بارهای مختلف بر اساس تغییرشان نسبت به زمان، به دو نوع اصلی دینامیک و استاتیک تقسیم میشوند. بارهای دینامیک، بارهایی هستند که با گذشت زمان تغییر میکنند. به علاوه، این بارها باعث ایجاد نیروی اینرسی غیر قابل اجتناب در سازه میشوند.
از بارهای دینامیکی میتوان به بار نوسانگر هارمونیک یا هماهنگ ساده، بارهای متناوب غیر هماهنگ، بار ضربهای و بار نامنظم اشاره کرد. جدول زیر، تقسیمبندی کلی انواع بارهای دینامیک را نمایش میدهد. در ادامه، به معرفی این موارد میپردازیم.
بارهای دینامیک | بارهایی با مقدار مشخص | بارهای متناوب (هماهنگ ساده و ناهماهنگ) |
بارهای نامتناوب (ضربهای و غیره) | ||
بارهایی با مقدار نامشخص (تصادفی) | بار ناشی از وزش باد | |
بارهای لرزهای | ||
بارهای نامشخص دیگر |
بار متناوب چیست و چه انواعی دارد؟
در بارگذاری متناوب، اعمال بار برای دورههای طولانیمدت صورت میگیرد و شدت آن به طور پیوسته تغییر میکند. بارهای متناوب توسط ماشینآلات چرخشی، ترافیک، تندباد، امواج آب و ماشینآلات صنعتی به وجود میآیند. این بارها با عنوان دیگری مانند بارهای تکراری، چرخهای و خستگی نیز شناخته میشوند.
بار هماهنگ ساده چیست و چه اهمیتی در دینامیک سازه دارد؟
بارهای هماهنگ ساده، بارهایی هستند که مقدار آنها به صورت هارمونیک و متناوب تغییر میکند. نحوه تغییر این بارها را میتوان با توابع هارمونیکی نظیر P(t)=POsinθt و P(t)=POcosθt نمایش داد. تحلیل عکسالعمل سازه در شرایط بارگذاری هماهنگ ساده از اهمیت بالایی برخوردار است.
بار اعمال شده توسط ماشینآلات چرخشی بر روی ساختمان، به عنوان بار هماهنگ ساده با الگوی هارمونیک در نظر گرفته میشود.
وجود این نوع بار در سازههای مهندسی، در کنار امکان نمایش بارهای متناوب غیر هماهنگ به صورت مجموعهای از مولفههای هماهنگ ساده، اهمیت این بارهای دینامیکی را بیشتر میکند. در واقع، هر نوع بارگذاری متناوب را میتوان به برهمنهی عکسالعملهای ناشی از مولفههای هماهنگ ساده تبدیل کرد. علاوه بر این، عکسالعملهای سازه در برابر بارهای هماهنگ ساده، بیانگر ویژگیهای دینامیکی آن است. به همین دلیل، این نوع بار اهمیت بسیار زیادی در تحلیل دینامیک سازه دارد.
بار متناوب ناهماهنگ چیست؟
رفتار بارهای متناوب ناهماهنگ از توابع متناوب زمانی پیروی میکند. رفتار این بارها با توابع هماهنگ ساده متفاوت است. فشار هیدرودینامیک موجهای آرام در پشت سد و نیروی پیشرانه ایجاد شده توسط پرههای یک کشتی، به عنوان بارهای متناوب ناهماهنگ در نظر گرفته میشوند.
بار ضربه ای چیست؟
بارهای ضربهای در هنگام برخورد دو شی به یکدیگر یا اصابت یک شی در حال سقوط به یک سازه ایجاد میشوند. مقدار این بارها در بازههای زمانی کوتاه به سرعت کاهش یا افزایش مییابد. بار ناشی از انفجار، سقوط و ترافیک سنگین وسایل نقلیه، مثالهای خوبی از بارهای ضربهای هستند.
بار دینامیکی نامنظم چیست؟
تعریف بارهای دینامیکی نامنظم با استفاده از روابط تحلیلی دشوار است. این بارها ماهیت پیچیده و مقدار، جهتگیری و محل قرارگیری نامشخصی دارند. از بارهای دینامیکی نامنظم شناختهشده میتوان به بارهای ناشی از زلزله یا وزش باد اشاره کرد.
بارهای ناشی از زلزله و نمودار رفتار برج آب در برابر بارهای ارتعاشی