النظام الإنشائي الهيكلي هو نظام حديث للبناء مهمته توصيل حمولة الأسقف والبلاط إلى الأساس بواسطة عدد من الأعمدة، فالمباني ذات النظام الهيكلي يقبل عليها الكثير من الناس حيث أنها أكثر أمانا من غيرها، كما أنها تسمح لهم ببناء العدد الذي يرغبون فيه من الأدوار من دون خوف أو قلق.
النظام الإنشائي Frames
تتألف الإطارات الإنشائية من مجموعة من الأعمدة Columns ، ومجموعة من الكمرات Beams، و تستخدم الإطارات عند تباعد الأعمدة عن بعضها البعض حتى لا نضطر إلى وضع أعمدة في الوسط مثل التي توجد في أسقف المصانع، و قاعات المؤتمرات.
والعديد من الأماكن الأخرى المرتفعة، ولتلافي هذا الشيء نستخدم الإطارات التي تعمل فيها الأعمدة والكمرات بشكل متحد، ولعمل هذا النوع من الإطارات يجب أن نستخدم طريقة تسليح معينة حتى ترتبط الأعمدة بالكمرات ارتباطا قويا.
فعند حدوث ضرر في أي منهما فإن الآخر يتضرر أيضا، ولكي يكون الارتباط بين العمود والكمرة قويا، فلابد أن تسلح الكمرة أولا، ثم يسلح العمود أيضا، ثم يتم تسليحهما معا مرة أخرى ويتم ذلك وفا للحسابات التصميمية.
مميزات النظام الإنشائي للإطارات
- الحرية في زيادة البعد بين الأعمدة من غير استخدام أعمدة في الوسط.
- يعتبر تصميمه وتحليله الإنشائي بسيط نوعا ما.
- تنفيذ هذا النظام غير معقد.
- لا يحتاج إلى عمالة كبيرة.
أنواع الإطارات
- الإطارات البابية Portal frames
تصنع هذه الإطارات من الخرسانة أو الصلب أو الخشب، ويتألف كل إطار بابي من رافدين وقائمين، وتكون هذه الروافد شديدة الصلابة فتكون لها القدرة على تحمل قوة الرياح، وتعتبر القوائم والروافد في الإطارات البابية كتلة شيء واحد، حيث أن الوصلات الموجودة بين كل قائم ورافد تكون صلبة.
وتوجد أنواع عديدة من الإطارات البابية فمنها الإطار المتماثل Symmetrical Portal Frame، والإطار ذو الإضاءة الشمالية North Light Portal Frame، وإطار آخر ذو مرقاب ضوئي في السقف Flat Portal With Monitor Roof.
- إطار بابي له ثلاث مفاصل Three Hinged Frame
وهذا النوع من الإطارات إما أن يكون خشبي أو خرساني أو صلب، وتوجد مفصلات في تركيب هذه الإطارات، إما عند القاعدة، أو عند النصف.
- إطارات الفي انديل
يسمى بهذا الاسم حيث أنه يشبه كمرة الفي انديل، ويمكن أن يكون أيضا من الخشب، أو الصلب، أو الخرسانة، ويستعمل هذا النظام عند بناء أسطح مباني كبيرة ويتواجد أعلاها مباني صغيرة الحجم.
- إطارات اللاتيس
يسمى بهذا الاسم نظرا لوجود شكل كمرة اللاتيس في هذه الإطارات.
مميزات نظام الإنشاء الهيكلي
- توفير مساحات كبيرة ومجازات واسعة.
- الاستفادة من المساحات الخاوية بالشكل الذي نريد حيث تشغل الأعمدة حيز صغير.
- الوصول بالمباني إلى الارتفاع الذي نرغبه.
- يمكننا التحكم في شكل النوافذ من حيث الطول والعرض.
- نستطيع إجراء التغيير الذي نريد مستقبلا.
عيوب نظام الإنشاء الهيكلي
إذا كانت أحجام الأعمدة تزيد عن حجم الجدار فسوف يتسبب ذلك في
- ظهور نتوءات وبروزات.
- إذا كانت المجازات واسعة فإن الجائز سيتدلى أكثر وبذلك سوف نلجأ إلى الأسقف المستعارة.
- عدم القدرة على تدخيل وسائل التدفئة، والإمدادات الصحية، وذلك أيضا بسبب تدلي الجائز.
عيوب النظام الهيكلي
- تشغل المباني المؤسسة على النظام الهيكلي مساحة كبيرة ويرجع ذلك أي زيادة حجم الحوائط كلما اتجهنا إلى الأسفل بسبب زيادة الحمولة عليها.
- يصعب إجراء أي تجديد فيها، مثل تجديد الجدران، من دون توخي الحذر الشديد لكيلا يسقط البناء.
- ارتفاع المباني يكون في نطاق محدود.
- عدم إمكانية تنفيذ جميع التصاميم المرغوب فيها للواجهات.
نظام الإنشاء الهيكلي
هو نظام إنشائي يتم فيه نقل حمولة الأسطح والأرضيات إلى الكمرات الأفقية ومنها إلى الأعمدة الرأسية حتى تصل أخيرا إلى أساس البناء أو التربة، حيث تستخدم الحوائط في هذا النظام لتقسيم المساحات الفارغة بالمبنى حسب الحاجة فالغرض منها هنا ليس نقل الحمولة، ويصلح هذا النظام في حالة المباني شاهقة الارتفاع مثل المصانع والقاعات.
لذلك يشترط التخطيط الجيد لهذا النظام لكي نستطيع الوصول بالمبنى إلى الارتفاع المطلوب من دون مخاطرة، فحجم العمود مثلا يرتبط بارتفاع الطابق الذي يتواجد فيه والحمولة التي يتحملها فكلما اتجهنا إلى الأسفل زاد حجم العمود لزيادة الحمولة الواقعة عليه.
النظام الإنشائي المعلق Tensile Structure
النظام الإنشائي المعلق هو عبارة عن غشاء يتم تثبيته على كابلات من الفولاذ و يستخدم غالبا في بناء الأسطح، حيث أنه يتميز بتحمله لقوى الشد، وسهولة تصنيعه، وقدرته على تغطية مساحات واسعة، كما أن لديه القابلية للطرق والتطويع.
ويتطلب هذا النظام البنائي كميات صغيرة من المواد و ذلك لأنه مصنوع من الأقمشة الكتانية الرقيقة والتي عند تمددها فإنها تغطي مسافات كبيرة، كما أنها تجعل أكثر قدرة على تحمل القولى الواقعة عليه، وغالبا ما يستخدم هذا النوع في تغطية صالات الرياضة ذات الساحات الواسعة، والإنشاءات الصناعية والزراعية.
نظام البناء الهيكلي
في هذا النظام تنتقل الحمولة من الأسطح والأرضيات إلى الأساس على عدة مراحل، حيث أنها تنتقل أولا من السقف إلى الأعمدة، ومن الأعمدة إلى الحوائط، وأخيرا تصل إلى الأساس، ويعتبر هذا النظام جديد لأنه ظهر مع ظهور الخرسانة ولم يكن موجودا مسبقا.
ينقسم البناء الهيكلي إلى نوعين
- النوع الأول ويتميز بسهولة الحصول على مكوناته، حيث أنها موجودة في كل مكان، كما أن المهندس تكون له مطلق الحرية في تصميم البناء الذي تستعمل فيه الخرسانة، ولكن هذه المباني تكون حمولتها كبيرة، كما أنها تأخذ وقت كبير من أجل التنفيذ، وهذا ما يعرف بالبناء الهيكلي الخرساني.
- النوع الثاني ويكون هيكله مصنوع من المعدن، ومن مميزات المعدن، قدرته على تحمل قوى الشد والضغط، كما أنه سريع في التنفيذ، بالإضافة إلى المسافات الكبيرة الفارغة التي تنتج عنه وتعتبر هذه هي أفضل مميزاته، ولكن هذا النوع من البناء الهيكلي تكون ميزانيته مرتفعة بخلاف النوع الأول، حيث أنه يحتاج إلى التجديد على الدوام، ويعرف هذا النوع بالبناء الهيكلي الخرساني.
البناء الغير هيكلي
في هذا النظام من البناء تنتقل الحمولة من الأسطح إلى التربة عن طريق الحوائط، ومن مميزات هذا النظام أنه له القدرة على تحمل الأحجام الكبيرة من الأبنية، ولذلك تكون الحوائط أكبر حجما كلما اتجهنا نحو الأسفل كي تستطيع تحمل الضغط، كما أنه لا توجد مسافات فارغة كثيرة.
وتوجد أيضا منشئات مشتركة فهي تجمع بين الهيكل الخرساني، والهيكل المعدني، والحوائط الحاملة.
النظام الإنشائي
هو النظام المسؤول عن توصيل الأحمال من الأسقف إلى أساس البناء، فلابد أن يكون هناك نظام إنشائي معين لكل مبنى.
أنواع الأنظمة الإنشائية
- نظام المباني الهيكلية: ويعد هذا النظام من أفضل الأنظمة على الإطلاق، لأنه يحق الثبات والتوازن المطلوب للبناء مهما بلغ ارتفاعه، فهي تتميز بالصلابة والقوة حيث أنها تتشكل من الخرسانة أو الفولاذ المغطى بالخرسانة وهذه مواد قوية للبناء، ويمكن تصنيف هذه المباني إلى ثلاثة أصناف، أولا مباني هيكلية تعتد على الكمرات والأعمدة، ثانيا مباني هيكلية تعتمد على الإطارات، ثالثا مباني هيكلية مؤسسة على نظام الجمالون.
- نظام الجدران الحاملة
مميزات هذا النظام
- لا يحتاج إلى ميزانية مرتفعة حيث أن جميع مستلزماته متوفرة وبأقل التكاليف.
- لها القدرة على تحمل التغيرات الجوية كما أنها تمنع وصول الحرارة لداخل البناء.
- سهولة التنفيذ.
- تمتاز هذه المباني بالقوة والصلابة.
مساوئ هذا النظام
- عدم القدرة على التجديد في البناء مثل إزالة جدار أو تغييره.
- لا يمكن تنفيذ جميع التصاميم المرغوب فيها على الواجهات من الخارج.
- ارتفاع البناء وعدد الطوابق يكون في نطاق محدود.
- لا يمكن تصميم الكثير من الشبابيك، أو فتحات التهوية لأن ذلك سيحدث خلل في صلابة البناء وقوته.