26.7 : تصميم الأعمدة تحت حمل لامركزي

يعد تصميم الأعمدة لتحمل الأحمال اللامركزية جانبًا مهمًا في الهندسة الإنشائية، مما يضمن قدرة الهياكل على دعم الأحمال خارج المركز دون فشل. يجب أن تأخذ عملية التصميم هذه في الاعتبار الضغوط العادية الإضافية الناتجة عن التحميل اللامركزي، والتي يمكن أن تؤثر بشكل كبير على توزيع إجهاد العمود والاستقرار العام. يؤدي الحمل اللامركزي المطبق على عمود إلى إحداث ضغوط عادية يمكن تصورها على أنها مزيج من الضغوط بسبب الحمل المركزي المكافئ وضغوط الانحناء الإضافية. وهذا يؤدي إلى توزيع غير منتظم للضغوط التي يجب تحليلها بعناية لمنع الفشل الهيكلي. يتم استخدام طريقتين أساسيتين في تصميم الأعمدة تحت الأحمال اللامركزية: طريقة الإجهاد المسموح به وطريقة التفاعل.

تعد طريقة الضغط المسموح بها طريقة مباشرة حيث يتم مساواة الضغط المسموح به لعمود محمّل بشكل غريب الأطوار مع الحد الأقصى للضغط المسموح به لعمود محمّل مركزيًا. تعمل هذه الطريقة على تبسيط عملية التصميم من خلال التعامل مع الضغط المسموح به كدالة لنسبة رقة العمود، وهو مقياس لميله إلى الالتواء تحت الحمل. ومع ذلك، تفترض هذه الطريقة أن الإجهاد المسموح به للتحميل المركزي يشمل الضغوط الإضافية الناتجة عن الانحناء، مما يؤدي إلى تصميمات محافظة قد لا تستخدم الإمكانات الكاملة للمادة. إن النزعة المحافظة المتأصلة في هذا النهج تضمن السلامة ولكنها قد تؤدي إلى أعمدة أكبر وأكثر تكلفة من اللازم.

تقدم طريقة التفاعل نهجا أكثر دقة من خلال النظر في كل من الضغوط المسموح بها بسبب التحميل المركزي والضغوط الناشئة عن عزوم الانحناء. توفر هذه الطريقة إطارًا لحساب الحد الأقصى للإجهاد الذي يمكن أن يتحمله العمود بدون عزمين (التحميل المركزي النقي) والحد الأقصى للضغط الناتج عن الانحناء النقي (بدون حمل محوري). من خلال حساب هذه الشروط في وقت واحد، تسمح طريقة التفاعل بتقدير أكثر دقة وأقل تحفظًا للضغوط المسموح بها في الأعمدة المحملة بشكل غريب الأطوار.

ومن الناحية العملية، غالبًا ما يتم تفضيل طريقة التفاعل لقدرتها على تحقيق التوازن بين السلامة وكفاءة المواد. ويتطلب تحليلا مفصلا لتوزيع الإجهاد داخل العمود، مع الأخذ في الاعتبار كل من الأحمال المحورية وعزوم الانحناء.