الهياكل المعدنية هي أنظمة بناء تتكون من عناصر من الصلب أو الألومنيوم أو مواد معدنية أخرى، تُستخدم في مجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك المباني، والجسور، والإنشاءات الصناعية، والسفن، والطائرات.
وتتمتع الهياكل المعدنية بالعديد من المزايا مقارنة بأنواع الهياكل الأخرى، مثل الخرسانة أو الخشب. فهي قوية وخفيفة الوزن، مما يجعلها مثالية للتطبيقات التي تتطلب تحملًا كبيرًا للوزن مع الحد الأدنى من الدعم. كما أنها مقاومة للحريق، ومقاومة للتآكل، وقابلة لإعادة التدوير.
ما الهياكل المعدنية ؟
الهياكل المعدنية عبارة عن مبان تتكون من مواد معدنية على رأسها الفولاذ، والتي تتكون من أعمدة وعوارض ودعامات ومكونات أخرى، يتم توصيل الأجزاء عادة عن طريق اللحام أو البراغي، وبسبب بنيتها الخفيفة والمريحة، فإنها تستخدم على نطاق واسع في المستودعات، والملاعب، والمباني الشاهقة، وغير ذلك،
ويمكن استخدام الهياكل المعدنية متعددة الطوابق في مجموعة متنوعة من المواقع ، بما في ذلك المناطق الحضرية والضواحي والمناطق الريفية. فهي مناسبة للاستخدام في المناطق المعرضة للزلازل والأعاصير.
وتتكون الهياكل المعدنية من عناصر سابقة الإجهاد تنجز في مصانع خاصة تكون ذات أبعاد نظامية تستعمل في مختلف المشاريع الكبرى ذات الارتفاع والمدى الكبيرين ، والمادة الأولية المستعملة في صناعة هذه الهياكل هي عبارة عن الحديد والكربون، ومواد أخرى.
الهياكل المعدنية: تُستخدم الهياكل المعدنية في مجموعة متنوعة من التطبيقات، بما في ذلك البناء والإنشاءات والهندسة المدنية والتصنيع، وتتميز الهياكل المعدنية بالعديد من المزايا مقارنة بالمواد الأخرى، مثل الخرسانة والخشب. فهي قوية وصلبة ومقاومة للتآكل. كما أنها خفيفة الوزن نسبيًا، مما يجعلها سهلة النقل والتركيب.
الهياكل المعدنية متعددة الطوابق: هي نوع من المباني التي تستخدم الفولاذ أو مواد معدنية أخرى كمواد هيكلية رئيسية، تتكون هذه الهياكل من إطار معدني يدعم الجدران والأسقف والأرضيات، يمكن أن تتراوح الهياكل المعدنية متعددة الطوابق من المباني السكنية الصغيرة إلى المباني التجارية الشاهقة.
مواصفات الهياكل المعدنية :
سرعة الإنشاء: يمكن تصنيع الهياكل المعدنية في المصانع ثم نقلها إلى موقع البناء للتجميع ، مما يقلل من وقت البناء.
التكلفة: يمكن أن تكون الهياكل المعدنية أقل تكلفة من الهياكل الخرسانية في بعض الحالات.
خفيفة الوزن: تجعل الوزن الخفيف للهياكل المعدنية من السهل النقل والتركيب.
قوي ومرن: تتميز الهياكل المعدنية بالقوة العالية، ما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتطلب
الصلابة: تتميز الهياكل المعدنية أيضًا بالصلابة ، مما يجعلها مقاومة للتشوه أو الانحناء.
تحمل الأحمال الثقيلة، وما يجعلها مقاومة للزلازل والأعاصير.
قابلة للتكيف: يمكن تعديل الهياكل المعدنية بسهولة لتلبية متطلبات الاستخدام المختلفة.
إعادة التدوير: يمكن إعادة تدوير الهياكل المعدنية بعد الاستخدام ، ما يجعلها خيارًا مستدامًا، ويجعلها صديقة للبيئة.
قابلية التصنيع: يمكن تصنيع الهياكل المعدنية بأشكال وأحجام متنوعة ، مما يجعلها قابلة للتكيف مع مجموعة متنوعة من التطبيقات.
الوزن الخفيف: تتميز الهياكل المعدنية بوزنها الخفيف ، ما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتطلب حمولة خفيفة.
مقاومة التآكل: يمكن طلاء الهياكل المعدنية لمقاومة التآكل ، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتعرض للعوامل الجوية أو البيئات العدوانية.
مواصفات الهياكل المعدنية للإطار الفولاذي :
المبنى ذو الإطار الفولاذي عبارة عن إطار حامل يتكون من أعمدة فولاذية وعوارض فولاذية مصنوعة من الصلب المقطعي أو غيره على النحو التالي.
نظام هيكلي تقليدي: يشتمل الإطار الرئيسي على عمود فولاذي وعارضة سقف، ويشتمل الهيكل الثانوي على دعامات ودعامة ومدادات وقضبان ربط.
ينقسم الكيان الهيكلي للبوابة إلى منحدرات مفردة، ومنحدر مزدوج، ومتعدد الامتدادات مع سقف متعدد الجملونات، ومتعدد الامتدادات مع سقف مزدوج الجملون، ومتعدد الامتدادات مع منحدر واحد.
وزن خفيف: الفولاذ عالي القوة يمكن أن يقلل الوزن بشكل فعال، فوزن الهيكل الفولاذي الخفيف هو فقط من 1 إلى 8 و1 إلى 10 من الهيكل الخرساني المسلح.
تصميم مرن: يتميز الهيكل الفولاذي بتصميم مرن من حيث الامتداد وتباعد الأعمدة ويمكن دمجه حسب الرغبة في فترة واحدة ومتعددة الامتدادات، يمكن تطبيق هذه المزايا على المباني المختلفة.
البناء السريع: تتم معالجة المكونات في المصنع وتجميعها في الموقع، ما يؤدي إلى تقصير وقت البناء، وهو أقصر بنسبة 60٪ على الأقل من الهيكل الخرساني المسلح.
الهياكل المعدنية متعددة الطوابق ومزاياها :
التكلفة والوقت: تعتبر المباني متعددة الطوابق حلاً فعالاً من حيث التكلفة يسمح بتقليل نفقات الأساسات والبنية التحتية بشكل كبير، كما يسرع وقت البناء بسبب سهولة التركيب النسبية.
القوة والمتانة: المباني متعددة الطوابق قوية للغاية ومتينة ومقاومة للزلازل والطقس، فهناك أحمال ميتة أقل مقارنة بالمباني الخرسانية العادية، كما أن الحاجة إلى أعمدة أقل تمكن من بناء مساحات أطول.
صديقة للبيئة: إنها حل صديق للبيئة حيث أن الهياكل الفولاذية قابلة لإعادة التدوير بنسبة 100% ولا تسبب نفايات مادية أو تلوث.
البناء بالهياكل المعدنية :
الهياكل المعدنة باتت منتشرة أكثر من أي وقت مضى ويمكن رؤيتها في العديد من المباني حولنا في كل مكان على النحو التالي.
المباني السكنية: يمكن استخدام الهياكل المعدنية متعددة الطوابق لبناء الشقق والفيلات والمنازل
المباني التجارية والترفيهية: يمكن استخدام الهياكل المعدنية متعددة الطوابق لبناء المحلات التجارية والمكاتب والمستشفيات والمدارس، وتُستخدم في بناء الملاعب ومراكز الترفيه الرياضية.
المباني الصناعية والمشروعات: يمكن استخدام الهياكل المعدنية متعددة الطوابق لبناء المصانع ومراكز التوزيع ومستودعات التخزين، والمستشفيات ومراكز التسوق.
وتستخدم الهياكل المعدنية في بناء الجسور، مثل جسر بروكلين في مدينة نيويورك، والأنفاق مثل نفق قناة السويس في مصر، وببناء الأبراج، مثل برج إيفل في باريس.
الهياكل البحرية: تُستخدم الهياكل المعدنية في بناء السفن واليخوت والحواجز البحرية.
أنواع الهياكل المعدنية المختلفة :
الهياكل الصلبة: تتكون الهياكل الصلبة من أجزاء معدنية صلبة، مثل القضبان والمقاطع.
الهياكل الفراغية: تتكون الهياكل الفراغية من إطارات معدنية مملوءة بمواد خفيفة الوزن، مثل الخشب أو البلاستيك.
الهياكل سابقة الإجهاد: تُصنع الهياكل سابقة الإجهاد من عناصر معدنية تم إجهادها مسبقًا لزيادة قوتها وصلابتها، ويتم تصميمها بواسطة المهندسين الهيكليين.، ويجب أن تفي الهياكل المعدنية بمتطلبات السلامة والأداء المحددة لتطبيقها.
البناء بالهياكل المعدنية متعددة الطوابق :
المباني السكنية: في تشييد المباني السكنية، توفر الهياكل متعددة الطوابق حلاً مرنًا وموثوقًا وفعالاً من حيث التكلفة بسبب عوارض الأرضية الرفيعة والإطارات الفولاذية الخفيفة مع جدران الحشو الفولاذية، يتم استخدامها على نطاق واسع في بناء الأبراج الشاهقة وكذلك المنازل المتجاورة.
المباني التجارية: عندما يتعلق الأمر بالمباني التجارية، توفر المباني متعددة الطوابق مرونة كبيرة في التصميم والجماليات. تمكن الأعمدة الأصغر والأصغر من بناء مساحات أكبر وتمكن أيضًا من إنشاء أساس أخف، يتم استخدامها بشكل شائع في هياكل مثل مواقف السيارات متعددة المستويات والمباني التجارية الشاهقة والمطارات والحظائر والملاعب ومحطات المترو وكذلك محطات السكك الحديدية.
المباني المؤسسية: غالبًا ما يكون للمباني المؤسسية مثل المستشفيات والمدارس متطلبات محددة مثل المنحدرات أو المناطق المخصصة للمعدات والآلات. ويمكن تلبية هذه الاحتياجات من خلال تركيب مباني متعددة الطوابق توفر مرونة في التصميم، وصيانة منخفضة، ومتانة، فضلاً عن وقت بناء أسرع.
تركيب الهياكل المعدنية :
التخطيط: قبل البدء في البناء يجب إعداد خطة هندسية دقيقة للهيكل، تتضمن الخطة الرسومات والمقاييس التي تحدد حجم وشكل العناصر المعدنية وكيفية توصيلها ببعضها البعض.
التصنيع: يتم تصنيع العناصر المعدنية في مصنع وفقًا للخطة الهندسية. تتضمن العملية قطع المعدن وتشكيله وصقله.
النقل: يتم نقل العناصر المعدنية إلى موقع البناء. يجب أن يتم النقل بعناية لضمان عدم تلف العناصر المعدنية.
التحضير: يجب تحضير الموقع لتركيب الهيكل المعدني، بما في ذلك إزالة أي عوائق، وإعداد الأساسات المناسبة.
تركيب الأساسات: تُستخدم الأساسات لحمل وزن الهيكل المعدني وتثبيته في مكانه. يمكن أن تكون الأساسات من الخرسانة أو الصلب أو الحجر.
القضبان الأساسية: القضبان الأساسية للمبنى هي قاعدة الهيكل وما يرتكز عليه وزن المبنى. تحمل القضبان الأساسية وزن الأرجل، والدعامات، والأغطية، والمزيد. عند ضبط القضبان الأساسية، سيقوم طاقم التثبيت بتثبيت القضبان لأسفل وقياسها من زاوية إلى أخرى للتأكد من أن المبنى مربع.
الجمالونات: الجمالونات موجودة في جميع الهياكل. تعتبر الدعامات حاسمة لأنها توفر الدعم الهيكلي للسقف والأرجل. دعاماتك مرئية على سقف الهيكل. أولاً، سيقوم الطاقم بتثبيت الجمالونات في الجزء العلوي من الأرجل. بعد تثبيت الجمالونات في الأرجل، سيقوم الطاقم بإدخال الأرجل والجمالونات في الأكمام الموصلة للسكك الحديدية الأساسية.
الأرجل (القوائم أو الأعمدة): هي أرجل المبنى، ستجدها على جدران المباني لدعم السقف والألواح الفولاذية، بمجرد أن يقوم الطاقم بتثبيت الدعامات في الأرجل، فسوف يرفعونها ويدخلونها في غلاف الموصل، الذي هو عبارة عن ملحق يربط أرجل المبنى المعدني بالقضبان الأساسية.
المراسي: تعمل المراسي على تعزيز المبنى الفولاذي، وإذا كان المبنى مبنيًا على الخرسانة، فسوف يتطلب الأمر مثبتات خرسانية، وإذا كان على الأسفلت، فسوف يتطلب الأمر مثبتات أسفلتية، والمراسي اختيارية؛ ومع ذلك يوصي بها الخبراء ببشدة لكل مبنى من الصلب، وذلك لأن المراسي تثبت المبنى.
المدادات: يمكن العثور على المدادات، والمعروفة أيضًا باسم قنوات القبعة، في الجزء الداخلي من السقف الرأسي ، وتعمل المدادات بشكل عمودي على الجمالونات وتنتقل من أحد طرفي الجملون إلى الطرف الآخر.
وتدعم المدادات الأغطية الرأسية على السطح، ويتم تثبيتها مباشرة على الجزء العلوي من الدعامات، ولن تجدها في أنماط السقف الأفقي القياسية أو ذات الإطار على شكل حرف A نظرًا لأن الأغطية الأفقية لا تحتاج إلى مدادات.
مخارج الإطار: الإطارات الخارجية عبارة عن فتحات في المبنى لاستيعاب الملحقات مثل النوافذ والأبواب وفتحات التهوية وغيرها. هذه الإطارات جاهزة مسبقًا ويتم نقلها إلى الموقع جاهزة للتثبيت، الغرض من الإطارات الخارجية هو دعم المساحة بعد إزالة الأرجل لاستيعاب الملحقات. يتم تثبيت الإطارات الخارجية بعد الأقواس وقبل الحزام والانحياز.
إطار الحظيرة Girts: عبارة عن أنابيب مربعة إضافية تستخدم على جوانب الهيكل لدعم الألواح الرأسية، وتخدم بشكل أساسي نفس الغرض مثل المدادات، تعمل الحلقات بشكل أفقي على الجزء الداخلي من جوانب المبنى الفولاذي، وعند تثبيت الحزام، يتم ربطها بشكل عمودي على أرجل الهيكل.
سد الفجوات: العبوات الرغوية عبارة عن شرائح رغوية مصممة لتتماشى مع حواف الأغطية، لإغلاق أي فتحة وتمنع الضوء والحطام والآفات الصغيرة من دخول المبنى.
تثبيت الغطاء: يتم تثبيت غطاء على سطح المبنى لإحاطة مكان التقاء الأغطية الرأسية، وهو غير مطلوب في أنماط السقف الأفقي لأن الألواح لا تلتقي عند قمة السقف، تمنع الأغطية أي ماء أو ثلج أو حطام أو آفات صغيرة من دخول المبنى.
الاختبار: بعد الانتهاء من البناء ، يتم اختبار الهيكل للتأكد من أنه آمن وقابل للحمل.
اسعار الهياكل المعدنية :
الهياكل المعطنية يصعب الآن تحديد سعر نهائي لها نظرً لارتفاع التضخم المتواصل والأزمات الإقليمية والعالمية التي تؤثر على أسعار الخامات.
وتختلف أسعار الهياكل المعدنية حسب نوع الفولاذ المستخدم، وحجم العنصر، وسماكة المادة، وطرق التصنيع، ومكان التصنيع. بشكل عام، لذا فهناك تفاوت كبير في الأسعار حسب المواصفات.
وهناك عوامل أخرى تؤثر في الأسعاريجب مراعاتها عند حساب أسعار الهياكل المعدنية على النحو التالي يلي:
تكلفة النقل: قد تختلف تكلفة نقل الهياكل المعدنية حسب المسافة التي يجب نقلها.
تكلفة التركيب: قد تختلف تكلفة تركيب الهياكل المعدنية حسب تعقيد التصميم وحجم الهيكل.
تكلفة الصيانة: قد تختلف تكلفة صيانة الهياكل المعدنية حسب نوع الفولاذ المستخدم والتصميم.
كما يمكنكم الاطلاع ايضا :
المنشآت المعدنية