1

2

برج سيرز في شيكاغو( 3)الشكل

3

المنشآت الفوالذية

الشعوب، ويمكن تصنيف تعد المنشآت أحد االحتياجات البشرية األساسية ورمز حضارة المنشآت تبعا لوظيفتها إلى سكنية وتجارية ومؤسساتية وصناعية وصاالت عرض ومنشآت

ويمكن بناء كل منها بأنواع . لبحرية وغيرهاوأبراج نقل الطاقة والمنشآت ا الجسورخاصة كمختلفة من المواد كالبيتون والفوالذ و الفوالذ اإلنشائي المدرفل المصنع على شكل مقاطع، ولكل

ويتكون الفوالذ اإلنشائي من خالئط . من هذه المواد ميزاتها وتفوقها في أنواع معينة من المنشآتادن أخرى كالمنغنيز والكروم والنحاس وغيرها، ويكون الحديد مع نسب محددة من الكربون ومع

، أما بقية العناصر فتكون نسبها %5.0والمنغنيز أقل من % 0..5المحتوى الكربوني أقل من strength أقل من ذلك بكثير، وتحدد كمية العناصر في الخليطة خواص الفوالذ كمقاومته

اومة الفوالذ للصدأ إلى احتواء خليطته وتعزى مق .toughness وقساوتهductility ومطاوعتهعلى النحاس، كما أن للعمليات اإلنتاجية ـ كمعدل التبريد واإلسقاء والسحب والتشكيل ـ آثارا .مهمة في البنية الميكروية للفوالذ حيث تؤدي إلى حجم أصغر للحبيبات مما يحسن خصائصه

4

لمحة تاريخية -

للسكك الحديدية، ثم بدأ سحب المقاطع الفوالذية المختلفة كالزوايا صنع الفوالذ أوال بكميات كبيرة وتم اختيار . فأصبح الفوالذ أكثر صالبة وأقل هشاشة 5785والمقاطع على شكل مجار في عام

م، وتطورت 355مادة بناء أساسية إلشادة برج إيفل في باريس بارتفاع 5771الفوالذ في عام وجيا األبنية العالية ذات اإلطارات الفوالذية في مدينة شيكاغو في في الوقت ذاته تقريبا تكنول

فقام المهندس المعماري ويليم جيني. أمريكا بسبب غالء األرض والنمو المتسارع لألعمال فيهاWilliam Le Baron Jenney بتصميم مبنى شركة التأمين على المساكن Home

Building Insurance Company حيث نفذ 5770عشرة طوابق في عام الذي يتألف منوالجوائز من الحديد cast-iron تقريبا بكامله من المعدن، فكانت األعمدة من الحديد الصب

وتم تغليف اإلطارات باآلجر أوالبالط الفخاري لضمان الحماية من wrought-iron المطاوع .م 055على الحريق ألن الحديد يبدأ بفقدان مقاومته إذا تعرض لحرارة تزيد

5

6

استمر بعد ذلك بناء األبنية العالية الفوالذية ولكن باستعمال جوائز شبكية شاقولية كجمل تربيط .1vertical truss bracing system ولعظم األحمال الشاقولية المنقولة . لمقاومة قوى الرياح

الغضارية في مركز شيكاغو إلى أساسات هذا النوع من المباني، ولضعف تربة التأسيس bedrock استخدمت أوتاد خشبية دقت في التربة إلى أن وصلت إلى الطبقات الصخرية الصلبة

ثم طورت هذه الطريقة في التأسيس فحفرت آبار شاقولية يدويا وصوال إلى طبقات الصخر .لتستند عليها األعمدة الفوالذية الخرسانةالصلبة وملئت هذه اآلبار ب

7

الشكل )0( مبنى متعدد الطوابق بإطارات صلبة

8

الشكل )0( جملة إطارات صلبة مع جوائز شبكية شاقولية

9

الشكل )6( جملة إطارية أنبوبية

10

الجملة الشبكية األنبوبية( 8)الشكل

11

استكمل تكنولوجيا إنشاء األبنية العالية باستخدام مقاطع فوالذية مسحوبة 5710وفي عام .2كعناصر لإلطارات، مع وصالت براغي وتباشيم بين هذه العناصر كما I على الحامي على شكل

مع تباليط فخارية diagonal wind bracing استخدمت جمل تربيط قطرية لمقاومة الرياح .لسند األحمال الشاقولية caisson foundation لمقاومة الحرارة وآبار اسكندرانية خرسانية

بعد الحرب العالمية الثانية بدأت الفترة الذهبية الثانية لألبنية العالية الفوالذية إذ بدأ عدد سكان ساع واالزدهار، وأحب عندها مهندسو العمارة فكرة المبنى العالم بالتزايد وكذلك اقتصاده باالت

الخارجية على شكل ستارة زجاجية الجدران العالي الذي يبدو موشورا زجاجيا نتيجة تنفيذglass curtain wall.

فقد طورت ونفذت بشكلها الصحيح بعد الحرب 51.5ومع أن هذه الفكرة تعود إلى عام .3العالمية الثانية، حيث ثبت الزجاج على إطارات من األلمنيوم واستخدم المطاط إلحكام الكتامة بين

في 5101الوصالت ضد العوامل الجوية فنفذ مبنى األمانة العامة لألمم المتحدة في عام .)5)الشكل . نيويورك مثاال نموذجيا على هذا النوع من المنشآت

وفي مطلع السبعينيات صار االقتصاد في تصميم األبنية العالية وتنفيذها مطلبا رئيسيا، فابتكر جملة تربيط قطرية خارجية في مبنى جون هانكوك Fazlur Khan المهندس فزلور خانJohn Hancock م؛ 303ذي المئة طابق فشكلت أنبوبا صلبا بارتفاع ( .الشكل )في شيكاغو

م/كغ500مما خفض استهالك الفوالذ إلى 2م/كغ80.في حين بلغ استهالك الفوالذ

2في مبنى

في نيويورك والتي استكمل بناؤها في مطلع Empire State Building إمباير ستيت .الثالثينيات من القرن العشرين

استخدم المهندس خان الفكرة نفسها في تصميم برج سيرز 5183في عام وبعد فترة قليلة

12

Sears Tower م في شيكاغو، وكان إلى سنوات قليلة يعد 003طوابق بارتفاع 555ذي )3الشكل . )أعلى مبنى في العالم

4. :ـ أنواع المنشآت الفوالذية.1

:يمكن تصنيف المنشآت الفوالذية إلى األنواع اآلتية تتألف أساسا من إطارات صلبة أو إطارات مربطة multistory ت متعددة الطوابقمنشآ -أ

braced frames ( 0الشكل( المستخدمة في األبنية العالية األحمال structural systems يجب أن تقاوم الجمل اإلنشائية

فأكثر الجمل . فعاال الجانبية كما يجب أن توفر حال اقتصاديا بحيث تستخدم المواد استخداما اإلنشائية فعالية تلك التي تقاوم القوى الجانبية من دون زيادة تذكر في استهالك المواد عن تلك

وبناء . الالزمة لمقاومة األوزان الشاقولية، أي ال تنتج كلفة إضافية عن الزيادة في ارتفاع البناء :أتيعلى هذا تصنف الجمل اإلنشائية في األبنية العالية كما ي

5. حيث تنفذ الوصالت بين الجوائز واألعمدة على نحو rigid frames جملة اإلطارات الصلبة -

يمكن استخدام هذه الجملة . ويتم تأمين المقاومة الجانبية بالوصالت الصلبة. صلب بوساطة اللحام .مترا من دون زيادة في الكلفة نتيجة االرتفاع 15حتى ارتفاع

6. أو جدران vertical shear trusses مع جوائز قص شبكية شاقوليةجملة إطارات صلبة -

lateral وذلك من أجل صالبة جانبية أكبر للبناء concrete shear wallsقص بيتونيةrigidity. 0)الشكل . مترا 505تستخدم هذه الجملة حتى ارتفاع(

13

7. من أعمدة متقاربة على حيث تتألف framed tube structure الجملة اإلطارية األنبوبية -

. متر 355محيط البناء فتزداد الصالبة الجانبية مما يسمح باستخدام هذه الجملة حتى ارتفاع )6الشكل )

8. مع أعمدة داخلية حيث يستخدم تربيط قطري trussed tube الجملة الشبكية األنبوبية -

diagonal bracing يط مقاومة البناء الجانبية يرفع هذا الترب. على محيط البناء من كل الجهاتمترا من دون زيادة تذكر على تكلفة 365كثيرا مما يسمح باستخدام هذه الجملة حتى ارتفاع

.(8الشكل . )البناء نتيجة األحمال الشاقولية

9. تتألف من مجموعة من اإلطارات األنبوبية جمع بعضها bundled tube جملة رزمة األنابيب -

. مترا 80مقاومة جانبية أكبر وتصبح هذه الجملة عملية بدءا من ارتفاع مع بعض لتعطي )3الشكل . )في شيكاغو Sears Tower استخدمت هذه الجملة في بناء برج سيرز

11. long-span steel structures ب ـ المنشآت الفوالذية ذات المجازات الطويلة

زات الكبيرة حيث استخدمت الهياكل يعد الفوالذ المادة األساسية في المنشآت ذات المجا .11ـ في إشادة األبنية ذات المجازات الجسور اإلنشائية المنعطفة ـ التي كانت تستخدم سابقا في بناء

تصنع الجوائز .trusses والجوائز الشبكية plate girders الصفائحية الكبيرة كالجوائزأكبر من مثيالتها القياسية I الصفائحية من صفائح فوالذية لتشكل مقاطع على شكل حرف

مترا 65المصنعة بالسحب على الحامي وتستخدم الجوائز الصفائحية لتغطي مجازات حتى

14

. بكية من عناصر خطية قياسية مسحوبة على الحاميفي حين تتشكل الجوائز الش(. 7الشكل )تجمع هذه العناصر باللحام أو البراغي على أشكال مثلثية متوازنة وتخضع العناصر الخطية .

.مترا 575الذي تغطيه الجوائز الشبكية spanويمكن أن يبلغ المجاز. للضغط أو الشد

12. وائز شبكية فراغيةحيث تتكون من ج space structures ج ـ منشآت فراغية

تشكل cable-supported roof structures د ـ المنشآت المعلقة ذات األسقف المعلقةالمعلقة حيث تتكون من أسقف مستوية جسورال المنشآت المعلقة جملة إنشائية مشتقة عن منشآت

أعلى من masts معلقة إلى األعلى بكبول فوالذية تشع إلى األسفل من رؤوس صوار .مترا .8فذت بهذه الجمل اإلنشائية منشآت بمجازات حتى وقد ن(. 1الشكل ) السقف مستوى

13. أو ( 55الشكل ) rigid frames وتتألف أساسا من إطارات صلبة :هـ ـ منشآت وحيدة الطابق .(55الشكل ) stanchion من جوائز شبكية وأعمدة

تغطية يبين هذان الشكالن مبنيين نموذجيين يتألف كل منهما من طابق واحد مشاد من صفائح .ومن إطارات رئيسية( الثانويةالسقف وجوائز الجدران سكك)وعناصر فوالذية ثانوية

15

الشكل )7( مبنى ذو جوائز صفائحية

16

الشكل )55( الهيكل اإلنشائي لمبنى ذي جوائز شبكية وأعمدة

17

أشكال مختلفة من صفائح التغطية( .5)الشكل

18

فوالذية مطلية بطبقات مقاومة الرئيسية غالبا من صفائح cladding تتألف طبقة التغطية .14 برايمر)تليها طبقة دهان أساس ( غلفنة)للصدأ حيث تغطى الصفائح الفوالذية بطبقة من التوتياء

primer) ومن ثم طبقة دهان للوجه الخارجي لتعطي اللون المناسب أو طبقة بوليستر للوجهويتم تنفيذها بعملية % 17.0بة تتألف طبقة الغلفنة من طبقة منتظمة من التوتياء بنس. الداخلي

ويجب أال يقل وزن طبقتي الغلفنة على . تغطيس مستمر للصفائح في محاليل التوتياء الساخنة :وجهي الصفيحة عما هو مبين في الجدول اآلتي حسب المواصفات البريطانية

نوع الصفائح

وزن التوتياء على الوجهين

الحد األعلى

(م/غ)2

الحد األدنى

(م/غ)2

125150 180 200

381458 550 610

455548 608 762

وتعتمد . تتآكل ببطء حتى تستهلك في النهاية عندما تتعرض طبقة التوتياء للعوامل الجوية .15سرعة التآكل على الظروف المحيطية فتكون سريعة في البيئة الصناعية الملوثة وفي البيئة

البحرية، وتكون ديمومة الغلفنة كبيرة جدا عندما تكون الشروط المحيطية غير عدوانية وعلى كل .مدة بقائها أطولاألحوال كلما كانت طبقة الغلفنة أسمك كانت

يتم إعطاء صفائح التغطية صالبة كافية وذلك بتمويجها أو بتضليعها على البارد بأشكال مختلفة وذلك كي تكون قادرة على تحمل األحمال الحية التي يمكن أن تطبق عليها ( .5الشكل )كما في

19

ة حسب أشكالها من خالل عمليات التركيب والصيانة واالستثمار، ويحدد تحمل صفائح التغطيويجب أن تكون طبقات التغطية كتيمة ضد . نشرات المواصفات التي تصدرها الشركات المصنعة

العوامل الجوية، وأن توفر عازلية حرارية مناسبة، وأن يكون منظرها جميال، وأن تدوم فترة اصفات تختلف مواصفات طبقات تغطية األسقف عن مو. طويلة مع الحد األدنى من الصيانة

إلى حد ما، حيث تزداد متطلبات الكتامة في األسقف في ضوء الطلب الجدران طبقات تغطية .المتزايد على تخفيض زاوية ميل األسقف

16. :ء طبقات التغطية على أشكال مختلفة من أهمهايمكن أن يتم إنشا

double shell cladding طبقة تغطية ثنائية القشرةمن طبقة صاج خارجية مموجة أو مضلعة بسماكة ال تقل عن ( 53الشكل )تتألف طبقة التغطية

توضع بين طبقتي . مم مع بعض التضليع5.0مم وطبقة صاج داخلية سماكتها ال تقل عن 5.8c0.44W/mطبقة من الصوف الزجاجي لتضمن عازلية حرارية التقل عن الصاج

2 C وتكون

.مم75سماكة طبقة العزل عادة نحو تركب طبقة الصاج الداخلية وتثبت أوال على الجوائز الثانوية أو سكك الجدران، ثم يتم تركيب

طبقات العزل لتحديد المسافة بين طبقتي الصاج وجمعهما معا ثم تفرد Z عناصر على شكل، وتتطلب (53الشكل )ويركب بعدها طبقة الصاج الخارجية بوساطة براغي كما في

. 0أال تقل زاوية ميل التغطية عن العزل المائي شروط composite panels طبقات تغطية من ألواح مركبة

تعد من أهم نظم التغطية المتطورة التي تضمن حال ألغلب مشكالت التغطية المعدنية، حيث تحقن بين طبقتي الصاج في المعمل تحت ضغط محدد لتمأل كامل الفراغ foam المادة الرغوية العازلة

بعد تصلبها على نحو مشترك مع صفيحتي الصاج، فينتج بين طبقتي الصاج فتعمل المادة العازلة

20

وعليه تحدد مقاومة األلواح بالعمل المشترك . ألواحا صلبة قادرة على تحمل األحمال الخارجيةلطبقتي الصاج والمادة العازلة المحقونة بينهما وتحدد الشركات المصنعة مثل هذه األلواح

.نموذجا من هذه األلواح( 50)الشكل األحمال الحية التي يمكن تحملها، ويبين secondary elements ـ العناصر الثانوية

وتنقل الجدران العناصر الثانوية هي العناصر التي تسند طبقات التغطية سواء في األسقف أمهذين النوعين من العناصر ( 50)ويبين الشكل . حموالتها إلى العناصر اإلنشائية الرئيسية

الثانوية، ويقتضي حسن أداء طبقات التغطية وشروط التقييد الجانبي للعناصر اإلنشائية الرئيسية .م.5-.أن يكون التباعد بين العناصر الثانوية بين

ة ثنائية القشرةطبقة تغطي( 53)الشكل

ألواح مركبة( 50)الشكل

21

عناصر ثانوية مشكلة على البارد( 50)الشكل

تصنع مقاطع العناصر الثانوية بأشكال مختلفة من الفوالذ المدرفل على الحامي أو من .17وبينت الدراسات والتطبيقات العملية أن المقاطع المشكلة على البارد . الصاج المشكل على البارد

حيث استخدمت المادة Z وكان أول هذه المقاطع إنتاجا المقطع على شكل. هي األكثر اقتصاديةولهذا طورت مقاطع على . استخداما فعاال ولكن محاورها الرئيسية تميل على مستوي الجسم

22

وفي كل (. 50الشكل )حيث يمر مستوي األحمال المطبقة من مركز صالبة المقطع ∑ شكل مصنعوا هذه المقاطع جميع المعلومات الضرورية عن هذه المقاطع التي تمكن األحوال يقدم

.المصممين من اختيار المناسب منها

إطار رئيسي بسيط( 56)الشكل

23

أكثر أنواع اإلطارات شيوعا ( 58)الشكل

primary frames ـ اإلطارات الرئيسية .18

19. التي تحمل صفائح التغطية حيث تنتقل األحمال المطبقة تسند اإلطارات الرئيسية العناصر الثانوية

على صفائح التغطية إلى العناصر الثانوية، ومنها إلى اإلطارات الرئيسية التي تنقلها بدورها إلى .أبسط أنواع اإلطارات حيث يتألف من جائز أفقي وعمودين( 56الشكل )ويبين . األساسات

24

أن يكون للسطح ميل محدد يتم الحصول عليه إذا ولكن ضرورات تصريف مياه األمطار تقتضيعن طريق إنهاءات السطح، أما إذا كان المجاز كبيرا فعن ( م55أقل من )كان المجاز صغيرا

طريق إمالة الجائز عن األفق، لكن المتطلبات المعمارية تقتضي أن يكون هذا الميل بحده األدنى .أكثر أنواع اإلطارات شيوعا ( 58الشكل )يبين و. 6وزاوية الميل األكثر شيوعا هي نحو

21. مفيدة واقتصادية عندما ( أ، ب، ج -58الشكل )تكون جملة الجائز الشبكي والعمودين المبينة في

يكون المجاز كبيرا، حيث تتألف عناصر جسم الجائز الشبكي من زوايا مدرفلة على الحامي، أما أسهل حيث ال T ألن وصل مقاطع T وايا أيضا أو مقاطعالوتران العلوي والسفلي فيتألفان من ز

أما إذا كانت األحمال المطبقة على الجائز الشبكي كبيرة فيمكن أن . يحتاج إلى صفائح وصل .مدرفلة على الحامي حسب الحاجة I تكون عناصر الجائز الشبكي مقاطع مجراية أو

21. من أكثر الجمل شيوعا في ( د 58شكل ال)المبينة في portal frame تعد جملة إطار الباب

قياسية I م، ويتكون اإلطار تقليديا من مقاطع65األبنية وحيدة الطابق حيث يمكن أن يبلغ مجازه مدرفلة على الحامي إال أن الفهم المتزايد لتصرف العناصر النحيفة أدى إلى االنتشار الواسع

أعمدة الجملة وجوائزها وذلك بغية الوصول الستخدام العناصر الصفائحية متغيرة العطالة في م ويراوح ارتفاع اإلطار إلى نقطة 7-6تراوح المسافة بين اإلطارات من . إلى حلول اقتصادية

.م50-6من (eaves الركبة)اتصال الجائز بالعمود

22. fire protection ـ الحماية من الحريق2

لحريق حيث تصل درجة الحرارة إلى نحو تتعرض المنشآت الفوالذية إلجهادات كبيرة في أثناء ا

25

، عندها ينخفض إجهاد سيالن 005م في حين أن درجة الحرارة الحرجة للفوالذ هي نحو 5.55 م ، وتعرف إمكانية تحمل 5.من قيمته عند درجة حرارة % 85إلى yield stress الفوالذ م

قاومة الحريق، ويعبر عن ذلك العناصر الفوالذية لألحمال المطبقة عليها لدى تعرضها للحريق بم( 57الشكل )ويبـين ( ساعة 0، .، 5، 5/.)بداللة الفترة الزمنية التي تستطيع الصمود طوالها

:أمثلة على طرق الحماية المتبعة لألعمدة والجوائز في اإلطارات الفوالذية

23. ( أ -57)كما في الشكل - solid concrete protection غالف بيتوني صلب لألعمدة -

وأثبتت . يساعد أيضا على تحمل أحمال العمود، ويمكن استعمال الطريقة نفسها لتغليف الجوائزد الحريق مدة ساعتين إال أن هذه الطريقة توفر حماية ض الخرسانة مم من05التجارب أن سماكة

.في قالب حول العنصر الفوالذي الخرسانةمكلفة وتحتاج إلى صب غالف من اآلجر -

24. brickwork encasement حيث يستعمل ( ب -57)أعمدة البناء كما في الشكل حول .اآلجر في بناء الجدران، وحماية األعمدة من الحريق ويعد هذا النظام من أكثر األنظمة شيوعا

ينفذ على شكل وحدات من ألواح الجبصين مسبق الصنع :hollow casing الغالف المجوفغالف (. ج -57)لفوالذي كما في الشكل تركب على شبك معدني، فتشكل صندوقا حول المقطع ا

حيث يتم بخ المونة اإلسمنتية على سطوح العنصر :profile casing على شكل المقطعمم حماية مدة 37فتضمن طبقة من المونة اإلسمنتية سماكتها ( د -57)الفوالذي كما في الشكل

ها فعالية فيغلف أكثر ويعد هذا النوع من الحماية من أرخص أنواع الحماية وأكثر. ساعتيناألشكال تعقيدا إضافة إلى الوصالت، إال أنه غير جميل المنظر، وبالتالي يستخدم للعناصر

.المخفية خاصة فوق األسقف المستعارة طالء انتفاخي مقاوم للحريق -

26

25. intumescent coating: مم تقريبا تحتوي مركبا يطلق 5تنفذ طبقة الطالء بسماكة .ضه للحرارة فينتفخ الطالء متحوال إلى رغوة كربونية سميكة عازلة للحرارةغازات عند تعر

طرائق الحماية من الحريق( 57)الشكل

27

corrosion protection الحماية من الصدأ .26يتعرض الفوالذ للصدأ على نحو خاص، فيتأكسد الحديد بوجود الهواء والماء والملوثات األخرى

. ولهذا من الضروري تنفيذ طبقة حماية للمنشآت الفوالذية ضد الصدأ

. واختيار نظام الحماية يعتمد على نوع التلوث ودرجته والعمر المطلوب للمنشأ الفوالذي .27 .ه تنفيذا صحيحا يمنح المنشأ عمرا أطول من دون صيانةفاختيار نظام الحماية وتنفيذ

ومن أهم العوامل التي تؤدي إلى نجاح نظام الحماية هو تحضير سطح الفوالذ جيدا؛ ألن كل المنتجات الفوالذية المسحوبة على الحامي تكون مكسوة بطبقة رقيقة من أكسيد الحديد، فإذا لم

ة تعرض العناصر الفوالذية للتشوهات تحت تأثير األحمال تزال هذه الطبقة فإنها تتقشر نتيج .فيصبح الفوالذ عرضة للصدأ

وتحضر السطوح الفوالذية . ولهذا تجب إزالة هذه الطبقة قبل دهان العناصر الفوالذية .28 :اآلتية الطرق بإحدى

.التنظيف اليدوي باستخدام الفراشي الفوالذية - .ـ التنظيف باللهب إلزالة الطبقة المتأكسدة السطحية

.ـ التغطيس بحوض من األسيد فتنحل األكاسيد والصدأ من دون مهاجمة الفوالذ .ـ التنظيف بصفع سطوح الفوالذ بالرمل

:السطوح تطلى بإحدى طبقتي الحماية اآلتيينبعد تحضير

من التوتياء أو األلمنيوم metallic ـ طالء معدني

يبخ مصهورا على سطوح األجزاء الفوالذية أو ينفذ بتغطيس العناصر الفوالذية بحمام ساخن من وتعتمد سماكة طبقة الغلفنة galvanization تسمى هذه الطريقة بالغلفنة. التوتياء المصهورة

28

.على مدة التغطيس وعلى سرعة سحب القطع الفوالذية من التوتياء المصهورة non-metallic ـ طالء غير معدني

يتألف من طبقة أساس من كرومات التوتياء أو الفوسفات ومن ثم طبقة طالء نهائية من أكاسيد .الحديد أو اإليبوكسي أو غيرها

29

Dr. Youssef Hammida

30

Steel structures

- are structures a basic human needs and the symbol of civilization peoples, and can be classified according to the function of

installations to residential, commercial and institutional, industrial and galleries and private facilities asbridges and power

transmission towers, marine and other facilities. Can be built, each with different types of materials Kalpaton and steel and rolled

-structural steel plant in the form of clips, and each of these advantages and superiority in certain types of constructions materials. And consists of structural steel from iron alloys with specific ratios of carbon and other minerals Kalmngenaz, chromium, copper, etc., and the carbon content less than 0.25%, less than 1.5% manganese, and the rest of the items shall be attributed to much lower, and determine the amount of elements in the alloy properties of steel Kmquaomth strength and Mtauath ductility and cruelty toughness.

31

Attributed steel rust-resistant to contain Khalatth on copper, and the productivity of operations on average cooling Alasaga and drag-and-profile task effects in the microscopic structure of the steel where the lead to a smaller size of the particles which improves its characteristics. A historical overview

- making steel first large quantities of Railways, and then began various steel sections and sections Kalzwaya pull in the form of sewage in 1870 became stiffer and less brittle steel. Steel was chosen in 1889 to build a basic material for the tribute to the Eiffel Tower in Paris, a rise of 300 m, and developed around the same time high-technology buildings with steel frames in the city of Chicago in the United States because of the high cost of land and the rapid growth of the business.

32

So, the architect Willem Jenny William Le Baron Jenney designed insurance company building housing Home Building Insurance Company, which consists of ten floors in 1885 where he carried out almost entirely of metal, were columns of cast iron cast-iron and awards from wrought iron wrought-iron was Packaging tires bricks Oualblat potter to ensure the protection of the fire because the iron begins to lose its resistance if exposed to temperatures in excess of 400 m.

33

(Figure 3) Sears

34

- Then continued to build high buildings of steel, but the use of the retina Awards vertical camel shell vertical truss bracing system to resist wind forces. And bone loads vertical transferred to the foundations of this type of buildings, but the weakness of foundation soil Algdharyh in Chicago used wooden pegs rang in the soil until I got to the solid rock layers bedrock then this method developed in the foundation Vhfr wells vertical manually up to the layers of solid rock and filled these wells b concrete for them based on steel columns.

35

(Figure 4) multi-storey building solid tires

36

(Figure 5) inter solid frames with retinal vertical Awards

37

Figure 6 inter tubular framework

38

(Figure 7) reticular tubular

39

- In 1895 Technology completed the establishment of high buildings using steel clips drawn on the protector in the form of I elements of tires, with links screws and Tbachim between these elements were also used sentences country shell to resist diagonal wind bracing wind with Tbalait pottery to resist heat and wells Axanderanah concrete caisson foundation to support loads vertical . After World War II, the second golden era of high buildings of steel began as the number of the world's population began to mount as well as the breadth of its economy and prosperity, and then I like the idea of higher engineers architecture of the building, which seems Mochora a glass as a result of the implementation of the walls in the form of foreign glass curtain glass curtain wall. Although this idea dates back to 1920 and has developed and implemented the correct form after World War II, where the glass proved to frames of aluminum and use the rubber to tighten the impermeability of the links against weathering Vnfz Secretariat of the United Nations building in 1949 in New York, a typical example of this type of facilities.(Figure 1).

40

In the early seventies the economy has become in the design of high buildings and implementation of a key demand, Vapetkr Engineer Fazlor Khan Fazlur Khan inter country shell of Foreign Affairs at the John Hancock Building John Hancock in Chicago (Figure 2), with a percent floor and formed tube solid rise 343 m; which cut steel consumption to 145 kg / m 2 , while steel consumption of 275 kg / m was 2 in the Empire State Empire State Building in New York, which was completed built in the early thirties of the twentieth century. Shortly after in 1973 used Engineer Khan same idea in the design of the tower Sears Sears Tower with a 110-story height of 443 m in Chicago, and it was a few years is the highest building in the world. (Figure 3).

:1. types of steel structures

steel structures can be classified into the following types: A - multi-storey facilities multistory mainly composed of solid tires or tires Mrbth braced frames (Fig. 4). You must resist the construction camel structural systems used in high lateral loads buildings also must

41

provide an economical solution to be used materials used effectively. Construction and more effective sentences that resist lateral forces without significant increase in the consumption of materials than those needed to resist vertical weights, does not produce any additional cost for the increase in the height of construction. Based on this construction sentences in high buildings classified as follows:

inter solid tires rigid frames - where carried out the connections between the awards and columns about the solid-mediated welding. And is secured lateral resistance of solid relevant links. You can use this sentence to a height of 90 meters without an increase in cost as a result of the rise. - solid frames with cut retina Awards vertical inter vertical shear trusses or a concrete shear walls of concrete shear walls in order to side stiffness of the largest building lateral rigidity. Use this sentence to a height of 150 meters. (Figure 5).

42

- Wholesale Framework tubular framed tube structure which consists of close columns on the perimeter of the construction will become more lateral stiffness, which allows the use of this sentence to a height of 300 meters. (Figure 6). - Wholesale network tubular trussed tube with internal columns where shell diagonal diagonal bracing is used on the perimeter of the building on all sides. This raises the tie-down side-resistant construction allows the use of much of what this sentence to a height of 360 meters without remember the construction cost increase as a result of the vertical loads.(Figure 7). - Package inter tubes bundled tube consists of a set of tubular tire collection with each other to give the side a greater resistance this sentence and become the starting height of 75 meters process. This sentence used in the construction of the Sears Tower Sears Tower in Chicago. (Figure 3). b steel installations with long bypass long-span steel structures

43

(Figure 8) with a lamellar Building Awards

44

45

The steel base material in large installations where the metaphors used Structural circum flexae which was previously used in the construction of bridges in tribut laminate plate girders and awards retina trusses. Awards laminate made of steel plates to form the clips in the form of a character I is greater than those of the standard manufacturers dragging on the protector and awards laminate used metaphors to cover up to 60 meters (Figure 8).While awards retina consists of a standard linear elements drawn on the protector. Combine these elements by welding or bolts on a balanced triangular forms. And are subject to pressure or linear tensile elements. It can be a metaphor span covered by the awards retinal 180 meters.

46

A vacuum installations space structures which consist of a networked Awards vacuum d outstanding facilities with ceilingscable-supported roof structures constitute the outstanding facilities phrase is derived from the structural properties of bridges where outstanding consist of flat bishop hanging to the top Bkpol steel radiate down from the masts heads masts higher than the level of the roof (Fig. 9). Has implemented this construction camel facilities Bmjazat up to 72 meters. Its unique facilities Floor :

consists mainly of solid rigid frames frames (Fig. 10) or from the retina of awards and columns stanchion (Figure 11). These Figures buildings Modellers each consisting of one

floor Mashad of cover sheets and steel secondary elements (Railway walls and prizes ceiling secondary) and key frames.

47

(Figure 11) the structure of a building with a retina awards and columns

48

(Figure 12) different forms of coverage sheets

49

Coverage Home cladding layer consists mostly of steel sheets coated with layers resistance to rust where steel plates covered with a layer of zinc (galvanized), followed by a layer based paint (primer primer) and then paint the outer layer of the face to give the appropriate color or polyester inner layer of the face. Galvanizing layer consists of a regular layer of zinc increased by 98.5% and the process is performed continuously dipping sheets in hot solutions of zinc. Must be at least two layers of galvanizing weight on my face plate from what is shown in the following table according to British specifications:

Sheet Type

Weight zinc-sided

The upper limit (g / m

2 )

Minimum (g / m

2 )

125150 180 200

381458 550 610

455548 608 762

When exposed to the elements zinc layer slowly eroded until eventually wear out. Based corrosion on oceanic conditions speed shall be fast in contaminated industrial environment and the marine environment, and the sustainability of galvanizing a very large when the oceanic conditions are not aggressive and in any case whenever the galvanizing layer thicker the duration of survival longer. are given coverage sheets sufficient hardness and so Btamoejeha or Ptdilaaha Cold variously as in (Fig. 12)

50

and that in order to be able to afford live loads that can be applied during the installation, maintenance and investment operations, and identifies afford coverage sheets as forms of bulletins issued by the manufacturers specifications that. It must be impermeable layers of coverage against weather factors, and provide appropriate thermal Aazleh, and have a beautiful landscape, and that lasts a long time with minimal maintenance. Different layers of roofing specification for specification layers cover the walls to some extent, where increasing impermeability requirements in Bishop in light of the growing demand for reducing the inclination angle of the bishop. can be created layers of coverage in different forms including: dual-layer cover the crust double shell cladding consists Coverage layer (Fig. 13) of the outer layer corrugated iron sheets or slatted a minimum thickness of 0.7 mm and an internal layer sheets thickness not less than 0.4 mm with some ribbing. Placed between two layers of sheet layer of glass wool to ensure thermal Aazleh of not less than C0.44W / m

2 C are usually insulation layer thickness of

about 80 mm. ride internal tin layer and first prove the secondary prizes or railway walls, then the installation of elements of the form Z to determine the distance between the two layers of sheet and bring them together, then the uniqueness of the insulation layers and riding beyond the external sheet layer mediated screws as in (Fig. 13) the terms and conditions requirewaterproofing not be less inclination angle coverage for 4.layers cover of slabs vehicle composite panels is one of the most cutting-edge coverage systems ensure that the solution to most of the metal coverage problems, where foam insulation foam injected between the two layers of sheet in the laboratory under a specified pressure to fill the entire space between the two layers of foam sheet

51

will operate after hardening jointly with tin cans, thereby creating a solid panels capable of carrying external loads. And it identifies resistant panels to work together for the two layers of sheet and foam injected between the two sets manufacturers such panels live loads that can be carried, and are shown in Figure (14) model of these panels. secondary elements of secondary elements of secondary elements are the elements that are assigned layers of coverage both in Bishop Or the walls and the movement of cargoes to the main structural elements. Figure (15) the two types of secondary elements, and requires good performance layers of coverage and terms of restriction lateral construction of the key elements that the spacing between the secondary elements between 2-12m.

(Figure 13) bi-layer crust cover

(Figure 14) panels vehicle

52

(Figure 15) secondary elements of the problem of cold

Manufactures secondary elements clips in various forms of steel rolled on or protector of cold formed sheet. Studies and practical applications showed that the problem sections cold is the most economical. The first of these sections productive section in the form of Z where used material is used effectively, but the main axes tend to the level of the body. This v f f c Σ v f f hardness center section (Figure 15). In all cases, these sections Manufacturers provides

53

all the information necessary for these sections, which enables designers to choose the right ones.

(Figure 16) simple main framework

54

(Figure 17), the most common types of tires

Home tire primary frames assigned key frames secondary elements that carry sheets coverage where applied loads transmitted on sheets coverage to secondary elements, including a major tire-borne turn to foundations. Shows (Fig. 16), the simplest types of tires where consists of permissible horizontal and two columns. But the necessities of storm water requires that the surface-mile specific obtained if the metaphor small (less than 10 m) through terminations surface, but if it was a great metaphor By tilt may be on the horizon, but the architectural requirements require that this tendency sharply minimum angle most common tendency is to be about 6. Shows (Fig. 17) the most common types of tires. the phrase may be networking and columns shown in (Figure 17. a, b, c) are useful and economical when it is a great metaphor, where the body may be networking elements consist of rolled corners of the protector, and the upper and lower Alauteran Fatalvan of angles or clips T also arrived because the clips easier where T does not need to sheets arrived. If the loads applied to the permissible networking large could be elements may be networking Mgraah or I clips rolled protector as needed. The phrase door frame portal frame shown in (Figure 17 d) of the most common sentences in the buildings and single floor where they can reach licensed 60 m, and the frame is made traditionally from record clips I rolled protector but the growing understanding of the behavior thin elements led to the widespread use of laminate elements variable inertia in wholesale columns and prize money in order to reach

55

economic solutions. Ranged distance between the tires and ranges from 6-8m height of the frame to the column may contact point (knee eaves) from 6-15m. 2 Fire Protection fire protection of steel structures exposed to large strains in the course of the fire, where the temperature reaches about 1200m while the degree critical temperature of the steel is about 550 m, then the stress of Ceylon Steel yield stress is reduced to 70% of its value at a temperature of 20 ° C, known as the possibility of carrying steel elements of the loads applied to it when exposed to fire to resist fire, and express it in terms of the time period that can withstand Toalha (2 / 1, 1, 2.4 hours) and shows (Figure 18) are examples of methods of protection used for the columns and awards in steel frames: - cover Betona steel columns solid concrete protection - as in Figure (18. a) also helps to carry loads column, The same method can be used to encapsulate awards. Experiments have shown that 50 mm thickness of theconcrete provides protection against fire for two hours, but the expensive this way and you need to pour concrete into a mold around the steel element. - casing brick brickwork encasement around the building columns as shown in Figure (18 b) where used bricks to build walls and the protection of the columns of fire and this is a system of the most common systems. Cover hollow hollow casing: implemented in the form of units of pre-made gypsum panels mounted on a metal grille, constitute a fund on the steel section as shown in Figure (18 C). The cover of the section shape profile casing: where squirt cement mortar on the surfaces of the steel element as in Figure (18 d) guarantees the layer of cement mortar thickness of 38 mm protection for two hours. This type of protection is one of the cheapest types of protection and most effective Vaiglv more complex forms in addition to

56

the links, but it is a beautiful sight, and therefore uses a special hidden elements above the ceilings. - boggy fire resistant intumescent coating paint : Implement coating layer thickness of 1 mm nearly contain a compound called gases when exposed to heat Ventfaj Turning to paint thick carbon foam insulation.

(Figure 18) methods of fire protection

Protection from rust corrosion protection of steel exposed steel in particular, the presence of iron Fataxd air, water and other contaminants is therefore essential for the implementation of the protection layer steel installations against rust. The choice of the protection system depends on the type and degree

57

of contamination is required for the origin of the steel and age. The choice of the protection system and its implementation is properly implemented gives origin to live longer without maintenance. The most important factors that lead to the success of the protection system is to prepare the steel surface of the well; because all steel products rolled protector be covered with a thin layer of iron oxide, and if this class has still they flake off as a result of exposure to the elements of steel distortions under the influence of loads of steel becomes susceptible to rust. To this must

be removed before this layer paint steel elements. And preparing steel surfaces in one of the ways the following: manual cleaning using steel brushes. Flame cleaning to remove surface Oxygenated class. immersion bath of acid dissolve oxides and rust without attacking the steel. Cleaning slapped steel surfaces with sand. After the preparation of the surfaces coated with two layers of protection in one of the following two : metallic coating of metallic zinc or aluminum steaming Mushora on the surfaces of the steel parts or performs dipping steel elements a hot bath of molten zinc. This method is called galvanizing galvanization depends galvanizing layer thickness on the duration of immersion and on the speed of the withdrawal of the steel pieces of zinc molten. paint is metallic non-metallic consists of the basis of a layer of chromated zinc or phosphate and then a final coating of iron oxides or epoxy or other layer.

D.r youssef hammida

58