القوانين المستخدمة (بلا اقتطاع)
قدرات اللحام الزاوي لكل 100 مم (قطب E7018 · صفيحة S355 · حمل عرضي θ=90°)
| الضلع s | الرقبة a | A (مم²) | أمريكا (كN) | أوروبا (كN) | الفرق |
|---|---|---|---|---|---|
| 4 مم | 2.83 | 282.8 | 41.0 | 93.5 | 2.28× |
| 5 مم | 3.53 | 353.5 | 51.2 | 116.9 | 2.28× |
| 6 مم | 4.24 | 424.2 | 61.5 | 140.3 | 2.28× |
| 8 مم | 5.66 | 565.6 | 82.0 | 187.1 | 2.28× |
| 10 مم | 7.07 | 707.0 | 102.4 | 233.9 | 2.28× |
| 12 مم | 8.48 | 848.4 | 122.9 | 280.6 | 2.28× |
النسبة ثابتة (2.28×) لأن المنهجيتين تضربان نفس المساحة في رقمين ثابتين — الفرق في معاملات الأمان لا في الهندسة.
قانون الاتجاه الأوروبي (قطب E7018 · S355 · β_w = 1.0)
| اتجاه الحمل θ | β_eff | المسموح (MPa) | المعنى |
|---|---|---|---|
| 90° (عرضي) | 1.000 | 330.8 | أقوى حالة — القص على الرقبة |
| 60° | 1.225 | 270.1 | مزيج شد وقص |
| 45° | 1.414 | 233.9 | نصف شد ونصف قص |
| 30° | 1.581 | 209.2 | الشد هو الغالب |
| 0° (طولي) | 1.732 | 191.0 | أضعف حالة = f_u ÷ (√3 · γ_M2) |
المنهجية الأمريكية لا تميّز الاتجاه (قص بسيط على المقطع الحامل) — لذلك يتغيّر الرقم الأوروبي وحده مع اتجاه الحمل.
كفاءة الوصلة ρ حسب الفحص (AISC مقابل EN ISO 5817)
| الفحص | ρ أمريكي | ρ أوروبي | صفيحة 100×10 S355 (كN) | المرجع |
|---|---|---|---|---|
| إشعاعي RT كامل | 1.00 | 1.00 | 355.0 | AISC / EN 1090-2 (فحص كامل) |
| فوق صوتي UT · EN VD1 | 0.90 | 0.90 | 319.5 | EN ISO 5817 مستوى B |
| EN VD2 | — | 0.80 | 284.0 | EN ISO 5817 مستوى C |
| بصري VT | 0.85 | — | 301.8 | AISC (لا كفاءة بصرية في EN) |
| EN VD3 (الأدنى) | — | 0.65 | 230.8 | EN ISO 5817 مستوى D |
| بدون فحص | 1.00* | 1.00* | 355.0 | * على مسؤولية المصنّع — العقود تطلب فحصاً |
مثال: صفيحة 120×12 S355 = 511.2 كN بلا كفاءة → بـ EN VD3 (0.65) = 332.3 كN. الفحص لا يزيّد القدرة، هو يسمح باستخدام كفاءة أعلى.
أصغر ضلع لحام زاوي مسموح (AWS D1.1 جدول 4.1)
| سماكة المعدن | أصغر ضلع | ملاحظة |
|---|---|---|
| حتى 6 مم | 3 مم | الضلع الأقصى = السماكة في هذا النطاق |
| 6 – 12.5 مم | 5 مم | ضلع أصغر = خطر حرق الجذر وتشققه |
| 12.5 – 19 مم | 7 مم | مع التبريد السريع يزداد الخطر (راجع حاسبة تحضير الحافة) |
| 19 – 25 مم | 8 مم | فوق 8 مم يزداد التشوّه والتمزق الصفيحي |
| أكثر من 25 مم | 8 مم | الضلع الكبير لا يعوّض — استخدم تحضير V |
خواص الأقطاب ومعادن اللحام (AWS مقابل EN)
| القطب | F_EXX (MPa) | f_u في EN (MPa) | المسموح الأمريكي (MPa) | مناسب لـ |
|---|---|---|---|---|
| E6013 | 414 | 380 (E38 000) | 124.2 | أعمال خفيفة وصيانة |
| E7018 | 483 | 430 (E42 000) | 144.9 | S275 وS355 — الإنشائي الأشيع |
| E70S-6 (سلك) | 483 | 490 | 144.9 | MIG/MAG آلي وشبه آلي |
| E8018 | 552 | 550 (E55 3 18 4R) | 165.6 | فولاذ عالي المقاومة |
| EN E42 000 | 430 | 430 | 129.0 | عقود EN — يقابل E7018 |
| EN E49 000 | 490 | 490 | 147.0 | S460 |
القاعدة: مقاومة معدن اللحام ≥ حد خضوع الصفيحة. القطب الأضعف من الصفيحة = الوصلة تفشل في المعدن الأساسي لا في اللحام.
المعايير: أمريكا · أوروبا · مصر
| البند | أمريكا (AWS / AISC) | أوروبا (EN 1993 / EN 1090) | مصر |
|---|---|---|---|
| الإجهاد المسموح في اللحام الزاوي | 0.30 × F_EXX (ASD) | f_u ÷ (β_w × 1.3) | العقد يحدّد (AWS D1.1 أو EN 1090-2) |
| إجهاد الصفيحة المسموح | 0.60 × F_y | f_y ÷ γ_M0 (1.0) | كود المنشآت المعدنية (إحالة) |
| اتجاه الحمل | لا يميّز (قص بسيط) | قانون الاتجاه β_eff | حسب الكود المطبَّق |
| كفاءة الفحص | RT 1.00 · UT 0.90 · VT 0.85 | ρ_w = 0.90 / 0.80 / 0.65 (VD1-3) | غالباً فحص عيني بالمتر |
| اعتماد اللحّام | AWS D1.1 + AWS QC7 | EN 1090-2 (EXC1–EXC3) + ISO 9606 + ISO 14732 | اعتماد نقابي/شركة + شهادات ISO 9606 |
| معاملات الأحمال | LRFD (1.2D+1.6L) / ASD | EN 1990 (1.35G + 1.5Q) | حسب جهة التمويل |
المراجع الأساسية
- AWS D1.1/D1.1M — Structural Welding Code — Steel (جدول 4.1 لأصغر ضلع، وقسم الإجهاد المسموح 0.30×F_EXX).
- AISC 360-16 — Specification for Structural Steel Buildings (ASD: 0.60F_y للمقطع، وقسم J-2 للحام الزاوي).
- EN 1993-1-8 — Design of steel joints: Eurocode 3 (جدول 4.1: β_w = 0.9/1.0/1.1/1.2، γ_M2 = 1.3، §4.5 قانون الاتجاه).
- EN 1993-1-9 — Fatigue (لا تشملها هذه الأداة — الإجهاد المتكرر يحتاج تحققاً منفصلاً).
- EN ISO 5817 — Quality requirements for fusion welded joints (B/C/D) وEN ISO 17635 (طرق الفحص).
- EN 1090-2 — Execution of steel structures (فئات EXC1–EXC3 ومتطلبات الفحص).
- ISO 9606-1 (اعتماد لحّام يدوياً/نصف آلي) وISO 14732 (اعتماد الآليين) وAWS QC7 (اعتماد جودة اللحام).
- AWS B2.1 / EN ISO 15609 — مواصفات إجراء اللحام (WPS/WPQR) التي تُحدَّد بها القيم الفعلية للمشروع.
ملاحظات هندسية على النتيجة
- الحساب يستخدم الرقبة (0.707 × الضلع) لا الضلع — اللحام المحدّب (convex) لا يزيد القدرة الحسابية، بل يزيد المعدن والحرارة.
- القدرة المعروضة = الأصغر من قدرة اللحام وقدرة الصفيحة المجاورة؛ اللحام الأقوى من المعدن لا يفيد.
- الانحراف في التحضير (root gap زائد/ناقص) يقلّل المقطع الفعلي — قِس الفتحة قبل أن تحسب.
- لحامات التثبيت (tack) لا تُحتسب في القدرة، وإعادة العمل (repair) تخفض خواص منطقة الأثر.
- الفحص العيني (عينة عشوائية) لا يعطي كفاءة 100٪ — RT الكامل وحده يعطي ρ = 1.00 في AISC.
- البرد والرطوبة يرفعان خطر الشقوق: التسخين المسبق ودرجة حرارة ما قبل اللحام تُوثَّق في WPS (راجع حاسبة تحضير الحافة).
- هذه الأداة لا تشمل الإجهاد المتكرر (fatigue)، ولا الانبعاج، ولا التشوه — كل منها تحقق منفصل في الكود.
- في العرض الفني اذكر المنهجية مع الرقم: «61.5 كN (AWS/AISC ASD)» لا «61.5 كN» فقط.
القيم محسوبة بقوانين AWS D1.1 و AISC 360 و EN 1993-1-8 وهي تقديرية لأغراض التخطيط والعروض الفنية، ولا تُغني عن حساب إنشائي معتمد من مهندس مختص ولا عن مواصفات المشروع. المنهجيتان (ASD الأمريكية والمقاومة الاسمية الأوروبية) ليستا مترادفتين، والعقد يحدّد المنهجية الواجبة.
كيف تستخدم الأداة (7 خطوات)
- اختر نوع الوصلة: زاوي، مزدوج، مخدّد، تحقق صفيحة، أو ماسورة دائرية.
- اختر منهجية الحساب: «مقارنة الاثنين» هي الافتراضي — وهي ما تحتاجه في عرض سعري بين سوقين.
- أدخل الضلع s والسماكة t والطول L (بالمليمتر أو المتر)، ثم القطب والفولاذ من القوائم.
- اختر نوع الفحص (الكفاءة ρ) — لو العقد لا يحدد، اختر VT (0.85) كحد أدنى واقعي.
- أدخل الحمل المطلوب كN؛ اقرأ الطول المطلوب لكل منهجية في تبويب «طول اللحام المطلوب».
- لو المسافة محدودة: اقرأ «الضلع اللازم» وقارنه بالسماكة — ما زاد عن السماكة فاستخدم تحضير V.
- راجع التحذيرات (أصغر ضلع، قانون الاتجاه، قطب أضعف من الصفيحة) ثم وثّق الرقم مع المنهجية في العرض.
الأسئلة الشائعة
كم يحمل لحام زاوي 6 مم على صفيحة 10 مم؟
لكل 100 مم: الرقبة a = 4.24 مم والمقطع الحامل A = 424.2 مم². أمريكياً (AWS/AISC): 424.2 × 0.30 × 483 = 61.5 كN. أوروبياً (EN 1993-1-8): 424.2 × 430 ÷ (1.0 × 1.3) = 140.3 كN. النسبة بينهما 2.28× وهي ثابتة مع أي ضلع.
ليه رقمين لنفس الوصلة؟
لأن المنهجيتين مختلفتان: أمريكا تستخدم إجهاداً مسموحاً (0.30 × F_EXX) وأوروبا تستخدم المقاومة الاسمية مقسومة على معامل جزئي (f_u ÷ 1.3). المساحة واحدة في الحسابين، لذلك الفرق ثابت (2.28×). لا يوجد رقم «صحيح» واحد — العقد يحدّد المنهجية، والرقم بلا منهجية لا يعني شيئاً.
إيه الفرق بين الضلع والرقبة؟
الضلع s هو المقاس بمواصغ فحص اللحام، والرقبة a = 0.707 × s هي المقطع الحامل. اللحام المحدّب (convex) لا يزيد الرقبة الحسابية، لذلك ضلع 6 مم يعطي 4.24 مم في القانون لا 6 مم — ومن يستخدم الضلع مباشرة يزيّد القدرة بنسبة 41٪.
الضلع 6 مم يكفي لحمل 250 كN؟
لا. عند طول 100 مم القدرة 61.5 كN أمريكياً (استغلال 406.7٪) و140.3 كN أوروبياً (178.2٪). المطلوب: طول 407 مم (أمريكا) أو 179 مم (أوروبا)، أو ضلع 24.40 مم / 10.69 مم عند إبقاء الطول 100 مم — والضلع 24.40 مم أكبر من السماكة 10 مم أي مستحيل عملياً: الحل طول أطول أو وصلة V.
أصغر ضلع مسموح كام؟
AWS D1.1 جدول 4.1: 3 مم حتى سماكة 6 مم، و5 مم لـ 6–12.5 مم، و7 مم لـ 12.5–19 مم، و8 مم فوق 19 مم. والضلع الأقصى = السماكة؛ ما زاد عنها لا يكسب قدرة لأنه لا يصل للمعدن.
القطب E7018 يقابل إيه في EN؟
F_EXX = 483 MPa في AWS مقابل f_u = 430 MPa لقطب EN E42 000. لذلك نفس القطب يعطي 144.9 MPa مسموحاً أمريكياً مقابل 129.0 MPa عند استخدام قيم EN — وهو سبب آخر لاختلاف النتائج بين السوقين.
الفحص بيزوّد القدرة؟
الفحص لا يزيّد القدرة، هو يسمح باستخدام كفاءة أعلى: RT كامل ρ = 1.00، وفوق صوتي 0.90، وبصري 0.85 (AISC)؛ وفي EN ISO 5817: VD1 = 0.90 (مستوى B)، VD2 = 0.80 (C)، VD3 = 0.65 (D). مثال: صفيحة 120×12 S355 = 511.2 كN بلا كفاءة → 332.3 كN عند VD3.
قانون الاتجاه الأوروبي إيه؟
β_eff = β_w · √(sin²θ + 3cos²θ): عند 90° (حمل عرضي) = 1.000 → 330.8 MPa، وعند 45° = 1.414 → 233.9 MPa، وعند 0° (شد موازٍ لمحور اللحام) = 1.732 → 191.0 MPa. المنهجية الأمريكية لا تميّز الاتجاه، لذلك الرقم الأوروبي وحده يتغيّر مع الزاوية.
الوصلة المخدّدة بتفضل الزاوي؟
نعم: صفيحة 10 مم بلحام V كامل الاختراق بطول 100 مم مقطعها 1000 مم² → 144.9 كN أمريكياً مقابل 61.5 كN للزاوي 6 مم (2.36×)، وأوروبياً 330.8 مقابل 140.3 كN. المخدّد يحتاج تحضيراً وتكلفة أكثر، والزاوي أرخص وأسرع.
ماسورة ⌀114.3 × 8 مم بتحمل كام؟
اللحام المحيطي طوله π × D = 359.1 مم ومقطعه π × D × t = 2873.2 مم² → 416.3 كN أمريكياً و949.9 كN أوروبياً بقطب E7018. الماسورة أقوى من اللحام المستقيم بنفس السماكة لأن محيطها كبير.
الصفيحة ولا اللحام بيكسر؟
العبرة بالأصغر. في الحالة الافتراضية قدرة الصفيحة 213.0 كN (أمريكا) و355.0 كN (أوروبا) مقابل 61.5 و140.3 كN للحام — اللحام هو الأضعف. لو الضلع كبير والصفيحة رفيعة تنعكس الحالة، وتظهر قدرة الصفيحة في بطاقة النتيجة.
الإجهاد المتكرر (fatigue) داخل في الحساب؟
لا. هذه الأداة للحمولة الساكنة. الإجهاد المتكرر له تحقق منفصل بفئات التفاصيل في EN 1993-1-9 و AWS D1.1 §10، ولا تُستخدم أرقام هذه الأداة له.
أدوات مكمّلة