تصميم منشات معدنية كثيرة ومتنوعة تنتشر حول العالم، ومع تزايد شعبيتها كل يوم، أصبحت المباني الفولاذية خيارًا شخصيًا للاستخدامات السكنية والتجارية للعديد من الأشخاص.
واليوم جميع الصناعات تقريبًا لديها تطبيقات رئيسية للمنشآت المعدنية، ويلجأ الكثير في هذا العصر نتيجه لتقدم التكنولوجيا والآليات الحديثه الي الأعمال المعدنيه، التي تستخدم في المباني سابقة التجهيز، والابتعاد عن المباني التقليديه لتوفير الوقت والمجهود.
تصميم منشات معدنية وأنواع الوصلات فيها :
تعتبر الوصلات في الهياكل الفولاذية عناصر حاسمة في المباني الفولاذية الإنشائية، تشتمل الوصلات الفولاذية على أجزاء مثل المسامير واللحام، والتي تعمل على توصيل مكونين أو أكثر من مكونات الفولاذ، ويمكن استخدامها أيضًا لربط المباني الفولاذية بأنواع أخرى من البناء، مثل الطوب أو الكتل الخرسانية.
طريقة التثبيت: تعتمد قدرة التحمل وقوة التوصيلات الفولاذية على طريقة التثبيت، ويعد التثبيت الصحيح عاملاً حاسماً في ضمان عمل الاتصال بفعالية، والوصلات في المنشآت المعدنية نوعين وصلات مسامير ووصلات لحام، يتم اللجوء لوصلات اللحام لربط العناصر ببعضها، وأغلب وصلات اللحام تكون في المصنع على عكس وصلات المسامير التي تُنفذ في الموقع.
تتميز وصلات اللحام عن نظيرتها المسامير في أنها تجعل الأجزاء المربوطة كأنها قطعة واحدة بدون وجود فراغات بها كما في حالة وصلات المسامير, تعتبر التوصيلات في الهياكل الفولاذية مهمة للغاية في عملية البناء. لذلك، فإن اختيار الطريقة المناسبة لتوصيل الفولاذ سيساعد في ضمان سلامة المشروع بالإضافة إلى تحسين التكاليف والمواد الخام.
تصنيفات التوصيلات: هناك ثلاثة أنواع من الوصلات الأكثر شيوعًا في الهياكل الفولاذية، الوصلات الملحومة، والوصلات المثبتة بمسامير، والوصلات المُبرشمة، من بينها يتم استخدام الوصلات المُبرشمة بشكل أقل تكرارًا بسبب صعوبات التفكيك.
الوصلات باللحام: هي طريقة شائعة الاستخدام في إنتاج الهياكل الفولاذية. تستخدم هذه الطريقة الحرارة من خلال اللهب أو الأقواس الكهربائية لتسخين المعدن موضعيًا عند نقطة التلامس حتى يذوب ويمتزج تدريجيًا. بعد التبريد، سوف يتصلب هذا الجزء المعدني ببطء، ويشكل اللحام.
مزايا التوصيلات الملحومة: كفاءة الانضمام تصل إلى 100٪، تنطبق على الهياكل الفولاذية المعقدة، توليد ضوضاء منخفضة،توفير الوقت وفعالة من حيث التكلفة، خفيفة الوزن، ما يسبب الحد الأدنى من الضغط على الهيكل الفولاذي.
عيوب التوصيلات الملحومة: هناك خطر تشوه الهيكل الفولاذي بسبب عملية التسخين، اللحامات عرضة للتشقق والكسر، تتطلب الوصلات الملحومة عمالة ماهرة، قد يكون فحص جودة اللحامات أمرًا صعبًا نسبيًا، قد يتعرض المعدن الأساسي للتعب المعدني أسفل نقطة اللحام.
وصلات البراغي في الهياكل الفولاذية: كانت شائعة لفترة طويلة، يتم إنشاء هذا النوع من الاتصال عن طريق ربط مكونين معًا باستخدام البراغي والصواميل شديدة التحمل. يمكن تجميع أو تفكيك الوصلات المسدودة بسهولة، مما يسهل بشكل كبير الفحص والصيانة المنتظمة، ويمكن تطبيقها على المكونات المعرضة للتوتر، أو القص، أو حتى كليهما.
مزايا التوصيلات المثبتة بمسامير: عملية تجميع الهيكل سريعة، لا يتطلب عمالة ذات مهارات عالية، لا تولد الكثير من الضوضاء أثناء التنفيذ، يمكن استخدام الهيكل فورًا بعد إجراء التوصيل المثبت بمسامير، يسمح بترتيب واستبدال المكونات الهيكلية إذا لزم الأمر.
عيوب التوصيلات المثبتة بمسامير: تكلفة المواد مرتفعة نسبيا، تعتبر الوصلات المثبتة بمسامير أقل متانة نظرًا لانخفاض مساحة الخيوط وقابليتها لتركيز الضغط، يمكن أن تصبح البراغي مفكوكة عند تعرضها لتأثيرات خارجية.
الوصلات المُبرشمة: تشبه الوصلات المُبرشمة الوصلات المُثبتة بمسامير حيث يستخدم كلاهما نوعًا من المكونات لربط العناصر المختلفة معًا. تتضمن هذه التقنية وضع المسامير في فتحات المكونات التي يجب توصيلها وتثبيت نهاية البرشام لضمان بقاء المكونات سليمة. ومع ذلك، تعد الوصلات المثبتة طريقة قديمة إلى حد ما وهي أقل استخدامًا في التطبيقات العملية هذه الأيام.
وصلات القواعد: بالنسبة للأحمال الخفيفة يستخدم لوح قاعدة بدون ألواح تقوية , وبالنسبة الى الأعمدة الحاملة لأحمال ثقيلة فيستخدم لوح قاعدة مزود بألواح تقوية.
اللحام لوصلات T-joint: يتم إنتاج هذه الوصلة عندما يتقاطع جزئين عند زاوية 90 درجة، ما يؤدي الى وجود حواف قابلة للحام في منتصف البلاطة تماما.
اللحام لوصلات LAP –joint: يتم تكوين وصلات لاب عندما يتم وضع قطعتين فوق بعضهما البعض ليتم تكوين حواف قابلة للحام ايضا هذا النوع من الوصلات قد يعبر عن لحام فيليه.
اللحام لوصلات Corner –joint: يعرف ايضا باسم لحام الزوايا ويتكون من مفصل بين جزئين من المعدن يقع في زاوية قائمة لتشكيل حرف L ، ليتم ربط القطعتين معا.
اللحام لوصلات الحوافEdge : Joint هو نوع يعبر عن لحام الأخدود عندما يتم لحام قطعتين من المعدن جنبًا إلى جنب، وغالبًا يتم تطبيقه على الصفائح المعدنية التي لديها حواف.
لحام الوصلات المزدوجة double welds: في بعض الحالات قد لا يمكن اللحام من جانب واحد للوصلات، أو ربما يكون من المطلوب حسب مواصفات التصنيع اللحام من كلا الجانبين فيعرف ذلك باسم اللحام المزدوج.
وصلات جوجل joggle joint: هذه الوصلة غير مرئية ولها اشكال عديدة في صناعة اللحام والبعض منها تشبه الى حد كبير نظام الخوازيق او الخوابير.
وصلات الشريط الداعم backing bar: يتم استخدام هذا النوع من شريط الدعم المدمج عندما يتوفر ما يكفي لتصنيع الدعم المطلوب، وعندما لا يكون هناك جدوى من إدراج مواد الحشو.
وصلات كسوة الزبدة Buttering Joint: تشبه عملية دهان الزبدة على قطعة من الخبز، وتعد بمثابة إعداد نهائي للوصلات، وببساطة هي عملية بناء طبقة من اللحام على جوانب وصلات المعادن الأساسية قبل البدء في لحام المشتركات.
وصلات لحام الأسطح او الطبقات surfacing or cladding: إضافة طبقات متعددة من اللحام الهدف منها حماية المواد الأساسية من التآكل والصداء.
خطوات تصميم منشات معدنية :
تحديد الغرض: يلعب الغرض من المبنى المعدني الخاص بك دورًا أساسيًا في معرفة أبعاد المبنى الذي تحتاجه، سيساعدك الموقع أيضًا في تحديد مقدار المساحة التي تريد تغطيتها بالمبنى المعدني.
الخطوة الأولى التخطيط: كما هو الحال مع أي مشروع بناء، فإن إقامة مبنى معدني يتطلب التخطيط، كلما خططت لمشروعك بشكل أفضل، كلما كان نجاحه أكبر، يتضمن التخطيط تحديد الحجم، وتحديد الميزانية، وإنشاء مخطط هندسي ومخططات هندسية، وتأمين التصاريح المطلوبة، واختيار مواد البناء والعوازل والأبواب والنوافذ والأساسات.
عرض الأسعار: اتصل بشركة مصنعة للمباني المعدنية للحصول على عرض أسعار للمجموعات سابقة التصنيع، ناقش معهم احتياجاتك وميزانيتك لمشروع البناء المعدني الخاص بك.
إنجاز التصميم: لدى معظم الشركات المصنعة مهندسون ضمن طاقم العمل لإضفاء الحيوية على أفكارك، يقوم هؤلاء المحترفون بإنتاج تصميمات مخصصة تتوافق مع قوانين البناء المحلية ومتطلبات التحميل، وتُظهر مخططات البناء المعدنية المُصممة مسبقًا كيفية تجميع مكونات البناء.
تتضمن مرحلة التصميم النظر في حركة المرور وأنماط استخدام المبنى لتحديد المكان الذي ستوضع فيه النوافذ والأبواب، بالإضافة إلى الأنواع التي سيحتاجها المبنى الخاص بك. ستأخذ في الاعتبار أيضًا التخطيطات وأنماط البناء والألوان وأنواع الأسطح والعزل.
إعداد الموقع: يجب التعامل مع هذه الخطوة أولًا، وتتضمن إزالة الأشجار والجذوع والنباتات والصخور الكبيرة لإفساح المجال للمبنى، يقوم الممهدون بإزالة التربة الأقل استقرارًا وتسوية الأرض، قد تحتاج إلى استخدام حشوة رملية لإنشاء قاعدة صلبة.
وبمجرد أن يكون لديك فرشة ثابتة ومستوية، يمكن للطاقم صب الخرسانة للأساس لتركيب مسامير التثبيت وبناء أساس قوي ومستقر للمبنى، فالأساس الصحيح يقاوم الأحمال من المبنى والطقس، ما يجعل المبنى الفولاذي أكثر متانة ويضمن بقاءه لفترة أطول.
تصنيع الأجزاء: بمجرد حصولك على عقد مع شركة التصنيع، فإن مهمتهم هي تجهيز جميع القطع وفقًا للرسومات المسموح بها والهيكل المحدد. ستصل الأبواب والنوافذ والمواد العازلة والملحقات الأخرى إلى موقع المبنى الخاص بك في تاريخ التسليم المحدد.
تأطير الهيكل الفولاذي: الإطار الفولاذي هو العملية التي يتم فيها تثبيت العوارض وأعمدة الدعم والهيكل الثانوي.
تركيب الألواح: بمجرد اكتمال عملية التأطير، تبدأ عملية التغطية. يتم تثبيت ألواح الحائط على الإطار الثانوي، ويدخل العزل أثناء تركيب ألواح الحائط، الخطوة التالية هي تثبيت لوح السقف في مكانه، ويعد تضمين مواد الحماية من الطقس عملية إلزامية لتجنب التسربات.
ملحقات المبنى: هذه هي الخطوة الأخيرة في عملية بناء المباني المعدنية. أصبح نظام البناء جاهزًا الآن لتجهيزه بالأبواب والنوافذ وفتحات التهوية والمراوح والأضواء وجميع الميزات الأخرى حسب تفضيلاتك.
مدة التركيب: يستغرق تشييد مبنى معدني وقتًا أقل من بناء مبنى خشبي، تختلف الأوقات حسب الحجم وخبرة طاقم التجميع والمعدات المتاحة لهم، وتتطلب المباني الأكبر حجمًا مصعدًا لوضع الجمالونات في مكانها، ولكن مع القطع الجاهزة، يمكن لمعظم القائمين على التركيب تشييد المبنى في وقت قصير نسبيًا.
مميزات المنشآت المعدنية
سرعة الانجاز: بسبب الطبيعة الصناعية للبناء المعدني، فالتقدم في العمل سريع في صنع الهياكل، بسبب أن هذه الهياكل مصنعة مسبقًا، فإن تخفيض تكلفة العمالة، والفوائد التي تم الحصول عليها من الاستخدام المبكر للمبنى تساهم في التوفير.
قوة التحمل: القوة العالية للمعدن لكل وحدة وزن تعني أن الأحمال الميتة ستكون أصغر، تجدر الإشارة إلى أن الأحمال الميتة تشكل جزءًا أكبر من إجمالي الأحمال على الهيكل، عندما يقل الحمل الساكن، تصبح الأعضاء السفلية أصغر حجمًا بسبب انخفاض الوزن المؤثر عليها، هذه الحقيقة لها أهمية كبيرة بالنسبة للجسور طويلة المدى، والمباني الشاهقة، وللهياكل ذات ظروف الأساس السيئة.
ثبات الخصائص: الصلب مادة متجانسة وموحدة للغاية. وبالتالي، فإنه يلبي الافتراضات الأساسية لمعظم صيغ التحليل والتصميم. إذا تمت صيانته بشكل صحيح عن طريق الطلاء، وما إلى ذلك. فإن خصائص الفولاذ لا تتغير بشكل ملحوظ مع مرور الوقت؛ حيث أن خصائص الخرسانة في الهيكل الخرساني المسلح تتغير بشكل كبير مع مرور الوقت. وبالتالي، فإن الهياكل الفولاذية أكثر متانة.
يتصرف الفولاذ بشكل أقرب إلى افتراضات التصميم من معظم المواد الأخرى، لأنه يتبع قانون هوك حتى الضغوط العالية إلى حد ما، يظل الإجهاد الناتج متناسبًا مع الانفعال المطبق، حيث يظل مخطط الإجهاد والانفعال خطًا مستقيمًا.
الليونة والتحذير قبل الفشل: يمكن أن تصل النسبة المئوية للاستطالة لعينة اختبار التوتر القياسية بعد الكسر إلى 25 إلى 30%. وهذا يعطي انحرافات واضحة للأدلة على الفشل الوشيك في حالة التحميل الزائد. يمكن إزالة الأحمال الإضافية من الهيكل لمنع الانهيار. وحتى لو حدث الانهيار، فإن الوقت متاح لشاغلي المبنى لإخلاء المبنى.
سهولة التعديل: من السهل جدًا إجراء الإضافات إلى الهياكل الفولاذية الحالية، يمكن استخدام الروابط بين الهياكل الجديدة والقائمة بشكل فعال للغاية، ويمكن إضافة خلجان جديدة أو حتى أجنحة جديدة بالكامل إلى مبنى الإطار الفولاذي الحالي، وغالبًا ما يتم توسيع العرائس الفولاذية.
إعادة الاستخدام: يمكن إعادة استخدام المقاطع الفولاذية بعد تفكيك الهيكل، وللصلب المستعمل قيمة على الرغم من أنه غير قابل لإعادة الاستخدام بشكله الحالي.
الجماليات المعمارية: بالنسبة لأنواع معينة من المباني، يفضل الشكل المعدني من الناحية المعمارية.
عيوب المنشآت المعدنية :
تكاليف مقاومة الحريق: على الرغم من أن المعدن غير قابلة للاحتراق، إلا أن قوتها تنخفض بشكل كبير عند درجات الحرارة السائدة في الحرائق 400 درجة مئوية تقريبًا، وينتج عن ذلك انحرافات وتشوهات في الأجزاء الرئيسية مما يجبر الأجزاء الآخرى على تحمل ضغوط أعلى أو حتى الانهيار.
القابلية للالتواء: تتكون المقاطع الفولاذية عادة من مجموعة من الصفائح الرقيقة، إذا تعرضت للضغط هناك فرص أكبر للانبعاج والالتواء، الذي هو نوع من انهيار الأجزاء بسبب الانحناء الكبير المفاجئ الناتج عن حمل الضغط الحرج، ومع زيادة طول العمود الفولاذي تزداد أيضًا فرص الانبعاج.
تكاليف الصيانة العالية والتآكل: تكون معظم أنواع الفولاذ عرضة للتآكل عند تعرضها للهواء والماء بحرية، ولذلك يجب طلاؤها بشكل دوري. وهذا يتطلب تكلفة إضافية ورعاية خاصة، إن استخدام الفولاذ المقاوم للتجوية، في تطبيقات التصميم المستقر، يميل إلى التخلص من هذه التكلفة، كما يمكن حل هذه المشكلة إلى حد ما باستخدام تطبيقات مقاومة التآكل، كما يتمتع الفولاذ بمعدل تمدد مرتفع مع تغير درجات الحرارة، وهذا يمكن أن يضر بالهيكل العام.
كما يمكنكم الاطلاع ايضا :
منشآت معدنية عالمية