ما هي الأعمدة الخرسانية؟
الأعمدة هي العناصر الرئيسية في الهياكل الخرسانية المسلّحة وتعتمد عليها سلامة واستقرار الهيكل بشكل كبير. تختلف تكلفة العمود لكل متر طولي لكل ميجا باسكال من قدرة تحمل الحمولة بشكل كبير بسبب عدة عوامل، على سبيل المثال، موقع العمود في الهيكل (العمود الخارجي والعمود الداخلي) وتكوين الأحمال المفروضة على العمود و الآخرين.
ومع ذلك، هناك عدد من التوصيات والتدابير التي يمكن من خلالها تصميم وبناء عمود الخرسانة المسلحة الفعال من حيث التكلفة. ستتم مناقشة هذه التوصيات في الأقسام التالية. سيتم مناقشة التصميم الاقتصادي للأعمدة الخرسانية المسلحّة وممارسات إنشائها وتوصياتها لتقليل تكلفة بنائها.
توصيات للتصميم الاقتصادي لِأعمدة الخرسانة المسلّحة:
يمكن تحقيق الاقتصاد الكُلّي في مشروع الخرسانة المسلّحة من خلال النظر في التكاليف المتعلّقة بالقوالب والخرسانة وحديد التسليح، وهي مكونات التكلفة الرئيسية الثلاثة في أي مشروع. في حين أن الإرشادات الاقتصادية التالية فعالة، إلّا أنها تهدف إلى أن تكون شاملة لِأعمدة الخرسانة المسلّحة، وقد تكون فرص توفير التكاليف الأُخرى مُتاحة حسب المشروع. التوصيات المقدمة للتصميم الاقتصادي للأعمدة الخرسانية المسلّحة هي كما يلي:
- قوة الخرسانة المستخدمة في عمود الخرسانة المسلّحة.
- صب الخرسانة المستخدمة في صب عمود الخرسانة المسلّحة.
- التعزيزات الفولاذية المستخدمة في بناء العمود الخرساني المسلّح.
- تفاصيل حديد تسليح العمود الخرساني.
1- قوة الخرسانة لعمود الخرسانة المسلحة:
التوصية القيّمة المقدمة فيما يتعلّق بقوة الخرسانة هي استخدام أقصى مقاومة انضغاط للخرسانة اللازمة لتحمل الأحمال المعنونة وأقل نسبة تسليح مسموح بها. وذلك لأنه سيتم الوصول إلى أدنى سعر إذا تم ممارسة هذا الإجراء مع انخفاض تكلفة حديد التسليح. يُزعم أن استخدام الحد الأدنى من نسبة حديد التسليح لعمود معين من شأنه أن يُقلّل من التكلفة الإجمالية للعمود بشكل كبير (حوالي 32% لقوة الخرسانة 56 ميجا باسكال و57% لقوة الخرسانة 100 ميجا باسكال) مقارنة بالحالة التي يتم فيها استخدام الحد الأقصى لنسبة حديد التسليح.
يتم تحديد أصغر حجم للأعمدة في الهياكل مُتعددة الطوابق بناءً على أقصى قوة ضغط للخرسانة والحد الأقصى لنسبة التسليح. إذا كان حجم العمود أصغر من الحجم الأدنى المسموح به في قاعدة الهيكل، فيمكن تقليل نسبة حديد التسليح. أخيرًا، يمكن تقليل كل من نسبة التسليح وقوة ضغط الخرسانة مع انخفاض الأحمال المفروضة على العوامل في الطوابق العليا.
2- صب الخرسانة المستخدمة في صب عمود الخرسانة المسلّحة:
يوصى باستخدام نفس الحجم والشكل لعمود الخرسانة المسلّحة لجميع الطوابق ومن القاعدة إلى السطح. لن تسمح هذه الإستراتيجية فقط ببناء عدد كبير من الأعمدة (الإنتاج الضخم) ولكن أيضًا يمكن إعادة استخدام قوالب صب الأعمدة مرة أخرى. قد يجادل المرء في أن استخدام نفس الحجم لجميع الأعمدة سيؤدي إلى استخدام كمية كبيرة من الخرسانة الإضافية وبالتالي سيكون غير اقتصادي.
ومع ذلك، فقد ثَبَت أن الوفورات المحقّقة من تكلفة القوالب والبناء السريع ستكون أكبر بكثير من تكلفة المواد الإضافية المستخدمة للأعمدة الأصغر من الطوابق أعلاه. إضافة إلى ذلك، يُزعم أن هذه الاستراتيجية قابلة للتطبيق على أقصى ارتفاع للمبنى يبلغ 188.2 مترًا.
3- التعزيزات الفولاذية المستخدمة في بناء عمود الخرسانة المسلّحة:
يُنصح بإجراء مقارنة التكلفة بين مجموعة متنوعة من مقاومة ضغط الخرسانة وقوة إنتاج الحديد لتحديد المجموعة التي توفر أقل تكلفة. يُذكر أن استخدام الخرسانة عالية القوة بقوة إنتاجية تبلغ 520 ميجا باسكال سيحتاج إلى أقل تكلفة. إجراء آخر لتقليل تكلفة التعزيزات هو استخدام الحد الأدنى من كانات الربط دون انتهاك مواصفات الكود. يمكن الوصول إلى الحد الأدنى من متطلّبات الربط إذا تم تركيب قضيب فولاذي طولي في كل ركن من أركان العمود.
إذا تم تحقيق الحد الأدنى من متطلّبات التعادل، فلن يكون من الضروري استخدام الروابط الداخلية. وبالتالي، لا يمكن فقط صب الخرسانة منخفضة الركود وضغطها بشكل صحيح ولكن أيضًا سيتم تقليل الوقت والتكلفة اللازمين لتركيب تقوية العمود.
4- تفصيل تقوية العمود الخرساني:
من الممكن تحقيق وفورات في الوصلات المُعرّضة للضغط فقط (وَبكلمة أخرى، وصلات ميكانيكية نهاية تحمل). إضافة إلى ذلك، يُنصح باستخدام التدرّج من أجل جعل المحمل النهائي الميكانيكي يقاوم قدرًا معينًا من الانحناء. بشكل عام، يجب استخدام لصق الشد لقضيب الفولاذ بحجم 32 مم إذا تعرّض العمود لقوة ثني كبيرة. في هذه الحالة، يوصى باستخدام لصق ميكانيكي لأنه أكثر اقتصادا. ومع ذلك، إذا كان حجم الشريط أصغر من 32 مم، فمن الأفضل التفكير في لصق اللفة بدلاً من الوصلة الميكانيكية.
