عناصر النظام الانشائي

هناك اختلاف واضح في أهمية واحجام المشاريع في قطاع الإنشاءات ، وأيضا استخدام المنشآت حيث أن لكل منشأة أهمية واستخدام خاص بها وهذا يجعل المهندسين يكونون على معرفة بأهمية المنشآت أثناء عملية التصميم لها ، وخاصة عند القيام بالتصميم المنشآت لمقاومة الزلازل و أحمال الرياح ، وهذه المنشآت هى المباني الاستراتيجية والمباني العالية .

عناصر الأنظمة الإنشائية

النظام الإنشائي هو عبارة عن جملة إنشائية تساعد في نقل الأحمال المتعرضة لها إلى الأساسات المنشأة ومن ثم إلى التربة، ويتألف النظام الإنشائي من عدة عناصر رئيسية وهي:

أنظمة الأرضيات أو البلاطات

تتألف الهيكلية من البلاطات والكمرات والأعصاب في جميع طوابق المبنى، ويوجد العديد من البلاطات التي تستخدم في جميع المنشآت، مثل البلاطات ذات الكمرات المتقاطعة والبلاطات ذات الأعصاب والبلاطات المصمتة والمسطحة في الاتجاه والاتجاهين وغير ذلك .

العناصر الرئيسية الحاملة

هذه العناصر تقوم بتدعيم الأسقف وتساعد في نقل الأحمال الرأسية إلى الأساسات، وفي معظم الحالات تشكل العناصر الرأسية وحوائط القص الأعمدة .

الأساسات

تعمل الأساسات على نقل الأحمال إلى التربة ولها أنواع عديدة، بما في ذلك القواعد المشتركة والقواعد المنفصلة والأساسات الوتدية واللبشة .

عناصر مقاومة الأحمال الجانبية

تتألف العناصر المقاومة للزلازل وأحمال الرياح من حوائط القص المصممة خصيصًا لهذا الغرض والإطارات المقاومة للعزوم في المنشآت المعدنية والمباني الخرسانية .

تتكون الأنظمة الإنشائية من عناصر أساسية أخرى مثل البلاطات الأرضية والخزانات الأرضية والرامب والسلالم، وتضم كل باقي العناصر الإنشائية .

كيفية اختيار النظام الانشائي

عند القيام بتصميم إنشائي يجب في الخطوة الأولى اختيار النظام الانشائي الذي يناسب المنشأة لكي يكون بأقل تكاليف ممكنة للأنشاء تحقق أفضل أداء لهذه المنشأة ، وتتحمل الظروف المختلفة للتحميل والعناصر الانشائية تكون عرضه للأحمال في جوانب مختلفة وهذه الأحمال قد تكون متغيرة أو ثابتة وتنقسم هذه الأحمال إلى :

• أحمال ساكنة : تشمل الأحمال الثابتة وزن المبنى ذاتيا ووزن التشطيبات المعمارية ووزن الأثاث وأوزان الأشخاص الذين يستخدمون المنشأة وأحمال المياه وأحمال الثلوج وأحمال التربة وأحمال أخرى بزمن معين .
• أحمال ديناميكية : الأحمال الديناميكية هي الأحمال التي تنتج عن قوى الطبيعة، مثل الزلازل والرياح. وهي أحمال متغيرة يتم حسابها لضمان سلامة المنشأة في ظروف التحميل الصعبة .
• أحمال الحرارة : تعتمد الأحمال على تأثير درجات الحرارة المختلفة على مدار العام على المنشأة، بالإضافة إلى فروق درجات الحرارة بين داخل المنشأة وخارجها .

بعد اختيار النظام الإنشائي وانتهاء تنفيذ العناصر الإنشائية ، تقوم هذه العناصر بحمل وزنها الذاتي في البداية ، وبعد ذلك يتم إضافة الأحمال بتسلسل حتى تصل إلى أعلى الأحمال المحددة ، ويستمر هذا التحميل عليها حتى نهاية عمر البناء الافتراضي .

ويجب الأخذ في الاعتبار أن العناصر الانشائية سوف تظل سليمة وقادرة على أن تقاوم الأحمال على حسب التصميم الخاص بها بدون حدوث تشوهات التي تعمل على حدوث خلل باستخدام المبنى أو تؤثر على المستخدمين لهذا المنشأة ، وهذه التأثيرات تسمى الاجهادات المتولدة عن الأحمال وتنقسم إلى عزوم الانعطاف BENDING MOMENT TORSION وقوى القص SHEAR FORCES والقوى المحورية ضغط أو شد TENSION OR COMPRESSION AXIAL FORCES .

أهم اعتبارات اختيار النظام الانشائي

يقوم المهندس المصمم للنظام الانشائي بتحديد ما يتناسب مع متطلبات المنشأة واختيار النظام المناسب لها، بناءً على خبرته ومعرفته بسلوك العناصر الإنشائية والمواد الإنشائية، حيث تعد اختيارات النظام الانشائي أحد الأمور الرئيسية التي يجب مراعاتها

• المخططات المعمارية : الدراسة الجيدة للنظام الإنشائي والتفاصيل المعمارية ومدى توافق النظام المقترح مع التقسيمات والواجهات المعمارية ودراسة الحركة هي المحور الأساسي للسيطرة على النظام الإنشائي .
• استخدام المنشأة : تعتبر عنصرا مهما في تحديد النظام الهيكلي وفهم كيفية تأثير سلوك العناصر بناء على استخدامات المنشأة المختلفة والظروف التي تؤثر فيها المنشأة خلال فترة عمرها الافتراضية .
• إمكانية التنفيذ : تعد إمكانية تنفيذ النظام المقترح وتوفير كل المواد اللازمة لتنفيذه وتوفير فريق فني متخصص ومشرف من أهم العوامل التي يجب مراعاتها عند اختيار النظام الإنشائي المناسب .
• التكاليف : يجب أخذ عنصر التكاليف بعين الاعتبار كواحد من العناصر الأساسية لمالك المنشأة، ويمكن لمالك المنشأة اختيار نظام إنشائي محدد لتلائم تكاليف المنشأة وإمكانياتهم .
• الظروف البيئية المحيطة : تعد الظروف البيئية المحيطة بالموقع المنشأة عاملا مهما يجب معرفته وتحديده في عملية اختيار النظام الإنشائي والتصميم. ويتم اختيار نوعية المواد التي ستستخدم في بناء المبنى، سواء كان ذلك من الحديد أو الخرسانة، استنادا إلى الظروف البيئية المحيطة به، مثل تأثير الحرارة والرطوبة وأحمال الرياح والزلازل .

خطوات اقتراح النظام الإنشائي والتصميم

1. ينبغي دراسة جميع متطلبات العميل وعدم إجبار أي معلومة أو مدخل في التصميم، لأن ذلك سيتطلب إجراء عملية إعادة التصميم، وهذا يستغرق وقتًا طويلاً. وفي حالة عدم توفر متطلبات من العميل، يتم وضع حد أدنى وظروف سيئة عند إجراء التصميم .
2. يتطلب العمل كمهندس إنشائي أن يكون لديه معرفة بطبيعة الموقع والظروف الخاصة للمشروع، ومستوى الشركة التي ستنفذ المشروع، وقدرات هذه الشركة، ومهارة العمالة ودقة التنفيذ، وخبرة فريق الإشراف. يتم تصميم المشروع وفقا لظروف التنفيذ المحددة لتجنب تعقيد التصميم أو التصاميم غير الواقعية التي يصعب تنفيذها بناء على قدرات مالك المشروع أو المقاول .
3. يجب عقد اجتماع مع المهندس المعماري لتفهم جميع الجوانبالمتعلقة بالتصميم المعماري وجميع المتطلبات الخاصة بها، لتحديد النظام الإنشائي الأنسب الذي يحقق التصميم بشكل مناسب للمشروع .
4. عند دراسة المعماري، يجب أخذ العديد من النقاط المهمة بعين الاعتبار، ومن بين تلك النقاط هي الفتحات في الأسقف والاختلافات بينها في الأدوار والسلالم وعلاقتها بالأدوار العلوية والسفلية ومستويات الأدوار، وكذلك المناسيب المحيطة بالمشروع والمصاعد وعلاقتها بالمداخل، والاختلافات في التوزيعات المعمارية والبروزات ومواقعها في المبنى، واختلاف البروزات بين الأدوار .
5. يتم الاتفاق على اختيار النظام الإنشائي والموافقة عليه من قبل المهندس المعماري ومالك المشروع بناءً على مواصفاتهم وإمكانياتهم قبل البدء في العمل على توزيع الأعمدة المقترحة على المخطط المعماري .
6. أثناء فترة عمل التصميم ينبغي عمل أرشفة لجميع خطوات المشروع ، والتغيرات التي تحدث خلال هذه الفترة ، أيضا ينبغي المحافظة على جميع خطوات التصميم والنمذجة الإنشائية ، والقيام بعمل وثائق للمشروع و الحسابات الخاصة بالمشروع والرسومات لكي تضمن الوصول إليها بكل سهولة عندما تحتاج لها .
7. يتم تقديم بدائل متاحة وفقًا لمتطلبات العميل، ويتم اختيار البديل المناسب بمساعدة خبرة المصمم ومعرفته بالأنظمة الانشائية المختلفة ومميزاتها وعيوبها، ويعتمد ذلك على مالك المشروع والتنسيق مع باقي الأقسام التصميمية .
8. تساعد زيادة خبرة المصمم في اختيار النظام الإنشائي المناسب، وهذا يُسهِّل عملية التصميم، وبعد ذلك يُمكن التأكد من جميع الفرضيات لضمان عمل تصميم إنشائي كامل يُتوافق مع متطلبات جميع الأطراف .