الأجزاء المدمجة في الحائط الساتر | المراسي والأقواس المصبوبة

فيما كانت تستخدم الجدران الستائرية - من الدفاع في العصور الوسطى إلى الواجهات الحديثة

يعود مصطلح "الجدار الساتر" إلى الهندسة المعمارية العسكرية في العصور الوسطى. الجدار الساتر هو جزء من الجدار الدفاعي الخارجي الذي يمتد بين برجين محصنين أو معقلين - "ستارة" معلقة بين نقاط التثبيت الهيكلية. لم تكن تحمل أي أحمال على السقف أو الأرضية. كان دورها هو التطويق والدفاع فقط. هذه الخاصية المميزة - الجدار الذي يمتد بين الدعامات الهيكلية دون أن يكون في حد ذاته هيكليًا - يتم نقلها مباشرة إلى التعريف المعماري الحديث.

في البناء المعاصر، الجدار الساتر هو نظام تكسية خفيف الوزن وغير هيكلي يحيط بالجزء الخارجي للمبنى ولكنه لا ينقل أيًا من أحمال أرضية المبنى وسقفه. وقد أصبح هذا الأمر عمليًا في أوائل القرن العشرين من خلال تطوير الإطارات الهيكلية المصنوعة من الفولاذ والخرسانة المسلحة، والتي سمحت للمباني بالوقوف بالكامل على هيكلها الداخلي دون الحاجة إلى أن يتحمل الجدار الخارجي أي حمل هيكلي. ظهرت أول واجهة حائط ساتر زجاجية بالكامل في الهندسة المعمارية الحديثة في مبنى هاليدي، سان فرانسيسكو (1918). بحلول الخمسينيات من القرن العشرين، جعلت تكنولوجيا بثق الألومنيوم النظام قابلاً للاعتماد عالميًا، واليوم تغطي أنظمة الحوائط الساتر غالبية المباني التجارية الشاهقة على مستوى العالم.

تمثل الأجزاء المدمجة التي تثبت هذه الأنظمة في الإطار الهيكلي الاستمرارية التقنية بين مبدأ القرون الوسطى - الجلد الممتد غير الحامل الذي يتم تثبيته بواسطة نقاط التثبيت في الهيكل - وتعبيره الهندسي الحديث.

هل الحائط الساتر معدني - المواد والمكونات وتكوين النظام

يحتوي نظام الحائط الساتر الحديث على محتوى معدني كبير ولكنه ليس جدارًا معدنيًا بالمعنى المتجانس. وهو عبارة عن تجميع مركب تحمل فيه أعضاء الإطارات المعدنية الحمل الهيكلي داخل النظام، في حين أن مواد الحشو المختلفة - الزجاج أو ألواح الألمنيوم المركبة أو الحجر أو الطين أو ألواح السباندريل المعزولة - تملأ الفراغات بين أعضاء الإطارات لتوفير غلاف التجوية.

إن نظام الإطارات - القوالب والعوارض - يكاد يكون من الألومنيوم عالميًا في الممارسة المعاصرة. تجمع المقاطع المبثوقة من سبائك الألومنيوم 6063 بين نسبة القوة إلى الوزن العالية والمقاومة الممتازة للتآكل والتعقيد العرضي غير المحدود من قالب بثق واحد. يتعامل حاجز الحائط الساتر القياسي الذي يمتد من لوح إلى لوح بطول 4 أمتار مع أحمال الرياح 1.5-3.0 كيلو باسكال في قسم يزن تقريبا 3-5 كجم/م - كفاءة هيكلية لا يمكن لأي مادة بثق معدنية أخرى أن تطابقها بتكلفة مماثلة.

هل الجدار الساتر هيكلي — مسارات التحميل وهندسة الأجزاء المدمجة

يعتبر الحائط الساتر غير هيكلي بالمعنى الهندسي الدقيق: فهو لا يتحمل أي أحمال أرضية أو أحمال سقف أو وزن عناصر البناء الأخرى. يقف الإطار الهيكلي الأساسي - الخرساني أو الفولاذ - ويعمل بشكل مستقل تمامًا عن الحائط الساتر. ومع ذلك، فإن عبارة "غير هيكلية" لا تعني "غير محملة" - يحمل نظام الحائط الساتر أحمالًا تصميمية كبيرة يجب هندستها بعناية ونقلها إلى الهيكل من خلال الجزء المدمج ونظام الدعامات.

الأجزاء المدمجة في الحائط الساتر - الأنواع والتصميم ومتطلبات التثبيت

الأجزاء المدمجة للجدران الساترة ليست فئة منتج واحدة ولكنها مجموعة من أنواع المرساة المختارة بناءً على الركيزة الهيكلية، وحجم حمل التصميم، ونطاق قابلية التعديل المطلوبة، وقيود برنامج البناء. الأنواع الأربعة الرئيسية في الممارسة الحالية هي:

• قنوات الإرسال (Halfen، Jordahl، أو ما يعادلها): قناة فولاذية مستمرة مدرفلة على الساخن مع فتحات على شكل حرف T، يتم صبها في البلاطة الخرسانية أو وجه العمود أثناء الصب. توفر القناة تعديل موضعي لا نهائي على طولها وسعة تحميل محددة لكل وحدة طول. تعتبر القنوات المصبوبة هي الجزء المدمج المفضل للحائط الساتر الموحد الشاهق في البناء الجديد - فهي تسمح بضبط موضع الحامل بشكل دقيق بعد مسح الإطار، مما يستوعب الموضع المدمج للهيكل. تتراوح سعات التحميل من 25 كيلو نيوتن إلى 80 كيلو نيوتن لكل مسمار تثبيت اعتمادا على قسم القناة وقوة الخرسانة.
• دبليوelded plate embedded parts (steel face plate with shear studs or anchor bars): لوح فولاذي مسطح مزود بمسامير قص ملحومة أو مثبتات شريطية مشوهة، يتم وضعها في القوالب ويتم صبها في العنصر الهيكلي. يتم بعد ذلك لحام الدعامة بلوحة الوجه في الموقع. تُستخدم أنظمة الألواح الملحومة حيث تتركز الأحمال ذات النقاط العالية - دعم الواجهة عند عوارض النقل، أو تتميز الواجهات بألواح حجرية كبيرة الحجم، أو المواقع التي تمنع فيها هندسة الأقواس استخدام أنظمة القنوات. إنها تتطلب أعلى دقة موضعية عند التثبيت لأن التعديل بعد الصب غير ممكن بدون تعديل هيكلي.
• المراسي بعد التثبيت (التمدد الكيميائي أو الميكانيكي): يتم تثبيت المراسي عن طريق الحفر في الخرسانة المتصلبة بعد اكتمال الإطار الهيكلي. تحقق مثبتات الراتنج الكيميائي ومثبتات التمدد الميكانيكية أحمالًا مماثلة لأنظمة الصب بشرط أن تكون الخرسانة ذات قوة كافية ويتم الحفاظ على مسافات الحواف وفقًا لـ ETA (التقييم الفني الأوروبي) أو موافقة ICC-ES الخاصة بالشركة المصنعة. يتم استخدام المراسي التي تم تركيبها بعد ذلك في مشاريع التجديد، وتغييرات التصميم، ومواقع الصب المفقودة، والهياكل التي لم يكن من الممكن فيها الوصول إلى قوالب صب الخرسانة للأجزاء المصبوبة. إنها توفر متطلبات هامة لمراقبة جودة الموقع - زاوية الحفر، ونظافة الثقب، ودرجة حرارة الراتنج، كلها تؤثر على سعة الحمولة المحققة.
• إدراجات مدمجة مسبقة الصنع: إدخالات فولاذية مصبوبة في المصنع في عناصر خرسانية مسبقة الصب - تستخدم في المباني ذات الإطارات مسبقة الصب حيث يتم تصنيع العمود أو حافة البلاطة مسبقة الصب في بيئة مصنع خاضعة للرقابة. يحقق إعداد المصنع التفاوتات الموضعية ± 2 مم ، أكثر إحكامًا بشكل ملحوظ من الخرسانة المصبوبة في الموقع عند ± 10 مم، وتنتج هندسة مرساة موثوقة باستمرار تعمل على تبسيط تصميم الدعامة. المدخلات هي عادة منتجات خاصة من النطاق القياسي للشركة المصنعة للخرسانة مسبقة الصب.

تفاوتات التثبيت والتنسيق الهيكلي للأجزاء المضمنة

تعد الدقة الموضعية للأجزاء المدمجة أمرًا بالغ الأهمية بالنسبة لتكلفة وبرنامج تركيب الحائط الساتر. يوفر نظام حامل الحائط الساتر نطاق تعديل محدود - عادةً ±20 إلى ±30 ملم في ثلاثة محاور — لاستيعاب التحمل البناء في الإطار الهيكلي. إذا كانت الأجزاء المدمجة تقع خارج هذا النطاق، فستكون المعالجة مطلوبة قبل البدء في تركيب الواجهة، مما يزيد التكلفة والتأخير.

يتضمن النهج المتوافق مع معايير الصناعة لإدارة التسامح لمشاريع الحوائط الساتر الكبرى أ برنامج المسح على ثلاث مراحل : مسح ما قبل الصب (فحص القوالب قبل صب الخرسانة)، ومسح ما بعد الشريط (المواضع المبنية المسجلة بعد إزالة القوالب)، ومسح الإعداد (مسوحات مقاولي الواجهة قبل التثبيت لتحديد أي مواقع تتطلب إصلاحًا). في المشاريع الشاهقة، يتم تغذية بيانات المسح بعد الشريط مباشرة إلى الشركة المصنّعة للحوائط الساترة - ويتم ضبط إزاحات الأقواس في برنامج التصنيع للتعويض عن المواضع الهيكلية المبنية، بدلاً من محاولة نقل الأجزاء المدمجة.

مواصفات المواد ومتانة التآكل للأجزاء المدمجة

تعمل الأجزاء المدمجة في الحائط الساتر على السطح البيني بين البيئة الخرسانية القلوية (الرقم الهيدروجيني 12-13) ومنطقة القوس الخارجية المعرضة للرطوبة والملوثات الجوية. يجب أن يتناول اختيار المواد كلا البيئتين. المساران الرئيسيان للمواد هما الفولاذ الكربوني المجلفن بالغمس الساخن والفولاذ المقاوم للصدأ، ولكل منهما شروط تطبيق محددة:

• الفولاذ الكربوني المجلفن بالغمس الساخن (HDG إلى ISO 1461): المواصفات القياسية للألواح والقنوات وقضبان التثبيت المدمجة في تطبيقات التعرض الداخلي أو المتوسط. طلاء الزنك (الحد الأدنى 85 ميكرون وفقًا للمواصفة ISO 1461 للأقسام التي يزيد حجمها عن 6 مم) توفر تقريبًا 40-60 سنة من الحماية في بيئة التآكل C3 (الجو الحضري/الصناعي) من خلال الحماية الكاثودية المضحية. لا ينبغي استخدام الأجزاء المدمجة من HDG في اتصال مباشر مع معادن مختلفة (الألومنيوم والنحاس) دون عزل - حيث يؤدي فرق الجهد الجلفاني إلى تسريع ذوبان الزنك.
• سtainless steel (Grade 316L / EN 1.4404): مطلوب للتطبيقات الساحلية والبحرية المجاورة، وبيئات المعالجة الكيميائية، ومرفقات حمامات السباحة، وأي تطبيق حيث من المحتمل ترسب الكلوريد على سطح الجزء المدمج. يوفر محتوى الموليبدينوم في 316L مقاومة حرجة للكلوريد غائبة في الدرجة 304 القياسية. يجب أن تكون جميع مكونات الأقواس المكشوفة في البيئات البحرية المصنفة (ضمن حوالي كيلومتر واحد من الساحل في المواقع المكشوفة) 316 لترًا كحد أدنى. تم تخصيص الفولاذ المزدوج (الدرجة 2205) للتطبيقات التي تتطلب قوة عالية ومقاومة معززة للكلوريد - هياكل الواجهات تحت سطح البحر، وهندسة منطقة المد والجزر.
• متطلبات العزل ثنائية المعدن: عندما تتلامس حوامل الحائط الساتر المصنوعة من الألومنيوم مع الأجزاء المدمجة من الفولاذ، يجب وضع غسالة عازلة أو وسادة من PTFE أو النيوبرين أو الألومنيوم المؤكسد لمنع التآكل الجلفاني. يؤدي فرق الجهد الجلفاني بين الفولاذ والألومنيوم في بيئة التحليل الكهربائي (الرطوبة مع الأملاح الذائبة) إلى تآكل متسارع للألمنيوم - المادة الأنودية في هذا الزوجين. تم تحديد هذا المتطلب في BS EN 1999-1-1 (Eurocode 9) وإرشادات AAMA لوصلات الواجهات المصنوعة من الألومنيوم وهو غير قابل للتفاوض في التطبيقات الساحلية.