أنواع تراكيب الأحمال Load Combinations في برامج التحليل الإنشائي – شرح مبسط وتحليل شامل

102

مقدمة

في عالم التحليل الإنشائي باستخدام برامج مثل SAP2000 وETABS، تُعد تراكيب الأحمال (Load Combinations) من أهم المفاهيم التي يجب على أي مهندس إنشائي فهمها بشكل عميق. فهي العامل الأساسي الذي يحدد قيم الإجهادات والانفعالات الناتجة داخل العناصر الإنشائية بناءً على الحالات المختلفة للأحمال. في هذا المقال سنغوص سويًا في شرح مبسط لأنواع تراكيب الأحمال، مع توضيح مفصل لكل نوع وأين يستخدم، مدعومًا بأمثلة حقيقية من البرامج.

---

1. ما المقصود بـ Load Combinations؟

تراكيب الأحمال هي تركيبات من عدة حالات تحميل (Load Cases) يتم دمجها معًا باستخدام معاملات معينة (Scale Factors)، بهدف الحصول على أسوأ تأثير ممكن (أقصى إجهاد أو أقل انفعال) يمكن أن تتعرض له العناصر الإنشائية.

🔸 مثال بسيط:
قد تتكون تركيبة الأحمال من:

• 1.4 × الأحمال الميتة
• 1.6 × الأحمال الحية

---

2. طريقة تعريف Load Combinations في برنامج CSI

لإنشاء تركيبة أحمال في برنامج SAP أو ETABS:

1. من القائمة الرئيسية اختر Define
2. اختر Load Combinations
3. اضغط على Add New Combo
4. تظهر نافذة بها جميع حالات التحميل السابقة، وتقوم باختيار النوع والمعاملات المطلوبة

---

3. أنواع تراكيب الأحمال (Load Combination Types)

يوفر برنامج CSI العديد من الأنواع المختلفة لتجميع الأحمال، منها:

---

أ. Linear Add

🔹 تقوم بجمع القيم الناتجة من كل Load Case مضروبة في معاملها (Scale Factor) بشكل خطي.
🔹 تُستخدم في الأحمال الاستاتيكية.
🔹 لا تراعي الإشارات (القيم الموجبة والسالبة) بشكل خاص.

مثال:
Load Combo = 1.0 DL + 1.0 LL

---

ب. SRSS (Square Root of the Sum of Squares)

🔹 تُستخدم لحساب التأثيرات الجانبية مثل الزلازل أو الرياح.
🔹 تعتمد على أخذ الجذر التربيعي لمجموع مربعات القيم القصوى لكل حالة حمل.
🔹 يتم تجاهل الإشارات، واعتبار فقط القيم المطلقة.

المعادلة:
SRSS = √(Case1² + Case2² + …)

---

ج. Absolute Add

🔹 تجمع القيم المطلقة لجميع حالات الأحمال.
🔹 لا تراعى الإشارات إطلاقًا (الكل موجب).
🔹 تُستخدم عادةً في الأحمال الجانبية المركبة.

مثال تطبيقي:
عند وجود حمل موجب +2kN/m² وحمل سالب -2kN/m²، تكون النتيجة = 4kN/m².

---

د. Envelope

🔹 يُستخدم لاستخراج أقصى قيمة وأدنى قيمة من جميع الحالات.
🔹 لا يُجري جمع فعلي، وإنما يبحث عن أسوأ حالة (Max) وأقل حالة (Min).
🔹 مفيد جدًا لتحديد الحالات الحرجة التي تؤثر على التصميم النهائي.

---

هـ. Range Add

🔹 مشابه لـ Envelope، ولكن الفرق أنه يأخذ مجموعة من الحالات ويحسب أعلى وأدنى ناتج بدون اعتبار الحالات التي لا تحتوي على هذه القيم.
🔹 مفيد في حالة دمج الأحمال المتغيرة مثل الرياح من اتجاهات متعددة.

---

4. دراسة حالة واقعية (Case Study)

تم تقديم نموذج تحليلي في الملف لأحد البلاطات الخرسانية المعرضة إلى:

• حمل موزع موجب = 2kN/m²
• حمل موزع سالب = -2kN/m²

وتم حساب النتائج الناتجة من كل نوع من التراكيب (Linear Add, SRSS, Absolute Add, Envelope) ومقارنة قيم عزوم الانحناء (B.M.D) الناتجة عنها.

🔸 النتيجة:
لكل نوع من التراكيب تأثير مختلف على النتيجة النهائية، واختيار النوع المناسب يعتمد على نوع الحمل ونوع العنصر المصمم.

---

5. متى أستخدم كل نوع؟

نوع التركيب	متى يُستخدم
Linear Add	في حالات التحميل الاستاتيكي العادي
SRSS	الزلازل – الرياح – الأحمال الديناميكية
Absolute Add	الأحمال الجانبية المعقدة – الحالات القصوى
Envelope	للحصول على أسوأ حالة ممكنة – تصميم نهائي
Range Add	عند تعدد اتجاهات الأحمال المتغيرة

---

6. نصائح عملية عند استخدام Load Combinations

• تأكد من استخدام الكود المناسب (مثلاً ACI أو الكود السعودي) لاختيار المعاملات المناسبة.
• لا تخلط بين الأحمال الميتة والحيّة عند استخدام Envelope.
• استخدم SRSS فقط إذا كانت الأحمال غير متزامنة (مثل زلازل من اتجاهين).
• جرّب كل نوع، وقارن النتائج بنفسك لتكتسب الخبرة العملية.

---

خاتمة

تراكيب الأحمال ليست مجرد إعداد داخل البرامج، بل هي أساس السلامة الإنشائية لأي مشروع. فهمها بشكل صحيح يساعد المهندس على تصميم منشآت آمنة واقتصادية. المقال دا يعتبر مرجع مبسط لك، وأتمنى يكون بداية لفهم أعمق وتحليل أدق داخل عالم التصميم الإنشائي.