ما هي أنواع أعضاء الشد في الإنشاءات الفولاذية الإنشائية؟
تم تصميم عضو الشد كعضو هيكلي يتعرض لقوة الشد في اتجاه موازٍ لمحوره الطولي، حيث يسمى عضو التوتر أيضًا عضو التعادل أو ببساطة ربطة عنق. وتُعرف الأعضاء الهيكلية المعرضة لقوى الشد باسم أعضاء التوتر. كما أنهم أعضاء خطية تعمل فيها القوى المحورية لإحداث استطالة (تمدد).
على الرغم من أن ضغوط الانحناء قد تتطور بسبب الوزن الذاتي للعضو، إلّا أن هذه الضغوط صغيرة جدًا وغالبًا ما يتم تجاهلها. ومع ذلك، إذا تم تطوير إجهاد الانحناء بسبب الانحراف المركزي للوصلات أو بسبب عدم قدرة الوصلات على إنشاء الاعتبارات المذكورة أعلاه، فيجب مراعاة الضغوط الإضافية وفقًا للمواصفات.
يتم إجراء التوصيلات بحيث يتم تجنب الانحراف اللامركزي في ضغوط التحميل والانحناء. حيث تحدد أنواع الهيكل وطريقة التوصيلات الطرفية نوع عضو الشد في الإنشاءات الفولاذية الهيكلية. كما يمكن تجميع أعضاء التوتر المستخدمة على نطاق واسع في أربع مجموعات كما يلي:
- الأسلاك والكابلات.
- القضبان المربعة والمستديرة.
- الأشكال واللوحات الهيكلية المفردة.
1. الأسلاك والكابلات:
تستخدم أنواع الأسلاك للرافعات، أجهزة التنقيب، الشماعات وأَسلاك الشد للجسور المعلقة.
2. القضبان المربعة والمستديرة:
غالبًا ما تستخدم القضبان المربعة والمستديرة في الأشكال لأعضاء التوتر الصغيرة. حيث تُستخدم القضبان المستديرة ذات النهايات الملولبة مع وصلات دبوس في الأطراف بدلاً من الخيوط.
يتم تكبير نهايات القضبان أو الصفائح المستطيلة بالتزوير والملل لتشكيل قضبان العين. حيث يتم استخدام قضبان العين مع وصلات دبوس. القضبان والقضبان لها مساوئ عدم كفاية الصلابة مما يؤدي إلى ترهل ملحوظ تحت الوزن الذاتي.
3. الأشكال واللوحات الإنشائية الفردية:
يتم استخدام الأشكال الهيكلية الفردية، أيّ أقسام الزاوية وأقسام الانطلاق، كأعضاء توتر. حيث أن أقسام الزاوية أكثر صلابة من الحبال السلكية والقضبان المربعة والمستديرة. وعندما يكون طول عضو التوتر متدليًا جدًا، يصبح قسم الزاوية الفردية أيضًا مرنًا.
المقاطع ذات الزاوية المفردة لها عيوب الانحراف في كلا المستويين في اتصال مُثبت. كما أن قسم القناة غريب الأطوار في محور واحد فقط. حيث تتميز أقسام القناة المفردة بصلابة عالية في اتجاه الويب وصلابة منخفضة في اتجاه الحافة.
من حين لآخر، يتم مقاضاة الأقسام ذات الشكل (I) كأعضاء توتر. حيث تتميز الأقسام ذات الشكل (I) بمزيد من الصلابة، كما أن الأقسام ذات الشكل (I) المفردة أكثر اقتصادًا من الأقسام مسبقة البناء.
4. الأقسام مسبقة البناء:
يتم استخدام عضوين أو أكثر من عضوين لتشكيل أعضاء مبنيين. وعندما لا يتمكن قسم الفولاذ المدلفن الفردي من توفير المساحة المطلوبة، يتم استخدام الأقسام مسبقة البناء. حيث أنه قد يتم توصيل أقسام زاوية شكل النجمة بواسطة ألواح سفلية.
تُستخدم المقاطع ذات الزاوية المزدوجة للأرجل غير المتساوية على نطاق واسع كأعضاء شد في دعامات السقف. حيث يتم وضع أقسام الزاوية من الخلف إلى الخلف على جانبي لوحة مجمعة. كما يتم وضع الألواح الخشبية بدلاً من ذلك في اتجاهين متعامدين.
عندما يتم توصيل كلا مقطعي الزاوية على نفس الجانب من لوح التقوية، فإنّ القسم المبني يكون غريب الأطوار في مستوى واحد ويتعرض للتوتر والانحناء في وقت واحد. كما يمكن ترتيب مقطعي الزاوية على شكل نجمة (أيّ يتم وضع الزوايا قطريًا مقابل بعضها البعض مع وجود ساق على الجوانب الخارجية).
يتم استخدام قسمين من الزوايا في الجمالونات ذات المستويين حيث يتم استخدام مجموعتين متوازيتين عند كل اتصال. حيث يتمتع قسمان من الزوايا بميزة أن المسافة بينهما يمكن تعديلها لتناسب الأعضاء المتصلين في نهاياتهم. كما يوفر الترتيب النجمي اتصالًا متماثلًا ومتحد المركز.
هنالك أربعة أقسام زاوية أيضًا تستخدم في الجمالونات ذات المستويين. حيث أن الزوايا متصلة بمجموعتين متوازيتين. وبالنسبة لمقاطع الزاوية المتصلة بلوحات، يتم استخدامها كأعضاء توتر في عوارض الجسر. وقد يتكون القسم المبني من قناتين موضوعتين متتاليتين مع لوح التقوية بينهما.
تستخدم هذه المقاطع للأحمال المتوسطة في الجمالون الطائرة. حيث أنه في الجمالونات ذات المستويين، يتم ترتيب قناتين على مسافة مع تحول الحافة إلى الداخل. كما أنه إنه يبسط الوصلات المستعرضة ويقلل أيضًا من الأربطة.
يتم الاحتفاظ بحواف القناتين للخارج، كما في حالة أعضاء الوتر أو العوارض طويلة المدى، من أجل الحصول على صلابة جانبية أكبر. كما أن أعضاء التوتر المتراكم الثقيل في دعامات عوارض الجسر مصنوعة من الزوايا والألواح. ومثل هذه الأعضاء يمكن أن تقاوم الانضغاط في عكس الإجهاد الذي يحدث.
