في قطاع الانشاءات، تختلف احجام واهمية المشاريع بشكل واضح، وكذلك استخدام المنشآت نفسها، فنجد ان لكل منشأة استخدامها واهميتها الخاصة، وهذا ما يستدعي الاخذ بالاعتبار اهمية المنشأة اثناء التصميم وخصوصا عند التصميم للمنشآت المقاومة لأحمال الرياح والزلازل وهي المباني العالية والاستراتيجية.
ماهو النظام الانشائي؟
يعرف النظام الانشائي بإنه الجملة الانشائية التي تنقل الاحمال المعرضة لها الى اساسات المنشأة ثم الى التربة.
تتكون الانظمة الانشائية من العناصر الاساسية التالية:
انظمة الارضيات (البلاطات) : وتشمل البلاطات والكمرات والاعصاب بجميع طوابق المبنى ويوجد العديد من البلاطات المستخدمة في مختلف المنشآت مثل البلاطة المصمتة والمسطحة والبلاطة ذات الاعصاب في الاتجاه والاتجاهين، البلاطات ذات الكمرات المتقاطعة وغيرها .
العناصر الرأسية الحاملة : وهي العناصر التي تدعم الاسقف وتقوم بنقل الاحمال الرأسية الى الاساسات وغالبا ما تكون الاعمدة هي العناصر الرأسية اضافة لحوائط القص
الاساسات : وهي العناصر التي تقوم بنقل الاحمال الى التربة ولها عدة انواع مثل القواعد المنفصلة والمشتركة واللبشة والأساسات الوتدية
عناصر مقاومة الاحمال الجانبية : وتشمل الجملة الانشائية المقاومة لأحمال الرياح والزلازل وتتكون من حوائط القص المصممة لهذا الغرض اضافة الى الاطارات المقاومة للعزوم في المباني الخرسانية او المنشات المعدنية
العناصر الاخرى : وتشتمل بقية العناصر الانشائية مثل السلالم والرامب وكذلك الخزانات الارضية والبلاطات الارضية
كيفية اختيار النظام الانشائي
تُعتبر الخطوة الاولى والاهم في التصميم الانشائي هي اختيار النظام الانشائي المناسب والامثل للمنشأة بحيث يضمن اقل تكاليف انشاء ممكنة وافضل اداء للمنشأة تحت ظروف التحميل المختلفة.
تتعرض العناصر الانشائية لأحمال في اتجاهات مختلفة وقد تكون هذه الاحمال ثابتة او متغيرة ويمكن تقسيمها الى قسمين:
احمال ساكنة : وتشمل الوزن الذاتي للمبنى وكذلك وزن التشطيبات المعمارية والاثاث واوزان المستخدمين للمنشأة واحمال الثلوج والمياه والتربة وغيرها من الاحمال الثابتة مع الزمن
احمال ديناميكية : وهي الاحمال الناتجة عن قوى الطبيعة مثل الرياح والزلازل وهي احمال متغيره ويمكن حسابها تقديريا بما يضمن سلامة المنشأة تحت ظروف التحميل الصعبة
احمال الحرارة : وهي احمال يتعرض لها المنشأ نتيجة اختلاف درجات الحرارة على مدى العام وكذلك فروق درجات الحرارة بين داخل وخارج المنشأة
بعد الانتهاء من تنفيذ العناصر الانشائية، تقوم هذه العناصر بحمل وزنها الذاتي بداية ثم بعد ذلك يتم اضافة الاحمال بشكل متسلسل الى ان تصل الى اقصى احمال مدروسة ويستمر تحميلها حتى نهاية عمر المبنى ويتم الاخذ في الاعتبار ان تظل تلك العناصر سليمة وقادرة على مقاومة الاحمال حسب ما تم تصميمها له دون حدوث اي تشوهات من دورها قد تؤدي الى الاخلال بإستخدام المبنى او التأثير على المستخدمين، وتسمى هذه التأثيرات بالاجهادات المتولدة عن الاحمال ويمكن تقسيمها الى التالي:
عزوم الانعطاف BENDING MOMENT
اللي TORSION
قوى القص SHEAR FORCES
القوى المحورية ضغط او شد TENSION OR COMPRESSION AXIAL FORCES
بناءا على خبرة المهندس المصمم ودرايته بسلوك العناصر والمواد الانشائية فإنه يقوم بإقتراح النظام المناسب وبما يتوافق مع متطلبات المنشأة وفيما يلي اهم اعتبارات اختيار النظام الانشائي:
المخططات المعمارية: وهي اهم المحاور التي تتحكم بالنظام الانشائي حيث يلزم دراستها جيدا والاطلاع على كافة التفاصيل المعمارية ودراسة الحركة ومدى توافق النظام المقترح مع التقسيمات والواجهات المعمارية
استخدام المنشأة: وهو احد العناصر المهمة في تحديد النظام والاخذ بالاعتبار تأثر سلوك العناصر مع الاستخدامات المختلفة للمنشأة وكذلك الظروف التي قد تتعرض لها المنشأة خلال عمرها الافتراضي
امكانية التنفيذ: يجب الاخذ بالاعتبار امكانية تنفيذ النظام المقترح، وذلك من ناحية سهولة الوصول للموقع وكذلك توافر المواد المطلوبة للتنفيذ وايضا تواجد الفريق الفني اللازم للتنفيذ والاشراف
التكاليف: يعتبر جانب التكلفة مهم جدا بالنسبة لمالك المنشأة وهو بدوره قد يطلب نظام انشائي محدد وذلك تجنبا للتكاليف في حال امكانية ملائمة النظام للمنشأة
الظروف البيئية المحيطة: وهذا العامل يتعلق بشكل اساسي بنوعية المواد المستخدمة في الانشاء سواءا الخرسانة او الحديد، حيث ان تأثيرات البيئة مثل احمال الرياح والزلازل او تأثيرات الحرارة والرطوبة تعتبر من اهم المحددات في عملية اختيار النظام الانشائي و التصميم
خطوات البدء باقتراح النظام الانشائي والتصميم
دراسة متطلبات العميل بشكل دقيق، وعدم افتراض اي معلومات او مدخلات في التصميم لإن ذلك قد يتطلب اعادة التصميم وهدر في الوقت، وفي حال تعذر الحصول عليها يتم فرض الحد الادنى والظروف الأسوء
يجب على المصمم الانشائي معرفة ظروف المشروع وطبيعة الموقع، مهارة العمالة، مستوى الشركة المنفذة وامكانياتها، جودة ودقة التنفيذ وكذلك خبرات طاقم الاشراف، بحيث يتم التصميم وفق رؤية لما سيكون عليه وضع التنفيذ لتجنب عمل تصميمات معقدة او غير واقعية من الصعب تنفيذها وفقا لإمكانيات المقاول او مالك المشروع.
عقد اجتماع مع المعماري وفهم كافة الجوانب المعمارية ومتطلباتها ليتم اختيار النظام الانشائي المناسب الذي يحقق التصميم الامثل للمشروع
عند دراسة المعماري يجب الاخذ بالاعتبار العديد من النقاط المهمة مثل، الفتحات في الاسقف والاختلاف بينا في الادوار، السلام وعلاقتهم مع الاداور العلوية والسفلية، مناسيب الادوار وكذلك المناسيب المحيطة بالمشروع، المصاعد وعلاقاتها مع المداخل، الاختلافات في التوزيعات المعمارية وكذلك البروزات واماكنها واختلافها بين الادوار.
قبل البدء في عمل مقترح توزيع الاعمدة على المخطط المعماري، يجب الاتفاق على اختيار النظام الانشائي والموافقة عليه من قبل المعماري وكذلك مالك المشروع وفقا لمحدداتهم
يجب عمل ارشفة لكافة خطوات المشروع والتغييرات التي تحصل خلال فترة عمل التصميم، ويجب الاحتفاظ بكافة خطوات التصميم والنمذجة الانشائية وعمل وثائق للمشروع للحسابات والرسومات بما يضمن سهولة الوصول اليها عند الحاجة فيما بعد
من خلال خبرة المصمم ودرايته بالانظمة الانشائية ومميزاتها وعيوبها يمكنه عرض البدائل المتاحة وفقا للمتطلبات واختيار البديل الامثل واعتماده من قبل المالك وبالتنسيق مع بقية الاقسام التصميمية
ومع زيادة خبرة المصمم نجد ان مسألة اختيار النظام الانشائي تصبح عملية سهلة ليتم بعدها الانتقال لعملية التصميم والتأكد من كافة الفرضيات للخروج بتصميم انشائي متكامل ومتوافق مع متطلبات جميع الاطراف.
