: (۱) سیل پایه؛ (۲) سیل متناظر با منطقه تعیین شده به عنوان منطقه سیل خیز که از مراجع ذیصلاح استعلام می گردد. ارتفاع این سیلاب که شامل ارتفاع موج ناشی از آن است، ارتفاع سیل طرح نامیده می شود.

سیل بدشت

بخشی از پهنه یک رودخانه شامل بستر اصلی که زمانی که دبی سیل طرح از ظرفیت عبور رودخانه تجاوز کند، غرقاب می گردد (شکل 1-۶-۶).

منطقه سیل خیز

نواحی ذیل که محدوده آنها باید از مراجع ذیصلاح استعلام گردد، به عنوان منطقه سیل خیز تعریف می شوند:

الف

بخشی از محدوده اطراف بستر رودخانه ها و مسیل ها که به علت بارندگی در بالادست و وقوع سیل طرح به زیر آب می رود. (شکل ۱-۶-۶)

ب

سواحل مجاور آب های آزاد، خطوط ساحلی دریاچه های بزرگ که جزر و مد ها، طوفان های ساحلی، گردبادها، نوسان های امواج یا سونامی ها می توانند منشاء بروز سیل باشند. در این مناطق باید ارتفاع آب ساکن سیل، بیشتر از ۶۰۰ میلی متر و ارتفاع موج شکسته، برابر با بزرگتر از ۴۵۰ میلی متر در سیل طرح به صورت توامان اختیار شود.

نقشه منطقه ی سیل خیز

نقه ای که محدوده تحت تأثیر بروز جریان سیلاب طرح را مشخص می کند. به مطالعاتی که منتج به تهیه نقشه منطقه ی سیل خیز می شود، مطالعات منطقه ی سیل خیز می گویند.

شکل 1-۶-۶

نمائی از وضعیت آبراهه اصلی، بستر، منطقه سیل خیز و سیل بدشت رودخانه

2-6-6 الزامات و بارهای طراحی

در مناطق سیل خیز لازم است ساختمان توسط شمع، پی ستونی و غیره، بالاتر از ارتفاع سیل طرح و در بلندی قرار گیرد و در محدوده تراز سیل طرح از موانعی نظیر دیوارهای فروریزشی به منظور ایجاد مسیری آزاد برای عبور موج ها و جریان های سیلابی دارای سرعت بالا از زیر ساختمان استفاده گردد.

6-7-6 دیوارهای فروریزشی

دیوارهای فروریزشی و تیغه های لازم به همراه اتصالات آن ها به سازه برای فرو ریختن پیوسته به یک طرف باید برای بزرگترین بار ناشی از باد بر اساس فصل 10، ناشی از زلزله بر اساس فصل 11 یا باری برابر 5 کیلونیوتن برمترمربع که به صورت عمودی به صفحه دیوار اثر می کند، طراحی شوند. همچنین بارگذاری برای بار فروریزشی دیوار نباید بیشتر از 1 کیلونیوتن برمترمربع در نظر گرفته شود، در غیر این صورت شرایط زیر در طراحی اقناع شود:

• دیوار فروریزشی به گونه ای طراحی شود که فروریزش در اثر بار سیل کمتر از آنچه که در طی سیل پایه به وجود می آید، اتفاق افتد.
• تکیه گاه پی و بخش مرتفع ساختمان در مقابل فروریزش، تغییرمکان دائمی و سایر آسیب های سازه ای ناشی از اثرات بارهای سیل در ترکیب با دیگر بارها مطابق با ضوابط فصل 2، طراحی شده باشند.

6-8-6 سیستم های سازه ای

سیستم های سازه ای ساختمان و سایر سازه ها باید به گونه ای طراحی، ساخته، متصل و مهار شوند تا در مقابل فشار هیدرواستاتیک (Hydrostatic pressure)، شناوری (Buoyancy)، خرد کردن (Battering water)، ضرب آب (Pulsating water)، انتقال (Translation)، آبشستگی (Scouring) و واژگونی (Overturning)، فرو ریختن و تغییرمکان جانبی دائمی ناشی از اثر بارهای سیل بر مبنای سیل طرح، همراه با سایر بارها مطابق با ترکیب بارهای فصل 2 این مبحث مقاومت کنند.

6-9-6 فرسایش و آبشستگی

فرسایش و آبشستگی، علاوه بر تأثیر در وضعیت پایداری پی، هم بر عمق سیلاب در محل و هم میزان بارهای سیل وارد بر ساختمان و سایر سازه ها مؤثر است. ازاین رو تأثیرات ناشی از آن ها باید در محاسبه بارهای وارد بر ساختمان و سایر سازه های موجود در مناطق سیل خیز لحاظ گردد. تأثیرات ناشی از فرسایش و آبشستگی که در وضعیت پایداری پی، عمق سیلاب در محل و میزان بارهای سیل وارد بر ساختمان مؤثر است، باید در محاسبات بارهای وارد بر ساختمان و سایر سازه های موجود در مناطق سیل خیز لحاظ گردد.

6-3-6 طراحی سازه ای

در مناطق سیل خیز بر مبنای سیل طرح صورت می پذیرد. بارهای ناشی از سیل شامل بارهای هیدرواستاتیک و هیدرودینامیک است. چنانچه سرعت جریان سیل از 3 متر بر ثانیه تجاوز نکند، مقدار بار هیدرودینامیک به صورت اضافه ارتفاعی از بار هیدرواستاتیکی تعریف می شود و در غیر این صورت با استفاده از مدل های هیدرودینامیکی قابل محاسبه است. این اضافه ارتفاع از رابطه 1-6-6 مطابق شکل 2-6-6 محاسبه می گردد.

d_h = a v² / (2g)

که در آن:

a: ضریب شکل

v: سرعت سیلاب (متر بر ثانیه)

g: شتاب ثقل (متر بر مجذور ثانیه)

d_h: اضافه ارتفاع مایع (متر) می باشد.

ضریب شکل a، به جریان سیل و شکل و نوع اعضایی (ستون- شمع و...) گرد - چهارگوش...) که در معرض جریان سیل قرار می گیرند، وابسته است. در ساختمان های معمولی و اشکال متعارف ستون ها و پایه ها، مقدار ضریب شکل بین 1 تا 2 می باشد.

دراین مبحث ضریب شکل 1/25 به عنوان حداقل مقدار، توصیه شده و مقادیر بزرگتر ضریب شکل را باید با توجه به روابط و توصیه های مدارک مکانیک سیالات و هیدرولیک انتخاب نمود.

شکل 2-6-6

نیروهای هیدرواستاتیکی و هیدرودینامیکی در جهت جریان سیلاب

بارهای ضربه ای

بارهای ناشی از جریان های واریزهای و سیلاب های گلی که به ساختمان ها و سازه ها یا بخش هایی از آن ضربه وارد می کنند، به عنوان بارهای ضربه ای محسوب شده و اثر آن باید به عنوان یک بار متمرکز افقی در بحرانی ترین محل، در نظر گرفته شود. باتوجه به شرایط محیطی و احتمال جابجایی اشیاء جامد به وسیله سیل، دو دسته بار ضربه ای تعریف می شوند:

الف) بارهای ضربه ای نرمال

چنانچه اجزاء شناور یا قطعات یخ به صورت تکی و مجزا به همراه جریان آب به ساختمان برخورد کنند، نیروی ضربه ای را می توان معادل برخورد یک جرم 50 کیلوگرمی، که با سرعت سیلاب به سطحی معادل 300×300 میلی متر وارد می شود، حساب کرد.

ب) بارهای ضربه ای ویژه

این بارها زمانی ایجاد می شوند که قطعات به هم جوش خورده و متصل به هم، یخ، سنگ، چوب یا تنه درختان که ابعاد و جرم بیشتری نسبت به حالت قبل دارند، به ساختمان برخورد کنند. در مکان هایی که احتمال بروز چنین بارهایی وجود دارد، ساختمان باید بر اساس آن طراحی شود. برای ارزیابی اثر این بارها شدت بار باید به اندازه 0/5 کیلونیوتن بر متر طول که به صورت افقی در تراز سطح سیلاب عمل می کند، در نظر گرفته شود مگر آنکه تحلیل های دقیق تری انجام شود. اگر موانع طبیعی یا مصنوعی به طور مؤثر از بروز این بارگذاری جلوگیری کنند، می توان از آثار آن در طراحی چشم پوشی کرد.

ترکیب اثرات سیل و خاک

بارهای خاک و فشارهای هیدرواستاتیک آن که در فصل 4-6 تعریف شده، باید با توجه به تأثیرات سیل (اشباع خاک، زیرفشار وارد بر کف و شالوده ها و آبشستگی ها) و ... بررسی شوند.

مقاومت مجاز خاک، میزان نشست پی ها و سایر مواردی که به طراحی و بررسی پایداری پی ها مربوط است باید با توجه به موضوع سیل و میزان و نوع حساسیت خاک (خاک های قابل تورم، ریزدانه و ...) بررسی شود.

ضرایب اطمینان در مقابل لغزش، واژگونی و برکنش کف ها

در طراحی دیوارها، شالوده ها و کف پایین ترین طبقه ساختمان ها و سایر سازه های واقع شده در منطقه سیل خیز باید ضرایب اطمینان در مقابل لغزش و واژگونی برابر با 1/5 و برای لغزش و واژگونی به همراه برکنش کف برابر 1/33 در نظر گرفته شود.

7-6 بار برف

1-7-6 کلیات

ساختمان ها و سایر سازه های موضوع این مبحث باید برای بار برف طراحی شوند. برای این منظور پس از محاسبه بار برف بام، لازم است حالت های مختلف بارگذاری شامل بار برف متوازن و نامتوازن، برف بخشی، انباشتگی برف و برف لغزنده طبق الزامات این فصل در نظر گرفته شود.

2-7-6 بار برف بام

بار برف بر روی بام، P_r با توجه به بار برف مبنا، شیب و دمای بام، برف گیری و اهمیت سازه برای هر مترمربع تصویر افقی سطح آن، از رابطه 1-7-6 تعیین می شود:

P_r = I_s C_n C_h C_s P_s

(1-7-6)

که در آن:

P_s: بار برف مبنا طبق بخش 3-7-6

I_s: ضریب اهمیت بار برف طبق جدول 2-1-6

C_n: ضریب برف گیری طبق بخش 4-7-6

C_h: ضریب شرایط دمایی طبق بخش 5-7-6

C_s: ضریب شیب طبق بخش 6-7-6

3-7-6 بار برف مبنا

بار برف مبنا، P_s باری است که بر اساس آمار موجود در منطقه، احتمال فراگذشت از آن در سال دو درصد باشد (دوره بازگشت ۵۰ سال).

بار برف مبنا در مناطق مختلف کشور را باید با توجه به تقسیم بندی مشخص شده در جدول 1-۷-۶ یا در شکل پیوست ۵-۶ حداقل برابر با مقادیر زیر در نظر گرفت:

• منطقه ۱ - برف بسیار کم (نادر): 0/25 کیلونیوتن بر مترمربع
• منطقه ۲ - برف کم: 0/5 کیلونیوتن بر مترمربع
• منطقه ۳ - برف متوسط: 1 کیلونیوتن بر مترمربع
• منطقه ۴ - برف زیاد: 1/5 کیلونیوتن بر مترمربع
• منطقه ۵ - برف سنگین: 2 کیلونیوتن بر مترمربع
• منطقه ۶ - برف فوق سنگین: 3 کیلونیوتن بر مترمربع

این بار را می توان با انجام مطالعات دقیق تر آماری برای منطقه مورد نظر نیز تعیین نمود، ولی مقدار آن نباید کمتر از 80% مقدار بار منطقه مربوطه در نظر گرفته شود.

4-7-6 ضریب برف گیری

ضریب برف گیری، C_n با توجه به اثر ناهمواری محیط و ساخت و ساز اطراف و میزان برف گیری بام ساختمان بر اساس جدول ۲-۷-۶، درنظر گرفته می شود. برای مناطق ۱ الی ۳ بار برف، این ضریب برابر یک در نظر گرفته می شود.

درجدول ۲-۷-۶، بام برف ریز بامی است که بالاتر از محیط اطراف می باشد و محافظتی از اطراف وجود ندارد. اگر واحدهای تأسیساتی بزرگ بر روی بام وجود داشته باشند یا ارتفاع دست انداز بام و سایر برجستگی ها از روی بام بیشتر از ارتفاع برف متوازن، h_b = P_r / γ, باشد، در این صورت آن بام نمی تواند در گروه بام برف ریز قرار گیرد. موانع اطراف ساختمان تا فاصله ده برابر h_a می توانند برای برف بام آن ساختمان محافظت ایجاد کرده و در آن صورت بام را نمی توان در گروه بام برف ریز دانست. h_a فاصله قائم از روی مرتفع ترین مانع تا روی بام می باشد. وزن مخصوص برف، γ, را می توان از رابطه ۲-۷-۶ محاسبه کرد.

γ = ۰٫۴۳P_s + ۲٫۲ kN/m³

(۲-۷-۶) بام برف گیر بامی است که از تمام جوانب، پایین تر از موانع متصل به آن و یا موانع اطراف می باشد. بام های غیربرف گیر و غیربرف ریز، بام های نیمه برف گیر محسوب می شوند.

نوع ناحیه که در جدول ۲-۷-۶ برای تعیین ضریب برف گیری استفاده می شود، باید بیانگر شرایط پیش بینی شده در دوره عمر مفید ساختمان مورد نظر باشند. برای هر جهت باد، نوع ناحیه بر اساس مشخصات هریک از دو قطاع ۴۵ درجه در دو طرف جهت مورد نظر باد تعیین و هرکدام که بیشترین اثر را دارد، انتخاب می شود. دو ناحیه به صورت زیر تعریف می شوند:

ناحیه پرتراکم

مناطق با تراکم ساختمانی شهری یا در مجاورت جنگل های انبوه شامل ناهمواری و موانع متعدد و متراکم با ارتفاع 9 متر یا بیشتر

ناحیه باز

محدوده ای که در آن ساختمان ها، درختان یا موانع دیگر به صورت پراکنده قرار گرفته یا در مجاورت دریاچه، دریا، ساحل باز یا همراه با پوشش های گیاهی کم ارتفاع واقع شده است. ضمناً مناطقی که در آن ها تراکم ساختمان ها یا موانع یا ارتفاع آن ها شرایط ناحیه پرتراکم را نداشته باشند، مشابه ناحیه باز تلقی می شوند.

5-7-6 ضریب شرایط دمایی

ضریب شرایط دمایی، C_h از جدول 3-7-6، با توجه به شرایط مورد انتظار ساختمان در سال های عمر مفید تعیین می شود.

6-7-6 ضریب شیب

برای بام های مسطح، ضریب شیب، C_s برابر واحد می باشد. برای بام های شیب دار ضریب شیب بر حسب زاویه شیب، α به صورت زیر تعیین می شود:

C_s = 1 برای α ≤ α₀

C_s = 1 - (α - α₀) / (γ₀ - α₀) برای α₀ < α ≤ γ₀

C_s = 0 برای α > γ₀

زاویه α₀ طبق بند 1-6-7-6، با توجه به شرایط سطح شیب دار مشخص می شود.

1-6-7-6

اگر سطح بام لغزنده بوده و لغزش برف بر روی سطح شیب دار بدون مانع باشد و همچنین فضای کافی پایین تر از لبه بام برای ریزش برف موجود باشد، مقدار α₀ = 15 درجه خواهد بود. بام های لغزنده شامل پوشش های فلزی، سنگبرگ، شیشه ای و پوشش الاستیکی، پلاستیکی و قیرانیدود با سطوح صاف و هموار می باشند. غشاهای دارای سطوح آجدار را نمی توان صاف در نظر گرفت. ورقه های پوشش آسفالتی و چوبی لغزنده محسوب نمی شوند.

درصورت عدم وجود شرایط لغزنده یا مانع دار بودن بام، مقدار α₀ برای C_h = 1 برابر 30 درجه و برای C_h های بیشتر برابر 45 درجه می باشد.

7-6-7-6 بام های قوسی

در بام های قوسی ضریب اثر شیب باید با توجه به شیب قوس در طول آن تعیین گردد. برای این منظور کافی است قوس به صورت یک چند ضلعی در نظر گرفته شود و ضریب اثر شیب برای هر یک از اضلاع بر حسب زاویه ضلع با افق و بر طبق بند 6-7-6 تعیین گردد. تعداد قطعات در هر نیمه قوس نباید از سه قطعه کمتر باشد. برای قسمت های با زاویه شیب بیشتر از هفتاد درجه بار برف در نظر گرفته نشده و این نواحی جزو تقسیمات قوس در نظر گرفته نمی شود.

7-6-7-6 بام های کنگرهای و دندانه ای

برای بام های کنگرهای و شیب دار دندانهای مقدار ضریب شیب برای کلیه سطوح برابر یک خواهد بود.

7-6-7-6 طره لبه پایین بام

برای طراحی طره لبه پایین بام، که در آن امکان تجمع برف وجود دارد، مقدار P_r باید دو برابر شود. طول ناحیه تجمع برف برابر طول طره خواهد بود ولی این طول مطابق شکل 1-7-6 الزم نیست از بر دیوار زیر سقف به سمت بیرون بیشتر از 1/5 متر در نظر گرفته شود. برای محاسبه P_r در این ناحیه، ضریب C_s برابر یک در نظر گرفته می شود. در صورتی که طول طره از 1/5 متر بیشتر باشد، در طول اضافی ضریب C_h بر اساس شرایط حرارتی این ناحیه محاسبه می شود.

2-7-6 بارگذاری های متوازن و نامتوازن

بارگذاری متوازن حالتی از بارگذاری برف بر روی بام ساختمان است که اثرات وزن باد یا نور خورشید، که باعث افزایش یا کاهش بار برف در بخش هایی از بام می شود را در نظر نمی گیرد. به واسطه وزن باد یا نور خورشید بر روی بام های شیب دار، امکان کاهش بار های برف در وجوه رو به باد یا رو به خورشید و افزایش این بارها در نواحی پشت به باد وجود دارد. این موضوع موجب توزیع نامتوازن بار برف بر روی این نوع بام ها می شود. بنابراین علاوه بر بارگذاری متوازن برف، اثرات بارگذاری نامتوازن برف نیز باید به طور جداگانه درنظر گرفته شود. در تعیین بار نامتوازن امکان وزن باد از تمام جوانب باید بررسی گردد. در نظر گرفتن حالت بار نامتوازن برف برای بام های تخت لازم نیست.

1-7-7-6 بام های با شیب دو یا چند طرفه

برای بام های با شیب دو یا چند طرفه، بارگذاری متوازن و نامتوازن برف مطابق شکل 2-7-6 انجام می شود. درنظر گرفتن بار نامتوازن برف برای بام های با شیب سقف کمتر از 0/4 و شیب سقف بیشتر از 0/60 لازم نیست.

برای بام های با فاصله افقی بین تاج و پای شیب (W) کمتر از 6 متر با تیرهای با تکیه گاه ساده بین تاج و پای شیب، بار نامتوازن یکنواخت برف در قسمت پشت به باد مطابق شکل با شدت P_r و در قسمت رو به باد بدون بار برف درنظر گرفته شود.

برای سایر بام ها، بار نامتوازن شامل بار گسترده 0/3P_r در سمت بادگیر و در سمت پشت به باد، از تاج شیب به سمت پایین در فاصله افقی 2h_d اضافه سربار به شدت (λ h_d) / √i بر واحد سطح افقی خواهد بود. λ بیانگر شیب سقف (تانژانت زاویه شیب) مطابق شکل می باشد. ارتفاع انباشت برف، h_d بر حسب متر از رابطه زیر بدست می آید:

h_d = 0/12 √I_u √(P_s + 10) - 1/5

در رابطه فوق، I_u برابر با W در قسمت رو به باد بر حسب متر می باشد. چنانچه W کمتر از 6 متر باشد، I_u برابر 6 متر در نظر گرفته می شود.

2-7-7-6 بام های قوسی

برای بام های قوسی، بارگذاری متوازن و نامتوازن برف مطابق شکل 2-7-6 انجام می شود. در این بام ها، اگر زاویه شیب خط رابط از تاج به پای قوس (یا نقطه ای که شیب خط مماس بر قوس درآن نقطه 70 درجه باشد) کمتر از 10 درجه یا بیشتر از 60 درجه باشد، منظور کردن بار نامتوازن ضروری نیست. در غیراین صورت، در بارگذاری بار نامتوازن برای بخش رو به باد، بار برف در نظر گرفته نخواهد شد و برای قسمت پشت به باد، توزیع بار برف مطابق شکل خواهد بود. برای بخش هایی از بام با زاویه شیب بیشتر از 70 درجه بار برف لحاظ نخواهد شد. در توضیحات زیر و شکل 2-7-6 مقدار C_s = 1 با P_r محاسبه شده است.

مبحث ششم

الف- بار برف روی بام های شیبدار

اگر زاویه شیب پای بام کمتر یا برابر 30 درجه باشد، مقدار شدت بار در تصویر افقی بام در پای شیب از مقدار \( C_s / C_n \) محاسبه شده برای زاویه شیب پای بام به طور خطی به مقدار \( \Delta P_r \), در تاج کاهش خواهد یافت (شکل الف).

ب- بار برف روی بام های با شیب بین 20 تا 70 درجه

اگر زاویه شیب پای بام بین 20 و 70 درجه باشد، مقدار شدت بار برف در تصویر افقی بام از \( \Delta P_r \), در تاج بطور خطی تا مقدار \( C_s / C_n \) محاسبه شده برای زاویه شیب 30 درجه) در محل زاویه شیب 30 درجه افزایش داده شده و سپس به مقدار \( C_s / C_n \) در پای بام (محاسبه شده برای شیب پای بام) به طور خطی کاهش داده می شود (شکل ب).

ج- بار برف روی بام های با شیب بیشتر از 70 درجه

اگر زاویه شیب پای بام بیشتر از 70 درجه باشد. برای ناحیه پایین تر از زاویه شیب 70 درجه بار برف صفر درنظر گرفته شده و برای بقیه بام مطابق حالت ب عمل خواهد شد (شکل ب).

اگر در کمتر از یک مرزی پای بام، زمین و یا بام دیگری قرار دارد، برای دو حالت ب و ج، مقدار شدت بار برف برای ناحیه با زاویه شیب بیشتر از 30 درجه کاهش داده نشده و برابر مقدار محاسبه شده در زاویه شیب 30 درجه تا لبه بام در نظر گرفته خواهد شد. (قسمت خطچین در اشکال ب و ج).

3-7-7 بام های دنداندار، کنگره ای و تازه چین دار

در این گونه بام ها، اگر شیب سقف بیشتر از 3 درصد باشد، بار برف نامتوازن درنظر گرفته می شود.

مقدار بار متوازن برای این گونه بام ها مطابق شکل 4-7-6 برابر \( P_r \) با لحاظ \( C_s = 1 \) می باشد (بند 2-7-6). شدت بار برف نامتوازن در تصویر افقی، از نصف مقدار بار برف متوازن در نقاط تاج به طور خطی به مقدار \( \text{PP}_r / C_n \) در نقاط قعر بام (با لحاظ \( C_s = 1 \) افزایش می یابد.

شکل 4-7-9 بار متوازن و نامتوازن در بام های دنداندار

بار برف 7-6

گنبدها 4-7-7-6

گنبد و یا پوشش های مدور مشابه به چهار ربع (قطاع نود درجه) در پلان تقسیم شده و قطاع پشت به باد بارگذاری شده و مشابه بند 5-7-6 به طور جداگانه مطابق شکل می شود. از هر لبه مشترک قطاع مورد نظر با قطاع مجاور، بار برف به تدریج به صورت خطی تا مقدار صفر در ربع قطاع مجاور کاهش داده می شود. زاویه کل بخش بارگذاری شده پشت به باد در پلان مجموع 135 درجه خواهد بود. برای بخش رو به باد باقی مانده که زاویه کل آن 225 درجه است، بار برف لحاظ نخواهد شد.

الف) وضعیت متوازن

باد

توزیع بار برف

ب) وضعیت نامتوازن

بار متوازن و نامتوازن در بام های گنبدی یا مدور 5-7-6 شکل

نامناسب ترین وضع بارگذاری 8-7-6

سه حالت زیر درنظر گرفته شود: برای بام های دارای تیرهای ممتد چند دهانه، مطابق شکل 6-7-6:

• بار کامل برف متوازن بر روی هر یک از دهانه های انتهایی و نیم بار برف متوازن بر روی سایر دهانه ها (شکل الف)
• نیم بار برف متوازن بر روی هر یک از دهانه های انتهایی و بار کامل برف متوازن بر روی سایر دهانه ها (شکل ب)
• تمام ترکیب های ممکن بار کامل برف متوازن بر روی دو دهانه مجاور و نیم بار برف متوازن بر روی سایر دهانه ها (شکل پ)

از آنجایی که در صورت وجود تیر طره، تکیه گاه سمت چپ وجود نخواهد داشت، این تکیه گاه در شکل به صورت خط چین نمایش داده شده است.

شکل 6-7-5 نامناسب ترین وضع بارگذاری تیرهای ممتد در بام

بخش طره به صورت یک دهانه جداگانه لحاظ می شود. اعمال ضوابط این بخش برای اعضای عمود بر جهت گیر سقف شیب دار دو طرفه با شیب سقف بیشتر از چهار درصد ضروری نیست. برای سایر انواع سازه ها (غیر از تیرهای ممتد)، امکان ایجاد بیشترین اثر ناشی از بارگذاری بخشی، از طریق کاهش بار برف متوازن به نصف در بخش هایی از بام باید بررسی شود.

9-7-6 انباشتگی برف در بام های پایین تر

برای مناطق 4 و 5 بار برف، بام باید برای تحمل بارهای انباشته شده برف ناشی از سایه و یا قسمت های بالاتر همان ساختمان یا بلندی ها و ساختمان های مجاور طراحی شود.

1-9-7-6 بام پایین تر در ساختمان های با بام پله ای

مطابق شکل 7-7-6 برف بر اثر وزش باد ممکن است از قسمت بالاتر بام ساختمان بر روی بام پایین تر آن ریزش کند (انباشت پشت به باد) یا باد در جهت مقابل بار برف را بر روی بام پایین تر در مجاورت قسمت بلندتر انباشته سازد (انباشت رو به باد). مقدار انباشت بار برف مطابق شکل 8-7-6 به بار متوازن اضافه خواهد شد. چنانچه نسبت  \(\( h_c/h_b < 0.2 \)\), باشد، نیازی به درنظر گرفتن انباشتگی برف نیست. \( h_b = P_1 / γ \) ارتفاع بار برف متوازن و \( h_c \) برابر ارتفاع نزدیک ترین نقطه به مجاور بالاتر از روی برف متوازن روی بام پایین تر می باشد. هر دو امکان انباشت پشت به باد و رو به باد باید مطابق حالت های الف و ب در نظر گرفته شود:

الف- انباشت پشت به باد

در حالت پشت به باد، شدت بار برف انباشت برابر مقدار \( P_d = γh_d \) در پای دیوار قسمت بلندتر خواهد بود. \( h_d \) از رابطه 4-7-6 به دست می آید و در آن رابطه \( h_l \) بیانگر طول بام بالاتر می باشد.

ب- انباشت رو به باد

برای حالت رو به باد، طول بام پایین تر برابر با در نظر گرفته شده و سه چهارم مقدار حاصل از رابطه 4-7-6 به عنوان ارتفاع برف انباشت بر روی بام مورد نظر در مجاورت بخش بلندتر در نظر گرفته می شود. مقدار حداکثر بین حالات الف و ب برای \( h_d \) ملاک بارگذاری انباشت برف خواهد بود.

چنانچه مقدار \( h_d \) محاسبه شده مساوی یا کمتر از \( h_c \) باشد، طول توزیع مثلثی انباشت برف برابر \( w = \frac{h_d}{h_c} \) و اگر مقدار \( h_d \) بیشتر بود، مقدار طول انباشتگی از رابطه (5-7-6) بدست می آید.

\[w = \frac{h_d^2}{h_c}\]

بار انباشتگی برف رو به باد روی بام پایین تر ساختمان مجاور

1-7-6 انباشتگی برف در اطراف قسمت های بالاآمده و دست انداز بام

برای مناطق 4 و 5، 6 بار برف، انباشتگی برف در اطراف قسمت های بالاآمده از بام از قبیل خرپشته و فضاهای تأسیساتی و پشت دست انداز اطراف بام باید مطابق بند 1-9-7-6 درنظرگرفته شود. ارتفاع حداکثر انباشت برف را می توان سه چهارم مقدار حاصل از رابطه 5-7-6 درنظرگرفت. در مورد دست اندازها، طول بام در جهت عمود بر دست انداز برای b منظور خواهد شد، ولی در مورد قسمت های بالاآمده از بام، مقدار بزرگتر طول رو به باد و طول پشت به باد بر روی بام برای b منظور خواهد شد. اگر عرض وجه قسمت بالاآمده بر روی بام کمتر از 45 سانتی متر باشد، برای آن لحاظ بار برف انباشت لازم نیست.

11-7-6 برف لغزنده

در مناطق 4 و 5، 6 بار برف، بار حاصل از لغزش برف از بام شیب دار بالاتر و ریختن آن به سقف پایین تر باید برای بام های لغزنده با شیب سقف بیشتر از دو درصد و برای سایر بام های با شیب سقف بیشتر از 15 درصد درنظر گرفته شود. مقدار کل بار بر واحد طول در راستای لبه پایین بام بالاتر برابر \( C_s F P_1 W \) بر روی بام پایین درنظر گرفته می شود. W فاصله افقی لبه پایین تا خط الرأس سقف شیب دار بالاتر است. این بار به طور یکنواخت از بر لبه پایین بام بالاتر تا فاصله 4.5 متر از آن بر روی بام پایین به صورت نواری توزیع می شود. اگر طول بام پایینی کمتر از 4.5 متر باشد، مقدار بار به نسبت طول بام بر 4.5 متر کاهش می یابد.

برای دو سازه مجاور، بار برف لغزنده در صورتی در نظر گرفته می شود که \( d > h/d \) و \( d < 4.5 \) متر باشد (3-7-6) طول نوار بار برف لغزنده بر روی بام پایین تر برابر \( d = 4.5 \) متر بوده و مقدار بار برف بر واحد طول نوار برابر \( P_r W \) در نظر گرفته خواهد شد.

بار برف لغزنده به بار متوازن اضافه می شود و اثر آن به صورت همزمان با برف نامتوازن، انباشتگی برف، بارگذاری بخشی برف و اثر باران به برف در نظر گرفته نمی شود.

12-7-6 سربار باران بر برف

در مناطق 2 و 3 بار برف، برای بام با شیب کمتر از 1/15 درجه W( فاصله افقی لبه پایین تا خط الرأس سقف شیب دار بر حسب متر می باشد)، سربار باران به مقدار 0.5 کیلونیوتن بر مترمربع به بار برف متوازن اضافه خواهد شد. این بار لازم نیست همراه با اثر انباشتگی، لغزش، بار برف نامتوازن یا بار بارگذاری بخشی برف در نظر گرفته شود.

13-7-7 ناپایداری برکه ای و انباشتگی آب

در طراحی بام باید ناپایداری برکه ای شدن بررسی شود. برای بام های با شیب سقف کمتر از دو درصد و بام های با امکان انباشتگی آب، به دلیل گرفتگی آب رو، تغییرشکل بام بر اثر بار کامل برف، با لحاظ اثر برکه ای شدن محاسبه و ارزیابی می شود.

14-7-8 بام ساختمان های موجود

در مناطق 5 و 6 بار برف، در صورت ساخت ساختمان جدید به صورت چسبیده یا در فاصله کمتر از 6 متر از ساختمان موجود، علاوه بر طراحی ساختمان جدید برای بار برف، اثرات اضافه شدن بار برف بر بام ساختمان موجود باید بررسی شود. ضمناً در مناطق 3 و 4 بار برف نیز در صورت ساخت ساختمان جدید به صورت چسبیده به ساختمان موجود (به عنوان نمونه مطابق شکل 1-7-6)، اثر انباشتگی برف بر روی ساختمان های جدید و موجود باید در نظر گرفته شود.

شکل 11-7-6 اثر بار برف روی بام ساختمان های موجود

بار باران 8-6

کلیات

در طراحی سازه ساختمان ها اثر بار باران مطابق ضوابط این فصل باید در نظر گرفته شود.

2-8-6 علائم اختصاری

R: بار باران روی بام تغییرشکل نیافته بر حسب کیلونیوتن بر مترمربع. (هنگامی که اصطلاح بام تغییرشکل نیافته استفاده می شود، این تغییرشکل شامل بارهای مرده و زنده نمی شود).

d_s: ارتفاع آب روی بام تغییرشکل نیافته تا دهانه ورودی شبکه تخلیه آب باران فرعی در زمانی که شبکه تخلیه آب باران اصلی مسدود شده است. این ارتفاع به ارتفاع استاتیکی مشهور بوده و بر حسب میلی متر بیان می شود.

d_h: ارتفاع آب مازاد بر روی بام تغییرشکل نیافته بواسطه جریان طرح، که در بالای دهانه ورودی شبکه تخلیه آب باران فرعی در نظر گرفته می شود. این ارتفاع به ارتفاع هیدرولیکی مشهور بوده و بر حسب میلی متر بیان می گردد. جریان طرح جریانی است که بر اساس حداکثر بارندگی ظرف مدت یکساعت در محل ساختمان مطابق ضوابط مبحث شانزدهم مقررات ملی ساختمان تعیین می گردد.

3-8-6 تخلیه آب باران بام

طراحی تخلیه آب باران بام باید بر اساس ملاحظات معماری، مکانیکی و سازه ای صورت پذیرد. شبکه های تخلیه آب باران بام باید مطابق با شرایط و ضوابط مبحث شانزدهم مقررات ملی ساختمان طراحی شوند.

4-8-6 بارهای ناشی از باران طرح

هر بخش از بام باید به گونه ای طراحی شود که در صورت مسدود شدن شبکه تخلیه آب باران اصلی برای آن بخش، بار کل آب باران جمع شده روی بام به علاوه بار یکنواخت ایجاد شده جریان طرح به واسطه آبی که در روی دهانه ورودی شبکه تخلیه آب باران فرعی بالا آمده است را بر مبنای رابطه زیر تحمل کند.

\[R = \frac{1}{2} (d_s + d_h)\]

(1-8-6)

شبکه های تخلیه آب باران فرعی، شامل مسیرهای تخلیه آب باران و نقاط تخلیه، باید از مسیرهای تخلیه آب باران اصلی مجزا در نظر گرفته شوند. بدیهی است که تراز شبکه های تخلیه آب باران فرعی همواره بالاتر از شبکه های تخلیه آب باران اصلی است. در شکل 1-8-6 دو نمونه شبکه تخلیه آب باران مجزا برای بام نشان داده شده که خط های نقطه چین در هر یک، نشان دهنده مرز بین مناطق تخلیه آب باران مجزا است.

شکل 1-8-6 دو نمونه شبکه تخلیه آب باران مجزا برای بام

5-8-6 ناپایداری برکه ای و انباشتگی آب

برکه ای شدن، به انباشتگی آب باران صرفاً به واسطه تغییرشکل بام های نسبتاً تخت اطلاق می شود. صرف نظر از شیب بام، در صورتی که امکان جمع شدن آب بر روی بام به منظور رسیدن به شبکه تخلیه آب باران فرعی وجود داشته باشد، انباشتگی آب می تواند رخ دهد.

هر دهانه در بام که مستعد برکه ای شدن یا انباشتگی باشد، باید مورد تجزیه و تحلیل های سازه ای قرارگیرد تا از دارا بودن سختی کافی آن به منظور جلوگیری نمودن از تغییرشکل مستمر و ناپایداری ناشی از برکه ای شدن هنگام انباشتگی آب باران با در صورت وجود آب ناشی از ذوب شدن بر روی آن، اطمینان حاصل گردد. تمامی دهانه ها در بام های با شیب کمتر از %2 یا بام های دارای شیب بیشتر که آب روی تمام یا بخشی از آن ها جمع شده و شبکه تخلیه آب باران اولیه مسدود گردیده است، اما امکان بهره برداری از شبکه تخلیه آب باران فرعی وجود دارد، باید به عنوان دهانه های مستعد در ناپایداری در نظر گرفته شوند. در این تجزیه و تحلیل، بار برف یا بار باران معادل بزرگتر باید، مورد استفاده قرار گیرد. در شکل 2-8-6، نمونه ای از دهانه های مستعد برای یک بام با شیب %2 یا بیشتر نشان داده شده است.

شکل 2-8-6 دهانه های مستعد برای انباشتگی آب و کنترل ناپایداری با شیب بام %2 یا بیشتر

شکل 3-8-6: نمایی از یک بام با تخلیه آب باران سرریز احاطه کننده فرعی و تخلیه آب باران اصلی داخلی (با شیب %2 یا بیشتر در تمام دهانه های مستعد) نشان می دهد.

شکل 3-8-7: نمایی از یک بام با شیب %2 یا بیشتر در معرض ناپایداری ناشی از انباشتگی آب در تمام دهانه های مستعد

بار یخ 9-6

1-9-6 کلیات

در طراحی سازه ها و اجزای حساس به یخ، بار ناشی از یخ زدگی باران و برف باید در نظر گرفته شود. سازه ها و اجزای حساس به یخ شامل سازه های مشبک، لوله، کابل و پایه های آن ها، سازه های شهرسازی، نرده، پله، نردبان، پل های عابر پیاده، تابلو و علائم و سایر سازه ها و اجزاء سبک نمایان و در معرض یخ زدگی برف و باران می باشد. محاسبات بار یخ برای خطوط انتقال برق و مخابرات و خطوط آبرسانی و سوخت مشمول مقررات خاص بوده و از شمول ضوابط این مبحث خارج است. اثرات دینامیکی بار یخ بر روی سازه ها و اجزای انعطاف پذیر در این مبحث درنظر گرفته نشده است و در صورت لزوم باید به طور موردی بررسی شود.

2-9-6 وزن یخ

در محاسبه وزن یخ جوی، می توان وزن مخصوص متوسط یخ را 0.9 وزن مخصوص آب درنظر گرفت. حجم یخ: V_i. برای ورق ها و اجزای سه بعدی بزرگ مانند گنبد و کره از رابطه 1-9-6 حاصل می شود.

\[V_i = \pi t_d A_s\]

(1-9-6)

در این رابطه:

t_d: ضخامت طراحی یخ بر اثر یخ زدگی باران طبق بخش 3-9-6.

A_s: مساحت یک طرف ورق برای ورق های مستوی و مساحت بزرگترین مقطع جزء سه بعدی نظیر گنبد و کره.

3-9-6 ضخامت طراحی یخ

منطقه -6- برف فوق سنگین t = 15 mm

در مناطق کوهستانی که احتمال وقوع بارندگی های بسیار شدید و افت شدید دمای محیطی وجود دارد، ضخامت اسمی یخ بر اساس دوره بازگشت پنجاه سال با استفاده از مطالعات محلی یا اطلاعات سازمان هواشناسی کشور تعیین می شود.

6-9-6 اثر باد بر سازه ها و اجزای پوشیده از یخ

در محاسبه نیروی باد در حالت وجود یخ، W_i، اثر افزایش ابعاد به اندازه ضخامت طراحی یخ باید درنظر گرفته شود.

بار باد 10-6

کلیات 1-10-6

سیستم اصلی باربر ساختمان ها و سازه ها و کلیه اجزاء و پوشش های آن ها باید برای اثر ناشی از باد، براساس ضوابط این فصل طراحی و ساخته شوند. این اثر باید با توجه به حداکثر سرعت باد در منطقه، ارتفاع و شکل هندسی ساختمان ها و زبری محیط اطراف و میزان حفاظتی که موانع مجاور برای آن ها در مقابل باد ایجاد می کنند، محاسبه شوند.

2-10-6 جهت اثر باد

برای تعیین اثر ناشی از باد باید فرض شود که باد به صورت افقی و در هر یک از امتدادها، به ساختمان اثر می نماید. در طراحی کافی است اثر باد در دو امتداد عمود بر هم، ترجیحاً در امتداد محورهای اصلی ساختمان و به طور غیرهم زمان بررسی شوند. این بار باید در هر امتداد در هر یک از دو جهت مخالف به ساختمان اعمال شود.

در موارد خاصی که در این فصل ذکر شده است، اثر باد باید در امتداد مشخص شده در بند 13-10-6 (بارگذاری بخشی) نیز بررسی گردد. اثرات ناشی از احتمال عدم هم راستایی ساختمان با جهت حداکثر باد غالب در محل، به عنوان ضریب هم راستایی باد در بند 12-10-6 تعریف شده است.

3-10-6 ترکیب بار باد با بار زلزله

در طراحی اعضای سازه، اثر ناشی از بار باد با بار زلزله جمع نمی شود. کلیه اعضای سازه باید برای اثر هر یک از این دو بارگذاری، هماهنگ با ضوابط مربوطه طراحی شوند.

4-10-6 روش های تعیین بار باد

سه روش استاتیکی، تأثیرات دینامیکی باد و تجربی برای تعیین بارهای باد قابل استفاده است.

سرعت مبنای باد 2-10-6

سرعت مبنای باد، V سرعت متوسط ساعتی باد در ارتفاع 10 متر از سطح زمین در منطقه ای مسطح و بدون مانع است که بر اساس آمار موجود در منطقه، احتمال فراگذشت از آن در سال کمتر از %2 (دوره بازگشت 50 ساله) باشد.

سرعت مبنای باد برای مناطق مختلف کشور در جدول شماره 1-10-6 ارائه شده است. برای مناطقی که نام آن ها در جدول نیامده است، سرعت مبنای باد باید برابر با مقدار آن برای نزدیک ترین ایستگاهی که نام آن در جدول آمده است، اختیار گردد.

برای ساختمان هایی که بنا به اهمیت یا شکل خاص آن ها و شرایط توپوگرافی منطقه، نیاز به تأمین اطمینان بیشتر برای طراحی در برابر بار باد باشد، سرعت مبنای باد باید براساس مطالعات آماری و برای دوره بازگشت مساوی با بیش از پنجاه سال تعیین گردد. این سرعت، به هر حال، نباید کمتر از 80 کیلومتر در ساعت اختیار شود.

فشار مبنای باد 3-10-6

فشار مبنای باد، فشاری است که باد با سرعتی برابر با سرعت مبنای باد بر سطحی عمود بر جهت وزش باد وارد می کند. مقدار این فشار با استفاده از رابطه زیر محاسبه می شود.

q = 0.0006137 V²

(2-10-6)

در این رابطه V سرعت مبنای باد، به متر بر ثانیه و q فشار مبنای باد، به کیلونیوتن بر مترمربع است.

فشار مبنای باد برای سرعت های متناظر در جدول 1-10-6 داده شده است.

فشار باد بر ساختمان ها و سایر سازه ها 4-10-6

فشار یا مکش خارجی 1-4-10-6

فشار یا مکش خارجی تحت اثر باد روی سیستم اصلی باربر یا روی جزئی از سطح خارجی ساختمان از رابطه (الف) 3-10-6 به دست می آید.

P = I_w q C_e C_t C_g C_p C_d

(الف 3-10-6)

در این رابطه:

P: فشار یا مکش خارجی استاتیکی در جهت عمود بر سطح است که در حالت فشار به سمت رو به سطح و در حالت مکش به سمت خارج از سطح عمل می کند.

I_w: ضریب اهمیت بار باد، طبق جدول (2-1-6)

q: فشار مبنای باد بر اساس بند 2-10-6 و رابطه 2-10-6

C_e: ضریب اثر تغییر سرعت طبق بند 2-10-6

C_t: ضریب پستی و بلندی زمین طبق بند 2-10-6

C_g: ضریب اثر تند باد طبق بند 9-10-6 یا 8-10-6

C_p: ضریب فشار طبق بند 9-10-6 یا 8-10-6

C_d: ضریب هم راستایی باد طبق بند 12-10-6

فشار یا مکش داخلی 2-4-10-6

فشار یا مکش داخلی ساختمان تحت اثر باد از رابطه (ب) 3-10-6 به دست می آید.

P_i = I_w q C_e C_t C_gi C_pi C_d

(ب 3-10-6)

در این رابطه:

P_i: فشار یا مکش داخلی استاتیکی در جهت عمود بر سطح است که در حالت فشار به سمت رو به سطح و در حالت مکش به سمت خارج از سطح عمل می کند.

C_gi: ضریب اثر تند باد طبق بند 8-10-6

C_pi: ضریب اثر بازشو طبق بند 11-10-6

نیروی باد 5-10-6

بار خالص باد، F_t برای کل ساختمان یا اجزاء پوششی ساختمان (اجزاء نما – پوشش بام) از جمع جبری حاصل ضرب فشارها یا مکش های داخلی و خارجی وارد بر سطوح ساختمان (یا اجزاء) در مساحت سطوح ساختمان (یا اجزاء) به دست می آید.

F_t = ∑ P_i A_j + ∑ P_ij A_j

(4-10-6)

ضریب اثر تغییر سرعت C_e 6-10-6

C_e ضریبی است که اثر تغییرات سرعت در ارتفاع ساختمان را، متناسب با تراکم ساختمان های اطراف، زبری محیط و میزان حفاظت موانع مجاور روی ساختمان، نشان می دهد.

ارتفاع مبنای 1-6-10-6

ارتفاع مبنایی که در محاسبه ضریب C_e به کار می رود، به شرح زیر تعریف می شود:

الف) برای ساختمان های منطبق بر بند 8-10-6 این بخش یا پیوست 4-3 مقدار ارتفاع مبنایی در سمت رو به باد برابر ارتفاع نقطه مورد نظر از سطح زمین (Z)، برای سمت پشت باد نصف ارتفاع کل ساختمان (Z=H/2) و برای بام و بدنه های جانبی ساختمان معادل ارتفاع کل ساختمان (Z=H) است.

ب) برای ساختمان های منطبق بر بند 9-10-6 این بخش، Z برابر با متوسط ارتفاع سقف (h) یا شش متر (هرکدام که بزرگتر است) اختیار می شود. چنانچه زاویه شیب سقف کمتر از 7 درجه باشد، می توان ارتفاع یال بام را به عنوان ارتفاع مبنایی اختیار کرد. در هر حال ارتفاع مبنایی نباید کمتر از 6 متر اختیار شود.

ج) برای هریک از اجزای متصل به ساختمان، مقدار Z برابر با ارتفاع آن جزء از سطح زمین منظور می شود.

د) در محاسبه فشار (مکش) داخلی ساختمان ها:

1- چنانچه بازشو در سمتی غیر از رو به باد بوده و روی وجوه داخلی ساختمان نیروی مکشی ایجاد شود، Z معادل ارتفاع کل ساختمان است (Z=H).

2- چنانچه بازشو در سمت رو به باد باشد و فشار داخلی ایجاد شود، Z معادل ارتفاع بالاترین بازشو در وجه رو به باد منظور می شود. در جهت اطمینان می توان فشار داخلی را نیز با ارتفاع کل ساختمان محاسبه نمود (Z=H).

ضریب C_e در نواحی باز 2-6-10-6

چنانچه ساختمان با سازه در محدوده ای که در آن ساختمان ها، درختان یا موانع دیگر به صورت پراکنده قرار گرفته و یا در مجاورت دریاچه، دریا، ساحل باز یا صحرایی با پوشش گیاهی کوتاه واقع شده باشد، ضریب C_e از رابطه 5-10-6 تعیین می گردد.

\[C_e = \left( \frac{Z}{10} \right)^{0.2} \geq 0.9\]

(5-10-6)

Z ارتفاع مبنای هر نقطه از ساختمان یا سازه، بر حسب متر، نسبت به سطح زمین است.

ضریب C_e در نواحی پرتراکم 3-6-10-6

چنانچه ساختمان یا سازه در مناطق با تراکم ساختمانی شهری یا در مجاورت جنگل های انبوه قرار گرفته باشد و منطقه پرتراکم در سمت رو به باد ساختمان در بالادست به میزان یک کیلومتر یا 20 برابر ارتفاع ساختمان (هرکدام که بیشتر است) امتداد داشته باشد، ضریب C_e از رابطه 6-10-6 تعیین می گردد.

\[C_e = 0.7 \left( \frac{Z}{12} \right)^{0.3} \geq 0.7\]

(6-10-6)

ضریب C_e در نواحی بینابین محیطی 4-6-10-6

چنانچه ناهمواری زمین در سمت رو به باد ساختمان، در فاصله بیشینه یک کیلومتری یا 20 برابر ارتفاع ساختمان، بین دو حد ناحیه باز و ناحیه پرتراکم تشخیص داده شود، مقدار C_e از درون یابی مقادیر روابط 5-10-6 و 6-10-6 به دست می آید.

ضریب پستی و بلندی زمین C_t 7-10-6

چنانچه ساختمان یا سازه در بالای تپه، پرتگاه یا سینه کش منفردی با شیب متوسط بیشتر از 10 درصد قرار گرفته باشد، در نواحی پایینی ساختمان یا سازه سرعت باد افزایش می یابد. این افزایش در نواحی نزدیک به رأس تپه یا پرتگاه زیادتر از دیگر نواحی است. در شرایط معمولی C_t = 1 خواهد بود.

شکل 1-10-6 افزایش سرعت باد در بالای تپه ها و برآمدگی ها

مقدار ضریب پستی و بلندی، C_t از رابطه (7-10-6) به دست می آید.

\[C_t = \left( 1 + \frac{\Delta S}{C_g} \right) \left( 1 + \Delta S \right)\]

(7-10-6)

که در آن:

\[\Delta S = \Delta S_{\text{max}} \left( 1 - \frac{|X|}{K L_h} \right) e^{-\alpha Z/L_h}\]

ΔS_max = ضریب افزایش سرعت نسبی در رأس قله و

C_g ضریب اثر تندباد، که برای محاسبه C_t معادل 2 درنظر گرفته می شود. در صورتی که تأثیرات دینامیکی باد مهم باشد، C_g از پیوست 4-6 محاسبه خواهد شد.

|X| = فاصله محل ساختمان تا قله تپه یا خط الرأس برآمدگی

L_h ≤ H_h فاصله قله تا میانه نصف ارتفاع تپه در سمت رویه باد (L_h ≤ H_h)

H_h = ارتفاع خط الرأس یا قله نسبت به زمین مسطح احاطه کننده تپه

α = ضریب تأثیر کاهش سرعت در ارتفاع

Z = ارتفاع نقطه مورد نظر از تراز سطح برآمدگی

می باشد. مقادیر ΔS_max در جدول 3-10-6 داده شده است.

حداکثر مقدار H_h/L_h برابر 0.5 بوده و جهت باد همواره در جهت حداکثر شیب (مطابق شکل 1-10-6) فرض می شود.

جدول 2-10-6 ضرایب مورد استفاده در رابطه 7-10-6

ضرایب اثر تندباد و فشار برای ساختمان های مستطیل شکل با بام تخت و نسبت ابعادی بیشتر از واحد یا ارتفاع بیش از 20 متر 8-10-6

چنانچه ارتفاع ساختمان بیش از 20 متر یا بزرگتر از بعد کوچکتر ساختمان باشد، ضرائب اثر تندباد C_g و C_p و C_p* به شرح ذیل محاسبه می شوند.

ضریب اثر تند باد C_g و C_gi

C_g = 2.0

الف) برای محاسبه نیروهای کلی خارجی ساختمان

ب) برای محاسبه نیروهای وارد بر اجزاء پوشش نما یا بام (به طور موضعی)

برای محاسبه فشار یا مکش داخلی، مقدار ضریب C_gi را می توان به صورت محافظه کارانه برابر 2.0 اختیار نمود.

مقدار دقیق ضریب C_g متناسب با حجم ساختمان، کل سطح بدنه و بام آن و مساحت منافذ بدنه ساختمان از رابطه 8-10-6 محاسبه می شود.

\[C_{g1} = 1 + \frac{1}{\sqrt{1 + \frac{V_0}{\mu A}}}\]

که در آن

V₀ = حجم داخلی ساختمان برحسب متر مکعب

A = مساحت کل منافذ و بازشوهای بدنه خارجی ساختمان بر حسب مترمربع است.

ضریب فشار خارجی C_p و C_p* 2-8-10-6

ضریب فشار C_p برای تعیین نیروهای کلی وارد بر سازه باربر اصلی در شکل 2-10-6 داده شده است. این ضریب متناسب با نسبت ارتفاع ساختمان به عرض آن در جهت باد (H/D) تغییر می کند.

ضریب فشار C_p* برای محاسبه فشار یا مکش جزئی وارد بر پوشش ها، نما و اجزاء پوششی بام و اتصالات آن در شکل 2-10-6 تعریف شده است. این ضریب صرفاً برای طراحی اعضاء و اتصالات یادشده به کار می رود.

ضریب اثر بازشو، C_pi در بند 11-10-6 تعریف شده است.

شکل 2-10-6 ضریب فشار C_p برای بارگذاری سازه باربر اصلی

پانوشت های مربوط به شکل 2-10-6:

1) به ترتیب ابعاد پلان ساختمان در راستای جهت باد و عمود بر آن، در سطح زمین است.

2) ضریب C_p نشان داده شده در سمت رو به باد زمانی که جهت باد عمود بر دیوار باشد قابل اعمال است.

3) برای تعیین حالت بحرانی بارهای وارد بر ساختمان، باید ترکیب فشار (مکش) های خارجی و داخلی ساختمان با هم مورد ارزیابی قرار گیرند.

نمای ساختمان

فشار C_p* = -1.2 برای طراحی اعضاء پوششی نما و بام

پلان ساختمان

پانوشت های مربوط به شکل 2-10-6:

1) عرض مؤثر نوارهای کناری برای مکش موضعی 0.1D می باشد.

2) در بام ها و در محل برخورد دو نوار عمود بر هم کناری، ضریب C_p* برابر -2.2 می باشد.

چنانچه جان پناه بام نهایی بیش از یک متر ارتفاع داشته باشد، ضریب C_p* برابر -2 می باشد.

ضریب C_p* = -1.2 برای ترکیبات خاصی از اجزاء معماری در نما می تواند بیش از این باشد.

چنانچه در نما بیرون زدگی های قائمی، مثل تیغه، به عمق بیش از یک متر پیش بینی شده باشد، (عنصر باربر نما یا حتی عنصر معماری) ضریب C_p* در گوشه ها به -1.4 افزایش می یابد و عرض نوار بارگذاری شده نیز از 0.1D به 0.2D افزایش می یابد.

ضریب C_p* = -1.2 فقط در نواری به عرض 0.1D روی اجزاء نما و اتصالات آن به کار می رود. برای طراحی اجزاء نما و اتصالات آن در سایر نواحی ضریب C_p* = ± 0.9 باید استفاده شود.

مقدار C_p* برای ساختمان های با بام پله ای تخت در بند 10-10-6 تعریف شده است.

ضرایب اثر تندباد و فشار برای ساختمان های با نسبت ابعادی کمتر از 1 و ارتفاع کمتر از 20 متر 9-10-6

برای ساختمان های با ارتفاع کمتر از 20 متر و نسبت ارتفاع به عرض کوچکتر ساختمان کمتر از 1، بیشینه حاصل ضرب ضرایب فشار و تندباد (C_pC_g) در شکل های شماره 4-10-6 تا 10-10-6 داده شده است. در صورت استفاده از این بند، ضریب C_g جداگانه منظور نمی شود.

این شکل ها به منظور تعیین بار باد روی سازه باربر اصلی و بارهای موضعی روی عناصر پوششی دیوارها و بام ها کاربرد داشته و به شرح ذیل تعریف شده اند.

برای محاسبه ضریب C_pi به بند 11-10-6 مراجعه شود.

ضرایب ترکیبی C_pC_g روی سازه باربر اصلی 1-9-10-6

ضرایب ترکیبی بیشینه C_pC_g برای محاسبه فشار و مکش کلی روی سازه باربر اصلی در شکل 4-10-6 داده شده است.

ضرایب ترکیبی C_pC_g روی اجزاء پوششی نما و دیوارها 2-9-10-6

ضرائب ترکیبی بیشینه C_pC_g برای محاسبه فشار یا مکش جزئی روی اجزاء پوششی نما و دیوارها (بدون توجه به زاویه شیب بام) در شکل 5-10-6 داده شده است.

ضرایب ترکیبی C_pC_g روی اجزاء پوششی بام 3-9-10-6

ضرائب ترکیبی بیشینه C_pC_g برای محاسبه فشار یا مکش جزئی روی اجزاء پوششی بام به شرح ذیل درنظر گرفته می شود:

الف) زاویه شیب بام کمتر از 7 درجه، شکل 6-10-6

ب) بام با شیب دو طرفه یا چهار طرفه و زاویه شیب بام بیش از 7 درجه، شکل 7-10-6

ج) بام ساختمان های صنعتی دندانه ای، با شیب دو طرفه بام بیش از 10 درجه، شکل 8-10-6

د) بام ساختمان های شیب دار یک طرفه با شیب بام بین 3 تا 20 درجه، شکل 9-10-6

ه) بام ساختمان های دندانه ای با شیب یک طرفه بام بین 10 تا 30 درجه در شکل 10-10-6 داده شده است.

ضرایب مثبت C_pC_g به معنای نیروهای رو به سطح (فشار) و منفی به معنای نیروهای خارج از سطح (مکش) است. کلیه اجزاء پوششی و نما باید برای هر دو حالت فشار و مکش طراحی شوند.

برای تعیین بحرانی ترین مقادیر فشار یا مکش روی اجزاء پوششی نما، دیوارها و بام ها، فشار و مکش داخلی باید طبق بند 2-4-10-6 محاسبه شده و جمع این مقادیر از رابطه 4-10-6 ملاک طراحی قرار گیرند.

عرض نوارهای کناری ساختمان در همه حالات برابر با کمترین مقدار 0.10 کوچکترین بعد افقی ساختمان در پلان یا 0.40 ارتفاع بام (H) منظور می شود. این عرض در هر حال نباید کمتر از 0.40 کوچکترین بعد افقی ساختمان یا یک متر اختیار شود.

مبحث ششم

بار باد 10-6

پانوشت های مربوط به شکل های 4-10-6 الف و ب

1) حالت های بارگذاری الف و ب، به ترتیب جهت وزش باد، همسو با شیب بام و عمود بر آن را نشان می دهد. ضرایب \( C_pC_g \) در جداول مربوطه، میزان فشار (مکش) را روی کلیه وجوه ساختمان و بام و همین طور فشارهای (با مکش) فضایی موضعی در نوار کناری دیوارها و بام را تعیین می کند.

2) ساختمان باید برای هریک از دو امتداد اصلی بارگذاری و در هر دو جهت تحلیل و طراحی شود. بارگذاری مجزای بام ها در حالت الف و ب برای منظور نمودن اثرات منجر به پیچش و همینطور بدترین حالت بارگذاری الزامی است.

3) برای زوایایی از شیب بام که در جدول داده نشده اند، مقادیر \( C_pC_g \) از طریق درون یابی به دست می آیند.

4) برای محاسبه \( C_pC_g \) ارتفاع مبنای بام (h) متوسط ارتفاع بام (H) و ارتفاع حداکثر بام بوده و باید حداقل 6 متر منظور شود. در بام های با زاویه شیب کمتر از 7 درجه، مقدار h برابر ارتفاع بام یا حداقل 6 متر اختیار خواهد شد.

5) در بارگذاری حالت الف، عرض نوارهای کناری ساختمان که تحت تاثیر فشار (یا مکش) بیشتری قرار می گیرند و باید در بارگذاری کلی ساختمان منظور شوند، به ترتیب زیر تعیین می شوند:

الف) حداقل معادل 6 متر، یا دو برابر x (که در بند 6 تعریف شده)، هرکدام که بزرگتر باشد.

ب) در سیستم های قابی، مقدار y می تواند فاصله بین قاب انتهایی تا اولین قاب داخلی اختیار شود.

6) در بارگذاری حالت ب، عرض نوارهای کناری ساختمان (x)، برابر با کمترین مقدار 10% کوچکترین بعد افقی ساختمان در پلان، یا 40% ارتفاع بام (H) منظور می شود. این عرض در هر حال نباید کمتر از 4% کوچکترین بعد افقی ساختمان یا یک متر اختیار شود.

7) در بارگذاری حالت الف، چنانچه نسبت نمای ساختمان در جهت باد (B) به ارتفاع ساختمان (H) بیش از 5 باشد، فشار (یا مکش) نواحی 2 و 3 در عرضی از بام به مقدار 5%H اعمال شده و در بقیه سطوح بام ضرایب فشار (مکش) مربوط به ناحیه 3 و 4 اختیار خواهند شد.

شکل 7-10-6 ضرایب ترکیبی فشار و مکش خارجی \( C_pC_g \) برای طراحی پوشش ها و اجزاء بام (بام های دو شیبه یا چهار شیبه با زاویه شیب بیش از 7 درجه)

پانوشت:

1. ضرایب \( C_pC_g \) برای بخش های طره پوشش بام با پیشوند "O" در شکل مشخص شده اند و شامل مجموع فشار (و مکش) از زیر و روی بام هستند.

2. محور افقی نمودار نمایانگر مساحتی از بام است که برای طراحی انتخاب می شود.

3. ضرایب \( C_pC_g \) در نوار لبه بام ها (S)، در محل تارک و بال های بام نیز اعمال می شوند.

شکل 8-10-6 ضرایب ترکیبی فشار و مکش خارجی \( C_pC_g \) برای طراحی پوشش ها و اجزای بام (بام های دندانهای با زاویه شیب بیشتر از 10 درجه)

پانوشت های مربوط به شکل 8-10-6:

1. برای استفاده از این شکل، ساختمان باید حداقل از دو دهانه قاب تشکیل شود.

2. چنانچه زاویه شیب بام کمتر از 10 درجه باشد، باید از جدول شکل 8-10-6 استفاده کرد.

3. پلان و نواحی نشانه گذاری شده مربوط به یک دهانه از پوشش دندانها است.

4. محور افقی نمودار نمایانگر مساحتی از بام است که برای طراحی انتخاب می شود.

شکل 9-10-6 ضرایب ترکیبی فشار و مکش خارجی \( C_pC_g \) برای طراحی پوشش ها و اجزاء بام های شیب دار یک طرفه

پانوشت های مربوط به شکل 9-10-6:

- محور افقی نمایانگر مساحتی از بام است که برای طراحی انتخاب می شود.

- برای زاویه شیب های کمتر از 3 درجه، از شکل 9-10-6 استفاده شود.

شکل 10-10-6 ضرایب ترکیبی فشار و مکش خارجی \( C_pC_g \) برای طراحی پوشش ها و اجزاء بام های دندانهای یک طرفه

پانوشت های مربوط به شکل 10-10-6:

1) محور افقی، نمایانگر مساحتی از بام است که برای طراحی انتخاب می شود.

2) ضریب \( C_pC_g \) در گوشه های پوشش، برای دهانه تیپ A با بقیه دهانه ها تفاوت دارد.

3) برای زاویه شیب بام کمتر از 10 درجه از شکل 10-10-6 استفاده شود.

10-10-6 ضریب اثر تندباد و فشار برای اجزاء پوشش بام و دیوارها و نمای ساختمان های با بام پله ای تخت

در ساختمان های با بام پله ای تخت، اگر مطابق شکل 11-10-6 مقدار \( h_1 \) بزرگتر از 0.3 H و همینطور بزرگتر از 2 متر بوده و \( W_2, W_1 \) یا \( W_1 + W_2 \) بزرگتر از 0.25 W بوده و کوچکتر از 0.75 W باشد، ضرایب \( C_pC_g \) (بند 9-10-6) که برای محاسبه فشار (مکش) روی سطوح باید منظور شوند، عبارتند از:

الف) فشار (مکش) اعمال شده روی سطوح بام بالا و پایین با استفاده از ضریب \( C_pC_g \) تعریف شده در شکل 6-10-6 (بام ها) محاسبه خواهد شد. تنها، در نواری به عرض \( b \) روی بام پایین تر، مقادیر فشار مثبت با استفاده از ضریب \( C_pC_g \) مربوط به دیوارها در شکل 10-10-6 محاسبه می شود. عرض \( b \) معادل \( h_1 \) بوده اما از 30 متر تجاوز نمی کند.

ب) برای محاسبه فشار (مکش) روی کلیه دیوارها ضریب \( C_pC_g \) تعریف شده در شکل 10-10-6 به کار می رود.

شکل 11-10-6 نسبت ابعادی ساختمان های با بام پله ای تخت

ضریب اثر بازشو یا \( C_{pi} \) 11-10-6

مقادیر فشار (مکش) داخلی روی اجزاء پوششی داخلی و بام ها و همین طور فشار و مکش داخلی کلی وارد بر سازه باربر اصلی با استفاده از رابطه (ب) 3-10-6 و با انتخاب یا \( C_{pi} \) تعریف شده در این بند محاسبه می شوند.

ضریب اثر بازشو، یا \( C_{pi} \) متناسب با هواپندی ساختمان و مقدار بازشوهای بدنه آن، در سه گروه ذیل دسته بندی می شود.

گروه 1:

ساختمان های بدون بازشوهای بزرگ و قابل توجه، ساختمان های با نسبت ابعادی بزرگتر از واحد که اسماً هواپندی شده اند و تهویه هوا از طریق مکانیکی صورت می گیرد یا مجموعه بازشوهای کوچک بدنه و بام ساختمان کمتر از 1.1 درصد مساحت کل بدنه ساختمان باشد.

مقدار یا \( C_{pi} \) در این حالت بین 0.15 تا 0 می باشد. یا \( C_{pi} \) تنها زمانی صفر خواهد بود که بازشوها در کاهش بارهای خارجی باد مؤثر باشند.

گروه 2:

ساختمان هایی که بازشوهای آنها هنگام طوفان شکسته یا باز نخواهند شد، ساختمان های با پنجره های معمولی قابل بازشو

\[C_{pi} = 0.3 \, \text{یا} \, C_{pi} = 0.45\]

در این حالت 0.45 می باشد.

گروه 3:

ساختمان های با بازشوهای بزرگ که احتمال ورود باد به داخل ساختمان بالا است، ساختمان های صنعتی با درهای بزرگ یا هواکش، یا درهایی که ممکن است در زمان طوفان شکسته یا باز شوند، سرپوشیده های سه طرف بسته و همچنین ساختمان هایی که باید بعد از طوفان عملکرد آنها حفظ شود.

\[C_{pi} = 0.7 \, \text{یا} \, C_{pi} = 0.7\]

در این حالت 0.7 می باشد.

در طولانی مدت اکثر ساختمان ها، کافیست مقادیر حدی ضریب بازشو گروه مربوطه به طور جداگانه در نظر گرفته شود. برای انتخاب حالت فشار یا مکش، با توجه به جهت باد و موقعیت بازشوهای عمده می توان از شکل 12-10-6 استفاده کرد.

فشارهای داخلی می توانند تحت تأثیر تهویه مکانیکی و اثر "دودکش" در اثر تفاضل درجه حرارت بیرون و داخل ایجاد شوند. سیستم های تهویه مکانیکی در بهره برداری معمولی ایجاد فشاری کمتر از 0.1 کیلونیوتون بر مترمربع ایجاد می کنند. در صورتی که اثر "دودکش" به سبب اختلاف دمای 40 درجه سلسیوس می تواند 0.2 کیلو نیوتون بر مترمربع در هر 100 متر ارتفاع ساختمان فشار ایجاد کند.

شکل 12-10-6 ضریب اثر بازشو \( C_{pi} \)

ضریب هم راستایی باد \( C_d \) 12-10-6

ضریب هم راستایی باد به منظور در نظر گرفتن احتمال هم راستایی جهت باد، ساختمان و ضریب فشار مربوط در همان جهت باد پیش بینی شده است. در ساختمان ها و حالات زیر، ضریب هم راستایی \( C_d \) برابر با 0.8 اختیار می شود.

1- دودکش ها، منابع و ساختمان های مشابه با مقطع مربع \( C_d = 0.9 \) با مقطع دایره یا هشت ضلعی \( C_d = 0.95 \)

2- پایه های انتقال نیرو (برج های خرپایی) با مقطع مثلث، مربع و مستطیل \( C_d = 0.85 \) با سایر مقاطع \( C_d = 0.95 \)

بارگذاری های بخشی وارد بر سازه باربر اصلی 13-10-6

اثر تغییرات فشار در بادهای متلاطم، مثل کم شدن فشار (مکش) روی بخشی از ساختمان، وزش قطری باد یا اثرات بام های گنبدی و قوسی می تواند در ساختمان تولید پیچش نموده یا به دلیل ایجاد بارگذاری دو جهته در برخی از اعضاء سازه ای تولید تلاش هایی در چند جهت کند.

در مورد ساختمان هایی که طبق ضوابط بند 9-10-6 بارگذاری شده اند، بارگذاری بخشی الزامی نیست.

در ساختمان هایی که طبق بند 8-10-6 محاسبه می شود، ترکیبات بارگذاری الف تا ت در شکل 13-10-6 باید بررسی شوند.

کنترل واژگونی 14-10-6

در طراحی سازه ها برای باد، کل سازه باید از نظر واژگونی پایدار باشد. لنگر واژگونی موثر بر سازه باید نسبت به محور واقع بر فصل مشترک وجه انتهایی شالوده با صفحه زیر آن، در سمت پشت به باد، تعیین گردد. ضریب اطمینان موجود در مقابل واژگونی تحت بار باد (بدون اعمال ضریب بار) نباید کمتر از 1.75 اختیار شود. در محاسبه لنگر مقاوم در مقابل واژگونی می توان وزن شالوده و خاک روی آن را نیز به حساب آورد.

15-10-6 کنترل سازه ساختمان ها در برابر باد سطح بهره برداری

به منظور جلوگیری از آسیب دیدن اجزاء غیرسازه ای، حداکثر تغییرمکان جانبی نسبی ساختمان ها در ترکیب بار 1 بند 2-5-3 باید به 0.002 ارتفاع هر طبقه محدود شود. در این ترکیب بار، بار باد سطح بهره برداری است که بر مبنای دوره بازگشت ده ساله باد در منطقه محاسبه W_ser می شود. برای تعیین این سرعت می توان از 0.8 سرعت مبنای باد (بند 2-10-6) استفاده نمود. چنانچه اجزاء پوششی یا نما، با تغییرمکان کمتری آسیب ببینند، محدودیت این اجزاء جایگزین عدد فوق خواهد شد.

جدول 6-10-1 سرعت و فشار مبنای باد

ادامه جدول 6-10-1 سرعت و فشار مبنای باد