العوارض المعدنية للبناء ودليل بناء الجسور الفولاذية المعيارية

أنواع العوارض المعدنية المستخدمة في مشاريع البناء

تجمع إطارات البناء بين عدة أشكال ملفوفة ومصنعة، كل منها يناسب نطاقًا محددًا، أو مسار تحميل، أو تفاصيل اتصال. يعد اختيار ملف التعريف الخاطئ أحد الأسباب الأكثر شيوعًا لأوامر التغيير أثناء تركيب الفولاذ.

تهيمن عوارض الألواح المدمجة، الملحومة من الفلنجات وألواح الويب بدلاً من لفها في مطحنة، على العمل طويل المدى حيث تنفد أعماق الكتالوج القياسية. هذا هو الملف التعريفي الذي يتم تحديده غالبًا للعوارض الرئيسية للجسر الفولاذي المعياري، حيث يمكن للمصنعين ضبط سماكة الحافة مقطعًا تلو الآخر لتتناسب مع مخطط لحظة الانحناء بدلاً من استخدام مقطع عرضي ثابت للامتداد الكامل.

القدرة الحاملة وحسابات الامتداد

يعتمد المدى المسموح به لعارضة معينة على ثلاثة مدخلات: قوة خضوع الفولاذ، ومعامل القسم، ومجموعة الحمل المطبقة (الحمل الميت بالإضافة إلى الحمل الحي، مع إضافة الرياح أو الزلازل حيثما كان ذلك مناسبًا). كقاعدة عمل، يقوم المهندسون بقياس حجم العوارض الأرضية إلى عمق الامتداد تقريبًا مقسومًا على 20 للأحمال الحية النموذجية للمكاتب التي تبلغ 50 رطلاً لكل قدم مربع، ثم التحقق من بقاء الانحراف تحت الامتداد مقسومًا على 360 للتشطيبات الحساسة للحركة.

يوضح الرسم البياني أدناه العلاقة بين سلسلة مشتركة على شكل حرف W تحت تحميل أرضي موحد، موضحًا كيف ينمو الامتداد المسموح به مع عمق الحزمة عند حمل ثابت يبلغ 50 رطلًا لكل قدم مربع.

تفترض هذه الأرقام وجود فولاذ A992 درجة 50 مع فترات تقوية قياسية وهي توضيحية وليست بديلاً لحساب هيكلي مختوم. لا يتم قياس الأجزاء الأعمق بشكل خطي مع الوزن : يؤدي الانتقال من W10 إلى W30 إلى مضاعفة الامتداد المسموح به ثلاث مرات تقريبًا مع مضاعفة الوزن لكل قدم، وهذا هو السبب في أن الأسطح طويلة المدى وأسطح الجسور تفضل المقاطع الأعمق والأخف وزنًا مقارنة بالامتداد على تكديس عوارض ضحلة متعددة.

درجات الفولاذ واختيار المواد للكمرات

يؤثر اختيار الدرجة على كل من التكلفة وحجم القسم. تغطي أربع درجات الغالبية العظمى من أعمال بناء وتصنيع الجسور الفولاذية المعيارية.

• الفولاذ الكربوني A36: إنتاجية 36000 رطل لكل بوصة مربعة، وهي الدرجة الأكثر شيوعًا للزوايا والألواح والأعضاء الثانوية حيث يكون توفير الوزن أقل أهمية من التكلفة.
• A992 درجة 50: إنتاجية 50,000 رطل لكل بوصة مربعة، وهي الدرجة الافتراضية للأشكال المدرفلة على شكل حرف W في الولايات المتحدة منذ أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، مما يعطي قوة أكبر بنسبة 39 بالمائة تقريبًا من A36 بسعر وحدة مماثل.
• A572 درجة 50/60/65: فولاذ منخفض السبائك عالي القوة يستخدم في عوارض الألواح وأعضاء الجسور ذات التحميل الثقيل، وهو متاح حتى 65000 رطل لكل بوصة مربعة.
• الفولاذ المقاوم للصدأ (النوع A588): يشكل طبقة أكسيد مستقرة تمنع دورات الطلاء المتكررة، وهي مخصصة على نطاق واسع لعوارض الجسور الفولاذية المعيارية المكشوفة في المناطق الريفية والطرق السريعة.

وفورات في الوزن من مجمع اختيار الصف عبر المشروع. في إطار مستودع تبلغ مساحته 30 ألف قدم مربع، يؤدي تحويل العوارض الأولية من A36 إلى الدرجة 50 عادةً إلى خفض إجمالي حمولة الفولاذ بنسبة 12 إلى 18 بالمائة، مما يقلل من تكاليف المواد ووقت الرافعة على الرغم من أن سعر الطن من الدرجة 50 أعلى قليلاً.

أنظمة الحماية من التآكل والطلاء

يفقد الفولاذ الهيكلي غير المطلي ما يقرب من 0.001 إلى 0.005 بوصة من سماكة القسم سنويًا في بيئة صناعية خارجية نموذجية، ولهذا السبب يتم التعامل مع اختيار الطلاء كقرار تصميمي وليس كفكرة لاحقة، خاصة على العوارض المكشوفة وعوارض الجسور الفولاذية المعيارية التي تقع بالقرب من معابر المياه.

إن الجلفنة بالغمس الساخن هي الخيار الافتراضي للعوارض التي يقل طولها عن 40 قدمًا والتي تناسب خزان الغمس، بينما تغطي أنظمة الإيبوكسي/البولي يوريثين المطبقة ميدانيًا عوارض الألواح الأطول وأقسام الجسور الفولاذية المجمعة التي تتجاوز أبعاد الخزان.

التصنيع واللحام وطرق الاتصال

يتبع تصنيع العوارض المعدنية في الورشة تسلسلًا ثابتًا، والترتيب مهم لأن الحفر أو اللحام خارج التسلسل يؤدي إلى تشويه يكون تصحيحه مكلفًا بعد حدوثه.

1. قطع الحافة وألواح الويب إلى الطول باستخدام قطع البلازما أو وقود الأكسجين باستخدام الحاسب الآلي، مع تفاوتات القطع التي تصل عادةً إلى زائد أو ناقص 1/16 بوصة.
2. يتم فحص اللحام الملاءم واللحام للشبكة بالفلنجات للتأكد من أنها مربعة قبل بدء اللحام الكامل.
3. اللحام الكامل، عادة ما يكون لحام القوس المغمور لفترات طويلة ومستقيمة على عوارض الألواح، مما يؤدي إلى ترسيب معدن اللحام بشكل أسرع وبعيوب أقل من اللحام القوسي المعدني المحمي يدويًا.
4. حفر أو ثقب فتحات المسامير لألواح التوصيل الميدانية وزوايا التوصيل، والتي يتم وضعها من قالب متجر لضمان ملاءمة الحقل.
5. التحقق من الحدبة واستقامتها، نظرًا لأن العوارض الطويلة محدبة مسبقًا لأعلى لمواجهة انحراف الحمولة الساكنة بمجرد تحميلها.
6. إعداد السطح وتطبيق الطلاء قبل الشحن.

عادةً ما تستخدم الوصلات الميدانية على إطارات المباني مسامير عالية القوة (درجة A325 أو A490) بدلاً من اللحام الميداني، نظرًا لأن الوصلات المثبتة بمسامير أسرع في التثبيت، وأسهل في الفحص للتأكد من عزم الدوران المناسب، وأداء يمكن التنبؤ به في كل من إطارات البناء ومفاصل وصلات الجسر الفولاذية المعيارية.

مقارنة التكلفة: الكمرات الفولاذية مقابل الخرسانة والأخشاب

تكلفة المواد للطن تحكي جزءًا فقط من القصة؛ التكلفة المثبتة لكل قدم مربع من المساحة المؤطرة هي الرقم الذي يدفع فعليًا اختيار الحزمة في معظم المشاريع.

يفوز الفولاذ بشكل حاسم في المشاريع ذات الامتدادات الطويلة الواضحة، أو الجداول الزمنية الضيقة، أو الحاجة إلى مرونة التجديد اللاحقة، نظرًا لأن إزالة الجدار الحامل أو إضافة فتحة يكون أمرًا مباشرًا مع الإطارات الفولاذية المثبتة بمسامير وأكثر إزعاجًا بكثير مع الخرسانة المصبوبة.

إرشادات الصيانة والتفتيش

تعمل فترة الفحص الموثقة على إطالة عمر خدمة الحزم بما يتجاوز افتراضات التصميم الأصلية، خاصة بالنسبة للحزم المكشوفة وهياكل الجسور الفولاذية المعيارية الخاضعة لأحمال حركة المرور ودورات الطقس.

تشمل العناصر ذات الأولوية أثناء أي فحص عزم دوران المسمار عند وصلات الوصلات، وسمك طبقة الطلاء عند نهايات العارضة حيث يميل الماء إلى التجمع، وأي خسارة مرئية في القسم عند نقاط التحمل حيث تتلامس الحزمة مع الأساس أو الدعامة.

الأسئلة المتداولة