H-Beam مقابل I-Beam: دليل مقارنة مفصل

 

عوارض على شكل حرف I هي مكونات هيكلية ذات مقطع عرضي على شكل حرف I (مشابه للحرف الكبير "I") أو مقطع عرضي على شكل حرف H. وتشمل المصطلحات الفنية الأخرى ذات الصلة عوارض H، والمقاطع I، والأعمدة الشاملة (UC)، وعوارض W (التي تمثل "الحافة العريضة")، والعوارض الشاملة (UB)، وعوارض الصلب المدرفلة (RSJ)، أو عوارض T المزدوجة. وهي مصنوعة من الفولاذ ويمكن استخدامها لأغراض بناء مختلفة.

فيما يلي، نقارن الاختلافات بين شعاع H وشعاع I من منظور المقطع العرضي. تطبيقات شعاع H

تُستخدم العوارض H عادةً في المشاريع التي تتطلب مساحات كبيرة وقدرات تحمل عالية للأحمال، مثل الجسور والمباني الشاهقة.

0.1 تطبيقات الحزم I

تتميز العوارض الخشبية ذات الحرف I بأنها خفيفة الوزن واقتصادية، مما يجعلها مناسبة للمباني السكنية والهياكل الصناعية الخفيفة.

ستستكشف هذه المقالة بالتفصيل تصميم وعمليات التصنيع وسيناريوهات التطبيق وأداء عوارض H وعوارض I في ظل ظروف مختلفة.

1.0 تعريفات وتصميم الحزم H والحزم I

 

1.1 عوارض على شكل حرف H

تتميز العوارض ذات الشكل H بمقطع عرضي على شكل حرف H، وتتميز بحواف عريضة ومسطحة وشبكة سميكة. تسمح الحواف الكبيرة بتوزيع الحمل على مساحة أوسع، مما يعزز القدرة على تحمل الحمل والاستقرار الهيكلي.

يتيح تصميم عوارض H توزيع الأحمال بالتساوي في الاتجاهين الرأسي والأفقي، مما يجعلها مناسبة بشكل خاص للمباني الكبيرة والجسور والمشاريع الصناعية التي تتطلب دعمًا للحمولات الثقيلة.

يوفر سمك كل من الويب والحواف مقاومة أقوى لقوى الانحناء والقص، مما يجعل عوارض H مثالية للمشاريع عالية القوة.

1.2 عوارض على شكل حرف I

تتميز العوارض ذات الشكل I بمقطع عرضي على شكل حرف I، مع حواف أضيق وأكثر سمكًا، وهي مصممة بشكل أساسي لتحمل الأحمال الرأسية. يسمح تصميمها بمقاومة الضغط الرأسي بشكل فعال، وخاصة في هياكل دعم الأرضيات أو الأسقف.

تتميز العوارض ذات الشكل I بأنها خفيفة الوزن واقتصادية، مع نسبة متناسبة بين الحافة والشبكة مما يجعلها تستخدم على نطاق واسع في المباني خفيفة الوزن والهياكل متوسطة الحجم. وبالمقارنة مع العوارض ذات الشكل H، تتمتع العوارض ذات الشكل I بقدرة دعم جانبية أضعف وهي مناسبة للمشاريع ذات متطلبات الأحمال المنخفضة.

2.0 مقارنة عمليات التصنيع بين عوارض H وعوارض I

2.1 عوارض على شكل حرف H

• عملية الدرفلة:
  • يتم تصنيعها من خلال مراحل متعددة من الدرفلة الباردة والساخنة.
  • يمكن لآلات درفلة العارضة H التحكم بدقة في أبعادها وشكلها.
  • آلات تلميع ذات شعاع H إزالة عيوب السطح أو تعزيز نعومته.
• الحالات القابلة للتطبيق:
  • مناسبة للبناء عالي الدقة والمشاريع الصناعية الثقيلة.
  • تُستخدم عادةً في الجسور والهياكل البنائية الكبيرة والمرافق عالية الضغط.

2.2 عوارض على شكل حرف I

• عملية الدرفلة الساخنة:
  • يتم إنتاجها في المقام الأول على نطاق واسع من خلال الدرفلة الساخنة.
  • أثناء الإنتاج، يتم تصحيح أي انحناء أو التواء في عوارض I لضمان التسطيح والاستقامة.
  • آلات اللكم يتم استخدامها لعمل ثقوب سريعة في حواف أو شبكة عوارض I، مما يسهل تجميع وتوصيل الهياكل الفولاذية.
• الحالات القابلة للتطبيق:
  • يستخدم عادة في مشاريع البناء التقليدية مثل المباني ذات الإطار الفولاذي وعوارض الدعم.

3.0 تأثير عمليات التصنيع على التكلفة

 

بشكل عام، تكلفة تصنيع عوارض H أعلى من تكلفة تصنيع عوارض I.

• عوارض على شكل حرف H:بسبب عمليات الدرفلة المعقدة ومتطلبات الدقة العالية، أصبحت المعدات وعمليات الإنتاج أكثر شمولاً، مما يؤدي إلى ارتفاع تكاليف التصنيع.
• عوارض على شكل حرف I:إن العملية الأكثر بساطة، والتي تعتمد في المقام الأول على إنتاج الدرفلة الساخنة على نطاق واسع، تؤدي إلى انخفاض تكاليف التصنيع.

4.0 تأثير عمليات التصنيع على وقت التسليم

تتمتع عوارض I ذات الأحجام القياسية بفترة تسليم أقصر من عوارض H.

• عوارض على شكل حرف H:إن تعقيد العملية يؤدي إلى أوقات إنتاج أطول وجداول تسليم ممتدة.
• عوارض على شكل حرف I:تسمح عملية الإنتاج البسيطة بإنتاج كميات كبيرة بشكل أسرع، مما يؤدي إلى أوقات تسليم أقصر.

5.0 تأثير عمليات التصنيع على جودة المنتج

• عوارض على شكل حرف H:قوة ومتانة أعلى، مناسبة للتطبيقات التي تتطلب سلامة هيكلية عالية.
• عوارض على شكل حرف I:إن الإنتاج أبسط نسبيًا، مما يؤدي إلى انخفاض الدقة الهندسية والتناسق، ولكنه لا يزال يلبي احتياجات تطبيقات البناء العامة.

6.0 مقارنة اختيار المواد والقوة الهيكلية بين عوارض H وعوارض I

 

6.1 عوارض على شكل حرف H

• سمك المادة:عادةً ما تكون عوارض الحرف H مصنوعة من صفائح فولاذية أكثر سماكة، وهي مناسبة للبناء الثقيل والهندسة عالية القوة، وتوفر قدرة أعلى على تحمل الأحمال وقوة ضغط.
• تصميم الشفة:تسمح الحواف العريضة والمسطحة لعوارض H بتوزيع الحمل على مساحة أكبر، مما يوفر مقاومة أعلى للانحناء، مما يجعلها مثالية لتحمل الأحمال الرأسية والأفقية.
• أداء الانحناء:يوفر تصميم عوارض الحرف H صلابة انحناء أقوى، مما يجعلها مناسبة للهياكل التي تتطلب مقاومة للأحمال ذات الامتدادات الكبيرة، مثل الجسور والمصانع الكبيرة.

6.2 عوارض على شكل حرف I

• سمك المادة:عادةً ما تكون العوارض I مصنوعة من صفائح فولاذية أرق، وهي مناسبة للتصميمات خفيفة الوزن، مع استخدام مواد أقل وتكاليف أقل نسبيًا.
• تصميم الشفة:تم تصميم الحواف الضيقة للعوارض ذات الحرف I لتقليل استخدام المواد إلى الحد الأدنى، وهي مناسبة لتحمل الضغط الرأسي ولكن مع مقاومة أضعف للانحناء الجانبي.
• أداء الانحناء:تتمتع العوارض ذات الحرف I بأداء جيد في تحمل الأحمال الرأسية، مما يجعلها مناسبة للهياكل ذات الامتدادات القصيرة مثل المباني خفيفة الوزن، ولكنها أقل ملاءمة للأحمال الجانبية عالية القوة أو المشاريع ذات الامتدادات الكبيرة.

7.0 مقارنة القوة وتحمل الأحمال بين عوارض H وعوارض I

• عوارض على شكل حرف H:تتمتع هذه الأنابيب بقدرة قوية على تحمل الأحمال الجانبية والرأسية. كما يسمح لها تصميمها ذو الحافة العريضة بتحمل الأحمال العالية في كلا الاتجاهين، مع أداء انحناء وضغط فائق، مما يجعلها مناسبة للمباني الكبيرة والجسور والهياكل الشاهقة.
• عوارض على شكل حرف I:مناسبة بشكل أساسي للمشروعات التي تتحمل ضغطًا رأسيًا، مثل هيكل المباني خفيفة الوزن. مقاومتها للضغط الجانبي أضعف، لكن تصميمها خفيف الوزن يجعلها مثالية للمشروعات التي تتطلب وزنًا هيكليًا أقل.

8.0 سيناريوهات تطبيق الحزم H والحزم I في تصميم البناء

8.1 تطبيقات الحزم H

• المباني الكبيرة:غالبًا ما يتم استخدامه في المباني الشاهقة والمصانع الصناعية الكبيرة، وخاصة في الهياكل التي تحتاج إلى تحمل الضغوط متعددة الاتجاهات.
• هندسة الجسور:تستخدم عوارض الحرف H على نطاق واسع في بناء الجسور، وهي مناسبة للمسافات الكبيرة التي تتحمل الضغوط الجانبية والرأسية.
• المنشآت الصناعية الثقيلة:إن قوتها العالية ومتانتها تجعلها مثالية لدعم هياكل المعدات الثقيلة.

8.2 تطبيقات الحزم I

• المباني خفيفة الوزن:تعتبر العوارض ذات الحرف I مناسبة للهياكل خفيفة الوزن مثل المباني السكنية والمستودعات والمحلات التجارية.
• الهياكل قصيرة المدى:بسبب قدرتها القوية على تحمل الأحمال الرأسية وتكلفتها المنخفضة، فهي تستخدم عادة في الهياكل ذات الامتدادات القصيرة، مثل عوارض دعم الأرضيات ومصانع الهياكل الفولاذية خفيفة الوزن.
• مشاريع إنقاص الوزن:تتمتع العوارض ذات الشكل I بأداء جيد في المشاريع التي تتطلب تقليل الوزن الهيكلي، مثل المباني البسيطة أو البناء المعياري.

9.0 عمر وصيانة الحزم H والحزم I

9.1 عوارض على شكل حرف H

بفضل الحافة السميكة وتصميم الويب، تتميز عوارض H بمتانة قوية في المشاريع ذات الأحمال الثقيلة، مع عمر خدمة طويل، مما يجعلها مناسبة بشكل خاص لبيئات البناء عالية القوة، وتتطلب تكاليف صيانة منخفضة.

9.2 عوارض على شكل حرف I

تتمتع العوارض ذات الشكل I بعمر خدمة كافٍ في المشاريع خفيفة الوزن ولكنها قد تتطلب المزيد من الصيانة في البيئات ذات المساحة الكبيرة أو عالية الضغط. وعمرها الافتراضي أقصر نسبيًا، وقد تكون تكاليف صيانتها أعلى.

10.0 السلامة والامتثال للعوارض H والعوارض I

10.1 سلامة عوارض H

تتمتع العوارض H بثبات هيكلي عالي، مع مقاومة قوية للانحناء والقص، مما يجعلها تعمل بشكل ممتاز في التصميمات المقاومة للزلازل والرياح، وهي مناسبة للمناطق المعرضة للزلازل والمباني الشاهقة.

10.2 سلامة الحزم I

تعتبر العوارض ذات الشكل I مناسبة للهياكل خفيفة الوزن، ولكن في المشاريع ذات المساحة الكبيرة أو عالية الضغط، عادة ما تكون هناك حاجة إلى دعم أو تقوية إضافية لضمان السلامة.

10.3 قوانين و معايير البناء

لدى كل من المعهد الأمريكي للإنشاءات الفولاذية (AISC) والمعايير الدولية (ISO) لوائح واضحة لاستخدام عوارض H وعوارض I. يجب أن يستوفي كلاهما متطلبات محددة للقوة والأداء لضمان السلامة والامتثال في هندسة البناء.