مادة الحديد

مادة الحديد أو الفولاذ

وهو من المواد المعدنية الأكثر مقاومة للقوى والأجهادات وعادة يخضع سلوكها الى قواعد رياضية , ويمكن التحكم بنقاوتها وكثافتها ومرونتها بالصناعة .

   أستعمالاته في البناء :-

   يستعمل الحديد في البناء في أما الهياكل البنائية مع مواد بنائية أخرى كالطابوق والخرسانة أو وحده في الهياكل الحديدية للأبنية العالية والجملونات والجسور وغيرها . وهي كالآتي :-

1- أستعماله مع مواد أخرى :-

أ‌-      أستعمال الحديد مع الطابوق في العقادة :-

    ويلاحظ عمل تقعر في السطح الداخلي للتسقيف وذلك للأستفدة من خاصية الطابوق في تحمله لقوى الأنضغاط العالي حيق يتم تحليل القوى وتحويلها الى الجوانب (المقاطع الحديدية التي تسمى بحديد الشيلمان )

   ب – أستعمال الحديد في الهياكل الخرسانية :-

   يمكن أستعمال الحديد في تسليح الأعمدة والأعتاب والسقوف المعمولة من الخرسانة لتزيد من تقوية الأعمدة ولزيادة تحملها لقوى الأنضغاط وعزوم الأنحناء التي تتعرض لها الأعتاب والسقوف حيث يمكن أن يصل عرض الفضاء المسقف بالأعتاب المسلحة الى (10) م ويمكن أستعمال الروافد المجهدة لتسقيف فضاء أكبر يصل الى عرض (12) م

   2 – في الهياكل الحديدية :- أي المنشآت الفولاذية

   الأنظمة الهيكلية الخاصة بها :-

    تشيد المنشآت الفولاذية من أعضاء ذات مقاطع منفردة أو مركبة كل حسب طبيعة القوى التي ينقلها لتكوين الأعضاء الرئيسية الآتية :

   -  الأعمدة والدعامات :-

    وهي الأعضاء العمودية التي تستند عليها نهايات الحمالات والروافد وتنقل الحمل المركزي بصورة عمودية الى الأسفل , وهي أما أن تكون أعمدة بسيطة بمقاطع قياسية منفردة أو أعمدة مركبة من مقاطع قياسية مختلفة مربوطة مع بعضها بواسطة براشيم أو صامولات أو لحام والشكل (  ) يوضح ذلك

   - الأعتاب والروافد والحمالات:-

     وهي الأعضاء الأفقية التي تقوم بنقل الثقل الساقط عليها الى الأعمدة , وتستعمل مقاطع حديدية مختلفة لتسقيف الفضاء وتصل عروض الفضاء الذي تغطيه الى (30)م وتكون هذه المقاطع ذات وحدات قياسية حسب المصانع المنتجة لها كما في الشكل (  ). ويمكن أستعمال الرافدات الفولاذية من نوع

(castellated) كما في الشكل (  )في التسقيف وكذلك ممكن أستعمال الرافدات من النوع الشبكي لتسقيف الأبنية

  المسنمات الشبكية :-

   تعتبر المسنمات الشبكية من الروافد المكتفة وتكون مسطحة أو بميل قليل أو شديد حسب المتطلبات المعمارية والأنشائية . تستعمل المسنمات عادة لتحقيق فضاءات كبيرة تصل الى (50)م وأرتفاعات عالية في المنشآت ذات الطابق الواحد أو سقف الطابق الأخير للأبنية المتعددة الطوابق .

تتكون المسنمات من مقاطع فولاذية قياسية مستقيمة تقع في مستوى واحد وتتصل أطرافها أتصالا مفصليا مكونة أعضاء علوية تسمى بالوتر العلوي وأعضاء سفلية تسمى الوتر السفلي وأعضاء رأسية وأعضاء قطرية . تحمل المسنمات الشبكية أحمال خفيفة وتصمم لأسناد أوزانها الذاتية وأحمال الرياح وأحمال أسمية لأغراض الصيانة

تبتعد المسنمات الشبكية عن بعضها بمسافات أو فسح تعتمد على طبيعة الأحمال المسلطة عليها ومتانة الهيكل وتكون عادة متساوية وبحدود (6) م

  بعد تثبيت المسنمات على مساندها تربط من الأعلى مع بعضها بطراحيات تكون بمقاطع مختلفة منها الساقية أو الزاوية أو على شكل حرف (z) , وتربط عليها الألواح المعدنية الأسبستية المضلعة بواسطة عكفات بشكل حرف (ل) لتكون سقيفة المسنم , وفي مناطق جلوس المسنمات على مساندها تستعمل صفيحتان بسمك كبير الأولى تثبت في نهاية المسنم والأخرى تثبت على المسند يربطان مع بعضهما عند التركيب بحيث يعطي لأحدى النهايتين مجالا للأنزلاق بحيث تسمح بحركة المسنم عند التمدد والتقلص أو حركة الرياح

  الهياكل (الأطر) الفولاذية :-

تعمل هياكل الأطر الفولاذية كبديل عن المسنمات الشبكية لفضاءات كبيرة قد تصل الى (60)م

هنالك هياكل أحادية بفضاء واحد وهياكل ثنائية لتسقيف فضائين أو ثلاثية لتسقيف ثلاث فضاءات وقد تكون بأرتفاع واحد أو بأرتفاعات مختلفة وتنتج بأبعاد قياسية وتتكون هياكلها من مقاطع فولاذية مركبة أو مشبكة . ومن محاسن الهياكل الفولاذية أنها تكون خفيفة الوزن مقارنة بالمسنمات الشبكية الأخرى ويمكن فكها ونقلها كأجزاء التركيب وتستعمل ثانية في موقع آخر

 وتكون الهياكل الفولاذية بمقطع ثابت أو متغير وعند ذلك تحتاج الى صفائح تقوية في المفاصل معند تغيير أتجاه المقطع لمنع التحدب والأنبعاج . وتحتاج الى رباط عند المساند لمنع الدحرجة والأنزلاق الجانبي  كما في الشكل (    ).

    -الفضاءات( السقوف) الهيكلية(space frame) :-

   وهي من النظم الأنشائية التي تستخدم في تسقيف الفضاءات التي يصل عرضه الى (80)م أو (100)م  أعتمادا على عدة معايير منها سمك هيكل ال(space frame) نفسه وشكله وتستخدم لأغراض وظيفية لتسقيف الملاعب أو المسارح الكبيرة أو جمالية كتسقيف بهو الفنادق مثلا لأدخال الأضاءة الطبيعية , وهي عبارة عن تشكيل نظامي متعدد السطوح أو الأوجه وهناك خمس أشكال للوحدات الأساسية المكونة لهذهالشبكات (space frame) وكل شكل من هذه الأشكال تتكون من ثلاثة أجزاء  هي المفصل والساق (الأنبوب(tube) والسطح والشبكات النظامية الخمسة هي :-

  1 - الرباعي السطوح (spherical tetrahedron)

  2 – سداسي الأوجه (cube)

  3- مجسم ثماني السطوح (octahedron)

  4 – مجسم ذو (12) وجه (dodacahedron)

  5 – مجسم ذو (20) وجه (icosahedron) والشكل (   ) يوضح ذلك

 مادة الحديد أو الفولاذ

وهو من المواد المعدنية الأكثر مقاومة للقوى والأجهادات وعادة يخضع سلوكها الى قواعد رياضية , ويمكن التحكم بنقاوتها وكثافتها ومرونتها بالصناعة .

   أستعمالاته في البناء :-

   يستعمل الحديد في البناء في أما الهياكل البنائية مع مواد بنائية أخرى كالطابوق والخرسانة أو وحده في الهياكل الحديدية للأبنية العالية والجملونات والجسور وغيرها . وهي كالآتي :-

1- أستعماله مع مواد أخرى :-

أ‌-      أستعمال الحديد مع الطابوق في العقادة :-

    ويلاحظ عمل تقعر في السطح الداخلي للتسقيف وذلك للأستفدة من خاصية الطابوق في تحمله لقوى الأنضغاط العالي حيق يتم تحليل القوى وتحويلها الى الجوانب (المقاطع الحديدية التي تسمى بحديد الشيلمان )

   ب – أستعمال الحديد في الهياكل الخرسانية :-

   يمكن أستعمال الحديد في تسليح الأعمدة والأعتاب والسقوف المعمولة من الخرسانة لتزيد من تقوية الأعمدة ولزيادة تحملها لقوى الأنضغاط وعزوم الأنحناء التي تتعرض لها الأعتاب والسقوف حيث يمكن أن يصل عرض الفضاء المسقف بالأعتاب المسلحة الى (10) م ويمكن أستعمال الروافد المجهدة لتسقيف فضاء أكبر يصل الى عرض (12) م

   2 – في الهياكل الحديدية :- أي المنشآت الفولاذية

   الأنظمة الهيكلية الخاصة بها :-

    تشيد المنشآت الفولاذية من أعضاء ذات مقاطع منفردة أو مركبة كل حسب طبيعة القوى التي ينقلها لتكوين الأعضاء الرئيسية الآتية :

   -  الأعمدة والدعامات :-

    وهي الأعضاء العمودية التي تستند عليها نهايات الحمالات والروافد وتنقل الحمل المركزي بصورة عمودية الى الأسفل , وهي أما أن تكون أعمدة بسيطة بمقاطع قياسية منفردة أو أعمدة مركبة من مقاطع قياسية مختلفة مربوطة مع بعضها بواسطة براشيم أو صامولات أو لحام والشكل (  ) يوضح ذلك

   - الأعتاب والروافد والحمالات:-

     وهي الأعضاء الأفقية التي تقوم بنقل الثقل الساقط عليها الى الأعمدة , وتستعمل مقاطع حديدية مختلفة لتسقيف الفضاء وتصل عروض الفضاء الذي تغطيه الى (30)م وتكون هذه المقاطع ذات وحدات قياسية حسب المصانع المنتجة لها كما في الشكل (  ). ويمكن أستعمال الرافدات الفولاذية من نوع

(castellated) كما في الشكل (  )في التسقيف وكذلك ممكن أستعمال الرافدات من النوع الشبكي لتسقيف الأبنية

  المسنمات الشبكية :-

   تعتبر المسنمات الشبكية من الروافد المكتفة وتكون مسطحة أو بميل قليل أو شديد حسب المتطلبات المعمارية والأنشائية . تستعمل المسنمات عادة لتحقيق فضاءات كبيرة تصل الى (50)م وأرتفاعات عالية في المنشآت ذات الطابق الواحد أو سقف الطابق الأخير للأبنية المتعددة الطوابق .

تتكون المسنمات من مقاطع فولاذية قياسية مستقيمة تقع في مستوى واحد وتتصل أطرافها أتصالا مفصليا مكونة أعضاء علوية تسمى بالوتر العلوي وأعضاء سفلية تسمى الوتر السفلي وأعضاء رأسية وأعضاء قطرية . تحمل المسنمات الشبكية أحمال خفيفة وتصمم لأسناد أوزانها الذاتية وأحمال الرياح وأحمال أسمية لأغراض الصيانة

تبتعد المسنمات الشبكية عن بعضها بمسافات أو فسح تعتمد على طبيعة الأحمال المسلطة عليها ومتانة الهيكل وتكون عادة متساوية وبحدود (6) م

  بعد تثبيت المسنمات على مساندها تربط من الأعلى مع بعضها بطراحيات تكون بمقاطع مختلفة منها الساقية أو الزاوية أو على شكل حرف (z) , وتربط عليها الألواح المعدنية الأسبستية المضلعة بواسطة عكفات بشكل حرف (ل) لتكون سقيفة المسنم , وفي مناطق جلوس المسنمات على مساندها تستعمل صفيحتان بسمك كبير الأولى تثبت في نهاية المسنم والأخرى تثبت على المسند يربطان مع بعضهما عند التركيب بحيث يعطي لأحدى النهايتين مجالا للأنزلاق بحيث تسمح بحركة المسنم عند التمدد والتقلص أو حركة الرياح

  الهياكل (الأطر) الفولاذية :-

تعمل هياكل الأطر الفولاذية كبديل عن المسنمات الشبكية لفضاءات كبيرة قد تصل الى (60)م

هنالك هياكل أحادية بفضاء واحد وهياكل ثنائية لتسقيف فضائين أو ثلاثية لتسقيف ثلاث فضاءات وقد تكون بأرتفاع واحد أو بأرتفاعات مختلفة وتنتج بأبعاد قياسية وتتكون هياكلها من مقاطع فولاذية مركبة أو مشبكة . ومن محاسن الهياكل الفولاذية أنها تكون خفيفة الوزن مقارنة بالمسنمات الشبكية الأخرى ويمكن فكها ونقلها كأجزاء التركيب وتستعمل ثانية في موقع آخر

 وتكون الهياكل الفولاذية بمقطع ثابت أو متغير وعند ذلك تحتاج الى صفائح تقوية في المفاصل معند تغيير أتجاه المقطع لمنع التحدب والأنبعاج . وتحتاج الى رباط عند المساند لمنع الدحرجة والأنزلاق الجانبي  كما في الشكل (    ).

    -الفضاءات( السقوف) الهيكلية(space frame) :-

   وهي من النظم الأنشائية التي تستخدم في تسقيف الفضاءات التي يصل عرضه الى (80)م أو (100)م  أعتمادا على عدة معايير منها سمك هيكل ال(space frame) نفسه وشكله وتستخدم لأغراض وظيفية لتسقيف الملاعب أو المسارح الكبيرة أو جمالية كتسقيف بهو الفنادق مثلا لأدخال الأضاءة الطبيعية , وهي عبارة عن تشكيل نظامي متعدد السطوح أو الأوجه وهناك خمس أشكال للوحدات الأساسية المكونة لهذهالشبكات (space frame) وكل شكل من هذه الأشكال تتكون من ثلاثة أجزاء  هي المفصل والساق (الأنبوب(tube) والسطح والشبكات النظامية الخمسة هي :-

  1 - الرباعي السطوح (spherical tetrahedron)

  2 – سداسي الأوجه (cube)

  3- مجسم ثماني السطوح (octahedron)

  4 – مجسم ذو (12) وجه (dodacahedron)

  5 – مجسم ذو (20) وجه (icosahedron) والشكل (   ) يوضح ذلك