الاسقف المعدنيه

بحث كامل وشامل عن الاسقف المعدنيه(Steal)+المشاريع+اكثر من 100 صور
قام بالبحث: اسامه جلال قسم الهندسه المعماريه\جامعة الزقازيق ج م ع

 مقدمة : 

انتشر الإنشاء باستخدام الجمالونات الفراغية space truss في منتصف القرن التاسع عشر . وإن كان استخدام الجمالونات الحديدية التقليدية conventional truss في مجالات الإنشاء في أواخر القرن الثامن عشر حيث كانت استعمالاتها الأولية قائمة علي عدم الدراية الكاملة بإمكانيات الحديد الإنشائية ومن المحاولات الأولية لاستخدام الجمالونات التقليدية في تشييد البحور الواسعة سقف المسرح الفرنسي تصميم المهندس vicror louis عام 1786 ومع تقدم حركة التطور مر الانشاء باستخدام الجمالونات الحديدية بالكثير من الابحاث والتطورات الانشائية لعنصر الحديد فكانت القطاعات المستخدمة في الانشاء في ذلك الوقت كبيرة حيث كان يتم تجمع الاجزاء المشكلة للجمالونات بالمسامير والبرشام واللحام وذلك باستخدام ألواح تقوية . ولقد ساعدت الجمالونات التقليدية علي تحقيق بحور واسعة انشائية لفراغات انتفاعية لم يكن في الامكان تحقيقها في ذلك الوقت دون استخدام الجمالونات التقليدية - وباستمرار حركة التطور في المضي نحو تحسين الخواص الانشائية للجمالونات حتي منتصف القرن التاسع عشر اذ كان تصنيع أول هيكل فراغي فقد فتح أفاقا معمارية لتحقيق بحور واسعة لا يمكن تحقيقها دون الوقوف علي القدرات الانشائية حيث قلت القطاعات الانشائية المستخدمة وتنوعت الاشكال والوصلات المشكلة للهياكل الفراغية بل وتنوعت المواد المستخدمة في تصنيع الهياكل .... فقد دخل عنصر الالومنيوم والكروم والنحاس في تصنيع الهياكل وخاصة الهياكل الفراغية الكروية والمنحنية لقلة الجهادات الواقعة عليها والمعض لهل التشكيل الفراغي فاستخدمت الهياكل الفراغية بنجاح في تحقيق بحور انشائية لفراغلت معمارية وصلت حتي 200 قدم فتحملت الوصلات المجمعة للهياكل القوي المحورية المعرض لها الجمالون الفراغي هذا بجانب استخدام وحدات سابقة التجهيز المكونة للهيكل الفراغي باستخدام نظرية التوحيد القياسي . وامكانية التكرارية في اللاجزاء المشكلة للهيكل الفراغي وتختلف أساليب الوصلات في الهياكل الفراغية من نظام انشائي ألئ أخر تبعا للعناصر المستخدمة في التشكيل الفراغي سواء كانت مربعة أوة مستديرة فهناك العديد من التشكيلات الهندسية للهياكل الفراغية التي ساهمت في تحقيق فراغات انتفاعية لبحور متنوعة كما نري في استاد مدريد وجناح الولايات المتحدة وتختلف تكلفة الهياكل الفاغية تبعا للبحور الانشائية المراد تغطيتها وتبعا للاستخدامات الداخلية للفراغات فهي أخف وزنا وأقل عمقا من الجمالونات التقليدية الحديدية مما يزيد في الحجم الداخلي للفراغ هذا بجانب ما تتميز به من سرعة التركيب المطلوبة وباستخدام كميات أقل من المواد الانشائية في التكوين الانشائي للفراغات. فبظهور المنشأت الفراغية فتحت الكثير من الافاق العلمية في تصميم وتنفيذ فراغات انتفاعية لبحور واسعة فكثرت وتنوعت التصنيفات المختلفة لكل من الجمالونات والهياكل الفراغية والتي سنتناولها في هذا البحث . التطور التـاريخي لاستخدام الحديـد اتسم القرن العشرين بالتقدم التكنولوجي الذي يفوق عشرات المرات ما حدث في آلاف السنين السابقة ففي الماضي كان المبني الواحد يحتاج لبنائه عشرات السنين ولم يكن في استطاعة المعماري أن ينفذ أكثر من مبني أو ثلاثة خلال فترة حياته أما في هذه الفترة وبفضل وسائل التشييد الآلية الحديثة وتعدد وسائل النشر وثورة المعلومات إلي تشيد العديد من المباني لرواده وانتشارها في البلدان المختلفة ، فنجد ظهور نوعيات مختلفة من المباني يحتاج الي نوعين من المختصين المساعدين للمعماري لأنها ذات نوعيات معقدة ومتعددة الوظائف مثل المطارات والمستشفيات وناطحات السحاب وقاعات المؤتمرات الدولية والملاعب الرياضية والمتاحف ولذلك نجد أن الطراز والأشكال المعمارية تأتي كنتيجة طبيعية ومنطقية تعبر عن وظيفة المبني واحتياجاته وطريقة إنشاؤه والمواد المستخدمة في ذلك مع التوافق مع البيئة المقام عليها وكما يحدث دائما نجد عند ظهور أي اتجاه جديد في العمارة ، من هو يعارضه ومن هو يؤيده ولذلك نجد قلة من المعماريين اتجهوا إلي عمارة جديد تتفق وتعبر بصدق عن احتياجات العصر الذي أمدهم بالكثير من المواد والإمكانيات الإنشائية والتي لم تكن متاحة من قبل وانتهز المهندسون الإنشائيون الفرصة وقاموا بتشييد العديد من المباني الصناعية والمرافق العامة مستغلين ما وفرته الثورة الصناعية من إمكانيات وظهر ذلك بوضوح في الأعمال التي نفذت بالخرسانة المسلحة والهياكل الحديدية والزجاج علي نطاق واسع . وقد كان من اشهر المهندسين الإنشائيين المهندس( فوللر ) حيث أعطي الفرص للمعماريين من الإبداع في استخدام الهياكل المعدنية بطرق مختلفة عن النمطية وتجلي ذلك في الصالة الضخمة علي شكل كرة في معرض نيويورك الدولي في الستينات من هذا القرن وكذلك القبة الجبودبسيك المستخدمة في معرض فرانكفورت بكندا . التسلسل التاريخي لاستخدام الحديد في المباني القصـر البللوري – لنـدن من تصميم جوزيف باكستون في عام 1851 م (اضغط للمشاهده) Eiffel - وقد وصل ارتفاعه إلى ما يقرب من 300 م فوق مستوي البحر واعتمد جوزيف أيضا علي تجميع القطع الحديدية المصنعة بدقة شديدة تصل الي 1 : 10 من الملم . وإذا هو يزهو بعض 17 شهر من البدء المبني بأنة قد شيد ليظل راسخا إلي الأبد ليقاوم عوامل الزمن وعوامل المناخ ، وقد انتقد هذا المبني قبل أن ينتهي بأنة يهدد الذوق الفرنسي الرفيع إلا أن عجلة التطور قضت بأن ما كان مزمعا إنشاؤه ليكون بناءا مؤقتا ينتهي بانتهاء معرض باريس قد غدا أحد معالم المدينة . وقد اكتشفت لهذا البـرج استخدامات متعددة ، لم تكن في الحسبان وقت إنشاؤه كنقطة ملاحظة وكمحطة للأرصاد الجوية ومحطة لاسلكية ، ولقد كان برج إيفل هو النموذج الأول لناطحات السحاب الأولي المشيدة من الصلب رمز المدن العصرية . أبعاد البرج وارتفاعاته(اضغط للمشاهده)1 البرج أثنـاء التشييد (اضغط للمشاهده)2 تفاصيل البرج(اضغط للمشاهده)3 صالة الآلات بمعرض باريس الدولي عام 1889م(اضغط للمشاهده)1 ومنذ أوائل القرن العشرين بدأ ميس فان دروه وهو أحد رواد عمارة القرن العشرين والذي مبدأه _ Less is more _ وكان يسعى إلى الوضوح وقد أثر ذلك على تصميماته ، وقد تدرب في مكتب المعماري _ peter Behrens _ وكان أول من استخدم الهيكل المعدني في التصميم المعماري. ومن أهم أعمـال ميس فان دروه : - مصنع التوربينات لشركة _ A. E .G _ بروسيا وهو من أهم المباني التي شيدت في بدايات القرن وتميزت بالهيكل المعدني المغلف برداء من أنواع كبيرة من الزجاج حيث اتبع هذا المنهج وطوره حتى أصبح من العلامات المميزة له نظرا لما ابتكره من تفاصيل غاية في البساطة والدقة للتوفيق بين الهياكل المعدنية والزجاج وحوائط الطوب الظاهر . _ ثم تلا ذلك مصنع للأحذية لشركة fagus في بلدة Alleld والذي غيرت واجهاته بالهيكل المعدني مع مسطحات كبيرة من الزجاج أكسبته خفة ورشاقة غير معهودة في المباني. _ وبعد ذلك قلت أعماله ومن أهمها فيللا Farnsworth (سنة 1946 ) ، و العمارات السكنية التي أقامها أمام بحيرة شيكاغو (سنة 1950 ) ، ثم مبنى قسم العمارة بمعهد إلينوي للتكنولوجيا ( سنة 1962 ) وكان أهم ما يميز ميز فان دروه البساطة المتناهية والنسب المعمارية الجميلة والإنشاء الصريح . عمارة Seagram (اضغط للمشاهده)1 عمارة Seagram من أهم الأعمال المميزة للمعماري ميس فان دروه والتي أصبحت شكلا تقليديا اتبعه الكثير من المعماريين في أمريكا وأوروبا قسم العمارة في معهد إلينوي للتكنولوجيا وتفاصيل الهيكل الحديدي للمبنى(اضغط للمشاهده)1 _ وفي الستينات من القرن ظهر المعماري ( نورمان فوستر ) الذي انتهج فلسفة ميس فان دروه وكانت فلسفته تستند علىخلق عمارة تستهلك أقل و أخف قدر من مواد البناء وفي ذات الوقت تستهلك أقل قدر من الطاقة في الإنارة وتكييف الهواء ، على أن تتسم بالمرونة وكان يفضل استخدام الهياكل المعدنية عن الخرسانة المسلحة لما تنتجه من خفة ورشاقة وسرعة في التشييد ومن أعماله : بنك هونج كونج بشنغهاي : نجد أن به أسلوبا إنشائيا مبتكرا في تصميمه حيث اعتمد فيه على هياكل من الصلب في تشكيلات جديدة تعتمد علي اقل قدر من الأعمدة الإنشائية في الداخل والخارج ومن ثم أعطي شكلا ملفتا للنظر في وسط المباني التقليدية المجاورة بنك هونج كونج بشنغهاي أسلوب إنشائي مبتكر في تصميمه (اضغط للمشاهده)1 هذه المقدمة ما هي إلا لمحة بسيطة تناولنا فيها عرض موجز لبدء استخدام الحديد كعنصر إنشائي مسيطر وقوي وتأثيره على التشكيلات المعمارية وما كان اختيارنا للمعماري الرائد ميس فان دروه إلا لكونه من أوائل من شجع وساعد وكان له التأثير القوي علي استخدام وتطوير الحديد لإنتاج عمارة رقيقة ورشيقة أما نورمان فور ستر لأنه تبنى فلسفة ميس فان دروه ومازال عطاءه إلى الآن . وسوف نتناول بالعرض والتحليل بعض الأمثلة في النصف الثاني من القرن العشرين التي تمثل العمارة الذكية وكيف ساعد الحديد علي إنتاجها عالميا . إن التطور التكنولوجي الذي ساد العالم أثر في المجالات المختلفة ومن أهم هذه المجالات أنظمة الإنشاء حيث تأثرت العناصر الإنشائية وبالتالي أثرت على عنصر الحديد فظهرت أنواع مختلفة من الهياكل الفراغية التي تختلف من حيث الأشكال الهندسية والحجم وتفاصيل الوصلات والتركيبات ، واذا ما نظرنا إلى بداية استخدام الهياكل الفراغية نجد القطاعات المستخدمة في إنشائها آنذاك كانت ضخمة جدا وترتبط معا بواسطة ألواح تقوية – Gusset plate _ 

وتختلف من منشأ إلى آخر تبعا إلى لشكل العناصر المستخدمة سواء كانت مربعة أو مستديرة وعناصر الاتصال سواء كانت مسطحة أو مجعدة أو كمرات من الألمونيوم أو الصلب أو غيرها إذ يتمتع كل نوع بإمكانيات ضخمة مما يعطي تشكيلات هندسية متعددة للهياكل الفراغية . بالإضافة إلى إمكانية رفع أحمال متحركة مثل الأوناش عند نقط الالتقاء مما يعطي المصمم حرية كبيرة في التصميم . 1- نجد أنه من أوائل الأمثلة التي تمثل استخدام الحديد في الفن المعماري قد ظهرت في نهاية القرن التاسع عشر ومنها القصر البللوري الذي أقيم في حديقة هايدمارك بوسط مدينة لندن سنة 1851 تصميم المعماري 2- ثم تلاه برج _ Eiffel tower _ في باريس سنة 1818 من تصميم المهندس Gustave 3- والمبنى الثالث هو صالة الآلات في باريس سنة 1889 تصميم المهندسين Dutert ، Ttanein وتكونت من صالة واحدة كبيرة واعتبرت عملا إنشائيا فذا حيث بلغ بحرها حوالي 11 م وطولها 410 م ونفذت بدون أي أعمدة في داخلها واستقر ثقل الأحمال بالسقف علي نقط ارتكاز هيكلها الحديدي من الجانبين وبذلك سمح كامل مسطحها بترتيب المعروضات بأي شكل يراه المسئولين كما سمحت باستغلالها بعد ذلك في اغراض أخري مع السماح بتواجد حوالي 100 ألف زائر داخلها في آن واحد دون أي عائق من الأعمدة الإنشائية . الباب الثاني تصنيف المنشات الفراغية : تقع المنشات الفراغية تحت نطاق المنشات التي تقاوم الاجتهادات الواقعة على القشرة المغلفة للفراغ بتحليلها فى اتجاه أعضائها إلى قوى الشد والضغط وتنقسم المنشات الفراغية الى منشات يكون التكوين الانشائى المشكل للفراغ باستخدام الجمالونات التقليدية او باستعمال هياكل فراغية وتنقسم كل من الجمالونات التقليدية والهياكل الفراغية الى ثلاثة تصنيفات منها الجمالون المستوى والمنحنى والكروى والهياكل الفراغيه المستوية والمنكسرة والمنحنية فتنوعت وكثرة المسميات لكل منها. يتكون التشكيل الانشائى للهيكل باستخدام عدة شبكات مجمعة مع بعضها بحيث يقوم الهيكل بتوزيع قوى الشد والضغط Tension & Compression المعرض اليها التكوين الانشائى للفراغ وتشكيل الهياكل الفراغية بوحدة اساسية " موديولية " متكررة مثلثة أو مربعه أو مسدسه . وتنقسم الهياكل الفراغية إلى :- أ‌-هيكل فراغى مستوى ب‌-هيكل فراغى منكسر جـ - هيكل فراغى منحنى أو كروى ولقد تنوعت الاشكال الفراغية باستخدام الوحدة المويولية المتكررة فظهر لها العديد من التصنيفات -نستعرض بعض الأمثلة التي توضح اهم التصنيفات للمنشات الفراغيه وخاصه ما ساهم منها فى انشاء البحور الواسعه للفراغات الانتفاعيه المعمارية المختلفه Space structures classification(اضغط للمشاهده)1 

1- الجمالونات التقليدية :- استخدمت الجمالونات التقليدية على تنوعها ومنذ مراحل اكتشافها واستخدامها فى مجال المنشات المعمارؤية بنجاح فى تشييد المشروعات الكبيرة ذات البحور الواسعه خاصة فى تحقيق فراغات معمارية كبيرة وضخمه وتنقسم الجمالونات التقليديه من حيث التكوين الانشائى المشكل للفراغ الى جملون مستوى وجمالون منحنى وجمالون كروى وقد تنوعت وكثرة الاشكال والمسميات للتصنيفات الثلاثة السابقة ونستعرض اهم الامثلة المعمارية لكل منها وخاصة ما ساهم فى تحقيق بحور انشائية لفراغات انتفاعية معمارية أ- جمالون مستوى يكون التشكيل الانشائى للتكوين الفراغى باستخدام جملونات تقليدية تتخذ الشكل المستوى على المستوى الراسى او الافقى ومنها بحر حر اعمدة على الاطراف انشاء كابولى مفرد او مزدوج بحر حر وكابولى مزدوج واستخدم الجمالون المستوى بنجاح فى التشكيل الانشائى لسقف مشروع محطة السكة الحديد وكذلك قاعات مركز القاهرة الدولى للمؤتمرات ودار الابرا الجديدة ومضلت نادى الشمس فساهمت الجمالونات المستوية على تحقيق فكرا متنوعا ومتميزا لبحور انشائية فراغات انتفاعية مختلفة . اضغط لمشاهدة الصورة1 وباستخدام الجمالونات التقليدية المستوية والمرتكزة عند الاطراف ( بحر حر Free Span ) على اختلاف تصنيفاتها ، امكن تحقيق بحور انشائية متنوعة ما بين كبيرة وضخمة Large &Megs large spane اضغط لمشاهدة الصورة 2 وبالحراسة الانشائية للتكوين التشكيلى للفراغ الامتداد الافقى باستخدام الكابولى المزدوج لتكوين فراغات انتفاعية تفى بالمتطلبات الوظيفية للفراغ . اضغط هنا لمشاهدة الصورة 3 ومزيد من التطوير الانشائى للمادة امكن التشكيل المطلوب للفراغات المعمارية وبدراسة حركة الاجهادات للتكوين الانشائى باستخدام ( بحر حر وكابولى مزدوج ) ب- جمالون منحنى Curved Truss (single curved Truss) ويكون التكوين الانشائى للتشكيل الفراغى باستخدام التقليدية متخذه التشكيل المنحنى الفراغى سواء باستخدام جمالونات مفردة الانحناء أو مزدوجة الانحناء ومنها Four cylindrical Surfaces foming (cross Vault ) اضغط هنا لمشاهدة الصوره 1 وبالدراسة الانشائية امكن استخدام الجمالونات التقليدية استخدام الجمالونات التقليدية لتكوين فراغات انتفاعية تفى بالمتطلبات الوظيفية والاحتياجات المعمارية للفراغات المختلفة . فاتسمت الجمالونات بالمرونة في التشكيل الفراغى جمالونات حديدية مزدوجة الانحناء(اضغط للمشاهده) 2 Two cylindrical Surfaces Rising Toward center جـ- جمالون كروى Spherical يكون التشكيل بالجمالونات التقليدية متخذا التشكيل الكروى للتكوين الفراغى كما في القبة الجيوديسية Geodesic Dome فقد استخدم الجمالون الكروى بنجاح كما في سقف جامع مطار الملك خالد – الرياض اضغط لمشاعدة الصورة 1 مرونة التشكيل المعمارى للفراغات باستخدام وحدات مديولية متكررة ( نظرية التوحد القياسى ) امكانيات انشائية متطورة للتكوين الفراغى الكبيرة Large Span باستخدام الجمالونات الحديدية التقليدية . مسقط افقى للجمالون الكروى(اضغط للمشاهده) 2 أشكال هندسية مختلفة من الهياكل الفراغية في محاولة للوصول إلى التصميم الجمالي المطلوب فضلا عن الحصول على القوة المطلوبة الباب الثالث الحديد و الصلب و المنشات متعددة الطوابق نعرض فى هذا الباب للحديد والصلب , من حيث استخدامه لإقامة المنشات متعددة الطوابق , فى محاولة للتعرف على جوانب الاستخدامات والتطبيقات المختلفة لة عالميا ذلك من خلال فصولة الأربعة , والتي يختص كل منها بجانب من جوانبه المختلفة وهى كما يلى :- الفصل الأول : أنواع الإنشاء بالصلب للمباني متعددة الطوابق ( المكونات الأفقية – المكونات الراسية – التقويات فى القوى الأفقية ) . الفصل الثاني : طبيعة الإنشاء ( ماهيته – منتجاته الإنشائية – طرق الربط بين القطاعات – قطاعات العناصر المختلفة ) . الفصل الأول : أنواع الانشاء بالصلب للمبانى الهيكلية المتعددة الطوابق : Types of supporting structure for multi -storey steel- framed buildings يتناول هذا الفصل بالشرح والتفصيل كل من مكونات الإنشاء المختلفة فى المبانى المتعددة الأدوار الهيكلية من الصلب التى يمكن تقسيمها – وفقا لطريقة انتقال – الأحمال الافقية والراسية منها الى الأساسات – الى ما يلى : 1-الانشاء الافقى ( انشاء الدور ) وهو المسئول عن حمل القوى والأحمال الراسية ونقلها أفقيا الى أماكن الدعامات ( الأعمدة ) ويتكون من البلاطات والكمرات . 2-الدعامات الراسية (الأعمدة ) وتنقل هذى الأحمال الى الأساسات . 3-النظم الافقية والراسية للشكالات ( bracing ) وهى الخاصة بنقل القوى الافقية من رياح وزلازل وقوى ضغط الأرض والمياه ..... الى الأساسات . اولا : وحدات الانشاء الافقية : 1 – 1 تحميل الادوار بدون كمرات flat slab : هذه البلاطة المثبتة من جهاتها الأربعة تنقل الأحمال مباشرة الى الأعمدة ( شكل 2 – 1 أ ) وتكون هذه البلاطة ثقيلة جدا مع البحور الواسعة , ولهذا فهي تكون مناسبة جدا مع الأعمدة المتقاربة ( closely spaced columns ) ويستخدم هذا النوع بكفاءة فى البحور الصغيرة والمتوسطة ( 6 – 10 م ) ويكون سمكها فى المتوسط مابين 20 – 40 سم , ولا تحتاج الى سقف سقف زائف . ويناسب هذا النوع من البلاطات المبانى السكنية والفنادق بصفة خاصة . ويمكن لتخفيف الأحمال إن تكون هذى البلاطة ذات أعصاب ( مجوفة ) فى اتجاه واحد ( شكل 2 – 1 ب ) أو فى الاتجاهين بطريقة ( waffel slab ) شكل ( 2 – 1 جـ ) ويعتبر نظام البلاطات المرفوعة ( lift slab ) فى الانشاء مثاليا فى تنفيذها . 1 – 2 نظام تحميل الأدوار بكمرات فى اتجاه واحد : Floors with one way beam system كمرات الدور فى هذه الحالة تحملها الأعمدة مباشرة وطريق انتقال الأحمال فى هذه الحالة قصصي ولهذا يعتبر هذا الحل اقتصاديا – فى أحوال كثيرة - وتكون الشبكة المديولية بهذا النظام مكونة عادة من مستطيلات ذات اتجاه طولي , والأعمدة الخارجية متقاربة , حوالي 1.5 – 3.00 متر ولكنها ذات بحر واسع من الناحية الأخرى , يصل فى بعض الحلول الى 30 متر , يمتاز هذا الحل بصغر قطاعات اعمدتة , حتى أنها تكون بطبيعتها القوائم الراسية ( mullions ) للواجهة , ويستخدم مثل هذا النظام فى التحميل بكثرة فى الانشائي الهيكلي بالصلب . أعمدة ذات بحر واسع فى اتجاه الكمرات , ومتقاربة فى اتجاه انتقال الأحمال , وعند تصميم مثل هذا النظام بدون أعمدة داخلية ( شكل 2 – 2 ب ) , فيمثل ذلك حلا مميزا فى المبانى التى يستخدم فيها وبخاصة مباني الجراجات المتعددة الأدوار . وعمق البلاطة والكمرة فى هذه الحالة يتوقف على البحر , ولكنة يكون فى المتوسط مابين 35 – 70 سم ؟. ويمكن إن يكون الحل فى بعض المبانى مكونا من صفوف عدة من الأعمدة ( شكل 2 – 2 جـ ) , ويكون مناسبا للمبانى التى لا تحتاج الى تغيير كبير فى استعمالاتها من حيث وضع الممرات بها والمستشفيات والفنادق , وتوضع توصيلات مختلفة الخدمات فى الفراغات بين الكمرات , أما التوصيلات الطويلة فيعمل لها ثقوب فى الكمرات كي تمر فيها . 1 – 3 نظام تحميل الأدوار بكمرات فى اتجاهين : Floors with beams in two directions وتنتقل هذه الأحمال فى هذا النظام عن طريق الكمرات الثانوية ومنها الى الرئيسية ثم الى الأعمدة , وتكون الأعمدة على مسافات متباعدة عادة فى الاتجاهين , ويلاحظ طول طريق انتقال الأحمال عن النظامين السابقين , ومن المستحسن فى مثل هذه الأنظمة جعل بحر الكمرات الرئيسية ل2 اقصر من بحر الكمرات الثانوية ل1 ( شكل 2 – 3 أ ) .

 والبحور الاقتصادية لهذا النظام ( 6 – 12 م ) للكمرات الرئيسية , ( 7 – 20 م ) للكمرات الثانوية . وهناك أكثر من طريقة وشكل لوضع واتصال الكمرات الرئيسية والثانوية ( شكل 2 – 3 ب , جـ , د ) . 1 – 4 نظام تحميل الأدوار بكمرات ثلاثية : Floors with triple beam system : ونلجأ لمثل هذا النظام عند عمل بحور واسعة , بحيث تحمل الكمرات الرئيسية فى النظام السابق على مجموعة ثالثة من الكمرات مثل الكمرات الشبكية والتي تنقل الأحمال بالتبعية الى الأعمدة وفى هذه الحالة يلاحظ – نظرا لطول طريق انتقال الأحمال الفعلي إن هذا النظام غير اقتصادي – بصفة عامة – وهناك العديد من الطرق لوضع هذه المجموعة من الكمرات , كل يختلف حسب البحور التى تحملها , والحسابات الإنشائية الخاصة بها , وكذا الطريقة المرجوة لوضع الخدمات الافقية , فيمكن وضع الثلاث كمرات فى ثلاثة مستويات مختلفة ( شكل 1 – 4 ب ) , أو فى ثلاثة مستويات يشترك اثنان منهما فى نفس المستوى ( شكل 2 – 4 جـ ) , أو فى مستويين فقط ( شكل 2 – 4 د ) . ثانيا : الوحدات الراسية للإنشاء الهيكلي بالصلب : تختلف هذه المكونات الراسي ( للأعمدة ) من حيث أماكن وضعها وعددها فى المسقط , وقطاعاتها , وفقا لنظام الانشاء المستخدم والذي بناء علية تتحدد طريقة انتقال الأحمال الى الأساسات . 2 – 1 الانشاء الكابولى : Cantilevered structure : وهو ذلك الانشاء الذي يتم معه تصميم المبانى بحيث يعتمد على أعمدة داخلية فقط , والتي منها تخرج الأدوار الكابولية , مما يعطى للمصمم حرية كبيرة فى طريقة عمل الواجهات , ووضع القواطع الداخلية هذا ويجب مراعاة الانحناء الذي سيحدث فى الكابولى وما يمكن إن يترتب علية من حركة بين الأدوار والحوائط الخارجية للمبنى ومن الممكن فى هذا النظام الاستغناء عن الأعمدة كلية والاعتماد على القلب الإنشائي فقط – سواء من الصلب أو الخرسانة المسلحة – ومنة تخرج البلاطات كابولية ( شكل 2 – 5 اضغط للمشاهده ) . ومن الأمثلة على هذا النظام الإنشائي : أ‌-مبنى المجمع المركزي للإسكان العائلي – باريس -:- ( caisse centrale d'allocation familiales , paris ) وتكون الانشاء فى هذا المبنى من إطار مستعرض ( trans – verse frame) ( شكل 2 – 6 أ اضغط للمشاهده ) تخرج منة الكمرات كابولية حاملة للأدوار , ولإعطاء التثبيت فى الاتجاه الطولي للمبنى تم عمل كمرات بين الإطار طوليا ذات وصلات متماسكة ( rigid connections ) ,

 وتم تعليق الحوائط الخارجية بمجموعة من الكمرات العميقة , المتماسكة , الشبكية . ب‌-مبنى بنك - ألمانيا : Savings bank b., ludwigshafen , Germany فى هذا المبنى – بنك فى ألمانيا - , ( شكل 2 – 6 ب اضغط للمشاهده )تكون الانشاء من أربعة أعمدة متقاطعة بكمرات عميقة , تخرج منها الكمرات الكابولية لمسافة خمسة أمتار فى الاتجاهين . والكمرات الثانوية تتماشى مع السطح العلوي لهذه الكمرات , وتم تقوية المبنى بقلب انشائى مرحل عن مركز المبنى . 2 – 2 الانشاء المعلق : Suspended structures : وتنتقل الأحمال بواسطة الانشاء الافقى للأدوار الى أعمدة الشد ( التعليق ) , ومن أعمدة التعليق تنتقل الأحمال الى الكمرات العميقة بأعلى المبنى والتي تكون – عادة – كابولية من القلب الإنشائي الأوسط – سواء من الصلب أو الخرسانة - , والذي بدورة ينقلها الى الأساسات . ( شكل 2- 7 اضغط للمشاهده ) . ويعطى هذا الانشاء – عادة – دورا ارضيا خاليا من اى أعمدة أو عوائق هذا القلب الإنشائي بالطبع , وتكون الشدادات ذات مساحة مقطع صغيرة بحيث تقوم مقام القوائم الراسية ( mullions ) للحوائط الستائريه الخارجية . ومن الأمثلة على الانشاء المعلق من الصلب مايلى : أ‌-المبنى الاداري لشركة فيلبس – هولندا : Philips administrative b., Eindhoven, Holland) في هذا المبنى تم عمل القالب الإنشائي بطول المبنى من الصلب , الشداد والكوابيل عبارة عن كمرات عميقة ( شكل 2 – 8 أ اضغط للمشاهده ) . ب‌-مبنى إداري – النمسا : Alpine montan administrative b.,

 قلب انشائى مربع الشكل فى المسقط الافقى , مكون من أعمدة من الصلب فى اركانة , ( شكل 2 – 8 ب اضغط للمشاهده ) وتم معالجة تاثير الرياح عن طريق الاطارات الصلب المتماسكة بالادوار – الناتجة من كمرات الدعامات ( الأعمدة ) الصلب الثقيلة – والكوابيل الحاملة للشدادات عبارة عن كمرات جمالونية عميقه من الصلب . جـ- مبنى مكاتب بفانكوفر – كندا : مبنى ذو انشاء معلق , مربع فى مسقطة الافقى وقلب انشائى مربع ايضا , يستمر بعد اخر دور , والشدادات فى هذا المبنى عبارة عن كوابيل من الصلب , تصل الى نهاية اعلى القلب الانشائى ( شكل 2 – 8 جـ اضغط للمشاهده ) . 2 – 3 المبانى ذات الانشاء بالاطار المتماسك من الصلب : Rigid steel frame buildings يتكون هذا الانشاء – عادة – من شبكة مديولية مستطيلة فى المسقط الافقى , والعمود والكمرة فى هذا الانشاء يتصلان بوصلات متماسكة ( صلبة ) , وهذا الانشاء يكون اقتصاديا باستخدام الصلب حتى 30 دورا . ولا يحتاج هذا الانشاء الى تقويات خاصة بمقاومة القوى الافقية ( الرياح ) حيث يقوم هو بهذة المهمة عادة , ونظرا للاستمرارية فى تكوينة , فالقوى الافقية تسبب انحناء لكل من الكمرة والعمود ( شكل 2 – 9 اضغط للمشاهده ) مما يستتبعة ضرورة التنبة عند عمل الوصلات حتى لا يحدث اى كسر مابين الأعمدة والكمرات . ومن الامثلة على هذا الانشاء مايلى : أ‌-مبنى الجناح الايرانى بالمدينة الجامعية – باريس : Iranian pavilion in the cite universitaire , Paris هذا المبنى لا يحوى اية اعمدة داخلية حيث تكون انشاؤة من ثلاثة اطارات متماسكة ( صلبة ) تحمل كمرات طولية ( ص ) فى اعلى المبنى وفى منتصفة والتى بينها تم عمل كمرات عرضية ( ع ) تم تعليق كل من الادوار الاربعة الاولى والاربعة ادوار الثانية منها . وكل من الاربعة ادوار الاولى والثانية لايتصلان كما ان الدور الارضى لا يحتوى على اى اعمدة الا على اعمدة الاطارات المتماسكة من الصلب . ب‌-امتداد لمبنى البرلمان – تشيكوسلوفاكيا : Extension of the Czechoslovakian parliament building in Prague امتداد لمبنى البرلمان القائم فى براغ , عبارة عن دورين من الانشاء المماثل للكبارى محمول على اربعة اعمدة يتضمن الانشاء دورين بكمرات من نوع الفرنديل . اما عن الانشاء فقد احتوى على الكمرات الفرنديل الاتيه : -كمرتين طوليتين محملتين على الأعمدة مباشرة ( أ ) . -كمرتين عرضيتين ( ب ) خارجيتين محملتين على ( أ ) ويحملان بدورهم الكمرتين ( جـ ) والداخليتين العرضيتين ( د ) . -انظر المسقط الافقى للكمرات ( شكل 2 – 11 ب اضغط للمشاهده ) . 4-نظم الشكالات للمباني الهيكلية من الصلب : Bracing system for steel – framed buildings وهذة الشكالات هى لمقاومة القوى الافقية , التى تحدث اساسا نتيجة للرياح التنى تترجم الى قوى ضغط وامتصاص , وقى بعض المناطق من العالم يجب تصميم المبنى بحيث يواجة بعض القوى الناشئة عن الزلازل , والقوى الافقية تكون عنصرا هاما للغاية فى تصميم المبانى العالية بصفة خاصة ومن مسببات القوى الافقية ايضا , قوى ضغط الارض والقوى الديناميكية الناتجة عن الحركة التذبذبية للالات ذات الأحجام الكبيرة فى المبانى . وبصفة عامة فكل مبنى يجب ان يزود بشكالات ملائمة ضد القوى الافقية وفعلها فى الاتجاهين . ونظم الشكالات تنقسم الى نوعين رئيسين – وفقا لوضعها فى المبنى 

– كما يلى 

: 3 – 1 نظم الشكالات الأفقية Horizontal bracing system 3 – 2 نظم الشكالات الراسية Vertical bracing system 3 – 1 نظم الشكالات الافقية Horizontal bracing system تعمل قوى الرياح على الاوجة الخارجية للمبنى ( الواجهات – الاسطح .... ) والتى يجب ان تنتقل الى عناصر التقوية الداخلية سواء الافقية منها او الراسية , وبصفة عامة هناك ثلاثة احتمالات للمناقشة بالنسبة لنظم التقوية الافقية كما يلى : أ‌-اذا كانت قوى الرياح التى تؤثر على الواجهة , تنتقل الى الاساسات عند كل صف من الأعمدة , لانحتاج فى هذه الحالة الى تقويات افقية . (شكل 2 – 12 أ اضغط للمشاهده ) . ب‌-وكحالة عكسية للحالة السابقة اذا كان انتقال الرياح الى الاساسات عن طريق عدد محدود من الأعمدة فوجود نظم للشكالات الافقية ضرورى فى هذه الحالة ( شكل 2 – 12 ب اضغط للمشاهده ) ويكون عادة فى المبانى الهيكلية من الصلب عبارة عن كمرات شبكية او الواح – من الصلب - . ج-فى هذه الحالة ( شكل 2 – 12 جـ اضغط للمشاهده ) , فان الارضيات تقوم بنقل القوى الافقية للرياح حيث ان تصميميها يكون ملائما لهذة المهمة من الناحية الانشائية , وتعمل البلاطات فى هذه الحالة كعمل rigid diaphragms . 3-2نظم الشكالات الرأسية:vertical bracing systems وهي تلك النظم المسئولة عن مواجهة القوى الأفقية التي تتعرض لها المباني متعددة الطوابق –رأسيا-وتندرج هذة النظم تحت ثلاثة أنواع رئيسية من حيث نوعها وان كان كثير من المباني يجمع بين أكثر من نوع منها في مواجهة القوى الأفقية. 3-2-1 حوائط القص الرأسية والقلوب الانشائيةshear walls and cores 3-2-2 الاطار المتماسك من الصلب rigid steel frame 3-2-3 الكمرات الرأسية الشبكية vertical lattice grids وهذه الشكالات الراسية بانواعها يجب وان-حتى تتمكن من نقل القوى الأفقية إلى الاساسات-يتم وضعها في المبنى في اتجاهين غير متوازيين –على الأقل-وفي ثلاثة مستويات وذلك حتى تتمكن من مقاومة القوى الأفقية الناشئة عن الرياح والمؤثرة على المبني في اتجاهين متعامدين. 3-2-1حوائط القص الراسية والقلوب الإنشائية: shear walls and corse عادة ما تكون من الخرسانة المسلحة ولكن نظرا لان الإنشاء الهيكلي بالصلب من الممكن تقويته ببساطة بواسطة الشكالات الصلب الرأسية vertical steel bracing فمن غير المستحب استخدام حوائط القص الخرسانية لهذا الغرض إذا كان من الملائم للمصمم وضع السلالم والمصاعد والخدمات ... داخلها وتستخدم الشدات في صب مثل هذه الحوائط وبخاصة الشدات المنزلقة _بخاصة في المباني العالية_ مع مراعاة مايلي : -الجدول الزمني لتسلسل الاعمال الخاصة بكل من الصلب والخرسانة . -اختلاف درجة تأثير الصلب والخرسانة بالاحمال المختلفة _وكذا اختلافهما من حيث التمدد والانكماش ....مع اختلاف درجات الحرارة. -اماكن اتصال الكمرات الصلب بالخرسانة حيث يجب إن تكون غاية في الدقة والضبط. وعلى وجه العموم يكون استخدام حوائط القص أو القلوب الإنشائية الخرسانية ذا فائدة في الحالات الاتية: -إذا كان من الممكن تجميع ابار المصاعد والسلالم في قلب انشائي يعمل كشكال والذي يشترط إن يكون ذا سمك مناسب للحماية من الحريق . -إذا كان من غير العملي أو ضد التصميم تزويد المبنى بشكالات شبكية داخليه أو خارجية lattice bracing -إذا كان وضع القلب الانشائي أو القلوب الإنشائية للمبنى خارجة من المتطلبات التصميمية وفي هذة الحالة تكون هذه اللوب علامات مميزة ويسهل تصميم المبنى بحرية كبيرة دون أي معوقات داخلية. ويوضح شكل( 2-13 اضغط للمشاهده ) بعض إشكال حوائط القص ويوضح شكل (2-14 اضغط للمشاهده ) الاحوال التي يستخدم فيها حوائط القص والقلوب الإنشائية. ومن الامثلة على استخدام القلوب الإنشائية كشكالات : 1-مبنى المركز الأوروبي –برلين Europe center ,Berlin مبنى مكاتب مكون من 22 طابق القلب الإنشائي وضع فيه سلالم والمصاعد والخدمات واستخدم انشائيا في مواجهة قوى الرياح الافقيه اقيم القلب بالكامل قبل البدء في العمل بطريقة الشدة المنزلقة لأعلى ثم وضع فوقه رافعتان (two derricks) للمساعدة في تشييد الهيكل الصلب وتم عمل الوصلة بين الكمرات الصلب والخرسانة بواسطة ألواح الصلب plates وضعت في الخرسانة. (اضغط للمشاهده ) 2- مبنى فرسان كولومبس –نيوهافنknights of Columbus building ,new haven مبنى مربع الشكل في المسقط إنشاؤه عبارة عن أربعة قلوب دائرية من الخرسانة المسلحة في الأركان وقلب انشائي مربع في منتصفه استخدمت القلوب الخرسانية كإنشاء رأس أساسي وشكالات راسية وإنشاء الأدوار عبارة عن كمرات عميقة عن الصلب على شكل حرف Tمن النوع المعرض للاحوال الجوية weathering steel)) وقد تركت الكمرات بدون أي حماية من الحريق فيما عدا وجود انظمة للرشاشات. 3-2-2 الاطار المتماسك من الصلب : rigid steel frame ويكون الإنشاء مكونا في هذه الحالة من عدد من الاطارات المتماسكة والتي قد تحتوي في بعضها على وصلات مفصلية (hinged joints) ولكن وجود الوصلات المتماسكة (rigid joints) يجب إن يكون بالقدر الكافي بحيث لا يصبح هناك سبب لاستعمال الشكالات القطرية (diagonal bracing) والميزة في استخدامه هو عدم وجود أي نوع من أنواع العوائق من ناحية التصميم في أي باكية من بواكي الإنشاء ولكنه يعد من اغلى الطرق الاقتصادية لاعطاء التقوية للهيكل الصلب الانشائي المستخدم ولذلك يستخدم عادة كحل لا مناص منه. ومن الامثلة على استخدام هذا النوع من الشكالات : 1-المبنى الاداري لشركة وارين للبترول –اوكلاهوما _الولايات المتحدة administrative building of Warren petroleum corporation ,Tulsa,Oklahoma. U.S.A مبنى مكاتب 12 دور متكرر مربع في مسقطه وضعت الاعمدة على مسافات متباعدة (11م) من محور لمحور تم عمل تقوية لهذا المبنى بواسطة اطارين متماسكين ممتدين للثلاثة بواكي ويوجد بكل واجهة 4 اعمدة والاعمدة الداخلية محيطة للخدمات بحيث لا تشكل أي عائق ولم يستخدم أي نوع من أنواع حوائط القص أو الشكالات قطرية diagonal bracing (اضغط للمشاهده) 2- مبنى اتحاد التأمينات الباريسية _مرسيليا union des Assurances de Paris (uap),Marseilles وفي هذا المبنى المكون من ثمانية ادوار صممت ثلاثة من واجهات الخارجية كاطارات يشترك معها كمرات شبكية ذات وصلات متماسكة مع الاعمدة والحائط الرابع عبارة عن حائط مشترك مقاوم للحريق من الخرسانة . 3-2-3 الشكالات الشبكية الرأسية vertical lattice bracing وتعد هذه الطريقة لتقوية المباني الهيكلية من الصلب من انجح الطرق واكثرها اقتصادا ومن الجائز عمل هذه التقويات بواسطة وصلات متماسكه(vertical lattice bracing) (اضغط للمشاهده) وتعد هذه الطريقة المباني الهيكلية من الصلب من انجح الطرق واكثرها اقتصادا ومن الجائز عمل هذه التقويات بواسطة متماسكة مما يعطيها خاصية الجمع بين عمل الاطار المتماسك والشكالات الشبكية. ويمكن استعمال هذه الشكالات الرأسية داخل المبنى فقط أو خارجه فقط أو بالداخل والخارج وفقا لما تدعو إليه الحاجه مع الاخذ في الاعتبار عند وضعها داخليا إلا تعوق الحركة والا تتعارض مع فتحات الأبواب وعند وضعها خارجيا يجب إن تعالج معماريا بحيث تصبح من العلامات المميزة للمبنى وعلى اية حال فاستعمال هذه الشكالات الرأسية الشبكية يخضع إلى الحسابات الإنشائية بكم الاحمال الواجب نقله عن طريقها والاشكال التالية توضح بعض وحدات الشكالات الراسية (اضغط للمشاهده) كما إن هناك طرقا مختلفة لاستعمالها سواء بالنسبة للمسقط الافقي أو الواجهات . اضغط للمشاهده والامثلة على استخدام هذه الشكالات الراسية سواء الداخلية او الخارجية منها أو التي تجمع الاثنين معا كثيرة ومنها مايلي : 1-مبنى مكاتب شركة بيواج الرئيسي-برلين:lead office building for bewage,Berlin استعمل في هذا المبنى الشكالات الداخلية فقط حيث تم استخدام الشكالات الضيقة في الباكية الصغيرة عرضيا وكذا في الباكية داخلية بين عموديين داخليين كما تم عمل شكالات عرضية ممتدة حتى الاعمدة الخارجية في دورين فقط الثاني والخامس وكان ذلك بناء على الحسابات الخاصة باحمال الرياح وذلك لتقليل الانحناء الافقي . (اضغط للمشاهده) 2- مبنى ألكو- سان فرانسيسكو- الولايات المتحدة : Alco building ,san Francisco,U.S.A. تم عمل التقوية في هذا المبنى بواسطة شكالات شبكية رأسية خارجية عبارة عن كمرات ثقيلة من الصلب تم تصميمها لتساعد كذلك في تحمل الاحمال الرأسية مع الاعمدة الداخلية للمبنى (اضغط للمشاهده) هذا وقد يكون أكثر أنواع الإنشاء ملائمة للارتفاعات المختلفة وهذا التصنيف إنما يقوم على أساس دراسة الكفاءة الإنشائية المثلى التي تعني بكم المادة المستخدمة للانشاء بالنسبة للمسطحات الاجمالية بالمباني (وزن مادة الإنشاء/المسطحات الاجمالية) ومما يجدر الاشارة إليه إن هذه الدراسة إنما هي للاسترشاد فمبنى الامبايريست Empire state كان انشاؤه عبارة عن اطار متماسك من الصلب مع حوائط خرسانية وهذا النوع من الإنشاء مشار إليه ليطبق في المباني حتى 40 طابق. صورة انواع الانشاء الاكثر ملائمه للارتفاعات المختلفه(اضغط للمشاهده)1 الفصل الثاني : صلب الإنشاء :structure steel في هذا الفصل نتعرف على صلب الإنشاء من حيث ماهيته وانواع منتجاته المستخدمة في الإنشاء وطرق رباطها المختلفة وبعد ذلك نتعرض لانواع القطاعات الأساسية المستخدمة في مكونات الإنشاء بالصلب وكذلك طرق وصلاتها المختلفة. على انه يجب ملاحظة إن القطاعات المستخدمة من الصلب سواء الاعمدة أو الكمرات أو الشكالات الخاصة بالقوى الأفقية تخضع بصفة أساسية من حيث نوعها ومقاساتها وطرق وصلاتها المناسبة لعدة عوامل أساسية لاتخاذ القرار المناسب لها ولعل أهم هذه العوامل : -نوع الإنشاء المستخدم وحسابات الاحمال الإنشائية المختلفة. - طبيعة المبنى المصمم وارتفاعه ومواصفاته والاشتراطات الخاصة بت. - الخدمات المختلفة المطلوب توافرها بالمبنى . 1- الحديد والصلب : steel توصف أنواع الحديد الصلب حسب مكوناتها الكيميائية كما يلي : أ‌-الصلب القابل للطرق mild steel ب‌-السبيكه الصلب المنخفضه low alloy steel ت‌-السبيكة الصلب المرتفعة high alloy steel وتحتوي كل أنواع الصلب على خليط من العناصر الغير حديدية والتي تحدد كمياتها في الحديد صفات ومواصفات الصلب كمنتج نهائي ولكن يبقى الكربون كأهم عنصر يدخل في صناعته حيث انه في النهاية العنصر الاساسي الذي يميز الصلب عن الحديد الخام . واغلب الصلب المستخدم في صناعة المباني يكون من نوعين : -صلب 37 st.37 mild steel -صلب 52 st.52 low alloy steel وهذه الأنواع يعبر عنها بصلب 43 ،50 في الأنواع الانجليزية من الصلب . وهناك أنواع خاصة من الصلب تنتج لتستخدم في احوال خاصة ولمتطلبات معينة يحكمها كمحدد رئيسي في الاستخدام اقتصاديات المبنى وحاجة الإنشاء الملحة في استخدامها وهي : -الصلب المعرض للاحوال الجوية weathering steels -الصلب الغير قابل للصدأ stainless steel -الصلب الانشائي المعرض لقوى شد عالية high –tensile structural steels (fine –grained steels) 2-منتجات الصلب الإنشائيةstructural steel products 2-1 القطاعات المسحوبة على الساخن hot –rolled sections 1-قطاعات حرف IPE & IPB sections (I) 2-قطاعات مجرى channel sections (U) 3-القطاعات الصغيره smaller rolled sections 3-1 الزوايا المتساوية equal angles 3-2 الزوايا الغير متساوية unequal angles 3-3 قطاعات حرف T.sections (T) 3-4 القضبان المستديرة والمربعة واللوحية round, square and plate pars 4- الالواح والصفائح plates & sheets 5-القطاعات المسلوبة strips 6-القطاعات المفرغة hollow sections والقطاعات المسحوبة على الساخن هي القطاعات التي تستخدم غالبا لاغراض الإنشاء بالصلب وبصفة عامة وفي المباني متعددة الطوابق بصفة خاصة. (اضغط للمشاهده) 2-2 القطاعات المشكلة على البارد cold-formed sections وهذه القطاعات تعطي حرية اكبر في تشكيلها بالمقارنة بالقطاعات المسحوبة على الساخن مما يعطيها خاصية التكيف مع المتطلبات الإنشائية ثم أنها خفيفة الوزن وتحتوي على كمية اقل من الصلب بالمقارنة بمثيلاتها من القطاعات الأخرى. هذا ولا تستخدم هذه القطاعات عادة في إنشاء المباني متعددة الطوابق نظرا لأنها ليست بالقوة الكافية لتحمل لتحمل القوى المؤثرة عليها كعناصر انشائية حاملة وتستخدم بكثرة في عمل الاسطح الخفيفة وكذلك في عمل الشدات الصلب المستخدمة في عمل بلاطات الأدوار اضغط للمشاهده 3- طرق الربط:methods of connections تصنع معظم قطاعات حديد المنشآت بمواصفات وأشكال ومقاسات نمطية دولية حيث تقوم كل شركة منتجة لهذه القطاعات بعمل كتالوج خاص بها كما يوجد ثلاث طرق رئيسية لربط هذه القطاعات الحديدية مع بعضها بالاتي: 1-مسامير البرشام Rivets تستعمل مسامير البرشام لربط قطاعات الحديد ببعضها . ونوع البرشام الشائع الاستعمال هو ذات القصبة والرأس الكروية (Snap Head ) . وطريقة ربط لوحين حديد بالبرشام يتم بتسخين البرشام حتى يحمر معدنه ثم يدخل في الثقب المجهز في لوحي الحديد قصبة البرشام المسخنة حتى يظهر من الجهة الأخرى للوحين المذكورين. فبينما الرأس الكروية للبرشام في موضعها يدق على قصبة البرشام الخارجية من وجه لوحي الحديد الآخر بالمطرقة ليشكل منها رأس كزاوية مماثلة للأخرى – والربط بالبرشام يحدث ربطا محكما لقطاعات الحديد نظرا لملء فراغ الثقب بالبرشام أثناء تسخين معدنه وعند برودته ينكمش معدنه ويحدث الربط المحكم بينهم. كذلك يمكن الحصول على عمل رأس غاطسة بدلا من الرأس الكروية في بعض الحالات الخاصة. 2-مسامير الربط وصواميلها Bolts and Nuts تصنع مسامير الربط من الحديد الأسود المطاوع (Mild steel Black Bolts ) وتستعمل في ربط قطاعات الحديد بالموقع . حيث يدخل قصبة المسمار في الثقوب المجهزة بقطاعات الحديد المراد ربطها ثم تربط نهاية قصبة المسمار الرابط بالصامولة الخاصة به ثم يحكم الربط عليها وبعدها يدق على نهاية طرف قصبته لعدم خروج الصامولة منه – ولعدم أمكان الربط المحكم لقطاعات الحديد بالمسمار الرابط في التشييد لذلك تتحرك وصلابتها غالبا. وعلى ذلك يعتبر وصل قطاعات الحديد بالمسامير الرابطة اقل من ربطها بالبرشام. 3-اللحامات Welding تعتبر اللحامات أكثر الطرق استعمالات لربط حديد المنشآت مع بعضه في الوقت الحاضر . ويستعمل بشروط ومواصفات خاصة كمثل المتبعة في مواصفات هيئة اللحام الأمريكية (American Welding Society ) حيث تتم عملية اللحام (Welding process) عادة كالاتى: " عند لحام حديد المنشآت العادية (Mild Steel ) تتبع : طريقة لحام حديد المنشآت عالي المقاومة (High Strength Steel ) تتبع إحدى الطرق الآتية : 1-طريقة اللحام بقوس غاطس (Submerged –Arc) 2-طريقة اللحام بقوس معدني بالغاز (Gas Meta –Arc ) 3-طريقة اللحام بالقوس المتحرك ( Flux Cored –Arc ) ويستعمل عادة في هذه اللحامات باراليكترودز (Bare Electrodes ) أو جرانيولار فلكس (Granular Flux ) ولا يسمح على الإطلاق باستخدام لحام الأوكسجين . يوجد أنواع كثيرة من اللحامات المستعملة في لحام حديد المنشآت نذكر أهم أنواعها. (اضغط للمشاهده) اشكال المنشات الحديديه (اضغط للمشاهده) 4- الاعمدة : columns 4-1 انواع قطاعات الاعمدة types of sections يقدم الإنشاء الهيكلي بالصلب انواعا واشكالا مختلفة لقطاعات الاعمدة التي يمكن استعمالها وفقا لمختلف متطلبات المباني والتصميمات والانشاء. ألواح قواعد الأعمدة و طرق تثبيتها : ( Base plates & anchorage of column bases ) نظرا لان الاجهادات المسموح بها في الصلب , اكثر بكثير من تلك المسموح بها في الخرسانة , لذلك وجب توزيع هذه القوى و الاجهادات التي تتركز عند قدم العامود عن طريق قاعدة من الصلب إلى الأساسات الخرسانية , و يثبت العمود باللحام عادة في هذه القاعدة . (اضغط للمشاهده) وصلات الأعمدة : column splices تورد الأجزاء ( الحطط ) المكونة للأعمدة إلى الموقع بأطوال طول يمكن ان - يصل في بعض الأحيان حتى 20 متر – لتسهيل عملية الإنشاء و يتم هذا التوريد وفقا لنوع الانتاج , و ظروف التنفيذ و ارتفاع المبنى .... و الشكل يوضح بعض طرق عمل الوصلات حطط الأعمدة . بعض طرق وصلات الاعمده(اضغط للمشاهده)1 وصلات الأعمدة بالكمرات : beam-to-column connection و تختلف نوع الوصلة , و طرق تثبيتها المختلفة وفقا لحسابات الأحمال و نوعية القوى المختلفة ( قص , شد , عزوم , .... ) التي تتعرض لها . (اضغط للمشاهده) بعض طرق وصلات الأعمدة بالكمرات الكمرات : Beams and Girders أنواع قطاعات الكمرات : Types of Beams , Girders , section يمكن القول ان قطاعات الكمرات الصلب تندرج تحت هذه الأنواع : 1.الكمرات المصمتة Solid Web Beams & Girders 2.الكمرات الكاستيلا Castellated Beams 3.الكمرات الفيرينديل Vierendeel Girders 4.الكمرات الشبكية Lattice Girders اشكال الكمرات (اضغط للمشاهده) وصلات الكمرات بالكمرات : Beam To Beam connection هذه الوصلات ( Connections ) يجب ان تفي بالغرض المصممة على اساسه , من حيث نوع الاجهادات و الأحمال المنقولة عن طريقها يستخدم في هذه الوصلات المسامير القلاووظ العادية , و يشترك معه اللحام كذلك في بعض الوصلات . (اضغط للمشاهده( عناصر التقوية ضد القوى الأفقية ( الشكالات ) Stiffening Elements و في هذا البند لن نعرض لما سبق عرضه من الطرق المستخدمة للتقوية أو طرق وضعها .... و إنما سنعرض بالرسومات بعض الوصلات الخاصة بطرق الشكالات المختلفة لتقوية المباني ضد القوى الأفقية . بعض الوصلات الخاصة بالشكالات الأفقي Connections of Horizontal Wind bracing (اضغط للمشاهده) بعض وصلات الكمرات الصلب بالحوائط الخرسانية (اضغط للمشاهده) صورة: قام بالبحث: اسامه جلال قسم الهندسه المعماريه\جامعة الزقازيق ج م ع ^^^^^^^^^^^^^^^^ الباب الأول: مقدمة : انتشر الإنشاء باستخدام الجمالونات الفراغية space truss في منتصف القرن التاسع عشر . وإن كان استخدام الجمالونات الحديدية التقليدية conventional truss في مجالات الإنشاء في أواخر القرن الثامن عشر حيث كانت استعمالاتها الأولية قائمة علي عدم الدراية الكاملة بإمكانيات الحديد الإنشائية ومن المحاولات الأولية لاستخدام الجمالونات التقليدية في تشييد البحور الواسعة سقف المسرح الفرنسي تصميم المهندس vicror louis عام 1786 ومع تقدم حركة التطور مر الانشاء باستخدام الجمالونات الحديدية بالكثير من الابحاث والتطورات الانشائية لعنصر الحديد فكانت القطاعات المستخدمة في الانشاء في ذلك الوقت كبيرة حيث كان يتم تجمع الاجزاء المشكلة للجمالونات بالمسامير والبرشام واللحام وذلك باستخدام ألواح تقوية . ولقد ساعدت الجمالونات التقليدية علي تحقيق بحور واسعة انشائية لفراغات انتفاعية لم يكن في الامكان تحقيقها في ذلك الوقت دون استخدام الجمالونات التقليدية - وباستمرار حركة التطور في المضي نحو تحسين الخواص الانشائية للجمالونات حتي منتصف القرن التاسع عشر اذ كان تصنيع أول هيكل فراغي فقد فتح أفاقا معمارية لتحقيق بحور واسعة لا يمكن تحقيقها دون الوقوف علي القدرات الانشائية حيث قلت القطاعات الانشائية المستخدمة وتنوعت الاشكال والوصلات المشكلة للهياكل الفراغية بل وتنوعت المواد المستخدمة في تصنيع الهياكل .... فقد دخل عنصر الالومنيوم والكروم والنحاس في تصنيع الهياكل وخاصة الهياكل الفراغية الكروية والمنحنية لقلة الجهادات الواقعة عليها والمعض لهل التشكيل الفراغي فاستخدمت الهياكل الفراغية بنجاح في تحقيق بحور انشائية لفراغلت معمارية وصلت حتي 200 قدم فتحملت الوصلات المجمعة للهياكل القوي المحورية المعرض لها الجمالون الفراغي هذا بجانب استخدام وحدات سابقة التجهيز المكونة للهيكل الفراغي باستخدام نظرية التوحيد القياسي . وامكانية التكرارية في اللاجزاء المشكلة للهيكل الفراغي وتختلف أساليب الوصلات في الهياكل الفراغية من نظام انشائي ألئ أخر تبعا للعناصر المستخدمة في التشكيل الفراغي سواء كانت مربعة أوة مستديرة فهناك العديد من التشكيلات الهندسية للهياكل الفراغية التي ساهمت في تحقيق فراغات انتفاعية لبحور متنوعة كما نري في استاد مدريد وجناح الولايات المتحدة وتختلف تكلفة الهياكل الفاغية تبعا للبحور الانشائية المراد تغطيتها وتبعا للاستخدامات الداخلية للفراغات فهي أخف وزنا وأقل عمقا من الجمالونات التقليدية الحديدية مما يزيد في الحجم الداخلي للفراغ هذا بجانب ما تتميز به من سرعة التركيب المطلوبة وباستخدام كميات أقل من المواد الانشائية في التكوين الانشائي للفراغات. فبظهور المنشأت الفراغية فتحت الكثير من الافاق العلمية في تصميم وتنفيذ فراغات انتفاعية لبحور واسعة فكثرت وتنوعت التصنيفات المختلفة لكل من الجمالونات والهياكل الفراغية والتي سنتناولها في هذا البحث . التطور التـاريخي لاستخدام الحديـد اتسم القرن العشرين بالتقدم التكنولوجي الذي يفوق عشرات المرات ما حدث في آلاف السنين السابقة ففي الماضي كان المبني الواحد يحتاج لبنائه عشرات السنين ولم يكن في استطاعة المعماري أن ينفذ أكثر من مبني أو ثلاثة خلال فترة حياته أما في هذه الفترة وبفضل وسائل التشييد الآلية الحديثة وتعدد وسائل النشر وثورة المعلومات إلي تشيد العديد من المباني لرواده وانتشارها في البلدان المختلفة ، فنجد ظهور نوعيات مختلفة من المباني يحتاج الي نوعين من المختصين المساعدين للمعماري لأنها ذات نوعيات معقدة ومتعددة الوظائف مثل المطارات والمستشفيات وناطحات السحاب وقاعات المؤتمرات الدولية والملاعب الرياضية والمتاحف ولذلك نجد أن الطراز والأشكال المعمارية تأتي كنتيجة طبيعية ومنطقية تعبر عن وظيفة المبني واحتياجاته وطريقة إنشاؤه والمواد المستخدمة في ذلك مع التوافق مع البيئة المقام عليها وكما يحدث دائما نجد عند ظهور أي اتجاه جديد في العمارة ، من هو يعارضه ومن هو يؤيده ولذلك نجد قلة من المعماريين اتجهوا إلي عمارة جديد تتفق وتعبر بصدق عن احتياجات العصر الذي أمدهم بالكثير من المواد والإمكانيات الإنشائية والتي لم تكن متاحة من قبل وانتهز المهندسون الإنشائيون الفرصة وقاموا بتشييد العديد من المباني الصناعية والمرافق العامة مستغلين ما وفرته الثورة الصناعية من إمكانيات وظهر ذلك بوضوح في الأعمال التي نفذت بالخرسانة المسلحة والهياكل الحديدية والزجاج علي نطاق واسع . وقد كان من اشهر المهندسين الإنشائيين المهندس( فوللر ) حيث أعطي الفرص للمعماريين من الإبداع في استخدام الهياكل المعدنية بطرق مختلفة عن النمطية وتجلي ذلك في الصالة الضخمة علي شكل كرة في معرض نيويورك الدولي في الستينات من هذا القرن وكذلك القبة الجبودبسيك المستخدمة في معرض فرانكفورت بكندا . التسلسل التاريخي لاستخدام الحديد في المباني القصـر البللوري – لنـدن من تصميم جوزيف باكستون في عام 1851 م (اضغط للمشاهده) Eiffel - وقد وصل ارتفاعه إلى ما يقرب من 300 م فوق مستوي البحر واعتمد جوزيف أيضا علي تجميع القطع الحديدية المصنعة بدقة شديدة تصل الي 1 : 10 من الملم . وإذا هو يزهو بعض 17 شهر من البدء المبني بأنة قد شيد ليظل راسخا إلي الأبد ليقاوم عوامل الزمن وعوامل المناخ ، وقد انتقد هذا المبني قبل أن ينتهي بأنة يهدد الذوق الفرنسي الرفيع إلا أن عجلة التطور قضت بأن ما كان مزمعا إنشاؤه ليكون بناءا مؤقتا ينتهي بانتهاء معرض باريس قد غدا أحد معالم المدينة . وقد اكتشفت لهذا البـرج استخدامات متعددة ، لم تكن في الحسبان وقت إنشاؤه كنقطة ملاحظة وكمحطة للأرصاد الجوية ومحطة لاسلكية ، ولقد كان برج إيفل هو النموذج الأول لناطحات السحاب الأولي المشيدة من الصلب رمز المدن العصرية . أبعاد البرج وارتفاعاته(اضغط للمشاهده)1 البرج أثنـاء التشييد (اضغط للمشاهده)2 تفاصيل البرج(اضغط للمشاهده)3 صالة الآلات بمعرض باريس الدولي عام 1889م(اضغط للمشاهده)1 ومنذ أوائل القرن العشرين بدأ ميس فان دروه وهو أحد رواد عمارة القرن العشرين والذي مبدأه _ Less is more _ وكان يسعى إلى الوضوح وقد أثر ذلك على تصميماته ، وقد تدرب في مكتب المعماري _ peter Behrens _ وكان أول من استخدم الهيكل المعدني في التصميم المعماري. ومن أهم أعمـال ميس فان دروه : - مصنع التوربينات لشركة _ A. E .G _ بروسيا وهو من أهم المباني التي شيدت في بدايات القرن وتميزت بالهيكل المعدني المغلف برداء من أنواع كبيرة من الزجاج حيث اتبع هذا المنهج وطوره حتى أصبح من العلامات المميزة له نظرا لما ابتكره من تفاصيل غاية في البساطة والدقة للتوفيق بين الهياكل المعدنية والزجاج وحوائط الطوب الظاهر . _ ثم تلا ذلك مصنع للأحذية لشركة fagus في بلدة Alleld والذي غيرت واجهاته بالهيكل المعدني مع مسطحات كبيرة من الزجاج أكسبته خفة ورشاقة غير معهودة في المباني. _ وبعد ذلك قلت أعماله ومن أهمها فيللا Farnsworth (سنة 1946 ) ، و العمارات السكنية التي أقامها أمام بحيرة شيكاغو (سنة 1950 ) ، ثم مبنى قسم العمارة بمعهد إلينوي للتكنولوجيا ( سنة 1962 ) وكان أهم ما يميز ميز فان دروه البساطة المتناهية والنسب المعمارية الجميلة والإنشاء الصريح . عمارة Seagram (اضغط للمشاهده)1 عمارة Seagram من أهم الأعمال المميزة للمعماري ميس فان دروه والتي أصبحت شكلا تقليديا اتبعه الكثير من المعماريين في أمريكا وأوروبا قسم العمارة في معهد إلينوي للتكنولوجيا وتفاصيل الهيكل الحديدي للمبنى(اضغط للمشاهده)1 _ وفي الستينات من القرن ظهر المعماري ( نورمان فوستر ) الذي انتهج فلسفة ميس فان دروه وكانت فلسفته تستند علىخلق عمارة تستهلك أقل و أخف قدر من مواد البناء وفي ذات الوقت تستهلك أقل قدر من الطاقة في الإنارة وتكييف الهواء ، على أن تتسم بالمرونة وكان يفضل استخدام الهياكل المعدنية عن الخرسانة المسلحة لما تنتجه من خفة ورشاقة وسرعة في التشييد ومن أعماله : بنك هونج كونج بشنغهاي : نجد أن به أسلوبا إنشائيا مبتكرا في تصميمه حيث اعتمد فيه على هياكل من الصلب في تشكيلات جديدة تعتمد علي اقل قدر من الأعمدة الإنشائية في الداخل والخارج ومن ثم أعطي شكلا ملفتا للنظر في وسط المباني التقليدية المجاورة بنك هونج كونج بشنغهاي أسلوب إنشائي مبتكر في تصميمه (اضغط للمشاهده)1 هذه المقدمة ما هي إلا لمحة بسيطة تناولنا فيها عرض موجز لبدء استخدام الحديد كعنصر إنشائي مسيطر وقوي وتأثيره على التشكيلات المعمارية وما كان اختيارنا للمعماري الرائد ميس فان دروه إلا لكونه من أوائل من شجع وساعد وكان له التأثير القوي علي استخدام وتطوير الحديد لإنتاج عمارة رقيقة ورشيقة أما نورمان فور ستر لأنه تبنى فلسفة ميس فان دروه ومازال عطاءه إلى الآن . وسوف نتناول بالعرض والتحليل بعض الأمثلة في النصف الثاني من القرن العشرين التي تمثل العمارة الذكية وكيف ساعد الحديد علي إنتاجها عالميا . إن التطور التكنولوجي الذي ساد العالم أثر في المجالات المختلفة ومن أهم هذه المجالات أنظمة الإنشاء حيث تأثرت العناصر الإنشائية وبالتالي أثرت على عنصر الحديد فظهرت أنواع مختلفة من الهياكل الفراغية التي تختلف من حيث الأشكال الهندسية والحجم وتفاصيل الوصلات والتركيبات ، واذا ما نظرنا إلى بداية استخدام الهياكل الفراغية نجد القطاعات المستخدمة في إنشائها آنذاك كانت ضخمة جدا وترتبط معا بواسطة ألواح تقوية – Gusset plate _ وتختلف من منشأ إلى آخر تبعا إلى لشكل العناصر المستخدمة سواء كانت مربعة أو مستديرة وعناصر الاتصال سواء كانت مسطحة أو مجعدة أو كمرات من الألمونيوم أو الصلب أو غيرها إذ يتمتع كل نوع بإمكانيات ضخمة مما يعطي تشكيلات هندسية متعددة للهياكل الفراغية . بالإضافة إلى إمكانية رفع أحمال متحركة مثل الأوناش عند نقط الالتقاء مما يعطي المصمم حرية كبيرة في التصميم . 1- نجد أنه من أوائل الأمثلة التي تمثل استخدام الحديد في الفن المعماري قد ظهرت في نهاية القرن التاسع عشر ومنها القصر البللوري الذي أقيم في حديقة هايدمارك بوسط مدينة لندن سنة 1851 تصميم المعماري 2- ثم تلاه برج _ Eiffel tower _ في باريس سنة 1818 من تصميم المهندس Gustave 3- والمبنى الثالث هو صالة الآلات في باريس سنة 1889 تصميم المهندسين Dutert ، Ttanein وتكونت من صالة واحدة كبيرة واعتبرت عملا إنشائيا فذا حيث بلغ بحرها حوالي 11 م وطولها 410 م ونفذت بدون أي أعمدة في داخلها واستقر ثقل الأحمال بالسقف علي نقط ارتكاز هيكلها الحديدي من الجانبين وبذلك سمح كامل مسطحها بترتيب المعروضات بأي شكل يراه المسئولين كما سمحت باستغلالها بعد ذلك في اغراض أخري مع السماح بتواجد حوالي 100 ألف زائر داخلها في آن واحد دون أي عائق من الأعمدة الإنشائية . الباب الثاني تصنيف المنشات الفراغية : تقع المنشات الفراغية تحت نطاق المنشات التي تقاوم الاجتهادات الواقعة على القشرة المغلفة للفراغ بتحليلها فى اتجاه أعضائها إلى قوى الشد والضغط وتنقسم المنشات الفراغية الى منشات يكون التكوين الانشائى المشكل للفراغ باستخدام الجمالونات التقليدية او باستعمال هياكل فراغية وتنقسم كل من الجمالونات التقليدية والهياكل الفراغية الى ثلاثة تصنيفات منها الجمالون المستوى والمنحنى والكروى والهياكل الفراغيه المستوية والمنكسرة والمنحنية فتنوعت وكثرة المسميات لكل منها. يتكون التشكيل الانشائى للهيكل باستخدام عدة شبكات مجمعة مع بعضها بحيث يقوم الهيكل بتوزيع قوى الشد والضغط Tension & Compression المعرض اليها التكوين الانشائى للفراغ وتشكيل الهياكل الفراغية بوحدة اساسية " موديولية " متكررة مثلثة أو مربعه أو مسدسه . وتنقسم الهياكل الفراغية إلى :- أ‌-هيكل فراغى مستوى ب‌-هيكل فراغى منكسر جـ - هيكل فراغى منحنى أو كروى ولقد تنوعت الاشكال الفراغية باستخدام الوحدة المويولية المتكررة فظهر لها العديد من التصنيفات -نستعرض بعض الأمثلة التي توضح اهم التصنيفات للمنشات الفراغيه وخاصه ما ساهم منها فى انشاء البحور الواسعه للفراغات الانتفاعيه المعمارية المختلفه Space structures classification(اضغط للمشاهده)1 1- الجمالونات التقليدية :- استخدمت الجمالونات التقليدية على تنوعها ومنذ مراحل اكتشافها واستخدامها فى مجال المنشات المعمارؤية بنجاح فى تشييد المشروعات الكبيرة ذات البحور الواسعه خاصة فى تحقيق فراغات معمارية كبيرة وضخمه وتنقسم الجمالونات التقليديه من حيث التكوين الانشائى المشكل للفراغ الى جملون مستوى وجمالون منحنى وجمالون كروى وقد تنوعت وكثرة الاشكال والمسميات للتصنيفات الثلاثة السابقة ونستعرض اهم الامثلة المعمارية لكل منها وخاصة ما ساهم فى تحقيق بحور انشائية لفراغات انتفاعية معمارية أ- جمالون مستوى يكون التشكيل الانشائى للتكوين الفراغى باستخدام جملونات تقليدية تتخذ الشكل المستوى على المستوى الراسى او الافقى ومنها بحر حر اعمدة على الاطراف انشاء كابولى مفرد او مزدوج بحر حر وكابولى مزدوج واستخدم الجمالون المستوى بنجاح فى التشكيل الانشائى لسقف مشروع محطة السكة الحديد وكذلك قاعات مركز القاهرة الدولى للمؤتمرات ودار الابرا الجديدة ومضلت نادى الشمس فساهمت الجمالونات المستوية على تحقيق فكرا متنوعا ومتميزا لبحور انشائية فراغات انتفاعية مختلفة . اضغط لمشاهدة الصورة1 وباستخدام الجمالونات التقليدية المستوية والمرتكزة عند الاطراف ( بحر حر Free Span ) على اختلاف تصنيفاتها ، امكن تحقيق بحور انشائية متنوعة ما بين كبيرة وضخمة Large &Megs large spane اضغط لمشاهدة الصورة 2 وبالحراسة الانشائية للتكوين التشكيلى للفراغ الامتداد الافقى باستخدام الكابولى المزدوج لتكوين فراغات انتفاعية تفى بالمتطلبات الوظيفية للفراغ . اضغط هنا لمشاهدة الصورة 3 ومزيد من التطوير الانشائى للمادة امكن التشكيل المطلوب للفراغات المعمارية وبدراسة حركة الاجهادات للتكوين الانشائى باستخدام ( بحر حر وكابولى مزدوج ) ب- جمالون منحنى Curved Truss (single curved Truss) ويكون التكوين الانشائى للتشكيل الفراغى باستخدام التقليدية متخذه التشكيل المنحنى الفراغى سواء باستخدام جمالونات مفردة الانحناء أو مزدوجة الانحناء ومنها Four cylindrical Surfaces foming (cross Vault ) اضغط هنا لمشاهدة الصوره 1 وبالدراسة الانشائية امكن استخدام الجمالونات التقليدية استخدام الجمالونات التقليدية لتكوين فراغات انتفاعية تفى بالمتطلبات الوظيفية والاحتياجات المعمارية للفراغات المختلفة . فاتسمت الجمالونات بالمرونة في التشكيل الفراغى جمالونات حديدية مزدوجة الانحناء(اضغط للمشاهده) 2 Two cylindrical Surfaces Rising Toward center جـ- جمالون كروى Spherical يكون التشكيل بالجمالونات التقليدية متخذا التشكيل الكروى للتكوين الفراغى كما في القبة الجيوديسية Geodesic Dome فقد استخدم الجمالون الكروى بنجاح كما في سقف جامع مطار الملك خالد – الرياض اضغط لمشاعدة الصورة 1 مرونة التشكيل المعمارى للفراغات باستخدام وحدات مديولية متكررة ( نظرية التوحد القياسى ) امكانيات انشائية متطورة للتكوين الفراغى الكبيرة Large Span باستخدام الجمالونات الحديدية التقليدية . مسقط افقى للجمالون الكروى(اضغط للمشاهده) 2 أشكال هندسية مختلفة من الهياكل الفراغية في محاولة للوصول إلى التصميم الجمالي المطلوب فضلا عن الحصول على القوة المطلوبة الباب الثالث الحديد و الصلب و المنشات متعددة الطوابق نعرض فى هذا الباب للحديد والصلب , من حيث استخدامه لإقامة المنشات متعددة الطوابق , فى محاولة للتعرف على جوانب الاستخدامات والتطبيقات المختلفة لة عالميا ذلك من خلال فصولة الأربعة , والتي يختص كل منها بجانب من جوانبه المختلفة وهى كما يلى :- الفصل الأول : أنواع الإنشاء بالصلب للمباني متعددة الطوابق ( المكونات الأفقية – المكونات الراسية – التقويات فى القوى الأفقية ) . الفصل الثاني : طبيعة الإنشاء ( ماهيته – منتجاته الإنشائية – طرق الربط بين القطاعات – قطاعات العناصر المختلفة ) . الفصل الأول : أنواع الانشاء بالصلب للمبانى الهيكلية المتعددة الطوابق : Types of supporting structure for multi -storey steel- framed buildings يتناول هذا الفصل بالشرح والتفصيل كل من مكونات الإنشاء المختلفة فى المبانى المتعددة الأدوار الهيكلية من الصلب التى يمكن تقسيمها – وفقا لطريقة انتقال – الأحمال الافقية والراسية منها الى الأساسات – الى ما يلى : 1-الانشاء الافقى ( انشاء الدور ) وهو المسئول عن حمل القوى والأحمال الراسية ونقلها أفقيا الى أماكن الدعامات ( الأعمدة ) ويتكون من البلاطات والكمرات . 2-الدعامات الراسية (الأعمدة ) وتنقل هذى الأحمال الى الأساسات . 3-النظم الافقية والراسية للشكالات ( bracing ) وهى الخاصة بنقل القوى الافقية من رياح وزلازل وقوى ضغط الأرض والمياه ..... الى الأساسات . اولا : وحدات الانشاء الافقية : 1 – 1 تحميل الادوار بدون كمرات flat slab : هذه البلاطة المثبتة من جهاتها الأربعة تنقل الأحمال مباشرة الى الأعمدة ( شكل 2 – 1 أ ) وتكون هذه البلاطة ثقيلة جدا مع البحور الواسعة , ولهذا فهي تكون مناسبة جدا مع الأعمدة المتقاربة ( closely spaced columns ) ويستخدم هذا النوع بكفاءة فى البحور الصغيرة والمتوسطة ( 6 – 10 م ) ويكون سمكها فى المتوسط مابين 20 – 40 سم , ولا تحتاج الى سقف سقف زائف . ويناسب هذا النوع من البلاطات المبانى السكنية والفنادق بصفة خاصة . ويمكن لتخفيف الأحمال إن تكون هذى البلاطة ذات أعصاب ( مجوفة ) فى اتجاه واحد ( شكل 2 – 1 ب ) أو فى الاتجاهين بطريقة ( waffel slab ) شكل ( 2 – 1 جـ ) ويعتبر نظام البلاطات المرفوعة ( lift slab ) فى الانشاء مثاليا فى تنفيذها . 1 – 2 نظام تحميل الأدوار بكمرات فى اتجاه واحد : Floors with one way beam system كمرات الدور فى هذه الحالة تحملها الأعمدة مباشرة وطريق انتقال الأحمال فى هذه الحالة قصصي ولهذا يعتبر هذا الحل اقتصاديا – فى أحوال كثيرة - وتكون الشبكة المديولية بهذا النظام مكونة عادة من مستطيلات ذات اتجاه طولي , والأعمدة الخارجية متقاربة , حوالي 1.5 – 3.00 متر ولكنها ذات بحر واسع من الناحية الأخرى , يصل فى بعض الحلول الى 30 متر , يمتاز هذا الحل بصغر قطاعات اعمدتة , حتى أنها تكون بطبيعتها القوائم الراسية ( mullions ) للواجهة , ويستخدم مثل هذا النظام فى التحميل بكثرة فى الانشائي الهيكلي بالصلب . أعمدة ذات بحر واسع فى اتجاه الكمرات , ومتقاربة فى اتجاه انتقال الأحمال , وعند تصميم مثل هذا النظام بدون أعمدة داخلية ( شكل 2 – 2 ب ) , فيمثل ذلك حلا مميزا فى المبانى التى يستخدم فيها وبخاصة مباني الجراجات المتعددة الأدوار . وعمق البلاطة والكمرة فى هذه الحالة يتوقف على البحر , ولكنة يكون فى المتوسط مابين 35 – 70 سم ؟. ويمكن إن يكون الحل فى بعض المبانى مكونا من صفوف عدة من الأعمدة ( شكل 2 – 2 جـ ) , ويكون مناسبا للمبانى التى لا تحتاج الى تغيير كبير فى استعمالاتها من حيث وضع الممرات بها والمستشفيات والفنادق , وتوضع توصيلات مختلفة الخدمات فى الفراغات بين الكمرات , أما التوصيلات الطويلة فيعمل لها ثقوب فى الكمرات كي تمر فيها . 1 – 3 نظام تحميل الأدوار بكمرات فى اتجاهين : Floors with beams in two directions وتنتقل هذه الأحمال فى هذا النظام عن طريق الكمرات الثانوية ومنها الى الرئيسية ثم الى الأعمدة , وتكون الأعمدة على مسافات متباعدة عادة فى الاتجاهين , ويلاحظ طول طريق انتقال الأحمال عن النظامين السابقين , ومن المستحسن فى مثل هذه الأنظمة جعل بحر الكمرات الرئيسية ل2 اقصر من بحر الكمرات الثانوية ل1 ( شكل 2 – 3 أ ) . والبحور الاقتصادية لهذا النظام ( 6 – 12 م ) للكمرات الرئيسية , ( 7 – 20 م ) للكمرات الثانوية . وهناك أكثر من طريقة وشكل لوضع واتصال الكمرات الرئيسية والثانوية ( شكل 2 – 3 ب , جـ , د ) . 1 – 4 نظام تحميل الأدوار بكمرات ثلاثية : Floors with triple beam system : ونلجأ لمثل هذا النظام عند عمل بحور واسعة , بحيث تحمل الكمرات الرئيسية فى النظام السابق على مجموعة ثالثة من الكمرات مثل الكمرات الشبكية والتي تنقل الأحمال بالتبعية الى الأعمدة وفى هذه الحالة يلاحظ – نظرا لطول طريق انتقال الأحمال الفعلي إن هذا النظام غير اقتصادي – بصفة عامة – وهناك العديد من الطرق لوضع هذه المجموعة من الكمرات , كل يختلف حسب البحور التى تحملها , والحسابات الإنشائية الخاصة بها , وكذا الطريقة المرجوة لوضع الخدمات الافقية , فيمكن وضع الثلاث كمرات فى ثلاثة مستويات مختلفة ( شكل 1 – 4 ب ) , أو فى ثلاثة مستويات يشترك اثنان منهما فى نفس المستوى ( شكل 2 – 4 جـ ) , أو فى مستويين فقط ( شكل 2 – 4 د ) . ثانيا : الوحدات الراسية للإنشاء الهيكلي بالصلب : تختلف هذه المكونات الراسي ( للأعمدة ) من حيث أماكن وضعها وعددها فى المسقط , وقطاعاتها , وفقا لنظام الانشاء المستخدم والذي بناء علية تتحدد طريقة انتقال الأحمال الى الأساسات . 2 – 1 الانشاء الكابولى : Cantilevered structure : وهو ذلك الانشاء الذي يتم معه تصميم المبانى بحيث يعتمد على أعمدة داخلية فقط , والتي منها تخرج الأدوار الكابولية , مما يعطى للمصمم حرية كبيرة فى طريقة عمل الواجهات , ووضع القواطع الداخلية هذا ويجب مراعاة الانحناء الذي سيحدث فى الكابولى وما يمكن إن يترتب علية من حركة بين الأدوار والحوائط الخارجية للمبنى ومن الممكن فى هذا النظام الاستغناء عن الأعمدة كلية والاعتماد على القلب الإنشائي فقط – سواء من الصلب أو الخرسانة المسلحة – ومنة تخرج البلاطات كابولية ( شكل 2 – 5 اضغط للمشاهده ) . ومن الأمثلة على هذا النظام الإنشائي : أ‌-مبنى المجمع المركزي للإسكان العائلي – باريس -:- ( caisse centrale d'allocation familiales , paris ) وتكون الانشاء فى هذا المبنى من إطار مستعرض ( trans – verse frame) ( شكل 2 – 6 أ اضغط للمشاهده ) تخرج منة الكمرات كابولية حاملة للأدوار , ولإعطاء التثبيت فى الاتجاه الطولي للمبنى تم عمل كمرات بين الإطار طوليا ذات وصلات متماسكة ( rigid connections ) , وتم تعليق الحوائط الخارجية بمجموعة من الكمرات العميقة , المتماسكة , الشبكية . ب‌-مبنى بنك - ألمانيا : Savings bank b., ludwigshafen , Germany فى هذا المبنى – بنك فى ألمانيا - , ( شكل 2 – 6 ب اضغط للمشاهده )تكون الانشاء من أربعة أعمدة متقاطعة بكمرات عميقة , تخرج منها الكمرات الكابولية لمسافة خمسة أمتار فى الاتجاهين . والكمرات الثانوية تتماشى مع السطح العلوي لهذه الكمرات , وتم تقوية المبنى بقلب انشائى مرحل عن مركز المبنى . 2 – 2 الانشاء المعلق : Suspended structures : وتنتقل الأحمال بواسطة الانشاء الافقى للأدوار الى أعمدة الشد ( التعليق ) , ومن أعمدة التعليق تنتقل الأحمال الى الكمرات العميقة بأعلى المبنى والتي تكون – عادة – كابولية من القلب الإنشائي الأوسط – سواء من الصلب أو الخرسانة - , والذي بدورة ينقلها الى الأساسات . ( شكل 2- 7 اضغط للمشاهده ) . ويعطى هذا الانشاء – عادة – دورا ارضيا خاليا من اى أعمدة أو عوائق هذا القلب الإنشائي بالطبع , وتكون الشدادات ذات مساحة مقطع صغيرة بحيث تقوم مقام القوائم الراسية ( mullions ) للحوائط الستائريه الخارجية . ومن الأمثلة على الانشاء المعلق من الصلب مايلى : أ‌-المبنى الاداري لشركة فيلبس – هولندا : Philips administrative b., Eindhoven, Holland) في هذا المبنى تم عمل القالب الإنشائي بطول المبنى من الصلب , الشداد والكوابيل عبارة عن كمرات عميقة ( شكل 2 – 8 أ اضغط للمشاهده ) . ب‌-مبنى إداري – النمسا : Alpine montan administrative b., قلب انشائى مربع الشكل فى المسقط الافقى , مكون من أعمدة من الصلب فى اركانة , ( شكل 2 – 8 ب اضغط للمشاهده ) وتم معالجة تاثير الرياح عن طريق الاطارات الصلب المتماسكة بالادوار – الناتجة من كمرات الدعامات ( الأعمدة ) الصلب الثقيلة – والكوابيل الحاملة للشدادات عبارة عن كمرات جمالونية عميقه من الصلب . جـ- مبنى مكاتب بفانكوفر – كندا : مبنى ذو انشاء معلق , مربع فى مسقطة الافقى وقلب انشائى مربع ايضا , يستمر بعد اخر دور , والشدادات فى هذا المبنى عبارة عن كوابيل من الصلب , تصل الى نهاية اعلى القلب الانشائى ( شكل 2 – 8 جـ اضغط للمشاهده ) . 2 – 3 المبانى ذات الانشاء بالاطار المتماسك من الصلب : Rigid steel frame buildings يتكون هذا الانشاء – عادة – من شبكة مديولية مستطيلة فى المسقط الافقى , والعمود والكمرة فى هذا الانشاء يتصلان بوصلات متماسكة ( صلبة ) , وهذا الانشاء يكون اقتصاديا باستخدام الصلب حتى 30 دورا . ولا يحتاج هذا الانشاء الى تقويات خاصة بمقاومة القوى الافقية ( الرياح ) حيث يقوم هو بهذة المهمة عادة , ونظرا للاستمرارية فى تكوينة , فالقوى الافقية تسبب انحناء لكل من الكمرة والعمود ( شكل 2 – 9 اضغط للمشاهده ) مما يستتبعة ضرورة التنبة عند عمل الوصلات حتى لا يحدث اى كسر مابين الأعمدة والكمرات . ومن الامثلة على هذا الانشاء مايلى : أ‌-مبنى الجناح الايرانى بالمدينة الجامعية – باريس : Iranian pavilion in the cite universitaire , Paris هذا المبنى لا يحوى اية اعمدة داخلية حيث تكون انشاؤة من ثلاثة اطارات متماسكة ( صلبة ) تحمل كمرات طولية ( ص ) فى اعلى المبنى وفى منتصفة والتى بينها تم عمل كمرات عرضية ( ع ) تم تعليق كل من الادوار الاربعة الاولى والاربعة ادوار الثانية منها . وكل من الاربعة ادوار الاولى والثانية لايتصلان كما ان الدور الارضى لا يحتوى على اى اعمدة الا على اعمدة الاطارات المتماسكة من الصلب . ب‌-امتداد لمبنى البرلمان – تشيكوسلوفاكيا : Extension of the Czechoslovakian parliament building in Prague امتداد لمبنى البرلمان القائم فى براغ , عبارة عن دورين من الانشاء المماثل للكبارى محمول على اربعة اعمدة يتضمن الانشاء دورين بكمرات من نوع الفرنديل . اما عن الانشاء فقد احتوى على الكمرات الفرنديل الاتيه : -كمرتين طوليتين محملتين على الأعمدة مباشرة ( أ ) . -كمرتين عرضيتين ( ب ) خارجيتين محملتين على ( أ ) ويحملان بدورهم الكمرتين ( جـ ) والداخليتين العرضيتين ( د ) . -انظر المسقط الافقى للكمرات ( شكل 2 – 11 ب اضغط للمشاهده ) . 4-نظم الشكالات للمباني الهيكلية من الصلب : Bracing system for steel – framed buildings وهذة الشكالات هى لمقاومة القوى الافقية , التى تحدث اساسا نتيجة للرياح التنى تترجم الى قوى ضغط وامتصاص , وقى بعض المناطق من العالم يجب تصميم المبنى بحيث يواجة بعض القوى الناشئة عن الزلازل , والقوى الافقية تكون عنصرا هاما للغاية فى تصميم المبانى العالية بصفة خاصة ومن مسببات القوى الافقية ايضا , قوى ضغط الارض والقوى الديناميكية الناتجة عن الحركة التذبذبية للالات ذات الأحجام الكبيرة فى المبانى . وبصفة عامة فكل مبنى يجب ان يزود بشكالات ملائمة ضد القوى الافقية وفعلها فى الاتجاهين . ونظم الشكالات تنقسم الى نوعين رئيسين – وفقا لوضعها فى المبنى – كما يلى : 3 – 1 نظم الشكالات الأفقية Horizontal bracing system 3 – 2 نظم الشكالات الراسية Vertical bracing system 3 – 1 نظم الشكالات الافقية Horizontal bracing system تعمل قوى الرياح على الاوجة الخارجية للمبنى ( الواجهات – الاسطح .... ) والتى يجب ان تنتقل الى عناصر التقوية الداخلية سواء الافقية منها او الراسية , وبصفة عامة هناك ثلاثة احتمالات للمناقشة بالنسبة لنظم التقوية الافقية كما يلى : أ‌-اذا كانت قوى الرياح التى تؤثر على الواجهة , تنتقل الى الاساسات عند كل صف من الأعمدة , لانحتاج فى هذه الحالة الى تقويات افقية . (شكل 2 – 12 أ اضغط للمشاهده ) . ب‌-وكحالة عكسية للحالة السابقة اذا كان انتقال الرياح الى الاساسات عن طريق عدد محدود من الأعمدة فوجود نظم للشكالات الافقية ضرورى فى هذه الحالة ( شكل 2 – 12 ب اضغط للمشاهده ) ويكون عادة فى المبانى الهيكلية من الصلب عبارة عن كمرات شبكية او الواح – من الصلب - . ج-فى هذه الحالة ( شكل 2 – 12 جـ اضغط للمشاهده ) , فان الارضيات تقوم بنقل القوى الافقية للرياح حيث ان تصميميها يكون ملائما لهذة المهمة من الناحية الانشائية , وتعمل البلاطات فى هذه الحالة كعمل rigid diaphragms . 3-2نظم الشكالات الرأسية:vertical bracing systems وهي تلك النظم المسئولة عن مواجهة القوى الأفقية التي تتعرض لها المباني متعددة الطوابق –رأسيا-وتندرج هذة النظم تحت ثلاثة أنواع رئيسية من حيث نوعها وان كان كثير من المباني يجمع بين أكثر من نوع منها في مواجهة القوى الأفقية. 3-2-1 حوائط القص الرأسية والقلوب الانشائيةshear walls and cores 3-2-2 الاطار المتماسك من الصلب rigid steel frame 3-2-3 الكمرات الرأسية الشبكية vertical lattice grids وهذه الشكالات الراسية بانواعها يجب وان-حتى تتمكن من نقل القوى الأفقية إلى الاساسات-يتم وضعها في المبنى في اتجاهين غير متوازيين –على الأقل-وفي ثلاثة مستويات وذلك حتى تتمكن من مقاومة القوى الأفقية الناشئة عن الرياح والمؤثرة على المبني في اتجاهين متعامدين. 3-2-1حوائط القص الراسية والقلوب الإنشائية: shear walls and corse عادة ما تكون من الخرسانة المسلحة ولكن نظرا لان الإنشاء الهيكلي بالصلب من الممكن تقويته ببساطة بواسطة الشكالات الصلب الرأسية vertical steel bracing فمن غير المستحب استخدام حوائط القص الخرسانية لهذا الغرض إذا كان من الملائم للمصمم وضع السلالم والمصاعد والخدمات ... داخلها وتستخدم الشدات في صب مثل هذه الحوائط وبخاصة الشدات المنزلقة _بخاصة في المباني العالية_ مع مراعاة مايلي : -الجدول الزمني لتسلسل الاعمال الخاصة بكل من الصلب والخرسانة . -اختلاف درجة تأثير الصلب والخرسانة بالاحمال المختلفة _وكذا اختلافهما من حيث التمدد والانكماش ....مع اختلاف درجات الحرارة. -اماكن اتصال الكمرات الصلب بالخرسانة حيث يجب إن تكون غاية في الدقة والضبط. وعلى وجه العموم يكون استخدام حوائط القص أو القلوب الإنشائية الخرسانية ذا فائدة في الحالات الاتية: -إذا كان من الممكن تجميع ابار المصاعد والسلالم في قلب انشائي يعمل كشكال والذي يشترط إن يكون ذا سمك مناسب للحماية من الحريق . -إذا كان من غير العملي أو ضد التصميم تزويد المبنى بشكالات شبكية داخليه أو خارجية lattice bracing -إذا كان وضع القلب الانشائي أو القلوب الإنشائية للمبنى خارجة من المتطلبات التصميمية وفي هذة الحالة تكون هذه اللوب علامات مميزة ويسهل تصميم المبنى بحرية كبيرة دون أي معوقات داخلية. ويوضح شكل( 2-13 اضغط للمشاهده ) بعض إشكال حوائط القص ويوضح شكل (2-14 اضغط للمشاهده ) الاحوال التي يستخدم فيها حوائط القص والقلوب الإنشائية. ومن الامثلة على استخدام القلوب الإنشائية كشكالات : 1-مبنى المركز الأوروبي –برلين Europe center ,Berlin مبنى مكاتب مكون من 22 طابق القلب الإنشائي وضع فيه سلالم والمصاعد والخدمات واستخدم انشائيا في مواجهة قوى الرياح الافقيه اقيم القلب بالكامل قبل البدء في العمل بطريقة الشدة المنزلقة لأعلى ثم وضع فوقه رافعتان (two derricks) للمساعدة في تشييد الهيكل الصلب وتم عمل الوصلة بين الكمرات الصلب والخرسانة بواسطة ألواح الصلب plates وضعت في الخرسانة. (اضغط للمشاهده ) 2- مبنى فرسان كولومبس –نيوهافنknights of Columbus building ,new haven مبنى مربع الشكل في المسقط إنشاؤه عبارة عن أربعة قلوب دائرية من الخرسانة المسلحة في الأركان وقلب انشائي مربع في منتصفه استخدمت القلوب الخرسانية كإنشاء رأس أساسي وشكالات راسية وإنشاء الأدوار عبارة عن كمرات عميقة عن الصلب على شكل حرف Tمن النوع المعرض للاحوال الجوية weathering steel)) وقد تركت الكمرات بدون أي حماية من الحريق فيما عدا وجود انظمة للرشاشات. 3-2-2 الاطار المتماسك من الصلب : rigid steel frame ويكون الإنشاء مكونا في هذه الحالة من عدد من الاطارات المتماسكة والتي قد تحتوي في بعضها على وصلات مفصلية (hinged joints) ولكن وجود الوصلات المتماسكة (rigid joints) يجب إن يكون بالقدر الكافي بحيث لا يصبح هناك سبب لاستعمال الشكالات القطرية (diagonal bracing) والميزة في استخدامه هو عدم وجود أي نوع من أنواع العوائق من ناحية التصميم في أي باكية من بواكي الإنشاء ولكنه يعد من اغلى الطرق الاقتصادية لاعطاء التقوية للهيكل الصلب الانشائي المستخدم ولذلك يستخدم عادة كحل لا مناص منه. ومن الامثلة على استخدام هذا النوع من الشكالات : 1-المبنى الاداري لشركة وارين للبترول –اوكلاهوما _الولايات المتحدة administrative building of Warren petroleum corporation ,Tulsa,Oklahoma. U.S.A مبنى مكاتب 12 دور متكرر مربع في مسقطه وضعت الاعمدة على مسافات متباعدة (11م) من محور لمحور تم عمل تقوية لهذا المبنى بواسطة اطارين متماسكين ممتدين للثلاثة بواكي ويوجد بكل واجهة 4 اعمدة والاعمدة الداخلية محيطة للخدمات بحيث لا تشكل أي عائق ولم يستخدم أي نوع من أنواع حوائط القص أو الشكالات قطرية diagonal bracing (اضغط للمشاهده) 2- مبنى اتحاد التأمينات الباريسية _مرسيليا union des Assurances de Paris (uap),Marseilles وفي هذا المبنى المكون من ثمانية ادوار صممت ثلاثة من واجهات الخارجية كاطارات يشترك معها كمرات شبكية ذات وصلات متماسكة مع الاعمدة والحائط الرابع عبارة عن حائط مشترك مقاوم للحريق من الخرسانة . 3-2-3 الشكالات الشبكية الرأسية vertical lattice bracing وتعد هذه الطريقة لتقوية المباني الهيكلية من الصلب من انجح الطرق واكثرها اقتصادا ومن الجائز عمل هذه التقويات بواسطة وصلات متماسكه(vertical lattice bracing) (اضغط للمشاهده) وتعد هذه الطريقة المباني الهيكلية من الصلب من انجح الطرق واكثرها اقتصادا ومن الجائز عمل هذه التقويات بواسطة متماسكة مما يعطيها خاصية الجمع بين عمل الاطار المتماسك والشكالات الشبكية. ويمكن استعمال هذه الشكالات الرأسية داخل المبنى فقط أو خارجه فقط أو بالداخل والخارج وفقا لما تدعو إليه الحاجه مع الاخذ في الاعتبار عند وضعها داخليا إلا تعوق الحركة والا تتعارض مع فتحات الأبواب وعند وضعها خارجيا يجب إن تعالج معماريا بحيث تصبح من العلامات المميزة للمبنى وعلى اية حال فاستعمال هذه الشكالات الرأسية الشبكية يخضع إلى الحسابات الإنشائية بكم الاحمال الواجب نقله عن طريقها والاشكال التالية توضح بعض وحدات الشكالات الراسية (اضغط للمشاهده) كما إن هناك طرقا مختلفة لاستعمالها سواء بالنسبة للمسقط الافقي أو الواجهات . اضغط للمشاهده والامثلة على استخدام هذه الشكالات الراسية سواء الداخلية او الخارجية منها أو التي تجمع الاثنين معا كثيرة ومنها مايلي : 1-مبنى مكاتب شركة بيواج الرئيسي-برلين:lead office building for bewage,Berlin استعمل في هذا المبنى الشكالات الداخلية فقط حيث تم استخدام الشكالات الضيقة في الباكية الصغيرة عرضيا وكذا في الباكية داخلية بين عموديين داخليين كما تم عمل شكالات عرضية ممتدة حتى الاعمدة الخارجية في دورين فقط الثاني والخامس وكان ذلك بناء على الحسابات الخاصة باحمال الرياح وذلك لتقليل الانحناء الافقي . (اضغط للمشاهده) 2- مبنى ألكو- سان فرانسيسكو- الولايات المتحدة : Alco building ,san Francisco,U.S.A. تم عمل التقوية في هذا المبنى بواسطة شكالات شبكية رأسية خارجية عبارة عن كمرات ثقيلة من الصلب تم تصميمها لتساعد كذلك في تحمل الاحمال الرأسية مع الاعمدة الداخلية للمبنى (اضغط للمشاهده) هذا وقد يكون أكثر أنواع الإنشاء ملائمة للارتفاعات المختلفة وهذا التصنيف إنما يقوم على أساس دراسة الكفاءة الإنشائية المثلى التي تعني بكم المادة المستخدمة للانشاء بالنسبة للمسطحات الاجمالية بالمباني (وزن مادة الإنشاء/المسطحات الاجمالية) ومما يجدر الاشارة إليه إن هذه الدراسة إنما هي للاسترشاد فمبنى الامبايريست Empire state كان انشاؤه عبارة عن اطار متماسك من الصلب مع حوائط خرسانية وهذا النوع من الإنشاء مشار إليه ليطبق في المباني حتى 40 طابق. صورة انواع الانشاء الاكثر ملائمه للارتفاعات المختلفه(اضغط للمشاهده)1 الفصل الثاني : صلب الإنشاء :structure steel في هذا الفصل نتعرف على صلب الإنشاء من حيث ماهيته وانواع منتجاته المستخدمة في الإنشاء وطرق رباطها المختلفة وبعد ذلك نتعرض لانواع القطاعات الأساسية المستخدمة في مكونات الإنشاء بالصلب وكذلك طرق وصلاتها المختلفة. على انه يجب ملاحظة إن القطاعات المستخدمة من الصلب سواء الاعمدة أو الكمرات أو الشكالات الخاصة بالقوى الأفقية تخضع بصفة أساسية من حيث نوعها ومقاساتها وطرق وصلاتها المناسبة لعدة عوامل أساسية لاتخاذ القرار المناسب لها ولعل أهم هذه العوامل : -نوع الإنشاء المستخدم وحسابات الاحمال الإنشائية المختلفة. - طبيعة المبنى المصمم وارتفاعه ومواصفاته والاشتراطات الخاصة بت. - الخدمات المختلفة المطلوب توافرها بالمبنى . 1- الحديد والصلب : steel توصف أنواع الحديد الصلب حسب مكوناتها الكيميائية كما يلي : أ‌-الصلب القابل للطرق mild steel ب‌-السبيكه الصلب المنخفضه low alloy steel ت‌-السبيكة الصلب المرتفعة high alloy steel وتحتوي كل أنواع الصلب على خليط من العناصر الغير حديدية والتي تحدد كمياتها في الحديد صفات ومواصفات الصلب كمنتج نهائي ولكن يبقى الكربون كأهم عنصر يدخل في صناعته حيث انه في النهاية العنصر الاساسي الذي يميز الصلب عن الحديد الخام . واغلب الصلب المستخدم في صناعة المباني يكون من نوعين : -صلب 37 st.37 mild steel -صلب 52 st.52 low alloy steel وهذه الأنواع يعبر عنها بصلب 43 ،50 في الأنواع الانجليزية من الصلب . وهناك أنواع خاصة من الصلب تنتج لتستخدم في احوال خاصة ولمتطلبات معينة يحكمها كمحدد رئيسي في الاستخدام اقتصاديات المبنى وحاجة الإنشاء الملحة في استخدامها وهي : -الصلب المعرض للاحوال الجوية weathering steels -الصلب الغير قابل للصدأ stainless steel -الصلب الانشائي المعرض لقوى شد عالية high –tensile structural steels (fine –grained steels) 2-منتجات الصلب الإنشائيةstructural steel products 2-1 القطاعات المسحوبة على الساخن hot –rolled sections 1-قطاعات حرف IPE & IPB sections (I) 2-قطاعات مجرى channel sections (U) 3-القطاعات الصغيره smaller rolled sections 3-1 الزوايا المتساوية equal angles 3-2 الزوايا الغير متساوية unequal angles 3-3 قطاعات حرف T.sections (T) 3-4 القضبان المستديرة والمربعة واللوحية round, square and plate pars 4- الالواح والصفائح plates & sheets 5-القطاعات المسلوبة strips 6-القطاعات المفرغة hollow sections والقطاعات المسحوبة على الساخن هي القطاعات التي تستخدم غالبا لاغراض الإنشاء بالصلب وبصفة عامة وفي المباني متعددة الطوابق بصفة خاصة. (اضغط للمشاهده) 2-2 القطاعات المشكلة على البارد cold-formed sections وهذه القطاعات تعطي حرية اكبر في تشكيلها بالمقارنة بالقطاعات المسحوبة على الساخن مما يعطيها خاصية التكيف مع المتطلبات الإنشائية ثم أنها خفيفة الوزن وتحتوي على كمية اقل من الصلب بالمقارنة بمثيلاتها من القطاعات الأخرى. هذا ولا تستخدم هذه القطاعات عادة في إنشاء المباني متعددة الطوابق نظرا لأنها ليست بالقوة الكافية لتحمل لتحمل القوى المؤثرة عليها كعناصر انشائية حاملة وتستخدم بكثرة في عمل الاسطح الخفيفة وكذلك في عمل الشدات الصلب المستخدمة في عمل بلاطات الأدوار اضغط للمشاهده 3- طرق الربط:methods of connections تصنع معظم قطاعات حديد المنشآت بمواصفات وأشكال ومقاسات نمطية دولية حيث تقوم كل شركة منتجة لهذه القطاعات بعمل كتالوج خاص بها كما يوجد ثلاث طرق رئيسية لربط هذه القطاعات الحديدية مع بعضها بالاتي: 1-مسامير البرشام Rivets تستعمل مسامير البرشام لربط قطاعات الحديد ببعضها . ونوع البرشام الشائع الاستعمال هو ذات القصبة والرأس الكروية (Snap Head ) . وطريقة ربط لوحين حديد بالبرشام يتم بتسخين البرشام حتى يحمر معدنه ثم يدخل في الثقب المجهز في لوحي الحديد قصبة البرشام المسخنة حتى يظهر من الجهة الأخرى للوحين المذكورين. فبينما الرأس الكروية للبرشام في موضعها يدق على قصبة البرشام الخارجية من وجه لوحي الحديد الآخر بالمطرقة ليشكل منها رأس كزاوية مماثلة للأخرى – والربط بالبرشام يحدث ربطا محكما لقطاعات الحديد نظرا لملء فراغ الثقب بالبرشام أثناء تسخين معدنه وعند برودته ينكمش معدنه ويحدث الربط المحكم بينهم. كذلك يمكن الحصول على عمل رأس غاطسة بدلا من الرأس الكروية في بعض الحالات الخاصة. 2-مسامير الربط وصواميلها Bolts and Nuts تصنع مسامير الربط من الحديد الأسود المطاوع (Mild steel Black Bolts ) وتستعمل في ربط قطاعات الحديد بالموقع . حيث يدخل قصبة المسمار في الثقوب المجهزة بقطاعات الحديد المراد ربطها ثم تربط نهاية قصبة المسمار الرابط بالصامولة الخاصة به ثم يحكم الربط عليها وبعدها يدق على نهاية طرف قصبته لعدم خروج الصامولة منه – ولعدم أمكان الربط المحكم لقطاعات الحديد بالمسمار الرابط في التشييد لذلك تتحرك وصلابتها غالبا. وعلى ذلك يعتبر وصل قطاعات الحديد بالمسامير الرابطة اقل من ربطها بالبرشام. 3-اللحامات Welding تعتبر اللحامات أكثر الطرق استعمالات لربط حديد المنشآت مع بعضه في الوقت الحاضر . ويستعمل بشروط ومواصفات خاصة كمثل المتبعة في مواصفات هيئة اللحام الأمريكية (American Welding Society ) حيث تتم عملية اللحام (Welding process) عادة كالاتى: " عند لحام حديد المنشآت العادية (Mild Steel ) تتبع : طريقة لحام حديد المنشآت عالي المقاومة (High Strength Steel ) تتبع إحدى الطرق الآتية : 1-طريقة اللحام بقوس غاطس (Submerged –Arc) 2-طريقة اللحام بقوس معدني بالغاز (Gas Meta –Arc ) 3-طريقة اللحام بالقوس المتحرك ( Flux Cored –Arc ) ويستعمل عادة في هذه اللحامات باراليكترودز (Bare Electrodes ) أو جرانيولار فلكس (Granular Flux ) ولا يسمح على الإطلاق باستخدام لحام الأوكسجين . يوجد أنواع كثيرة من اللحامات المستعملة في لحام حديد المنشآت نذكر أهم أنواعها. (اضغط للمشاهده) اشكال المنشات الحديديه (اضغط للمشاهده) 4- الاعمدة : columns 4-1 انواع قطاعات الاعمدة types of sections يقدم الإنشاء الهيكلي بالصلب انواعا واشكالا مختلفة لقطاعات الاعمدة التي يمكن استعمالها وفقا لمختلف متطلبات المباني والتصميمات والانشاء. ألواح قواعد الأعمدة و طرق تثبيتها : ( Base plates & anchorage of column bases ) نظرا لان الاجهادات المسموح بها في الصلب , اكثر بكثير من تلك المسموح بها في الخرسانة , لذلك وجب توزيع هذه القوى و الاجهادات التي تتركز عند قدم العامود عن طريق قاعدة من الصلب إلى الأساسات الخرسانية , و يثبت العمود باللحام عادة في هذه القاعدة . (اضغط للمشاهده) وصلات الأعمدة : column splices تورد الأجزاء ( الحطط ) المكونة للأعمدة إلى الموقع بأطوال طول يمكن ان - يصل في بعض الأحيان حتى 20 متر – لتسهيل عملية الإنشاء و يتم هذا التوريد وفقا لنوع الانتاج , و ظروف التنفيذ و ارتفاع المبنى .... و الشكل يوضح بعض طرق عمل الوصلات حطط الأعمدة . بعض طرق وصلات الاعمده(اضغط للمشاهده)1 وصلات الأعمدة بالكمرات : beam-to-column connection و تختلف نوع الوصلة , و طرق تثبيتها المختلفة وفقا لحسابات الأحمال و نوعية القوى المختلفة ( قص , شد , عزوم , .... ) التي تتعرض لها . (اضغط للمشاهده) بعض طرق وصلات الأعمدة بالكمرات الكمرات : Beams and Girders أنواع قطاعات الكمرات : Types of Beams , Girders , section يمكن القول ان قطاعات الكمرات الصلب تندرج تحت هذه الأنواع : 1.الكمرات المصمتة Solid Web Beams & Girders 2.الكمرات الكاستيلا Castellated Beams 3.الكمرات الفيرينديل Vierendeel Girders 4.الكمرات الشبكية Lattice Girders اشكال الكمرات (اضغط للمشاهده) وصلات الكمرات بالكمرات : Beam To Beam connection هذه الوصلات ( Connections ) يجب ان تفي بالغرض المصممة على اساسه , من حيث نوع الاجهادات و الأحمال المنقولة عن طريقها يستخدم في هذه الوصلات المسامير القلاووظ العادية , و يشترك معه اللحام كذلك في بعض الوصلات . (اضغط للمشاهده( عناصر التقوية ضد القوى الأفقية ( الشكالات ) Stiffening Elements و في هذا البند لن نعرض لما سبق عرضه من الطرق المستخدمة للتقوية أو طرق وضعها .... و إنما سنعرض بالرسومات بعض الوصلات الخاصة بطرق الشكالات المختلفة لتقوية المباني ضد القوى الأفقية . بعض الوصلات الخاصة بالشكالات الأفقي Connections of Horizontal Wind bracing (اضغط للمشاهده) بعض وصلات الكمرات الصلب بالحوائط الخرسانية (اضغط للمشاهده)