النظم الإنشائية للبحور الواسعة وانواعها

النظم الإنشائية للبحور الواسعة وانواعها، يشير مصطلح النظام الهيكلي أو الإطار الهيكلي في الهندسة الإنشائية إلى النظام الفرعي المقاوم للحمل في مبنى أو كائن، وينقل النظام الهيكلي الأحمال من خلال عناصر أو أعضاء مترابطة بعد كل شيء ، إذا لم يكن هناك حل هيكلي متاح فيمكن اختراع حل جديد، وهذا في الواقع ما يحدث منذ سنوات عندما تتطلب التصميمات المعمارية غير العادية أنظمة هيكل غير تقليدية، سنتطرق في هذا المقال الي النظم الإنشائية للبحور الواسعة وانواعها.

ما هو النظام الهيكلي

شهدت السنوات الستون الماضية قفزة كبيرة في تكنولوجيا ومواد البناء ، بالإضافة إلى التطور السريع لتقنيات المحاكاة وبرامج النمذجة ؛ لقد فتحت هذه الإنجازات المتتالية الباب أمام عالم جديد كليًا من الإمكانيات في مجالات الهندسة المعمارية والبناء.

الآن أكثر من أي وقت مضى ، يمكن للمهندسين المعماريين إطلاق العنان لخيالهم والابتكار ، مع القليل من القلق بشأن القيود الهيكلية.

لأنه ، بعد كل شيء ، إذا لم يكن هناك حل هيكلي متاح ، فيمكن اختراع حل جديد ، وهذا في الواقع ما يحدث منذ سنوات ؛ عندما تتطلب التصميمات المعمارية غير العادية أنظمة هيكل غير تقليدية ، يتم تقديم نظام جديد واختباره وتجربته ، وعندما ينجح باعتباره الأول من نوعه ، فإنه ينضم إلى القائمة الطويلة لأنظمة الهياكل القابلة للتنفيذ.

هنا من خلال هذه المقالة ، سوف نقدم لك بعض هذه الأنظمة الهيكلية غير التقليدية ، والتي يمكنك استخدامها لمشاريع التصميم الخاصة بك ؛ يمكن تعريف الأنظمة الهيكلية على النحو التالي:

الأنظمة الإنشائية هي عناصر بناء مصممة لتشكل جزءًا من هيكل المبنى إما لدعم المبنى بأكمله (أو أي أصل مبني آخر ، مثل الجسر أو النفق) أو جزء منه فقط ؛ لذا فإن الهيكل الفولاذي هو نظام هيكلي يدعم المبنى وكل ما فيه وداخله ، والإطار الفضائي هو نظام هيكلي يدعم السقف عادةً.

أنواع النظام الإنشائي

الهياكل المستمرة

وتشمل هذه الجدران الحاملة المستمرة التي تنتقل من خلالها الأحمال والقوى المدمجة في المبنى بشكل أساسي عن طريق الضغط المباشر إلى باطن الأرض من خلال الأساسات ؛ توفر الأرضيات الخشبية لمنزل تقليدي من الطوب ، على سبيل المثال ، دعمًا جانبيًا وتمنع حدوث انحراف في الجدران.

كما أن وضع الطوب في نمط الترابط (أي مع وصلات رأسية متداخلة) يسمح لقوى الانضغاط بالتوزيع بالتساوي في جميع أنحاء حجم الجدار.

هياكل مؤطرة

يمكن استخدام الأخشاب والخرسانة المسلحة والصلب لإنشاء الهياكل العادية بما في ذلك الحزم والأعمدة ؛ نظرًا لأن العوارض تنقل الأحمال من السقف والأرضيات والجدران إلى الأعمدة ، فإن الأعمدة تنقل أحمال العارضة إلى التربة الفرعية من خلال الأساسات.

سيتم نقل الأحمال الميتة والمفروضة من الأسطح أو ألواح الأرضية إلى عوارض الأرضية ثم إلى الإطار الهيكلي ؛ مقارنة بهيكل نوع الدعم المستمر ذي الوزن المماثل ، عادةً ما ينقل الهيكل المؤطر أحمالًا أكثر تركيزًا إلى الأرض.

تعمل الجدران الخارجية في المباني المؤطرة كلوح مطلية بين الأعمدة والعوارض ؛ نظرًا لأنه لا يحمل حمولة (على الرغم من أنه يحمل وزنه ويجب أن يتحمل قوى الرياح) ، فإنه يمكن أن يكون من أي مادة متينة تلبي المعايير الحرارية والصوتية والنار والبيئية.

عند وضعها خارج الإطار ، فإنها تشكل جزءًا من غلاف المبنى وتُعرف باسم الكسوة ؛ في حين أنه عند وضعه على إطار فولاذي ثانوي متصل بالجزء الخارجي من الهيكل الرئيسي بحيث يتم إنشاء فجوة تهوية خلفه ، فإنه يُعرف باسم شاشة المطر.

سيحدد موضع الإطار الهيكلي بالنسبة إلى الكسوة المظهر الخارجي: يمكن وضع ألواح الكسوة خلف الإطار أو أمامه أو محاذاته.

هياكل القشرة

هياكل القشرة مصنوعة من “جلود” هيكلية حيث تكون مادة القشرة رقيقة في المقطع بالنسبة للأبعاد الأخرى للسقف وتخضع لتشوه قليل نسبيًا تحت الحمل.

يتم استخدامها بشكل شائع حيث يجب أن يكون الجزء الداخلي من المبنى خاليًا من الجدران أو الأعمدة الوسيطة التي تدعم السقف التقليدي أو المسطح ؛ مثل المكتبات والمسارح ومراكز الترفيه ومحطات المطارات والسكك الحديدية وما إلى ذلك.

تكون هياكل الأسطح القشرية “مسطحة” ، ولكنها عادة ما تكون منحنية ، بافتراض شكل أسطواني ، أو مقبب ، أو مكافئ ، أو بيضاوي ؛ يستفيد انحناء هياكل القشرة من نفس الكفاءة الهيكلية للأقواس ، وهي أشكال ضغط خالصة بدون ضغوط شد.

بسبب كفاءتها الهيكلية ، هناك حاجة إلى مواد أقل بشكل عام مقارنة بالسقف التقليدي ، ومع ذلك ، فإن الهيكل التقييدي مثل عوارض التلال مطلوب لمنع القشرة من “ الانتشار ”.

هياكل الشد

تميل الهياكل التقليدية إلى الاستقرار بفعل الجاذبية على كتلتها التي تبقيها في حالة انضغاط ، في حين أن الهيكل الشد هو هيكل يتم تثبيته في مكانه عن طريق التوتر بدلاً من الضغط. تم إنشاء الهيكل عن قصد لتحقيق الاستقرار فيه والذي يحدد ما إذا كان يعتبر بنية شد.

أمثلة على هياكل الشد: الجسر المعلق هو مثال على هيكل الشد.

الهياكل الغشائية

تخلق الهياكل الغشائية (أو الهياكل النسيجية) مساحات محاطة بأغشية ممتدة ؛ في أبسط أشكالها ، يمكن اعتبار الخيمة هيكلًا غشائيًا لأن أقطابها الفولاذية أو المصنوعة من الألياف الزجاجية تدعم غطاء من القماش أو غشاء بلاستيكي.

مثل الهياكل ، يمكن تقسيم الأغشية إلى هياكل تعمل بالهواء المضغوط وهياكل غشاء شد وهياكل غشاء شبكي للكابلات ؛ في كل ذلك ، يتم شد الغشاء بواسطة قوى الشد المطبقة بواسطة الكابلات الفولاذية (أو ضغط الهواء الداخلي) التي تنقل القوى إلى إطار هيكلي ثم إلى الأرض.

من خلال عمل الكابلات وأعضاء المبنى ، تجد الأغشية شكلها.

في الهياكل القابلة للنفخ ، يتم استبدال الكابلات والأعمدة الفولاذية بهواء يدعم غشاء مقوى.

النظام الهيكلي في تشييد المباني

النظام الإنشائي في تشييد المباني هو طريقة تجميع وبناء العناصر الإنشائية للمبنى ، بحيث تدعم وتنقل الأحمال المطبقة بأمان إلى الأرض دون تجاوز الضغوط المسموح بها في الأعضاء.

تشمل الأنواع الأساسية للأنظمة الجدار الحامل والأعمدة ، والبطانة ، والإطار ، والغشاء والتعليق ؛ تنقسم إلى ثلاث فئات رئيسية: منخفضة ، شاهقة وطويلة المدى.

مباني منخفضة الارتفاع

منخفض الارتفاع عبارة عن مبنى به بضعة طوابق فقط أو أي مبنى أقصر من ارتفاعه ، على الرغم من أن البعض الآخر يحتوي على تصنيف متوسط ​​الارتفاع.

يُعرَّف الارتفاع المنخفض بأنه مبنى مغلق يقل ارتفاعه عن 35 مترًا (115 قدمًا) مقسمًا إلى مستويات أرضية عادية ؛ لكن بعض المدن تعرف الارتفاع المتوسط ​​بأنه مبنى من أربعة إلى اثني عشر طابقًا. لديهم أيضا مصاعد وسلالم.

أبنية عالية

تم تصميم النظام الهيكلي للمبنى الطويل للتعامل مع أحمال الجاذبية الرأسية بالإضافة إلى الأحمال الجانبية من الرياح أو النشاط الزلزالي. يتكون النظام الهيكلي فقط من أعضاء مصممة لتحمل الأحمال ، ويشار إلى جميع الأعضاء الأخرى على أنها غير هيكلية.

تم تقديم تصنيف نظام الهيكل العظمي للارتفاع في عام 1969 م من قبل فضل خان ، وتم توسيعه ليشمل الهياكل الداخلية والخارجية ؛ يحدد نظام مقاومة الحمل الجانبي الأساسي ما إذا كان النظام الهيكلي داخليًا أم خارجيًا ؛ الهياكل الداخلية المحتملة هي:

• إطار مفصلي.
• الإطارات الصلبة.
• إطار مقوى وإطار جدار القص.
• الهياكل الموسعة (دعائم النتوء).

في حين أن الهياكل الخارجية المحتملة هي:

• الدعامات.
• الجمالون الفضاء.
• إطار فائق.
• أنبوب (هيكل).

أبنية عالية

تشمل أنظمة البناء طويلة المدى (المساحات الخالية من الأعمدة التي يزيد ارتفاعها عن 100 قدم أو 30 مترًا) أنظمة الشد والضغط (المعرض للانحناء) والأنظمة المعلقة ، والتي يتم تشكيلها لتجربة إما توتر نقي أو ضغط نقي.

تشمل هياكل الانحناء العوارض والشبكات والألواح ثنائية الاتجاه ، وتشمل هياكل الجبس المعلقة هياكل الكابلات وهياكل الأغشية والقباب.

في هذا الموضوع نكون قد تحدثنا عن النظم الإنشائية للبحور الواسعة وانواعها، وتعرفنا علي الكثير من المعلومات التي تتعلق بتلك الموضوع، وتعرفنا علي النظام الانشائية للبحوث الواسعة والنظام الهيكلي، وتكلمنا علي النظام الهيكلي في تشيد المباني والمباني منخفضة الارتفاع.