مبنى فولاذي

المبنى الفولاذي هو هيكل معدني مصنوع من الفولاذ للدعم الداخلي والتكسية الخارجية، على عكس المباني ذات الهياكل الفولاذية التي تستخدم عادةً مواد أخرى للأرضيات والجدران والواجهة الخارجية. تُستخدم المباني الفولاذية لأغراض متنوعة تشمل التخزين ومساحات العمل والسكن. وتُصنف إلى أنواع محددة حسب استخدامها.

يوفر الفولاذ العديد من المزايا مقارنة بمواد البناء الأخرى، مثل الخشب :

• الفولاذ متين من الناحية الهيكلية ويتم تصنيعه وفقًا لمواصفات وتفاوتات صارمة.
• لا يتشوه الفولاذ بسهولة، ولا ينثني، ولا يلتوي، ولا ينحني، ولذلك يسهل تعديله ويوفر مرونة في التصميم. كما أن تركيب الفولاذ سهل أيضاً.
• الفولاذ فعال من حيث التكلفة ونادراً ما يتقلب سعره .
• يُتيح استخدام الفولاذ تحسين جودة البناء وتقليل الصيانة. ^{[ 2 ]}
• مع انتشار العفن والفطريات في المباني السكنية، يقلل استخدام الفولاذ من هذه الإصابات. يحتاج العفن إلى مواد رطبة ومسامية لينمو، بينما لا تعاني الدعامات الفولاذية من هذه المشاكل. ^{[ 3 ]}

• التوصيل الحراري: تُظهر الحسابات أن سمك الجزء الخلفي من دعامة فولاذية قياس 18 أقل بنحو 31 مرة من سمك دعامة خشبية قياس 2×4؛ ومع ذلك، فإن الفولاذ يُوصل الحرارة بكفاءة أعلى بـ 310 مرات من الخشب. ونتيجة لذلك، فإن الدعامة الفولاذية قياس 2×4 تُوصل حرارة أكثر بعشر مرات من الدعامة الخشبية قياس 2×4. ^{[ 4 ]}
• التآكل: يؤدي التصميم المعيب إلى تآكل الحديد والصلب في المباني، مما يؤدي إلى انهيار جزئي. ^{[ 5 ] [ 6 ]}
• يمكن ثنيه في النيران. ^{[ 7 ]}

من أنواع المباني الفولاذية الشائعة: المباني ذات الجدران المستقيمة، والمباني المقوسة، أو مباني نيسن أو مباني كونست . ^{[ 8 ]} كما يُصنف نوع الهيكل إلى مباني ذات امتداد حر أو مباني ذات امتدادات متعددة. لا تحتوي المباني ذات الامتداد الحر على دعامات هيكلية (مثل الأعمدة) في المساحة الداخلية المشغولة.

يشير مصطلحا "الجدران المستقيمة" و"الأقواس" إلى الشكل الخارجي للمبنى. وبشكل عام، يُعتبر كلا النوعين من الأقواس الهيكلية إذا كانا يعتمدان على هيكل إطاري صلب. ومع ذلك، فإن هياكل الأسقف المنحنية هي التي ترتبط عادةً بمصطلح "الأقواس".

قد تكون المباني ذات الأقواس الفولاذية اقتصادية في تطبيقات محددة، وهي شائعة الاستخدام في القطاع الزراعي. توفر المباني ذات الجدران المستقيمة مساحة أكبر قابلة للاستخدام مقارنةً بالمباني ذات الأقواس، كما أنها أسهل في الاندماج مع المباني القائمة. تُستخدم المباني ذات الجدران المستقيمة عادةً في القطاعات التجارية والصناعية، بالإضافة إلى العديد من الاستخدامات الأخرى.

يشير مصطلح "الامتداد الحر" إلى البنية الداخلية. تستخدم المباني الفولاذية ذات الامتداد الحر عوارض دعم علوية كبيرة، مما يقلل الحاجة إلى أعمدة دعم داخلية. عادةً ما تكون هذه المباني أقل فعالية من حيث التكلفة مقارنةً بالمباني ذات الأعمدة الداخلية. مع ذلك، قد تؤثر اعتبارات عملية أخرى على اختيار نمط الهيكل، مثل نوع الاستخدام الذي لا يُفضل فيه وجود عوائق هيكلية داخلية (مثل حظائر الطائرات أو الملاعب الرياضية). ^{[ 9 ]}

تم تصميم مباني Long Bay للاستخدام في امتدادات الأقواس التي تزيد عن 35 قدمًا. وهي تستخدم إطارات معدنية مسبقة الصنع مع عوارض تقليدية لتوفير فتحات ومساحات أكبر في المباني.

ظهرت وحدات النقل أحادية المنفذ (Uniports) في المملكة المتحدة عام 1965 بعد أن كانت شركة ألفريد بوث وشركاه رائدة في تطويرها عام 1948، وانتشرت على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم، بما في ذلك القطب الشمالي الكندي، وغابات أفريقيا، وصحراء الكويت. يسهل تجميعها باستخدام أدوات بسيطة، وهي مناسبة للعمالة غير الماهرة، ويمكن تفكيكها ونقلها بسرعة. توفر وحدات النقل أحادية المنفذ مرونة عالية، حيث تسمح بإضافة وصلات وتوسيعات، بالإضافة إلى خيارات العزل والتقسيم. تتميز هذه الوحدات بصغر حجمها وكفاءتها العالية، حيث يمكن وضع ما يصل إلى 60 وحدة من طراز Mark 1 Uniports في حاوية واحدة بطول 20 قدمًا.

تُعرف أجزاء المباني التي يتم تجميعها في المصنع قبل شحنها إلى الموقع باسم المباني الجاهزة . تميل المباني الفولاذية الصغيرة إلى أن تكون جاهزة أو بسيطة بما يكفي ليتمكن أي شخص من بنائها. توفر المباني الجاهزة مزايا كونها أقل تكلفة من الطرق التقليدية وأكثر ملاءمة للبيئة (لعدم إنتاج أي نفايات في الموقع). ^{[ 10 ]} تتطلب المباني الفولاذية الأكبر حجمًا عمال بناء مهرة، مثل عمال الحديد ، لضمان التجميع السليم والآمن. ^{[ 11 ]}

يتكون الهيكل الفولاذي من خمسة أنواع رئيسية من العناصر الإنشائية: عناصر الشد، وعناصر الضغط، وعناصر الانحناء، وعناصر القوى المركبة، بالإضافة إلى وصلاتها. توجد عناصر الشد عادةً كعناصر شبكية ووترية في الجمالونات والعوارض الفولاذية ذات الشبكة المفتوحة. في الوضع الأمثل، تتحمل عناصر الشد قوى الشد فقط، وتُفترض وصلاتها الطرفية مفصلية. تمنع الوصلات المفصلية أي عزم (دوران) أو قوى قص من التأثير على العنصر. تُعتبر عناصر الضغط أيضًا أعمدة أو دعامات أو ركائز. وهي عناصر رأسية أو عناصر شبكية ووترية في الجمالونات والعوارض التي تتعرض للضغط. تُعرف عناصر الانحناء أيضًا باسم الكمرات والجسور والعوارض والجدران الجانبية والمدادات والعتبات. لكل من هذه العناصر استخداماته الإنشائية الخاصة، ولكن عادةً ما تتحمل عناصر الانحناء عزوم الانحناء وقوى القص كأحمال أساسية، والقوى المحورية والالتواء كأحمال ثانوية. تُعرف العناصر ذات القوى المركبة عادةً باسم الأعمدة والجسور، وهي تتعرض للانحناء والضغط المحوري. وتُعدّ الوصلات هي ما يربط أجزاء المبنى معًا، حيث تربط هذه العناصر ببعضها البعض، ويجب أن تضمن عملها كوحدة واحدة متكاملة. ^{[ 12 ]}

• البناء المعياري التجاري
• تاريخ صناعة الصلب (1970-حتى الآن)
• رابطة مصنعي المباني المعدنية
• صفائح معدنية
• منتجي الصلب
• الفولاذ الإنشائي
• المباني المعدنية ذاتية التأطير