الفولاذ الخفيف المشكل على البارد في الهياكل الفولاذية

ما هو الفولاذ الخفيف المشكل على البارد؟

تم تطوير عمليات التصنيع بشكل كبير وأصبح من السهل إنتاج أشكال مختلفة من التشكيل الجانبي للصفائح. ومن السهل أيضًا ثني الألواح الفولاذية بأشكال مختلفة على سبيل المثال هياكل الأسقف المنحنية والمنتجات الأسطوانية على سبيل المثال يتم تسليم المنتجات مع مجموعة كبيرة من الطلاءات الممكنة.

عادة ما يتم الطلاء بواسطة الشركة المصنعة وبالتالي تكون المنتجات جاهزة للاستخدام عند التسليم. كما يمكن استخدام صفائح الفولاذ المشكلة على البارد لتلبية كل من المتطلبات الهيكلية والوظيفية. حيث أنه في هذه المقالة، سيتم النظر في الاستخدام الهيكلي بشكل أكثر شمولاً.

تستخدم صفائح الفولاذ على نطاق واسع في هياكل الأسقف والجدران والأرضيات. في هذه الهياكل، تلبّي الصفائح الفولاذية المحددة المتطلبات الهيكلية والوظيفية. وغالبًا ما يتم استخدام الألواح الفولاذية في هياكل الأرضيات كجزء من هيكل مركّب مع الخرسانة. في البلدان الشمالية، يتم دائمًا بناء هياكل الأسقف والجدران بالعزل الحراري.

يجب أيضًا مراعاة عزل الصوت وعزل الحريق عند تصميم الهياكل. حيث يكتسب التطبيق في مجالات مثل أنظمة التأطير المحلية قوة دفع ومناطق التطبيق الأحدث مثل البناء المعياري والتأطير الهيكلي الأساسي في المباني ذات المستوى المتوسط تستفيد من قوة الفولاذ وصلابة وقوة واستقرار الأبعاد ومقاومة البيئة.

هناك العديد من الرموز لتصميم صفائح الفولاذ. حيث تم تطوير سلسلة التوريد للفولاذ الخفيف المشكل على البارد جيدًا وتوجد معايير تصميم لتزويد المصممين بمواصفات لأعضاء الهيكل الفولاذي المشكل على البارد لأغراض حمل الأحمال.

تقريبا كل دولة لديها رمز وطني لهذا الغرض، على سبيل المثال رمز DIN في ألمانيا، رمز AISI في الولايات المتحدة الأمريكية، وما إلى ذلك. كما يجب تنفيذ التصميم الهيكلي لألواح الفولاذ الموصوفة في أوروبا، على الرغم من وجود العديد من وثائق التطبيق الوطنية (NAD)، حيث المتطلبات مع الكودات الاوروبية.

تم إجراء عدد كبير من الاختبارات وتحليلها لجمع رموز التصميم الحالية معًا، وهناك العديد من الصيغ في هذه الرموز التي تستند جزئيًا إلى النظرية وجزئيًا على نتائج الاختبارات التجريبية. حيث يتم تقديم بعض الجوانب المهمة للتصميم الإنشائي لألواح الفولاذ المشكّل على البارد في هذه الورقة.

تم تطوير العديد من أنواع تقنيات التثبيت المناسبة للهياكل ذات الجدران الرقيقة. السحابات المناسبة هي البراغي ذات المكسرات والمسامير العمياء ومسامير التنصت الذاتية ومسامير الثقب الذاتي وبعض أنواع السحابات الأخرى.

يجب أن تفي المواد المستخدمة في أعضاء الجدران الرقيقة المشكلة على البارد بمعايير معينة لتكون مناسبة للتشكيل على البارد وعادةً أيضًا للجلفنة. حيث أن قوة الخضوع عادة في حدود 220 – 350 نيوتن لكل مم²، ولكن أيضًا بعض ألواح الفولاذ عالية القوة ذات العائد.

تستخدم قوة تزيد عن 500 نيوتن لكل مم² في بعض الحالات. والأسباب العملية أيّ النقل والمناولة وما إلى ذلك، يحد من نطاق سمك المواد المستخدمة في الصفائح الجانبية. حيث تم تنفيذ الكثير من المشاريع البحثية المثيرة للاهتمام فيما يتعلق بسلوك صفائح الفولاذ في جميع أنحاء العالم.

تم وصف بعض الأبحاث الحالية باختصار في هذه المقالة. حيث أنه في أجزاء مختلفة من العالم، ينصب تركيز البحث بطبيعة الحال على المشاكل الإقليمية. مثال على ذلك أستراليا، حيث يتركز مجال البحث الرئيسي للهياكل الفولاذية المشكلة على البارد على المشاكل التي تسببها الرياح العاتية وأحمال العواصف.

مجالات التطبيق للفولاذ الخفيف المشكل على البارد:

تُعرف المقاطع الفولاذية الخفيفة الحجم أيضًا باسم أقسام الفولاذ المشكل على البارد. وهذه المقاطع مصنوعة من صفائح رقيقة ذات سماكة موحدة دون استخدام الحرارة. حيث يتراوح سُمك الصاج المستخدم بشكل عام بين 1 مم و 8 مم.

يعتبر الفولاذ المشكل على البارد ذو المقاييس الخفيفة راسخًا في العديد من الأسواق ويوسع نطاقه في عدد من مجالات التطبيق الأخرى. حيث تشمل مجالات التطبيق الهامة ما يلي:

1- الفولاذ للبناء السكني:

يتوسع إسكان المسكن الفردي التقليدي المكثف بالفولاذ، مع إدراك الفوائد الكامنة التي يمكن أن يجلبها الفولاذ إلى أشكال أكثر تقليدية من البناء.

2- أنظمة التسقيف والجدران:

تشمل المدادات والتنانير والألواح المعدنية المموجة وتستخدم على نطاق واسع في المباني السكنية والصناعية والتجارية.

3- حظائر وإطارات المداخل المشكلة على البارد:

تتألف من مجموعة من أحجام المباني الفولاذية أحادية المستوى للأغراض التجارية والصناعية والزراعية والمنزلية. حيث يتم استخدام عناصر فولاذية قياس خفيفة مشكلة على البارد مع وصلات ملولبة أو مسامير ملولبة للإطار الهيكلي الأساسي، مع أغشية الأسقف والجدران التي تشتمل على مدادات وأطراف وألواح معدنية ملفوفة.

4- معدات الشوارع:

تستخدم الأعمدة والأسوار وغيرها من معدات الشوارع بشكل متزايد الفولاذ المشكل على البارد.

5- أنظمة الأرفف:

تشكل الحزم والأعمدة الفولاذية ذات المقاييس الخفيفة المشكلة على البارد في تكوينات متعددة المستويات محسّنة للغاية أساسًا للتخزين المكثف للبضائع للتطبيقات التي تتراوح من ورش العمل الصغيرة إلى التخزين الآلي المصمم لهذا الغرض لشبكات التوزيع واسعة النطاق.

6- أنظمة التزيين:

منتشرة في البناء الخرساني المركب في هياكل المباني متعددة المستويات، يمكن أن تعمل أنظمة التزيين الهيكلي إمّا كقوالب دائمة أو بشكل مركّب كجزء من العمل الهيكلي للبلاطة الخرسانية المعلقة.

7- التجهيزات الداخلية:

يتم استخدام الإطارات الفولاذية ذات القياس الخفيف المشكل على البارد على نطاق واسع لأنظمة التقسيم الداخلي والأسقف في المباني التجارية والصناعية.

8- مبانٍ متوسطة الارتفاع:

شهدت التطورات الأخيرة مبانٍ تجارية وسكنية متوسطة الارتفاع (تصل إلى 7-8 طوابق) مع فولاذ خفيف التشكيل على البارد يستخدم في معظم الهياكل الهيكلية الأولية.

9- البناء المعياري:

شهدت التطورات الأخيرة عددًا من المباني التي تم تشييدها باستخدام أنظمة معيارية حجمية. حيث يوفر الفولاذ المقياس الخفيف المشكل على البارد فوائد كبيرة، بما في ذلك القوة والصلابة والخفة وثبات الأبعاد.0

ابتكار الفولاذ الخفيف المشكل على البارد:

من خلال الاستفادة من سمات أداء الإنشاءات الفولاذية ذات المقياس الخفيف المشكل على البارد وتركيز الصناعة على حلول خفيفة الوزن فعالة من حيث التكلفة وعالية الأداء، تجري أبحاث جوهرية على المستوى الدولي وفي أستراليا حول الابتكار في المجالات الرئيسية مثل:

• طرق التحليل: مثل طريقة القوّة المباشرة.

• التصنيع المسبق على طراز العبوات المسطحة: أنظمة الكاسيت الجاهزة للأرضيات والجدران مثال على ذلك.

• حلول الأداء: لمعالجة الحريق والضوضاء والتوهين الصوتي على وجه الخصوص.

• التوصيلات: بما في ذلك السحابات التي تعمل بالطاقة، ومثبتات نمط المفاجئة سريعة التوصيل ونماذج التوصيل الهجينة (بين المقياس الخفيف والمقاطع المدلفنة على الساخن).

• الأنظمة الهيكلية: على سبيل المثال، الأنظمة الهيكلية وأساليب التصميم للبناء متوسط الارتفاع.