ب
بنيان دوكس

شيت حساب وتصميم أحمال السقالات المعدنية والتحقق من الركائز إكسيل

إعداد ومراجعة: المكتب الفني الهندسي — بنيان دوكس متوافق مع Excel 2016–365 & Google Sheets المعيار الأوروبي الموحد لمعدات الأعمال المؤقتة والسقالات (BS EN 12811-1: Temporary Works Equipment - Scaffolds Performance & Design)
حمل شيت حساب وتصميم أحمال السقالات المعدنية إكسيل للتحقق من انبعاج القوائم Euler Buckling وقوى انزلاق الكلبسات وإجهادات التربة تحت الفرشات الخشبية وفق BS EN 12811 و OSHA.
الانتقال لتحميل الملف مجاناً (.XLSX)
جاري تحميل المعاينة التفاعلية الحية لشيت الإكسيل وكافة الصفحات والمعادلات...

تحميل مجاني مباشر

بدون تسجيل بريد • ملف قابل للتعديل

xlsx
شيت_حساب_وتصميم_أحمال_السقالات_المعدنية_والتحقق_من_الركائز.xlsx
الحجم: 52 KB • متوافق مع الأوفيس
fx

المعادلات الهندسية ومنطق الحساب المضمن في الشيت

الدوال والمعادلات المبرمجة داخل هذا النموذج (جاهزة للنسخ بنقرة واحدة):

معادلة نسبة النحافة للقائم الرأسي (Slenderness Ratio)
\lambda = \frac{L_{eff}}{r_{gyr}} = \frac{K \cdot H_{lift}}{\sqrt{I / A}}

المعادلة الهندسية لتحديد درجة نحافة أنبوب القائم، حيث Leff طول الانبعاج الفعال بين نقطتي تثبيت العوارض الأفقية (K = 1.0 للسقالات المدعمة)، و r نصف قطر القصور الذاتي للأنبوب (حوالي 15.9 مم لمواسير 48.3×3.2 مم)، ويشترط الكود ألا تتجاوز النحافة 180.

مقاومة الانبعاج المحوري التصميمية للأنبوب (Design Buckling Resistance - Eurocode 3)
N_{b,Rd} = \frac{\chi \cdot A \cdot f_y}{\gamma_{M1}}, \quad \chi = \frac{1}{\Phi + \sqrt{\Phi^2 - \bar{\lambda}^2}}

المعادلة المعتمدة في كود المنشآت الفولاذية SBC 306 لحساب أقصى حمل ضغط محوري مسموح به، حيث chi معامل خفض المقاومة ضد الانبعاج المعتمد على النحافة النسبية ومنحنى الانبعاج (Curve a للأنابيب الدائرية المجوفة)، و fy إجهاد خضوع الصلب (235 MPa).

إجهاد التلامس المنقول إلى التربة تحت ألواح التوزيع (Sole Board Bearing Pressure)
q_{act} = \frac{P_{service}}{A_{sole}} = \frac{P_{DL} + P_{LL}}{B_{sole} \cdot L_{sole}} \le q_{allow}

التحقق الجيوتقني لارتكاز السقالة، حيث Pservice الحمل التشغيلي الإجمالي على القائم، و Asole مساحة اللوح الخشبي تحت القائم (العرض 225 مم × الطول 450 مم)، ويجب ألا يتجاوز الإجهاد الفعلي قدرة تحمل التربة الآمنة لمنع الهبوط التفاضلي.

أقصى مساحة واجهة مسموحة لكل رابط جداري ضد الرياح (Max Facade Area per Wall Tie)
A_{tie} = \frac{SWL_{tie}}{q_p \cdot c_f \cdot \gamma_{wind}}

معادلة تحديد التباعد الأقصى لروابط التثبيت بالواجهة، حيث SWL حمولة التشغيل الآمنة للرابط الميكانيكي في الخرسانة (غالباً 6.1 kN)، qp ضغط الرياح الديناميكي، cf معامل القوة لشبك الحماية، و gamma معامل أمان الرياح (1.5).

معاينة تخطيط الطباعة الكامل لورقة العمل (.XLSX)

مقاس الطباعة القياسي A4
معاينة شيت حساب وتصميم أحمال السقالات المعدنية والتحقق من الركائز إكسيل - أعمال الخرسانات والتسليح بصيغة XLSX جاهز للتحميل والتعديل
File: شيت_حساب_وتصميم_أحمال_السقالات_المعدنية_والتحقق_من_الركائز.xlsx تحميل الملف الكامل (.XLSX) ←

ما هو شيت حساب وتصميم أحمال السقالات المعدنية (Scaffolding Load Calculation Sheet)؟

شيت حساب وتصميم أحمال السقالات المعدنية والتحقق الإنشائي من القوائم والركائز (Scaffolding Structural Load & Stability Calculation Sheet) هو نموذج هندسي للمكتب الفني، ومهندسي السلامة (HSE)، ومهندسي الإنشاءات، مخصص للتصميم الإنشائي المتكامل والتحقق من أمان واستقرار السقالات المعدنية الأنبوبية وأنظمة السقالات النمطية (Modular Systems مثل Cuplok و Ringlock) وفق متطلبات المعيار الأوروبي (BS EN 12811-1)، واشتراطات إدارة السلامة والصحة المهنية الأمريكية (OSHA 1926.451)، وكود البناء السعودي للأحمال والمنشآت الفولاذية (SBC 301 / SBC 306).

تعد السقالات من أهم المنشآت المؤقتة (Temporary Works) في مواقع البناء، وتتطلب دراسة إنشائية صارمة للأحمال الرأسية والأفقية لضمان عدم تعرض القوائم الرأسية (Standards) لخطر الانبعاج المحوري (Buckling)، أو انزلاق الكلبسات والمقرنات الحاملة للمنصات (Coupler Slip)، أو غوص قواعد السقالة في التربة الطبيعية، أو انقلاب الهيكل بفعل قوى الرياح الجانبية على الواجهات المكسوة بشباك الحماية.

الأسس الهندسية لتصميم السقالات وتحليل الأحمال

تخضع السقالة لتحليل تراكيب الأحمال وفق تسلسل حسابي دقيق يشمل:

  1. حصر الأحمال الميتة (Dead Loads - DL): يشمل الوزن الذاتي لمواسير القوائم الرأسية (Standards)، والعوارض الطولية (Ledgers)، والعوارض العرضية (Transoms)، وشكالات التدعيم القطرية (Bracing)، والوزن الذاتي لألواح منصات العمل (خشب بونتي بسمك 38 مم أو صاج مجلفن بوزن 0.25 kN/m²)، ودرابزينات الحماية، وحواف القدم (Toeboards)، وستائر شبك الحماية (Debris Netting).

  2. الأحمال الحية التشغيلية وفق فئات BS EN 12811 (Live Loads - LL):

    • الفئة 1 (Class 1 - 0.75 kN/m²): لأعمال التفتيش والفحص والمعاينة بأدوات يدوية خفيفة.
    • الفئة 2 (Class 2 - 1.50 kN/m²): لأعمال الدهانات والتشطيبات المعمارية وتركيب الزجاج دون تخزين مواد.
    • الفئة 3 (Class 3 - 2.00 kN/m²): لأعمال البناء العامة، المحارة، والتشييد (الفئة الأكثر شيوعاً في المواقع).
    • الفئة 4 (Class 4 - 3.00 kN/m²): لأعمال البلوك الثقيل وتركيب الحجر والرخام مع تخزين مؤقت للمواد.
    • الفئة 5 و 6 (4.50 إلى 6.00 kN/m²): لأعمال البناء الحجري الثقيل جداً والتخزين المركز.

  3. التحقق من انبعاج القوائم الرأسية (Euler-Perry Buckling Analysis): يُعامل القائم الرأسي بين الحطات الأفقية كعمود نحيف معرض لضغط محوري؛ ويُحدد طول الانبعاج الفعال (Leff) بمسافة الحطة (Lift Height = 2.0 m). تُحسب نسبة النحافة (lambda = Leff / r)، وإجهاد أويلر المرن (sigma_cr)، ومقاومة الانبعاج التصميمية (Nb,Rd) لتطبيق فحص الأمان (P_ult / Nb,Rd <= 1.0).

  4. فحص انزلاق مقرنات الزاوية القائمة (Right-Angle Coupler Slip Resistance): تنتقل أحمال المنصات والعوارض إلى القوائم عبر الكلبسات؛ وينص كود BS EN 74 على أن سعة التشغيل الآمنة للمقرن القائم من الفئة B ضد الانزلاق على الماسورة الملساء تبلغ 9.1 kN، ويجب ألا يتجاوز رد الفعل المحسوب هذا الحد.

  5. توزيع إجهادات القاعدة وحساب الروابط الجدارية (Base Bearing & Wall Ties):

    • تُوضع ألواح خشبية عريضة (Sole Boards) تحت القواعد المعدنية (Base Plates) لتوزيع الحمل الرأسي على مساحة كافية تضمن بقاء إجهاد التلامس الفعلي دون قدرة تحمل التربة المسموحة (q_act <= q_allow).
    • تُحسب قوى الرياح الجانبية المؤثرة على مساحة الواجهة وشباك الحماية (معامل شكل cf = 1.3)، لتحديد كثافة وتباعد روابط تثبيت السقالة بالحوائط الخرسانية (Facade Wall Ties).

طريقة الاستخدام وخطوات التطبيق العملي

1

معاينة الشيت وتجربة الأرقام أولاً:

استخدم جدول المعاينة التفاعلية الحية أعلاه (أو وضع ملء الشاشة 100%) لتجربة إدخال أرقام مشروعك واختبار المعادلات مباشرة.

2

تحميل الشيت وفتحه على جهازك:

قم بتنزيل الملف عبر زر التحميل المباشر وفتحه بواسطة Microsoft Excel أو Google Sheets.

3

إدخال البيانات الأساسية للمشروع:

قم بتعديل اسم المشروع، التاريخ، وفئات الأسعار في الخلايا المخصصة للإدخال؛ بينما تُحسب كافة الإجماليات تلقائياً.

4

الطباعة المباشرة بمقاس A4:

تم ضبط هوامش الصفحات وحدود الطباعة مسبقاً على مقاس A4، فقط اضغط Ctrl+P للطباعة أو التصدير بصيغة PDF.

الأسئلة الشائعة حول النموذج

ما هو الحد الأقصى لارتفاع السقالة الحرة التي يُسمح بتركيبها دون روابط جدارية؟

وفق معايير OSHA 1926.451 والكود البريطاني BS 5973، لا يجوز أن يتجاوز ارتفاع السقالة الحرة غير المربوطة (Free-standing Scaffold) أربعة أضعاف أصغر بعد لقاعدتها (نسبة الارتفاع إلى القاعدة 4:1 في الأماكن المغلقة، و 3:1 في الأماكن المفتوحة المعرضة للرياح). فإذا كان عرض السقالة 1.25 متر، فإن أقصى ارتفاع مسموح به دون روابط هو 3.75 إلى 5.0 أمتار فقط، وأي ارتفاع يتجاوز ذلك يتطلب ربطاً جدارياً إلزامياً أو دعامات خارجية (Outriggers).

ما الفرق بين فئة السقالة Class 3 وفئة Class 4 في كود BS EN 12811؟

الفئة 3 (Class 3) مخصصة لأعمال البناء والتشطيبات العامة بحمل حي تصميمي 2.0 kN/m² (حوالي 200 كجم/م²)، وتسمح بتواجد العمال ومعداتهم الخفيفة مع كميات محدودة من المؤن اليومية. أما الفئة 4 (Class 4) فتتحمل 3.0 kN/m² (حوالي 300 كجم/م²)، وهي مصممة خصيصاً لأعمال البناء بالبلوك وتركيبات الحجر والرخام والخرسانة حيث تتطلب تخزين مشاطيح البلوك ومواد البناء مباشرة فوق المنصة.

لماذا يُشترط وضع ألواح خشبية (Sole Boards) تحت القواعد المعدنية (Base Plates)؟

القاعدة المعدنية القياسية للسقالة تبلغ أبعادها 150×150 مم فقط (مساحة 0.0225 م²)، ونقل حمل قائم رأسي يبلغ مثلاً 15 إلى 20 كيلو نيوتن مباشرة عبر هذه المساحة يولد ضغطاً مركزاً هائلاً يصل إلى 700-900 كيلو باسكال، وهو ما يفوق قدرة تحمل أغلب أنواع التربة بمراحل ويؤدي إلى غوص القائم وميل السقالة وانهيارها. وضع ألواح خشبية بعرض 225 مم وطول 450 مم يزيد مساحة الارتكاز بأكثر من أربعة أضعاف ويوزع الحمل بأمان على سطح الأرض.

ما هي قوة مقاومة الانزلاق المعتمدة لمقرنات السقالات القائمة (Right-Angle Couplers)؟

وفق المواصفة القياسية الأوروبية BS EN 74-1، تبلغ حمولة التشغيل الآمنة ضد الانزلاق على طول الماسورة (Safe Working Load against Slip) لمقرن الزاوية القائمة من الفئة B (Class B Coupler) قيمة 9.1 kN (حوالي 925 كجم)، بشرط أن يتم ربط الصواميل بعزم دوران قياسي يتراوح بين 45 إلى 55 نيوتن.متر (Nm) باستخدام مفتاح العزم المخصص للسقالات.