الفرق بين حالة الحدود القصوى وحالة حدود الاستثمار

عند تصميم العناصر الانشائية سواء كانت هذه العناصر بيتونية او معدنية يصادفنا مفهومين في فلسفة التصميم وهما التصميم وفق حالة الحدود القصوى والتصميم وفق حالة حدود الاستثمار لكن ماذا يعني كل من هذين المفهومين ولماذ نصمم وفق هذه المفاهيم؟

– 1حالة الحدود القصوى "ultimate limit state" :

اختصارا "ULS" تعني هذه الحالة من التصميم أن العنصر أو المنشأ الذي يتم تصميمه سوف يصل الى الانهيار, أي أن العنصر سوف يصل الى مقاومه الكاملة وأي زيادة في الاحمال على هذه المقاومة سوف تتسبب في انهياره لذلك اشترطت كودات البناء وجود عوامل امان تم تقديرها من أجل ضمان سلامة المنشأ, تشمل نظرية التصميم وفق حالة الحدود القصور حالات الانهيار التالية:

- فقدان التوازن لاحد أجزاء المنشأ أو المنشأ كاملا:

ينشأ هذا الانهيار نتيجة لانزلاق أو انقلاب المنشأ نتيجة لعدم تشكل ردود الافعال الكافية لتشكل القوى في عناصر المنشأ من أجل أن تتم مقاومتها.

- الانهيار الحرج لعناصر المنشأ:

يشمل هذا النمط من الانهيار انهيار العناصر الانشائية نتيجة فقدان امقاومة حيث يمكن أن يكون انهيار العنصر على القص او الانعطاف ...

- الانهيار التدريجي أو التقدمي:

في بعض المنشآت تسبب زيادة حمولة العنصر الانشائي الى فقدان مقاومته وبالتالي نقل حمولته الى العناصر المجاورة له وانهيارها وهكذا الى انهيار المنشأ كاملا.

- تشكل ميكانزمات الانهيار اللدنة:

نتيجة لوصول حديد التسليح الى حد اللدونة يحصل دوران في منطقة التلدن حيث تسمى هذه المنطقة المفصل اللدن.

- عدم الاستقرار الناتج عن زيادة التشوهات مثل التحنيب.

- الانهيار الناتج عن التعب نتيجة الاجهادات المتناوبة على العنصر.

– 2حلة حدود الاستثمار "serviceability limit state" :

اختصارا "SLS" وتعني خروج العنصر الانشائي او المبنى عن الخدمة ولكن ليس نتيجة لانهياره انما نتيجة لكونه غير ملاءم للاستخدام البشري وهذه الحالة اقل خطرا على الحياة من حالة الحدود القصوى, يتسبب الوصول الى هذه الحالة مايلي:

- زيادة التشوهات:

يمكن ان تزيد التشوهات عن الحد المسموح بها مما يسبب انهيار العناصر غير الانشائية مثل عناصر التثبيت المعمارية أو الاثاث ويمكن ان تسبب اعادة توزيع القوى في المبنى.

- ظهور التشققات: 

يمكن أن تتسبب التشققات في تعرض فولاذ التسليح للتآكل.

- حدوث اهتزازات غير مرغوبة.