هل تساءلت يومًا عن القوة المثيرة للإعجاب وتعدد استخدامات عوارض I-beams في البناء؟ في منشور المدونة هذا، سنتعمق في عالم هذه المكونات الإنشائية الأساسية. بصفتي مهندسًا ميكانيكيًا متمرسًا، سأشاركك رؤى حول أنواع عوارض I-beams ومواصفاتها وحسابات وزنها. استعد لاكتشاف كيف تلعب هذه العوارض التي تبدو بسيطة دورًا حاسمًا في إنشاء هياكل قوية وموثوقة.
العوارض I-beams، والمعروفة أيضاً باسم عوارض H أو عوارض الشفة العريضة، هي أعضاء فولاذية هيكلية تتميز بمقطعها العرضي المميز على شكل حرف I. يتكون هذا المظهر الجانبي من عنصرين أفقيين يسميان الشفاه، متصلين بعنصر رأسي يعرف باسم الشبكة. تُستخدم العوارض على شكل حرف I على نطاق واسع في الإنشاءات والهندسة نظراً لقوتها الممتازة بالنسبة للوزن وقدراتها المتعددة في تحمل الأحمال.
وعادةً ما يتم تصنيع هذه العوارض من خلال الدرفلة على الساخن، وهي عملية تضمن خصائص موحدة للمواد والتحكم الدقيق في الأبعاد. تتوفر عوارض I-العوارض بأحجام ودرجات مختلفة، مع فئتين رئيسيتين:
تتفوق عوارض I-العوارض في مقاومة عزوم الانحناء وقوى القص، مما يجعلها مثالية للاستخدام كأعضاء دعم أساسية في المباني والجسور والهياكل الصناعية. ويسمح تصميمها بتوزيع المواد بكفاءة، حيث تقاوم الحواف في المقام الأول إجهادات الانحناء وتتعامل الدعامة مع قوى القص.
يعتمد اختيار العارضة I-beam المناسبة على عوامل مثل سعة الحمولة المطلوبة وطول الامتداد ومتطلبات المشروع المحددة. وغالبًا ما يرجع المهندسون إلى الجداول الموحدة وقوانين التصميم القياسية لتحديد الحجم والدرجة المثلى لعارضة I-beam لتطبيق معين، مما يضمن السلامة الهيكلية وفعالية التكلفة.
تُصنف عوارض I-beams إلى ثلاث فئات أساسية: عوارض I-beams القياسية، وعوارض I-beams الخفيفة، وعوارض I-beams ذات الحواف العريضة. ويستند هذا التصنيف إلى الخصائص الهندسية وعمليات التصنيع الخاصة بالعوارض.
يتم تنقيح تصنيف عوارض I-beams بشكل أكبر بناءً على نسبة عرض الحافة إلى ارتفاع الشبكة، مما ينتج عنه أربعة أشكال متميزة: عوارض I-beams العريضة والمتوسطة والضيقة والعريضة. وتؤثر هذه النسبة بشكل كبير على قدرة الحامل على التحميل، ومقاومة الالتواء، والأداء الهيكلي العام.
عادةً ما يتم تصنيع عوارض I-العوارض القياسية والخفيفة بارتفاعات تتراوح بين 100 مم إلى 600 مم (10 إلى 60 سم). يستوعب هذا النطاق مختلف المتطلبات الإنشائية في الإنشاءات والتطبيقات الهندسية.
تتميز عوارض I الخفيفة بحوافها الضيقة وشبكاتها الرفيعة، مما يؤدي إلى انخفاض نسبة الوزن إلى الارتفاع مقارنةً بعوارض I القياسية ذات الارتفاع المكافئ. يعمل هذا التصميم على تحسين استخدام المواد مع الحفاظ على القوة الكافية لظروف التحميل المحددة.
تتميز العوارض العريضة ذات الحواف العريضة على شكل حرف I، والتي يشار إليها غالبًا باسم عوارض H، بحواف متوازية دون استدقاق. وتشتهر هذه العوارض بفعاليتها من حيث التكلفة وكفاءة توزيع الأحمال. يتم إنتاجها باستخدام مطحنة درفلة عالمية بأربعة أعمدة، وهو ما يؤدي إلى تسميتها البديلة باسم "العوارض العامة" أو "الأعمدة العامة".
وقد تم وضع معايير وطنية ودولية، مثل ASTM A6/A6M و EN 10365، لتنظيم الأبعاد والتفاوتات والخصائص الميكانيكية لعوارض I-beams القياسية والخفيفة. تضمن هذه المعايير الاتساق في التصنيع وتسهل دمج عوارض I-beams في التصميمات الهيكلية في مختلف الصناعات.
تأتي العوارض المدرفلة على الساخن على شكل حرف I، كما هو محدد في GB/T 706-2008 لأقسام الفولاذ الإنشائية، عادةً بأطوال تتراوح بين 5 و19 مترًا. وتحدد هذه المواصفة القياسية معايير حاسمة بما في ذلك التفاوتات المسموح بها في الأبعاد، وهندسة المقطع العرضي، ومواصفات الوزن، والانحرافات المسموح بها.
في صناعة تصنيع الصلب، عادةً ما يتم توريد عوارض I-beams على أساس الوزن الفعلي أو الوزن النظري. يتم التحكم بإحكام في التفاوت المسموح به في الصناعة للانحراف في الوزن بين الوزن النظري والوزن الفعلي لحزمة I-beam، وعادةً ما يقع في نطاق -5% إلى +3%. يأخذ هذا التفاوت في الاعتبار الاختلافات الطفيفة في كثافة الفولاذ ودقة الدرفلة وعوامل التصنيع الأخرى.
لتحديد وزن العارضة I-beam بدقة لأغراض التصميم أو الشراء أو الأغراض اللوجستية، يستخدم المهندسون ومصنّعو الصلب حاسبات وزن العارضة I-beam المتخصصة. تتضمن هذه الأدوات بيانات الأبعاد الدقيقة وكثافة المواد وعوامل الشكل لتوفير تقديرات وزن موثوقة. تقدم الآلة الحاسبة أدناه طريقة سريعة ودقيقة لتحديد أوزان العارضة I-العارضة بناءً على الملامح القياسية والأبعاد المخصصة:
عند استخدام هذه الآلة الحاسبة، من المهم مراعاة عوامل مثل:
بالنسبة للتطبيقات الحرجة، يُنصح بالرجوع إلى أوراق البيانات الخاصة بالشركة المصنعة أو إجراء قياسات مادية لضمان تحديد الوزن الأكثر دقة.
أداة ذات صلة: حاسبة وزن الفولاذ
لتبسيط حسابات الوزن، غالبًا ما يشير المهندسون والمقاولون إلى مخططات الوزن القياسية للعارضة I-beam. وتوفر هذه الرسوم البيانية عادةً الوزن لكل قدم أو متر لمختلف أحجام العوارض والأشكال الجانبية.
إليك عينة من مخطط أوزان الفولاذ I Beam للمقاسات الشائعة (بالوحدات الإمبراطورية):
جدول وزن العارضة I-العادية المدرفلة على الساخن
الطراز | الحجم (مم) | المنطقة المقطعية | الوزن | ||||
h | b | d | t | r1 | سم² | كجم/متر | |
10 | 100 | 68 | 4.5 | 7.6 | 3.3 | 14.3 | 11.2 |
12.6 | 126 | 74 | 5 | 8.4 | 3.5 | 18.1 | 14.2 |
14 | 140 | 80 | 5.5 | 9.1 | 3.8 | 21.5 | 16.9 |
16 | 160 | 88 | 6 | 9.9 | 4 | 26.1 | 20.5 |
18 | 180 | 94 | 6.5 | 10.7 | 4.3 | 30.6 | 24.1 |
20a | 200 | 100 | 7 | 11.4 | 4.5 | 35.5 | 27.9 |
20b | 200 | 102 | 9 | 11.4 | 4.5 | 39.5 | 31.1 |
22a | 220 | 110 | 7.5 | 12.3 | 4.8 | 42 | 33 |
22b | 220 | 112 | 9.5 | 12.3 | 4.8 | 46.4 | 36.4 |
25a | 250 | 116 | 8 | 13 | 5 | 48.5 | 38.1 |
25b | 250 | 118 | 10 | 13 | 5 | 53.5 | 42 |
28a | 280 | 122 | 8.5 | 13.7 | 5.3 | 55.45 | 43.4 |
28b | 280 | 124 | 10.5 | 13.7 | 5.3 | 61.05 | 47.9 |
32a | 320 | 130 | 9.5 | 15 | 5.8 | 67.05 | 52.7 |
32b | 320 | 132 | 11.5 | 15 | 5.8 | 73.45 | 57.7 |
32c | 320 | 134 | 13.5 | 15 | 5.8 | 79.95 | 62.8 |
36a | 360 | 136 | 10 | 15.8 | 6 | 76.3 | 59.9 |
36b | 360 | 138 | 12 | 15.8 | 6 | 83.5 | 65.6 |
36c | 360 | 140 | 14 | 15.8 | 6 | 90.7 | 71.2 |
40a | 400 | 142 | 10.5 | 16.5 | 6.3 | 86.1 | 67.6 |
40b | 400 | 144 | 12.5 | 16.5 | 6.3 | 94.1 | 73.8 |
40c | 400 | 146 | 14.5 | 16.5 | 6.3 | 102 | 80.1 |
45a | 450 | 150 | 11.5 | 18 | 6.8 | 102 | 80.4 |
45b | 450 | 152 | 13.5 | 18 | 6.8 | 111 | 87.4 |
45c | 450 | 154 | 15.5 | 18 | 6.8 | 120 | 94.5 |
50a | 500 | 158 | 12 | 20 | 7 | 119 | 93.6 |
50b | 500 | 160 | 14 | 20 | 7 | 129 | 101 |
50c | 500 | 162 | 16 | 20 | 7 | 139 | 109 |
56a | 560 | 166 | 12.5 | 21 | 7.3 | 135.25 | 106.2 |
56b | 560 | 168 | 14.5 | 21 | 7.3 | 146.45 | 115 |
56c | 560 | 170 | 16.5 | 21 | 7.3 | 157.85 | 123.9 |
63a | 630 | 176 | 13 | 22 | 7.5 | 154.9 | 121.6 |
63b | 630 | 178 | 15 | 22 | 7.5 | 167.5 | 131.5 |
63c | 630 | 180 | 17 | 22 | 7.5 | 180.1 | 141 |
جدول وزن العارضة I الخفيفة المدرفلة على الساخن
الطراز | الحجم (مم) | المنطقة المقطعية | الوزن | ||||
h | b | d | t | r1 | سم² | كجم/متر | |
10 | 100 | 68 | 4.5 | 7.6 | 3.3 | 14.3 | 11.2 |
12.6 | 126 | 74 | 5 | 8.4 | 3.5 | 18.1 | 14.2 |
14 | 140 | 80 | 5.5 | 9.1 | 3.8 | 21.5 | 16.9 |
16 | 160 | 88 | 6 | 9.9 | 4 | 26.1 | 20.5 |
18 | 180 | 94 | 6.5 | 10.7 | 4.3 | 30.6 | 24.1 |
20a | 200 | 100 | 7 | 11.4 | 4.5 | 35.5 | 27.9 |
20b | 200 | 102 | 9 | 11.4 | 4.5 | 39.5 | 31.1 |
22a | 220 | 110 | 7.5 | 12.3 | 4.8 | 42 | 33 |
22b | 220 | 112 | 9.5 | 12.3 | 4.8 | 46.4 | 36.4 |
25a | 250 | 116 | 8 | 13 | 5 | 48.5 | 38.1 |
25b | 250 | 118 | 10 | 13 | 5 | 53.5 | 42 |
28a | 280 | 122 | 8.5 | 13.7 | 5.3 | 55.45 | 43.4 |
28b | 280 | 124 | 10.5 | 13.7 | 5.3 | 61.05 | 47.9 |
32a | 320 | 130 | 9.5 | 15 | 5.8 | 67.05 | 52.7 |
32b | 320 | 132 | 11.5 | 15 | 5.8 | 73.45 | 57.7 |
32c | 320 | 134 | 13.5 | 15 | 5.8 | 79.95 | 62.8 |
36a | 360 | 136 | 10 | 15.8 | 6 | 76.3 | 59.9 |
36b | 360 | 138 | 12 | 15.8 | 6 | 83.5 | 65.6 |
36c | 360 | 140 | 14 | 15.8 | 6 | 90.7 | 71.2 |
40a | 400 | 142 | 10.5 | 16.5 | 6.3 | 86.1 | 67.6 |
40b | 400 | 144 | 12.5 | 16.5 | 6.3 | 94.1 | 73.8 |
40c | 400 | 146 | 14.5 | 16.5 | 6.3 | 102 | 80.1 |
45a | 450 | 150 | 11.5 | 18 | 6.8 | 102 | 80.4 |
45b | 450 | 152 | 13.5 | 18 | 6.8 | 111 | 87.4 |
45c | 450 | 154 | 15.5 | 18 | 6.8 | 120 | 94.5 |
50a | 500 | 158 | 12 | 20 | 7 | 119 | 93.6 |
50b | 500 | 160 | 14 | 20 | 7 | 129 | 101 |
50c | 500 | 162 | 16 | 20 | 7 | 139 | 109 |
56a | 560 | 166 | 12.5 | 21 | 7.3 | 135.25 | 106.2 |
56b | 560 | 168 | 14.5 | 21 | 7.3 | 146.45 | 115 |
56c | 560 | 170 | 16.5 | 21 | 7.3 | 157.85 | 123.9 |
63a | 630 | 176 | 13 | 22 | 7.5 | 154.9 | 121.6 |
63b | 630 | 178 | 15 | 22 | 7.5 | 167.5 | 131.5 |
63c | 630 | 180 | 17 | 22 | 7.5 | 180.1 | 141 |
عند استخدام هذه الرسوم البيانية، من المهم مراعاة ما يلي:
لإجراء حسابات دقيقة، خاصةً في التطبيقات الإنشائية الحرجة، يُنصح بالرجوع إلى مواصفات الشركة المصنعة أو استخدام برنامج هندسي إنشائي متخصص.
يُعد فهم أوزان العارضة I وحسابها بدقة أمرًا بالغ الأهمية بالنسبة لـ
من خلال استخدام مخططات أوزان الفولاذ I Beam، يمكن للمحترفين تبسيط عمليات التصميم والبناء، مما يضمن الكفاءة والدقة في مشاريع الفولاذ الإنشائية.