مهندس محاسب برای طراحی دیوار، ابتدا بار باد را مطابق ضوابط مبحث ششم مقررات ملی ساختمان محاسبه می‌کند؛ اما اهمیت این محاسبات تنها به به‌دست آوردن یک مقدار فشار یا مکش محدود نمی‌شود. خروجی محاسبات باید بر اساس الزامات آیین‌نامه‌ای در فرآیند طراحی مورد استفاده قرار گیرد تا مشخص شود آیا دیوار الزامات عملکردی مورد انتظار را تأمین می‌کند یا نیاز به اصلاح طراحی وجود دارد.
در این مقاله، با فرض آشنایی خواننده با اصول محاسبه بار باد ساختمان، به الزامات آیین‌نامه‌ای طراحی دیوارهای غیر باربر در برابر بار باد، نحوه استفاده از نتایج محاسبات در فرآیند طراحی و مهم‌ترین نکاتی که مهندس محاسب باید پس از انجام محاسبات مدنظر قرار دهد، پرداخته می‌شود.
جایگاه بار باد در طراحی دیوارهای غیر باربر وال مش
در طراحی دیوارهای غیر باربر، بار باد یکی از بارهای جانبی است که باید به صورت مستقل مورد بررسی قرار گیرد. اگرچه ممکن است در برخی از پروژه‌های متعارف، کنترل دیوار تحت اثر بار زلزله تعیین‌کننده مقدار پوشش مش باشد، اما این موضوع یک قاعده همیشگی نیست و شرایط پروژه می‌تواند نقش بار باد را در طراحی پررنگ‌تر کند. به همین دلیل، نشریه وال مش بررسی مستقل بار باد را در کنار سایر بارهای طراحی الزامی دانسته است.
هدف از این بررسی، تنها محاسبه فشار یا مکش وارد بر دیوار نیست؛ بلکه اطمینان از عملکرد مناسب دیوار در برابر اثرات خارج از صفحه است. از این رو، مهندس محاسب باید پیش از ورود به کنترل‌های طراحی، روش صحیح تعیین بار باد و الزامات آیین‌نامه‌ای مربوط به آن را در نظر بگیرد تا تمامی مراحل طراحی بر مبنای یک بار طراحی معتبر انجام شوند.
محاسبه بار باد در وال مش بر چه اساسی انجام می‌شود؟
پس از مشخص شدن شرایط پروژه، بار باد باید مطابق ضوابط مبحث ششم مقررات ملی ساختمان محاسبه شود. بر اساس الزامات نشریه وال مش، انتخاب روش محاسبه به عواملی مانند ارتفاع ساختمان، شکل سازه و شرایط پروژه بستگی دارد. از این رو، بار باد می‌تواند با استفاده از روش استاتیکی، روش دینامیکی یا در پروژه‌های خاص با مطالعات تونل باد تعیین شود.
در ساختمان‌های متعارف، معمولاً از روش استاتیکی استفاده می‌شود و فشار یا مکش طراحی بر اساس سرعت مبنای باد، ضرایب آیین‌نامه‌ای و شرایط پروژه محاسبه می‌شود. نتیجه این محاسبات، بار طراحی وارد بر دیوار است که مبنای کنترل عملکرد خارج از صفحه دیوار قرار می‌گیرد.
نکته مهم این است که پایان محاسبات بار باد، پایان فرآیند طراحی نیست. مقدار فشار یا مکش به‌دست‌آمده باید به عنوان بار طراحی به دیوار اعمال شود تا تقاضای خمشی خارج از صفحه دیوار تعیین گردد. سپس این تقاضا با ظرفیت خمشی دیوار مسلح‌شده با وال مش مقایسه می‌شود تا مقدار مش و توری فایبرگلاس مورد نیاز برای تسلیح دیوار به روش سیستم وال مش مشخص گردد.
رابطه کلی محاسبه فشار طراحی بار باد به صورت زیر بیان می‌شود:
P=0.000613V2LWCeCtCd(CpCg+Cp*Cgi)
در این رابطه، پارامترهایی مانند سرعت مبنای باد (V)، ضریب اهمیت (Iw)، ضریب اثر تغییر سرعت باد (Ce)، ضریب پستی و بلندی زمین (Ct)، ضریب جهت باد (Cd) و ضرایب فشار داخلی و خارجی، هر یک بخشی از شرایط پروژه را در محاسبات منعکس می‌کنند و مطابق ضوابط مبحث ششم تعیین می‌شوند.
مهم‌ترین الزامات آیین‌نامه‌ای پس از محاسبه بار باد
پس از محاسبه بار باد، خروجی محاسبات مستقیماً در فرآیند طراحی دیوار مورد استفاده قرار می‌گیرد. بر اساس ضوابط نشریه وال مش، مقدار فشار یا مکش طراحی ابتدا برای تعیین تقاضای خمشی خارج از صفحه دیوار به کار می‌رود و سپس بر مبنای آن، مقدار تسلیح موردنیاز دیوار تعیین می‌شود. پس از تعیین مشخصات سیستم، طراحی باید مطابق معیارهای پذیرش آیین‌نامه کنترل شود.
ضوابط آیین‌نامه‌ای، پذیرش طراحی در برابر بار باد را بر اساس دو معیار اصلی انجام می‌دهند:
| معیارهای پذیرش طراحی دیوار در برابر بار باد | |
| معیار پذیرش | هدف کنترل |
| معیار پذیرش در برابر نیروهای ناشی از بار باد | کنترل مقاومت دیوار و اتصالات در برابر نیروهای واردشده |
| معیار پذیرش در برابر تغییرشکل ناشی از بار باد | کنترل تغییرشکل خارج از صفحه دیوار در محدوده مجاز |
در معیار پذیرش در برابر نیروهای ناشی از بار باد، تنش خمشی ایجادشده در دیوار باید با ظرفیت خمشی آن مقایسه شود. همچنین تنش‌های برشی، فشاری و کششی ناشی از بار باد نیز باید کنترل شوند. علاوه بر این، اتصالات دیوار به سازه نیز باید از نظر ظرفیت تحمل تنش مورد ارزیابی قرار گیرند؛ به همین دلیل، طراحی و انتخاب نبشی وال مش به عنوان یکی از اجزای مهارکننده دیوار، بخشی از کنترل‌های نهایی طراحی محسوب می‌شود.
در معیار پذیرش مربوط به تغییرشکل، هدف اطمینان از آن است که تغییرشکل خارج از صفحه دیوار از حدود مجاز تعیین‌شده در آیین‌نامه تجاوز نکند. بر اساس ضوابط نشریه وال مش، در دیوارهای مسلح‌شده با مش الیاف شیشه، حداکثر تغییرشکل ناشی از بار باد نباید از L/120 فاصله بین تکیه‌گاه‌های جانبی بیشتر باشد. بنابراین، حتی اگر دیوار از نظر مقاومت در برابر نیروهای ناشی از بار باد الزامات آیین‌نامه را تأمین کند، رعایت حد مجاز تغییرشکل نیز برای پذیرش نهایی طراحی الزامی است.
نتایج محاسبات بار باد در وال مش چگونه تفسیر می‌شوند؟
محاسبه بار باد، پایان فرآیند طراحی نیست؛ بلکه آغاز مرحله تفسیر نتایج و تصمیم‌گیری طراحی است. پس از تعیین فشار یا مکش طراحی، تقاضای خمشی ناشی از بار باد در دیوار محاسبه شده و بر اساس آن، مقدار توری فایبرگلاس موردنیاز برای مهار دیوار تعیین می‌شود.
با این حال، مقدار به‌دست‌آمده برای بار باد به‌تنهایی مبنای نهایی طراحی نیست. همین فرآیند برای بار زلزله نیز به‌صورت مستقل انجام شده و برای هر یک از بارهای جانبی، مقدار مش فایبرگلاس موردنیاز تعیین می‌شود. مطابق ضوابط نشریه وال مش، طراحی دیوار بر اساس حالتی انجام می‌شود که به مقدار بیشتری از تسلیح نیاز داشته باشد؛ بنابراین، تفسیر نتایج محاسبات به معنای بررسی اثر هر بار جانبی بر مقدار تسلیح موردنیاز دیوار است، نه مقایسه مستقیم مقادیر بارهای جانبی.
در واقع، خروجی نهایی محاسبات بار باد تنها یک مقدار فشار طراحی نیست، بلکه مقدار تسلیح موردنیاز دیوار برای پاسخگویی به این بارگذاری است. همین منطق برای بار زلزله نیز برقرار بوده و مبنای تصمیم‌گیری در طراحی وال مش، مقایسه نتایج حاصل از این دو فرآیند و انتخاب حالت حاکم خواهد بود. به همین دلیل، مهندس محاسب باید نتایج محاسبات را در چارچوب کل فرآیند طراحی تفسیر کند تا دیوار مطابق الزامات آیین‌نامه‌ای در برابر تمامی بارهای جانبی عملکرد مناسبی داشته باشد.
خطاهای رایج در تفسیر نتایج بار باد در وال مش
بخش قابل توجهی از خطاهای طراحی دیوارهای غیر باربر، نه در محاسبه بار باد، بلکه در نحوه استفاده از نتایج محاسبات رخ می‌دهد. در بسیاری از پروژه‌ها، مقدار فشار یا مکش طراحی به‌درستی محاسبه می‌شود، اما در ادامه فرآیند طراحی، برخی الزامات آیین‌نامه‌ای به‌درستی مورد توجه قرار نمی‌گیرند. جدول زیر، رایج‌ترین این موارد را نشان می‌دهد.
| خطاهای رایج در استفاده از نتایج محاسبات بار باد در طراحی وال مش | |
| خطای رایج | پیامد |
| استفاده مستقیم از فشار باد بدون انجام کنترل‌های آیین‌نامه‌ای | طراحی ناقص دیوار |
| تفسیر مستقل نتایج بار باد بدون بررسی سایر بارهای جانبی | انتخاب نادرست مقدار تسلیح |
| عدم کنترل معیارهای پذیرش مقاومت | کاهش اطمینان از عملکرد دیوار |
| عدم کنترل معیار تغییرشکل خارج از صفحه | افزایش تغییرشکل و احتمال آسیب دیوار |
| بی‌توجهی به کنترل اتصالات دیوار به سازه | کاهش عملکرد اجزای مهاری مانند نبشی وال مش |
رعایت این موارد باعث می‌شود نتایج محاسبات بار باد مطابق ضوابط آیین‌نامه در فرآیند طراحی مورد استفاده قرار گیرند. به همین دلیل، علاوه بر تعیین صحیح مقدار توری فایبرگلاس، کنترل مقاومت دیوار، کنترل تغییرشکل خارج از صفحه و بررسی عملکرد اجزای مهاری مانند نبشی وال مش نیز باید به عنوان بخش جدایی‌ناپذیر طراحی در نظر گرفته شوند.
جمع‌بندی
بار باد یکی از بارهای جانبی مؤثر در طراحی دیوارهای غیر باربر است که باید مطابق ضوابط نشریه وال مش و مبحث ششم مقررات ملی ساختمان محاسبه و در فرآیند طراحی مورد استفاده قرار گیرد. با این حال، اهمیت این بار تنها به محاسبه فشار یا مکش طراحی محدود نمی‌شود؛ بلکه نحوه تفسیر نتایج محاسبات و استفاده از آن‌ها در تعیین مقدار تسلیح و کنترل‌های آیین‌نامه‌ای، نقش اصلی را در طراحی ایفا می‌کند.
در سیستم وال مش، نتیجه محاسبات بار باد برای تعیین مقدار توری فایبرگلاس و مش فایبرگلاس موردنیاز دیوار استفاده شده و پس از آن، معیارهای پذیرش شامل کنترل مقاومت، کنترل تغییرشکل خارج از صفحه و کنترل عملکرد اتصالات مانند نبشی وال مش مورد ارزیابی قرار می‌گیرند. تنها در صورتی که تمامی این الزامات به‌صورت هم‌زمان تأمین شوند، طراحی دیوار با الزامات آیین‌نامه‌ای مطابقت خواهد داشت.
بنابراین، موفقیت در طراحی وال مش تنها به محاسبه صحیح بار باد وابسته نیست، بلکه به استفاده صحیح از نتایج محاسبات و اجرای دقیق کنترل‌های آیین‌نامه‌ای نیز بستگی دارد. همچنین کیفیت اجرای وال مش، انتخاب مناسب پلاستر وال مش و اجرای صحیح جزئیات مهاری، تکمیل‌کننده فرآیند طراحی بوده و عملکرد مورد انتظار دیوار را در برابر بارهای جانبی تضمین می‌کنند.
