الهياكل الخرسانية:

الخرسانة هي ثاني أكثر المواد استخداماً في البناء بعد الماء في العالم. يمكن أن يتحمل الهيكل الخرساني إجهادات ضاغطة بشكل فعال للغاية ولكن لا يمكنه تحمل إجهادات الشد. لذلك يتم تسليح الخرسانة بالفولاذ عندما يكون الهيكل تحت تأثير إجهادات الشد. تستخدم الخرسانة على نطاق واسع في صناعة البناء اليوم بسبب متانتها وتوافقها. علاوة على ذلك، يمكن أن تصنع الخرسانة بأي شكل مما يجعلها مفيدة للغاية.

مزايا الهيكل الخرساني:
المكونات المستخدمة في الخرسانة مثل الإسمنت والركام والمياه متوفرة بسهولة ورخيصة.تتخذ الخرسانة شكل قالبها ويمكن صبها وتشكيلها.
تكون الخرسانة عند استخدامها مع التسليح (الخرسانة المسلحة) قادرة على تحمل قِوَى الإنحناء والشد. مقاومة للضغط مما يجعلها موثوقة لإستخدامها في الهياكل والمكونات تحت أحمال الضغط.
بسبب كثافتها العالية ومقاومتها لإختراق الماء خاصة مع بعض المضافات، يمكن استخدام الخرسانة في هياكل الإحتفاظ بالمياه مثل السّدود.

عيوب الهيكل الخرساني:
بسبب الإنكماش والجفاف والتأثر بالرطوبة قد تتشرخ الخرسانة. لذلك يتم توفير فواصل إنشائية لتجنب هذه الأنواع من التشققات، وهي ضعيفة في الشد.
وزن الخرسانة العالي لا يكون مناسباً دائماً للهياكل المعرضة للزلازل، وتتسبب الأحمال المستمرة على الهياكل الخرسانية في الزحف.
إذا كانت هناك أملاح موجودة في مكونات الخرسانة فسوف ينتج عنها الإزهار او التزهير (هي الرواسب الملحية) في الهيكل الخرساني.

‍

أكثر المباني الخرسانية شهرة في العالم:

‍
برج ترامب الدُّوَليّ:
تم تصميم فندق وبرج ترامب الدُّوَليّ، المعروف أيضاً بإسم برج ترامب في شيكاغو في الولايات المتحدة الأمريكية، من قبل المهندس المعماري أدريان سميث من سكي دمور.
يتكون المبنى من 92 طابقاً وتبلغ مساحته 242.000 متراً مربعاً وارتفاعه 423 م، مصنوع من الخرسانة ويحتوي على 486 وحدة سكنية فاخرة. يحتوي البرج أيضاً على عمارات فندقية فاخرة مع 339 غرفة ضيوف ومساحة للبيع بالتجزئة ومرآب كبير للسيارات.

CITIC Plaza:
يقع في قوانغتشو، الصين يبلغ ارتفاعه 390 م ويتكون من 80 طابق وقد اكتمل في سنة 1996 ويحتوي على عدد كبير من المكاتب عند اكتماله في عام 1997، كان أطول مبنى خرساني في العالم. حالياً، تحتل المرتبة السادسة في أطول مبنى في الصين، والسابع في التاسع، والثاني عشر من حيث الإرتفاع في جميع أنحاء العالم.
‍

سنترال بلازا (Central Plaza):

يبلغ ارتفاع سنترال بلازا 374 متراً وهو ثالث أطول مبنى في هونغ كونغ. يوفر التصميم المثلث للمبنى 20٪ أكثر من المكاتب المطلة على الميناء مما لو كان بتصميم مستطيل أو مربع، ويتكون المبنى من عنصرين رئيسين: برج مكاتب قائم بذاته 368 متراً، وكتلة منصة بطول 30.5 متراً.

يضم البرج الرئيسي المكون من عدة أقسام، قاعدة البرج الذي تشكل المدخل الرئيسي وأماكن التداول العامة، 235 برجاً مرتفعاً يحتوي على 57 طابقاً للمكاتب وسطح المراقبة وخمسة طوابق للمصنع الميكانيكي، والبرج العلوي الذي يضم ست طوابق للمصنع الميكانيكي وصاري برج بطول 102 متر.

كان الوقت عاملاً حاسماً في بناء البرج، لذلك تم تصميم المبنى في الأصل كهيكل فولاذي، كان المقاولين الرئيسين قادرين على البناء بإستخدام الخرسانة بواسطة اعتماد طريقة التسلق، مما وفر من استخدام الخرسانة ووفر أيضاً قدراً كبيراً من المال.

برج الماس, دبي:

ثاني أطول ناطحة سحاب في دبي، يقع البرج على جزيرة اصطناعية خاصة به في وَسَط أبراج بحيرة الجميرا وهو أطول مبنى في المشروع.

ومع ذلك، فقدْ فقدَ مكانتها كثاني أطول برج في دبي بمجرد اكتمال تطوير أبراج الإمارات بارك، وهو عبارة عن برجين توأمين مكونين من 1612 غرفة وممتلكات سكنية. تجاوز مشروع أبراج الإمارات بارك فعلاً 365 متراً.
‍

Queensland:

كوينزلاند وفقاً لمجلس المباني الشاهقة والمساكن الحضرية، فإن أطول برج سكني في العالم هو البرج Q1.الذي يبلغ ارتفاعه 323 متراً والمكون من 78 طابقاً في كوينزلاند بأستراليا، أعلى مكون هيكلي. استغرق تشييده ثلاث سنوات وهو ليس فقط أطول برج في كوينزلاند، ولكنه أطول مبنى في أستراليا.
‍

مركز وينتشو التجاري Wenzhou Trade Centre:

استغرق بناء المشروع ثماني سنوات، ويصنف حالياً في المرتبة 14 كأطول مبنى في الصين و 29 من حيث الإرتفاع في العالم. وهو عبارة عن مجمع مكاتب وفندق مكون من 68 طابقاً ويبلغ طوله 322

الهياكل الفولاذية:

وهو عبارة عن سبيكة من الحديد والقليل من الكربون (نسبة صغيرة) وعناصر أخرى مثل السيليكون والفوسفور والكبريت بنسب متفاوتة.

يتم تصنيف الأنواع المختلفة من الفولاذ (اعتمادًا على التركيب الكيميائي للمواد) منها: الفولاذ طري والفولاذ متوسط الكربون والفولاذ عالي الكربون والفولاذ منخفض السبيكة والفولاذ عالي السبيكة (كثير العناصر السبائكية). يتم استخدام الفولاذ الطري والفولاذ الكربوني المتوسط والفولاذ منخفض السبيكة (قليل العناصر السبائكية) بشكل عام في الهياكل الفولاذية.

يُطلق على الفولاذ المستخدم في تصنيع الهياكل الفولاذية والمثبتات والعناصر الأخرى المستخدمة في أعمال الفولاذ الإنشائي اسم الفولاذ الهيكلي (الهيكل الفولاذي).

مميزات الهيكل الفولاذي:
الخفة: الهياكل الفولاذية خفيفة للغاية مقارنة بالهياكل الأخرى مثل الهياكل الخرسانية.
قوة وصلابة عالية / الوزن: شديد الصلابة ويمتلك نسبة عالية من القوة بالنسبة لوزنه.
سهولة التصنيع والإنتاج الضخم: من السهل تصنيع هيكل فولاذي بحيث يستخدم بشكل عام في البناء. يمكن استبدال الأعضاء الفولاذية وتجميعها وتفكيكها بسهولة.
لا يوجد انهيار مفاجئ: فالفولاذ كونه مادة مطيلة لا يعاني من الانهيار المفاجئ، بل يعطي إشارة واضحة عن طريق الإنحراف قبل الفشل أو الإنهيار.
القوالب الغير ضرورية: على عكس الهياكل الخرسانية، لا يحتاج الهيكل الصلب إلى أي نوع من أنواع الصندقة أو القوالب.
مقاومة النمل الأبيض ومقاومة التعفن: على عكس الأخشاب، لا يتآكل الفولاذ بفعل النمل الأبيض وهو مقاوم جداً للصدأ، إذا تم استخدام الفولاذ عالي الجودة المحمي ضد الصدأ.
الإقتصاد في النقل والمناولة: نظراً لكون الهياكل الفولاذية خفيفة الوزن فهي سهلة النقل والمناولة.

عيوب الهيكل الفولاذي:
القابلية للتآكل: قطاعات الصلب عرضة للتآكل، لذلك فهي تتطلب بعض المعالجات والصيانات المتكررة مثل الطلاء وطرق أخرى لحمايتها.
التكلفة الأولية العالية.
لعمالة الماهرة: يتطلب الهيكل الصلب الفولاذي العمالة الماهرة لبنائه.

‍
أكثر المباني الفولاذية شهرة في العالم:
نحن نعيش في عصر تهيمن عليه أعاجيب التكنولوجيا. في القرن الماضي نفسه، تطورت العمارة من الهياكل الحجرية والخشبية القصيرة إلى الأبراج المعدنية الضخمة. واليوم، يبلغ ارتفاع برج خليفة في دبي 830 مترًا! هذا ما يقرب من كيلومتر واحد من الفولاذ في السماء!
تم استخدام الفولاذ في وقت سابق في تصنيع عناصر الإستخدام اليومي. لم يكتشف الإنسان قيمته إلا مؤخراً عندما تعلق الأمر بالمباني. على مر السنين، أصبحت العمارة بالفولاذ أفضل بكثير من السابق.
‍
برج خليفة:
أطول المباني في العالم بإرتفاع 820 متراً حتى أعلى طابق به و10 أمتار أخرى حتى طرفه. هذا المبنى مصنوع من الفولاذ المقوى وقد استغرق بناءه خمس سنوات. عندما تم افتتاحه في عام 2009، حاز على شهرة عالمية ووضع مدينة دبي تحت الأضواء. البرج مكون من 163 طابق. إنه طويل جداً لدرجة أنه كان لا بد من تغيير مسار الرحلات أثناء الإقلاع والهبوط في دبي لإبعادها عن البرج.

شون هينغ, البرج المربع Shun Hing Square Tower:

اكتسب هذا البرج شهرته في البداية بسبب وتيرة بنائه – من طابقين إلى ثلاث طوابق كل أسبوع. تم بناؤه كبرج مكاتب. استوعب البرج أكثر من 144200 متر مربع من المساحات المكتبية من الدرجة الأولى، وقد بدأ بناء البرج في عام 1993 وانتهى في عام 1996. وهو إلى ذلك يحتل المرتبة 27 كأطول مبنى في العالم على ارتفاع 384 متراً من القاعدة إلى الحافَة.
‍

برج الصُّلْب الامريكي American Steel Tower:

تم بناء برج الصُّلْب الأمريكي في بفيتنبرغ بـ 44000 طن من الفولاذ.  في عام 1988، تمت إعادة تسمية البرج باسم برج الصُّلْب الأمريكي، لتمثيل هُوِيَّة الشركة الجديدة لشركة يو آس ستيل.

يحتوي البرج على مكاتب تجارية معتمدة ويبلغ ارتفاعه 260 متراً، مع أنّه في التخطيط الأولي كان من المقرر أن يكون أطول برج في العالم. يشتهر بشكل شعبي بشكله الثلاثي مع زوايا مسننة.

مبنى المقاطعة الملكية Empire State Building:

‍تم بناءه في عام 1931، وكان رمزاً للفخر الأمريكي وأطول مبنى في العالم منذ 40 عاماً. تم بناؤه في وقت قياسي بلغ ثلاثة عشر شهراً، وهو ما كان مستحيلاً تقريباً في وقته، وفقاً لتصنيع المرآب الفولاذي، يبلغ ارتفاعه 1250 قدماً في وَسَط مانهاتن. يوضح تصميم هذا المبنى أن الفولاذ يمكن أن يكون جميلاً ولا يحتاج دائماً إلى أن يبدو صناعياً. يضم هذا المبنى بعض أكثر المكاتب فخامة في نيويورك.

‍

برج إيفل Eiffel Tower:

يعد برج إيفل، أحد عجائب الدنيا السبع. إنها هُوِيَّة فرنسية فريدة لمدينة باريس ولا تكتمل أي صورة أو رسم لباريس على الإطلاق دون إدراج صورة ظلية لها، مؤطرة بشكل جميل مقابل السماء الأوروبية. لم يكن برج إيفل مصنوعًا من الفولاذ تماماً، ولكنه مصنوع من الحديد المطاوع، الذي يمكن اعتباره مقدمة للمجمع. برج يكسب اسمها من مصممه غوستاف إيفل. يبلغ ارتفاعه 324 متراً وهو نفس ارتفاع مبنى مكون من 81 طابقاً.

برج تايبيه 101, Taipei 101 Tower:‍

سمي برج تايبيه 101 الفولاذي في تايوان على اسم عدد الطوابق فيه. كان يُعرف سابقاً بإسم مركز تايبيه التجاري المالي، وقد تم بناؤه في عام 2004 وكان أطول برج في العالم حتى عام 2010، عندما احتل برج خليفة هذا المركز. يعتبر من أكثر المباني المدهشة لأنه يمثل مدى قوة الفولاذ. ثم أن لديه أسرع مصعد في العالم بمعدل 60.6 كم / ساعة، ومع ذلك، في عام 2016 استخدم نفس المصعد في برج شنغهاي في الصين، الذي يسافر بشكل أسرع. تم بناء البرج في غضون خمس سنوات وأصبح بمنزلة الرمز الحديث لتايوان منذ ذلك الحين.

الأبراج الفولاذية:
يتم تعريف المبنى العالي الفولاذي على أنه المبنى الذي يتم فيه إنشاء العناصر الهيكلية الرأسية والجانبية وأنظمتة الأرضية من الفولاذ.
*ناطحات السحاب الفولاذية أصبحت سمة المعمار الحديث.
قد يلاحظ المهتمون بقضايا العمارة والعقارات أن نمطاً حديثاً في البناء انتشر في كثير من مدن العالم. ويتمثل هذا النمط الحديث في استخدام الفولاذ ـ بدلاً من الإسمنت المسلح (الخرسانة) ـ في تشييد «الهيكل العظمي» للبناء. وقد ظهر هذا الطراز المعماري أكثر وضوحاً في ناطحات السحاب والبنايات الضخمة الأخرى كالمطارات وملاعب الرياضة الدولية. وفي هذا الصدد قال مايك رييد مدير شركة «ريدماك الاستشارية المعمارية»: إن لإستخدام الفولاذ مزايا عديدة من أهمها أنه سهل التقطيع والتشكيل، الأمر الذي يمنح التصميم المعماري مرونة في الإبداع والخروج عن الأشكال التقليدية والوظيفية للبناء. كما أن الفولاذ أخف وزناً من الإسمنت المسلح ويحتل مساحة أقل داخل المبنى ويستغرق وقتاً أقل كثيراً في تركيبه وتشييد البناء. وأضاف رييد أن هناك ميزتين أكثر أهمية من هاتين السابقتين وهما، أن الفولاذ أقل ضرراً للبيئة من الإسمنت المسلح الذي يتسبب إنتاجه في نحو 6% من ظاهرة الإحتباس الحراري، فالفولاذ مادة قابلة لإعادة التدوير (إعادة الإستخدام) بينما يصعب تطبيق ذلك على الإسمنت المسلح. لكن رييد أكد أن الفولاذ لا يمكن أن يحل محل الإسمنت المسلح في بناء الأساس الذي يغوص في باطن الأرض، كما أنه قد لا يكون مجدياً اقتصادياً في المباني الصغيرة التي لا تتعدى طابقين.

الأبراج الخرسانية:
يُعرَّف المبنى الخرساني المرتفع بأنه المبنى الذي يتم فيه بناء العناصر الهيكلية الرأسية والجانبية وأنظمة الأرضية من الخرسانة.
كان الصلب هو المادة الهيكلية المفضلة لناطحات السحاب في أمريكا خلال معظم القرن الماضي ، ولكن ظهور نظام إطار الأنبوب والرغبة في بناء مبانٍ أكثر تفصيلاً مع مساحات عمل أفضل, أدى إلى تحول في التفكير خلال النصف الأخير من الألفية. تعتبر النوى الخرسانية في المباني الشاهقة أكثر تعقيداً من المباني التقليدية. يجب أن يكون تصميمها إلزامياً من الناحية الهيكلية فحسب، بل هي أساسية لكفاءة وفعالية المبنى. و من المثير للإهتمام أن المواد الخام ليست العامل الأساسي لتصميم ناطحات السحاب. غالباً ما تحدد الرياح والمصاعد والميزانية ارتفاع المبنى بعيداً عن الفولاذ أو الخرسانة. يركز المهندسون المعماريون والمهندسون الإنشائيون الآن جهودهم على تقليل الحجم الكلي لبنية المبنى، مع الحفاظ على مستويات مقبولة من الوصول وتوزيع الخدمات والإعتبارات الرئيسية الأخرى التي تقلل من التأثيرات على السلامة الهيكلية الأساسية. لا توفر المباني الخرسانية مرونة للمصممين في الأشكال التي يمكنهم تشكيلها وتصميماتهم فحسب، ولكنها توفر أيضاً مساحة أرضية غير متقطعة وقابلة للإستخدام أكثر من المباني ذات الإطارات الفولاذية. في حين أنه من الصحيح أن جميع المباني الخرسانية تستخدم حديد التسليح لتعزيز الهيكل.
*يستخدم المبنى المرتفع المركب مزيجاً لكل من الفولاذ والخرسانة يعملان بشكل مركب في العناصر الهيكلية الرئيسية، وبالتالي يشتمل على مبنى فولاذي بنواة خرسانية. وتكون مباني مزدوجة الهيكل الخرساني والفولاذي مثل برج خليفة وتايبيه 101 لأنها تعتبر مباني مركبة.

وهكذا نكون قد أخذنا لمحة عن الهياكل الفولاذية والخرسانية، هل وجدت معلومات المقالة مفيدة؟