كما تتعدد طرق إنشاء المباني تتعدد طرق تنفيذ أسقفها. والسقف المناسب يمنح حتى المبنى البسيط شخصية قوية. وحين يلزم تغطية مساحة واسعة بلا أعمدة يكون أقوى هذه الخيارات الهيكل الفراغي. في هذا الدليل نشرح ما هو الهيكل الفراغي وكيف يعمل وأين يُستخدم.
ما هو الهيكل الفراغي؟
الهيكل الفراغي نظام حامل ثلاثي الأبعاد تُربط فيه أنابيب فولاذية ذات أطراف مخروطية بالبراغي في عقد كروية. تتكرر الأعضاء على هيئة وحدات هرمية فتشكّل سقفًا شبكي المظهر. ويُعرف النظام نفسه باسم سبيس فريم أو الجمالون الفراغي أو المنشأ الفراغي.
يكمن السرّ في الهندسة: أحمال السقف لا يحملها جسر واحد بل تتوزع عبر العقد على جميع الأعضاء. ولأن الأعضاء تحمل الشد والضغط فقط يُستخدم الفولاذ بأعلى كفاءة.
ممّ يتكوّن الهيكل الفراغي؟
يتكوّن الهيكل الفراغي من نظام رئيسي يحمل الأحمال وعناصر ثانوية تحمل تغطية السقف.
النظام الإنشائي الرئيسي
- الكرة: العقدة الفولاذية المطروقة التي تلتقي عندها الأعضاء.
- الأنبوب: العضو الحامل للقوة؛ يُحدَّد قطره وسماكة جداره بالحساب.
- المخروط: القطعة الانتقالية الملحومة بطرفي الأنبوب.
- البرغي والجلبة والخابور: طقم الوصل الذي يربط الأنبوب بالكرة.
- الركيزة: نقطة جلوس النظام على العمود أو الجسر.
العناصر الثانوية والتغطية
- المدادات: عناصر ثانوية فوق العقد العلوية تحمل التغطية.
- الروافد: عند الحاجة، عناصر فوق المدادات تُثبَّت عليها التغطية.
- تغطية السقف: ألواح ساندويتش أو صفائح ترابيزويدال أو وصلات قائمة أو بولي كربونات أو زجاج.
مزايا الهيكل الفراغي
الهياكل الفراغية أخف من أنظمة الأسقف الأخرى وأكثر مقاومة للزلازل. ومع الهندسة والتصميم الإنشائي المناسبين لا تحتاج إلى أعمدة وسطية في بحور تصل إلى 100 م للأسقف المستوية و200 م للأقبية؛ وقلة الركائز الرأسية تمنح المكان مرونة كبيرة في الاستخدام.
- الخفّة: تقلّل أحمال الأساسات والأعمدة، ومن ثم التكلفة الكلية للمبنى.
- السرعة: تُجهَّز العناصر في المصنع ويقتصر الموقع على التركيب فقط.
- قابلية الفك: يمكن فك السقف وإعادة تركيبه بسهولة في مكان آخر.
- الجمال: مظهر الشبكة من الأسفل أنيق، فلا حاجة إلى سقف مستعار.
- المتانة: عناصر الوصل مجلفنة؛ والأنابيب والمدادات والروافد تُطلى أو تُحمى بمعالجات أخرى حسب المشروع.
- سهولة التمديدات: تمرّ التهوية والإنارة والكابلات داخل الشبكة.
أين تُستخدم الهياكل الفراغية؟
تتميز الهياكل الفراغية خاصة في المباني واسعة البحور: صالات المطارات، وحظائر الطائرات، والمراكز التجارية، ومدرجات الملاعب، ومراكز المعارض والمؤتمرات، والمباني الصناعية والمصانع والمستودعات، ومحطات الحافلات، والصالات الرياضية، والمسابح والحدائق المائية، وقباب المساجد. باختصار: هي الحل الأول حيثما لزم تغطية مساحة كبيرة بسرعة ودون أعمدة.
ما الفرق بينها وبين السقف التقليدي؟
| الهيكل الفراغي | الجمالون المعدني التقليدي | |
|---|---|---|
| نقل الحمل | في اتجاهين عبر النظام كله | في اتجاه واحد على امتداد الجمالون |
| البحر | حتى 100 م مستويًا و200 م قبوًا | عادة 10 – 40 م |
| وصلات الموقع | مبرغاة بالكامل | براغٍ ولحام |
| الشكل | مستوٍ، قبو، قبة، حر | مستوٍ ومائل في الغالب |
| المظهر | يمكن تركه ظاهرًا | يُخفى عادةً |
الخلاصة
بخفّته وسرعته وحرية أشكاله يُعدّ الهيكل الفراغي أكفأ أنظمة التغطية للمباني واسعة البحور. وللحصول على النتيجة الصحيحة من المهم أن يتولى التصميم والتصنيع والتركيب فريق واحد متخصص. تصمّم أكيول أنظمة الهياكل الفراغية وتصنّعها وتركّبها منذ عام 1997.
الأسئلة الشائعة
لماذا سُمّي الهيكل الفراغي بهذا الاسم؟
لأن أعضاءه لا تقع في مستوٍ واحد بل تتوزع في أبعاد الفراغ الثلاثة، ويحمل الأحمال بصورة ثلاثية الأبعاد.
هل الهيكل الفراغي مرتفع التكلفة؟
في البحور الصغيرة قد يكون الجمالون التقليدي أوفر. ومع اتساع البحر تمنح خفّة الهيكل الفراغي وسرعة تركيبه ميزة في التكلفة الكلية للمبنى.
أرسل لنا البحر والمساحة وموقع المشروع، وسيُعدّ مهندسونا دراسة مبدئية وتسعيرًا لمشروعك.
