المهندسون المدنيون العرب : كل ما يخص الجدران الحاملة load Bearing Wall

البناء بنظام الحوائط الحاملة

فيديو رائع وشرح وافي من هنا

تاريخ الحوائط الحامله
مع بداية القرن العشرين ظهرت الحاجة للمباني المرتفعة ذات الأدوار المتكررة ، ومع ضعف تطور تقنيات البناء بالطوب الأحمر كان البديل السريع لمثل تلك المباني هي الخرسانة المسلحة

وكان آخر مبنى شاهق من 16 دور يبنى بواسطة الطوب الأحمر هو مبنى ماند نوك (Manadnock) في شيكاغو بالولايات المتحدة الأمريكية عام 1891م ، حيث كانت سماكة الجدران في الدور الأرضي حوالي 2م مما أعاق امكانية الاستمرار في بناء مثل تلك المباني بهذه الطريقة لزيادة سماكة الجدران وزيادة العوامل والتكاليف الاقتصادية لتحقيق ذلك.

ومن هنا ظهرت الحاجة للهيكل الخرساني بدلا من الجدران الحاملة والتي استمرت عبر التاريخ بسبب عدم مواكبة تقنيات البناء بالجدران الحاملة لمتطلبات العصر مما ساعد في سرعة تحول تقنيات البناء لاستخدام اسلوب البناء بالهيكل الخرساني.

في عام 1921م ومع ظهور الحاجة المتزايدة للبنايات المرتفعة والمباني بشكل عام ظهرت مشاكل ارتفاع اسعار الخرسانة المسلحة مما حدا بالباحثين إلى إعادة النظر في امكانية دراسة تطوير الطوب الأحمر الفخاري مع استخدام حديد التسليح للوصول إلى تكاليف اقتصادية في اعمال تنفيذ المباني ،

وفي عام 1940م توصلت المجموعة الاوربية للمهندسين والمعماريين إلى انتاج طوب أحمر فخاري تصل قوة كسره إلى 8000 رطل / البوصة المربعة (500) كيلو جرام/سم2 بينما كانت اقصى قوة كسر للخرسانة المسلحة في ذلك الوقت لاتتجاوز (2500) رطل/ البوصة المربعة (175) كجم/سم2 ، وبهذا الانجاز زادت وتيرة البحث والاختبارات على مادة الطوب الأحمر الفخاري حيث توصل الكسندر برهمر (Alaxander Brehmer ) من الجيش البريطاني في الهند إلى إمكانية تصميم قطاعات المباني بالطوب الأحمر المسلح بنفس نظريات ومعادلات الخرسانة المسلحة .
وقد ساعد هذا الاكتشاف الحديث في تحويل مسار تقنيات وأســلوب البناء إلى أسلوب الجدران الحاملة من الطوب الأحمر الفخاري والاستفادة من المميزات والخواص المتمثلة في مقاومة الحريق وعزل الحرارة والصوت والتكاليف الاقتصادية المنخفضة في أعمال الصيانة.

وقد اضاف استخدام حديد التسليح في مباني الطوب الأحمر قدرتها على مقاومة القوى الجانبية مثل قوة الرياح والهزات الارضية .
وقد كان لهذه الدراسات والنتائج تطبيقات عملية مباشرة حيث تم بناء 26 مبنى لمستشفى فيترناس في عام 1952م في انتوش في لوس انجلوس في ولاية كليفورنيا حيث استطاعت تلك المباني مقاومة الزلزال الذي حدث في عام 1971م (San Ferrando earthquake) ولم تتأثر إطلاقا بينما انهارت خمسة مباني مبنية باستخدام الهيكل الخرساني في الحادثة. وقد تسارعت وتيرة استخدام اسلوب البناء بالجدران الحاملة في الولايـات المتحدة الامريكية خلال العقدين1950-1960م

وقد ساعد هذا الاتجاه المتزايد للبناء بالطوب الأحمر في ظهور أول مواصفات للمباني بالطوب الأحمر الفخاري في عام 1966م ، كماان استمرار زيـادة وتيرة البحث والتطوير خــلال العقدين (1960-1970) للوصول إلى طرق واجراءات جديدة في كيفية تحسين أداء واستخدام الطوب الأحمر الفخاري في المنشآت أدى إلى دخول مادة الطوب الأحمر الفخاري في جميع مواصفات المباني الصادرة في الولايات المتحدة الأمريكية (2) .

تعريف الحوائط الحامله
تعتمد الحوائط الحامله على توزيع الأحمال من السقف وايصال الاحمال عن طريق الحوائط الى القواعد بواسطة القواعد المستمره

تعريف الحوائط الحاملة هي تحويل الحوائط الفاصلة في مباني الخرسانة الهيكلية إلى حوائط حاملة وحذف الهيكل الخرساني للمبنى ، وهذا التحويل يؤدي إلى توظيف الحوائط لحمل الأوزان كوظيفة رئيسية إضافة إلى وظيفة الفصل بين المساحات

واستخدام هذا الأسلوب في البناء سوف يؤدي إلى توفير حوالى 20% من تكاليف الهيكل الخرساني (القواعد المنفصلة ، الرقاب ، الميدات الأرضية ، الأعمدة وكمرات السقف)

نظام الحوائط الحامله
يعد نظام البناء بالحوائط المحمولة من أقدم أنظمة البناء, وقد تم تطوير هذا النظام ليصبح كما يلي:
1- القواعد الشريطية( أسفل الحوائط الحاملة).

2- الجدران الحاملة باستخدام الحجر او الخرسانة او الطوب الاحمر الفخاري الحامل.

3- السقف من البلاطات المصبوبة في الموقع مثل النوع الهوردي ذو الأعصاب الخرسانية او من البلاطات مسبقة الصب.

وقد استعمل هذا النوع من الإنشاء بكثرة قبل إنتشار استعمال الخرسانة المسلحة.

تنتقل الأحمال الميتة و الحية Dead & Live Loads من الأسقف سواء كانت خشبية او مرتكزة على كمرات Beams من الصلب او الخرسانة المسلحة إلى الحوائط, التي تنقلها بدورها بالإضافة إلى وزنها الذاتي إلى الحوائط التي تحتها, وهكذا حتى تصل الأحمال إلى الأساس المستمر تحت الحوائط, والذي يقوم بتوزيع الأحمال على طبقة التربة الصالحة للتأسيس. وقد تكون هذه الحوائط من الطوب او الحجر او الخرسانة

مكونات نظام الحوائط الحاملة :
o بناء الحوائط
o بناء الأعصاب
o بناء الأسقف

مميزات هذا النظام:
1- رخيص الثمن نظراً لأن المواد المستخدمة في هذا النظام قليلة التكلفة ولا تحتاج إلى تقنيات عالية في البناء.
2- سريع البناء.
3- الحوائط المستخدمة هنا تكون عازلة للحرارة.
4- ذو متانة عالية فيستطيع تحمل التغيرات المناخية و الصدمات.
5- توزيع الأحمال الإنشائية بإنتظام على طول الحوائط الحاملة.

عيوب هذا النظام:
1- كبر الحجم الفراغي لها, حيث يزيد سمك الحوائط كلما اقتربنا من الأساس لزيادة الأحمال التي يتعرض لها الحائط.
2- صعوبة التغيير المعماري فيها, حيث يمنع عمل أي تعديل كإزالة حوائط او تعديل تقسيم المبنى من دور إلى دور دون اتخاذ احتياطات شديدة تضمن عدم إنهيار المبنى.
3- وجود الفتحات في حوائط هذا النوع من الإنشاء يضعف المبنى, وبالتالي يجب الإقلال منها وخاصة ماكان عرضه كبيراً, لذلك لا تعمل الشبابيك عريضة ولكن يعمل ارتفاعها عالي نسبياً و عرضها صغير نسبياً.
4- تحد من التشكيلات المطلوبة في الواجهات.
5- محدودية الارتفاع المسموح به.

البناء بطريقة الحوائط الحامله اسلوب قديم .. بل هو أول طريقة بناء مازالت تستخدم حتى يومنا هذا ..
فلو مررنا بمباني المدن القديمه المتعددة الأدوار لوجدت أنها جميعها بنيت بهذه الطريقه .. بلغت ارتفاعاتها عشر أدوار .. ومازالت قائمة حتى يومنا هذا وتعمل بكل كفاءة ومتانه دون أي مشاكل

البناء بالحوائط الحامله يتطلب عناصر أساسيه منها :
1- دراسة جيده لخصائص التربه
2- استخدام أنواع من الطوب لها قوة احتمال كبيره .. وقد استخدم قديما الحجر .. ثم الطابوق الطيني ( الآجر ) وبعدها استخدم الطابوق أو البلوك الخرساني المصمت أو المجوف

البدايه تكون بالبلوك المجوف الذي يتم تعبئته بعد ذلك وبعنايه بالخرسانه .. وقد يستخدم اسياخ حديد ضمن هذه التجويفات .. ومن ثم عمل ميده بعرض البلوك ( 20 سم ) عند منسوب الدور الأرضي كحزام ربط .. بعدها يتم البناء بالبلوك المصمت أو المجوف .. مع عمل كمره رابطه كحزام عند منسوب عتب النوافذ .. ثم استكمال البناء بالبلوك حتى منسوب أخفض من منسوب بلاطة السقف بـ 20 سم .. وبحيث تم عمل جسر للسقف بارتفاع = 20سم + سمك السقف

أهم ما يجب اتباعه عند البناء بها الأسلوب (الحوائط الحامله):
1- ضرورة ملء فتحات الطوب في أركان المبنى بالخرسانه وبامتداد 20 سم في الإتجاهين مع وضع سيخ حديد في كل فتحه يمتد من الميده الأرضيه وحتى آخر السقف العلوي

2- ملء تقاطعات الحوائط بامتداد 20 سم في كل اتجاه ( تقاطعات على شكل حرف T مع وضع سيخ حديد في كل فتحه يمتد من الميده الأرضيه وحتى آخر السقف العلوي

3- ملء جوانب فتحات النوافذ والأبواب بالخرسانه مع وضع سيخ حديد واحد فيها يمتد حتى اعتب الفتحه

4- الحوائط الحامله للسلم تكون مليئه بالخرسانه مع وضع سيخ حديد في كل فتحه يمتد من الميده الأرضيه وحتى آخر السقف العلوي

5- تجنب التكسير في أي جزء تم بناءه .. وإن تطلب ذلك فيكون بشكل لا يعرض البلك للخلخله

6- ضرورة أن تكون مونة البناء قويه بحيث تكون على الأقل مرة ونص قوة البلك بنسبة خلط اسمنت : رمل( 1 : 3 )

7- العناية التامه بالعازل المضاد للرطوبه في كافة أجزاء المباني أسفل أرضية الدور الأرضي وذلك باستخدام بيتومين مطاطي سائل وبحيث يعطي سمكا لا يقل عن 2 - 3 ملم

8- محاولة تسليك مواسير الكهرباء في الحوائط أثناء بناء البلوك .. وبشكل متوازي مع عملية البناء منعا للتكسير وخلخلة البلوك لاحقا

9- مراعاة أن يكون عرض فتحات الأبواب والنوافذ أقل ما يمكن .. وبحيث لا يتجاوز عرض الفتحه ارتفاعها

الخائص العامة للمباني الحوائط الحاملة:
1 - تنقل الأحمال الميتة والحية من الأسقف إلى الحوئط .
2 - تنقل الحوائط تلك الأحمال بالإضافة إلى وزنها الذاتي إلى الحوائط التي أسفلها حتى تصل إلى الأساس المستمر تحت الحوائط .
3 - يقوم الأساس بتوزيع الأحمال على طبقة التربة الصالحة للتأسيس.
4 - يتزايد سمك الحوائط كلما اقتربنا من منسوب التأسيس.
5 - يختلف سمك الحائط الداخلي عن الخارجي ، وحتى لا يؤثر في شكل المبنى يكون الإختلاف من الداخل .
6 - وجود الفتحات في الحوائط الإنشائية يضعف قدرتها على التحمل وبالتالي يجب الإقلال من مصطحها وتنفيذ فتحات الشبابيك بحيث يكون العرض قليل و الإرتفاع كبير .
7 - لا يجب عمل تعديلات داخلية في هذا العمل من المباني دون اتخاذ الإحتياطات اللازمة لضمان عدم انهيار المبنى

تحديد سمك الحائط الحامل :
* ارتفاع المبنى 7 متر + عدد الادوار 2 = سمك الحائط الخارجى 25 سم بما فيه الدروة
* ارتفاع المبنى 10 متر + عدد الادوار 3 = سمك الحائط الخارجى 38 سم للدور الاول و25 سم للثاني والدروة
* ارتفاع المبنى 13 متر + عدد الادوار 4 = سمك الحائط الخارجي للأرضي 51 سم والأول والثاني 38سم والثالث والرابع والدروة 25 سم
* ارتفاع المبني 16 متر + عددالادوار 5 = سمك الحائط الخارجي للأرضي والأول 51 سم و الثاني والثالث 38 سم والرابع والخامس والدروة 25 سم
* ملاحظة :- مباني الحوائط الداخلية للمبنى تنفذ جميعها بسمك 25 سم ، أما الحوائط التي يركب عليها درجات السلم فتنفذ بسمك 35سم

مقارنه بين استخدام الحوائط الحامله والخرسانه المسلحه:
يتضح مما سبق ان هناك فروق بين البناء بالحوائط الحاملة وبين البناء بالخرسانه المسلحة .
واهم هذه الفروق هو التخلص من الاعمدة ومن حديد التسليح وتجنب مشاكل حديد التسليح من تشوين وصدآ وجودة وارتفاع في الاسعار . وايضا يتم توفير نسبه من الخرسانة لاتقل عن 20%. اما البناء بالخرسانة المسلحة ناحج جدا بالنسبه للارتفاعات الكبيرة.