هناك اختلاف واضح في أهمية واحجام المشاريع في قطاع الإنشاءات ، وأيضا استخدام المنشآت حيث أن لكل منشأة أهمية واستخدام خاص بها وهذا يجعل المهندسين يكونون على معرفة بأهمية المنشآت أثناء عملية التصميم لها ، وخاصة عند القيام بالتصميم المنشآت لمقاومة الزلازل و أحمال الرياح ، وهذه المنشآت هى المباني الاستراتيجية والمباني العالية .

عناصر الأنظمة الإنشائية

يعتبر النظام الإنشائي هي الجملة الإنشائية التي تساعد في نقل الأحمال المعرضة لها للأساسات المنشأة وبعدها للتربة وتتكون الأنظمة الإنشائية من عدة عناصر أساسية وهي :

أنظمة الأرضيات أو البلاطات

وهي تضم كلا من البلاطات والكمرات والأعصاب بكل طوابق المبنى ، حيث يتواجد الكثير من البلاطات التي تستخدم في كافة المنشآت مثل البلاطات ذات الكمرات المتقاطعة ، والبلاطة ذات الأعصاب و البلاطة المصمتة والمسطحة في الاتجاه والاتجاهين وغيرها .

العناصر الرئيسية الحاملة

وهي العناصر التي تقوم بتدعيم الأسقف وتساعد في نقل الأحمال الرأسية إلى الأساسات ، وفي معظم الحالات العناصر الرأسية وحوائط القص تقوم بتكوين الأعمدة .

الأساسات

وهي العناصر التي تعمل على نقل الأحمال على التربة ، ويوجد للأساسات أنواع عديدة منها القواعد المشتركة والقواعد المنفصلة والأساسات الوتدية واللبشة .

عناصر مقاومة الأحمال الجانبية

وهي العناصر التي تضم الجملة الإنشائية المقاومة للزلازل و أحمال الرياح ، وهذه العناصر تتكون من حوائط القص المصممة خصيصا لهذا الغرض وأيضا الإطارات المقاومة للعزوم في المنشأت المعدنية والمبانى الخرسانية .

هناك عناصر أساسية أخرى تتكون منها الأنظمة الإنشائية وهي تضم باقي العناصر الإنشائية مثل البلاطات الأرضية والخزانات الأرضية والرامب والسلالم . [1]

كيفية اختيار النظام الانشائي

عند القيام بتصميم إنشائي يجب في الخطوة الأولى اختيار النظام الانشائي الذي يناسب المنشأة لكي يكون بأقل تكاليف ممكنة للأنشاء تحقق أفضل أداء لهذه المنشأة ، وتتحمل الظروف المختلفة للتحميل والعناصر الانشائية تكون عرضه للأحمال في جوانب مختلفة وهذه الأحمال قد تكون متغيرة أو ثابتة وتنقسم هذه الأحمال إلى :

أحمال ساكنة

: وتضم الأحمال الساكنة الوزن الذاتي للمبنى ووزن التشطيبات المعمارية ووزن الأثاث و أوزان الأشخاص الذين يستخدمون المنشأة وأحمال المياه وأحمال الثلوج وأحمال التربة وغيرها من الأحمال الساكنة مع الزمن .
أحمال ديناميكية

: تعتبر الأحمال الديناميكية هي الأحمال التي تنتج عن قوى الطبيعة ، ومنها الزلازل والرياح ، الأحمال الديناميكية ما هي إلا أحمال متغيرة يتم تقدير حسابها لكي تضمن سلامة المنشأة مع الظروف التحميل الصعبة .
أحمال الحرارة

: وهي عبارة عن أحمال يتأثر بها المنشأ وتكون ناتجة عن اختلاف درجات الحرارة على مدى العام ، أيضا فروق درجات الحرارة بين داخل المنشأة وخارج المنشأة .

بعد اختيار النظام الانشائي والانتهاء من القيام بتنفيذ العناصر الانشائية هذه العناصر تعمل على حمل الوزن الذاتي الخاص بها في البداية ، وبعدها يتم إضافة لهذا الحمل أحمال بتسلسل حتى تصل إلى أقصى أحمال مدروسة ، والتحميل يظل مستمر عليها إلى نهاية عمر المبنى الافتراضي .

ويجب الأخذ في الاعتبار أن العناصر الانشائية سوف تظل سليمة وقادرة على أن تقاوم الأحمال على حسب التصميم الخاص بها بدون حدوث تشوهات التي تعمل على حدوث خلل باستخدام المبنى أو تؤثر على المستخدمين لهذا المنشأة ، وهذه التأثيرات تسمى الاجهادات المتولدة عن الأحمال وتنقسم إلى عزوم الانعطاف BENDING MOMENT TORSION وقوى القص SHEAR FORCES والقوى المحورية ضغط أو شد TENSION OR COMPRESSION AXIAL FORCES .

أهم اعتبارات اختيار النظام الانشائي

المهندس المصمم للنظام الانشائي خبرته ومعرفته بسلوك العناصر الإنشائية ، والمواد الإنشائية تقوم بالذي يتناسب مع متطلبات المنشأة واقتراح النظام المناسب للمنشأة ، ومن أهم اعتبارات اختيار النظام الانشائي :

المخططات المعمارية

: تعد أهم محور لكي تتحكم بالنظام الانشائي حيث يجب القيام بدراسته بشكل جيد ، والاطلاع والمعرفة بكل التفاصيل المعمارية ، ومدى توافق النظام المقترح مع الواجهات المعمارية والتقسيمات ، ودراسة الحركة .
استخدام المنشأة

: وهي عنصر مهم في تحديد النظام الانشائي ، ومعرفة تأثر سلوك العناصر بالاستخدامات المختلفة للمنشأة ، والظروف التي تتأثر بها المنشأة خلال فترة عمرها الافتراضي .
إمكانية التنفيذ

: تعد من أهم الاعتبارات التي يجب معرفتها عند اختيار النظام الانشائي هي إمكانية تنفيذ النظام المقترح ومعرفته من ناحية هل من السهل الوصول للموقع أم لا ، وتوفير كل المواد المطلوبة لتنفيذ النظام المقترح ، وتوفير الفريق الفني المتخصص ، واللازم لكى يقوم بعملية التنفيذ والإشراف أيضا .
التكاليف

: يعتبر عنصر التكاليف من أهم العناصر التي يجب أخذها في الاعتبار لمالك المنشأة ، حيث يستطيع مالك المنشأة اختيار نظام انشائي محدد لكي تكون تكاليف النظام للمنشأة مناسبة لإمكانياتهم .
الظروف البيئية المحيطة

: تعد الظروف البيئية المحيطة بالموقع المنشأة عامل مهم يجب معرفته وهو تحديده في عملية اختيار النظام الانشائي والتصميم لكي يتم اختيار نوعية المواد التي سوف تستخدم في تأسيس وإنشاء المبنى سواء هذه المواد حديد أو خرسانة ، لأنها تتأثر بالظروف البيئية المحيطة ومنها تأثيرات الحرارة والرطوبة أو أحمال الرياح والزلازل . [2]

خطوات اقتراح النظام الإنشائي والتصميم

القيام بدراسة كافة متطلبات العميل وعدم فرض أي مدخل أو معلومة في التصميم لأن هذا سوف يتطلب القيام بعملية إعادة التصميم ، وهذا يحتاج لوقت كثير وفي حالة عدم توفير متطلبات للعميل يتم وضع فرض للحد الأدنى والظروف الأسوأ عند القيام بالتصميم .
المصمم الإنشائي يتطلب منه أن يكون على دراية بطبيعة الموقع والظروف الخاصة بالمشروع ومستوى الشركة التي سوف تقوم بتنفيذ المشروع ، وإمكانيات هذه الشركة ومهارة العمالة والدقة في التنفيذ والخبرات لطاقم الإشراف لأن التصميم يتم تبعا لما سيكون عليه الوضع الخاص بالتنفيذ لكي يتم الابتعاد عن عمل تصميمات معقدة أو غير واقعية يصعب على شركة التنفيذ تنفيذها تبعا لإمكانيات مالك المشروع أو المقاول .
القيام بعقد اجتماع مع المعماري لكي يتم فهم جميع الجوانب الخاصة بالمعمار ، وكل المتطلبات الخاصة بها لكي يتم اختيار النظام الانشائي الملائم لكي يتحقق التصميم بشكل مناسب للمشروع .
يجب الاهتمام بعدة نقاط مهمة عند دراسة المعماري ومن هذه النقاط الفتحات في الأسقف والاختلاف بينهما في الأدوار والسلام وعلاقة كل منهم مع الأدوار العلوية والسفلية ومناسيب الأدوار وكذلك المناسيب المحيطة بالمشروع والمصاعد وعلاقة كل منها مع المداخل ، الاختلافات في التوزيعات المعمارية والبروزات وأماكنها في المبنى واختلاف البروزات بين الأدوار .
يتم الاتفاق على اختيار النظام الانشائي والقيام بالموافقة على النظام الانشائي بواسطة المعماري ومالك المشروع تبعا لمحدداتهم وإمكانياتهم قبل البدء في عمل مقترح توزيع الأعمدة على المخطط المعماري .
أثناء فترة عمل التصميم ينبغي عمل أرشفة لجميع خطوات المشروع ، والتغيرات التي تحدث خلال هذه الفترة ، أيضا ينبغي المحافظة على جميع خطوات التصميم والنمذجة الإنشائية ، والقيام بعمل وثائق للمشروع و الحسابات الخاصة بالمشروع والرسومات لكي تضمن الوصول إليها بكل سهولة عندما تحتاج لها .
يتم عرض بدائل متاحة تبعا لمتطلبات العميل ويتم الاختيار بين هذه البدائل البديل المناسب بمساعدة خبرة المصمم ، ومعرفته بالأنظمة الانشائية المختلفة ومميزاتها وعيوبها ، ويعتمد في ذلك على المالك والتنسيق مع باقي الأقسام التصميمية .
تساعد زيادة خبرة المصمم في اختيار النظام الانشائي المناسب ، وهذا يجعل هناك سهولة في الانتقال لعملية التصميم وبعدها يمكن التأكد من جميع الفرضيات لكي يتم عمل تصميم انشائي كامل ، ويتوافق مع متطلبات كافة الأطراف .