تصميم المنشآت لمقاومة الرياح

م . أبو بكر · #1 (**permalink**) 18-12-2005, 03:32 PM

حمولات الرياح :

إن السبب الرئيسي لإهمال قوى الرياح في بلادنا هو انخفاض ارتفاع المباني بحيث تغدو قيم حمولات الرياح بسيطة و مهملة .
لكن تأثير الرياح يظهر جلياً في المنشآت المرتفعة مثل ( خزانات الماء العالي - الأبراج " أكثر من 7 طوابق " - مآذن الساجد .. الخ ) .

كيف تحسب الرياح ؟؟ .

من أين نحصل على سرعة الرياح في منطقة ما :
هناك خرائط في الكودات تبين السرعة العظمى المتوقعة للرياح في كل منطقة و تقسم الكرة الأرضية إلى أربع مناطق تختلف فيها سرعات الرياح تتجاوز بعضها ( 150 كم/سا ) في الوطن العربي أكبر سرعة متوقعة 100 كم | سا .

و قد حسبوا هذه القيم بناء على شدة الرياح التي حصلت خلال المائة عام الأخيرة في بلادنا بحيث يأخذون الوسطي بين أكبر عشر هبات رياح خلال 100 عام .

هناك طريقتين لحساب قوى الرياح :
1 - الطريقة الستاتيكية : و هي التي تعتبر الرياح قوة ثابتة ذات قيمة على شكل مثلث رأسه عند القاعدة يؤثر على المبنى ، و هذه الطريقة هي المعتمدة في الكود الأمريكي ،

أ - يهمل الكود تأثير الرياح على المباني ذات أربع طوابق و ما دون .
ب - و يشترط الكود أن يكون ارتفاع المبنى أقل من أربع أضعاف عرض الواجهة .
بمعنى أن يكون ارتفاع المبنى قليل نسبة لعرضه و هو ما ينطبق على المنشآت العادية .

طيب ماذا لو أن ارتفاع المبنى كبير نسبة لعرضه كما هو الحال مع ( المآذن - الخزانات - الأبراج - الهنكارات المعدنية - بسبب خفة وزنها نسبة لحجمها و عرض واجهتها - )... الخ .

2 - الطريقة الديناميكية من الكود الفرنسي لرياح و الثلوج : تحسب هذه الطريقة الرياح على أساس أنها تضرب المنشأ على شكل صدمات متلاحقة و أن المنشأ يتأرجح بتأثير الرياح - و هذا أكثر واقعية - و هنا يؤخذ بالحساب موضوع - حادثة الطنين - .
و هي حادثة تحصل فيما لو تساوى دور الاهتزاز للمنشأ مع دور الاهتزاز لصدمات الرياح . تنشأ عن ذلك قوى عظيمة لا يمكن مقاومتها لذلك نحرص على أن لا نصل لدرجة حادثة الطنين .

للأسف فنادراً ما يلجأ المهندسون إلى التصميم على الرياح و يهملون هذه القوى و لإن فعلوا فهم يعتمدون الطريقة الستاتيكية ( الأكثر سهولة ) .. و قد قمت بتصميم برج للإذاعة و التلفزيون في إدلب بارتفاع 56 متر لمقاومة الرياح بالطريقة الديناميكية مع الأخذ بعين الاعتبار قوى التمدد و التقلص و قوى الزلازل التي سنرد على تفصيلها لاحقاً .

الموضوع واسع لكنني أحاول تلخيص أهم النقاط الرئيسية و بانتظار استفساراتكم حول ما تقدم مبدئياً

م . أبو بكر

طالب المعرفه · #2 (**permalink**) 18-12-2005, 07:08 PM

مشكور جدا بش مهندس ابو بكر وربنا يكتبها في ميزان حسناتك وبانتضار المزيد

م . أبو بكر · #3 (**permalink**) 18-12-2005, 08:38 PM

ها نحن وضحنا طرق حساب قيمة قوة الرياح فأين المشكلة .؟؟

المشكلة في التصميم ...

لو لاحظت معي أن جميع الحمولات التي تتعرض لها المنشآت هي عادة حمولات شاقولبة ( ميتة أو حية ) و هي تنتقل من البلاطات إلى الجسور فالأعمدة فالأساسات بشكل شاقولي ناظمي ( VERTICAL ) .

لكن قوى الرياح و الزلازل تؤثر أفقياً HORIZONTAL على المبنى و هنا يظهر الفارق .

تخيل لو أننا ثبتنا وتداً في الأرض لوجدنا أن هذا الوتد قادر على تحمل حمولات شاقولية كبيرة .. لكن ماذا لو دفعنا الوتد أفقياً .. سيقع و ينهار تحت قوة بسيطة .. مما يدفعنا لزيادة عمق التأسيس حتى يقاوم الوتد الحمولة الأفقية .

نفس المبدأ ينطبق على المباني فالأعمدة و الأساسات صممت عادة لمقاومة الحمولات الشاقولية فقط و في حال وجود قوة أفقية ( رياح – زلازل ) ستنشأ في الأعمدة و الأساسات عزوم كبيرة تساوي ( القوة × الذراع ) فكلما كان ارتفاع المبنى أكبر كانت العزوم عند الأساسات أكبر .
و سنضطر إلى حساب المنشأ لمقاومة حاللات جديدة هي :

1 – انقلاب المبنى بالكامل .( و هذا يظهر خطره في المنشآت الرفيعة " خزانات ماء عالية – مآذن .. الخ )
2 – انزلاق المبنى مع قواعده . 0 و هذا يظهر أكثر في المنشآت المسطحة مثل ( الهنكارات ذات الوزن الخفيف " معدنية " ) .
3 – انكسار العمود فوق القاعدة نتيجة العزم المطبق و هي حالة شائعة في الزلازل أكثر من الرياح .

و للحديث تتمة .

Mohammedmohd · #4 (**permalink**) 18-12-2005, 11:14 PM

موضوع رائع، بارك الله فيك

engsami · #5 (**permalink**) 19-12-2005, 10:08 AM

أخي المهندس ابو يكر
بارك الله فيك على هذه المقدمة القيمة عن أحمال الرياح
ولي طلب منك ان امكن ان تقدم شرح كامل لاحمال الرياح والزلازل على المباني وتدعيمها بمثال حي خطوة بخطوة للاستفادة التامة من هذه الموضوع...
وبارك الله فيك وجعله في ميزان حسناتك

مختار السقوطري · #6 (**permalink**) 20-12-2005, 08:28 PM

موضوع مهم للغاية ، وشرح ممتع وواضح.
أرجوالإستمرار، وأضم صوتي إلي طلب أخينا سامي .
وفقك الله .

م . أبو بكر · #7 (**permalink**) 20-12-2005, 08:51 PM

النقطة الرئيسية التي يقف عندها المصمم هي تحويل سرعة الرياح إلى قوة ..

و هنا فإن الكودات أعطت للرياح في كل منطقة من العالم معامل C و مجموعة معاملات أخرى تدخل في الحساب Q .

بعد حساب قوة الرياح نحدد الطريقة التي سنستخدمها مثلاً ( ستاتيكية في المنشآت العادية أو ديناميكية في المنشآت الخاصة )

الطريقة الستاتيكية تستخرج قيمة قوة الرياح حسب ارتفاع المبنى و حسب شكل الواجهة المعامدة لاتجاه الريح ( مستطيلة – دائرية ) .

بعد العثور على القوة هناك سؤال يحرج المهندسين و هو توزيع هذه القوة على المنشأ .. كيف سيتوزع .

الحقيقة سؤال وجيه حيث يتوجب على المهندس رسم Plan للمبنى و التأمل في مراكز الكتلة ( و ليس المركز الهندسي ) .. و هذا يتم باستخدام نظرية العزم الستاتيكي حول نقطة ثابتة ينتج منها مركز كتلة المبنى و هو المكان الذي تنعدم فيه القوى و الذي لو ركزنا فيه العزم الرئيسي لتوزع على كافة قواعد المنشأ . و ذلك بحسب صلابتها و بحسب بعدها عن مركز الكتلة .

هذه العملية بالذات هي الأصعب لأن البرامج الهندسية لا تفي عادة بالغرض و يطلب هذا العمل يدوياً و يحتاج إلى بعض الخبرة .

عندما نتحصل على القوى و العزوم على الأعمدة و القواعد نصممها بشكل متناظر لماذا ..؟

لأن الرياح قد تضرب المنشأ من الجهة الثانية و عليه تحسب القواعد على القوة و العزم و من ثم تصمم بشكل متناظر كأن الرياح قد تضرب المنشأ من أية جهة كانت .

عن مثال حي حول هذا الكلام .. فنحن سنحتاج إلى الكثير من العلاقات و الجداول الموجودة في الكودات و حبذا لو عاد الأخوة إلى أحد الكودات المعتمدة ( الكود الأمريكي – الكود الفرنسي للرياح و الثلوج ) للاطلاع مبدئياً على طريقة حساب الرياح و كيفية حساب دور الحركة للمنشأ تحت تأثير ضربات الرياح و هو يساوي تقريبياً ( جذر ( عدد الطوابق / 10 ) .

نقارن هذه القيمة مع قيمة دور الحركة للتربة الذي يحسب من نظريات علم الجيوتكنيك و دور الحركة للرياح له علاقاته أيضاً .. يجب أن لا يتساوى هذا الدور أبداً .. و في حال التساوي نقوم بزيادة صلابة المبنى أو تغيير توزيع الهياكل الحاملة للرياح .

و للحديث بقية ..

م . أبو بكر

مختار السقوطري · #8 (**permalink**) 22-12-2005, 10:58 PM

أخي المهندس أبوبكر

جزاك الله خيرا على هذه الفوائد التي تتحفنا بها في كل مشاركة .

ذكرت في مشاركتك الأخيرة هذه العبارة:
بعد حساب قوة الرياح نحدد الطريقة التي سنستخدمها مثلاً ( ستاتيكية في المنشآت العادية أو ديناميكية في المنشآت الخاصة )

فأرجو إعطاء أمثلة لنوعي المنشآت، وهل الخزانات العلوية تعتبر من المنشآت الخاصة التي ينبغي تصميمها بإستخدام الطريقة الديناميكية؟
وفقك الله.

م . أبو بكر · #9 (**permalink**) 24-12-2005, 08:00 PM

اقتباس:

فأرجو إعطاء أمثلة لنوعي المنشآت، وهل الخزانات العلوية تعتبر من المنشآت الخاصة التي ينبغي تصميمها بإستخدام الطريقة الديناميكية؟

أخي الكريم لو راجعت المشاركة الأولى لوجدت اشتراطات التي تحد من استخدام الطريقة الستاتيكية ..
عند عدم تحقق هذه الشروط نلجأ للطريقة الديناميكية .

اقتباس:

أ - يهمل الكود تأثير الرياح على المباني ذات أربع طوابق و ما دون .
ب - و يشترط الكود أن يكون ارتفاع المبنى أقل من أربع أضعاف عرض الواجهة .
بمعنى أن يكون ارتفاع المبنى قليل نسبة لعرضه و هو ما ينطبق على المنشآت العادية .

طيب ماذا لو أن ارتفاع المبنى كبير نسبة لعرضه كما هو الحال مع ( المآذن - الخزانات - الأبراج - الهنكارات المعدنية - بسبب خفة وزنها نسبة لحجمها و عرض واجهتها - )... الخ .

إذا تطبق الطريقة الديناميكية في حال عدم تحقق الشروط اللازمة لتطبيق الطريقة الستاتيكية .

م . أبو بكر

م.نهلة · #10 (**permalink**) 26-12-2005, 01:37 PM

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
سؤالي بالنسبة للمئذنة للمهندس م.أبو بكر :
هل تدرس على الزلازل فقط ويهمل تأثير الرياح... أم تدرس على كل من الزلازل والرياح ويتم اختيار الوضع الاخطر
وهل تجتمع الزلازل والرياح معاًوبذلك يتم دمج الحالتين معاً
شكراً

مختار السقوطري · #11 (**permalink**) 21-01-2006, 10:51 PM

ماذا حدث لأخينا المهندس أبي بكر حتى ينقطع عن شروحاته لهذا الموضوع المهم ؟ عسى أن يكون المانع خيرا.

م . أبو بكر · #12 (**permalink**) 22-01-2006, 03:37 PM

يمكن دمج الزلازل و الرياح في الدراسة لكن يتم تخفيض عامل الأمان بنسبة 0.8 .
بمعنى أننا عادة نصعد الحمولات الميتة 1.5 و نصعد الحمولات الحية 1.8 و نصعد الزلازل بنسبة 1.1 و نصعد الرياح بنسبة 1.1 .
عند دراسة تركيب الحمولات شطرنجياً يجري أخذ الحالات التالية :

حمولات ميتة مصعدة فقط .
حمولات حية + ميتة ( مصعدة ) .
( حمولات حية + ميتة + رياح + زلازل ) مصعدة × 0.8 .

مع التحية ..
م . أبو بكر

السيف الناصر · #13 (**permalink**) 23-01-2006, 06:28 AM

جزاك الله الف خير يا مهندس المحترم الذي يحترم مهنته ويقدرها

mas_eg75 · #14 (**permalink**) 26-01-2006, 08:44 PM

هذا ما عهدناه منك مهندس ابوبكر وجزاك الله كل الخير اخى

روض · #15 (**permalink**) 26-01-2006, 09:03 PM

بارك الله فيك يا أخي ابو بكر على هذه المعلومات القيمه...

أدوات الموضوع
مشاهدة صفحة طباعة الموضوع أرسل هذا الموضوع إلى صديق
تقييم هذا الموضوع
تقييم هذا الموضوع: