تصميم الجسور والأعمدة من الفولاذ الخفيف

بمعزل عن دعامات الألواح، يمكن تصميم رباط (جسر) أو رباط عمودي (عمود) في النموذج بمقطع من الفولاذ الخفيف. يُجرى الحساب بطريقة العرض الفعّال (EGM) انطلاقاً من قوى غلاف العناصر المحدودة للعنصر (M3 وV2 وN؛ وفي العمود أيضاً M2) — وهو النظير في الفولاذ الخفيف لمسار الجسور والأعمدة الفولاذية. وللاطلاع على تصميم الألواح راجع مقال تصميم ألواح ودعامات الفولاذ الخفيف.

معلومات

في أي الإصدارات؟ حسابات الفولاذ الخفيف متوفرة في إصدار StatiCAD Ultimate.

1. تعيين المقطع

1. في نافذة خصائص الرباط (الرباط العمودي) حدّد خيار “فولاذ خفيف” (Hafif Çelik) من خانة نوع العنصر (إلى جانب خياري الخشب والفولاذ).
2. افتح نافذة المقطع المصنّع (Fabrikasyon Profil) للمقطع، واختر ضمن Cold Formed إحدى الفئات C أو Z أو U أو C+ أو Sigma أو Sigma+. تُدرج مقاطع الجداول مسبقة التعريف البالغ عددها 527 بالصيغ “CC C200x80x16x2” و“ZZ Z200x60x15x2” و“UU U200x94x4” و“CPLUS C+200-89x25x15x4” و“SIGMA S200-50x67x16x2” و“SIGMAPLUS S+200-55x95x25x15x4”.
3. اختر المقطع ثم اضغط تعيين؛ فيظهر تلقائياً رسم المقطع (المحيط الفعلي) والخصائص الإجمالية (A وIx وIy من الكتالوج) وكميات الالتواء. تُعيَّن رتبة الفولاذ كمادة (مثل S235 وS355)؛ وتُقرأ Fy وE من هذه المادة.
4. شغّل التحليل؛ وتظهر النتائج في قائمة تحذيرات التحليل وفي التقرير.

2. توليفات الأحمال

تؤخذ الطلبات بالإضافة إلى توليفات البرنامج بتوليفات HCBTİE 4.3.1 — YDKT: 1.4G؛ 1.2G + 1.6Q + 0.5S؛ 1.2G + 1.6S + 1.0Q؛ وعند وجود الرياح 1.2G + 1.0Q + 0.5S + 1.6W و0.9G + 1.6W؛ GKT: توليفات ASCE 7 المقابلة. وبهذا لا تقصر معاملات التوليفات الرأسية في المشروع (الافتراضي 1.0G + 1.0Q) عن عناصر الفولاذ الخفيف. يُكتب في التقرير اسم التوليفة الحاسمة؛ وتشير العلامة “[1.2G+1.0Q]” أو “[GKT]” إلى أن معاملات توليفة البرنامج قد حُوّلت بحسب الطريقة.

ملاحظة

لا توجد حالة حمل الرياح في قائمة توليفات TBDY: ولكي تدخل الرياح في تصميم الجسور والأعمدة يجب اختيار حالات الأحمال والتوليفات المعرّفة (وإلا يصدر تحذير). ويُحسب سهم الجسر من توليفات الخدمة بلا معاملات (G + Q وG + S). أما طريقة التصميم (YDKT/GKT) فتأتي من إعداد المشروع نفسه الخاص بدعامات الألواح.

3. الفحوص

العنصر	الطلبات (غلاف التحليل)	أطوال الانبعاج	الفحوص
الجسر	M3 وV2 وN	Lx = البحر؛ الطول غير المسند جانبياً بحسب إشارة العزم: Lb+ = طول العنصر أو Le من المستخدم (إذا كانت الشفة العلوية مربوطة بالكسوة فلا يوجد انبعاج التوائي جانبي عند العزم الموجب)، Lb− = مسافة إسناد الشفة السفلى (وإذا لم تُدخل فLb+)؛ Cb من مخطط العزم (1 في الكابولي وعندما Lb < L)	M+/Md+ وM−/Md− ذوا الإشارة، وV/Vd، وP/Pd + M/Md (المعادلة 4.8.4)، والانحناء + القص المتزامن (المعادلتان 4.8.5/4.8.6، وفي المقام Mdlo)، وتجعّد الجذع عند المسند (4.8.3)، وضرورة المقوّي 7.4، والسهم L/K وسهم الحمل الحي فقط L/250 (الجدول 7.1)، والاهتزاز (7.5)
العمود	N وM3 وM2 وV2	KLx = KLy = ارتفاع الطابق (K = 1) أو إدخال المستخدم	N/Pd وP/Pd + Mx/Md,x + My/Md,y (المعادلة 4.8.4) وV/Vd وتحذير KL/r > 200؛ وفي العمود المشدود T/Td (المعادلتان 4.8.1/4.8.2)

• مقاومة الانحناء هي الأصغر بين أسطر الانبعاج الكلي (الجانبي الالتوائي) والموضعي والتشوهي؛ وتُحدَّد مقاومة الضغط بالأسلوب نفسه.
• في العمود تُحسب سعة الانحناء حول المحور الضعيف من المقطع الفعّال لكل من الاتجاهين على حدة.
• تُفحص كفاية مقوّي الحافة (الشفة) وفق HCBTİE 4.9.3؛ وإذا وُجد تخفيض فيُكتب في هامش التقرير.
• تُذكر في هامش التقرير المقاطع التي لا تحقق شروط المقطع العرضي في الفصل 3 من HCBTİE (مثلاً: في المقاطع التي تقل فيها نسبة الشفة/الجناح عن 0.20 تُهمَل الشفة).
• للاطلاع على المدخلات الخاصة بجسر البلاطة (ربط الكسوة، ومسافة إسناد الشفة السفلى، وشكل المسند، وطول الارتكاز، والمقوّي، والتكتيف) وتفاصيل الفحوص انظر مقال بلاطة الفولاذ الخفيف: جسور البلاطة والديافرام.
• يُحسب مقطع Z كعارضة سقف (مدّة)/جسر ينحني حول المحور العمودي على الجذع؛ وفي مقطع U يُؤخذ الجناحان كجزء غير مقوّى لعدم وجود شفة ولا ينشأ سطر تشوهي؛ وفي مقطعي C+ وSigma+ يُحتسب الطيّ العكسي عند طرف الشفة جزءاً من مقوّي الحافة.

4. تثبيت دوران الكسوة

يمكن أيضاً أخذ تثبيت الدوران (kφ) الذي توفره الكسوة للجناح في الاعتبار في الجسور والأعمدة: في خصائص العنصر (تبويب الخشب2 في الجسر وتبويب الخشب في العمود) تُدخَل في خانة “الفولاذ الخفيف: تثبيت دوران الكسوة” نوع الكسوة وتباعد العناصر وصلابة انحناء اللوح ومسافة المسامير، وعند الحاجة قيمة kφ من المستخدم.

• يُفترض أن الكسوة المُدخَلة موجودة على كلا الجناحين؛ ففي العناصر التي لا يُكسى إلا جناح واحد منها اترك الخيار “غير معرّف”.
• في العناصر الطرفية التي يكون فيها اللوح على جانب واحد فقط من العنصر (مثل جسر البلاطة الطرفي) أدخل نصف صلابة انحناء اللوح.
• الشروط: مسافة المسامير ≤ 305 mm وتباعد العناصر ≤ 625 mm؛ وإلا تُؤخذ kφ = 0 ويُكتب السبب في التقرير.

5. التقارير

إذا وُجد في المشروع جسر أو عمود من الفولاذ الخفيف فتظهر في مجموعة تقارير عناصر الفولاذ الخفيف صفحتا تصميم جسر الفولاذ الخفيف (EGM) وتصميم عمود الفولاذ الخفيف (EGM): اسم العنصر والمقطع، والهندسة (L وLb / KL والنحافة وA وI)، والطريقة والمادة، والطلبات والتوليفات الحاسمة، والانحناء (كلي / موضعي / تشوهي ← Md؛ وفي الجسر العزمان الموجب والسالب منفصلان)، والقص، وتفاعل المحوري + الانحناء، والسهم في الجسر، وأسطر تجعّد الجذع ومقوّي الجذع والاهتزاز، وأسطر الضغط في العمود، وملاحظة الافتراضات.

6. مكتبة المقاطع الفولاذية الخفيفة مسبقة التعريف

تُقرأ المقاطع من ملف HafifCelikProfil.txt في مجلد التثبيت. يضم الجدول 527 مقطعاً فولاذياً خفيفاً مسبق التعريف: C (89) وZ (90) وU (88) وC+ (87) وSigma (90) وSigma+ (83)؛ الارتفاع 100–400 mm، وسماكة الجدار 1.0–4.0 mm.

في كل سطر رمز النوع (1 = C، 2 = Z، 3 = U، 5 = Sigma، 8 = C+، 9 = Sigma+)، والهندسة الكاملة (H وA وB وC1 وC2 وD الطيّ العكسي وE وF وG وT وR) وخصائص مقطع الكتالوج (الوزن وA وIx وWx وix وIy وWy وiy وex وey). في قائمة دعامات الألواح لا تُعرض إلا مقاطع C وC+ وSigma وSigma+. وفي التصميم تؤخذ A وIx وIy الإجمالية من أعمدة الكتالوج؛ وتُستخدم أعمدة الهندسة في حساب العرض الفعّال والالتواء والانبعاج التشوهي.

معلومات

إضافة مقاطعك الخاصة: الملف نصي بسيط؛ والأسطر التي تبدأ بالرمز # تعليقات. يمكنك إضافة مقاطعك الخاصة بترتيب الأعمدة نفسه (الهندسة بوحدة mm وخصائص المقطع بوحدة cm، والفاصل العشري نقطة). وإذا تُركت أعمدة الكتالوج فارغة أو 0 فتُحسب الخصائص من الهندسة (نموذج بزوايا حادة، أعلى بنسبة بضعة بالمئة).

# Tip|Ad|H|A|B|C1|C2|D|E|F|G|T|R|Agirlik_kgm|Alan_cm2|Ix_cm4|Wx_cm3|ix_cm|Iy_cm4|Wy_cm3|iy_cm|ex_cm|ey_cm
1|C200x80x16x2|200|80|80|16|16|0|0|0|0|2|3|5.9|7.51|471.93|47.19|7.91|60.29|10.51|2.83|2.26|0
5|S200-50x67x16x2|200|67|67|16|16|0|50|15|25|2|3|5.89|7.5|430.94|43.09|7.55|32.56|7.46|2.08|2.34|0

7. النطاق والافتراضات

• لا تُحسب إلا المقاطع الواردة في جدول المقاطع مسبقة التعريف (HafifCelikProfil.txt)؛ وإذا عُيّن مقطع غير موجود في المكتبة يُعلَّم الحساب غير كافٍ مع ملاحظة “kütüphanede yok” (غير موجود في المكتبة).
• يقوم حساب الجسر على افتراض أن الحمل يمر بمركز القص أو أن الالتواء مقيّد بالوصلات (الفصل 5 من HCBTİE). وفي جسور C وU وC+ إذا لم يكن الجناحان مرتبطين بالكسوة ربطاً فعّالاً فيجب توفير وصلة التواء إضافية.
• يُحسب مقطع Z للانحناء حول المحور العمودي على الجذع فقط؛ ولا يُنمذج الانحناء حول المحور الرئيسي ولا السلوك ثنائي المحور بلا تثبيت جانبي.
• في العمود تؤخذ المساحة الصافية للشد مساوية للمساحة الإجمالية؛ ويجب فحص ثقوب المسامير والمسامير الملولبة ومقاومة الوصلة على حدة.
• تُطرح القوة المحورية الاصطناعية (المركّبة) الناتجة عن اجتماع إزاحة محور الجسر والديافرام الصلب من القوة المحورية في تصميم جسر الفولاذ الخفيف (انظر بلاطة الفولاذ الخفيف: جسور البلاطة والديافرام).

8. الأسئلة الشائعة

أتلقى تحذير “… hafif çelik kiriş/kolon hesabı yapılamadı: kesit kütüphanede yok” (تعذّر حساب جسر/عمود الفولاذ الخفيف: المقطع غير موجود في المكتبة). عُيّن للعنصر مقطع من خارج جدول المقاطع مسبقة التعريف. اختر مقطعاً من فئة C أو Z أو U أو C+ أو Sigma أو Sigma+ ضمن المقطع المصنّع (Fabrikasyon Profil) ← Cold Formed.

أتلقى تحذير “… hafif çelik kiriş yetersiz (M/Md=… V/Vd=… sehim=…)” (جسر الفولاذ الخفيف غير كافٍ). كبّر المقطع أو راجع مدخلات الإسناد الجانبي (Le). وفي جسر البلاطة إذا كانت الشفة العلوية مربوطة بالكسوة ربطاً مستمراً فعلّم ذلك في تبويب الفولاذ الخفيف (Hafif Çelik)؛ فيزول الانبعاج الالتوائي الجانبي عند العزم الموجب.

في تقرير مقطع U تُكتب أسطر الانبعاج التشوهي “yok” (لا يوجد). لا يُطبَّق سطر الانبعاج التشوهي على مقطع U الذي لا شفة له؛ فهذه الأسطر مخصصة للأجنحة ذات مقوّيات الحافة.

يظهر في العمود سطر “Çekme” (الشد). يتعرض العمود للشد في توليفة واحدة على الأقل. تُحسب مقاومة الشد بافتراض المساحة الصافية = المساحة الإجمالية؛ ويجب فحص الثقوب ومقاومة الوصلة على حدة.