تعرف على أنواع الأنظمة الإنشائية وكيفية اختيار النظام المناسب؟ [2024]

يمثل الاختيار بين الانظمة الانشائية المختلفة تحديًا أمام البعض وذلك لتعدد الأنظمة الإنشائية؛ لذلك سوف نساعدك في هذا المقال في التعرف على أنواع الأنظمة الإنشائية، وكيفية اختيار النظام الإنشائي المناسب لمشروعك، تابع معنا لتعرف ذلك.

 

ما هي الأنظمة الإنشائية؟!

 

تُعرف الأنظمة الإنشائية على أنها الجملة الإنشائية التي تنقل الأحمال المعرضة لها إلى أساسات المنشأة ثم إلى التربة. أي أنها عبارة عن كافة التجهيزات التي يضعها المصمم، والتي ترتبط بنقل أحمال المبنى إلى الأساسيات ثم إلى التربة من خلال العناصر الإنشائية مثل: [البلاطات، الأعمدة، والكمرات]، وذلك لضمان توازن واستقرار المبنى.

 

تبدأ عملية التفكير في الاختيار من بين الأنظمة الإنشائية المختلفة بمجرد استلام المشروع. فيجب أن تقرر اختيار النظام الإنشائي   الصحيح وذلك وفقًا لنوع المبنى والغرض منه، وأيضًا وفقًا لقوانين البناء.

 

ما هي أنواع الأنظمة الإنشائية؟!

 

 

تختلف الأنظمة الإنشائية من مبنى لأخر وذلك على حسب الغرض من استخدام المبنى، حجمه، وأيضًا وفقًا لقوانين البناء.

في السطور القادمة سوف نتحدث عن الأنظمة الإنشائية وفقًا لبحورها الإنشائية

 

أولًا: الأنظمة الإنشائية للبحور الصغيرة

يمكن تطبيق الأنظمة الإنشائية للبحور الصغيرة في المباني التي تكون بحورها الإنشائية بين [3 إلى 10 متر]، وتشمل الأنظمة التالية:

 

1 – نظام الحوائط الحاملة

 

يقوم نظام الحوائط الحاملة على نقل الأحمال من خلال الحوائط فقط أي لا يوجد أي أعمدة أو كمرات خرسانية. حيث أن هذا النظام يقوم على حذف الهيكل الخرساني للمبنى وتحويل الحوائط إلى عناصر إنشائية لحمل المبنى. وبالتالي يتم نقل الأحمال الأسقف إلى الحوائط الحاملة ومنها إلى أساسات المبنى ومن ثم إلى التربة. لذلك سوف تجد أن حوائط الدور الأرضي سمكها كبير حيث تقوم بحمل أحمال المبنى جميعا و يقل السمك في الأدوار الأعلى.

 

 

ويتميز نظام الحوائط الحاملة بما يلي:

 

• أنه قليل التكلفة حيث يستخدم مواد تكلفتها منخفضة، ولا يحتاج إلى إنشائه إلى تقنية عالية ومعقدة.

• سهولة وسرعة انشاؤه.

• هذا النظام يتحمل المناخ و الحرارة .

• على الرغم من عدم وجود أعمدة أو كودمرات إلا أنه يتميز بقدرته على تحمل الأحمال الواقعة عليه .

• جيد في العزل الحراري،والصوتي.

 

لكن تتمثل عيوب نظام الحوائط الحاملة فيما يلي:

 

• يُستخدم هذا النظام في المباني التي لا تزيد عن 5 طوابق.

•  التقيد بنظام معماري ثابت في كل الأدوار، وبالتالي لا يمكن التعديل فى الحوائط بعد إنشائها حيث أنها تكون هي الحامل الأساسى للمبنى.

• الحوائط تأخذ مساحة كبيرة فى الأدوار السفلية،ى حيث يجب أن تكون سميكة لتتحمل المبنى.

• فتحات التهوية تكون صغيرة، وذلك لأن مساحة الشبابيك تكون صغيرة حتى لا تخل بمتانة المنشأ حيث أنها تنقص من مساحة الحائط.

 

2 – الأنظمة الإنشائية الهيكلية

 

على عكس النظام السابق [نظام الحوائط الحاملة]، فإن الأنظمة الإنشائية الهيكلية تعتمد على العمود والكمرات ولا يكون للحوائط أي دور غير في التقسيم الداخلي للمبنى.

 

يشمل هذا النظام عدة أنظمة فرعية، مثل: 

 

1- الأنظمة الإنشائية الهيكلية بنظام العمود والكمرة Column and Beam

 

ينتشر استخدام هذا النظام في المباني السكنية؛ نظرًا لتكلفته المنخفضة، وسهولة تنفيذه.

يتكون النظام الإنشائي بنظام العمود والكمرة من أعمدة، وكمرات خرسانية متعامدة، ومن ثم يتم صب السقف الخرساني عليهم، حيث تحمل الكمرات البلاطات وترتكز ارتكازًا ثابتًا على الأعمدة.

تتنقل الأحمال من الأسقف إلى الكمرات، ومن ثم تنتقل إلى الأعمدة التي ترتكز عليها،  ثم تنتقل الأحمال من خلال الأعمدة حتى تصل إلى القاعدة الخرسانية المسلحة، وأخيرًا تقوم القاعدة الخرسانية المسلحة بنقل الأحمال إلى التربة.

 

2- نظام البلاطات المُسطحة

 

3- نظام البلاطات سابقة الإجهاد Post tension slabs

 

في هذا النظام تكون البلاطة مرتكزة مباشرةً على الأعمدة، وذلك لأن هذا النظام يتكون من أعمدة وبلاطات فقط وبدون كمرات، ويتم استبدال الحديد في البلاطات بكبلات من الفولاذ. أي هو مزيج من البلاطة التقليدية وأوتار فولاذية إضافية عالية القوة والتي تخضع للضغط بعد تثبيت الخرسانة.

إقرأ أكثر عن الأنظمة الإنشائية الهيكلية من خلال هذا المقال:

كل ما يخص الأنظمة الإنشائية الهيكلية [2022]

 

ثانيًا: الأنظمة الإنشائية للبحور المتوسطة

هي الأنظمة التي تغطي بحورًا انشائية تتراوح بين [10 إلى 16 متر]، وتشمل الأنظمة التالية:

1- نظام البلاطات ذات الأعصاب Waffle slabs

يتم استخدام هذا النظام بشكل عام في قاعات السينما ومحطة السكك الحديدية والقاعة والمطارات وفي الهياكل التي لا يمكن استيعاب عدد كبير من الأعمدة فيها.

في هذا النظام يتم توزيع أشكال كروية أو مستطيلة للسقف، ويتم صب الخرسانة فوقها، ثم بعد ذلك يتم إزالة هذه الأشكال، وتبقى الأعصاب المكونة لتلك الأشكال، والتي تقوم بدور الكمرات.

يُعتبر نظام البلاطات ذات الأعصاب Waffle slabs هو الخيار الأفضل الذي يتم استخدامه عندما تكون الهياكل مطلوبة مع مسافات أطول. يُعرف هذا النظام أيضًا بالبلاط المضلع.

ألواح الوافل هي نوع خاص من الألواح التي يتم إنشاؤها بشكل أساسي لفترة أطول ولديها مقاومة للتصدع والارتخاء، كما تتميز بمقاومة جيدة للانكماش. يُفضل بشكل عام إنشاء لوح الوافل في المساحات التي تزيد عن 12 مترًا. يتطلب بنائها حوالي 30٪ أقل من الخرسانة و 20٪ أقل من التعزيز. أي أن حجم الخرسانة المستخدمة في بلاطة الوافل أقل مقارنة بأنواع الألواح الأخرى.
كما تتطلب لوح الوافل كمية أقل من الفولاذ والخرسانة مقارنة بأنواع الألواح الأخرى.

 

تتمثل مميزات هذا النظام في:

 

1- الحصول على مسطحات كبيره بدون أعمده مع تخفيض وزن السقف وكمية صلب التسليح.
2- الحصول على تقسيم شبكى منتظم ومميز مع استخدام الفراغات فى تركيبات الكهرباء والتكيف والصوت.

 

لكن تتمثل عيوب هذا النظام في:

1- حدوث تصدعات به، وذلك بسبب الشروخ الذي يحث فى البلاطة عند جوانب الأعصاب نتيجة التغير الكبير فى العمق بين البلاطات الرفيعة والأعصاب العميقة.

2- صعوبة معالجة اى تلافيات بالسقف نتيجة فك القوالب.

 

2- نظام الكمرات المتقاطعة Paneled Beams

 

يشبه هذا النظام النظام السابق [نظام البلاطات ذات الأعصاب Waffle slabs]، ويتكون من كمرات متعامدة مع بعضها البعض في الإتجاهين؛ حتى تُكوِن أعصاب خرسانية تقوم بدور الكمرات.

 

المميزات الخاصة بهذا النظام:

العيوب الخاصة بهذا النظام:

ثالثًا:  الأنظمة الإنشائية للبحور الكبيرة

هي الأنظمة التي تُغطي بحورًا إنشائية تزيد عن 16 متر.

وتتمثل الأنظمة الإنشائية للبحور الكبيرة في:

1- الجمالونات

 

تُستخدم في مجموعة واسعة من المباني، خاصةً عندما تكون هناك حاجة إلى مسافات طويلة جدًا، كما يوجد في محطات المطارات وشماعات الطائرات وأسطح الملاعب الرياضية والقاعات والمباني الترفيهية الأخرى.

تستخدم أيضًا لحمل الأحمال الثقيلة وتستخدم أحيانًا كتركيبات نقل.

الاستخدام الأكثر انتشارًا للجمالونات في المباني حيثُ توفر الدعم للأسطح والأرضيات والتحميل الداخلي مثل: الخدمات والأسقف المعلقة بسهولة.

 

تتنوع الجمالونات ما بين: 

1- الجمالونات العادية أو التقليدية 

تُستخدم لتغطية مساحات كبيرة بأقل عدد من الأعمدة الداخلية.

2- الجمالونات الفراغية Space truss

يُعتبر من أهم أنواع الجمالونات، وأقوى الطرق الإنشائية؛ لأن الأجزاء المكونة للهيكل تعمل على تقليل سقوط الكمرة في المنتصف، وتعمل على ربط الهيكل كله.

توفر حلًا إقتصاديًا للبحور الكبيرة التي تتراوح من 20 إلى 80 متر، كما تتعدد وتتنوع أشكالها ما بين المائل، المنحني، والمستوي.

إقرأ أكثر عن الجمالونات من خلال هذا المقال:

ما هي الجمالونات؟! وما هي أنواعها؟! 2022

 

2- نظام الإطارات المنحنية [العقود] Arches

 

يُغطي هذا النظام بحور إنشائية تتراوح من 20 إلى 35 متر، وقد تصل إلى 70 متر في حالة زيادة الإنحناء.

–  هو عبارة عن إطارات خرسانية منحنية ومتصلة بدون أي فواصل.

العقود هي بمثابة عنصر معماري ناتج من الاستخدام الإنشائي للخصائص الطبيعية للمواد، وقد استخدم العقد والقبول في البلاد التي تفتقر لمواد البناء الإخرى كالأخشاب والأعشاب.

– يعتمد هذا النظام على نقل الأحمال من النقطة الأعلى إلى النقطة الأسفل وهكذا حتى تصل إلى مستوى الأرض وهو إنشائيًا يعمل بإجهاد الضغط.
باستخدام العقد بصورة متكررة بجانب بعضها البعض يتكون القبو الذي يمكن استخدامه بأكثر من علاقة هندسية (مربعة، مسدسة) وذلك من أجل عمل أشكال مختلفة للأسقف باستخدم الأقبية المتقاطعة.

 

3-  نظام الفرنديل Vierendeel

 

يُستخدم في تشكيل أسقف فراغات بحورها كبيرة، لكن فوقها فراغات ببحور صغيرة مثل: الفنادق. يمكن انشاء هذا النوع من الإطارات من الخرسانة، الخشب، أو الحديد.

يتيح هذا النوع من الإطارات فكرة حذف نقاط الإرتكاز في المباني سواء كان ذلك في الطوابة المتكررة أو الطابق الأرضي.
كما يُستخدم أثناء تشييد أسقف المباني ذات البحور الكبيرة أو الواسعة وفوقها منشآت ذات بحور قصيرة.

 

4-  نظام القشريات Shell structure

 

يُغطي هذا النظام بحورًا إنشائية تتراوح بين [20 إلى 60 متر].

يستخدم هذا النظام لتغطية الفراغات الكبيرة، مثل: المطارات،والمكتبات، وغير ذلك. هو عبارة عن أسطح هندسية من الخرسانة المُسلَحة تُحدد فراغ داخليًا وخارجيًا، ويتميز هذا النظام الإنشائي بالطابع المعماري المميز. يتميز هذا النظام بإمكانية عالية لتنويع الشكل لأنه يكون الخرسانة.

 

5- نظام الكبلات 

 

النظام الإنشائي الكابلي هو النظام الذي يتم استخدامه في تشييد المنشآت التي تزيد بحورها الإنشائية عن 20 متر ولا يُمكن تغطيتها باستخدام الهياكل الخرسانية، حيثُ ويستخدم هذا النظام في تغطية المساحات الكبيرة من 20 إلى 100 متر.

المنشآت الكابلية هى المنشآت التى يتم حملها وشدها بواسطة كابلات وتقوم هذه الكابلات بنقل الأحمال إلى كابلات أخرى مساندة لها تسمى بالصاري،ومنها إلى الدعائم الرئيسية [هناك حاجة إلى الدعامات الرأسية لتوفير الخلوص الرأسي المطلوب داخل الهيكل ،

لأن الكابلات تتدلى أسفل دعاماتها. عادة ما تكون الكابلات مدعومة على أعمدة أو أبراج أو على الجدران]، ومن ثم ينتقل الحمل إلى الأرض. كما تكون الكبلات مصنوعة من الفولاذ الصلب والمرن لكي يكون له قدرة عالية على تحمل قوى الشد، ويتكون الكابل من ثلاثة أجزاء: Strand, Wire, Core

تتميز الكابلات بسهولة النقل والتركيب، كما تؤدي إلى إتمام عمليات البناء بسهولة وسرعة. بالإضافة إلى أن تكلفتها لا تكون كبيرة مقارنة بطرق التشييد الأخرى [فيعتبر نظام الكابلات البسيط هو الأقل في التكلفة يليه نظام cable beam، يليه نظام الكبلات الشبكي].

 

إقرأ أكثر عن النظام الإنشائي الكابلي من خلال هذا المقال:

ما هو النظام الإنشائي الكابلي Cable structure system؟! 2022

 

6- الأنظمة الإنشائية للأبنية العالية

 

يستخدم هذا النظام في المباني العالية وناطحات السحاب.

أدت التطورات إلى تعدد الأنظمة الإنشائية للأبنية العالية، ويمكننا تقسيم الأنظمة الإنشائية للأبنية العالية إلى:

نظام الإطار الصلد

نظم النواة الضخمة

نظم جدران القص

نظام العمود الضخم

 

إقرأ أكثر عن الأنظمة الإنشائية للأبنية العالية من خلال هذا المقال

 

بعد أن تعرفت على أنواع الأنظمة الإنشائية، إذا دعنا نخبرك ب كيفية اختيار النظام الإنشائي المناسب لمشروعك.

 

كيف تختار النظام الإنشائي المناسب لمشروعك؟!

 

لكي تتمكن من اختيار النظام الإنشائي المناسب لمشروعك، إذًا هناك بعض الخطوات المهمة التي لا يجب إغفالها، وتتمثل فيما يلي:

1- قم باختيار النظام الهندسي المناسب (Module)

قبل أن تبدأ في التقسيم الداخلي للفراغات، يجب أن تستخدم نظام هندسي أو Module  لتوزيع الأعمدة، والفراغات.
كما أنه من الممكن أن تستخدم أكثر من module أو نظام هندسي في المشروع الواحد، وهذا يتوقف على حسب فكرتك التصميمية، وتوزيع الفراغات، والمساحات.

 

2- قم بتقسيم الفراغات حسب النظام الهندسي المُختار

وهنات تبدأ في تقسيم الفراغات على حسب النظام الإنشائي المستخدم وبطبيعة الحال تكون الأعمدة على خطوط النظام الإنشائي.

كما أنه من المهم أن تراعي النظام الإنشائي الذي قمت باستخدامه عند تقسيم الفراغات وأن تحاول قدر المستطاع تقسيم الفراغات بالذكاء بحيث تجمع الفراغات المتشابهة في المساحة مع بعضها أو فوق بعضها قدر الإمكان بدون التأثير على الوظيفة بحيث تساعدك في استخدام النظام الإنشائي أو module.

 

3- قم بتحديد المقاسات للعناصر الإنشائية

وفي هذه الخطوة سوف تقوم بتحديد النظام الإنشائي المستخدم مع الفراغات الكبيرة والفراغات الصغيرة لكي تحدد بالطبع [سمك البلاطات، عمق الكمرات، ومقاسات الأعمدة].

 

4- اظهار النظام الانشائي

هنا يجب أن تهتم بإظهار الأعمدة في المساقط الافقية بشكل واضح وتفرق بينها وبين الحوائط العادية وتوضح العناصر التي قطعت فيها في القطاع سواء كمرات أوبلاطات أو تراسات بحيث تكون واضحة عند عرض المشروع.

 

ما هي معايير اختيار النظام الإنشائي المناسب لمشروعك؟!

 

1- أن يكون النظام الإنشائي المُختار ملائم لفكرتك التصميمية، ووظيفة المشروع.

2- يجب أن تُراعي عند اختيار النظام الإنشائي للمشروع الميزانية المخصصة للمشروع، بحيث لا تقوم باختيار نظام إنشائي تكاليف انشاؤه تكون مُبالغ فيها.

3- أن يكون النظام الإنشائي المُختار قابل للتنفيذ [ أي توجد إمكانية لذلك]

4- معرفة الظروف البيئية المحيطة بموقع المشروع عامل مهم جدًا عند اختيار النظام الإنشائي المناسب.

 

المصادر: 

ما هي الأنظمة الإنشائية؟! وكيفية اختيار النظام الإنشائي المناسب؟

كيفية اختيار النظام الإنشائي المناسب لمشروعك المعماري

 

إقرأ أيضًا: 

كل ما يخص الأسقف الإنشائية الحديدية [2022]

ما هو النظام الإنشائي الكابلي Cable structure system؟! 2022

كل ما يخص الأنظمة الإنشائية الهيكلية [2022]