حصر الفولاذ الإنشائي

تُحصَر المقاطع المدلفنة (W وS وM وHP وC وMC والزوايا والمقاطع المجوفة والأنابيب) بوزنها الاسمي المنشور لكل قدم مضروبًا في الطول المفصّل من رسومات الورشة أو رسومات التركيب. فالتسمية تتضمن الوزن أصلًا: مقطع W14x30 وزنه 30 رطلًا لكل قدم، ولا يُعاد اشتقاقه أبدًا من المقطع العرضي. وفي المناطق المترية ينطبق الأمر نفسه باعتباره كتلة لكل متر من جداول المقاطع القياسية. وتُحسب الصفائح حتى أصغر مستطيل محيط: الأبعاد المستطيلة الإجمالية مضروبة في السُمك مضروبة في الكثافة. أما الفائض المثلثي الناتج من اللوحة الوصلية أو الزاوية المقصوصة أو الطرف المشذّب فلا يُزال، لأن ذلك الهدر مادة حقيقية اشتراها المُصنّع.

هذه هي طريقة AISC لحساب الأوزان، التي تُعيد مواصفات الطرق السريعة الأمريكية مثل Caltrans Standard Specifications Section 55 صياغتها حرفيًا تقريبًا. ويستخدم العطاء ومعظم طرق الدفع في العقود هذا الوزن المحسوب (النظري)، وليس الكتلة الموزونة الفعلية. أما وزن الميزان، وهو الكتلة التي يزنها المصنع عند الصبّ، فقد يتجاوز الوزن النظري بمقدار هامش الدلفنة. ويحدد ASTM A6 ذلك الهامش بوصفه حدًا مسموحًا به، لا فائضًا مضمونًا: حتى زائد 2.5 بالمئة للمقاطع التي تزن 100 رطل لكل قدم فأكثر، وناقص 2.5 إلى زائد 3.0 بالمئة للمقاطع التي تقل عن 100 رطل لكل قدم. عامله كنطاق تفاوت لأغراض المطابقة، لا كمتوسط متوقع؛ فاستخدام وزن الميزان حيث يحدد العقد الوزن المحسوب يُحمّل العمل أكثر من حقه.

تحمل الصفائح الثقيلة تفاوت دلفنة أكبر، لذلك تأخذ الصفائح الأعرض من 36 بوصة (نحو 915 مليمترًا) في طرق الدفع الخاصة بالطرق السريعة والجسور إضافةً قدرها نصف فائض الوزن المسموح به في ASTM A6 فوق وزن مستطيلها الاسمي. أما الصفائح بعرض 36 بوصة أو أقل فلا تأخذ أي إضافة. وتقيس طرق المباني المترية الكتلة النظرية الصافية ولا تطبّق هذا الفائض.

لا يُؤخذ أي خصم مقابل القطوع الطرفية أو القطوع الكتلية أو القطوع الزاوية أو الحواف المقصوصة أو الثقب أو الحفر أو التجويف أو التفريز أو التسوية. فالمصنع دلفن المقطع كاملًا ودفع المُصنّع ثمن القضيب أو الصفيحة كاملًا، لذا فإن المادة المُزالة خردة وليست رصيدًا يُحسب. وينص ANZSMM على عدم الخصم مقابل الثقوب أو الفجوات، وينطبق المبدأ نفسه عبر الطرق الرسمية كلها، حتى مع الثقوب أو الفجوات الكبيرة في العنصر المدلفن.

قاعدة عدم الخصم مطلقة فيما يخص ملامح العناصر لكنها ليست كذلك في المساحات اللوحية. فالفتحات الكبيرة المقطوعة في مجال لوحي، كاللوح المعدني أو مجال صفيحة القاعدة، تتبع قاعدة الفجوة الصغيرة في الطريقة العامة المستعارة لمساحة الفولاذ: تُخصم الفتحات التي تتجاوز نحو 0.10 متر مربع وفق الطريقة المدنية (CESMM4)، وتلك التي تتجاوز 1.00 متر مربع وفق طريقة المباني (RICS NRM2). ولا يوجد بند فتحات خاص بالفولاذ، لذا تُطبَّق هذه الحدود العامة بالقياس. وتُخصم دائمًا فتحات الأدراج والمناور والمصاعد في اللوح المعدني؛ أما الاختراقات الصغيرة فتُستوعب.

لا يُحسب وزن معدن اللحام أو وزن الدهان أو الجلفنة ضمن وزن الفولاذ بالأطنان. فكلاهما ضئيل مقارنةً بفولاذ العناصر، ويُسعّر كل منهما في بنود مستقلة: اللحامات بالطول والمقاس كما هو موضّح في AWS D1.1، والطلاءات بالمساحة السطحية. أما المسامير والصواميل والحلقات والأوتاد، عند وزنها، فتُؤخذ من جداول وسائل التثبيت في AISC Steel Construction Manual (الوزن لكل 100 قطعة)؛ وإلا فإنها تندرج ضمن بدل الوصلات. وفي مرحلة العطاء تكون التصاميم النهائية للوصلات غير معروفة عادةً، لذا يُغطّى فولاذ الوصلات (اللوحات الوصلية وألسنة القص وصفائح القاعدة والتاج والمقسّيات وزوايا التثبيت والمسامير) بنسبة مئوية ثابتة تُضاف إلى وزن العنصر المجرّد. وتتراوح الممارسة الشائعة بين 3 و10 بالمئة، وغالبًا بين 5 و7 بالمئة للهياكل المبنية ذات الوصلات القصّية الاعتيادية، ونحو 10 إلى 15 بالمئة للهياكل اللحظية أو المدعّمة أو الزلزالية. وهذه النسبة عُرف تقديري لا يستند إلى بند منشور وراء رقم محدد، لذا عايرها مقابل سجلّ المُصنّع؛ وتقيس الطرق الرسمية الوصلات على حدة عندما تكون التصاميم موجودة.

يحصل عنصران من الوصلات القابلة للعدّ على بنود مستقلة. فقضبان التثبيت (مسامير التثبيت) بموجب ASTM F1554 من الرتب 36 و55 و105 هي كمية شراء وتثبيت مشتقة من عدد الأعمدة وصفائح القاعدة (أربعة قضبان لكل صفيحة قاعدة عادةً)، وتُوصف بالقطر والتغطيس والبروز والرتبة، ويُثبّتها عادةً قسم الخرسانة قبل التركيب. أما أوتاد القص ذات الرأس (AWS D1.1 من النوع B، وعادةً ثلاثة أرباع البوصة) فهي عنصر عالي العدد في الأرضيات المركبة يُحصر كل منها من جدول الأوتاد في التصميم المركب، بوزن مأخوذ من جداول AISC، ولا يُضاف أبدًا إلى وزن العنصر المجرّد بالأطنان.

وزن العنصر هو الطول مضروبًا في الوزن لكل قدم، لذا فإن عُرف الطول هو الذي يحكم الوزن بالأطنان. وتستخدم الطريقة الطول الإجمالي لكل مقطع، من طرف إلى طرف، دون خصم مقابل تجهيز الطرف. ويقيس ANZSMM المقاطع بمضاعفات 0.1 متر؛ بينما تُقرّب الممارسة الإمبراطورية الأمريكية إلى أقرب بوصة أو جزء من القدم. وتُقاس الأعمدة بين نقاط الوصل، وتمتد العتبات من مركز المسند إلى مركز المسند أو حتى طول القطع المفصّل.

في مخطط الهيكل أو الأساسات، يكون العمود الإنشائي مربعًا أو مستطيلًا مصمتًا، أو مقطعًا ثقيلًا على شكل I أو W، أو رمز مقطع مجوف أو أنبوب عند تقاطع الشبكة. عُدّ نقطة واحدة لكل عمود. وتُعدّ صفائح القاعدة مع العمود لا بشكل منفصل، وتُستبعد القوائم المعمارية والحواجز العمودية والمدفونات والأعمدة غير الإنشائية. والعمود الموصول عبر عدة طوابق هو عمود واحد في العدّ وفي الوزن بالأطنان، وتُشتق منه أعداد مسامير التثبيت وصفائح القاعدة كتدقيق متقاطع.

يسير عدٌّ منفصل جنبًا إلى جنب مع بنود الأعمدة: عدّ قطع التركيب، الذي يُحصر لكل قطعة قابلة للشحن أو موصولة في الموقع. فعمالة التركيب ورفعات الرافعة تحكمها عدد القطع، لا العناصر المتصلة. والعمود ذو الطوابق الثلاثة الموصول عند المستوى الثاني هو عنصر واحد لكنه قطعتا تركيب، والجائز المشحون في قسمين هو رفعتان. تابِع عدد القطع لحساب ساعات عمل التركيب، بصورة مستقلة عن الوزن بالأطنان.

تحمل أدوار العناصر المختلفة قدرًا مختلفًا من عمالة التصنيع والتركيب لكل طن، لذا يُجمّع الوزن بالأطنان بدلًا من خلطه دفعة واحدة: الأعمدة، والكمرات والجوائز، والدعامات، والعناصر الثانوية وعناصر الملء، والمعادن المتنوعة والمدفونات، إضافةً إلى تقسيم بين الورشة والموقع. وتشترط الطرق الرسمية قياس الأعمدة والكمرات والتدعيم والعناصر غير المنتظمة على حدة. وتكون المعادن المتنوعة كالأدراج والسلالم والدرابزينات والعتبات والمدفونات حزمة منفصلة عادةً عن الهيكل الإنشائي.

يُفصل الوزن بالأطنان أيضًا حسب رتبة الفولاذ، لأن الرتبة تحكم سعر الوحدة ومهلة التوريد. فمقاطع W تكون عادةً ASTM A992، والصفائح غالبًا A36 أو A572 Grade 50، والمقاطع المجوفة A500 أو A1085، والأنابيب الدائرية A53. والمقطع نفسه برتبة أعلى يكون بند شراء مختلفًا. وفي أوروبا تأتي الرتب المكافئة من EN 10025، وفي أستراليا ونيوزيلندا من رتب AS/NZS. أكّد الرتبة مقابل مواصفة مواد المشروع في لوحات الإنشاء.

يُحصَر اللوح المعدني بالمساحة فوق الهيكل المسنود حتى الحافة الخارجية لمسند اللوح، بوحدة المربّع (100 قدم مربع) في الولايات المتحدة أو بالمتر المربع في غيرها. وتُحوّل المساحة إلى كمية ألواح باستخدام عرض التغطية الصافي المنشور من Steel Deck Institute بموجب ANSI/SDI SD-2022، لا العرض الاسمي: فلوح سقف شائع بعرض 36 بوصة يتداخل ليغطي 36 بوصة صافية، بينما يغطي لوح الأرضية المركب ذو الوصلات الجانبية المتشابكة أقل قليلًا من الاسمي. وبدل الهدر في اللوح، وهو عادةً 5 إلى 10 بالمئة للقطع المناسب عند الفتحات والميل والوصلات الطرفية، عُرف لا رقم منشور.

تُحصَر الجوائز الفولاذية المفتوحة الشبكة وجوائزها (سلاسل SJI من نوع K وLH وDLH وKCS) بالعدد وبالطول، بوزن مأخوذ من الوزن التقريبي بالرطل لكل قدم في جدول أحمال SJI لكل تسمية، مثل 22K9. ولا يشمل ذلك الوزن التدعيم العرضي والملحقات، لذا فإن التدعيم العرضي بند مستقل. أما المشبكات القضيبية، والصفائح المخرّشة وصفائح الأرضيات، ودرجات الأدراج فهي عناصر معادن متنوعة تُحصَر بالمساحة وفق أعراف القطع والهدر الخاصة بها، إضافةً إلى الحواف الجانبية بالطول والدرجات والبسطات بالعدد؛ ويأتي وزنها من وزن منتج الشركة المصنّعة لكل مساحة، مثل سلسلة مشبكات NAAMM/MBG، لا من جداول المقاطع المدلفنة.

الطلاءات ليست دالة لوزن الفولاذ. فالحماية من الحريق المرشوشة، والطلاء المنتفخ، والدهان في الورشة أو الموقع تُحصَر بالمساحة السطحية، أي المحيط المنبسط (الإحاطة) لكل مقطع مضروبًا في طوله. ويعتمد سُمك الحماية من الحريق على عامل المقطع ومستوى مقاومة الحريق المطلوب، المحدد بتصميم مقاومة الحريق المُدرَج؛ ويحكم UFGS 07 81 00 نطاق الحماية من الحريق المرشوشة. أما الجلفنة بالغمس الساخن فتُقاس عادةً بالمساحة السطحية للعنصر مثل الدهان، بينما يُحدَّد الترسيب ككتلة طلاء لكل وحدة مساحة بموجب ASTM A123، وكثيرًا ما يُسعّر القائمون على الجلفنة بوزن الفولاذ المغموس.

بالنسبة لوزن الحصر، لا تزال المقاطع المجوفة والأنابيب تستخدم الوزن الاسمي المنشور لكل قدم، فلا يتغير أساس الوزن بالأطنان. والفخّ هو أن جدار التصميم في ASTM A500 يساوي نحو 0.93 من الجدار الاسمي، مما يقلّل خصائص مقطع التصميم (المساحة ومعامل المقطع) رغم أن وزن الكتالوج محسوب عند الجدار الاسمي. لا تُعد حساب وزن الحصر من جدار التصميم، لأن ذلك سيقلّل من تقدير الكتلة المشتراة. أكّد لكل جدول أي جدار يبلّغ عنه القيمة المنشورة.

الفولاذ الإنشائي المكشوف معماريًا هو فولاذ يُترك ظاهرًا حيث يهم المظهر. ويُعرّف AISC Code of Standard Practice فئات الفولاذ المكشوف التي تُصعّد متطلبات التصنيع والتشطيب، مثل لحامات أنعم وحواف مجلوخة وتفاوتات أضيق. ولا يغيّر ذلك الوزن المقيس، لكنه يحمل علاوة في تكلفة التصنيع ينبغي تمييزها كي تُوجَّه الزيادة إلى العناصر المكشوفة وحدها. عامله كعلامة تصنيف على وزن قياسي خلاف ذلك، لا كتغيير في الكمية.

يُنتج الهيكل نفسه وزنًا مختلفًا بالأطنان تبعًا للغرض. فتقدير العطاء يُحمّل وزن العنصر الصافي المحسوب ببدل الوصلات وبدل الفائض أو الخردة، ويحصر اللوح المعدني والجوائز المفتوحة بالمساحة أو بالعدد مع الهدر الخاص بها. أما الشراء فيطلب العناصر بأطوال مخزون المصنع (عادةً 40 و45 و50 و60 قدمًا) ويرتّبها لتقليل الباقي غير المتداخل، أي الفائض، بحيث يتجاوز الوزن المطلوب الصافيَ بمقدار ذلك الفائض، الذي يُنمذَج غالبًا كبدل من 3 إلى 8 بالمئة.

تستخدم فواتير التقدّم والقياس لأغراض الدفع، خصوصًا في أعمال الطرق السريعة، الوزن المحسوب المُقنّن فقط: الصفائح حتى المستطيل، ونصف فائض ASTM A6 على الصفائح العريضة، دون خصومات، ودون لحام أو دهان. وتطابق مراقبة التكاليف وزن ميزان المُصنّع مع وزن العقد المحسوب ضمن هامش دلفنة ASTM A6. ويخصّ بدل الوصلات وبدل الفائض العطاءَ والطلب فقط، ولا ينتميان أبدًا إلى الكمية المقيسة لأغراض الدفع. ويقرأ Exayard مجموعة المخططات وجدول الفولاذ، ويطبّق هذه القواعد حسب دور العنصر ورتبته، ويسجّل المعيار وراء كل كمية كي يتسنى إعادة قياس الوزن والدفاع عنه.