أنواع المبانى والبالطات الخرسانية
محتويات البحث • مقدمة عن العمارة والنظام اإلنشائى.
• أنواع المبانى: -1 -2
الحوائط الحامله ).)WALL BEARING المباني الهيكليه ).(SKELETON
أنواع البالطات الخرسانية: 01- SOLID SLAb. 02- FLAT SLAb. 03- HOLLOW BLOCK SLAb. 04- WAFFLE SLAb. 2 05- Panaled beam.
العمارة والنظام االنشائى: يمكن تعريف العمارة بانها هى تطويع نظم االنشاء للتشكيل الفراغى الذى يتناسب مع الوظائف المختلفة للمكونات المعمارية بعد أن يقوم المعماري برسم الخريطة المعمارية التي تلبي متطلبات المالك أو المستخدم يقوم المصمم باختيار النظام االنشائي المناسب من وجهة نظر انشائية بحتة .
3
* النظام االنشائى : هو السلوك األستاتيكى الخاص باستقبال األحمال وترحيلها من خالل النظام إلى األساس إلى األرض . وتطورت أنواع المباني بتقدم الزمن فكان البناء بالطوب اللبن إلى الطوب األسمنتي مرورا بمراحل هذه التطورات فى الوصول إلى أعلى مستوى للتنفيذ خالل العامل والمستهلك . تحديد النظام االنشائي للمباني يتضمن فقط اختيار العناصر االنشائية الرئيسية واختيار أماكن تواجدها وذلك لمقاومة االحمال الرأسية واألفقية بفعالية. لكن في الواقع هذا االختيار يتأثر باعتبارات أخرى غير االعتبارات االنشائية هذه االعتبارات التي يجب مراعاتها تتضمن: .1التصميم الداخلي للمبنى .2نوعية المواد وطريقة التشييد المستخدمة .3المظهر المعماري الخارجي للمبنى .4طبيعة المنطقة المزمع اقامة المبنى فيها .5أماكن أنظمة الخدمة .6طبيعة االحمال االفقية ومقدارها 4 .7 ارتفاع ومواصفات المبنى
أنواع المبانى -1الحوائط الحاملة
5
تنقسم نظم اإلنشاءات تبعا للسلوك األستاتيكى الستقبال وترحيل األحمال إلى ما يلى :
-1الحوائط الحامله : تعريف : لقد استعملت هذه األنـواع من اإلنشـاءات بكثرة قبل استعمال الخرسـانة المسـلحة الحوائط الحامله هي الحوائط الداخليه و التي يركز عليها المبني ,و تقوم بنقل جميع االحمال الميته و االحمال الحيه الي تربه مباشرة. ارتفاع المباني ذات الحوائط الحامله يكون دائما محدوده باالعتماد علي األحمال الميته والحيه ,وكذلك نوع و قوة تحمل التربه وو لربط أجزاء المبني بعضها مع بعض فان األحزمه (الميدات األرضيه) الخرسانيه يمكن عملها تحت هذه الحوائط. 6
نظرية نقل األحمال في نظام : يتمثل نظام نقل األحمال في نظام المنشأت بالحوائط الحامله في نقل جميع احمال األرضيات و أسقف الطوابق المختلفه للمبني الي جميع حوائطه الداخليه و الخارجيه المرتكزه عليها و منها الي التربه. لذلك فان حوائط الدور األرضي للمبني يرتكز عليها أكبر األحمال و نتيجه لذلك تكون سمكها أكبر سمكا من الدور الذي يليه و تقل السماكات كلما اتجهنا ألعلي . ولذا يتم عمل أساسات مستمره أسفل جميع الحوائط الدور الـأرضي و بعرض أكبر من الحوائط حتي نضمن توزيع أحمال المبني بالتساوي علي تربه. وبناء علي ذلك فان أرتفاع المباني في هذا النظام ال يزيد عن 5أدوار 7
العالقة بين ارتفاع المبنى وسمك الحوائط الخارجية من الطوب األحمر
أما بالنسبة للحوائط الداخلية فجميعها تعمل بسمك 25سم والحوائط المثبت عليها السلم بسمك 38سم. 8
مميزات هذا النظام: -1رخيص الثمن نظراً ألن المواد المستخدمة في هذا النظام قليلة التكلفة وال تحتاج إلى تقنيات عالية في البناءوغالبا ما تكون الطوب أو الحجر . -2سريع البناء. -3الحوائط المستخدمة هنا تكون عازلة للحرارة. -4ذو متانة عالية فيستطيع تحمل التغيرات المناخية و الصدمات. -5توزيع األحمال اإلنشائية بإنتظام على طول الحوائط الحاملة.
9
عيوب النظام : .1 .2 .3 .4
.5
.6
عدد االدوار فيه 4-5أدوار فقط في حالة استخدام الحجر في البناء الحوائط سمك الحائط كبير مما يعني انه سيأخذ حيز كبير من المساحه بطء التنفيذ حيث انه ال يمكن صب السقف أال بعد بناء كل الحوائط الداخليه و الخارجيه عدم امكانيه التغير المعماري حيث ان أزالة أي حائط يؤثر تأثير كبير علي مبني كله و يشار هنا ان الحائط في الطابق األرضي فوقها تماما حائط في الطابق االول مما يعني ان الجميع األدوار متشابهه عدم امكانية عمل الفتحات واسعه حيث ان الفتحات الواسعه تعني صغر الجزء الحامل للحائط مما يعني ضعفه عدم امكانية الحصول علي مساحات واسعه 4-5متر كحد أقصي و ال يمكن وجود غرفه او اي مكان بالمبني بها مسافه 10 أكبر من ذلك دون وجود حائط حامل
أمثلة لمبانى منشأة بنظام الحوائط الحاملة مسكن آل نصيف بجدة ) - ( 1946للمعمارى حسن فتحي
11
-2المباني الهيكلية
12
المباني الهيكليه )(SKELETON TYPE تنفذ اإلنشاءات الهيكلية من الصلب وتركز على أعمدة ؛ وأحمال األسقف من كل دور تنتقل من الكمرات ؛ ثم إلى األعمدة ؛ حتي أعمدة الدور األرضي ثم تصل إلى األساسات وتقوم األساسات بتوزيع األحمال إلى طبقات التربة . •البالطة •الكمرة •العمود •القواعد
13
مزايا االنشاء الهيكلى • • • • • •
14
المسقط الحر نمطية العناصر االنشائية البحور المتسعة مرونه التصميم والحيز المنساب زيادة مسطح الفتحات واالتصال بالخارج التنوع فى تشكيل المبنى
(مبنى قسم العمارة) ..جامعة أسيوط
الدور االول 15
الدور األرضى
البالطات الخرسانية .1نظام العمود والكمرة (البالطات الكمرية) . .2نظام البالطات المسطحة الال كمرية .
.3نظام البالطات المجوفة. .4نظام البالطات الصندوقية . .5الكمرات المتقاطعه .
16
Solid slab
Flat Slab Hollow Block
Waffle Slab Paneled beam
17
بالطات مصمته SOLID SLAB تعريفه : هونظام ينتقل فيه الحمل من السقف الى الكمرة ثم الى العمود مباشرة ومنه الى االساسات على هيئة حمل مركز ينتقل الى القواعد المسلحة بانواعها سواء كانت منفصلة او مشتركة وتكون وظيفة القاعدة ان تنقل الحمل المركز الى التربة بتوزيع امن.
أنواع بالطات المصمته: •ذات أتجاه واحد •ذات اتجاهين •الكابولي 18
مكونات البالطات المصمتة SOLID SLAB األعمدة :هى عناصر انشائية رأسية حاملة للكمرات األفقية • عنصر خطى يتعرض ألحمال ضغط يقاوم األحمال بكتلته مادة االنشاء (حجر-طوب-حديد-خرسانة) مساحة المقطع = األحمال ÷ االجهاد المسموح به اليقل أصغر بعد عن 30سم
االنبعاج
< 12 m
< 15 19
ــــــــ a
a b
-2الكمرات :هى عناصر انشائية افقية أو مائلة أو مقوسة حاملة للبالطات عنصر خطى ينقل األحمال بواسطة عزم االنحناء يقاوم األحمال بالخواص الطبيعية للمادة المصنوع منها d
مادة االنشاء (خشب-حديد-خرسانة) a كمرة بسيطة
/ 10
=d
كمرة مستمرة
/ 12
=d
كمرة كابولى
/8
=d
20
-3البالطة الخرسانية: نتيجه لالحمال الواقعه علي البالطه يحدث لها عزم انحناء و ترخيم .
لذا يجب عند التصميم مراعاة عزم االنحناء و الترخيم * من أساليب معالجة الترخيم : -1تعلية الشدة أثناء الصب. -2زيادة نسبة الحديد فى البالطة. 21
* مميزاته -: .1امكانية التوزيع الرأسي والوصول الى العدد المطلوب من االدوار دون تحديد . .2امكانية التغير في الفراغات الداخلية حيث ان الحوائط ليس لها اي دور انشائي وانما هي حواجز فراغية . .3امكانية البدء في احدى مراحل التشطيب دون معوق او اعتماد على اعمال سابقة فيما كان الهيكل جاهز . .4سهولة االتحكم في مقاسات الفتحات .
* عيوبه -: .1صعوبة التحكم في كبر البحر مقارنة باالنظمة التالية. .2سقوط الكمرات بين االعمدة.
22
بالطة ذات أتجاه واحد ONE WAY SOLID SLAB و هي البالطات المصمتة التي يسير فيها الحمل في إتجاه واحد فقط و One wayتسمى البالطات : •تكون البالطه محموله علي كمرتين متقابلين فقط
•في هذه الحاله يسير الحمل في األتجاه سواء لالقصر او لالطول •تكون البالطه محموله على أربع كمرات
•وفي هذه الحاله يسير الحمل في األتجاه األقصر فقط 23
تخانة البالطه
L/36
L/30
L/25
Sp 360/520
L/36*1.25
L/30*1.25
L/25*1.25
Sp 240/350
24
بالطة ذات االتجاهين TWO WAY SOLID SLAB تكون البالطه ( )two wayعندما تكون محموله علي 4كمرات و يكون في البالطه ) (two wayيسيرالحمل في اتجاهين و ليس في اتجاه واحد
أي عند وضع أي حمل علي البالطه ال ((two wayيتوزع جزء من الحمل في االتجاه القصير و جزء في االتجاه الطويل ويعتمد الجزء المنقول من الحمل في اي اتجاه علي طول هذا االتجاه و علي وجود بالطات مجاوره لهذا االتجاه 25
الكابولي البالطات المصمته الكابوليه. هي بالطه محموله على كمره واحده فقط و بالطبع يسير الحمل في اتجاه الكمره LCهو طول الذي يسير في اتجاهه الحمل
26
* امثلة -: مسكن اوزنفانت -المعماري لوكوربيزيه
27
28
.2نظام البالطات المسطحة الالكمرية ()Flat Slab * تعريفه : هو نظام أنشائي يتكون من عنصرين اساسين هما البالطات واالعمدة . ويتكون السقف من طبقتين من الحديد احدهما سفلية واالخرى علوية على شكل شبكي (فرش وغطاء) سفلي و (فرش وغطاء ) علوي . والبالطة مفضله معماريا لعدم و جود كمرات بها و إلمكانية وضع الحوائط في أي مكان داخل المبني و لسهولة و سرعة تنفيذ شدتها الخشبيه
FLAT SLAB أنواع البالطه المسطحه ordinary flat slab بالطه مسطحه ال كمريه Flat slab with Drop panel only بالطه بسقوط Flat slab with Column Head only بالطه بتيجان Flat slab with Drop panel & Column بالطه بسقوط وتيجان Head
.1 .2 .3 .4
30
-1البالطات المسطحة العادية هنا يرتكز الحمل مباشرة على العمود * شروط استخدامه: عندما يكون الحمل الحي اقل من 500كجم/سم2 ال تقل سماكة البالطة عن 15سم -عندما يكون أقصى بحر بين االعمدة 5متر
31
البالطات المسطحة ذات السقوط * شروط استخدامه: عندما يكون الحمل الحي يزيد عن1000كجم/سم2 عمل سقوط لمقاومة العزم السالب المتولد نتيجة االحمال الحية و مقاومة القص الثاقب اذا زادت قيمة االحمال عن 1000كجم/سم 2يتطلب فرض زيادة سمك البالطة فوق راس العمودوذلك لمقاومة حمال من االجهادات القص الثاقب واالجهادات الناتجة عن عزم االنحناء السالب ويمكن زيادة البحر عن 6متر في االتجاهين و سمك السقوط ال يقل عن ربع سماكة البالطة األصلية وطول سقوط البالطة ال يقل عن سدس البحر وال يزيد عن ربع البحر
البالطات المسطحة ذات التيجان هنا يتم توزيع الحمل على العمود عن طريق التيجان * شروط استخدامه:
عندما يكون الحمل الحي يتراوح من 500كجم/سم 2الى 1000كجم/سم2 عندما يكون بحر البالطة في االتجاهين في حدود 6متر يجب ان ال تزيد زاوية اقصى ميل للتاج في المحور الرأسي عن 45درجة كما يجب االيقل قطر الجزء الفعال عن ربع البحر
33
البالطات المسطحة ذات السقوط والرأس * شروط استخدامه: عندما يكون الحمل الحي اكبر من 1500كجم/سم2 -عندما يكون بحر البالطة في االتجاهين اكبر من 6متر
·من أهم مزايا البالطات المسطحة: -1اعطاء مرونه معمارية " بسبب اختفاء الكمرات -2تقليل اعمال النجارة والحدادة مقارنه بالبالطات الكمرية -3تقليل زمن تركيب الشدة فتأخذ وقت أقل منsoild . -4يعطي منظرا معماريا حسنا حيث أن استواء السطح يعطي مستوى إضاءة أفضل. -5يمكن أن يعمل على توفير ( تقليل) االرتفاع الكلي للمبنى. -6عدم وجود عوائقآلعمال التكييف والكهرباء و مواسير الصرف الصحي. -7توفير في اعمال الشدات الخشبية. -8هذاالنظام يعتبر اقتصادي ( توفير الوقت) اذا كانت االحمال الحية تزيد عن kg/cm2500في حين أن االحمال الحية لو كانت اقل من kg/cm2 500يعتبر غير اقتصادي
35
ومن أهم عيوب البالطات المسطحة: نسب الحديد فيه تكون عاليه جدا للمتر المكعب من الخرسانه مقارنه بالبالطات الكمرية مما يسبب زيادة وزن البالطه على االساسات. وتكون البالطة ذات سماكة متساوية لكامل مساحتها وبدون كمرات ساقطة لكن تكون قضبان التسليح متقاربة أكثر على إمتداد الخطوط بين االعمدة الساندة من أجل مقاومة ضغوط القص – - Shear stressesوهذا هو ما يسبب زيادة نسبة الحديد في هذا النوع. ولمقاومة ضغوط القص أيضا نستخدم في منطقة إلتقاء االعمدة مع البالطة أعمدة بكتف أو اعمده ذات راس مربع.
36
37
38
بالطات مفرغه HOLLOW BLOCK هذا النوع من البالطات انتشر في السنوات األخيره لما له من مميزات تفضله دون االنواع األخري من البالطات سبب استخدامه : *في البالطات ذات المساحات الكبيره يكون deflection البالطه كبير ولتقليل ال deflection *يجب زياده في ال tsللبالطه مما يتسبب عنه زياده في الوزن مما يتسبب عنه زياده في ال momentمما يتسبب عنه زياده في التسليح مما يتسبب عنه زياده في التكلفه . *لذا نحتاج في هذه الحاله لنوع من البالطات تكون ال t كبيره لتقليل ال deflectionو في نفس الوقت وزنها خفيف لتقليل العزوم لتقليل التكلفه . 39
·من مميزات هذا النظام: -1نسب الحديد فيه اقل من الحديد المستخدم في البالطات الالكمرية -2يسمح بوجود فراغات لتمديدات الكهرباء او التكييف -3يعمل كعازل صوتي بصورة جيدة -4عازل للحراره لذا يفضل استخدموا في المناطق الحاره -5يعطي سقف املس خالي من الكمرات -6يمكن تغير فواصل و جدران الوحدات مما يعطي الحريه في التقسيم المعماري الداخلي -7البلوك المفرغ داخل البالطه يقلل من وزن السقف
40
·
ومن اهم عيوبه:
-1صعب الصيانة والترميم -2يحدث شروخ عنداتصال البالطات المفرغة مع البالطات الرقيقة
41
يستخدم في هذه البالطه بلوكات مفرغه مقاساتها *40*20ع حيث ع تعتمد علي سمك البالطه -1ففي حالة سمك البالطه 22سم تكون ع = 15سم و يترك جزء مصمت 7سم -2ففي حالة سمك البالطه 27سم تكون ع = 20سم و يترك جزء مصمت 7سم -3ففي حالة سمك البالطه 32سم تكون ع= 25سم و يترك جزء مصمت 7سم
وزن البلوكات
42
انواع البالطه المفرغه -1بالطه هوردي مرصوصه في اتجاه واحد *وفيه ترص البلوكات في اتجاه واحد و هو االتجاه االقصر
بعد الصب 43
قبل الصب
-2بالطه هوردي مرصوصه في اتجاهين و في ترص البلوكات في االتجاهين و تستخدم هذه الحاله في حالة البالطه كبيره في االتجاهين
بعد الصب 44
قبل الصب
االحتياطات الخاصه ببالطة الهوردي: *المسافه بين محاور االعصاب هي عاده من ( )70-40سم وعمليا تنفذ بتباعد 50سم علي ان يتم ذلك بعد توقيع و تحديد اماكن الكمرات *أدني عرض للعصب هوثلث السماكه الكليه للبالطه او 10سم ايهما أكبر *العصب هو مساوي لسماكة الغطاء الخرساني فوق وحدات البلوك مضافا ليها 10سم و عمليا ينفذ عرض العصب 14سم من االسفل و 10من االعلي *سماكة الغطاء الخرساني فوق وحدات البلوك هي من 7-5سم علي اال تقل عن %10من المسافه بين محوري العصب متتالين *في حالة زيادة طول العصب عن 5متر فأنه يجب وضع كمره تقويه عرضيه واحده علي األقل و سمكها كسماكة األعصاب *يمنع استخدام البالطات المفرغه في مناطق دورات المياه وذلك الن نظام الصرف الصحي يمكن ان يؤدي نتيجه لتسرب المياه منه الي تأكل الغطاء الخرساني
45
46
e≥700 االكبر b≤100 b ≤t/3 x≤ 150 االكبر Ts ≤ 50 e/10
أشكال وحدات البلوك المستخدم : -1هوردي مصنوع من البلوك األحمر : يعد من أفضل أنواع الهوردي المستخدم النه : *خفيف الوزن *مقاوم جيد في تحمل األحمال *عازل جيد للحراره و الصوت -2هوردي مصنوع من البلوك االسمنتي *يصنع باشكال مختلفه و مقطع البلوك مستطيال او شبه منحرف و ارتفاعه حسب الطلب -3هوردي مصنوع من البلوك البلوستأرين لملي الفراغات بين األعصاب الخرسانيه *يستخدم هذا النوع ْ نظرا لخفه وزنها مقارنه بالبلوك األحمر أو األسمنتي 47
العصب
تعمل ككمرات صغيرة مرتكزة على الكمرات الرئيسية
* اقل عرض للعصب هو ثلث سمك البالطة او 10سم ايهما اكبر . * اقل ارتفاع للعصب = سماكة الغطاء الخرساني فوق وحدات البلوك 10+سم. (عمليا ينفذ عرض العصب 14سم من االسفل و 10سم من االعلى ) * المسافة بين محاور االعصاب المتجاورة هي عادة من 40سم – 70سم (عمليا تنفذ بتباعد 50سم ويتم ذلك بعد تحديد اماكن الكمرات)
قبل الصب
بعد الصب
48
49
.4نظام البالطات الصندوقية. () Waffle Slab * تعريفه : هو نظام يشبه نظام البالطات المجوفة حيث تتكون من اعصاب اما في اتجاه واحد او اتجاهين لكن بدل البلوك يستخدم قوالب خاصة يتم فكها مع الشدة. ويستخدم هذا النوع من البالطات (االسقف) لتغطية المسطحات الواسعة والبحور الكبيرة بإنشاء بالطات خرسانيه مفرغه ذات قباب سفليه فارغه واعصاب – كمرات رفيعه – متقاطعه تعطى تقسيما منتظما ذات شكل معماري مميز. مقاساتة :
تتخذ عدة مقاسات منها القوالب 80سم × 80سم وبعمق متفاوت بين 225مم 300،مم 375،مم 50
* مميزاته -: -1الحصول على مسطحات كبيرة بدون اعمدة مع تخفيض وزن السقف وكمية حديد التسليح. -2الحصول على تقسيم شبكي منتظم ومميز مع استخدام الفراغات في تركيب الكهرباء والتكيف والصوت.
*عيوبه -: -1صعوبة معالجة اي تلفيات بالسقف نتيجة فك القوالب. -2ضرورة التكرارية لالستفادة من القوالب. -3تحدث شروخ الهبوط اللدن في البالطة عند جوانب االعصاب نتيجة التغير الكبير في العمق بين البالطات الرفيعة واالعصاب العميقة . -4قلة سمك البالطات فوق القوالب يجعلها اكثر عرضة لشروخ االنكماش.
51
* امثلة -: مطار الملكة عليا الدولي
52
53
-5نظام الكمرات المتقاطعه )(PANALED BEAM الكمرات المتقاطعه هي نظام لكمرات ذات قطاعات بأبعاد متساويه تتقاطع متعامده علي بعضها لتغطي مساحات كبيره نسبيا بدون استخدام أعمده في المنتصف
يمكن استخدام هذا النوع من المباني كالتالي: -1نسبه الطول الي العرض = 1,20اقل من 2.00 -2ينتقل الحمل من البالطات الي الكمرات المتقاطعه -3ترتكز الكمرات المتقاطعه علي الكمرات خارجيه و تنقل لها الحمل -4الكمرات الخارجيه ترتكز علي األعمده الموجوده علي محيط المبني -5تنقل االعمده االحمال الي التربه 54
كما انه يمكن ان يطلق علي الكمرات المتقاطعه باالعصاب و يكون البعد بين االعصاب علي النحو التالي : -1اذا كان البعد بين االعصاب ال يزيد عن متر واحد يمكن تبقي الفجوات بين االعصاب فارغه ولكن عند تنفيذ الشده الخشبيه للسقف تكون مكلفه حيث تستهلك لملى الفراغات كما هو في السقف كميه كبيره من االخشاب فيفضل وضع البلوكات ْ الهوردي -2اذا كان البعد بين االعصاب متر واحد و مترين او اكثر فتعامل هذه االعصاب معامله الكمرات العاديه
55
مسجد بالرياض حي الخزامى
56
مراجع البحث : كتاب تشييد المبانى للدكتور فاروق عباس حيدر. -كتاب اإلنشاء المعمارى (ضمن سلسلة التقنية المعمارية).
من سلسلة الشكل واالنشاء فى العمارة للدكتور نوبى محمد حسن- From The Internet
57