بناء إطار الهياكل الفولاذية

ما هو إطار الهياكل الفولاذية؟

يتكون الإطار الفولاذي عادةً من عمود وعوارض أفقية يتم تثبيتها أو لحامها معًا في شبكة مستقيمة. حيث أن الكمرات الفولاذية هي أعضاء هيكلية أفقية تقاوم الأحمال المطبقة بشكل جانبي على محورها. والأعمدة عبارة عن أعضاء هيكلية رأسية تنقل الأحمال الضاغطة. بحيث يمكن استخدامه لتشكيل الهيكل للمبنى.

يتم عادةً تصميم الهياكل الفولاذية وتصنيعها وتركيبها وفقًا للمعايير المعمول بها على سبيل المثال المعهد الأمريكي للإنشاءات الفولاذية (AISC) والرابطة الكندية للمعايير (CSA). حيث أنه في هذه المقالة، سيتم تسليط الضوء على الجوانب المختلفة لبناء إطار الهيكل الفولاذي.

أنواع إطارات الهياكل الفولاذ:

هناك أنواع مختلفة من إطارات الهياكل الفولاذية والتي تشمل:

1. إطارات الهياكل الفولاذية التقليدية:

يتضمن التصنيع التقليدي للفولاذ قطع أعضاء الفولاذ بالطول الصحيح ولحامها لبناء الهيكل النهائي. وقد يتم تنفيذ عملية البناء هذه في الموقع بالكامل والتي تتطلب قوة بشرية هائلة. كما أنه بدلاً من ذلك، للحصول على أفضل النتائج يمكن إجراؤها في ورشة عمل جزئيًا لتوفير ظروف عمل أفضل وتقليل وقت العمل.

2. إطارات الهياكل الفولاذية ذات البراغي الهندسية:

في هذه التقنية، يتم تصنيع جميع العناصر الهيكلية الفولاذية ودهانها خارج الموقع، ثم يتم تسليمها إلى موقع البناء، وأخيراً يتم تثبيتها في مكانها. كما يتم التحكم في حجم الأعضاء الهيكلية الفولاذية من خلال حجم الشاحنة أو المقطورة المستخدمة لنقل العناصر الفولاذية.

بشكل عام، الحد الأقصى لطول 6م مقبول للشاحنة العادية و12م للمقطورة الطويلة. حيث أن البناء الفولاذي المسدود سريع إلى حد كبير لأن رفع الأجزاء الفولاذية في مكانها والتثبيت هي جميع الأعمال التي يجب تنفيذها في موقع البناء.

يعتبر نهج البناء الأكثر تفضيلاً لأنه يمكن إجراء معظم التصنيع في ورش العمل، باستخدام الآلات والإضاءة وظروف العمل المناسبة.

3. إطارات الهياكل الفولاذية الخفيفة:

الفولاذ الخفيف عبارة عن صفائح رقيقة (تتراوح عادة بين 1 – 3 مم) من الفولاذ والتي تم ثنيها لتشكيل أقسام (C) أو أقسام (Z). كما أنها شائعة على نطاق واسع وتستخدم في تشييد المباني السكنية والصغيرة.

تشمل الفوائد التي يوفرها إطار البناء الفولاذي الخفيف المرونة في التصميم وسرعة البناء العالية والقوة وخفيف الوزن وسهل إعادة التشكيل والقابل لإعادة التدوير والجودة الجيدة (متين ومنخفض الصيانة).

تطبيقات إطارات الهياكل الفولاذية:

يُعد هيكل الإطار الفولاذي خيارًا مناسبًا إلى حد كبير لبناء العديد من المباني وناطحات السحاب نظرًا لقوتها ووزنها المنخفض وسرعة بنائها وقدرتها على بناء المساحات الكبيرة. حيث يمكن استخدام هيكل الإطار الفولاذي في بناء الهياكل التالية:

• المباني الشاهقة.

• المباني الصناعية.

• مباني المستودعات.

• المباني السكنية.

• الهياكل المؤقتة.

مزايا بناء إطارات الهياكل الفولاذية:

تقدم إطارات الهياكل الفولاذية المزايا التالية مقارنة بِالمنشآت المصنوعة من الطوب والخرسانة والخشب.

1. القوة والمتانة لإطارات الهياكل الفولاذية:

المكونات الفولاذية الإنشائية أخف وزنا وأقوى من الأخشاب الحاملة للوزن أو منتجات الخرسانة يكون تصنيع الفولاذ الذي يحمل وزنًا نموذجيًا أخف بنسبة 30% إلى 50% من مثيله الخشبي. وهذا يجعل بناء الإطار الفولاذي أقوى بكثير وأكثر متانة من البدائل الخشبية التقليدية.

2. سهولة التصنيع بأحجام مختلفة لإطارات الهياكل الفولاذية:

تتوفر المسامير الفولاذية بأحجام مختلفة ويمكن تصنيعها حسب الطلب. وهذا يعني أنه يمكن تخصيصها لتحمل أحمال معينة في المباني من جميع الأنواع والأحجام المختلفة.

3. مقاومة الحريق لإطارات الهياكل الفولاذية:

تتميز هياكل الهياكل الفولاذية بمقاومة عالية للحريق، ممّا يقلل من مخاطر الحريق على المبنى ويؤخر انتشار الحريق في حالة حدوثه. حيث تعمل الطلاءات الخاصة المثبطة للهب على زيادة خاصية الفولاذ الهيكلي.

4. مقاومة الرطوبة والطقس في إطارات الهياكل الفولاذية:

يمكن أن يكون للفولاذ الإنشائي خصائص مقاومة جيدة للرطوبة، اعتمادًا على محتواه من الكربون. حيث أن طلاء الزنك الساخن ومعالجات المسحوق الإضافية لتحسين مقاومة الصدأ ستجعل مكون الفولاذ الهيكلي أكثر مناعة لتأثيرات الماء. وهو اعتبار مهم للمكونات المعرضة للطقس.

مساوئ بناء إطارات الهياكل الفولاذية:

إطارات الهياكل الفولاذية لها بعض العيوب، أكثرها شيوعًا هي:

1) التوصيل الحراري في إطارات الهياكل الفولاذية:

لا يشتهر الفولاذ بدفئه بسبب كفاءته العالية في توصيل الحرارة. ويمكن تقليل قيمة عزل الجدران بنسبة تصل إلى النصف عند نقل الحرارة بعيدًا من خلال المسامير الفولاذية، وهذا ليس بالأمر الجيد للاحتفاظ بالطاقة في المبنى. حيث أنه عند استخدام هيكل الإطار الفولاذي، يجب وضع تدابير العزل لمواجهة التوصيل الحراري للفولاذ.

2) الهياكل الداعمة في إطارات الهياكل الفولاذية:

نادرًا ما تعمل هياكل الهياكل الفولاذية بمفردها. وَعادة ما تتطلب حوائط دريوال وتغليف وعزل ومكونات خشبية تكميلية لتجميع المبنى. حيث أنه في رأي بعض شركات البناء، يعتبر وقت البناء الأطول هذا حجة ضد إنشاءات الهياكل الفولاذية، على الرغم من أن توفير الوقت يفوق عادةً أي تعديلات يجب إجراؤها في الموقع.