مطابق دستورالعمل طراحی و اجرای ملات مسلح شده با مش الیاف شیشه برای مهار دیوارهای بلوکی، محاسبه بار باد باید بر اساس ضوابط مبحث ششم مقررات ملی ساختمان انجام شود. در این فرآیند، پارامترهایی مانند سرعت مبنای باد، ضرایب فشار خارجی و داخلی، ضریب جهت باد، ضریب اثر ارتفاع و سایر ضرایب آییننامهای در تعیین فشار نهایی وارد بر دیوار مؤثر هستند.
در این مقاله، فرمول محاسبه بار باد در سیستم وال مش، پارامترهای موردنیاز، نحوه استخراج ضرایب از مبحث ششم و مهمترین الزامات آییننامهای بررسی میشوند تا مهندسان محاسب بتوانند روند محاسبات را با دقت و سرعت بیشتری انجام دهند.
بار باد در وال مش چیست و چگونه محاسبه میشود؟
مطابق دستورالعمل طراحی و اجرای وال مش، بار باد نیرویی است که در اثر برخورد جریان هوا به سطوح خارجی ساختمان ایجاد میشود و به صورت فشار یا مکش بر دیوار اثر میگذارد. در سیستم وال مش، این نیرو به عنوان یکی از بارهای خارج از صفحه دیوار در نظر گرفته شده و باید پیش از طراحی، مقدار آن مطابق ضوابط آییننامهای محاسبه شود.
بر اساس ضوابط مبحث ششم مقررات ملی ساختمان، مقدار بار باد تنها به سرعت باد منطقه وابسته نیست؛ بلکه پارامترهایی مانند ارتفاع ساختمان، ضریب اهمیت، شرایط توپوگرافی، جهت وزش باد و ضرایب فشار خارجی و داخلی نیز در تعیین فشار نهایی نقش دارند. به همین دلیل، دو ساختمان با ارتفاع یا شرایط محیطی متفاوت، حتی اگر در یک شهر احداث شوند، ممکن است بار باد یکسانی نداشته باشند.
در سیستم وال مش، فشار طراحی باد از رابطه زیر محاسبه میشود:
P=0.00613V2LWCeCtCd(CpCg+Cp*Cgi)
که در آن:
| پارامترهای اصلی فرمول محاسبه بار باد در سیستم وال مش | ||
| نماد | عنوان پارامتر | کاربرد |
| V | سرعت مبنای باد | تعیین شدت اولیه بار باد |
| Lw | ضریب اهمیت | اعمال اهمیت ساختمان در طراحی |
| Ce | ضریب اثر تغییر سرعت باد | در نظر گرفتن اثر ارتفاع و زبری زمین |
| Ct | ضریب پستی و بلندی زمین | اعمال اثر توپوگرافی محل پروژه |
| Cd | ضریب جهت باد | در نظر گرفتن اثر جهت وزش باد |
| CpCg | ضریب فشار خارجی | تعیین فشار یا مکش وارد بر سطح خارجی دیوار |
| C*piCgi | ضریب فشار داخلی | تعیین فشار یا مکش وارد بر سطح داخلی دیوار |
همانطور که مشاهده میشود، سرعت باد تنها یکی از پارامترهای این رابطه است و مقدار نهایی بار باد از ترکیب چندین ضریب آییننامهای به دست میآید. در ادامه مقاله، نحوه تعیین هر یک از این پارامترها و محل استخراج آنها از مبحث ششم مقررات ملی ساختمان بررسی خواهد شد.
پارامترهای محاسبه بار باد از کجا استخراج میشوند؟
پس از مشخص شدن رابطه محاسبه بار باد، مهمترین مرحله تعیین صحیح پارامترهای ورودی است. هر یک از این پارامترها از بخش مشخصی از مبحث ششم مقررات ملی ساختمان استخراج میشود و مقدار آن به شرایط واقعی پروژه بستگی دارد. به همین دلیل، مهندس محاسب باید قبل از شروع محاسبات، اطلاعات پایه ساختمان را تکمیل کرده و سپس به ترتیب، ضرایب موردنیاز را از جداول و بندهای آییننامه استخراج کند.
جدول زیر، ترتیب پیشنهادی استخراج پارامترهای محاسبه بار باد را نشان میدهد.
| مراحل استخراج پارامترهای محاسبه بار باد | ||
| گام | اقدام مهندس محاسب | پارامتر حاصل |
| ۱ | تعیین موقعیت جغرافیایی پروژه | سرعت مبنای باد (V) |
| ۲ | تعیین گروه اهمیت ساختمان | ضریب اهمیت (Lw) |
| ۳ | تعیین ارتفاع ساختمان و گروه زبری زمین | ضریب اثر تغییر سرعت باد (Ce) |
| ۴ | بررسی شرایط توپوگرافی محل پروژه | ضریب پستی و بلندی زمین (Ct) |
| ۵ | اعمال ضریب جهت باد مطابق ضوابط آییننامه | ضریب جهت باد (Cd) |
| ۶ | بررسی موقعیت دیوار و نوع نما | ضریب فشار خارجی (CpCg) |
| ۷ | بررسی وضعیت بازشوها و فشار داخلی ساختمان | ضریب فشار داخلی (C*piCgi) |
پس از تعیین این پارامترها، مقادیر بهدستآمده در رابطه محاسبه بار باد قرار میگیرند و فشار یا مکش طراحی دیوار محاسبه میشود. این مقدار، مبنای کنترل عملکرد دیوار و سایر اجزای وال مش در برابر بار باد خواهد بود.
سرعت مبنای باد (V) در محاسبه بار باد وال مش چگونه تعیین میشود؟
سرعت مبنای باد (V) یکی از پارامترهای اصلی رابطه محاسبه بار باد است و شدت اولیه بار باد را مشخص میکند. مقدار این پارامتر بر اساس موقعیت جغرافیایی پروژه تعیین شده و مبنای اعمال سایر ضرایب آییننامهای در محاسبات قرار میگیرد.
مطابق ضوابط مبحث ششم مقررات ملی ساختمان، مهندس محاسب باید ابتدا شهر یا محل اجرای پروژه را روی نقشه پهنهبندی سرعت باد تعیین کرده و سپس سرعت مبنای متناظر با آن را از جدول مربوطه استخراج کند. این سرعت معمولاً بر حسب کیلومتر بر ساعت (km/h) ارائه میشود و پیش از جایگذاری در رابطه محاسبه بار باد، باید به متر بر ثانیه (m/s) تبدیل شود.
برای تبدیل واحد از رابطه زیر استفاده میشود:
V (m/s) = V (km/h) ÷ 3.6
به عنوان مثال، اگر سرعت مبنای باد یک شهر 100 km/h باشد، مقدار قابل استفاده در رابطه محاسبه بار باد برابر 27.8 m/s خواهد بود.
| مراحل تعیین سرعت مبنای باد (V) | |
| مرحله | اقدام |
| ۱ | تعیین موقعیت جغرافیایی پروژه |
| ۲ | استخراج سرعت مبنای باد از نقشه و جدول مبحث ششم مقررات ملی ساختمان |
| ۳ | تبدیل سرعت از km/h به m/s |
| ۴ | استفاده از مقدار بهدستآمده در رابطه محاسبه بار باد |
ضریب اهمیت (Iw) و ضریب جهت باد (Cd) چگونه در محاسبات بار باد تعیین میشوند؟
ضریب اهمیت (IW) و ضریب جهت باد (Cd) از ضرایب اصلاحکننده رابطه محاسبه بار باد هستند که مطابق ضوابط مبحث ششم مقررات ملی ساختمان تعیین میشوند. این ضرایب اگرچه مستقیماً به شرایط فیزیکی دیوار وابسته نیستند، اما در تعیین فشار نهایی وارد بر دیوار نقش دارند.
ضریب اهمیت (IW) با توجه به گروه اهمیت ساختمان انتخاب میشود. ساختمانهای با اهمیت بیشتر، مانند مراکز درمانی یا ساختمانهای امدادی، دارای ضریب اهمیت بالاتری هستند و در نتیجه بار باد بزرگتری برای آنها در نظر گرفته میشود.
ضریب جهت باد (Cd) نیز برای در نظر گرفتن احتمال وقوع باد از جهتهای مختلف در محاسبات استفاده میشود. مقدار این ضریب به صورت مستقیم از ضوابط آییننامه استخراج شده و نیازی به محاسبه جداگانه ندارد.
| مبنای تعیین ضرایب Iw و Cd | ||
| پارامتر | مبنای تعیین | محل استخراج |
| ضریب اهمیت (Iw) | گروه اهمیت ساختمان | مبحث ششم مقررات ملی ساختمان |
| ضریب جهت باد (Cd) | ضوابط آییننامهای | مبحث ششم مقررات ملی ساختمان |
ضریب اثر تغییر سرعت باد (Ce) و ضریب پستی و بلندی زمین (Ct) چگونه تعیین میشوند؟
سرعت باد در تمام نقاط یکسان نیست و با افزایش ارتفاع یا تغییر شرایط زمین، شدت آن نیز تغییر میکند. به همین دلیل، در رابطه محاسبه بار باد از ضرایب (Ce) و (Ct) استفاده میشود تا شرایط واقعی محل پروژه در محاسبات لحاظ شود.
ضریب اثر تغییر سرعت باد (Ce) برای در نظر گرفتن تغییرات سرعت باد در ارتفاعهای مختلف و همچنین تأثیر زبری سطح زمین به کار میرود. به عنوان مثال، رفتار باد در یک منطقه شهری با ساختمانهای متراکم با یک منطقه باز یا ساحلی یکسان نیست؛ بنابراین مقدار این ضریب با توجه به ارتفاع ساختمان و گروه زبری زمین از جداول مبحث ششم مقررات ملی ساختمان استخراج میشود.
در مقابل، ضریب پستی و بلندی زمین (Ct) اثر عوارض طبیعی مانند تپهها، ارتفاعات یا شیب زمین را بر سرعت باد اصلاح میکند. در بسیاری از پروژههای ساختمانی که در زمینهای نسبتاً هموار اجرا میشوند، مقدار این ضریب برابر یک در نظر گرفته میشود، اما در مناطق دارای توپوگرافی خاص باید مطابق ضوابط آییننامه تعیین شود.
| عوامل مؤثر بر تعیین ضرایب Ce و Ct | ||
| پارامتر | عوامل مؤثر در تعیین | نحوه استخراج |
| ضریب اثر تغییر سرعت باد (Ce) | ارتفاع ساختمان و گروه زبری زمین | جداول مبحث ششم مقررات ملی ساختمان |
| ضریب پستی و بلندی زمین (Ct) | توپوگرافی و عوارض طبیعی محل پروژه | ضوابط مبحث ششم مقررات ملی ساختمان |
تعیین صحیح این دو ضریب باعث میشود فشار طراحی باد با شرایط واقعی پروژه تطابق بیشتری داشته باشد و از برآورد کمتر یا بیشتر از مقدار واقعی بار باد جلوگیری شود.
ضریب فشار خارجی (CpCg) و ضریب فشار داخلی (C*piCgi) چگونه تعیین میشوند؟
در محاسبه بار باد، تمام نیروی وارد بر دیوار ناشی از برخورد مستقیم باد نیست. بخشی از این نیرو از فشار یا مکش ایجاد شده روی سطح خارجی دیوار و بخشی دیگر از اختلاف فشار هوای داخل ساختمان به وجود میآید. به همین دلیل، در رابطه محاسبه بار باد از دو ضریب مستقل برای فشار خارجی و فشار داخلی استفاده میشود.
ضریب فشار خارجی (CpCg) بیانکننده اثر جریان باد بر سطح خارجی ساختمان است. مقدار این ضریب به عواملی مانند محل قرارگیری دیوار، شکل ساختمان و ناحیه مورد بررسی روی نما بستگی دارد و مطابق جداول و شکلهای مبحث ششم مقررات ملی ساختمان تعیین میشود.
در مقابل، ضریب فشار داخلی (C*piCgi) شرایط فشار داخل ساختمان را در محاسبات وارد میکند. مقدار این ضریب با توجه به وضعیت بازشوها، میزان نفوذپذیری پوسته ساختمان و نحوه تبادل هوا بین داخل و خارج تعیین میشود. در ساختمانهایی که بازشوهای بزرگی دارند، اثر فشار داخلی میتواند بر مقدار نهایی بار طراحی تأثیر قابل توجهی داشته باشد.
| مبنای تعیین ضرایب فشار خارجی و فشار داخلی | ||
| پارامتر | عامل مؤثر | محل استخراج |
| ضریب فشار خارجی (CpCg) | موقعیت دیوار، شکل ساختمان و ناحیه قرارگیری روی نما | جداول و شکلهای مبحث ششم مقررات ملی ساختمان |
| ضریب فشار داخلی (C*piCgi) | وضعیت بازشوها و میزان نفوذپذیری ساختمان | ضوابط مبحث ششم مقررات ملی ساختمان |
خطاهای رایج در محاسبه بار باد در وال مش
در فرآیند محاسبه بار باد، برخی اشتباهات میتوانند باعث برآورد نادرست فشار طراحی و در نتیجه طراحی غیرایمن یا غیراقتصادی دیوار شوند. مهمترین این خطاها عبارتاند از:
- استفاده از سرعت مبنای باد مربوط به شهر یا منطقهای غیر از محل اجرای پروژه.
- تبدیل نکردن سرعت باد از km/h به m/s قبل از محاسبه فشار سرعت باد.
- انتخاب نادرست گروه زبری زمین و در نتیجه تعیین اشتباه ضریب Ce.
- در نظر نگرفتن شرایط توپوگرافی پروژه هنگام تعیین ضریب Ct.
- انتخاب نادرست ضرایب CpCg و C*piCgi بدون توجه به موقعیت دیوار، نوع نما و وضعیت بازشوها.
- استفاده از مقادیر تقریبی به جای استخراج ضرایب از جداول و ضوابط مبحث ششم مقررات ملی ساختمان.
- اعمال همزمان بار باد و بار زلزله، در حالی که این دو بار مطابق ضوابط به صورت مستقل بررسی میشوند.
جمعبندی
محاسبه صحیح بار باد، یکی از مهمترین مراحل طراحی دیوارهای غیر باربر در سیستم وال مش است و دقت در استخراج پارامترهای آییننامهای، تأثیر مستقیمی بر ایمنی و عملکرد نهایی دیوار دارد. همانطور که در این مقاله بررسی شد، مهندس محاسب باید با تعیین صحیح سرعت مبنای باد، ضرایب مؤثر و فشار طراحی، مبنای مناسبی برای کنترل دیوار در برابر بارهای خارج از صفحه فراهم کند.
البته عملکرد مناسب سیستم وال مش تنها به محاسبات محدود نمیشود. انتخاب مش فایبرگلاس یا توری فایبرگلاس متناسب با الزامات پروژه، استفاده از مصالح مناسب و رعایت اصول اجرای وال مش نیز در دستیابی به عملکرد مطلوب سیستم نقش مهمی دارند. به همین دلیل، طراحی صحیح در کنار اجرای اصولی، میتواند ایمنی و دوام دیوارهای غیر باربر را در برابر بار باد تضمین کند.
