اقرأ في هذا المقال
ما هي الأعمدة القصيرة في البناء؟
يمتلك العمود القصير صلابة عالية تجذب معظم القوى المؤثرة في المبنى متعدد الطوابق. حيث التصميم غير الملائم لعمود قصير للحفاظ على هذه القوى سيؤدي إلى تلف وفشل القص. كما يسمّى هذا السلوك للعمود القصير تحت القوة المفرطة بتأثير العمود القصير.
يجب إيلاء اهتمام خاص للأعمدة القصيرة وبالتالي يوصى بتجنبها في تصميم المباني خاصةً للمناطق المعرضة للزلازل. كما يعتبر تأثير العمود القصير كارثيًا حيث يخضع لفشل القص الهش. حيث أنه سيتم شرح ظاهرة تأثير العمود القصير ونتائجه وعلاجاته أدناه.
ما هو تأثير العمود القصير في المباني؟
تظهر الاضطرابات التي نشأت من التصميم المعماري للمباني بأشكال مختلفة، أحدها هو اختلاف المستوى الذي نشأ من منحدر اللوط الذي يؤثر على الهياكل من خلال ظاهرة العمود القصير. حيث أن الصلابة الكبيرة للأعمدة القصيرة تمكنهم من امتصاص كميات كبيرة من الطاقة الإنشائية.
تتطلب بعض الأدلة واللوائح مثل لوائح الزلازل لهذه الظاهرة إيلاء مزيد من الاهتمام لها. وعلى هذا الأساس، استخدمت الدراسة الحالية النمذجة التجريبية والنمذجة العددية لمبنى خرساني مقوى مكون من أربعة طوابق يتضمن تحليل إطارات بسيطة ثنائية الأبعاد من ارتفاعات أرضية متفاوتة وعدد متفاوت من الخلجان باستخدام أداة برمجية شائعة جدًا (STAAD Pro) على كل من الأرض المائلة والمسطحة.
تم استخدام برنامج (Sap2000) لإظهار أن إزاحة الأرضيات أكبر بالنسبة للمبنى المسطح مقارنة بالعقد المنحدر على الرغم من أن الزيادة في القص كانت أكبر في الأعمدة القصيرة مقارنة بالأعمدة الشائعة ويجب تحمل العزم الهائل من خلال هياكل الدُفعة المنحدرة. كما تم الكشف عن الصلابة الأكبر للهيكل من خلال تحليل ثابت غير خطي (Push-Over).
ووفقًا لِلنتائج، يلزم وجود عمود قصير يحتوي على أقسام أكثر مقاومة ويُقترح يجب تقويتها بمزيد من القضبان بالإضافة إلى ذلك، يجب استخدام المزيد من الفولاذ كركاب بدلاً من قضبان طولية. كما بالنسبة للهياكل الحالية، يجب تعديل قدرة القص للأعمدة القصيرة بواسطة خرسانة الألياف أو السترة الفولاذية أو مواد أخرى.
في العديد من المباني، إمّا بسبب ظروف الأرض أو بسبب متطلبات شعاع وسيط، يتطلب بناء أعمدة قصيرة. بحيث تتطلب التكوينات الهيكلية المختلفة أيضًا الحاجة إلى أعمدة قصيرة. وتعتبر الأعمدة القصيرة أكثر صلابة مقارنة بالأعمدة الطويلة، وبالتالي فإنّ معظم قوى الزلزال المؤثرة على المبنى يتم أخذها بواسطة الأعمدة القصيرة.
كلما زادت صلابة أي عنصر هيكلي، ستكون مرونته أقل في الخضوع لأي نوع من التشوه. حيث يعتبر تصميم الزلازل للمبنى أكثر كفاءة من خلال التصميم المرن للهيكل. والمزيد من الصلابة، سيكون المزيد من القوة المطلوبة لإحداث أي تشوه. بينما إذا لم يتم تصميم الأعمدة القصيرة لتحمل مثل هذه القوة الكبيرة، فسيحدث ضرر للعمود وبالتالي يتأثر الهيكل.
عند حدوث الضرر للأعمدة يسمّى بتأثير العمود القصير. حيث يفشل العمود القصير بفشل القص عن طريق التكسير على شكل x. كما ستكون قوة القص التي تم إنشاؤها في العمود القصير 8 أضعاف قوة القص التي تم إنشاؤها في أعمدة طويلة. بينما سلوك الأعمدة القصيرة أثناء الزلازل يُجبر المبنى الذي تم تشييده على أرض منحدرة، تحت تأثير الزلزال، على التحرك جنبًا إلى جنب مع الأرضية.
في حالة وجود كل من الأعمدة الطويلة والقصيرة، تنجذب غالبية القوة إلى الأعمدة القصيرة وتتعرض لمزيد من الضرر مقارنة بالأعمدة الطويلة. حيث لوحظ أيضًا تأثير العمود القصير في الأعمدة التي تدعم ألواح الدور العلوي أو أرضيات الميزانين. تتم إضافة هذه العناصر بين طابقين موجودين.
حالة أخرى هي وجود عمود قصير وطويل على نفس مستوى الأرضية. حيث أنه هنا أيضًا يقدم العمود القصير مقاومة أكبر مقارنة بالأعمدة الطويلة. وبالتالي تتعرض الأعمدة القصيرة لمزيد من القوة والضرر.
علاجات لتأثير العمود القصير:
1. الحل الأول هو تجنب استخدام عمود قصير في مرحلة التصميم المعماري نفسها.
2. في حالة عدم إمكانية تجاهل الأعمدة القصيرة، يتم اتباع متطلبات التصميم الخاصة. وَوفقًا لرمز المعهد الأمريكي للخرسانة، فإنّ تلك الأعمدة التي لديها فرص للخضوع لتأثير عمود قصير تتطلب تعزيزًا خاصًا للحصر يسمّى تقوية الدكتايل. كما يجب أن يمتد التعزيز المقدم إلى الأعمدة أدناه وما فوق بمقدار معين كما هو مذكور في المعايير.
3. من أجل تقليل تأثير العمود القصير على مبنى قائم، يتم تحديد الأعمدة القصيرة بين الطابقين. بينما يتم إغلاق الفتحات عن طريق بناء جدار كامل الارتفاع.
4. إذا كان بناء الجدار غير ممكن، فيجب تعديل الأعمدة القصيرة بأية طرق موجودة. حيث يجب على المهندس الإنشائي عالي الجودة الذي يتمتع بخبرة كافية في هذا المجال تنفيذ ذلك.
