در سیستم وال مش، طراحی دیوار برای بار باد با هدف اطمینان از عملکرد مناسب دیوار در برابر بارهای خارج از صفحه انجام میشود. در این فرآیند، فشار یا مکش باد بر اساس ضوابط آییننامه محاسبه شده و نتایج آن مبنای کنترل مقاومت و تغییرشکل دیوار قرار میگیرد. از این رو، دقت در تعیین بار طراحی، نقش مستقیمی در انتخاب مشخصات نهایی هنگام اجرای وال مش خواهد داشت.
بار باد چه نقشی در طراحی دیوارهای غیر باربر دارد؟
بار باد یکی از بارهای جانبی است که به صورت عمود بر صفحه دیوارهای غیر باربر وارد میشود و میتواند به شکل فشار یا مکش بر سطح دیوار اثر بگذارد. مقدار این بار به عوامل مختلفی مانند سرعت باد، ارتفاع ساختمان، شکل سازه، شرایط محیطی و نوع نما بستگی دارد؛ به همین دلیل، در برخی پروژهها والمش میتواند به بار حاکم در طراحی دیوار تبدیل شود.
برخلاف بار زلزله که ماهیتی دینامیکی دارد و عملکرد دیوار را در زمان وقوع زمینلرزه ارزیابی میکند، بار باد معمولاً به صورت بار استاتیکی یا شبهاستاتیکی در نظر گرفته شده و هدف از بررسی آن، اطمینان از پایداری و عملکرد مناسب دیوار در شرایط بهرهبرداری است. از این رو، ضوابط آییننامهای بررسی اثر بار باد را به صورت مستقل از بار زلزله الزامی میدانند.
در سیستم وال مش، در صورتی که فشار یا مکش ناشی از باد از ظرفیت دیوار بیشتر باشد، لازم است در طراحی وال مش، مشخصاتی مانند درصد پوشش مش فایبرگلاس، مقاومت کششی توری فایبرگلاس یا سایر پارامترهای طراحی اصلاح شوند تا دیوار الزامات عملکردی مورد انتظار را تأمین کند.
ضوابط طراحی دیوار برای بار باد در سیستم وال مش
طراحی دیوار برای بار باد در سیستم وال مش باید مطابق ضوابط ارائهشده در دستورالعمل طراحی و اجرای ملات مسلح شده با مش الیاف شیشه برای مهار دیوارهای بلوکی انجام شود. در این دستورالعمل، محاسبه بار باد بر اساس الزامات مبحث ششم مقررات ملی ساختمان انجام شده و نتایج آن مبنای کنترل عملکرد خارج از صفحه دیوار قرار میگیرد.
بر اساس ضوابط طراحی، برای تعیین بار باد سه روش در نظر گرفته شده است. انتخاب هر روش به عواملی مانند ارتفاع ساختمان، شرایط پروژه و پیچیدگی سازه بستگی دارد.
در اغلب ساختمانهای متعارف، بار باد با استفاده از روش استاتیکی محاسبه میشود. در این روش، سرعت مبنای باد، ضرایب آییننامهای و شرایط پروژه در محاسبات لحاظ شده و فشار یا مکش طراحی دیوار به دست میآید. سپس این مقدار برای کنترل ظرفیت دیوار و بررسی عملکرد خارج از صفحه آن مورد استفاده قرار میگیرد.
در ادامه، مهمترین پارامترهای مؤثر بر محاسبه بار باد و نقش هر یک در طراحی دیوار بررسی میشوند.
| روش تعیین بار باد | کاربرد |
| روش استاتیکی | مناسب ساختمانهای متعارف با ارتفاع محدود؛ رایجترین روش در طراحی دیوارهای غیر باربر |
| روش دینامیکی | برای ساختمانهای بلند یا سازههایی که رفتار آنها نسبت به اثرات باد حساس است |
| روش تونل باد | برای پروژههای خاص با هندسه پیچیده یا ساختمانهای شاخص که تحلیل دقیق بار باد موردنیاز است |
اطلاعات موردنیاز مهندس محاسب برای طراحی بار باد
پیش از شروع محاسبات، مهندس محاسب باید اطلاعات پایه پروژه را جمعآوری کند. این اطلاعات بهطور مستقیم در محاسبه فشار طراحی باد و کنترل عملکرد دیوار مورد استفاده قرار میگیرند. مطابق ضوابط آییننامه، فشار طراحی دیوار از رابطه زیر محاسبه میشود:
P=0.00613V2LWCeCtCd(CpCg+Cp*Cgi)
که در آن:
- P: فشار یا مکش که به صورت استاتیکی عمود بر سطح عمل می کند.
- V: سرعت مبنای باد بر حسب متر بر ثانیه
- IW: ضریب اهمیت بار
- CC: ضریب اثر تغییر سرعت
- Ct: ضریب اثر پستی و بلندی زمین
- Cd: ضریب هم راستایی باد
- Cg: ضریب اثر تندباد برای سطح خارجی ساختمان
- C*p: ضریب فشار یا مکش داخلی
- Cgi: ضریب اثر تندباد برای سطح داخلی
مقدار هر یک از پارامترهای فوق بر اساس ضوابط مبحث ششم مقررات ملی ساختمان تعیین میشود. به همین دلیل، پیش از انجام محاسبات لازم است اطلاعات پایه پروژه مطابق جدول زیر مشخص شوند.
پس از تعیین این اطلاعات، مهندس محاسب میتواند روش مناسب محاسبه بار باد را انتخاب کرده و فشار طراحی را مطابق ضوابط آییننامه به دست آورد. در ادامه، مراحل طراحی دیوار برای بار باد و نحوه استفاده از این اطلاعات در فرآیند طراحی بررسی میشود.
| اطلاعات موردنیاز | کاربرد در طراحی | مرجع استخراج |
| سرعت مبنای باد | مبنای محاسبه فشار یا مکش باد | مبحث ششم |
| ارتفاع ساختمان | تعیین اثر ارتفاع | نقشههای معماری |
| گروه زبری زمین | تعیین ضریب اثر ارتفاع و زبری | بازدید از محل و مبحث ششم |
| وضعیت توپوگرافی | تعیین ضریب توپوگرافی | مبحث ششم و شرایط سایت |
| نوع نما | تعیین نحوه انتقال بار باد | نقشههای نما |
| موقعیت دیوار | تعیین ضرایب فشار | نقشههای معماری |
| وضعیت باز یا بسته بودن ساختمان | محاسبه فشار داخلی | نقشههای معماری |
چکلیست طراحی دیوار برای بار باد در سیستم وال مش
طراحی دیوار برای بار باد مجموعهای از محاسبات و کنترلهای متوالی است که هر یک بر نتیجه نهایی طراحی تأثیر مستقیم دارند. چکلیست زیر، مهمترین این کنترلها را به صورت خلاصه نشان میدهد.
| چک لیست طراحی دیوار برای بار باد در سیستم وال مش | ||
| هدف از کنترل | مورد کنترل | وضعیت |
| انتخاب روش استاتیکی، دینامیکی یا تونل باد متناسب با پروژه | انتخاب روش مناسب تعیین بار باد | |
| تعیین بار وارد بر دیوار بر اساس ضوابط آییننامه | محاسبه فشار یا مکش طراحی | |
| کنترل عواملی مانند نوع نما، ارتفاع ساختمان و شرایط محیطی | بررسی شرایط پروژه | |
| اطمینان از تأمین مقاومت و محدودیت تغییرشکل مجاز | کنترل عملکرد خارج از صفحه دیوار | |
| بررسی ظرفیت اتصال در برابر تنشهای ناشی از بار باد | کنترل اتصالات دیوار به سازه | |
| اطمینان از انطباق نتایج طراحی با الزامات آییننامه | تأیید نهایی طراحی | |
مثال طراحی دیوار برای بار باد در سیستم وال مش
فرض کنید یک ساختمان مسکونی ۵ طبقه در شهر تبریز با ارتفاع ۱۸ متر در حال طراحی است. یکی از دیوارهای خارجی این ساختمان با سیستم وال مش مهار شده و مهندس محاسب قصد دارد فشار وارد بر دیوار ناشی از بار باد را مطابق ضوابط طراحی کنترل کند.
| مشخصات پروژه | |
| پارامتر | مقدار |
| شهر پروژه | تبریز |
| کاربری ساختمان | مسکونی |
| ارتفاع ساختمان | 18 متر |
| تعداد طبقات | 5 طبقه |
| نوع دیوار | دیوار خارجی غیرسازهای |
| نوع نما | نمای چسبیده |
پارامترهای طراحی
بر اساس شرایط پروژه و ضوابط مبحث ششم مقررات ملی ساختمان، پارامترهای موردنیاز برای محاسبه فشار باد به صورت زیر در نظر گرفته میشوند.
| پارامترهای مورد استفاده در محاسبه فشار باد | ||
| پارامتر | نماد | مقدار |
| سرعت مبنای باد | V | 100 km/h |
| سرعت تبدیل شده باد | V | 27.8 m/s |
| ضریب اهمیت بار باد | Iw | 1 |
| ضریب اثر تغییر سرعت | Ce | 1.15 |
| ضریب پستی و بلندی زمین | Ct | 1 |
| ضریب جهت باد | Cd | 0.85 |
| ضریب فشار خارجی | CpCg | 0.80 |
| ضریب فشار داخلی | C*piCgi | -0.18 |
محاسبه فشار یا مکش وارد بر دیوار
مطابق رابطه ارائهشده در دستورالعمل «طراحی و اجرای ملات مسلح شده با مش الیاف شیشه برای مهار دیوارهای بلوکی»، فشار یا مکش استاتیکی باد از رابطه زیر محاسبه میشود:
P=0.00613V2LWCeCtCd(CpCg+Cp*Cgi)
با جایگذاری مقادیر جدول بالا، فشار طراحی وارد بر دیوار در این مثال برابر خواهد بود با:
P=0.35kpa
کنترل نهایی طراحی
پس از تعیین فشار باد، این مقدار به عنوان بار طراحی دیوار در کنترل مقاومت خارج از صفحه، تغییرشکل و ظرفیت اجزای مهارکننده سیستم وال مش مورد استفاده قرار میگیرد.
| نتایج کنترل طراحی دیوار برای بار باد | |
| مورد کنترل | نتیجه |
| کنترل مقاومت دیوار در برابر بار باد | قابل قبول |
| کنترل تغییرشکل خارج از صفحه | قابل قبول |
| کنترل اجزای اتصال دیوار به سازه | قابل قبول |
| نتیجه نهایی | طراحی تأیید شد |
جمعبندی
طراحی دیوار برای بار باد در سیستم وال مش یکی از مراحل مهم کنترل عملکرد دیوارهای خارجی ساختمان است. در این فرآیند، مهندس محاسب باید با توجه به شرایط پروژه، پارامترهای مؤثر بر بار باد را تعیین کرده و فشار یا مکش وارد بر دیوار را مطابق ضوابط آییننامهای محاسبه کند.
عملکرد مناسب دیوار در برابر بار باد تنها به مقاومت مصالح وابسته نیست، بلکه رعایت جزئیات طراحی، کنترل تغییرشکل خارج از صفحه و بررسی ظرفیت اجزای سیستم وال مش نقش مهمی در تأمین عملکرد نهایی دارد.
استفاده از محاسبات دقیق، انتخاب صحیح مصالح و اجرای مطابق با ضوابط، باعث میشود دیوارهای غیرسازهای در برابر اثرات باد عملکرد مطمئنتری داشته باشند و از بروز آسیبهایی مانند ترکخوردگی یا ناپایداری جلوگیری شود.
