اقرأ في هذا المقال
- ما هو الإطار الخرساني؟
- أنواع الإطارات والهياكل الخرسانية
- مزايا إطار الهيكل الخرساني
- عيوب إطار الهيكل الخرساني
- رموز تصميم إطار الهيكل الخرساني
ما هو الإطار الخرساني؟
بناء الإطار الخرساني: هو طريقة بناء تتكون من شبكة من الأعمدة والعوارض لنقل الأحمال القادمة إلى الهيكل إلى الأساس بنجاح. بشكل كلي، فإنّه يُشكّل تصميماً هيكليًا للمبنى يُستخدم لدعم الأعضاء الآخرين مثل الأرضيات والسقف والجدران والكسوة. وفي هذه المقالة، سندرس الأنواع والمكونات الرئيسية ومزايا وعيوب بناء الإطار الخرساني.
أنواع الإطارات والهياكل الخرسانية:
1- هيكل الإطار الصلب:
تم بناء هذه الإطارات في الموقع وقد يتم أو لا يتم سكبها بشكل أحادي. إنّها توفر المزيد من الاستقرار ومقاومة التناوب بشكل فعّال. وتتمثل ميزة الإطار الصلب في أنها تتميز بلحظات الانحناء الإيجابية والسلبية في جميع أنحاء الهيكل بسبب تفاعل الجدران والعوارض والألواح.
2- هيكل الإطار المحصّن:
تقاوم بنية الإطار هذه القوى الجانبية بفعل تقوية الأعضاء القُطرية المستخدمة لمقاومة القوى الجانبية. وقد يتم تثبيت الهيكل عن طريق إدخال أعضاء هيكلية قطرية في المناطق المستطيلة من إطار هيكلي. ومن المعروف أن الإطارات الهيكلية ذات الدعامة أكثر كفاءة من الإطار الهيكلي الصلب.
الأجزاء الرئيسية لبناء الإطار الخرساني:
1- إطار هيكل الأعمدة:
الأعمدة هي عنصر هيكلي مهم في مبنى الإطار. وقد تعتبر الأعضاء الرأسية التي تحمل الأحمال من العارضة والأعمدة العلوية وتنقلها إلى القواعد. وقد تكون الأحمال المنقولة محورية أو غير مركزية، إنّ تصميم الأعمدة أهم من تصميم العوارض والألواح. هذا لأنه، إذا فشلت إحدى العوارض، فسيكون ذلك بمثابة فشل محلي في طابق واحد، ولكن إذا فشل أحد الأعمدة، فقد يؤدي ذلك إلى انهيار الهيكل بأكمله.
2- إطار هيكل العوارض:
العوارض: هي الأعضاء الأفقية الحاملة لِلهيكل المؤطّر. إنّهم يحملون الأحمال من الألواح وكذلك الأحمال المباشرة لجدران البناء وأوزانهم الذاتية. كما يمكن دعم العوارض على العوارض الأخرى أو يمكن دعمها بواسطة أعمدة تُشكّل جزءًا لا يتجزأ من الإطار. وهذه هي في المقام الأول أعضاء الانحناء. ويتم تصنيفها إلى نوعين، ومنها ما يلي:
- الحزم الرئيسية: تنقل أحمال الأرضية والعوارض الثانوية إلى الأعمدة.
- الحزم الثانوية: نقل الأحمال الأرضية إلى العوارض الرئيسية.
3- إطار هيكل البلاطات الخرسانية:
اللوح هو مكان أفقي مُسطّح يستخدم لتغطية المبنى من الأعلى وتوفير المأوى للسكان. وهذه هي عنصر اللوحة وتحمل الأحمال بشكل أساسي عن طريق الانثناء. وعادة ما تحمل الأحمال الرأسية. تحت تأثير الأحمال الأفقية، بسبب لحظة كبيرة من القصور الذاتي، يمكنهم حمل قوى كبيرة من الرياح والزلازل، ثم نقلهم إلى الحزمة.
4- إطار هيكل الأساسات:
تتمثل الوظيفة الوحيدة للأساسات في نقل الحمل القادم من الأعمدة والعوارض أعلاه إلى الأرض الصلبة.
5- إطار هيكل جدران القص:
هذه عناصر هيكلية مهمة في المباني الشاهقة. تُعرف جدران القص في الواقع بأنها أعمدة كبيرة جدًا لأنها تبدو مثل الجدران بدلاً من الأعمدة. كما إنّها تعتني بالأحمال الأفقية مثل أحمال الرياح والزلازل. وقد تحمل جدران القص أيضًا أحمالًا رأسية. فمن المهم أن نفهم أنها تعمل فقط للأحمال الأفقية في اتجاه واحد، وهو محور البعد الطويل للجدار.
6- إطار هيكل عمود المصعد:
عمود المصعد عبارة عن صندوق خرساني عمودي يتم فيه توفير المصعد للتحرك لأعلى ولأسفل. وتساعد هذه الأعمدة في مقاومة الأحمال الأفقية وتحمل أيضًا الأحمال الرأسية.
مزايا إطار الهيكل الخرساني:
- إنّه جيد في الضغط عند مقارنته بالمواد الأخرى المستخدمة في البناء. إلى جانب ذلك، الهيكل جيد في التوتر أيضًا.
- مقاومته للحريق أفضل من الفولاذ لذلك فهو قادر على مقاومة الحريق لفترة أطول.
- له عمر خدمة طويل مع تكلفة صيانة منخفضة.
- في بعض الهياكل مثل الأرصفة والسدود والقواعد، تعتبر أكثر المواد الإنشائية اقتصادية.
- يمكن صبّها بأيّ شكل مطلوب، ممّا يجعلها أكثر المواد الإنشائية اقتصادية.
- ينتج عنه أعضاء صلبة مع حد أدنى من الانحراف.
- تبلُغ مقاومة الخضوع للحديد حوالي 15 ضعف قوة الانضغاط للخرسانة الإنشائية وأكثر من 100 مرة من قوة الشد.
- باستخدام الفولاذ في الخرسانة، سيتم تقليل أبعاد المقطع العرضي.
- يحتاج عمال أقل مهارة للانتصاب مقارنة بالأنظمة الهيكلية الأخرى.
عيوب إطار الهيكل الخرساني:
- يحتاج إلى خلط دقيق، صب ومعالجة، وكلها تُؤثّر على القوة النهائية للعضو.
- تكلفة القوالب المستخدمة في صب الخرسانة مرتفعة نسبيًا.
- تتميز بمقاومة ضغط منخفضة عند مقارنتها بالفولاذ ممّا يؤدي إلى أقسام كبيرة من الأعمدة إلى العوارض في المباني متعددة الطوابق، وتطور الشقوق في الخرسانة بسبب الانكماش واستخدام الأحمال الحية عالية.
- إذا لم يتم عمل صب الخرسانة بشكل صحيح، يبدأ الفولاذ في التآكل وبالتالي يفقد القوة وفي النهاية تقل الحياة. أيضًا، تكون الإصلاحات باهظة الثمن وصعبة للغاية.
رموز تصميم إطار الهيكل الخرساني:
- رمز المعيار الهندي للخرسانة العادية والمسلّحة.
- رمز المعهد الأمريكي للخرسانة ومتطلّبات كود البناء للخرسانة المسلّحة والتعليق.
