بدأ تاريخ المنشآت المعدنية منذ الحقبة الحديدية وكان مرتبطاً بإنتاج المعادن في هذه الحقبة، ونقطة انطلاق إنتاج المنشآت المعدنية كانت بعد بناء جسر SEVERN القوسي ما بين 1777-1778،

وسهل هذا عملية ربط المدن أو الأحياء مع بعضها البعض عن طريق جسور مثل جسر Bosporus

في إسطنبول-تركيا والجسر المعلق ملاح سليمان للمشاة في قسنطينة-الجزائر

وبفضل هذه الإنشاءات تمكن الإنسان من صناعة ناطحات السحاب Skyscrapers.

‍

تعريف المنشآت المعدنية Steel Structures

تعتبر من أهم المنشآت، مكونها الأساسي هو الفولاذ وتشغل المركز الثاني من حيث الانتشار في العديد من مجالات الهندسة وذلك بعد المنشآت الخرسانية، من أكثر أنواع المنشآت المعدنية انتشاراً:

• Bridgesالجسور
• Skyscrapersالمباني وناطحات السماء
• حظائر الطائرات

‍

التخطيط:

تعتمد التخطيطات الخاصة بهذا النوع من المنشآت على مختصين ومهندس إنتاج ومهندس ميكانيكي. وذلك لمعرفة الأماكن المخصصة للماكينات وكل ما يخص مسارات الحركة للعمال والشاحنات والشحن والتفريغ.

‍

مميزات المنشآت المعدنية:

• من أبرز ما يميز المنشآت المعدنية أنّ أي تشوهٍ يصيبها يمكن ملاحظته وذلك بسبب خاصية الاستطالة التي يتميز بها الصلب، ومنه فهو يسمح بتسريع سرعة التدخل ومعالجة أي تشوهٍ وتفادي انهيار المنشأة.
• المرونة العالية أثناء الفك والتركيب مرةً أخرى، مما يساعد على تقليل التكاليف وسهولة تركيب أجزائها.
• من أهم الميزات الخاصة بهذه المباني هي الملاءمة البيئية وتحسين الجودة البنائية ومقاوماتها للحشرات.

• أصبحت هذه المنشآت تُستعمل حتى في مجال الزراعة فهي توفر الشروط اللازمة للتخزين بسبب مقاومتها لمؤثرات المحيط، ويظهر هذا في تصميم الهناجر الزراعية.
• تتحمل الإجهاد والضغط.
• تتميز بالوزن الخفيف مقارنةً بالمباني الخرسانية.
• سرعة الإنشاء حيث يستغرق إنشاؤها مدةً زمنيةً أقل من المباني الخرسانية.

عيوب المنشآت المعدنية:

• من أخطر عيوب المنشآت المعدنية هي أن الفولاذ مادةٌ تتعرض للصدأ بنسبةٍ كبيرةٍ مما يؤثر على مقاومته، ويزيد خطورة الانهيار، لذلك يتم استخدام طلاءٍ خاصٍ باهظ الثمن
• مقاومة الصلب للحرائق ضعيفةٌ جداً، حيث أنه ينصهر في درجة حرارة 1200درجة.
• سرعة تلفها في المناطق الساحلية والتي ترتفع فيها نسبة الملوحة والرطوبة.
• تكاليف الصيانة المرتفعة.
• المعدات والوسائل الحديثة التي يجب أن تتوفر عند النقل.

‍

أجزاء المنشأة المعدنية:

• الهيكل المعدني الرئيسي:

 يتشكل هذا الجزء من العناصر المصنوعة من الفولاذ والتي تتمثل في الأعمدة والعوارض الرئيسية.

يعتبر الهيكل الرئيسي أول ما يتم نصبه، وبعدها يتم إكمال المنشأة بإضافة الشدّادات والمدّادات وكسوة الجدار بألواحٍ معدنيةٍ تختلف من منشأةٍ إلى أخرى حسب نوعها (إما ألواحٌ عاديةٌ، أو الواحٌ عازلةٌ حرارياً)

• الهيكل المعدني الثانوي:

عبارة عن شرائح من المعدن المثني المشكل على البارد، ويتمثل في المدّادات الطولية والعرضية المستعملة في جوانب المبنى والأسقف. أمّا فيما يخص ألواح الأسقف والحوائط فهي تتمثل في الهيكل المساعد

• ألواح التغطية وطبقات العزل الحراري:

هذه الألواح تستعمل في التغطية الخاصة بالأسقف والجدران،ويعتبر 0.5هو أقل سمكٍ لهذه الألواح، ويتم تصنيعها من المعدن الملفوف، أما التضليع فهو يعتمد على القوى الميكانيكية. يدخل الألمنيوم والزنك في تصنيع هذه الالواح وتطلى بدهان البوليستر المقاوم للخدوش

‍

• الدهان:

الأكسيد الأحمر هو دهانٌ يتم تغطية الهياكل الرئيسية والثانوية به لمقاومة الصدأ، ويكون سمكه 35 ميكرون وبدون استعمال أي معالجاتٍ أخرى، كما يمكن إضافة دهاناتٍ أخرى لها فعاليةٌ أكبر في مقاومة الصدأ فوق الأكسيد الأحمر.

• الأبواب والنوافذ:

يتم تركيب الأبواب والنوافذ وغيرها التي تكون مصنوعةً إما من الألمنيوم أو الصلب على المدادات الطولية أو العرضية باستخدام المسامير أو اللحام.

• الجدران الخاصة:

وتدخل في مرحلة تقسيم المساحات داخل المنشأة، وتركب بين الهيكل الرئيسي والفرعي، كما أنها تتميز بخاصية إمكانية إزالتها.

• الأرضيات:

يتم تركيبها في الهياكل الرئيسية والثانوية للمنشأ.

• أشكال المقاطع الفولاذية:

يوجد أكثر من شكلٍ واحدٍ للمقاطع الإنشائية الجاهزة، حيث أنه توجد جداول خاصةٌ بكل شكلٍ من هذه الأشكال يحتوي على كل المعلومات الخاصة بها من أبعادٍ وخصائص.

من أهم هذه الأشكال:

• (Universal Column) H  المقاطع بشكل
• (Universal Beam) I  المقاطع بشكل
• T المقاطع بشكل
• L المقاطع بشكل
• U المقاطع بشكل

أنواع الوصلات:

من أشهر الوصلات المستعملة في الإنشاء هي الوصلات بالبراغي والوصلات الملحومة.

1/ الوصلات بالبراغي:

ينقسم هذا النوع إلى:

• الوصلات التراكبية:

طريقة استعمالها تعتمد على وضع لوحٍ فوق لوح ويتم توزيع البراغي ضمن حيز التراكب، أما بالنسبة لعدد البراغي فهو يكون معتمداً على الحسابات التي يقوم بها المختصون

• الوصلات التقابلية:

وتعرف أيضا بالتناكبية، تعتمد هذه الأخيرة على وضع الصفائح مقابل بعضها البعض ويضاف لوح التغطية لعملية الوصل وتركيب البراغي

2/ الوصلات الملحومة:

وهذا النوع أيضا ينقسم إلى قسمين:

• الوصلات التراكبية:

تعتمد هذه الأخيرة على وضع صفيحة فوق أخرى، ويتم الوصل بينهما عن طريق أشرطةٍ مستمرةٍ من اللحام على شكل مثلث، وتسمى باسم لحامات الزاوية.

• الوصلات التناكبية:

تتميز بأنها لا تحتاج إلى المركزية في الوصل، وطريقة استعمالها تعتمد على صفيحتين توضع واحدةٌ مقابل الثانية ويوضع اللحام بينهما، وهذه الطريقة تستعمل في حال وجود صفائح ذات سماكةٍ متقاربةٍ.

‍

مخططات مشاريع المنشأة الفولاذية:

• الرسومات المعمارية التنفيذية:

هذه الرسومات توضح كل المعلومات الخاصة بالأعمال، وتشمل كل ما يخص الموقع وأنواع البراغي واللحام، وتنجز هذه المخططات قبل التصنيع. تتضمن أيضاً كل ما يخص المنشأة وأبعادها والمخططات المعمارية والمقاطع الرأسية

• الرسومات الإنشائية:

تتكون الرسومات الإنشائية من الرسومات الفرعية والرسومات التي تحتوي على المعلومات والتفاصيل اللازمة لتصميم المنشأة، والمخططات التفصيلية لكل عنصر فولاذي والوصلات

• الرسومات التفصيلية للوصلات:
• الرسومات التنفيذية للورشة والموقع:

من أهم ما يوجد في هذا الجزء هو الرسوم التنفيذية لمواقع الأعمدة الفولاذية والمسافات بينها.

‍