مباديء واسس تصميم وتحليل المنشأت الخرسانية.العناصر الانشائية لاي مبني خرساني مسلح.
لكل قاعدة اساس.وبدون الاساس لا يكتمل البناء.
من خلال هذا الموضوع هنتعرف علي انواع الاحمال المؤثرة علي العناصر الانشائية. كمان هنتعرف ازاي نعمل تحليل انشائي مبسط للعناصر دي.وهنعرف الاجهادات القصوي واجهادات التشغيل المسموح بيها طبقا للمواصفات القياسية.وكمان هنتعرف علي العناصر الانشائية اللي بيتكون منها اي منشأ خرساني مسلح.
الاحمال التي يتعرض لها العنصر الانشائي :
وهي الاحمال المباشرة.وتنقسم الي
*الحمل الميت : Dead load
ذي ايه؟؟ ذي وزن المنشأ ,وزن الارضيات,وزن الحوائط ,والتشطيبات والتكسيات والدهانات وغيرها.كل هذا يصنف تحت بند حمل ميت.
*الحمل الحي : Live load
هو الحمل نتيجة السكان والاثاث الذي يشغل المبني.اي هو كل حمل مش دايم وجوده في المنشأ.وهو ايضا الحمل التي يتعرض له المنشأ اثناء التنفيذ كأوزان الشدات والاوناش والمعدات
*حمل الرياح : Wind load
*حمل الرياح : Wind load
حمل الرياح له تأثير كبير في تصميم اي منشأ .في دول بتعتبر حمل الرياح ثانوي واخري بتعتبره رئيسي وده بيتوقف علي طبيعة الرياح والمناخ السائد لكل دولة اللي هيتبني فيها المنشأ.
*احمال الزلازل : Earthquake load
توجد جداول جاهزة لحساب الحمل الحي علي منشأ وذلك بناء علي معرفة طبيعة المنشأ هل هو منشأ اداري ولا منشأ سكني ولا منشأعسكري وهكذا..
2- الاحمال الثانوية : Secondary loads
وهي الاحمال الغير مباشرة.
ذي ايه ؟؟ ذي انكماش الجفاف للخرسانة ,الهبوط للاساسات ,الزحف..كل الاحمال دي بنأخد بالنا منها واحنا بنصمم.ومن هنا نقدر نعرف التحليل الانشائي علي انه العلم اللي بيهتم بتحديد تأثير هذه الاحمال علي الاجهادات والتشكيلات داخل العناصر الانشائية المكونة للمبني.
فيه عندنا بقي كمهندسين تصميم في المستقبل ان شاء الله مجموعة من الاعتبارات بنراعيها..علي سبيل المثال :
أ-التكلفة الاقتصادية.
ب-معاملات الامان لكل عنصر في المنشأ.
ج-صلاحية المبني للتشغيل .بمعني تجنب ال Deflection وال Cracks المثيرة للازعاج.
د-الشكل والنواحي الجمالية.
الخلاصة اني لو عاوزة اعمل تصميم لاي مبني خرساني يبقي لازم امر بمرحلتين :
المرحلة الاولي : اني اختار نوع مناسب من الانشاءات واعمل Statical system مناسب له.وابدء احلل كل عنصر لوحدو.المرحلة الثانية :اني ابدء اصمم كل جزء علي حدي واعمل ليه تفاصيل دقيقة بمعني اني ارسم لكل جزء مساقط راسية ومساقط افقية وتفاصيل وتفريد حديد التسليح له باشكاله المختلفة.
والان سنتعرف علي عناصر واجزاء المنشات الخرسانية :
كلنا طبعا عارفين ان اي اي منشأ بيبقي مكون من عدة عناصر متكاتفة مع بعضها لمقاومة اي حمل يؤثر علي المنشأ.
1- الاسقف والبلاطات SLABS
2- الكمرات BEAMS
3- الاعمدة COLUMNS
4- القواعد FOOTING
5-الحوائط WALLS
6- السلالم STAIRS
اجهاد الضغط للخرسانة : Compressive strength :
يرمز لها ب (Fcu).بعمل اختبار لعينة الخرسانة علي شكل مكعب عمره 28 يوم وبضغط عليه حتي الكسر.بحفظ العينة تحت الماء او في غرفة درجة حرارتها ثابتة.وحدتها بتكون كجم\سم2.وتتراوح قيمتها من 100 الي 450 كجم\سم2.
طب نفرض اني حددت قيمة الاجهاد وانا مستخدم عينات غير قياسية يبقي لازم اضرب نتايج الاختبار في معاملات تصحيح مقاومة الضغط..وهي عبارة عن جدول به ابعاد مكعب الاختبار وادامه معامل التصحيح المستخدم له.
صلب التسليح للخرسانة : Reinforced steel
عبارة عن مقطع دائري له مقاومة وابعاد.وله انواع ومنها :
اسياخ عادية المقاومة :
مقاومتها للشد عالية في حدود 3700 كجم \سم2.وتسمي صلب طري عادي رتبة 4\35 او 28\45.
اسياخ ذات نتوءات :
تسمي صلب عالي المقاومة ومنها نوعان ..صلب رتبة 36\52.وصلب رتبة 40\60 .
اسياخ مسحوبة او ملفوفة علي البارد :
يوجد منها ملساء او ذات نتوءات وهي من صلب طري رتبة 24\35 او 28\45 .تم سحبه علي البارد علشان يصبح 45\52
نيجي بقي نشوف ازاي كل حمل من الاحمال اللي بتأثر علي المنشأ بنحسبه بالمعادلات والقوانين الرياضية ..
*الحمل الميت للسقف : (D.L)
هو عبارة عن وزن السقف مضافا اليه وزن الارضيات.
وزن السقف = مساحة السقف(طولxالعرض) x سمك السقفx كثافة الخرسانة(2.5 كجم\سم3).
وده جدول عن طريق سمك السقف اقدر اعرف وزن المتر المسطح للسقف.وبعدين اضرب في مساحة السقف.
سمك البلاطة وزن المتر المسطح
8 -----------------------> 200
10 -----------------------> 250
12 -----------------------> 300
14 -----------------------> 350
16 -----------------------> 400
18 -----------------------> 450
20 ------------------------> 500
*احمال الزلازل : Earthquake load
توجد جداول جاهزة لحساب الحمل الحي علي منشأ وذلك بناء علي معرفة طبيعة المنشأ هل هو منشأ اداري ولا منشأ سكني ولا منشأعسكري وهكذا..
2- الاحمال الثانوية : Secondary loads
وهي الاحمال الغير مباشرة.
ذي ايه ؟؟ ذي انكماش الجفاف للخرسانة ,الهبوط للاساسات ,الزحف..كل الاحمال دي بنأخد بالنا منها واحنا بنصمم.ومن هنا نقدر نعرف التحليل الانشائي علي انه العلم اللي بيهتم بتحديد تأثير هذه الاحمال علي الاجهادات والتشكيلات داخل العناصر الانشائية المكونة للمبني.
فيه عندنا بقي كمهندسين تصميم في المستقبل ان شاء الله مجموعة من الاعتبارات بنراعيها..علي سبيل المثال :
أ-التكلفة الاقتصادية.
ب-معاملات الامان لكل عنصر في المنشأ.
ج-صلاحية المبني للتشغيل .بمعني تجنب ال Deflection وال Cracks المثيرة للازعاج.
د-الشكل والنواحي الجمالية.
الخلاصة اني لو عاوزة اعمل تصميم لاي مبني خرساني يبقي لازم امر بمرحلتين :
المرحلة الاولي : اني اختار نوع مناسب من الانشاءات واعمل Statical system مناسب له.وابدء احلل كل عنصر لوحدو.المرحلة الثانية :اني ابدء اصمم كل جزء علي حدي واعمل ليه تفاصيل دقيقة بمعني اني ارسم لكل جزء مساقط راسية ومساقط افقية وتفاصيل وتفريد حديد التسليح له باشكاله المختلفة.
والان سنتعرف علي عناصر واجزاء المنشات الخرسانية :
كلنا طبعا عارفين ان اي اي منشأ بيبقي مكون من عدة عناصر متكاتفة مع بعضها لمقاومة اي حمل يؤثر علي المنشأ.
1- الاسقف والبلاطات SLABS
2- الكمرات BEAMS
3- الاعمدة COLUMNS
4- القواعد FOOTING
5-الحوائط WALLS
6- السلالم STAIRS
اجهاد الضغط للخرسانة : Compressive strength :
يرمز لها ب (Fcu).بعمل اختبار لعينة الخرسانة علي شكل مكعب عمره 28 يوم وبضغط عليه حتي الكسر.بحفظ العينة تحت الماء او في غرفة درجة حرارتها ثابتة.وحدتها بتكون كجم\سم2.وتتراوح قيمتها من 100 الي 450 كجم\سم2.
طب نفرض اني حددت قيمة الاجهاد وانا مستخدم عينات غير قياسية يبقي لازم اضرب نتايج الاختبار في معاملات تصحيح مقاومة الضغط..وهي عبارة عن جدول به ابعاد مكعب الاختبار وادامه معامل التصحيح المستخدم له.
صلب التسليح للخرسانة : Reinforced steel
عبارة عن مقطع دائري له مقاومة وابعاد.وله انواع ومنها :
اسياخ عادية المقاومة :
مقاومتها للشد عالية في حدود 3700 كجم \سم2.وتسمي صلب طري عادي رتبة 4\35 او 28\45.
اسياخ ذات نتوءات :
تسمي صلب عالي المقاومة ومنها نوعان ..صلب رتبة 36\52.وصلب رتبة 40\60 .
اسياخ مسحوبة او ملفوفة علي البارد :
يوجد منها ملساء او ذات نتوءات وهي من صلب طري رتبة 24\35 او 28\45 .تم سحبه علي البارد علشان يصبح 45\52
نيجي بقي نشوف ازاي كل حمل من الاحمال اللي بتأثر علي المنشأ بنحسبه بالمعادلات والقوانين الرياضية ..
*الحمل الميت للسقف : (D.L)
هو عبارة عن وزن السقف مضافا اليه وزن الارضيات.
وزن السقف = مساحة السقف(طولxالعرض) x سمك السقفx كثافة الخرسانة(2.5 كجم\سم3).
وده جدول عن طريق سمك السقف اقدر اعرف وزن المتر المسطح للسقف.وبعدين اضرب في مساحة السقف.
سمك البلاطة وزن المتر المسطح
8 -----------------------> 200
10 -----------------------> 250
12 -----------------------> 300
14 -----------------------> 350
16 -----------------------> 400
18 -----------------------> 450
20 ------------------------> 500
وزن الارضيات :
تتكون الارضيات من طبقات العزل وفوقها فرشة رمل بسمك من 3:5 سم وفوقها مونة البلاط Mortar وفي الاخر البلاطة (الارض) Tiles.
واليكم هذا المخطط التوضيحي لوزن الارضيات..
الارضيات السطوح ----------> 200-250 كجم\م2
الارضيات الخشبية بالحشو الخفيف -------> 60 كجم\م2
الارضيات الخشبية بالحشو العادي --------> 100 كجم\م2
الارضيات الرخام ---------> 200 كجم\م2
الارضيات الفينل ----------> 60 كجم\سم2
الاحمال للكمرات :
الكمرة شايلة وزنها الذاتي , ووزن الحيطة المحملة عليها ,والوزن الذاتي لبلاطة السقف.
وزن الكمرة الذاتي =طول الكمرة x عرضها x عمقها الصافي x كثافة الخرسانة.
وزن الحيطة = كثافة الحيطة x سمك الحيطة x واحد صحيح.
ملحوظة واحنا بنصمم بنبقي بنراعي زيادة الامان فمش هنخصم الفراغات للابواب الشبابيك من وزن الحائط.
الاحمال التصميمية :
1- احمال التشغيل Working loads
هي الاحمال المنتظر حدوثها تحت ظروف التشغيل.التي احتمالات الزيادة في قيمتها لا تتعدي 5 %.وهي عبارة عن الاحمال التي سبق شرحها الحمل الميت والحمل الحي.
2- الاحمال القصوي Ultimate loads
وهي احمال نحصل عليها عن طريق ضرب احمال التشغيل في معاملات زيادة الاحمال.ولهذه الاحمال 3 حالات:
حالة 1 :
لما يكون عندي حمل حي علي المنشأ وفي امكاني اهمل حمل الرياح والزلازل .
لو الحمل الحي اللي عندي اقل من 0.75 من قيمة الاحمال الدائمة.
حالة 3 :
لو عندي منشأ معرض لحمل حي وفي الوقت ذاته معرض لاحمال ناشئة من الضغوط الجانبية زي التراب والسوائل وغيرو.
التحليل الانشائي :
التحليل الانشائي لمنشأ بينقسم لشقين :
الاول :تحليل الاعضاء الانشائية..
الثاني :تحليل قطاعات الاعضاء الانشائية..
اصمم قطاع حرج من كل جزء من اجزاء المبني تحت تأثير القوي المؤثرة عليه ذي قوة القص shear وعزم الانحناء Moment والقوة المحورية Torsion.
*اشكال قطاعات الاعضاء الخرسانية مربعة او مستطيلة او مستديرة او حرف T او حرف L او حرف U.
اول خطوة في عملية التحليل هو اني اختار ال Statical system اللازم لتحميل المنشأ الخرساني عليه..هنبدأ بمعرفة طرق التحليل الانشائي.. نأخد فكرة سريعة وان شاء الله هيكون معانا في المدونة 4 موضوعات اخري تابعين لهذا الدرس وهما تحليل البلاطات وتسليحها وكيفية اختيار نوع البلاطة,تحليل الكمرات ورسم قطاعاتها و طرق تسليحها ومعرفة اماكن تواجد الكمرات,تحليل وتصميم الاعمدة الخرسانية بكافة انواعها ومعرفة مكان وضع الاعمدة.والدرس الرابع تصميم القواعد الخرسانية وتسليحها بالتفصيل لكل جزء علي حدي وتحليله بدقة علشان منسبش معلومة منقولهاش..
ملاحظات هامة :
*هنعتبر اي ركيزة لكل من الكمرات والبلاطات علي انها ركيزة حد السكين اي لا تنقل عزوم ولكن تنقل قوي رأسية وافقية فقط.
*المسافة بين كل ركيزة واخري بسميها البحر الفعال للكمرة او البحر الفعال للبلاطة.
طرق التحليل الانشائي :
1- نظرية المرونة الخطية Linear Elastic Theory
هي الطريقة الشائعة الاستخدام.ومن طرقها :
ملحوظة نأخد بالنا منها اني بستخدم نظرية المرونة في تحليل الكمرات التي لا يزيد نسبة عمقها الي بحرها الفعال عن 0.8 للكمرات البسيطة Simple .ولا يزيد عن 0.4 للكمرات المستمرة ال Continous.
هنيجي نقول طب لو زادت النسبة دي انا هعمل ايه؟؟؟
لو زادت النسبة عن القيم بستخدم الطريقة الثانية من طرق التحليل الانشائي وهي نظرية اللدونة Plastic Analysis.لانها في هذه الحالة تعتبر كمرة عميقة Deep Beam .فبستخدم نظرية التحليل الغير خطي للكمرات.
البحر الفعال للكمرات والبلاطات : Effective Span
يمكننا تعريف البحر الفعال للكمرات والبلاطات علي انه :
1-المسافة بين محاور الركائز او الدعامات.
2-يساوي 1.05 في البحر الصافي(من وش الدعامة لوش الدعامة).
3-يساوي البحر الصافي + العمق الفعال للكمرة.
طب افرض ان الكمرة او البلاطة مستمرة هل هتختلف الحسابات للبحر الفعال.؟؟؟
بالطبع ستختلف,لان البلاطات والكمرات المستمرة بتبقي مصبوبة في نفس الوقت مع الركائز.اي ان الوصلات بينها Rigid Connection..فبالتالي بنأخد البحر الفعال هو القيمة الاقل من القيم السابق سردها ف حالة لو كانت الكمرة او البلاطة بسيطة.
ولو عندي بلاطة او كمرة مستمرة محملة علي حائط بدون اعمدة يبقي البحر الفعال في الحالة دي هو البحر الصافي مضافا اليه عمق الكمرة لان في الحالة دي مش هيكون فيه ركائز.
البحر الفعال للكابولي : Cantiliver
هو القيمة الاقل من القييمتين الاتيتين :
1- طول الكابولي محسوبا من محور الركيزة.
2- طول البحر الصافي للكابولي مضافا اليه العمق الاكبر للكابولي.لان ممكن بداية الكابولي بعمق ونهايته بعمق اخر ده علي حسب التصميم ذي ما هنشوف في الدروس الجاية ان شاء الله ذي ما وعدتكم.
تتكون الارضيات من طبقات العزل وفوقها فرشة رمل بسمك من 3:5 سم وفوقها مونة البلاط Mortar وفي الاخر البلاطة (الارض) Tiles.
واليكم هذا المخطط التوضيحي لوزن الارضيات..
الارضيات السطوح ----------> 200-250 كجم\م2
الارضيات الخشبية بالحشو الخفيف -------> 60 كجم\م2
الارضيات الخشبية بالحشو العادي --------> 100 كجم\م2
الارضيات الرخام ---------> 200 كجم\م2
الارضيات الفينل ----------> 60 كجم\سم2
الاحمال للكمرات :
الكمرة شايلة وزنها الذاتي , ووزن الحيطة المحملة عليها ,والوزن الذاتي لبلاطة السقف.
وزن الكمرة الذاتي =طول الكمرة x عرضها x عمقها الصافي x كثافة الخرسانة.
وزن الحيطة = كثافة الحيطة x سمك الحيطة x واحد صحيح.
ملحوظة واحنا بنصمم بنبقي بنراعي زيادة الامان فمش هنخصم الفراغات للابواب الشبابيك من وزن الحائط.
الاحمال التصميمية :
1- احمال التشغيل Working loads
هي الاحمال المنتظر حدوثها تحت ظروف التشغيل.التي احتمالات الزيادة في قيمتها لا تتعدي 5 %.وهي عبارة عن الاحمال التي سبق شرحها الحمل الميت والحمل الحي.
2- الاحمال القصوي Ultimate loads
وهي احمال نحصل عليها عن طريق ضرب احمال التشغيل في معاملات زيادة الاحمال.ولهذه الاحمال 3 حالات:
حالة 1 :
لما يكون عندي حمل حي علي المنشأ وفي امكاني اهمل حمل الرياح والزلازل .
U= 1.4 D+ 1.7 L
حالة 2 :لو الحمل الحي اللي عندي اقل من 0.75 من قيمة الاحمال الدائمة.
U= 1.5 ( D + L)
لو عندي منشأ معرض لحمل حي وفي الوقت ذاته معرض لاحمال ناشئة من الضغوط الجانبية زي التراب والسوائل وغيرو.
U= 1.4 D + 1.7(E+L)
حيث E الحمل الجانبي Lateral load التحليل الانشائي :
التحليل الانشائي لمنشأ بينقسم لشقين :
الاول :تحليل الاعضاء الانشائية..
الثاني :تحليل قطاعات الاعضاء الانشائية..
اصمم قطاع حرج من كل جزء من اجزاء المبني تحت تأثير القوي المؤثرة عليه ذي قوة القص shear وعزم الانحناء Moment والقوة المحورية Torsion.
*اشكال قطاعات الاعضاء الخرسانية مربعة او مستطيلة او مستديرة او حرف T او حرف L او حرف U.
اول خطوة في عملية التحليل هو اني اختار ال Statical system اللازم لتحميل المنشأ الخرساني عليه..هنبدأ بمعرفة طرق التحليل الانشائي.. نأخد فكرة سريعة وان شاء الله هيكون معانا في المدونة 4 موضوعات اخري تابعين لهذا الدرس وهما تحليل البلاطات وتسليحها وكيفية اختيار نوع البلاطة,تحليل الكمرات ورسم قطاعاتها و طرق تسليحها ومعرفة اماكن تواجد الكمرات,تحليل وتصميم الاعمدة الخرسانية بكافة انواعها ومعرفة مكان وضع الاعمدة.والدرس الرابع تصميم القواعد الخرسانية وتسليحها بالتفصيل لكل جزء علي حدي وتحليله بدقة علشان منسبش معلومة منقولهاش..
ملاحظات هامة :
*هنعتبر اي ركيزة لكل من الكمرات والبلاطات علي انها ركيزة حد السكين اي لا تنقل عزوم ولكن تنقل قوي رأسية وافقية فقط.
*المسافة بين كل ركيزة واخري بسميها البحر الفعال للكمرة او البحر الفعال للبلاطة.
طرق التحليل الانشائي :
1- نظرية المرونة الخطية Linear Elastic Theory
هي الطريقة الشائعة الاستخدام.ومن طرقها :
*ThreeMoment Equation.
*Virtual Work Method.
*Moment Distribution.
هنيجي نقول طب لو زادت النسبة دي انا هعمل ايه؟؟؟
لو زادت النسبة عن القيم بستخدم الطريقة الثانية من طرق التحليل الانشائي وهي نظرية اللدونة Plastic Analysis.لانها في هذه الحالة تعتبر كمرة عميقة Deep Beam .فبستخدم نظرية التحليل الغير خطي للكمرات.
البحر الفعال للكمرات والبلاطات : Effective Span
يمكننا تعريف البحر الفعال للكمرات والبلاطات علي انه :
1-المسافة بين محاور الركائز او الدعامات.
2-يساوي 1.05 في البحر الصافي(من وش الدعامة لوش الدعامة).
3-يساوي البحر الصافي + العمق الفعال للكمرة.
طب افرض ان الكمرة او البلاطة مستمرة هل هتختلف الحسابات للبحر الفعال.؟؟؟
بالطبع ستختلف,لان البلاطات والكمرات المستمرة بتبقي مصبوبة في نفس الوقت مع الركائز.اي ان الوصلات بينها Rigid Connection..فبالتالي بنأخد البحر الفعال هو القيمة الاقل من القيم السابق سردها ف حالة لو كانت الكمرة او البلاطة بسيطة.
ولو عندي بلاطة او كمرة مستمرة محملة علي حائط بدون اعمدة يبقي البحر الفعال في الحالة دي هو البحر الصافي مضافا اليه عمق الكمرة لان في الحالة دي مش هيكون فيه ركائز.
البحر الفعال للكابولي : Cantiliver
هو القيمة الاقل من القييمتين الاتيتين :
1- طول الكابولي محسوبا من محور الركيزة.
2- طول البحر الصافي للكابولي مضافا اليه العمق الاكبر للكابولي.لان ممكن بداية الكابولي بعمق ونهايته بعمق اخر ده علي حسب التصميم ذي ما هنشوف في الدروس الجاية ان شاء الله ذي ما وعدتكم.
.jpg)
