تخيّل قطعتي أرض متجاورتين في بابلسر، وفيلتين بالمخطط نفسه. الأولى تبدأ بالخرسانة: قوالب، وتسليح، وصبّ، وانتظار المعالجة، ثم الطابق التالي. والثانية LSF: مقاطع فولاذية خفيفة تصل جاهزة من المصنع، تُربط بالبراغي، وسرعان ما يقف الهيكل كاملًا. ويسأل الجيران: «أهذا بيت أم سقالة؟»
يكثر الحديث عن LSF في شمال إيران هذه الأيام، وغالبًا مع وعدين: «أخف، إذن أفضل في الزلزال» و«ينتهي أسرع». ولكلٍّ منهما أساس حقيقي. لكن للشمال امتحانًا قلّما يُذكر: الرطوبة. لنرَ الأرقام.
الهيكل الفولاذي الخفيف لبيت منفصل في بولندا قبل التغطية والعزل. الجدران وجمالونات السقف كلها مقاطع مجلفنة رقيقة. الصورة: Michal Bacia — ويكيميديا كومنز، CC BY-SA 4.0 (مصغّرة)
ما هو LSF بالضبط؟
LSF يعني الهيكل الفولادي الخفيف. فبدل أعمدة وجسور ثقيلة قليلة، تُبنى الجدران من صفوف قوائم نحيلة مشكَّلة على البارد من صفائح فولاذ مجلفن (مطلي بالزنك)؛ وفي الدراسة أدناه سماكة الفولاذ أقل من ٣ ملم. وعلى خلاف الهيكل الخرساني، الجدار نفسه هو الهيكل.
الخفّة: كم بالأرقام؟
نشرت الرابطة العالمية للصلب (worldsteel) دراسة من جامعة كويمبرا صمّمت مبنى سكنيًا من أربعة طوابق في لواندا مرتين: مرة بـLSF ومرة بالخرسانة المسلحة. فجاءت نسخة LSF أخف بنسبة ٥٥٪، واحتاجت نحو ٧٠٠ طن مواد أقل، واستغرق بناؤها وقتًا أقل بنسبة ٢٣٪، أي نحو ٩٠ يومًا.
تحفّظان منصفان: الدراسة منشورة من صناعة الصلب، فهي طرف في المسألة؛ وهي تحتسب العناصر الحاملة فقط (الأعمدة والجسور والجدران والأسقف والأساسات)، لا المبنى كله. فاعتبر الأرقام مؤشرًا لا وعدًا.
المصدر: worldsteel (constructsteel) — Benchmarking materials performance: light steel frame
لماذا تهم الخفّة في الزلزال؟
في المعيار الإيراني ٢٨٠٠ تُحسب القوة الزلزالية التصميمية بـV = C × W، حيث W هو الوزن الفعّال للمبنى. فإذا انخفض الوزن إلى النصف، ومع المعامل C نفسه، تنخفض القوة التصميمية إلى النصف تقريبًا، وإن كان C يتوقف أيضًا على نوع المنشأ، فالمقارنة الدقيقة عمل المهندس الإنشائي. وقد رأينا المعادلة نفسها في هيكل فولاذي أم خرساني. والخفّة تعني أيضًا حملًا أقل على الأساسات، وهذا له قيمته في الترب الرخوة على الشريط الساحلي (المياه الجوفية والأساسات).
المصادر: القص القاعدي وفق المعيار ٢٨٠٠ (بالفارسية)؛ worldsteel
مبنى من عشرة طوابق بالفولاذ المشكَّل على البارد على طاولة الاهتزاز المكشوفة في جامعة كاليفورنيا، سان دييغو (يونيو ٢٠٢٥). تسمح الكودات الأمريكية بهذا النوع حتى نحو ٢٠ مترًا (ستة طوابق تقريبًا)، وكان الاختبار لمعرفة صمود عشرة طوابق، ومن الزلازل المحاكاة زلزال لوما بريتا عام ١٩٨٩ بقوة ٦٫٩. والفيلا من طابق أو طابقين أدنى من هذا الحد بكثير. الصورة: Jacobs School of Engineering — ويكيميديا كومنز، CC BY 2.0 (مصغّرة)
المصادر: UC San Diego Today؛ NBC San Diego، ٢٣ يونيو ٢٠٢٥
امتحان الشمال، الجزء الأول: القائم الفولاذي جسر حراري
ينقل الفولاذ الحرارة أفضل بكثير من العازل. تخيّل الآن قائمًا فولاذيًا يخترق عزل الجدار كل ٤٠ سم تقريبًا. يضع معيار الطاقة ASHRAE 90.1 رقمًا لذلك: عزل R-11 بين قوائم فولاذية بعمق ١٠ سم على مسافة نحو ٤٠ سم يعمل فعليًا كـR-5.5 فقط، أي ضياع نصف العزل. ومع قوائم ١٥ سم وعزل R-19 تنخفض الكفاءة إلى ٣٧٪.
وليست فاتورة التدفئة هي المشكلة الوحيدة؛ فالمصدر نفسه يذكر أن هذه الجسور الحرارية مواضع تكاثف على القوائم، وقد تظهر خطوط القوائم على الجدار بتجمّع الغبار على الشرائط الأبرد. وفي الشمال الرطب يتجمع الماء على كل سطح أبرد من نقطة الندى (انظر الرطوبة والعفن والتكاثف)، وهذا السطح البارد هنا هو الفولاذ الذي يُفترض أن يعيش عقودًا.
جدران بقوائم فولاذية خفيفة قبل العزل والألواح. كل قائم منفذ لتسرّب الحرارة عبر العزل. الصورة: P199 — ويكيميديا كومنز، ملكية عامة (مصغّرة)
والحل ألّا يقتصر العزل على ما بين القوائم، بل أن تمرّ طبقة متصلة من الخارج فوقها كلها، فيصبح الفولاذ في الجانب الدافئ من الجدار. وطريق خروج الرطوبة من الجدار يجب أن يُصمَّم من اليوم الأول كذلك.
المصدر: جدول ASHRAE 90.1 للقوائم الفولاذية (نقلًا عن Masonry Advisory Council)
امتحان الشمال، الجزء الثاني: الزنك والملح والماء
يقوم عمر LSF على طبقة زنك رقيقة. تقول رابطة صناعة الهياكل الفولاذية (SFIA) إنه إذا صُمّم الهيكل ونُفّذ جيدًا داخل غلاف مبنى جاف، فحتى طلاء الزنك القياسي بسماكة ١٠ ميكرون له عمر متوقع من نحو ٣٠٠ إلى أكثر من ١٠٠٠ عام، وتقول صراحة إن الديمومة تتوقف في النهاية على التحكم بالرطوبة.
والوجه الآخر: يعطي معيار ISO 9223 معدلات تآكل الزنك في الهواء الطلق في السنة الأولى بين ٠٫٧ و٢٫١ ميكرون سنويًا في فئة التآكلية C3، وبين ٢٫١ و٤٫٢ في C4، وبين ٤٫٢ و٨٫٤ في C5. وبحساب تقريبي: طبقة ١٠ ميكرون في هواء C4 المكشوف لا تصمد إلا بضع سنوات. ويحذّر المعيار نفسه من مدّ معدلات السنة الأولى ببساطة إلى السنوات التالية، لكن الرسالة واضحة: هذا الطلاء صُنع لداخل جدار جاف، لا لهواء البحر المالح. وبحر قزوين أقل ملوحة من البحار المفتوحة، لكنه ليس خاليًا من الملح (كما ذكرنا في هيكل فولاذي أم خرساني).
فثمة ثلاثة مواضع حساسة: الهيكل المكشوف تحت المطر، وكل موضع يُحبس فيه الماء أو التكاثف داخل الجدار، وحواف القطع وموضع جلوس الهيكل على الأساس.
المصادر: SFIA / buildsteel.org — ديمومة الهياكل الفولاذية الخفيفة؛ ISO 9223:2012، الجدول ٢
إذن، أيّهما؟
- LSF مناسب حين تهمك السرعة والخفّة، والأرض رخوة، والمنفّذ يغلق الجدار بعزل خارجي متصل وتفاصيل رطوبة صحيحة.
- الخرسانة أكثر اطمئنانًا حين لا تجد منفّذًا خبيرًا بـLSF، أو لا يأخذ أحد تفاصيل الغلاف بجدية.
- وفي الحالتين يصمم المهندس الإنشائي الهيكل، وتسلك الرخصة طريقها المعتاد.
بضعة أسئلة قبل توقيع عقد LSF
- من أجرى الحسابات الإنشائية؟
- ما سماكة المقاطع ووزن طلاء الزنك عليها (غرام/م²)؟
- هل العزل بين القوائم فقط، أم هناك طبقة متصلة من الخارج أيضًا؟
- كيف صُممت الطبقة العازلة للماء وطريق خروج الرطوبة من الجدار؟
- كيف فُصل الهيكل عن خرسانة الأساس؟
- حتى يُغلق الغلاف، كيف ستحمون الهيكل من المطر؟
الخلاصة
LSF أخف وأسرع فعلًا، والخفّة تعني قوى زلزالية أقل وأساسات أخف. لكن عمره في الشمال يتوقف على أمر واحد: أن يبقى الجدار جافًا. فالقوائم الفولاذية بلا عزل خارجي متصل تهدر نصف العزل وتصبح مواضع تكاثف، وطلاء الزنك الرقيق صُنع للجفاف لا للملح والرطوبة. فالسؤال الحقيقي ليس «LSF أم خرسانة»، بل من يبني، وبأي تفاصيل.
إن كنت تصمم فيلا في بابل أو بابلسر أو سرخرود ومتردّدًا بين LSF والخرسانة، تواصل معنا.
لا توجد تعليقات بعد. كن الأول.