تقصير الأعمدة المحوري Column Axial Shortening في المباني الشاهقة

عندما يتم تطبيق حمل ضغط رأسي على عمود، فإنه يقصر. يحدث التقصير المحوري في جميع الهياكل ولكن عند الوصول إلى ارتفاعات كبيرة يكون لتأثيره أهمية كبيرة. مع إضافة تقصير الأعمدة لكل الطوابق معًا، يصبح التقصير الإجمالي للمبنى الشاهق كبيرًا بما يكفي ليكون له عواقب ملموسة. يجب أن يأخذ المهندس الإنشائي في الاعتبار التقصير عند تشييد المبنى لأنه سيختلف مع إضافة المزيد من الطوابق.

يمكن أن تبدأ بلاطات الأرضية في الميل بسبب تقصير الأعمدة التفاضلي الذي يؤثر بدوره على الكسوة الخارجية، والتقسيمات، والمعدات الميكانيكية، وأكثر من ذلك، وتظهر النتيجة المحتملة في الشكل 1. يمكن أن يؤثر التقصير المحوري للأعمدة أيضًا على توزيع الضغط في العناصر الهيكلية الأفقية.

تقصير الأعمدة المحوري Column Axial Shortening في المباني الشاهقة

اعتمادًا على المواد المستخدمة في البناء ، يختلف حجم تقصير العمود. تميل الأعمدة الفولاذية إلى التأثر بالتقصير المحوري للأعمدة أكثر من الخرسانة المسلحة. ومع ذلك، فإن الخرسانة المسلحة لها تغييرات في الطول من الزحف والانكماش مما يجعل المادتين متساويتين تقريبًا في تغيير الطول الإجمالي. في حين أن التقصير في الأعمدة الفولاذية يُعزى إلى التشوه المرن فقط، إلا أنه يُعزى إلى مجموع الإجهاد المرن الناتج عن تطبيق الحمل، والانكماش الناجم عن الجفاف، وانفعال الزحف الناتج عن الإجهاد المستمر على مدى فترة طويلة في الخرسانة المسلحة .

يمكن أن يحدث تقصير الأعمدة والجدران الخرسانية بمعدلات مختلفة داخل نفس الأرضية (الطابق) مما يؤدي إلى تقصير تفاضلي. ومع ذلك، وفقًا لجمعية الخرسانة (المملكة المتحدة)، فإن تقصير الأعمدة ليس مهمًا في المباني الخرسانية المسلحة التي يقل ارتفاعها عن 10 إلى 15 طابقًا. حيث عند ارتفاع كل طابق، يمكن أن يحدث تقصير أقصاه من 4-5 ملم مقابل تشوه يبلغ حوالي 1.4 ملم / م. يشير التقرير إلى أنه من الصعب تقليل هذا التقصير بشكل كبير. تتمثل الإستراتيجية الأفضل في تقليل التقصير التفاضلي عن طريق تصميم جميع الأعمدة وفقًا لنفس المعايير.

في بحث على المباني الفولاذية باستخدام حزمة تحليل العناصر المحدودة SAP 2000، لوحظ أن الحد الأقصى للتقصير المحوري يحدث في الطابق العلوي من الهيكل وتقريباً صفر في المستوى السفلي. معدل التشوه المحوري المتزايد للعمود الفولاذي مرتفع جدًا من مستوى الأرض إلى مستوى الطابق الأوسط، وفي النهاية يصبح معتدلاً من مستوى الأرضية الوسطى إلى الطابق العلوي. تشهد الأعمدة الداخلية تقصيرًا محوريًا أعلى مقارنةً بالأعمدة الجانبية والزاوية وهو المسؤول عن تطوير التقصير التفاضلي في الأعمدة الفولاذية. وذلك لأن الأعمدة الداخلية يتم تحميلها بشكل أكبر من الأعمدة الخارجية.

من خلال تصميم اتصال أو وصلات أعضاء الهيكل الرأسي للتشوه دون الإجهاد على العناصر المتأثرة (الكسوة الخارجية، الحواجز ، إلخ) يمكن احتواء تقصير العمود. ومع ذلك، لا تزال مشكلة التقصير التفاضلي بين العناصر الرأسية المجاورة قائمة ويجب أخذها في الاعتبار.

للتعويض عن تقصير الأعمدة، يمكن تطبيق عدة طرق مختلفة ؛

  • إذا كانت الإجهادات متساوية بين العناصر الرأسية، فسيكون التغير في الطول أكثر مساواة، خاصة إذا كانت المادة هي نفسها.
  • تصميم جميع الأعمدة بنفس المعايير.
  • الحفاظ على مسافات طويلة صافية بين الأنواع الهيكلية المختلفة مثل النوى (الكور) والأعمدة.
  • يمكن تعويض الأعمدة الفولاذية بجعلها أطول في التصنيع.
  • يمكن تعديل الأعمدة الخرسانية بواسطة القوالب.
  • يمكن إجراء المعادلة بإمالة بلاطات الأرضية في الاتجاه المعاكس لذلك بسبب تقصير العمود أثناء البناء.
  • استخدام الحشوات

لا يعد حساب القيم الدقيقة للتقصير المحوري في الهياكل الخرسانية المسلحة مهمة مباشرة. يعتمد على عدد من المعلمات مثل نوع الخرسانة ونسبة التسليح ومعدل وتسلسل البناء. قد لا تكون هذه المعلومات متاحة للمهندس الإنشائي في مرحلة التصميم.

طور Samarakkody وزملاؤه تقنية لتقييم التقصير المحوري التفاضلي في مبنى شاهق مع أعمدة مركبة فولاذية وخرسانية. تضمنت هذه التقنية تأثيرات تسلسل البناء وتسوية الخرسانة، وإرخاء الإجهاد للخرسانة بسبب وجود الأنبوب الفولاذي، وخصائص المواد التي تعتمد على الوقت مثل الزحف، وتأثيرات أنظمة الحزام والركيزة.

طور Correia و Lobo طريقة مبسطة لتقييم التقصير المحوري في المباني الشاهقة باستخدام نهج تسلسل البناء وحصلا على نتائج إيجابية يمكن مقارنتها مع مخرجات حزم العناصر المحدودة.

اقرأ٤ أنواع من التشققات في الأعمدة الخرسانية وأسبابها

مهندس محمد

مهندس مهتم بعلوم الهندسة المختلفة وخاصة علم البناء والتشييد ونشر الوعي الهندسي. https://m.facebook.com/zahymar

يسعدنا أن نسمع منكم.

إرسال تعليق (0)
أحدث أقدم