Published in: الهندسة المدنية

لوحة قاعدة العمود

Author م. مناس مراد

Published on: 17 يناير، 2024

م. مناس مراد

تدقيق لغوي: أ. موانا دبس

ما هي لوحة قاعدة العمود؟

لوحة قاعدة العمود (Base plate) عبارةٌ عن ألواحٍ مسطحةٍ مستطيلة الشكل ملحومة بأسفل عمودٍ فولاذي تستخدم في المبنى المركب، لربط العمود الفولاذي بأساسٍ خرسانيّ مسلح أو من الحجر، وتتكون الدعامات الفولاذية عادةً من حواف حادة، وإذا تمَّ توصيلها مباشرةً بالأساس الخرساني المسلح، فإنها يمكن أن تُسبّب تأثير غرقٍ على الخرسانة قد يؤدي إلى تصدُّعها أو تشقُّقها.

إن توفير لوحة القاعدة عالية القوة هو ضمان توزيع الحمل من العمود على مساحةٍ واسعةٍ من لوحة القاعدة قبل توزيعه بشكلٍ موحّدٍ على الأساس الخرساني المسلح، كما يتمُّ وضع اللوحة الفولاذية على الجزء العلوي من الأساس الخرساني (مع أو بدون وسادة الجص بينهما)، ويتمُّ تثبيت اللوحة على الخرسانة بمسامير ذات رأسٍ مصبوبةٍ في الخرسانة. ^[1]

متى يتمُّ وضع لوحة قاعدة العمود؟

يتمُّ وضع قاعدة العمود فوق الكتل الخرسانية عندما يكون الحمل الذي تدعمه هذه الأعمدة كبيرًا، ويكون ضغط تحمُّل الخرسانة من الأسفل غير كافٍ لمقاومة الحمل، لذلك يتمُّ توزيع حمل العمود على لوحة قاعدةٍ فولاذيةٍ لتجنُّب الاصطدام بقاعدة العمود، حيث تخضع قاعدة العمود لتحميل الضغط المحوري، وقوة القصّ فقط، كما تعمل قاعدة العمود كوسيطٍ بين الهياكل الفرعية، والبنى الفوقية. ^[3]

ما هي أسس تصميم قواعد الأعمدة المعدنية؟

1- القواعد الصفائحية والصفائحية المدعّمة

تتعرَّض تبعاّ لقيم الحمولة المركزية والعزوم إما إلى ضغطٍ على كامل صفيحة القاعدة أو إلى ضغطٍ على جزءٍ من القاعدة، وشدٍّ في براغي التثبيت، وحسب تأثير الحمولات في صفيحة القاعدة يمكن أن تُصنّف القواعد حسب عملها إلى:

1- قواعد تحمُّل قوى محورية فقط.

2- قواعد تحمُّل قوى محورية، وعزوم انعطاف مع قوىً أفقيةٍ أيضاً.

تقاوم القوى الأفقية عن طريق القصّ في اللحام بين العمود وصفيحة القاعدة، ومن ثم تنتقل هذه الحمولات عن طريق براغي التثبيت، والاحتكاك، والتماسك أيضا بين صفيحة القاعدة والأساس الخرساني، وتهمل مقاومة الاحتكاك والتماسك بين الصفيحة والأساس الخرساني، ونعتبر أن براغي التثبيت وحدها تقوم بنقل الحمولة إلى الأساس الخرساني، وتُسبّب الحمولة الأفقية قصّاً بسيطاً في براغي التثبيت. ^[2]

2- الإجهادات المسموح بها لقواعد الأعمدة المعدنية

صفيحة القاعدة

تُعطى المقاومة التصميمية لصفيحة القاعدة (وفقاً للكود البريطاني) (Pyp) (Yield Plate) من جداول الكود حسب سماكة الصفيحة الفولاذية وصنف الفولاذ، ولكن بشرط ألا تزيد عن 270N/mm² .

براغي التثبيت

تُعطى مقاومات البراغي كما هو الحال للبراغي السوداء (HSFG)، ويجب أن تستخدم المساحة الصافية في حساب مقاومة البرغي على الشدّ.

خرسانة القاعدة

يجب أن تكون مقاومات المكعبات الخرسانية للأساس الخرساني محصورةً بينfcu = 15 – 25 N/mm²، ويُعطى الإجهاد المسموح به للخرسانة 0.4fcu ، حيث fcu المقاومة المكعبية المميزة بعد 28 يوماً.

ما هي الفحوص المختلفة المتعلقة بالمكونات المختلفة للوحة القاعدة؟

1- القاعدة الخرسانية: يتمُّ فحصها بشكلٍ عام ضدَّ قوى التحمُّل والضغط بالإشارة إلى (ACI 318).

2- اللحامات: يجب فحص اللحامات للتأكد من أنها توفر تقييدًا كافيًا، ولا تفشل تحت ضغط AISC 360 .

3- مسامير التثبيت: يمكن أن تفشل نتيجة لعدد من الأسباب.

4- فحوص الأعضاء الفولاذية (العمود): تعتمد عادةً على معايير تصميم الفولاذ المحلية. ^[4]

ما هي أنواع قاعدة العمود؟

بناءً على ثبات الأساس، وعلى القواعد الموجودة في العمود الفولاذي، يتمُّ تصنيف قواعد الأعمدة على أساس نقل الحمل المباشر والثانوي الذي يحمل عزم انحناء بالإضافة إلى الحمل المباشر، وأنواع قاعدة الأعمدة هي: ^[3]

1- قاعدة بلاطة

يتمُّ توفير قاعدة البلاطة للعمود الخاضع للتحميل المحوري فقط، ويتمُّ استخدام صفيحةٍ فولاذيةٍ لنقل الحمل إلى القاعدة الخرسانية في حالة قاعدة البلاطة، ويتمُّ توصيل العمود بزاوية المربط، واللحظة الحرجة تكون على حافة العمود.

2- قاعدة مجمعة

يتمُّ توفير القاعدة المجمعة عندما يكون الحمل الثقيل على العمود أو الحمل المحوري مصحوبًا بلحظة انحناء، ويتمُّ توصيل العمود بلوحة القاعدة من خلال زاوية المُجمعة ولوحة المجمعة، وفي هذا النوع من القاعدة، يتمُّ نقل الحمل إلى المحمل، ووحدة التجميع في وقتٍ واحد. يتمُّ استخدام (لوحتان مجمعتان وزاويتان مجمعتان) في القاعدة لزيادة مساحة التحمل، وبالتالي فهي تُقلّل من سمك القاعدة مقارنةً بقاعدة البلاطة.

3- أساسات الشواية

عندما يحمل العمود أحمالًا محوريةً ثقيلة، وتكون قدرة تحمُّل التربة منخفضةً جدًا، وتتكون من طبقاتٍ أكثر من العوارض الفولاذية أو الخشبية الموضوعة فوق بعضها البعض بزاويةٍ قائمةٍ على بعضها البعض، وهي مصممةٌ لقسم لحظة الانحناء الحرجة في وسط لوحة القاعدة، وقوة القصّ على حافة لوحة القاعدة.

أبعاد لوحة قاعدة العمود الصلب

اعتمادًا على متطلبات موقع التثبيت، يمكن أن تتراوح أحجام اللوحات الأساسية من (7.62 × 12.7 × 0.317) سنتيمتر إلى (30.4 × 30.4 × 1.9) سنتيمتر. للأنظمة الطويلة في المناطق الزلزالية يتعين على الشركة المُصنّعة للأعمدة أو المهندس توضيح الكمية، والعلامة التجارية، وحجم مسامير التثبيت التي سيتمُّ استخدامها في تركيب العمود.

يحدّد المهندس عدد الثقوب التي سيتمُّ استخدامها داخل كل لوحة قاعدة (تتضمن معظم لوحات القاعدة فتحاتٍ إضافية لاستيعاب العوائق الموجودة في الأرضية)، كما يتطلب تثبيت الأعمدة بالقرب من فواصل التمدُّد الأرضية اهتمامًا خاصًا.

وعادةً ما تكون لوحة القاعدة أكبر من حجم العمود (اعتمادًا على شكل العمود) بما يصل إلى 2 إلى 4 بوصة، وذلك لتوفير ثقب حفر لفتحات مسمار التثبيت خارج مخطط العمود، ويتمُّ توصيله عادةً بالعمود باستخدام شرائح اللحام (يصل حجمها إلى 3/4 بوصة) على جانبي الشبكة، وعادةً ما يتمُّ لحامه بالمعمل. ^{[5] [6]}

كيف يتمُّ تصنيع ألواح قاعدة الأعمدة الفولاذية؟

يمكن لحام لوحة القاعدة الفولاذية بالمقطع العرضي للأعمدة أو تثبيتها باستخدام زاوية العروة، ويتمُّ وضع الجصّ عالي القوة وغير القابل للانكماش بين لوحة قاعدة العمود والأساس الداعم للحفاظ على لوحة القاعدة في الارتفاع المناسب، لتجنُّب أي خطأ في وضع الأعمدة يتمُّ استخدام ثلاث تقنيات: ^[5]

1- لوحات التسوية (للألواح الأساسية حتى 20 أو 22 بوصة) يجب أن تستوفي لوحة التسوية تفاوتات التسطيح المحددة في ASTM A6 ، وقد تكون أكبر من لوحة القاعدة لاستيعاب تفاوتات وضع قضيب التثبيت، ويمكن استخدامه كقالب إعدادٍ لقضبان التثبيت.

2- صواميل التسوية (للألواح الأساسية حتى 36 بوصة) تُعرف أيضًا باسم أكوام الرقائق.

3- ألواح القاعدة المُعدّة مسبقًا (للألواح الأساسية التي يزيد حجمها عن 36 بوصة).

خلاصة

إن الحدّ الأدنى لعدد البراغي اللازمة لتوصيل ألواح قاعدة العمود الفولاذي يكون بوضع أربعة مسامير تثبيتٍ على الأقل في الزوايا الأربع للوحة قاعدة العمود وفقًا للوائح إدارة السلامة والصحة المهنية. ^[5]