تصميم الأعمدة الخرسانية
وفق كود المباني السعودي SBC 1101
الأبعاد الدنيا · حدود حديد التسليح · الكانات والحلزونيات · منحنى التفاعل P-M · البرندات · وصلات الحديد
العمود الخرساني يختلف اختلافاً جوهرياً عن الكمرة أو البلاطة — فهو يتعرّض في الوقت ذاته لقوة ضغط محورية وعزم انحناء في اتجاهَين، وأحياناً قص والتواء. هذا التعقيد هو ما يجعل تصميمه يعتمد على منحنى التفاعل P-M بدلاً من معادلة مباشرة كما هو الحال في الكمرات.
يُغطّي الفصل السادس من كود SBC 1101 جميع متطلبات تصميم الأعمدة الخرسانية المسلحة: من الحدود الهندسية الدنيا للقطاع، مروراً بكميات حديد التسليح الطولي والكانات، وصولاً إلى اشتراطات البرندات ووصلات الحديد — وهي المتطلبات المرجعية لأي مشروع سكني أو تجاري في المملكة.
يُحدّد الكود في البند 604.1 الحدود الهندسية الدنيا للأعمدة وفق شكل القطاع، وهي متطلبات لا تقبل المفاضلة بغرض تقليل التكلفة:
| شكل القطاع | الاشتراط | القيمة |
|---|---|---|
| مستطيل أو مربع | أصغر بُعد | ≥ 200 mm |
| مستطيل أو مربع | نسبة الضلعَين h / b | ≤ 3 |
| دائري | القطر D | ≥ 300 mm |
يُشترط ألّا يقل البُعد الموازي لاتجاه الدعم عن 1/10 الارتفاع الصافي بين الكمرات أو البلاطات الحاملة للأعمدة الداخلية. أما الأعمدة الحافية فتُطبَّق عليها نسبة 1/9، والزاوية 1/8 — لأنها تتلقى عزوم انحناء أعلى بسبب اللامركزية.
ما يُميّز تصميم الأعمدة عن باقي العناصر أن الكود لا يُعطي معادلة مباشرة لحساب مقاومة القطاع، بل يُحيل إلى منحنيات التفاعل P-M الواردة في البند 4B6. هذه المنحنيات تُجيب على السؤال الجوهري: هل القطاع قادر على تحمّل قيمتَي Pu وMu معاً في آنٍ واحد؟
يُجيز الكود صراحةً الاستعانة بمنحنيات التصميم (Chart 6-1 إلى Chart 6-5) لتحديد كمية حديد التسليح المطلوبة دون الحاجة إلى حل معادلات التوافق يدوياً — وهو الأسلوب المعتمد في الغالبية العظمى من المكاتب الهندسية.
حين يتلقّى العمود قوى قص في الاتجاهَين x وy في آنٍ واحد — كأعمدة الزوايا في المباني غير المنتظمة — يشترط الكود استيفاء معادلة التفاعل التالية:
يُقيَّد حديد التسليح الطولي في الأعمدة بحدَّين لا يجوز تجاوز أيٍّ منهما — الحد الأدنى لضمان تسليح فعلي يمنع الانهيار المفاجئ عند التشقّق، والحد الأقصى للتحكم في كثافة الحديد وضمان وصول الخرسانة بين الأسياخ:
① أصغر قطر اسمي لأي سيخ طولي: db ≥ 14 mm — لا يُسمح باستخدام أسياخ أرفع منه في الأعمدة
② الحد الأدنى لعدد الأسياخ الطولية:
• 3 أسياخ داخل كانات مثلثية الشكل
• 4 أسياخ داخل كانات مستطيلة أو دائرية
• 6 أسياخ داخل حلزونيات (spirals)
الكانات في الأعمدة تؤدي وظيفتَين في آنٍ واحد: الأولى تقييد خرسانة النواة (الخرسانة المحصورة) لرفع قدرتها الاستيعابية، والثانية منع الانبعاج الجانبي للأسياخ الطولية الضاغطة. أثر الكانات لا يظهر في الظروف الاعتيادية — لكنه يكون حاسماً لحظة تجاوز الطاقة الاستيعابية أو عند الزلزال.
| الحد الأقصى للمسافة بين الكانات — البند 608.6.4.3 | القيمة |
|---|---|
| 16 × القطر الاسمي لأصغر سيخ طولي في العمود | 16 db |
| 48 × القطر الاسمي لسيخ الكانة | 48 db,كانة |
| أصغر بُعد في القطاع الكلي للعمود | bmin |
عند وصلة العمود بالكمرات، يُشترط توفير ما لا يقل عن 3 كانات داخل نطاق الوصلة بمسافة أقصاها 150mm بين كانة وأخرى. هذا الاشتراط يُعالج تركّز الإجهادات عند نقطة انتقال القوى من الكمرة إلى العمود والعكس.
تُوضَع أول كانة من أسفل على بُعد لا يتجاوز نصف المسافة المقررة من سطح القاعدة أو البلاطة السفلية. وتُوضَع آخر كانة من أعلى بنفس المعيار قياساً من أسفل حديد الكمرة أو البلاطة العلوية.
حين تتغيّر أبعاد العمود من طابق إلى آخر يُضطرّ المنفّذ إلى إمالة الحديد الطولي (البرندات) لنقله من موضعه في العمود الأسفل إلى موضعه الجديد في العمود الأعلى. الكود يُنظّم هذه العملية بشروط دقيقة:
إذا كان الفرق في موضع وجه العمود بين الطابقَين يتجاوز 75mm، لا يُسمح باستخدام البرندات في الحديد الموجود — بل يُوفَّر حديد إضافي (دوبل) يُوصَّل بوصلة تراكب مع الأسياخ الطولية للعمود الأعلى.
في الأعمدة لا يُسمح إلا بـالوصلة التراكبية (lap splice) فقط — اللحام والوصلات الميكانيكية غير مسموح بهما إلا بتصريح هندسي خاص.
| حالة الإجهاد عند موقع الوصلة | نوع الوصلة التراكبية المشترطة |
|---|---|
| ضغط (compression lap splice) | Class B أو وفق البند 608.5.4 |
| شد (tension lap splice) | Class B — وفق الجدول 6-2 |
استهداف نسبة حديد بين 1.5% و3% في أعمدة المباني السكنية المعتادة — نطاق يحقق كفاءة إنشائية جيدة مع سهولة تنفيذية مقبولة عند الصبّ
تجاوز نسبة الحديد 4% في الأعمدة التي تقع فيها وصلات تراكب — يُسبّب ازدحام الأسياخ عند نقطة الوصلة مما يُعيق تكثيف الخرسانة بالهزّاز
التحقق من شرط h/b ≤ 3 في مرحلة التصميم المبدئي — تجاوزه يُحوّل العنصر إلى شيار خرساني يستوجب أحكاماً مختلفة من الكود
إغفال كانات الوصلة عند مستوى الكمرة (3 كانات بمسافة ≤ 150mm) — هذه المنطقة تعاني أعلى تركيز للإجهادات في العمود بأكمله
تفصيل البرندات بمقطع إنشائي خاص يُبيّن الميل والكانة المقيِّدة وموضعها بالأرقام الفعلية — لا الاكتفاء بملاحظة نصية عامة في المخططات
وضع وصلة التراكب عند وجه البلاطة مباشرةً — هذا الموضع يجمع أعلى عزوم الانحناء مع إجهادات الوصلة في نقطة واحدة مما يُضعف الأداء الإنشائي
📋 بنود التحقق قبل اعتماد تصميم الأعمدة
- ☑الأبعاد: أصغر بُعد ≥ 200mm (مستطيل) أو D ≥ 300mm (دائري)، ونسبة h/b ≤ 3 — البند 604.1
- ☑المسافة بين طوابق الدعم: ≥ hn/10 للأعمدة الداخلية — البند 604.2
- ☑التحقق من φPn ≥ Pu وφMn ≥ Mu معاً باستخدام منحنى التفاعل P-M — البند 606.2
- ☑0.01Ag ≤ Ast ≤ 0.06Ag لحديد التسليح الطولي — البند 607.1.1
- ☑db,min ≥ 14mm وعدد الأسياخ ≥ 4 (مستطيل) أو 6 (حلزوني) — البند 608.3
- ☑مسافة الكانات ≤ min(16db , 48db,كانة , bmin) — البند 608.6.4.3
- ☑3 كانات عند وصلة العمود-الكمرة بمسافة ≤ 150mm — البند 608.6.1.4
- ☑أول كانة من القاع ≤ نصف المسافة المقررة من وجه القاعدة أو البلاطة — البند 608.6.2.1
- ☑ميل البرندة ≤ 1:6 مع كانة مقيِّدة على بُعد ≤ 150mm من نقطة الانحراف — البند 608.4
- ☑وصلة التراكب في منطقة ضغط بعيداً عن وجه البلاطة — البند 608.5
📚 حول هذه المقالة
جزء من سلسلة شرح تفصيلي لـ كود المباني السكنية السعودي SBC 1101 — إصدار 2018. المقالة السابقة: الفصل 5C — الكمرات الخرسانية المسلحة. المقالة القادمة: الفصل 6A — الجدران الخرسانية وخزانات المياه.
تعليقات
إرسال تعليق