المساند
تحدد المساند كيفية اتصال الهيكل بالأرض أو بأجسام صلبة أخرى. تقيد درجات حرية محددة في العقدة، وتمنع الإزاحة و/أو الدوران في اتجاهات معينة. تعريف المساند بشكل صحيح أمر ضروري.
درجات الحرية
في الفضاء ثلاثي الأبعاد، لكل عقدة 6 درجات حرية مستقلة — 3 انتقالات و3 دورانات:
الانتقال
- dx — إزاحة على طول المحور X
- dy — إزاحة على طول المحور Y (عمودي)
- dz — إزاحة على طول المحور Z
الدوران
- rx — دوران حول المحور X
- ry — دوران حول المحور Y
- rz — دوران حول المحور Z
درجة الحرية المقيدة تعني أن العقدة لا يمكنها التحرك أو الدوران في ذلك الاتجاه. درجة الحرية الحرة تسمح بالحركة.
أنواع المساند
مثبت (مقيد بالكامل)
يقيد جميع درجات الحرية الست. لا يمكن للعقدة الانتقال أو الدوران في أي اتجاه. هذا هو النوع الأكثر تقييدًا — ينشئ اتصالًا صلبًا بالأرض.
متى تستخدم
قواعد الأعمدة ذات اللوحات السميكة ومسامير التثبيت المتعددة، الأساسات الخرسانية المسلحة، أو أي اتصال مصمم لمقاومة العزم.
Base plate connection: steel column anchored to concrete foundation — typical fixed support detail.
ردود الفعل المتولدة
Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz
مفصلي
يقيد الانتقالات فقط: dx, dy, dz. الدورانات حرة. لا يمكن للعقدة التحرك لكن يمكنها الدوران بحرية حول جميع المحاور.
متى تستخدم
وصلات الجمالونات، قواعد الأعمدة ذات اللوحات الرقيقة، أو أي مفصل يسمح بالدوران. النوع الأكثر شيوعًا في المنشآت المعدنية.
ردود الفعل المتولدة
Fx, Fy, Fz
بكرة
يقيد الإزاحة في اتجاه واحد فقط. البكرة Y القياسية تقيد dy (عمودي)، مما يسمح للعقدة بالانزلاق أفقيًا.
متى تستخدم
طرف واحد من عارضة بسيطة الإسناد، فواصل التمدد في الجسور والمنشآت الطويلة.
ردود الفعل المتولدة
بكرة Y → Fy فقط | بكرة X → Fx فقط | بكرة Z → Fz فقط
مخصص
يسمح بتقييد أو تحرير أي مجموعة من درجات الحرية الست بشكل مستقل.
الإعدادات المسبقة المتاحة
يوفر CalcSteel 8 إعدادات مسبقة سريعة التطبيق. حدد عقدة واحدة أو أكثر وانقر على إعداد مسبق لتعيين المسند فورًا:
| إعداد مسبق | dx | dy | dz | rx | ry | rz |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Fixed (ENG) | ● | ● | ● | ● | ● | ● |
| Pinned (ART) | ● | ● | ● | ○ | ○ | ○ |
| Roller Y | ○ | ● | ○ | ○ | ○ | ○ |
| Roller X | ● | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
| Roller Z | ○ | ○ | ● | ○ | ○ | ○ |
| Fix XY | ● | ● | ○ | ○ | ○ | ○ |
| Fix YZ | ○ | ● | ● | ○ | ○ | ○ |
| Fix XZ | ● | ○ | ● | ○ | ○ | ○ |
الاستقرار الاستاتيكي
لكي يكون الهيكل مستقرًا، يجب أن توفر المساند ردود فعل كافية لمقاومة جميع الحركات الممكنة:
تحليل ثنائي الأبعاد (إطار مستوي)
حد أدنى 3 مكونات رد فعل مستقلة.
تحليل ثلاثي الأبعاد (إطار فراغي)
حد أدنى 6 مكونات رد فعل مستقلة. مسند مثبت واحد يوفر 6 ردود فعل بالضبط.
⚠ خطأ شائع
وضع جميع المساند على نفس الخط — لا يزال بإمكان الهيكل الانزلاق أفقيًا.
كيفية تطبيق المساند في CalcSteel
- 1حدد عقدة واحدة أو أكثر بالنقر عليها أو باستخدام التحديد المستطيل.
- 2افتح لوحة المساند من شريط الأدوات الأيسر أو من اللوحة الجانبية اليمنى.
- 3انقر على زر إعداد مسبق أو بدّل درجات الحرية الفردية في القسم المخصص.
- 4انقر على "تطبيق" لتعيين المسند. سيعرض المشهد ثلاثي الأبعاد رمز المسند عند العقدة.
تطبيق دعم ثابت (Fixed) على العقدة اليسرى لجمالون في CalcSteel.
نصيحة: يمكنك تغيير نوع المسند بتحديد العقدة والنقر على إعداد مسبق مختلف. مسند واحد فقط لكل عقدة.
المراجع
- Wikipedia — Structural Support — overview of support types in structural engineering
- Wikipedia — Degrees of Freedom (Mechanics) — DOF theory in mechanics
- Wikipedia — Statically Indeterminate Structures — hyperstatic vs. isostatic structures
- Engineering Toolbox — Support Reactions — practical guide with visual examples