ما هي أنواع أنظمة الأرضيات لبناء الهياكل الفولاذية؟
بناء الهياكل الفولاذية هو شكل إنشائي شائع جدًا للمباني متعددة الطوابق لأنه يوفر مرونة كبيرة. ويجب أن يتمتع الهيكل بالقوة والصلابة الكافية لمقاومة الأحمال المطبقة بسبب الجاذبية والرياح. حيث تعتبر وظيفة الهيكل في مقاومة الأحمال الرأسية بسبب الجاذبية والأحمال الأفقية بسبب الرياح بشكل منفصل بشكل عام.
يجب أن يضمن التصميم نهجًا منسقًا بما في ذلك الهيكل والمغلف والخدمات والتشطيبات. وتكون التوصيفات الرئيسية: تكامل خدمات البناء وبناء الجدار الخارجي. حيث أن العناصر الهيكلية الرئيسية للمبنى النموذجي متعدد الطوابق هي الأرضيات والعوارض والأعمدة والأساسات.
الأشكال الأكثر شيوعًا لِهيكل المبنى الكامل في الإنشاءات الفولاذية هي النظام المركب الراسخ ونظام (Slimdek). كما يمكن استخدام مجموعة متنوعة من الأشكال الهيكلية لتوفير الاستقرار الجانبي. حيث أن أنواع أنظمة الأرضيات المستخدمة في تشييد الهياكل الفولاذية متعددة الطوابق تشمل الأنواع المختلفة من أنظمة الأرضيات المستخدمة في الهياكل الفولاذية، وهي كما يلي:
- عوارض مركّبة قصيرة المدى وألواح مركّبة ذات ألواح معدنية نظام الأرضية (Slimdek).
- عوارض مركّبة خلوية مع ألواح مركبة وألواح فولاذية.
- عوارض (Slimflor) بوحدات خرسانية مسبقة الصب.
- عوارض مركّبة طويلة المدى وألواح مركّبة ذات ألواح معدنية.
- عوارض مركّبة بوحدات خرسانية مسبقة الصب.
- عوارض غير مركّبة بوحدات خرسانية مسبقة الصب.
- الحزم المركّبة قصيرة المدى والألواح المركّبة ذات التزيين المعدني، وتتكون مكونات هذا النظام من قضيب فولاذي مع ترصيع القص مثبتة على الحافة العلوية لها والتي تخلق حركة مركّبة بين العارضة واللوح المركّب.
سيتم مناقشة أنواع أنظمة الأرضيات المستخدمة في بناء الهياكل الفولاذية متعددة الطوابق مع نطاقات الامتداد والمزايا والمعايير التي يتم أخذها في الاعتبار أثناء تحديد نظام الأرضية لهيكل معين أدناه.
يتكون اللوح من مقطع فولاذي يصب عليه الخرسانة في الموقع. تتوفر ملفات تعريف أسطح فولاذية مختلفة ونطاقات امتدادها من (3 – 4)م. علاوة على ذلك، تم تصميم كل من الحزم الأولية والثانوية كعضو مركب بينما يمكن تصميم حزم الحافة كعنصر غير مركّب.
يتراوح سُمك الحزم من 0.9م إلى 1.2م، سُمك اللوح 130 مم وعُمق سطح الصلب حوالي 60 مم. ويتراوح مدى الحزم الأولية بين (6 – 9)م وامتداد الحزمة الثانوية من 6 م إلى 7.5 م. كما يجب أن يكون معروفًا أن الخدمات والمرافق تعمل تحت البلاطة، لذا فهي تؤثر على السماكة الإجمالية للبلاطة.
نظرًا لحقيقة أن عوارض الحواف غالبًا ما تكون أعمق من الحزم الداخلية، لذلك يتم التحكم في سُمك نظام الأرضية بواسطة عوارض حافة. حيث أن المزايا الشائعة لنظام الأرضيات هذا فعال من حيث التكلفة وخفيف الوزن ويتطلب عوارض أرق مقارنة بأنظمة الأرضيات غير المركبة.
بقدر ما يتعلق الأمر بعيوب الأرضيات المركبة، تحتاج الحزم إلى الحماية من الحرائق، وهناك حاجة إلى أعداد كبيرة من الأعمدة، وسماكة أرضية أكبر مقارنة بالأنظمة الأخرى.
1. نظام الأرضيات نوع (Slimdek):
يتم توفير تفاصيل أنظمة الأرضيات (Slimdek) بشكل كبير. كما يتكون من عارضة فولاذية غير متماثلة تحمل لوحًا بسمك 225 مم. حيث أن السماكة الكلية للأرضية تتراوح بين 500 مم إلى 1200 مم. ويتراوح مدى نظام الأرضية (Slimdek) من 6.5 م إلى 7.5 م.
تتمثل الميزة الأكثر بروزًا لنظام الأرضيات (Slimdek) في أنه يوفر سطحًا مستويًا تقريبًا ممّا يسهل عملية تركيب المرافق ويكون سمك الأرضية أصغر مقارنةً بالأنظمة الأخرى. وبالتالي، يمكن تقليل الارتفاع الكلي للهيكل الفولاذي.
هناك عيوب معينة مرتبطة بنظام الأرضية النحيفي. على سبيل المثال، قد تكون هناك حاجة إلى تفاصيل اتصال خاصة بسبب الاختلاف بين عرض الحافة العلوية والسفلية. وعادة ما يكون وزن الفولاذ أكبر مقارنة بأنظمة الأرضيات الأخرى.
2. العوارض الخلوية المركبة مع الألواح المركبة والتزيين الفولاذي:
وتتكون من عوارض خلوية تدعم الألواح المركبة التي تتكون من سطح سطح فولاذي وخرسانة علوية. حيث يتراوح مدى الحزم من 10م إلى 18م ويتم توفير الفتحات على فترات متقاربة. وبشكل عام، تكون أشكال الفتحات دائرية ولكن من الممكن استخدام أشكال أخرى.
يوصى بحذف الفتحات الموجودة في مواقع عالية القص مثل المناطق القريبة من الدعامات. كما يبلغ السماكة الإجمالية لنظام الأرضيات هذا حوالي 1200 مم لمسافة 15م وفتحة 400 مم. بحيث توضع الحزم الثانوية عادة على مسافة (3 – 4)م.
تتمثل مزايا نظام الأرضية هذا في توفير مساحة كبيرة واضحة دون الحاجة إلى أعمدة، واستخدام عوارض خفيفة الوزن مستخدمة مقارنة بالأنظمة الأخرى ذات نطاقات الامتداد نفسها وهي فعالة من حيث التكلفة. كما أن العيب الوحيد هو ارتفاع تكلفة التصنيع مقارنة بالقسم العادي.
تتكون أرضيات (Slimflor) من عارضة رفيعة وَبلاطة خرسانية مسبقة الصب تستقر على العارضة وتستخدم الخرسانة المسلحة لربط الوحدات معًا. ويمكن استخدام الحزم المركبة والعوارض غير المركبة في هذا النوع من أنظمة الأرضيات.
يتم إنتاج العارضة الرفيعة من خلال لحام صفيحة بسُمك 15 مم إلى الجانب السفلي من قسم الكمرات وتجاوز الحافة السفلية بمقدار 100 مم على كلا الجانبين. حيث يقتصر عُمق الحزم على عُمق الأرضية ويتراوح امتدادها من 4.5 م إلى 7.5 م وأحيانًا يصل إلى 10م. ومع ذلك، ينبغي احتواء انحراف الحزم الضحلة ضمن مواصفات الكود.
فيما يتعلق بسماكة البلاطة الخرسانية مسبقة الصب، فهي محكومة بامتداد اللوح، على سبيل المثال، 150 مم لمسافة 6 أمتار، 200 مم لمسافة 7.5م، و(260 – 300) مم لمسافة 9 أمتار. حيث أن السماكة الكلية للأرضية هي 600 مم و1000 مم للخدمات الصغيرة والكبيرة على التوالي.
تشمل المزايا عدم الحاجة إلى الحماية من الحرائق لمدة 60 دقيقة، كما تسمح سماكة الأرضية الصغيرة بتقليل ارتفاع الهيكل الكلي ويمكن لحام مسامير القص خارج الموقع بحيث يتم تقليل العمليات في الموقع.
العيوب هي الأعمال الفولاذية الثقيلة والتصنيع الإضافي وتفاصيل التوصيل الرائعة والمزيد من الأعمال المطلوبة لتسليم وتركيب الألواح الجاهزة مقارنة بالبلاطة المركبة.
4. العوارض المركبة طويلة المدى وألواح مركبة ذات ألواح معدنية:
وتتكون من عوارض فولاذية أولية وثانوية وبلاطة مركبة. وهناك نوعان من ترتيبات الحزمة الرئيسية لنظام الأرضية هذا. كما يتم دعم اللوح بواسطة عوارض طويلة المدى على تباعد من 3 إلى 4 أمتار وتكون بمثابة عوارض ثانوية. بحيث يتم نقل هذه الحزم الثانوية بواسطة حزم أولية قصيرة المدى.
بدلاً من ذلك، يتم دعم اللوح بواسطة حزم ثانوية قصيرة المدى ويتم دعم هذه الحزم بواسطة حزم أولية طويلة المدى. كما يتراوح مدى الحزم الطويلة من 10 إلى 15 مترًا وتباعدها من 6 إلى 9 مترًا عند استخدامها كحزمة أساسية ومسافة (3 – 4) متر تستخدم للحزمة الثانوية طويلة المدى.
تعتمد السماكة الكلية على الامتداد المستخدم ، على سبيل المثال، 1000 مم لمسافة 13.5م و1200 لمدى 15م. حيث أن الميزة الأكثر بروزًا هي توفير مساحة خلوص كبيرة دون الحاجة إلى أعمدة. ومع ذلك، فإنّ سماكة الأرضية كبيرة، والحماية من الحرائق مطلوبة، كما تتطلب أعمال فولاذية ثقيلة مقارنة بأنظمة الأرضيات ذات الامتداد القصير.
5. العوارض المركبة بوحدات خرسانية سابقة الصب:
يتكون نظام الأرضية هذا من وحدات خرسانية مسبقة الصب مجوفة أو صلبة موضوعة على عوارض فولاذية يتم لحام دعامات القص عليها. حيث أن سُمك وحدات الخرسانة مسبقة الصب هو (150 – 160)مم للوحدات المجوفة و(75 – 100)مم للوحدات الصلبة.
توضع الطبقة العلوية من الخرسانة المسلحة على العوارض لتوصيل الوحدات. ومن الضروري توفير شفة مناسبة لتوفير مقعد كافٍ للوحدات الجاهزة. حيث يتراوح امتداد كل من العوارض والوحدات الخرسانية مسبقة الصب بين (6 – 9)م، وسماكة الأرضية بالكامل حوالي 900 مم.
مزايا هذا النظام الأرضي هي أن هناك حاجة إلى عدد أقل من الحزم الثانوية مقارنة بالأنظمة الأخرى بسبب الامتدادات الكبيرة للوحدات الخرسانية. كما يمكن لحام موصلات القص خارج الموقع ممّا يؤدي إلى تقليل الأعمال في الموقع.
تشمل العيوب احتمال التواء جانبي للجسور، والتفاصيل الدقيقة اللازمة لتغليف الوحدات الخرسانية مسبقة الصب، هناك حاجة إلى أعمال أكبر لنقل ورفع ووضع وحدات الخرسانة مسبقة الصب. كما أنه من الضروري توفير دعامات جانبية مؤقتة للحزم لمنع الالتواء الجانبي أثناء البناء.
6. عوارض غير مركبة مع وحدات خرسانية سابقة الصب:
تتكون من وحدات خرسانية مسبقة الصب موضوعة على فلنجات أو أرفف ذات شعاع فولاذي مثبتة أو ملحومة بشبكة العوارض. حيث تستخدم الأرفف لتقليل السماكة الكلية لنظام الأرضية. كما يبلغ سُمك الأرضية الإجمالي حوالي 800 مم.
الوحدات الأساسية المجوفة والوحدات مسبقة الصب الصلبة مناسبة للاستخدام بنفس السماكة المستخدمة في الإنشاءات المركبة. بحيث يتراوح مدى كلاً من العوارض والوحدات الخرسانية مسبقة الصب من (6 – 7.5)م.
يتم استخدام الحشو للوحدات الخرسانية مسبقة الصب بعد وضعها في مواقعها. حيث تشمل مزايا الحزم غير المركبة مع وحدات مسبقة الصب عددًا أقل من الحزم الثانوية اللازمة بسبب امتدادات الخرسانة مسبقة الصب الطويلة.
تشمل العيوب الحاجة إلى دعم مؤقت جانبي للحزم لمنع الالتواء الجانبي، والتركيب المتسلسل للخرسانة مسبقة الصب مطلوب والمزيد من العمل للرفع الفردي ووضع وحدات مسبقة الصب.
