الدعم الهيكلي
الدعامات الإنشائية هي جزء من المبنى أو المنشأة يوفر الصلابة والقوة اللازمتين لمقاومة القوى الداخلية (القوى الرأسية الناتجة عن الجاذبية والقوى الجانبية الناتجة عن الرياح والزلازل) وتوجيهها بأمان إلى الأرض. تتسبب الأحمال الخارجية (تأثيرات الأجسام الأخرى) التي تؤثر على المباني في قوى داخلية (قوى وعزوم ناتجة عن باقي أجزاء المنشأة) في دعامات المبنى. يمكن أن تكون الدعامات في نهاية أو في أي نقطة متوسطة على طول عنصر إنشائي أو جزء مكون من المبنى، وتُعرف باسم الوصلات أو المفاصل أو القيود. [ 1 ]
يجب أن توفر هياكل دعم المباني، بغض النظر عن المواد المستخدمة، نتائج دقيقة وآمنة. يعتمد استقرار الهيكل بشكل أقل على وزن وصلابة المادة المستخدمة، وأكثر على هندسته. [ 2 ] ومهما كانت الظروف، فإن صلابة محددة ضرورية لتصميمات الوصلات. يؤثر نوع وصلة الدعم على قدرة تحمل كل عنصر من عناصر النظام الإنشائي. تؤثر كل حالة دعم على سلوك العناصر، وبالتالي على النظام ككل. يمكن أن تكون الهياكل إما أنظمة دعم أفقية ( هياكل الأرضيات والأسقف) أو أنظمة هياكل رأسية (الجدران، والإطارات، واللب، إلخ). [ 3 ]
بناء
الهيكل ضروري للمباني، لكن الهندسة المعمارية، كمفهوم، لا تتطلب هيكلاً. يحتوي كل مبنى على أجزاء حاملة للأحمال وأخرى غير حاملة. تشكل العناصر الإنشائية أنظمةً وتنقل الأحمال المؤثرة على هذه الأنظمة، عبر سلسلة من العناصر، إلى الأرض. تشمل عناصر الهيكل الإنشائي: العناصر الخطية ( الجسور ، الأعمدة ، الكابلات ، الإطارات أو الأقواس) ، والإطارات الفراغية ، والعناصر السطحية (الجدران، البلاطات أو القشور )، والعناصر الحرة. [ 3 ]
تُضيّق المتطلبات الوظيفية للمنشأ نطاق الأشكال الممكنة التي يمكن دراستها. كما تلعب عوامل أخرى، مثل توافر المواد، وظروف الأساسات، والمتطلبات الجمالية، والقيود الاقتصادية، أدوارًا مهمة في تحديد الشكل الإنشائي. [ 4 ] تُعتبر الأنظمة الإنشائية، أو جميع عناصرها وأجزائها، في حالة اتزان إذا كانت هذه الأنظمة في حالة سكون مبدئيًا، وتبقى كذلك عند تعرضها لنظام من القوى وعزوم الانحناء. [ 5 ] هذه ليست جوانب من النموذج يُمكن تخمينها. ولتحليل أي منشأة، من الضروري فهم القوى المؤثرة عليها فهمًا دقيقًا، والتي قد تكون معقدة للغاية.
توجد قوى من نوعين: القوى الخارجية، وهي تأثيرات الأجسام الأخرى على الهيكل قيد الدراسة، والقوى الداخلية، وهي القوى التي تُؤثر بها بقية أجزاء الهيكل على عنصر أو جزء منه على شكل قوى وعزوم. [ 6 ] ويتطلب الهيكل قدرًا ضئيلاً من الانحراف أو المرونة لحماية المواد المحيطة به من هذه القوى.
هيكل الدعم
توجد خمسة أنواع أساسية من هياكل الدعم المثالية، مصنفة حسب أنواع الانحراف التي تقيدها: البكرة ، والمفصلية ، والثابتة ، والمعلقة، والدعم البسيط . [ 1 ]
دعامات بكرات
تسمح دعامات البكرات بالتمدد والانكماش الحراري للجسر، وتمنع تلف العناصر الإنشائية الأخرى، مثل الدعامات المفصلية. وتُستخدم دعامات البكرات عادةً في الجسور الكبيرة. في الهندسة المدنية، يمكن رؤية دعامات البكرات في أحد طرفي الجسر.
لا يمنع دعامة الأسطوانة الحركة الانتقالية في الاتجاهين الأفقي والجانبي، ولا أي حركة دورانية، لكنها تمنع الحركة الانتقالية الرأسية. [ 1 ] [ 5 ] قوة رد فعلها هي قوة خطية واحدة عمودية على السطح، وموجهة بعيدًا عنه (لأعلى أو لأسفل). يُفترض أن هذا النوع من الدعامات قادر على مقاومة الإزاحة العمودية.
قد تكون محامل مطاطية ، أو ذراع متأرجح ، أو مجموعة تروس تسمح بقدر محدود من الحركة الجانبية. على سبيل المثال، يبقى الهيكل الموضوع على زلاجات ثابتة في مكانها طالما أنه لا يحتاج إلا لدعم نفسه. بمجرد أن يضغط حمل جانبي على الهيكل، فإنه سيتدحرج مبتعدًا استجابةً للقوة.
دعامات بكرات أسفل جسر
بكرات تحمل الوتر العلوي للجسر
وصلة تمدد على جسر
دعم مثبت
يربط الدعامة المفصلية أو الدعامة المحورية الجزء الوحيد من العارضة بالجسر، وتُسمى هذه الوصلة وصلة قص. يمكن للدعامة أن تُسلط قوة على العنصر في أي اتجاه، وتمنع الحركات الانتقالية، أو الإزاحة النسبية لأطراف العنصر في جميع الاتجاهات، ولكنها لا تمنع أي حركات دورانية . [ 1 ] قوى رد الفعل هي قوى خطية مفردة مجهولة الاتجاه، أو قوى أفقية ورأسية تُشكل مركبات القوة المفردة مجهولة الاتجاه. [ 5 ]
الدعامة المفصلية تشبه مفصل الكوع البشري، إذ يمكن مدها وثنيها (دوران)، لكن لا يمكن تحريك الساعد يمينًا ويسارًا (انتقال). من مزايا الدعامات المفصلية عدم وجود قوى عزم داخلية، حيث تلعب القوة المحورية فقط دورًا كبيرًا في تصميمها. مع ذلك، لا تستطيع دعامة مفصلية واحدة تقييد الهيكل بشكل كامل، بل يلزم وجود دعامتين على الأقل لمقاومة العزم. [ 7 ] يُعدّ استخدامها في الجمالونات أحد الطرق الشائعة لاستخدام هذه الدعامة.
مفصل على جسر
مفصلة الباب
مفصلة على صندوق
دعم ثابت
تحافظ الدعامات الصلبة أو الثابتة على العلاقة الزاوية بين العناصر المتصلة، وتوفر مقاومة للقوى والعزوم. وهي تُسلط قوىً في جميع الاتجاهات، وتمنع جميع الحركات الانتقالية (الأفقية والرأسية) والدورانية للعنصر. وتُمثل قوى رد فعل هذه الدعامات المركبتين الأفقية والرأسية لمحصلة خطية ، وهي العزم. [ 5 ] وهي نوع صلب من الدعامات أو الوصلات. يُعد استخدام الدعامات الثابتة مفيدًا عندما لا يتوفر سوى دعامة واحدة، وقد شاع استخدامها كدعامة وحيدة للكابولي . [ 7 ] وهي شائعة في وصلات الكمرات بالأعمدة في الإطارات الفولاذية المقاومة للعزوم، ووصلات الكمرات والأعمدة والبلاطات في الإطارات الخرسانية.
التدعيم المتقاطع
نقطة تثبيت قاعدة العمود
دعامة علاقة الملابس
لا يُطبّق دعامة التعليق سوى قوة، وتمنع العنصر من الحركة أو الانتقال بعيدًا في اتجاه التعليق. مع ذلك، لا تستطيع هذه الدعامة منع الحركة الانتقالية في جميع الاتجاهات، ولا أي حركة دورانية. [ 1 ] [ 5 ] يُعدّ هذا أحد أبسط الأشكال الإنشائية التي تكون فيها العناصر تحت تأثير شدّ محض. تتراوح المنشآت من هذا النوع بين المنشآت البسيطة المدعومة بالكابلات أو العوارض، وصولًا إلى الجسور الكبيرة المدعومة بالكابلات وأنظمة الأسقف. [ 4 ]
دعم بسيط
الدعامة البسيطة هي ببساطة وضع العنصر الإنشائي على هيكل خارجي، كما في حالة كتلتين خرسانيتين تحملان لوحًا خشبيًا فوقهما. تشبه هذه الدعامة الدعامة الدوارة من حيث أنها تحد من القوى الرأسية دون القوى الأفقية. لذلك، لا تُستخدم على نطاق واسع في المنشآت الواقعية إلا إذا تأكد المهندس من أن العنصر لن يتحرك. [ 7 ]
دعامة بسيطة لمقعد حجري
جسر بسيط فوق خندق
أنواع الدعم
| اسم | مخطط تخطيطي | شكل بسيط | الحركة المسموح بها | رد فعل | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| رَأسِيّ | أفقي | الدوران (العزم) | اتجاه | رقم | |||
| دعامة متحركة أو دعامة بسيطة (قابلة للتحريك) | لا | نعم | نعم | 1 | |||
| دعامة مثبتة بدبابيس أو بمفصلات | لا | لا | نعم | 2 | |||
| المفصل الأوسط (للعضو المحوري) | لا | لا | نعم | 2 | |||
| دعم ثابت | لا | لا | لا | 3 | |||
| المفصلة الوسطى (لعضو العارضة) | لا | نعم | لا | 2 | |||
انظر أيضاً
- دعامة (معمارية) ، عنصر إنشائي أو زخرفي يبرز من سطح ما، وعادةً ما يكون لتحمل وزن أو تقوية زاوية.
- تقنية الربط ، طرق تجميع الهياكل الهندسية عن طريق الربط الميكانيكي لعنصرين أو أكثر
مراجع
- 1 2 3 4 5 أشواني بيدي ورامزي دابي (2012). الهيكل للمعماريين: مدخل تمهيدي . كندا: جون وايلي وأولاده.
- ↑ تشينغ، فرانسيس دي كيه؛ أونوي، باري؛ زوبربوهلر، دوغلاس (2009). هياكل المباني المصورة: الأنماط والأنظمة والتصميم . هوبوكين، نيو جيرسي: جون وايلي وأولاده.
- 1 2 شويلر، فولفغانغ (25 أغسطس 2015). "بناء الهياكل كهندسة معمارية" . سلايد شير . شركة لينكد إن . تم الاطلاع عليه في 18 سبتمبر 2018 .
- 1 2 ويست، هاري هـ. (1993). أساسيات التحليل الإنشائي . جون ويلسي وأولاده، المحدودة.
- 1 2 3 4 5 "استاتيكا الدعامات الهيكلية" (ملف PDF) . كلية الهندسة بجامعة كنتاكي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 أكتوبر 2018 .
- ↑ كريس إتش. لوبكمان ودونالد بيتينغ (1998). "أنواع الدعم والاتصال" . معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) . بحث جوجل المخصص . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 سبتمبر 2018 .
- 1 2 3 "أنواع الدعم - ملاحظات الأعضاء (الهيكل المدني والمعماري)" . SlideShare . شركة LinkedIn. 2 فبراير 2017. تم الاطلاع عليه في 22 أكتوبر 2018 .
- ^ تاتسورو ساكيموتو (1991). كوزو ريكيجاكو. 001 [ الديناميكيات الهيكلية 001 ] . كيسو دوبوكو كوغاكو شيريزو (باللغة اليابانية). موريكيتاشوبابان. ص 36 – 40. ISBN 4-627-42510-4.
- الهندسة المدنية













