وتشكل الحمولات البيئية اعتبارات حاسمة في تصميم الهياكل وتشييدها، وهذه الحمولات تنشأ عن القوى الطبيعية والظروف الطبيعية، وفهمها أمر أساسي لضمان السلامة، والقدرة على الاستمرار، والوظيفية في المشاريع الهندسية.

ما هي اللواد البيئية؟

وتشير الحمولات البيئية إلى القوى التي تمارس على الهياكل حسب الظواهر الطبيعية، ويمكن أن تتباين هذه الحمولات تباينا كبيرا حسب الموقع الجغرافي والمناخ والظروف البيئية، وتشمل الأنواع الرئيسية من الحمولات البيئية ما يلي:

  • حمولات الرياح
  • حمولات الثلج
  • حمولات المطر
  • حمولات الزلزال
  • الآثار المزمنة
  • حمولات الفيضانات

أنواع القروض البيئية

اللوبيد الفائز

وتطبق الحمولات الريحية على الهياكل بسبب ضغط الرياح، ويمكن أن تسبب ضغطا كبيرا وتحتاج إلى النظر بعناية في التصميم، وتشمل العوامل التي تؤثر على أحمال الرياح ما يلي:

  • سرعة الرياح
  • ارتفاع المباني
  • تقريب السطح
  • الطبوغرافية المحلية

Snow Loads

إن حمولات الثلج هي وزن تراكم الثلج على هيكل ما، ويمكن أن تتباين هذه الحمولات على أساس المناخ والجغرافيا، وتشمل العوامل الهامة التي ينبغي النظر فيها ما يلي:

  • الكثافة الثلجية
  • منحدر روف
  • التعرض للشمس والريح

Rain Loads

وتُحمّل الأمطار من تراكمات التهطال على السقف والعناصر الهيكلية، ومن الأهمية بمكان تصميم الصرف الصحي السليم للتخفيف من هذه الحمولات، ومن الاعتبارات ما يلي:

  • كثافة الأمطار
  • تصميم نظام رواسب
  • نظم التدريب

Earthquake Loads

وتشكل حمولات الزلازل قوى دينامية تؤثر على الهياكل أثناء الأحداث السيزمية، ويمكن أن تؤدي هذه الحمولات إلى أضرار كبيرة إذا لم يتم حسابها على النحو المناسب، وتشمل العوامل الرئيسية ما يلي:

  • خصائص الحركة الأرضية
  • ظروف التربة
  • مواد البناء

الآثار المزمنة

ويمكن أن تؤدي التغييرات في درجة الحرارة إلى التوسع الحراري وانكماش المواد، مما يؤثر على السلامة الهيكلية، وتشمل اعتبارات التصميم ما يلي:

  • الممتلكات المادية
  • النطاقات الزمنية
  • مفاصل التوسع

اللوزات الأرضية

وتنشأ حمولات الفيضانات من تكديس المياه حول الهياكل أو تحتها، ويمكن أن تؤدي هذه الحمولات إلى أضرار هيكلية جسيمة، وتشمل الاعتبارات الهامة ما يلي:

  • ارتفاع مستوى الفيضانات
  • التربة
  • تصريف مواقع الصرف

اعتبارات التصميم

وعند تصميم الهياكل، يجب على المهندسين أن ينظروا في عوامل مختلفة لضمان قدرتهم على تحمل الحمولات البيئية، وتشمل اعتبارات التصميم الرئيسية ما يلي:

  • تركيبات اللوز
  • اختيار المواد
  • عوامل السلامة
  • مدونات وقواعد البناء
  • تحليل الموقع

جمعيات القروض

وتشير مجموعات القروض إلى النظر في مختلف أنواع الحمولات في آن واحد خلال عملية التصميم، مما يكفل أن تكون الهياكل قادرة على دعم مختلف الظروف البيئية بأمان، وتشمل مزيجات الشحن المشتركة ما يلي:

  • الحمولة الميتة + الحمولة الحية
  • حمولة ميتة + حمولة الرياح
  • حمولة ميتة + حمولة الثلج
  • حمولة الأرض + الحمولة الميتة

اختيار المواد

اختيار المواد المناسبة أمر حاسم بالنسبة لقدرة الهيكل على تحمل حمولات البيئة، مختلف المواد لها نقاط قوة ومواطن ضعف مختلفة

  • خرسانة ضد الصلب
  • مدة الخدمة وطولها
  • الأثر البيئي

عوامل السلامة

وتُطبق عوامل السلامة على الحمولات لتسديد الشكوك في التصميم وأدائه المادي، وهذه العوامل تساعد على ضمان بقاء الهياكل آمنة في ظل ظروف غير متوقعة، وتتراوح عوامل السلامة المشتركة بين 1.5 و2.2، تبعاً لنوع الحمولة.

مدونات البناء والأنظمة

وتضع قواعد وأنظمة البناء مبادئ توجيهية لتصميم الهياكل اللازمة لتحمل الحمولات البيئية، والامتثال لهذه المدونات أمر أساسي لضمان السلامة والشرعية، وتشمل المدونات الهامة ما يلي:

  • International Building Code (IBC)
  • معايير الجمعية الأمريكية للمهندسين المدنيين
  • رموز البناء المحلية

Site Analysis

ومن الضروري إجراء تحليل شامل للمواقع لفهم الظروف البيئية المحددة التي سيواجهها الهيكل، وتشمل العوامل التي يتعين تقييمها ما يلي:

  • التسلسل الجغرافي
  • ظروف التربة
  • بيانات المناخ

خاتمة

فهم الحمولات البيئية أمر حيوي لسلامة ودوام الهياكل، بالنظر إلى مختلف أنواع الحمولة، وعوامل التصميم، والتقيد بمدونات البناء، يمكن للمهندسين أن يخلقوا هياكل مرنة قادرة على تحمل قوى الطبيعة.