Design of Composite Beam | م.أنس دواس

Design of Composite Beam | م.أنس دواس

كتاب “Design of a Composite Beam” للمهندس أنس دواس هو مرجع مبسط وعملي لتصميم الكمرات المركبة (Composite Beams)، وهي العناصر التي تُستخدم بكثرة في المنشآت سابقة الصب، حيث يتم دمج كمرة خرسانية سابقة الصب مع بلاطة مصبوبة في الموقع لتشكل وحدة متكاملة تتحمل الأحمال بشكل فعال.

🔹 تعريف الكمرات المركبة:

الكمرات المركبة عبارة عن عناصر إنشائية تتكون من جزأين أساسيين:

1. كمرة سابقة الصب (Precast Beam): يتم تصنيعها مسبقًا وتحمل الأحمال الأولية.

2. بلاطة مصبوبة في الموقع (Cast-in-Place Slab): يتم صبها بعد تركيب الكمرات وتُستخدم لتشكيل سطح متصل ومقاوم إضافي.

عند دمج الجزأين بشكل سليم باستخدام عناصر الربط (Shear Connectors)، يعملان معًا كوحدة متكاملة لتحمل الأحمال بشكل أكثر كفاءة من كل عنصر على حدة.

🔹 خطوات التصميم كما وردت في الكتاب:

1. اختيار الأبعاد الابتدائية (Trial Dimensions):

• للبلاطة الطرفية:

  hmin=L24=300024=125mmh_{\text{min}} = \frac{L}{24} = \frac{3000}{24} = 125\text{mm}hmin​=24L​=243000​=125mm

• للكمرة البسيطة:

  hmin=L16=720016=450mmh_{\text{min}} = \frac{L}{16} = \frac{7200}{16} = 450\text{mm}hmin​=16L​=167200​=450mm

• تجربة مقطع الكمرة:

  $$b\times h=300\times 450\text{mm},d=385\text{mm}$$

• سمك البلاطة المقترح:

  $$h=125\text{mm}$$

2. حساب الأحمال المؤثرة أثناء التنفيذ (Factored Loads – Unshored System):

• يتم التعامل مع الكمرة على أنها غير مدعومة (Unshored)، أي أنها تتحمل أحمالها الذاتية بالإضافة إلى:

  • وزن البلاطة.

  • وزن الفرم الخشبية (Formwork).

  • الأحمال الحية أثناء الإنشاء.

• القيم الافتراضية المستخدمة:

  • Formwork Load = 0.5 kN/m²

  • Construction Live Load = 2.5 kN/m²

🔹 المواد الإنشائية المستخدمة:

• مقاومة الخرسانة للبلاطة: fc′=21 MPaf’_c = 21 \, \text{MPa}fc′​=21MPa

• مقاومة الخرسانة للكمرة سابقة الصب: fc′=35 MPaf’_c = 35 \, \text{MPa}fc′​=35MPa

• مقاومة الخضوع للتسليح: fy=414 MPaf_y = 414 \, \text{MPa}fy​=414MPa

🔹 تحليل الأداء تحت الأحمال:

يتوجب على المصمم أن يأخذ في اعتباره نوعين من التحليل:

1. التحليل أثناء التنفيذ (Construction Stage):
   يُؤخذ في الاعتبار أن الكمرة تتحمل الأحمال بمفردها بدون مشاركة البلاطة.

2. التحليل النهائي (Final Stage):
   بعد التصلب الكامل للبلاطة، يتم اعتبار العنصر كمركب، ويتم توزيع العزوم والانفعالات بناءً على قانون النسبة المعيارية (Modular Ratio).

🔹 مزايا الكمرات المركبة:

• تقليل ارتفاع المقاطع الإنشائية.

• زيادة قدرة التحمل.

• تسهيل التنفيذ وتقليل وقت الإنشاء.

• تحسين الأداء الديناميكي للمنشأ.

🔹 تطبيقات شائعة:

• المباني متعددة الطوابق.

• الكبارى والممرات الخرسانية.

• الأسقف المعلقة.

• محطات المترو والمطارات.

🔹 ملاحظات هامة:

• ضرورة توفير عناصر ربط قص فعالة (Shear Connectors).

• التأكد من اندماج الخرسانة الجديدة مع الخرسانة القديمة عبر المعالجة الجيدة.

• مراعاة التحميل المرحلي في التصميم.

🔍 أهم الكلمات المفتاحية (SEO Keywords):

• تصميم الكمرات المركبة

• Composite Beam Design

• Precast Beam with Slab

• كمرة سابقة الصب وبلاطة

• Unshored Beam Design

• Construction Load Analysis

• م. أنس دواس

• Eng. Anas Dawas

• Shear Connectors in Composite Beams

• تصميم بلاطة مدمجة

• الخرسانة سابقة الصب

• حسابات الأحمال الإنشائية

• Factored Load Calculations

• Cast in Place Slab

• التصميم المرحلي للكمرة

• معامل الخضوع للخرسانة

• تصميم المنشآت المركبة

• ACI Composite Beam

• مبادئ الكمرات المختلطة

• تصميم ميداني للكمرات