إنتقل إلى المحتوى الرئيسي

شروط الكود والمراسي والأساس في مباني الفولاذ الخفيف

يشرح هذا المقال قواعد الكود التي تكمل فحوص الألواح والدعامات في مباني الفولاذ الخفيف: حساب الحمل الزلزالي وتوزيعه، وحصة ألواح الجبس، والشروط الإنشائية، ومراسي الألواح، والأساسات. وللاطلاع على تصميم الألواح والدعامات راجع مقال تصميم ألواح ودعامات الفولاذ الخفيف.

1. الحمل الزلزالي: حمل الزلزال المكافئ وT = 0.2 s (TBDY 10.2.6.1)​

معلومات

وفق TBDY 10.2.6.1 تُستخدم في الحساب الزلزالي لمباني الفولاذ الخفيف طريقة حمل الزلزال المكافئ ويُحصل على التسارع الطيفي للتصميم المرن بأخذ T = 0.2 s. وعندما يكون نوع المبنى “فولاذاً خفيفاً” يحسب البرنامج التسارع الطيفي ومعامل تخفيض الحمل الزلزالي والكميات المتعلقة بهما بقيمة T = 0.2 s؛ أما الدور المحسوب فيبقى للعلم فقط.

  • إذا اختيرت طريقة حساب زلزالي تقوم على دمج الأنماط فيصدر تحذير “TBDY 10.2.6.1” وخطأ في قائمة فحص المشروع (تُحسب الأنماط بأدوارها الخاصة). ويصدر التحذير نفسه عند استخدام نتائج SAP2000 النمطية.
  • حساب معامل تخفيض الحمل الزلزالي بقيمة T = 0.2 s هو أيضاً في جانب الأمان: فإذا كان الدور المحسوب أكبر من 0.2 s يخرج معامل التخفيض أصغر ويكبر الحمل الزلزالي.

2. صلابة اللوحة متناسبة مع السعة (TBDY 10.2.6.1)​

وفق الكود يُوزَّع الحمل الزلزالي على ألواح الفولاذ الخفيف بحسب سعاتها ومواقعها في المسقط. وعندما يجري توزيع القص بطريقة العناصر المحدودة يجعل البرنامج صلابة كل جدار فولاذ خفيف داخل المستوى متناسبة مع مقاومة قص اللوحة: فتتلقى الألواح المكسوّة بـ OSB أو الخشب الرقائقي أو الصاج قصاً أكبر من ألواح الجبس. ولا تتغير صلابة الفولاذ الخفيف الإجمالية للطابق (يبقى قص القاعدة وقص الطابق كما هما).

  • متى يُطبَّق؟ إذا كان اختيار توزيع الحمل على جدران القص في مباني الخشب والفولاذ الخفيف (نوع صلابة اللوحة) في الإعدادات العامة للمشروع “السعة” (الافتراضي) وكانت الجدران مُنمذجة بعناصر إطارية. وفي توزيع القص التقليدي يُوزَّع القص أصلاً بحسب السعة. ويُحفظ الاختيار مع المشروع؛ وتُفتح المشاريع القديمة التي لا تتضمن هذه المعلومة بـ “السعة”.
  • تتغير الصلابة الجانبية داخل المستوى فقط؛ وتبقى الصلابة المحورية والصلابة خارج المستوى وتقاسم الحمل الرأسي كما هي. وفي طابق ذي كسوة من نوع واحد يكون المعامل ≈ 1.
  • اللوحة التي لا تشارك في القص (h/l > 4 أو l < 0.30 m) واللوحة غير المكسوّة على الوجهين كليهما لا تتلقيان قصاً عملياً؛ وإذا كان قص التحليل أقل من واحد في الألف من قص ألواح الطابق في الاتجاه نفسه فلا تُعدّ اللوحة “غير كافية”، ويُكتب في التقرير “ihmal edildi, panel yalnız düşey yük için tasarlandı” (أُهمل، وصُمّمت اللوحة للحمل الرأسي فقط)؛ وإذا تجاوز واحداً في الألف يصدر خطأ. وإذا لم تبقَ في اتجاه ما أي لوحة ذات سعة قص يصدر التحليل إضافةً إلى ذلك خطأ الطابق–الاتجاه (انظر تصميم ألواح ودعامات الفولاذ الخفيف، القسم 3.2).
  • قد تتلقى الألواح القصيرة بين الأبواب والنوافذ في التحليل قصاً أقل من حصص سعتها. ويرفع البرنامج في طلبات اللوحة والدعامة الطرفية والمرساة قص الزلزال وعزمه لكل لوحة إلى حصة السعة على الأقل؛ ويكتب في التقرير “kapasite payı tabanıyla ×r büyütüldü” (كُبّر بمقدار ×r بحد أدنى حصة السعة) (جانب الأمان).
  • لا يُجرى هذا التحجيم في نموذج الجدار القشري؛ ولتوزيع بحسب السعة استخدم نموذج الجدار الإطاري أو توزيع القص التقليدي.

3. حصة ألواح الجبس من الزلزال (TBDY 10.2.7.2)​

معلومات

وفق الكود لا تستطيع ألواح الجبس بمفردها تلبية الطلب الزلزالي. يحسب البرنامج لكل طابق واتجاه (X/Y) من الفولاذ الخفيف حصة لوح الجبس في مقاومة قص اللوحة ويقارنها بحد الجدول 10.3 من TBDY: 80% في المبنى من طابق واحد؛ وفي المبنى من طابقين 80% للطابق العلوي و60% للسفلي؛ وفي المبنى من ثلاثة طوابق من الأعلى إلى الأسفل 80% / 60% / 40%.

  • أي وجه يُعدّ جبساً؟ إذا كان نوع الكسوة في تبويب لوحة الفولاذ الخفيف “لوح جبس” فهو جبس؛ وإذا كان OSB أو خشباً رقائقياً أو kφ من المستخدم فليس جبساً. وإذا كان النوع “غير معرّف” فيُعدّ جبساً الوجه الذي مقاومة قصه vc ≤ 3.4 kN/m. والافتراضي في الجدران الجديدة OSB بسماكة 11 mm (vc = 10.2 kN/m)؛ وتُعدّ الألواح التي نوعها غير معرّف وقيمتها 2.7 kN/m في المشاريع القديمة ألواح جبس. ولا تدخل اللوحة غير المكسوّة على الوجهين كليهما في حساب حصة الجبس.
  • الكسوة المختلطة: إذا كان الوجهان يعملان معاً (2·الأصغر ≥ الأكبر) فيحمل كل وجه نصف القوة؛ وإذا كان الوجه الأكبر هو الحاسم بمفرده فلا حصة للجبس.
  • إذا تُجوّز الحد: يظهر في تحذيرات التحليل وفي قائمة فحص المشروع خطأ “alçı levha payı” (حصة لوح الجبس). الحل: استخدام OSB أو خشب رقائقي أو كسوة من الصاج في جزء من الألواح في ذلك الاتجاه (بإدخال vc ونوع الكسوة).

4. الشروط الإنشائية في الفصل 6 والجدول 1.2 من HCBTİE​

بعد التحليل تُفحص في ألواح الفولاذ الخفيف الشروط التالية؛ وتُعرض المخالفات في تحذيرات التحليل (بأسماء الجدران المعنية) وفي قائمة فحص المشروع وفي هامش تقرير الدعامة. ولا يتغير حساب السعة.

  • تباعد الدعامات ≤ 625 mm (وإذا تُجوّز فلا تُعدّ الكسوة حاملة: تصبح سعة قص اللوحة وkφ غير صالحتين).
  • الدعامة الحاملة مقطع C/Σ، وسماكة الجدار ≥ 0.9 mm (≥ 2 mm إذا كان ارتفاع المبنى أكبر من 10.5 m)، والجذع ≥ 70 mm، والشفة ≥ 9 mm.
  • إذا كانت نسبة ارتفاع الدعامة / عمق الجذع > 50 فيجب تنفيذ صف من الأحزمة عند منتصف الارتفاع (تحذير؛ لا يصدر في اللوح الذي عُرِّف فيه حزام، انظر القسم 6 من هذا المقال).
  • اللوحة ذات h/l > 4 أو l < 30 cm: لا تشارك في سعة قص اللوحة؛ و2 ≤ h/l ≤ 4: تخفيض 2l/h (للعلم).
  • في مبنى الفولاذ الخفيف لا يجوز أن تتجاوز R القيمة 3 عند المطيلية المحدودة ولا 4 عند المطيلية العالية؛ وD = 2؛ ولا يجوز أن يتجاوز ارتفاع المبنى حدّ 7 / 10.5 / 14 m بحسب فئة التصميم الزلزالي ومستوى المطيلية (الجدول 1.2 من HCBTİE).
  • وتذكّر ملاحظة التقرير كذلك بأن يكون المسار السفلي والعلوي للوحة بمقطع U/C وt ≥ 0.8 mm، وأن تؤخذ أحمال الخزائن المعلّقة على الجدار 0.5 kN/m على الأقل.

5. مراسي الألواح ووصلاتها (الفصل 8 من HCBTİE، TBDY 10.4.1.1)​

في نافذة خصائص الجدار يوجد، إلى جانب تبويب لوحة الفولاذ الخفيف، تبويب مرساة الفولاذ الخفيف (يظهر في جدران ألواح الفولاذ الخفيف فقط).

  • مرساة الشد (الرفع): مقاومة التصميم للجهاز ومقاومة وصلة قضيب المرساة/الخرسانة/الطابق (قيم المصنّع أو ETA)، وعدد مسامير الجهاز–الدعامة (0 = يحسب البرنامج العدد اللازم)، وقطر المسمار، وسماكة صفيحة الجهاز ومقاومتها للقطع، ومقاومة القص لجذع المسمار.
  • مرساة القص: نوع الوصلة (مسمار ملولب: الأساس/الخرسانة؛ مسمار: بلاطة الطابق)، والعدد (0 = من التباعد) والتباعد، والقطر، ورتبة المسمار الملولب (4.6–10.9)، ومقاومة الخرسانة أو العنصر السفلي لكل مرساة، وسماكة المسار السفلي (track)، وسماكة العنصر السفلي في الوصلة بالمسامير. وإذا اختير مقطع المسار السفلي في تبويب مسار الفولاذ الخفيف فتؤخذ السماكة من ذلك المقطع (انظر القسم 6 من هذا المقال).

في نهاية التحليل تُحسب لكل لوحة قوة الرفع لكل طرف (مكبّرة بمعامل D وبالتوليفة الحاسمة)، ونسب الجهاز / القضيب–الخرسانة / المسمار / شد الدعامة، والقص لكل مرساة ونسب المسمار الملولب / السحق / الخرسانة، ونسبة قص اللوحة (TBDY 10.3.2.1). مقاومة الجهاز هي قيمة التصميم لطريقة التصميم المختارة؛ أما مقاومة قضيب المرساة/الخرسانة ومقاومة قص الخرسانة فتُدخَل في الطريقتين كقيمة تصميم YDKT. وتُعرض حالات عدم الكفاية في تحذيرات التحليل وقائمة فحص المشروع، وتُعرض المقاومات غير المُدخَلة في تحذير معلوماتي جامع. ويضم تقرير الدعامة أسطر طلب مرساة الشد وسعات الشد ومرساة القص وقص اللوحة والافتراضات.

6. المسارات السفلية والعلوية للألواح والأحزمة (TBDY 10.3.1.3 و10.3.1.4 و10.4.1.1(a)؛ HCBTİE الفصل 6)​

في نافذة خصائص الجدار يوجد، إلى جانب تبويب مرساة الفولاذ الخفيف، تبويب مسار الفولاذ الخفيف (“Hafif Çelik Başlık”) (يظهر في إصدار Ultimate فقط). والحقل الذي يُترك فارغاً أو تُدخل فيه 0 يُعدّ غير مُدخل ويُستخدم الافتراضي:

  • مقطع المسار السفلي / العلوي: يُختار من الكتالوج U أو C أو C+. وإذا لم يُختر يؤخذ تلقائياً مقطع U الأقرب إلى ارتفاع جذع الدعامة وبسماكة جدار المسار في تبويب المرساة (وبسماكة جدار الدعامة إذا لم تُدخل) ويُكتب في التقرير “otomatik” (تلقائي). يُنصح باختيار مقطع المسار الحقيقي: فسماكة جدار المقطع المختار تُستخدم أيضاً في فحوص مرساة القص (سحق المسمار الملولب، ووصلة الطابق من نوع المسمار) وفي فحص مسمار البلاطة–المسار العلوي؛ ولا تؤخذ عندئذ سماكة المسار السفلي في تبويب المرساة في الاعتبار.
  • مسار علوي مزدوج: مساران علويان؛ وتُضاعف مقاومتا الشد والضغط.
  • أول وصلة عند الطرف e1 (mm): بُعد أقرب مرساة قص إلى طرف اللوح (وبُعد مسمار البلاطة في المسار العلوي)؛ 0 = a/2.
  • الحزام: عدد صفوف الأحزمة (0–3)، وسماكة جدار الحزام t، وعرض الشريط b، وقطر المسمار d (No.8 = 4.17 mm)، وعدد المسامير في كل وصلة، وطول الأذن، ومسافة المسمار إلى الحافة، وتباعد المسامير (mm).
  • الحافة الطويلة للكسوة: رأسية أو أفقية. وفي الاستخدام الأفقي يلزم حزام أفقي ينقل القص إلى داخل اللوح (TBDY 10.3.1.4).

وعند التحديد المتعدد تظهر الحقول المختلفة بين الجدران المحددة فارغة (لا اختيار في الخانة، ومربع الاختيار رمادي) ولا تتغير عند الضغط على موافق.

في التحليل يُفحص ما يلي:

  • المسار السفلي: N = v·max(a/2; e1)، v = Vd/L (القص المكبّر بمعامل D من جدول مراسي اللوح)؛ ومقاومة الشد (HCBTİE 4.4، المقطع الصافي بعد طرح ثقب المسمار الملولب) ومقاومة الضغط (EGM). وتؤخذ a من عدد مراسي القص أو من تباعدها؛ وإن لم يُدخل فمن عدد المراسي اللازم.
  • المسار العلوي: القوة المحورية داخل اللوح (بتباعد وصلات البلاطة) وقوة العنصر الجامع إذا كان الجدار على خط ديافرام بلاطة من الفولاذ الخفيف (أكبر قوة محورية للخط + القوة داخل اللوح).
  • الحزام: تفاصيل HCBTİE 6 (a)–(f)؛ وقوة الإسناد F = 0.02·P (تراكمية على طول الدعامات في الجدار غير المكسو)؛ ومسمار الوصلة (TBDY 10.3.4) وشد الشريط (إذا أُدخل العرض؛ وإن لم يُدخل تُسجَّل المساحة اللازمة).
  • TBDY 10.3.1.3 و10.3.1.4: يجب أن يكون المسار بمقطع U أو C وt ≥ 0.8 mm؛ ويجب وجود حزام في الكسوة الأفقية. ويصدر تنبيه معلوماتي إذا اختلف ارتفاع جذع المسار عن جذع الدعامة بأكثر من 10 mm (فلا تستقر الدعامة في المسار) أو كانت سماكة جدار المسار أقل من سماكة جدار الدعامة. ولا يصدر تحذير h/d > 50 في اللوح الذي عُرِّف فيه حزام.

وفي الدعامات غير المكسوّة يخفّض n صفاً من الأحزمة طول انبعاج المحور الضعيف والالتواء إلى h/(n+1). وتظهر النتائج في سطور “ALT / ÜST BAŞLIK” (المسار السفلي / العلوي) و“KUŞAK” (الحزام) في تقرير الدعامة. وللاطلاع على العلاقات راجع مقال الأسس النظرية لتصميم الفولاذ الخفيف.

7. الأساسات: القوى المكبّرة بمعامل D (TBDY 10.4.1.2)​

في مبنى الفولاذ الخفيف تُحجَّم الأساسات بتكبير القوى الداخلية الزلزالية بمعامل المقاومة الزائدة D (2 في الفولاذ الخفيف). ويطبّق البرنامج ذلك في خيار “العناصر المحدودة - تحليل المبنى والأساس معاً”:

  • على تصميم الانحناء والقوة المحورية والقص والالتواء في الأساسات الشريطية،
  • وعلى إجهاد التربة في الأساس الشريطي،
  • وعلى الأساس الحصيري.
خطر

إذا اختير “افتراض الصلابة المطلقة - التحليل التقليدي” يُجرى حساب الأساس بالأحمال الرأسية فقط ويصدر التحليل خطأ؛ فاختر في الإعدادات العامة للمشروع “العناصر المحدودة - تحليل المبنى والأساس معاً”. وفي توليفات الأحمال المعرّفة من المستخدم يُطبَّق D على القص والالتواء فقط ويصدر تحذير؛ فاستخدم توليفات البرنامج. ويظهر في قائمة فحص المشروع سطر معلوماتي “TBDY2018 M.10.4.1.2”.

8. الأسئلة الشائعة​

يظهر خطأ “حصة لوح الجبس” في كل طابق من الفولاذ الخفيف. تُعدّ كسوة الألواح لوح جبس. ووفق TBDY 10.2.7.2 لا تستطيع ألواح الجبس بمفردها تلبية الطلب الزلزالي؛ فأدخل في كل اتجاه كسوة OSB أو خشب رقائقي أو صاج لجزء من الألواح (vc ونوع الكسوة).

في حل العناصر المحدودة زاد قص ألواح OSB وقلّ قص ألواح الجبس. وفق TBDY 10.2.6.1 تتناسب صلابة الألواح مع السعة؛ ولا يتغير قص الطابق الإجمالي. وإذا كانت نسبة قص لوحة OSB غير كافية فقلّل مسافة المسامير أو قوِّ الكسوة.

تسليح أساس مبنى الفولاذ الخفيف أو إجهاد التربة أكبر من المتوقع. وفق TBDY 10.4.1.2 تُكبَّر القوى الداخلية للأساس بمعامل D (2)؛ ويُطبَّق هذا التكبير على الانحناء والقوة المحورية والقص والالتواء وإجهاد التربة في الأساس الشريطي والحصيري.

أتلقى خطأ “TBDY 10.4.1.2 (temel)” (الأساس). يُجرى حساب الأساس بطريقة “افتراض الصلابة المطلقة - التحليل التقليدي” ولا يتضمن الزلزال. اختر في الإعدادات العامة للمشروع “العناصر المحدودة - تحليل المبنى والأساس معاً”.

لماذا لا يتأثر الحمل الزلزالي في مبنى الفولاذ الخفيف بالدور المحسوب؟ وفق TBDY 10.2.6.1 يُحسب التسارع الطيفي بقيمة T = 0.2 s. ويجب أن تكون طريقة الحساب الزلزالي هي طريقة حمل الزلزال المكافئ؛ وإذا اختير دمج الأنماط يصدر تحذير.