الهياكل المعدنية
فوائد استخدام الهياكل الفولاذيةحاليًا، تُبنى المباني في البلاد بطريقتين: الهياكل الفولاذية والهياكل الخرسانية، حيث يعتمد اختيار كلٍ من هاتين الطريقتين على عوامل متعددة مثل المنطقة المناخية، مقدار الميزانية، ظروف وجودة التنفيذ، المسائل الفنية للهيكل، وغيرها، ويترك هذا القرار للمهندسين ذوي الخبرة. يقوم المهندسون وأصحاب العمل بتحديد نوع الهيكل بناءً على تقييم مختلف العوامل.
يتم استخدام الهياكل الفولاذية في المباني منذ العصور القديمة وحتى اليوم، وفوائدها مقابل العوامل المختلفة جعلت هذا النوع من الهياكل يظهر في معظم الأبنية. فيما يلي نستعرض بعض هذه الفوائد:سرعة تنفيذ الهيكليمكن بناء الهيكل الفولاذي في المصنع في نفس الوقت الذي يتم فيه هدم المبنى القديم وحفر الأساسات؛ لذا فإن سرعة إكمال المشروع ستكون أكبر، وبالتالي ستكون التكاليف الزمنية للمشروع أقل والعائد المالي أعلى.سهولة التركيب في الموقعتتم الأعمال الرئيسية للبناء في المصنع؛ لذا يتم تنفيذ الهيكل الفولاذي في الموقع بظروف أسهل بكثير من الهيكل الخرساني. كما تتيح الظروف في المصنع التحكم في الجودة بمعايير أعلى.عائد نهائي أكبرمدة العمليات التنفيذية للهيكل الفولاذي أقل مقارنةً بالهيكل الخرساني. ونتيجة لذلك، يتم إكمال المشروع بسرعة أكبر، مما يقلل من التكاليف العامة ويصل إلى الربح النهائي بشكل أسرع وأكبر. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن أبعاد الأعمدة في الهيكل الخرساني تكون أكبر بثلاث مرات تقريبًا من أعمدة الهيكل الفولاذي، فإن هذا يضيف مساحة مفيدة أكبر للمبنى. هذا يحسن جودة المساحات المعمارية والداخلية للمستهلك النهائي.
أنواع الهياكل الفولاذيةتنقسم أنواع الهياكل الفولاذية إلى الهيكل الفولاذي المثبت بالمسامير والهيكل الفولاذي الملحوم.الهيكل الفولاذي المثبت بالمساميرفي هذا النوع من الهيكل الفولاذي، يتم تصنيع جميع الأعمدة والعوارض الفولاذية مسبقًا في المصنع أو الورشة، ثم تُرسل إلى موقع البناء. هناك، يتم تجميع الأعمدة والعوارض الفولاذية باستخدام المسامير، وتشكل في النهاية الهيكل الفولاذي الأساسي للمبنى. الهيكل الفولاذي المثبت بالمسامير هو أفضل أنواع الهياكل الفولاذية مقارنة بالبقية. سرعة البناء باستخدام الهيكل الفولاذي المثبت بالمسامير أكبر بكثير من الأنواع الأخرى للهياكل الفولاذية، لأن العمل الوحيد المطلوب في موقع البناء هو جلب الأعمدة والعوارض الفولاذية وتثبيتها بالمسامير.من المزايا الأخرى لاستخدام المسامير في الهياكل الفولاذية المثبتة بالمسامير: عدم حدوث إجهادات متبقية كما في الوصلات الملحومة، إمكانية فك الهيكل وإعادة استخدامه، عدم الحاجة إلى عمال ماهرين، عدم الحاجة إلى معدات وأدوات لحام، وقلة الضوضاء أثناء التركيب والتنفيذ. لكن المشكلة الرئيسية في تنفيذ الهياكل الفولاذية بالوصلات المثبتة بالمسامير هي التنفيذ غير المناسب للثقوب وعدم مراعاة قوة الشد المسبق. في ما يلي، ستتعرف على الوصلات الاتكائية والاحتكاكية.
الهيكل الفولاذي الملحومفي أنواع الهياكل الفولاذية الملحومة، تتم جميع مراحل العمل في موقع البناء. تُقطع أجزاء الأعمدة والعوارض في موقع البناء، ولإنشاء الشكل النهائي للهيكل الفولاذي، يتم لحام هذه الأعمدة والعوارض معًا. لإنشاء أنواع الهياكل الفولاذية الملحومة، يفضل استخدام لحامين متخصصين.
فوائد الهيكل الفولاذي المثبت بالمسامير مقارنة بالملحومبعض فوائد تنفيذ الهيكل الفولاذي بالمسامير تشمل:▪️ سرعة التنفيذ العالية:سرعة تنفيذ الهيكل الفولاذي المثبت بالمسامير أعلى بالنظر إلى إزالة الحاجة إلى اللحام ووضع القطع بسهولة في موقع التركيب والاتصال البسيط بالمسامير الذي لا يتطلب مهارة خاصة.▪️ زيادة جودة البناء:في الهيكل المثبت بالمسامير، يتم تصنيع القطع في المصنع تحت إشراف وفحص دقيق، مما يحقق جودة أعلى مقارنة بالهياكل الفولاذية الملحومة التي تُصنع وتُركب في الموقع.▪️ سلامة واستقرار الهيكل:يظهر الهيكل الفولاذي المثبت بالمسامير مقاومة أفضل أمام الزلازل مقارنة بغيرها من الوصلات في الهيكل الفولاذي.▪️ تكلفة أقل:نظرًا لحرية المصمم في تقليل سماكة وأبعاد القطع وإمكانية استخدام الوصلات المعقدة، يمكن توقع أن تكون تكلفة الهياكل الفولاذية المثبتة بالمسامير أقل مقارنة بالملحومة.▪️ عدم الحاجة إلى مساحة عمل كبيرة:بسبب تنفيذ الجزء الأكبر من العمل في المصنع، يمكن تنفيذ الهيكل في المواقع الأكثر ازدحامًا وضيقًا.▪️ انتشار عالمي:في أمريكا وأوروبا، تُصنع تقريبًا جميع الهياكل بالمسامير، إلا في الحالات الخاصة والمباني الأقل أهمية التي تُنفذ باستخدام اللحام.▪️ إمكانية الاستخدام في إدارة الحوادث:نظرًا لسهولة التركيب والنصب، يمكن جمع ونقل الهيكل في حالات الطوارئ مثل الفيضانات والحرائق.
أنواع اللحام وطرق اللحاماللحام في بناء الهيكل الفولاذي، سواء خلال مراحل التصنيع في المصنع أو في الموقع، هو جزء لا يتجزأ منه. لتصنيع وتجميع الأجزاء معًا، خاصة في الهياكل الملحومة، يتم لحام العديد من الأجزاء داخل المصنع، حيث يُخصص وحدة لحام مجهزة بالكامل في المصانع. نظرًا لأن دقة اللحام في المصنع تكون أعلى بكثير، وفي بعض الحالات يختلف نوع اللحام، عملية اللحام، والمعدات عن اللحام في الموقع، فإن معرفة أنواع اللحام، الطرق المستخدمة الشائعة وتطبيقات كل منها أمر ضروري.لحام الهياكل الفولاذية يعني ربط وتوحيد المواد مع بعضها البعض بواسطة الحرارة، مع أو بدون استخدام الضغط أو المواد المالئة الإضافية. تُسمى المواد التي يجب أن تُربط مع بعضها البعض المعدن الأساسي، والمادة التي تقوم بهذا الربط تُسمى المعدن المالئ أو معدن اللحام. يتم استخدام الحرارة لإذابة المعدن الأساسي والمعدن المالئ حتى تتحول المواد إلى حالة سائلة وتتمكن من التداخل. أكثر طرق اللحام شيوعًا، خاصةً لحام الفولاذ الهيكلي، هي استخدام الطاقة الكهربائية كمصدر حراري، ولهذا الغرض غالبًا ما يتم استخدام القوس الكهربائي. القوس الكهربائي هو تفريغ تيار كبير نسبيًا بين معدن اللحام (القطب الكهربائي أو سلك اللحام) والمعدن الأساسي الذي يتم عبر عمود من المواد الغازية المتأينة يُسمى البلازما.في لحام القوس الكهربائي، تتم عملية الذوبان والربط بواسطة تدفق المواد خلال القوس دون تطبيق ضغط. فيما يلي تقديم مختصر لأنواع اللحام.أنواع اللحام
أنواع طرق فحص اللحام تتجلى ضرورة فحص اللحام في أنه خلال التصنيع في المادة أو القطعة، قد تظهر أنواع مختلفة من العيوب بأحجام مختلفة، والتي قد تؤثر طبيعتها وحجمها الدقيق على الوظيفة الفورية للقطعة. قد تظهر عيوب أخرى مثل التشققات الناتجة عن التعب أو التآكل أثناء العمل مع المادة أيضًا؛ لذلك، للكشف عن عيوب مرحلة التصنيع وأيضًا للكشف عن معدل نموها أثناء عمر العمل لكل قطعة أو مجموعة، يجب توفر أدوات موثوقة. هذه الضرورة مهمة جدًا أيضًا في مصانع تصنيع الهياكل الفولاذية؛ لأننا نتوقع أن يكون الهيكل الذي يُصنع في المصنع ذو جودة أعلى وبنسبة خطأ أقل بكثير من الهيكل الذي يُصنع في الموقع.يُعد فحص اللحام خطوة أساسية في عملية تصنيع الهياكل الفولاذية التي تُصنع في المصنع، والتي يتم فحص اللحامات التي تم تنفيذها في المرحلة المطلوبة من قِبل المفتشين.
هيكلية عملية تصنيع الهيكل الفولاذيهيكلية تقسيم العمل (Work-Breakdown Structure/WBS) لتصنيع الهياكل أو المنتجات الفولاذية تكون كالتالي بشكل عام:
يتم استخدام الهياكل الفولاذية في المباني منذ العصور القديمة وحتى اليوم، وفوائدها مقابل العوامل المختلفة جعلت هذا النوع من الهياكل يظهر في معظم الأبنية. فيما يلي نستعرض بعض هذه الفوائد:سرعة تنفيذ الهيكليمكن بناء الهيكل الفولاذي في المصنع في نفس الوقت الذي يتم فيه هدم المبنى القديم وحفر الأساسات؛ لذا فإن سرعة إكمال المشروع ستكون أكبر، وبالتالي ستكون التكاليف الزمنية للمشروع أقل والعائد المالي أعلى.سهولة التركيب في الموقعتتم الأعمال الرئيسية للبناء في المصنع؛ لذا يتم تنفيذ الهيكل الفولاذي في الموقع بظروف أسهل بكثير من الهيكل الخرساني. كما تتيح الظروف في المصنع التحكم في الجودة بمعايير أعلى.عائد نهائي أكبرمدة العمليات التنفيذية للهيكل الفولاذي أقل مقارنةً بالهيكل الخرساني. ونتيجة لذلك، يتم إكمال المشروع بسرعة أكبر، مما يقلل من التكاليف العامة ويصل إلى الربح النهائي بشكل أسرع وأكبر. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن أبعاد الأعمدة في الهيكل الخرساني تكون أكبر بثلاث مرات تقريبًا من أعمدة الهيكل الفولاذي، فإن هذا يضيف مساحة مفيدة أكبر للمبنى. هذا يحسن جودة المساحات المعمارية والداخلية للمستهلك النهائي.أنواع الهياكل الفولاذيةتنقسم أنواع الهياكل الفولاذية إلى الهيكل الفولاذي المثبت بالمسامير والهيكل الفولاذي الملحوم.الهيكل الفولاذي المثبت بالمساميرفي هذا النوع من الهيكل الفولاذي، يتم تصنيع جميع الأعمدة والعوارض الفولاذية مسبقًا في المصنع أو الورشة، ثم تُرسل إلى موقع البناء. هناك، يتم تجميع الأعمدة والعوارض الفولاذية باستخدام المسامير، وتشكل في النهاية الهيكل الفولاذي الأساسي للمبنى. الهيكل الفولاذي المثبت بالمسامير هو أفضل أنواع الهياكل الفولاذية مقارنة بالبقية. سرعة البناء باستخدام الهيكل الفولاذي المثبت بالمسامير أكبر بكثير من الأنواع الأخرى للهياكل الفولاذية، لأن العمل الوحيد المطلوب في موقع البناء هو جلب الأعمدة والعوارض الفولاذية وتثبيتها بالمسامير.من المزايا الأخرى لاستخدام المسامير في الهياكل الفولاذية المثبتة بالمسامير: عدم حدوث إجهادات متبقية كما في الوصلات الملحومة، إمكانية فك الهيكل وإعادة استخدامه، عدم الحاجة إلى عمال ماهرين، عدم الحاجة إلى معدات وأدوات لحام، وقلة الضوضاء أثناء التركيب والتنفيذ. لكن المشكلة الرئيسية في تنفيذ الهياكل الفولاذية بالوصلات المثبتة بالمسامير هي التنفيذ غير المناسب للثقوب وعدم مراعاة قوة الشد المسبق. في ما يلي، ستتعرف على الوصلات الاتكائية والاحتكاكية.الهيكل الفولاذي الملحومفي أنواع الهياكل الفولاذية الملحومة، تتم جميع مراحل العمل في موقع البناء. تُقطع أجزاء الأعمدة والعوارض في موقع البناء، ولإنشاء الشكل النهائي للهيكل الفولاذي، يتم لحام هذه الأعمدة والعوارض معًا. لإنشاء أنواع الهياكل الفولاذية الملحومة، يفضل استخدام لحامين متخصصين.فوائد الهيكل الفولاذي المثبت بالمسامير مقارنة بالملحومبعض فوائد تنفيذ الهيكل الفولاذي بالمسامير تشمل:▪️ سرعة التنفيذ العالية:سرعة تنفيذ الهيكل الفولاذي المثبت بالمسامير أعلى بالنظر إلى إزالة الحاجة إلى اللحام ووضع القطع بسهولة في موقع التركيب والاتصال البسيط بالمسامير الذي لا يتطلب مهارة خاصة.▪️ زيادة جودة البناء:في الهيكل المثبت بالمسامير، يتم تصنيع القطع في المصنع تحت إشراف وفحص دقيق، مما يحقق جودة أعلى مقارنة بالهياكل الفولاذية الملحومة التي تُصنع وتُركب في الموقع.▪️ سلامة واستقرار الهيكل:يظهر الهيكل الفولاذي المثبت بالمسامير مقاومة أفضل أمام الزلازل مقارنة بغيرها من الوصلات في الهيكل الفولاذي.▪️ تكلفة أقل:نظرًا لحرية المصمم في تقليل سماكة وأبعاد القطع وإمكانية استخدام الوصلات المعقدة، يمكن توقع أن تكون تكلفة الهياكل الفولاذية المثبتة بالمسامير أقل مقارنة بالملحومة.▪️ عدم الحاجة إلى مساحة عمل كبيرة:بسبب تنفيذ الجزء الأكبر من العمل في المصنع، يمكن تنفيذ الهيكل في المواقع الأكثر ازدحامًا وضيقًا.▪️ انتشار عالمي:في أمريكا وأوروبا، تُصنع تقريبًا جميع الهياكل بالمسامير، إلا في الحالات الخاصة والمباني الأقل أهمية التي تُنفذ باستخدام اللحام.▪️ إمكانية الاستخدام في إدارة الحوادث:نظرًا لسهولة التركيب والنصب، يمكن جمع ونقل الهيكل في حالات الطوارئ مثل الفيضانات والحرائق.أنواع اللحام وطرق اللحاماللحام في بناء الهيكل الفولاذي، سواء خلال مراحل التصنيع في المصنع أو في الموقع، هو جزء لا يتجزأ منه. لتصنيع وتجميع الأجزاء معًا، خاصة في الهياكل الملحومة، يتم لحام العديد من الأجزاء داخل المصنع، حيث يُخصص وحدة لحام مجهزة بالكامل في المصانع. نظرًا لأن دقة اللحام في المصنع تكون أعلى بكثير، وفي بعض الحالات يختلف نوع اللحام، عملية اللحام، والمعدات عن اللحام في الموقع، فإن معرفة أنواع اللحام، الطرق المستخدمة الشائعة وتطبيقات كل منها أمر ضروري.لحام الهياكل الفولاذية يعني ربط وتوحيد المواد مع بعضها البعض بواسطة الحرارة، مع أو بدون استخدام الضغط أو المواد المالئة الإضافية. تُسمى المواد التي يجب أن تُربط مع بعضها البعض المعدن الأساسي، والمادة التي تقوم بهذا الربط تُسمى المعدن المالئ أو معدن اللحام. يتم استخدام الحرارة لإذابة المعدن الأساسي والمعدن المالئ حتى تتحول المواد إلى حالة سائلة وتتمكن من التداخل. أكثر طرق اللحام شيوعًا، خاصةً لحام الفولاذ الهيكلي، هي استخدام الطاقة الكهربائية كمصدر حراري، ولهذا الغرض غالبًا ما يتم استخدام القوس الكهربائي. القوس الكهربائي هو تفريغ تيار كبير نسبيًا بين معدن اللحام (القطب الكهربائي أو سلك اللحام) والمعدن الأساسي الذي يتم عبر عمود من المواد الغازية المتأينة يُسمى البلازما.في لحام القوس الكهربائي، تتم عملية الذوبان والربط بواسطة تدفق المواد خلال القوس دون تطبيق ضغط. فيما يلي تقديم مختصر لأنواع اللحام.أنواع اللحام- لحام الزاوية (Fillet weld)
- لحام الأخدود (Groove weld)
- لحام الشق (Slot weld)
- لحام السدادة (Plug weld)
أنواع طرق فحص اللحام تتجلى ضرورة فحص اللحام في أنه خلال التصنيع في المادة أو القطعة، قد تظهر أنواع مختلفة من العيوب بأحجام مختلفة، والتي قد تؤثر طبيعتها وحجمها الدقيق على الوظيفة الفورية للقطعة. قد تظهر عيوب أخرى مثل التشققات الناتجة عن التعب أو التآكل أثناء العمل مع المادة أيضًا؛ لذلك، للكشف عن عيوب مرحلة التصنيع وأيضًا للكشف عن معدل نموها أثناء عمر العمل لكل قطعة أو مجموعة، يجب توفر أدوات موثوقة. هذه الضرورة مهمة جدًا أيضًا في مصانع تصنيع الهياكل الفولاذية؛ لأننا نتوقع أن يكون الهيكل الذي يُصنع في المصنع ذو جودة أعلى وبنسبة خطأ أقل بكثير من الهيكل الذي يُصنع في الموقع.يُعد فحص اللحام خطوة أساسية في عملية تصنيع الهياكل الفولاذية التي تُصنع في المصنع، والتي يتم فحص اللحامات التي تم تنفيذها في المرحلة المطلوبة من قِبل المفتشين.هيكلية عملية تصنيع الهيكل الفولاذيهيكلية تقسيم العمل (Work-Breakdown Structure/WBS) لتصنيع الهياكل أو المنتجات الفولاذية تكون كالتالي بشكل عام:- الأنشطة الهندسية
- توفير المواد
- التنظيف والرمل الأولي
- تقطيع القطع
- التجميع الأولي
- اللحام
- التجميع النهائي
- اللحام النهائي
- التنظيف والرمل
- الطلاء
- التعبئة، التحميل والنقل
- التركيب
هل تحتاج إلى استشارة خاصة؟
المهندسون لدينا جاهزون لتقديم الخدمة والاستشارة لكم، لتحظوا بأفضل تجربة بأي نمط تفضلون. يُرجى ملء الاستمارة أدناه حتى نتمكن من الاتصال بكم في أقرب فرصة.
