ترکیب بارها — مبحث ۶ مقررات ملی ساختمان (فصل ۲)
خلاصه درسنامه، نکات کلیدی و نمونه سوال «ترکیب بارها» (بند ۲-۶) از مبحث ششم مقررات ملی ساختمان (بارهای وارد بر ساختمان). این فصل در آزمون تعاملی سایت ۱۲ سوال دارد.
فهرست مطالب
- کلیات و علائم اختصاری (بندهای ۱-۲-۶ و ۲-۲-۶)
- ترکیب بارها به روش ضرایب بار و مقاومت (LRFD، بند ۶-۲-۳-۲)
- ترکیب بارها به روش تنش مجاز یا مقاومت مجاز (بند ۶-۲-۳-۳)
- ترکیب بارها برای حوادث غیرعادی (بند ۶-۲-۴)
- ملاحظات بهره‌برداری (بند ۶-۲-۵)
خلاصه درسنامه
کلیات و علائم اختصاری (بندهای ۱-۲-۶ و ۲-۲-۶)
- در طراحی ساختمان‌ها، احتمال هم‌زمانی تأثیر بارها باید بر اساس روش طراحی مورد استفاده در نظر گرفته شود. ترکیب بارها برای بارهای ثقلی و محیطی در بخش ۶-۲-۳، برای حوادث غیرعادی در بخش ۶-۲-۴ و برای ملاحظات بهره‌برداری در بخش ۶-۲-۵ ارائه شده است.
- علائم اصلی به‌کاررفته در روابط این فصل: D بار مرده، L بار زنده‌ی طبقات (به‌جز بام)، Lr بار زنده‌ی بام، S بار برف، R بار باران، W بار باد، E بار زلزله طرح، Fa بار سیل، H فشار جانبی خاک/آب زیرزمینی، T بار خودکرنشی، F بار سیال با فشار و ارتفاع حداکثر مشخص، Ai بار یا اثر ناشی از حادثه‌ی غیرعادی.
- کاربرد کلی: متناسب با روش طراحی تجویزشده در سایر مباحث مقررات ملی ساختمان یا آیین‌نامه‌های طراحی، باید از ترکیب بارهای بند ۶-۲-۳-۲ (روش LRFD) یا بند ۶-۲-۳-۳ (روش تنش مجاز/مقاومت مجاز) استفاده شود.
ترکیب بارها به روش ضرایب بار و مقاومت (LRFD، بند ۶-۲-۳-۲)
- در روش LRFD، سازه‌ها و اعضای آن‌ها باید طوری طراحی شوند که مقاومت طراحی آن‌ها بزرگ‌تر یا برابر با اثرات ناشی از ترکیب ۷ بار ضریب‌دار باشد (روابط عددی دقیق این ۷ ترکیب در سند اصلی به‌صورت فرمول Word درج شده و در استخراج متنی قابل بازیابی نیستند؛ ساختار کلی آن‌ها ترکیب ضریب‌دار D، L، Lr/S/R، W و E است).
- ضریب بار زنده در ترکیب‌های ۳، ۴ و ۵: برای کاربری‌هایی که بار زنده‌ی آن‌ها (طبق جدول ۶-۵-۱) کمتر از ۵ کیلونیوتن بر مترمربع است — به‌استثنای پارکینگ‌ها و محل‌های اجتماع عمومی — می‌توان ضریب بار زنده را ۰٫۵ منظور کرد، مشروط بر آن‌که کاهش بار زنده (بند ۶-۵-۵) در محاسبه‌ی آن بار منظور نشده باشد.
- فشار جانبی خاک یا آب زیرزمینی (H): اگر اثر این بار در جهت افزودن به اثرات دیگر بارها باشد، با ضریب ۱٫۶ منظور می‌شود؛ اگر در جهت کاهش اثرات دیگر بارها باشد، در صورت وجود دائمی، با ضریب ۰٫۹ منظور می‌شود و در غیر این صورت از آن صرف‌نظر می‌گردد.
- پیش‌تنیدگی: اثر پیش‌تنیدگی باید با ضریب واحد یا ضریب بار مرده در ترکیب بارها وارد شود، هرکدام که اثر نامساعدتری دارد. بار سیال (F): با ضریبی همانند ضریب بار مرده در ترکیب‌های ۱ تا ۵ و ۷ منظور می‌شود.
- اگر بار سیل (فصل ۶-۶) لازم باشد، دو ترکیب بار اضافی با جایگزینی ۲Fa به‌جای W در ترکیب‌های ۴ و ۶ نیز باید در نظر گرفته شود. در ترکیب بار شماره‌ی ۳، هر دو حالت اثر بار زنده و باد بررسی و نامساعدترین حالت منظور می‌شود.
ترکیب بارها به روش تنش مجاز یا مقاومت مجاز (بند ۶-۲-۳-۳)
- در طراحی به روش‌های تنش مجاز یا مقاومت مجاز، ۱۰ ترکیب بار تعریف شده که هرکدام بیشترین اثر نامطلوب را ایجاد کند باید مدنظر قرار گیرد؛ در این ترکیب‌ها افزایش تنش مجاز نباید انجام شود.
- فشار جانبی خاک یا آب زیرزمینی (H) در این روش: اگر افزاینده‌ی اثرات دیگر بارها باشد با ضریب ۱٫۰ منظور می‌شود؛ اگر کاهنده باشد، در صورت وجود دائمی با ضریب ۰٫۶ منظور می‌شود و در غیر این صورت از آن صرف‌نظر می‌گردد.
- بار سیال (F) با ضریبی همانند ضریب بار مرده در ترکیب‌های ۱ تا ۸ و ۱۰ منظور می‌شود. اگر بار سیل لازم باشد، به ترکیب‌های ۵، ۶ و ۹ باید عبارت Fa اضافه شود.
- برای ساختمان‌هایی که طبق بند ۶-۱۱-۱۴ کنترل زلزله‌ی سطح بهره‌برداری در آن‌ها الزامی است، تلاش‌های ایجادشده باید برای یک ترکیب بار ویژه (بند «ح») نیز بررسی شود؛ در این حالت تنش یا مقاومت مجاز اعضا می‌تواند بر طبق آن بند و استاندارد ۲۸۰۰ افزایش یابد.
ترکیب بارها برای حوادث غیرعادی (بند ۶-۲-۴)
- کاربرد: در صورت درخواست کارفرما یا لزوم آن در دیگر مباحث مقررات، باید مقاومت و پایداری سازه برای اطمینان از توانایی در تحمل بارهای غیرعادی (با احتمال وقوع کم) مانند آتش، انفجار، سقوط اجسام و ضربه‌ی وسایل نقلیه، بدون ایجاد خرابی بیش از انتظار، بررسی شود. رعایت مبحث ۲۱ نیز برای ساختمان‌های مشمول آن ضروری است.
- ظرفیت: برای کنترل ظرفیت یک عضو در تحمل اثر یک حادثه‌ی غیرعادی به روش LRFD، ترکیب بار ویژه‌ای شامل اثر حادثه‌ی غیرعادی (Ai) منظور می‌شود.
- ظرفیت باقیمانده: برای کنترل ظرفیت باقیمانده پس از وقوع حادثه‌ی خسارت‌زا، اعضای باربر منتخب باید به‌صورت فرضی حذف شده و ظرفیت سازه‌ی صدمه‌دیده تحت بار ثقلی ارزیابی شود؛ اعضای حذف‌شونده باید با روشی منطقی توسط مهندس طراح باتجربه مشخص شوند.
- ملاحظات پایداری: الزامات پایداری کل سازه و هرکدام از اعضای آن باید با روشی که اثرات مرتبه‌ی دوم (اثر P-Δ) را لحاظ می‌کند، ارزیابی شود.
ملاحظات بهره‌برداری (بند ۶-۲-۵)
- تغییرشکل قائم (افتادگی): تغییرشکل قائم اعضای کف‌ها و سقف‌ها، تحت ترکیب بارهای ویژه، نباید از مقادیر مجاز آیین‌نامه‌های طراحی تجاوز کند؛ اثر پیش‌تنیدگی مانند بار مرده و بار سیال یا فشار مواد انباشته با ضریب یک در این ترکیب‌ها لحاظ می‌شود.
- تغییرمکان جانبی نسبی: تغییرمکان جانبی نسبی طبقات قاب‌ها، دیوارها و سایر اعضای قائم، تحت ترکیب بارهای ویژه، نباید از مقادیر مجاز آیین‌نامه‌ها تجاوز کند.
- ارتعاش سازه: کف‌های دارای دهانه‌های بزرگ و فاقد تیغه‌بندی یا سایر منابع استهلاک انرژی، ممکن است در معرض ارتعاش ناشی از عبور ساکنان قرار گیرند و باید سختی کافی داشته باشند؛ سیستم‌های سازه‌ای ساختمان‌های بلند و پوشش‌های سبک باید طوری طراحی شوند که ارتعاش ناشی از باد موجب سلب آرامش ساکنان نشود (تعریف ساختمان بلند در بند ۶-۱۰-۱-۴ و ضوابط آن در پیوست ۶-۴).
- تغییرمکان ناشی از بارهای خودکرنشی: تغییرمکان‌های ناشی از بارهای خودکرنشی، تحت ترکیب بارهای مربوط، نباید بهره‌برداری مناسب از ساختمان را مختل کند.
اعداد و ضوابط کلیدی این فصل
| موضوع | مقدار / ضابطه |
|---|---|
| تعداد ترکیب بارهای پایه در روش LRFD (بند ۶-۲-۳-۲) | ۷ ترکیب بار |
| تعداد ترکیب بارها در روش تنش مجاز/مقاومت مجاز (بند ۶-۲-۳-۳) | ۱۰ ترکیب بار |
| ضریب فشار جانبی خاک افزاینده در LRFD | ۱٫۶ |
| ضریب فشار جانبی خاک کاهنده (دائمی) در LRFD | ۰٫۹ |
| ضریب فشار جانبی خاک افزاینده در تنش مجاز | ۱٫۰ |
| ضریب فشار جانبی خاک کاهنده (دائمی) در تنش مجاز | ۰٫۶ |
| ضریب بار زنده‌ی قابل کاهش تا (کاربری‌های سبک، بار<۵kPa) | ۰٫۵ به‌جای ۱٫۰ در ترکیب‌های ۳، ۴، ۵ (LRFD) |
| جایگزینی برای در نظر گرفتن بار سیل در LRFD | ۲Fa به‌جای W در ترکیب‌های ۴ و ۶ |
نمونه سوال با پاسخ تشریحی
سوال ۱: طبق فصل ۶-۲، ترکیب بارها برای چه سه دسته از موقعیت‌های طراحی ارائه شده است؟
الف) بارهای ثقلی و محیطی، حوادث غیرعادی، و ملاحظات بهره‌برداری
ب) فقط بار زلزله و باد
ج) فقط ترکیب‌های روش تنش مجاز
د) فقط ملاحظات معماری
پاسخ صحیح: گزینه الف — بارهای ثقلی و محیطی، حوادث غیرعادی، و ملاحظات بهره‌برداری
طبق بند ۱-۲-۶، ترکیب بارها برای طراحی در برابر بارهای ثقلی و محیطی در بخش ۶-۲-۳، برای حوادث غیرعادی در بخش ۶-۲-۴ و برای ملاحظات بهره‌برداری در بخش ۶-۲-۵ ارائه شده است.
طبق بند ۱-۲-۶، ترکیب بارها برای طراحی در برابر بارهای ثقلی و محیطی در بخش ۶-۲-۳، برای حوادث غیرعادی در بخش ۶-۲-۴ و برای ملاحظات بهره‌برداری در بخش ۶-۲-۵ ارائه شده است.
سوال ۲: در روش تنش مجاز یا مقاومت مجاز، چند ترکیب بار برای بارهای ثقلی و محیطی ارائه شده است؟
الف) ۷ ترکیب
ب) ۸ ترکیب
ج) ۱۰ ترکیب
د) ۱۴ ترکیب
پاسخ صحیح: گزینه ج — ۱۰ ترکیب
طبق بند ۶-۲-۳-۳، در روش‌های تنش مجاز یا مقاومت مجاز، بارها باید در ۱۰ ترکیب بار منظور شوند و هرکدام که بیشترین اثر نامطلوب را ایجاد کند، ملاک طراحی قرار می‌گیرد.
طبق بند ۶-۲-۳-۳، در روش‌های تنش مجاز یا مقاومت مجاز، بارها باید در ۱۰ ترکیب بار منظور شوند و هرکدام که بیشترین اثر نامطلوب را ایجاد کند، ملاک طراحی قرار می‌گیرد.
سوال ۳: در روش تنش مجاز، وقتی فشار جانبی خاک اثر کاهنده دارد و به‌طور دائم وجود دارد، با چه ضریبی منظور می‌شود؟
الف) ۰٫۶
ب) ۰٫۹
ج) ۱٫۰
د) ۱٫۶
پاسخ صحیح: گزینه الف — ۰٫۶
طبق بند ت-۲ ذیل بخش ۶-۲-۳-۳، اگر اثر فشار جانبی خاک کاهنده باشد و به‌طور دائم وجود داشته باشد، با ضریب ۰٫۶ در ترکیب بارها (روش تنش مجاز) منظور می‌شود.
طبق بند ت-۲ ذیل بخش ۶-۲-۳-۳، اگر اثر فشار جانبی خاک کاهنده باشد و به‌طور دائم وجود داشته باشد، با ضریب ۰٫۶ در ترکیب بارها (روش تنش مجاز) منظور می‌شود.
سوال ۴: اگر طبق فصل ۶-۶ در نظر گرفتن بار سیل برای سازه لازم باشد، در روش LRFD چه ترکیب بار اضافی باید در نظر گرفته شود؟
الف) دو ترکیب بار اضافی با جایگزینی ۲Fa به‌جای W در ترکیب‌های ۴ و ۶
ب) حذف کامل اثر باد از همه‌ی ترکیب‌ها
ج) افزودن بار زلزله به همه‌ی ترکیب‌ها
د) این مورد فقط در روش تنش مجاز اعمال می‌شود
پاسخ صحیح: گزینه الف — دو ترکیب بار اضافی با جایگزینی ۲Fa به‌جای W در ترکیب‌های ۴ و ۶
طبق بند (ث) بخش ۶-۲-۳-۲، اگر طبق فصل ۶-۶ در نظر گرفتن بار سیل لازم باشد، علاوه بر ترکیب‌های ارائه‌شده، باید دو ترکیب بار اضافی با جایگزینی ۲Fa به‌جای W در ترکیب‌های ۴ و ۶ نیز در نظر گرفته شود.
طبق بند (ث) بخش ۶-۲-۳-۲، اگر طبق فصل ۶-۶ در نظر گرفتن بار سیل لازم باشد، علاوه بر ترکیب‌های ارائه‌شده، باید دو ترکیب بار اضافی با جایگزینی ۲Fa به‌جای W در ترکیب‌های ۴ و ۶ نیز در نظر گرفته شود.
سوال ۵: برای کنترل «ظرفیت باقیمانده» سازه پس از وقوع یک حادثه‌ی خسارت‌زا (بند ۶-۲-۴)، چه روشی باید دنبال شود؟
الف) اعضای باربر منتخب به‌صورت فرضی حذف شده و ظرفیت سازه‌ی صدمه‌دیده تحت ترکیب بار ثقلی ارزیابی شود
ب) کل ساختمان باید تخریب و بازسازی شود
ج) فقط بار زلزله در این کنترل لحاظ می‌شود
د) این کنترل اختیاری و بدون روش مشخص است
پاسخ صحیح: گزینه الف — اعضای باربر منتخب به‌صورت فرضی حذف شده و ظرفیت سازه‌ی صدمه‌دیده تحت ترکیب بار ثقلی ارزیابی شود
طبق بند ۳-۴-۲-۶، برای کنترل ظرفیت باقیمانده‌ی باربری سازه پس از وقوع حادثه‌ی خسارت‌زا، اعضای باربر منتخب باید به‌صورت فرضی حذف شوند و ظرفیت سازه‌ی صدمه‌دیده تحت اثر ترکیب بار ثقلی ویژه ارزیابی گردد.
طبق بند ۳-۴-۲-۶، برای کنترل ظرفیت باقیمانده‌ی باربری سازه پس از وقوع حادثه‌ی خسارت‌زا، اعضای باربر منتخب باید به‌صورت فرضی حذف شوند و ظرفیت سازه‌ی صدمه‌دیده تحت اثر ترکیب بار ثقلی ویژه ارزیابی گردد.
سوال ۶: کدام‌یک از موارد زیر جزو «ملاحظات بهره‌برداری» فصل ۶-۲ محسوب نمی‌شود؟
الف) تغییرشکل قائم (افتادگی) کف‌ها و سقف‌ها
ب) تغییرمکان جانبی نسبی طبقات
ج) مقاومت نهایی عضو در برابر گسیختگی (حد مقاومت)
د) ارتعاش سازه ناشی از عبور ساکنان یا وزش باد
پاسخ صحیح: گزینه ج — مقاومت نهایی عضو در برابر گسیختگی (حد مقاومت)
بخش ۶-۲-۵ (ملاحظات بهره‌برداری) به تغییرشکل قائم، تغییرمکان جانبی نسبی، ارتعاش سازه و تغییرمکان ناشی از بارهای خودکرنشی می‌پردازد؛ مقاومت نهایی در برابر گسیختگی به «حد مقاومت» مربوط است، نه به قابلیت بهره‌برداری.
بخش ۶-۲-۵ (ملاحظات بهره‌برداری) به تغییرشکل قائم، تغییرمکان جانبی نسبی، ارتعاش سازه و تغییرمکان ناشی از بارهای خودکرنشی می‌پردازد؛ مقاومت نهایی در برابر گسیختگی به «حد مقاومت» مربوط است، نه به قابلیت بهره‌برداری.
سایر فصل‌های مبحث ۶
فصل ۱: کلیاتفصل ۳: بار مردهفصل ۴: بارهای خاک و فشار هیدرواستاتیکیفصل ۵: بار زندهفصل ۶: بار سیلفصل ۷: بار برففصل ۸: بار بارانفصل ۹: بار یخفصل ۱۰: بار بادفصل ۱۱: بار زلزله
مباحث مرتبط
مبحث ۶: بارهای وارد بر ساختمانهمه مباحث ۲۴گانهآزمون آنلاینابزارهای محاسباتی