تربيط المنشات المعدنية

تربيط المنشات المعدنية

تختلف  المنشات المعدنية عن المنشات الخرسانة   بان المنشات الخرسانية تكون مكونتها مترابطة اذ تتداخل اعضاؤها وعناصرها ويكون اتصالها بوصلات جسيئة كما ان بلاطات الاسقف تلعب دورا كبيرا في تماسك اجزاء المنشأ. وليس هذا شأن المنشات المعدنية حيث تكون وصلاتها غيرجسيئة بل قد اصطلح على تسمية وصلاتها بالمفاصل  رغم انها ليست مفاصل كاملة فهي تحدث مقاومة للدوران  تتسبب في حدوث عزم أي ان بها بعض الجساءة .

وفي المنشات المعدنية يحب التمييز بين نوعين من المنشات :

أ‌-       منشأ مكون من مجموعة من الاعمدة تحمل كمرات بكلا الاتجاهين  مثال المنشات التي يسمح فيها بوجود اعمدة على مسافات لا تزيد على ستة امتار ( مباني تجارية ، مخازن ، والمصانع ذات الادوار المتعددة ) انظر الشكل ( 1 ) وتعتمد هذه المنشات في استقرارها على الجساءة الجزئية في وصلاتها من جهة وعلى اغطية السطح لا سيما ان كانت من الخرسانة من جهة اخرى . فاذا زاد عدد الادوار في هذه المنشات صممت الوصلات فيها لتقاوم عزوم الحني التي تتعرض لها .
                                                   

                                         

ب‌-  منشأ مكون من العناصر الرئيسية الحاملة في احد الاتجاهين مثل الاطارات  F ترتكز عليها عناصر ثانوية لتنقل اليها حملها مثل المنشات التي تتطلب مساحات كبيرة خالية من الاعمدة انظر الشكل ( 2 )  . وفي هذه المنشات تكون العناصر الرئيسية قادرة على مقاومة جميع الاحمال الواقعة في مستواها الرأسية منها والافقية . هذا وان ربط العناصر الثانوية ( مدادات السطح ) بالكمرات الرئيسية ليس جسيئا وكذلك الامر بالنسبة للمدادات الجانبية على الاعمدة لذلك فان مقاومة القوى الافقية عموديا على مستوي العناصر الرئيسية  وارتباط العناصر بعضها ببعض لا يجعل منها منشأ مستقرا .

                                         

دواعي تربيط المنشات المعدنية :

يلزم تربيط المنشات المعدنية بانظمة تربيط افقية او رأسية او افقية ورأسية معا للاغراض التالية :

اولا- تخليص الاطار من عزوم الحني الناجمة عن القوى المركزة التي تؤثر عليه والتي يمكن نقلها عن طريق الاربطة حيث تتحول الى قوى عمودية في اعضاء الاطار وفي الاربطة انظر الشكل ( 3 ) .

                                  

ثانيا- تخفيف عزوم الحني على عنصر من الكمرات  فعزوم الحني تنقص بمقدار ( 1/20 ) عندما تتحول الكمرة الى جمل . هذا اضافة الى القوى العمودية في عناصر الجمالون انظر الشكل ( 4 )  .
                                 

                                             

ثالثا- مقاومة القوى الافقية التي تؤثر على منشأ عموديا على مستوي الاطارات الرئيسية  بحيث لا يحدث في تلك الاطارات  عزوم حني في المستوي العمودي على الاطار . والقوى الافقية سواء اكانت ضغط رياح ام تأثيرات الات رافعة فهي قوى منعكسة لذا يجب الاحتياط منها وتزويد السطح بنظامي اربطة لمقاومة القوى الطولية في كل جهة . انظر الشكل ( 5 )  .
                 

                        

رابعا- نقل القوى الافقية التي تؤثر على المنشأعموديا على مستوي الهياكل الرئيسية حتى لا يحدث قي اعضؤها عزوم حني . ولما كانت الاربطة تتجمع عند نهايتي نظام الاربطة الافقي فانه يلزم ايصالها الى الارض ويتم ذلك باحدى الطريقتين :

أ‌-       عن طريق اطار مكون من العمودين الرأسيين ومعهما العضو الافقي في اعلاهما ( القائم الاول في النظام الافقي ) . انظر الشكل ( 6 )  .
                                         

                

ويجب ان تكون وصلتا الاعضاء جسيئتين لان هذا الاطار سوف يتعرض لعزوم حني سواء افترضت قاعدتا العمودين مفصليتين ام مثبتتين .  وعندذلك يؤثر على العمود عزم حني مزدوج عزم حني في مستوي الهيكل الرئيسي واخر عمودي عليه .

ب‌-  عن طريق نظام اربطة بين العمودين وبذلك يصبح تاثير القوة الافقية عبارة عن قوى ( محورية ) في العمودين وفي الاربطة  . انظر الشكل ( 7 )  . 
                                            

                                                                

خامسا – مقاومة الهزات الناجمة الالات الدوارة وكذلك الهزات الناجمة عن التأثير الديناميكي للاحمال المتدحرحة : فالهزات الدوارة تأثيرها تأثير قوى افقية وهزات الاحمال المتحرجة تأثيرها قوى رأسية  . وكل هذه القوى يجب مقاومتها وايصالها الى الارض . ويكون ذلك عن طريق الاربطة في المستويات الافقية والرأسيةعموديا على المستوي الرئيسي للاطار. انظر الشكل ( 8 )  .
                                   

            

                        

سادسا- سند اعضاء المنشات :

أ‌-       سند وتر الضغط في الجمالون عموديا على مستوي الجمالون لتقليل طول التحنيب  في ذلك الاتجاه .

ب‌-  سند وتر الشد لزيادة جساءته أي مقدرته على مقاومة الهزات بتقليل طوله الحر .

ت‌-  سند العمود لتقليل طوله الحر المعرض للتحنيب في احد او كلا الاتجاهين .

ث‌-  سند شفة الضغط في كمرة ( عموديا على مستوي الجذع ) لمقاومة التحنيب العرضي للشفة .

سابعا – ضبط استقامة المنشأ والمحافظة على زواياه اثناء اعمال التركيب . فالمثلث هو الشكل الذي يحتفظ بزواياه مهما كانت اتصالات اعضائه . بينما الشكل الرباعي لا يحتفظ بزواياه الا اذا  كانت اتصالات اعضائه جسيئة او اذا اضيف له قطر . انظر الشكل ( 9 ) .

                                      
                                                        

فالمبنى المكون من جملين ومدادات لا يمكن ضبط زواياه طالما كانت وصلات المدادات بالجملين غير جسيئة  . فقد يتوازى الجملان لكنهما لا يصنعان مستطيلا بل متوازي اضلاع . كما يمكن ان يميل احد الجملين على الاخر . وتعمل اقطار انظمة الاربطة في كل من نهايتي المبنى على تلافي هذه الاخطاء المحتملة كما وتضبط الاربطة في المستويات الرأسية الاوضاع الرأسية للمبنى .

مواقع انظمة الاربطة  في منشات الجمال :

1-    في مستوي الوتر العلوي : يكون وترا النظام هما الوترين العلويين لجملين متجاورين وتكون مدادات السطح قوائمه . ويعمل هذا النظام على سند الوتر العلوي عموديا على مستوي الجمل . وعلى مقاومة ما يتعرض له الجمل من قوى رياح عمودية على مستواه عند ذلك المنسوب ونقل تلك القوى الى الانظمة الرأسية في الجوانب او الى ركائز الجمال . انظر الشكل ( 10 ) .
                                               

                                           

2-    في مستوي الوتر السفلي : يكون وترا النظام هما الوترين السفليين لجملين متجاورين . واذا اقتضى الامر ان يكون لهذا النظام قوائم اضيفت له اعضاء . ويعمل هذا النظام على ستد الوتر السفلي عموديا على مستوي الجمل . وعلى مقاومة ما يتعرض له الجمل من قوى رياح او قوى مرفاع  عموديا على مستواه ونقلها الى الركائز او الى الجوانب . ومن المفروض سند الوتر السفلي عندما يكون في حالة ضغط ( الكوابيل ) .

انظر الشكل ( 11 ) .
                                              

                     

                                           

3-    الاربطة في المستوي الرأسي : تستخدم في الاوضاع التالية :

أ‌-       انظمة الاربطة في المستويات الرأسية المتوسطة : يمكن ان تحل محل الاربطة في في المستوي الافقي حيث تعمل على سند أي من الوترين للجمالون لمقاومة تحنيبه عموديا على مستوي الجمالون . كما وتعمل على نقل القوى المؤثرة عموديا على مستوي الجمل من احد المستويين الى المستوي الاخر .

ب‌-  انظمة الاربطة في المستوي الرأسي عند الكراسي : هذه الانظمة اساسية حيث  تمثل الركائز للاربطة العلوية فتنقل القوى التي تؤثر على الاربطة العلوية الى الركائز . انظر الشكل ( 13 ) .
                          

ج‌-    انظمة الاربطة في مستوي الاعمدة : و هذه الانظمة اساسية ايضا فهي تنقل القوى التي تؤثر عموديا على الجمالون في مستوي الوتر العلوي او السفلي او كليهما من قوى رياح او قوى مرفاع وكذلك القوى التي تؤثر في مستوي الاعمدة .كما ويمكن الاستفادة من هذه الانظمة في سند الاعمدة في الاتجاه العمودي على مستوي الجمل وبذلك يقل طول التحنيب في ذلك الاتجاه . انظر الشكل ( 13 ) .

                                                 

                                                                    

ملاحظة 1 : ان نظام الاربطة المستخدم لسند أعضاء الضغط من اوتار واعمدة يجب ان يكون مستمرا بطول المنشأ . ويكون ذلك عن طريق قوائم في ذلك الاتجاه . وتعمل مدادات السطح في اربطة الوتر العلوي عمل القوائم . انظر الشكل ( 13 )

ملاحظة 2 : اذا كان غطاء السطح من الخرسانة المسلحة كان في ذلك غنا عن نظام الاربطة في مستوي الوتر العلوي .  
الشكل ( 14 ) رسما متكاملا لتربيط مبنى 

                                                   

                                                                     

ترتيب  واشكال انظمة الاربطة :

يتوقف ترتيب انظمة الاربطة على تحقيق الغرضين الاساسيين  من استخدامهما . وهما : اولا سند اعضاء الضغط جانبيا  أي عموديا على مستوي الهيكل الرئيسي ( وذلك لمقاومة التحنيب ) . وثانيا مقاومة القوى الافقية ونقلها الى الارض .  ويتوقف اختيار شكل نظام الاربطة على مقاس البانوة الذي يحتوي على قطري الاربطة حيث يفضل ان تكون زاوية ميل القطر بين ( 35 – 55 درجة ) فالميل القليل يتطلب مقاسا اكبر للوح التجميع الذي يربط به القطر .وتأخذ  الوحدة التي تتكون منها الاربطة احد الاشكال التالية :

1-    اقطار على شكل  k او v : وهي ملائمة للبانوة مستطيلة الشكل . وتصنع الاقطار مع البانوة نظاما مقررا استاتيكيا . فاذا تعرض النظام لقوة H  كانت القوى في اعضاء البانوة كما يلي :      

                                                SU = - H / 2

                                         H / sin α  ±SD =  

                                       SL = - H                

                                       
                                             H . h / b  SV = 

                                                          

2-    اقطار متقاطعة (على شكل x ) : وهي ملائمة للبانوة مربعة الشكل او القريبة من المربع ونظام الاربطة في هذه الحالة غير مقرر استاتيكيا . الا انه يمكن حساب القوى في اعضائه باحدى الطريقتين :

أ‌-       ان القطران عاملين : أي انهما يقاومان معا القوة التي تؤثر على البانوة وبذلك يتعرض احدهما لقوة ضغط والاخر لقوة شد وتكون القوى في الاعضاء كما يلي :

                                    SU =SL = - H / 2

                                SD = ± H /2 . sin α                                    

                                  SV = ± H . h / 2                        

                              

 

   

ب‌-  ان يعمل قطر الشد فقط : حيث يفترض ان القطر الذي يتعرض لضغط غير قادر على مقاومته وبذلك يقاوم القطر الاخر كل القوة المؤثرة على البانوة . وتكون القوى :

                                    SU =SL = - H

                                SD = + H / sin α                                    

                                  SV = - H . h /  b

                           
                                         

3-    اقطار على شكل معين : وهي ملائمة للبانوة مربعة الشكل او القريبة من المربع ونظام الاربطة في هذه الحالة ينقصه عضو لاستكمال استقراره وان كان مثل هذا العضو لا يتعرض لقوة . اما باقي الاعضاء فالقوى فيها كما يلي :

                                SU =SL = - H

                                       SD = ± H /2 . sin α                                    

                                           SV = ± H . h / b

            
                           

44 -    انظمة متعددة في مستوي واحد : وغالبا ما تكون هذه الانظمة في المستويات الرأسية بين الاعمدة . ويبين الشكل (19 ) بعض نماذج لمثل هذه الانظمة .
                                           
وتحسب القوى في الاربطة بين الاعمدة باعتبار النظام كابولي يحل ابتداءا من طرفه الحر .

أ‌-       ففي الانظمة من الشكل ( 20 ) تكون القوى :

                                   SU =SL = - H1/2

                            SD1 = ± H1 /2 . sin α1  

                           SD2 =( H1+H2) /sin α2

                                            SL1 = - H2

                                SL2 = - ( H1 + H2 )

                                                   

ب‌-  وفي الانظمة من الشكل ( 21 ) تكون القوى :

                                      SU = - H1 OR  0

                             SD1 = ± H1 /2 . sin α1  

                        SD2 =( H1+H2) /2 . sin α2                                                                         /2        H1/2)  OR  + H1 + SL1 = -( H2

                             H1 + H2 )/ 2) ±  SL2 =

                   ( H1+H2) /2 . sin α3 ± SD3 = 

                                     

    
ملاحظة : بخصوص التربيط ينطبق على المنشات المكون سقفها من كمرات عادية او اطارات في الاتجاه الرئيسي ومدادات في الاتجاه الاخر ينطبق على ماورد سابقا بالنسبة للسقوف المكونة من جمال فولاذية في الاتجاه الرئيسي ومدادات بالاتجاه الاخر حيث يكون التربيط الأسي في مستوي الاعمدة من كل جانب اما التربيط الافقي فيكون في مستوي الكمرات والمدادات .