الأحمال المؤئرة على المنشآت

الأحمال : هي مجموعة القوى التي تصمم المنشأة على أساس أن تتحملها ومع استمرار وجودها حتى عمر معين دون أن تنهار المنشأة بتأثير هذه القوى ( الأحمال ) ويقصد بها :


1- الأحمال (الأفعال ) المباشرة :
أي القوى التي يخضع لها المنشأ مباشرة بطبيعته وهي :

1- الأحمال الدائمة.
2- الأحمال الإضافية:
- الديناميكية
-غير الديناميكية
3- الأحمال المناخية.

وبما أن جميع هذه الأفعال تنتقل بواسطة المنشأ إلى الأساسات فإنها تدعى أفعالاً مباشرة.


2- الأفعال غير المباشرة ( أفعال التشكلات المفروضة ) :

وهي الأفعال التي قد يتعرض لها المنشأ كالقوى الناتجة عن الحرارة والانكماش والزحف والإجهاد المسبق وتحركات الركائز وحدوث التشقق .


1- الأحمال الدائمة :

الأحمال الدائمة هي القوى الدائمة الناتجة عن الجاذبية ، كالأثقال على مختلف أنواعها ، سواء منها الأثقال الذاتية للمنشأ أو أثقال العناصر الثابتة فوقه ، أو القوى الجاذبية المركزة على المنشأ من جراء أثقال خارجية ، كدفوع أتربة الجدران الساندة مثلاً .

يدخل ضمن هذا التعريف الأوزان الذاتية للمنشأ ، أو أوزان العناصر المركزة عليه بصورة مستديمة كالقواطع والجدران والبلاط والتوريق ( الطينة ) والبياض وتمديدات التجهيزات والأتربة المحمولة .


2- الأحمال الإضافية :

يتم تحديد الأحمال الإضافية في بداية العمل الإنشائي من قبل المهندس المصمم ، وفي حال عدم تعيينها يمكن أخذها من كودات الأبنية الخاصة وفي حال عدم وجود هذه الأخيرة يمكن أخذها من جداول خاصة تعطي أحمال الاستعمال الدنيا .

1) عندما يتوقع أن الحمل المركز قد يولد إجهادات أو انفعالات موضعية يزيد تأثيرها عن تأثير الحمل الموزع بانتظام يتوجب التحقق من تأثير هذا الحمل المركز وذلك بتطبيقه في الموضع الأكثر خطورة للمنشأ .
2) يقصد بكلمة (( تحسب )) أن القيم يجب أن تقرر من واقع الأحمال الفعلية المتوقع تطبيقها على المنشأ بناءً على الاستخدام المخطط لها .

تقسم الأحمال الإضافية إلى نوعين رئيسيين :

● الأحمال الإضافية الديناميكية : هي التي تخلق في المنشأ قوى أخرى تضاف إلى قيم القوى الأساسية وتكون نتيجة التركيز الديناميكي والارتجاج الحاصلين على المنشأ من تحركات الأحمال الديناميكية، وتدخل هذه الأحمال في الحساب بضربها بمعامل خاص يحسب على أساس نسبة قيمة تردد الحمل الديناميكي وقيمة تردد المنشأ، كما تدخل فيه نسبة قيمة الأحمال الديناميكية إلى قيمة الأحمال الثابتة.

● الأحمال الإضافية غير الديناميكية : تعرف بما يلي :

 الأثقال الستاتيكية التي تنقل من مكانها من وقت إلى آخر كأساس للبيوت والأجهزة والآلات الستاتيكية غير المثبتة والمواد المخزنة .

 أثقال الأشخاص مستعملي المنشأ شرط أن يؤخذ بالحسبان في تقدير هذه الأثقال، العامل الديناميكي، في حال وجوده، كما يحدث في صالات الاجتماعات مثلاً .

تدخل هذه الأحمال في الحساب بشكل أحمال موزعة بانتظام على المنشأ ويحقق أيضاً على حمل مركز وتؤخذ قيم هذه الأحمال الموزعة والمركزة وفقاً لجداول خاصة .


الحمل الإضافي المكافئ للحوائط الخفيفة على الأسقف المسلحة : تعد الحوائط الفاصلة الداخلية الموجودة على الأسقف المسلحة خفيفة إذا كانت أوزانها لاتزيد عن( 1.5kN ) لكل متر مربع من مساحات الحوائط، ويمكن الاستعاضة عن حمل الحائط الخفيف المركز على خط طولي بحمل مكافئ موزع بانتظام على مساحة السقف المسلح الموجود عليها .

الحمل الإضافي للحوائط الثقيلة على الأسقف المسلحة : تعد الحوائط الفاصلة الداخلية الموجودة على الأسقف المسلحة ثقيلة إذا كانت أوزانها تزيد عن (1.5kN) لكل متر مربع من مساحات الحوائط، ويمكن الاستعاضة عن حمل الحائط الثقيل المركز على خط طولي يحمل مكافئ موزع بانتظام على مساحة السقف المسلح المتواجد عليها .

القوى الأفقية المؤثرة على حواجز الشرفات :إن حواجز حماية الشرفات ( درابزين ) يجب أن تتحمل في أعاليها قوى أفقية عرضية تساوي 1kN/m و يجب ألا يقل معامل الأمان ضد الانقلاب عن 1.5 .


3- الأحمال المناخية :

هي القوى التي تسلط على المنشأ بفعل العناصر المناخية وأهمها : أحمال الرياح ، وأحمال الثلوج .

1- أحمال الرياح :
يتم تقييم أحمال الرياح انطلاقاً من فرضية أساسية باعتبار أن الطاقة الحركية للرياح الناتجة عن سرعتها تتحول الى طاقة ضغط ستاتيكي مكافئ بمجرد اصطدام الرياح بحاجز ثابت ولانهائي وفقاً للصيغة : Wd= v2 /1530

Wd = الضغط الستاتيكي المكافئ لهبة الرياح الناتجة عن سرعتها (kN/m2) .

V = تمثل سرعة الريح التصميمية وتقدر بالمتر في الثانية .

تؤخذ قيم سرعات هبات الرياح (Vk) من سجلات دوائر الأرصاد الجوية في المنطقة المدروسة وتستخدم هذه القيم في حساب سرعة التصميمية (v) ولكل اتجاه على حدة .

تعرف الهبة بأنها ريح تستمر لمدة أكثر من عشرين ثانية وسرعتها أكثر من 8.5 م / ثا على يكون الفرق في سرعة الريح بين بداية الهبة وأعظم سرعة فيها أكثر من 4.5 متر/ ثا .

تقوم دوائر الأرصاد الجوية عادة بإعطاء قيمة سـرعة هبة الرياح القصوى السنوية لمنطقة ما ، وكذلك إعطاء قيم سرعات هبات الرياح السنوية القصوى للسنين التي تم فيها تسجيل فعلي لحركة الرياح في منطقة ما مدروسة ؛
واعتماداً على القيم المعتمدة لسرعات هبات الرياح السنوية القصوى تعرف سرعة الرياح المميزة المعتمدة في التصميم بأنها : سرعة هبة الرياح التي لا يمكن تجاوزها أكثر من مرة واحدة خلال خمسين عاماً متتالية ويرمز لها بالرمز (Vk) .

أما إذا قلت الفترة المسجلة لسرعات هبات الرياح القصوى السنوية لمنطقة ما عن خمسين عاماً متتالية ، فيمكن تحديد سرعة الرياح المميزة المعتمدة في التصميم باستخدام العلاقات الرياضية المناسبة ،وتؤخذ من المراجع المختصة في الأرصاد الجوية .

2- أحمال الثلوج :
يتم تقييم أحمال الثلج في المناطق المعرضة لتساقط الثلوج من خلال البارامترات التالية :

1- الوزن الحجمي للثلج .
2- السماكة المتوسطة الممكن تجمعها فوق المنشأ .
3- انحدار السطح الذي يتساقط عليه الثلج .

ولقـد دلت التجارب على أن الوزن الحجمي يتكيف مع نوعية تكاثــف الثلج و يتراوح بين ( 1-4 ) kn/m3، أي بمعدل وسطي (2.5 ) kn/m3 ، يؤخذ في الحسبان تجلد الثلج في بعض الأحيان ، إذ ينتج عنه سـماكة في الجليد قد تبلغ خمسين ميليمتراً ، ويكون الوزن الحجمي للجليد مساوياً( 10kn ) أي وزن الماء النوعي .

في الحالات العادية والمساحات الأفقية التي لا يتجاوز انحدارها عن الأفق وحتى علو قدره 2500m فوق سطح البحر يمكن اعتماد قيم أفعال الثلج Ps مقدرة بالـ kn/m2 .


4- أحمال الحرارة والانكماش :

التشـكلات الناتجة عن الحرارة والانكماش : تقسـم المنشآت من حيث الحرارة والانكماش إلى قسـمين :

● المنشآت التي لا يعترض تشكلها الخارجي موانع أو حواجز ، ويجري هذا التشكل بحرية تامة ، ولا يلحق هذا النوع من المنشآت أفعال من جراء الحرارة والانكماش .

● المنشآت التي لا تملك الحرية التامة في التشكل الخارجي ، وتعد مقيدة التشكل ، فينتج عن ذلك أفعال من جراء الحرارة والانكماش على الوجه الآتي :

أولاً : التشكلات والأحمال الناتجة عن الحرارة :

1-حرارة الجو الخارجي :
في المنشآت ، مقيدة التشكل ، والموجودة في الهواء الطلق وغير كبيرة الكتلة يؤخذ الحمل الناتج عن حرارة الجو الخارجي مساوياً لفعل التغير الأقصى للحرارة خلال سنة كاملة ويحسب الانفعال الحاصل من علاقات رياضية خاصة .

2- الحرارة الاصطناعية :
أ- في المنشآت المختلفة المعرضة لحرارة اصطناعية مختلفة يؤخذ فعل هذه الحرارة الاصطناعية باعتماد معامل التمدد الحراري للخرسانة المسلحة .
ب- في المنشآت كبيرة السماكة والمعرضة لحرارة اصطناعية مختلفة على كل من الوجهين ، يؤخذ ذات المعامل التمددي لقياس انفعال التمدد المختلف على الوجهين ، وبالتالي دوران القطاعات ومن ثم حسابات عزوم الانحناء في حال وجودها .

ثانياً : التشكلات والأحمال الناجمة عن الانكماش ( التقلص ) :

1- المنشآت مقيدة التشكل المعرضة للانكماش :

- يؤخذ فعل الانكماش على شكل انفعال تقصيري منتظم تحسب قيمه الفعلية حسبما ورد في البند 4-2-2-5 وينتج عن هذا الانفعال في المنشآت مقيدة التشكل أحمال
محورية يتم حسابها .

2- المنشآت مقيدة التشكل والمعرضة للحرارة والانكماش :

في حال تعرض المنشآت مقيدة التشكل ، لمفعولي الحرارة والانكماش يؤخذ حاصل جميع التحميلات الناتجة عن عنصري الحرارة والانكماش المبينة أعلاه مع تخفيض ما يعادل .

ثالثاً : ترتيبات تتعلق بالمنشآت حرة التشكل :

تؤخذ الاحتياطات اللازمة لتمكين هذه المنشآت من تشكلها تحت تأثير الحرارة و الانكماش .



5-أحمال الزلازل :

يتوجب تصميم وتنفيذ كل منشأ وكل جزء منه لمقاومة قوى أفقية كلية دنيا تمثل قوى الزلازل ، وهي عبارة عن قوى أفقية جانبية تؤثر باتجاه المحاور الرئيسية للمنشأ ( حيث تؤثر باتجاه كل محوررئيسي وبشكل غير متواقت ) .

في المناطق الخاضعة للزلازل ، وفي حالة جميع المنشآت، تؤخذ أحمال الزلازل على هذه المنشآت بصفة أحمال أفقية مطبقة عند مركز ثقل كل منسوب مناسيب المنشأ ، وتفعل باتجاه المحاور الرئيسية للمنسوب المدروس وبالاتجاه المدروس .

تحسب القوة الأفقية الكلية في الاتجاه المدروس ( قوة القص القاعدي ) عند منسوب اتصال الأساس مع المنشأ وفقاً للعلاقة التالية :

V = Z. I. K.C.S.W

حيث : V تمثل قوة القص الكلية الأفقية في الاتجاه المدروس عند منسوب اتصال
الأساس مع المنشأ .

Z = يمثل معامل زلزاليـة المنطقة المدروسة .
I =معامل أهمية المنشأ وطبيعة استخدامه .
K = يمثل تأثير السلوك اللامرن للمنشآت على الأحمال الزلزالية ، ويسمى اختصاراً " معامل السلوك اللامرن " .

C = يمثل النسبة بين التسارع الناجم عن الزلازل والتسارع الأرضي وتحدد قيمه من علاقة رياضية خاصة .

اعتبارات وملاحظات

1- يتوجب تسليح جميع الجدران الحجرية أو الخرسانية التي تقع في مناطق التأثير الزلزالي.

2- يتوجب لحظ فواصل زلزالية كافية بين الكتل المتجاورة بحيث تسمح بالحركة الحرة لكل كتلة منفصلة دون معوقات ناجمة عن الكتل المجاورة لها.

3- يتوجب حساب السهم النسبي لطابق واحد من المنشأ والناجم عن القوى الأفقية المتأتية من الزلازل، ويجب ألا يزيد هذا السهم عن ارتفاع الطابق مقسوماً على 360، بغية منع تكسير العناصر غيرالحاملة في المنشأ خاصة النوافذ والأبواب والواجهات الخفيفة.

4- يتوجب الاهتمام بطبيعة وصل الواجهات الخارجة مسبقة الصنع غير الحاملة بحيث يسمح لها بالحركة على نحو ينسجم مع الحركة الأفقية المتوقعة للبناء دون تعرضها إلى قوى إضافية لا تستطيع تحملها او انكسار هش للوصلات وانهيارها بسبب الحركة الأفقية للمبنى الناجمة عن الزلازل.

5- في حال وجود تراجع في الأدوار العليا لا يزيد عن 25% من المساحة الأفقية للدور المتكرر فيؤخذ البناء في الحساب كاملاً، أما إذا كان التراجع يزيد عن 25% فيؤخذ القسم المتراجع ابتداءً من مستوى التراجع كما لو كان بناءً مستقلاً لوحده