تصميم عوارض المقسم كجزء من التصميم القياسي للمصعد

طريقة جديدة لتركيبها كجزء من عملية تركيب المصعد وفوائدها

تم تقديم هذه الورقة في معرض Elevcon 2023 في براغ، جمهورية التشيك.

كلمات البحث: تكوينات مجموعة المصعد، شعاع المقسم، النظام المعياري، معيار التصميم، مراقبة الجودة، معيار العملية، تقرير التصميم، الرافعة، منع الحوادث، توفير الوقت

الملخص

يمكن أن تسبب عوارض التقسيم صداعًا لمديري المشاريع الذين يجب عليهم توفير جدران فاصلة في الرافعة التي يجب أن تستضيف مصعدين أو أكثر. لتجنب وقوع الحوادث أثناء مناولة ولحام المواد الفولاذية الثقيلة، غالبًا ما يتم نقل تركيب العوارض إلى المقاول العام أو المقاول من الباطن. ويتطلب إشراك طرف ثالث رسومات التصميم، وعملية تقديم العطاءات، والتنسيق، والتفتيش للقبول، وأخيرًا، إجراء الشكوى.

تقدم هذه الورقة طريقة تصميم جديدة لتركيب عوارض التقسيم كجزء من عملية تركيب المصعد وتناقش الفوائد المتعددة لهذا الحل المبتكر.

1. مقدمة

من الشائع أن يتم إنشاء أعمدة المصاعد للتكوينات الجماعية (ثنائية وثلاثية وما إلى ذلك) من قبل المقاول العام بدون جدران فاصلة (الشكل 1). غالبًا ما يُترك الجدار الأمامي للرافعة مفتوحًا تمامًا. وهذا يقلل من تكاليف البناء الخرسانية ويزيل مخاطر الشكاوى بناءً على تقييم العمود وأي أعمال تصحيحية لاحقة قد يلزم تنفيذها. كما أنه يوفر مرونة إضافية لتصميم نظام المصعد، والذي غالبًا ما يتم تفصيله فقط بعد بدء البناء.

في هذه الحالة، سوف يستخدم فني تركيب المصعد ما يسمى بعوارض التقسيم لربط قضبان التوجيه. عادةً ما يتم تصميم وشراء عوارض التقسيم، والتي عادة ما تكون مصنوعة من الفولاذ، محليًا. يتم إسناد هذه المهمة، بما في ذلك التثبيت، بشكل عام إلى شركة أعمال الصلب المحلية. في بعض البلدان، من المعتاد أن تطلب شركة الرفع أن يتم تنفيذ العمل كجزء من بناء الرافعة. ومن ثم يتم تنفيذها تحت مسؤولية المقاول العام.

يؤثر تصميم وبناء عارضة الفاصل على راحة ركوب المصعد، خاصة في النماذج عالية الأداء. في حالة الكبح الطارئ الذي يتم فيه نشر عناصر الأمان، يمكن أن تؤدي عوارض الفاصل التي تم تركيبها بشكل غير صحيح إلى فقدان جهاز الأمان الاتصال الكافي بقضبان التوجيه، وهو أمر يمكن أن يؤدي إلى نتائج قاتلة. للتأكد من أن جهاز السلامة يعمل بشكل صحيح، هناك متطلبات صارمة فيما يتعلق بالحد الأقصى للإزاحة الأفقية للنظام الذي يتكون من قضبان التوجيه وشعاع الفاصل. بالنسبة للأنظمة عالية الأداء، يتم تحديد هذه المتطلبات لضمان راحة الركوب (تطور الاهتزاز والضوضاء في المقصورة والردهة والغرف المجاورة).

يؤدي التعريف والتركيب المحلي لعارضة المقسم إلى تعريف مجموعة كبيرة ومتنوعة من الحلول التي تتجنب بشكل أساسي عمليات فحص الجودة والتحكم من قبل الشركة المصنعة للمصعد من حيث التصميم المركزي والتنفيذ. نظرًا لأن النظام الذي يتكون من عوارض مقسم وقضبان توجيه له تأثير كبير على سلامة المصعد وراحة الركوب، فإن الحل المركزي والمحدد لعوارض المقسم سيكون موضع ترحيب كبير (Merz، 2010). 

عند إنشاء عوارض التقسيم، غالبًا ما يصف البناء الفولاذي عوارض I ضخمة تحتوي على ألواح تثبيت ملحومة بها في ورشة العمل والتي يجب بعد ذلك تثبيتها على جدار العمود باستخدام مثبتات مباشرة في موقع البناء. الحل الذي تم اختياره، خاصة في الظروف الزلزالية، هو تثبيت ألواح التثبيت في الخرسانة التي يتم لحام الحزم I بها أثناء التثبيت. يتطلب نقل العوارض الفولاذية الضخمة في بيئة رافعة ضيقة معدات رفع ثقيلة بينما يمكن أن تولد أعمال اللحام شرارات. يتم عمومًا تنفيذ تركيب عوارض الفاصل بشكل منفصل، قبل تجميع نظام المصعد، ويتم الانتهاء منه قبل بدء العمل على تركيب المصعد. نظرًا لخطر الحوادث عند التعامل مع العوارض الفولاذية الضخمة ومخاطر الحريق المرتبطة بشرارات اللحام، يفضل أن يتم تسليم تركيب العوارض المقسمة إلى مقاول من الباطن (الشكل 2). 

يعد الجهد المطلوب لاختيار وتوظيف وإرشاد مقاول من الباطن فيما يتعلق بالتركيب الصحيح لعارضة الفاصل أمرًا كبيرًا. ومع ذلك، لا يزال هناك خطر من احتمال وجود شكاوى، والتي تتطلب إعادة العمل، بمجرد تقييم الرافعة رسميًا. الإطار الزمني اللازم لهذا العمل المسبق يقلل من مقدار الوقت الممنوح لوضع نظام المصعد في مكانه. كما يمكن أن يؤدي ذلك إلى تأخير تسليم نظام المصعد إلى المقاول العام.

إذا تم تركيب عوارض الفاصل واعتمادها من قبل شركة المصاعد، فقد يكون توصيل حامل السكك الحديدية مشكلة. بشكل عام، يجب حفر ثقوب التثبيت في الموقع؛ يجب في كثير من الأحيان توسيع فتحات التثبيت المثبتة مسبقًا. في بعض الحالات، يمكن أيضًا لحام دعامة السكك الحديدية بعوارض الفاصل. ونظرًا للمخاطر المرتبطة بهذا العمل، لا يجوز لأي شخص آخر العمل في الرافعة خلال هذا الوقت، ويجب ضمان الحماية من الحرائق.

وينبغي تجنب المخاطر المرتبطة بالحوادث، كما أن الوقت اللازم لأداء المهام ذات الصلة كبير.

يعد ضمان الجودة أثناء التثبيت وأثناء عملية قبول شركة المصاعد، بمجرد تركيب عوارض التقسيم، أمرًا صعبًا للغاية ويصعب تحقيقه.

2. النظام المعياري لبناء الهياكل الداعمة           

تم استخدام الأنظمة المعيارية الموحدة لبعض الوقت لإنشاء هياكل داعمة لتثبيت ووضع جميع أنواع خطوط الإمداد في أعمال التركيب في تشييد المباني والمرافق والمنصات البرية والبحرية. وقد تم توسيع هذه الأنظمة لبناء منصات لتحديد المواقع من الآلات والمعدات، والممرات، وممرات المشاة، وما إلى ذلك (ميرز، 2014).

تم تطوير ملفات تعريف وموصلات خاصة للسماح للأنظمة المعيارية بأن تكون مناسبة للاستخدام في إنشاء عوارض التقسيم. يتم تنفيذ التصميم باستخدام برنامج تصميم خاص بالشركة المصنعة والذي يراقب أحمال القوة للتصميم بأكمله ويحدد أيضًا التشوه النهائي للحزم.

في تصميم نموذج المصعد، يمكن دمج الأنظمة المعيارية كحل قياسي بحيث يتم تحقيق جودة محددة مركزيًا لتصميم عارضة المقسم. مع تصميم نظام المصعد، يمكن أيضًا تحديد عملية تركيب عوارض تقسيم معيارية، تتكون من مكونات قياسية، مركزيًا. وهذا يسمح بالتحكم المركزي في جودة العمل. إذا كان مورد النظام المعياري قادرًا على توفير النظام في جميع أنحاء العالم، فيمكن تحقيق جودة شعاع مقسم موحدة عالميًا (Merz, 2010).

نظرًا لأن الأنظمة المعيارية تتكون عمومًا من مكونات أخف بكثير مقارنة بالعوارض الفولاذية القياسية، فيمكن إعادة تحديد التثبيت الكامل لتكوين مجموعة المصاعد في الموقع. يمكن تقليل مخاطر الحوادث أثناء التثبيت أو حتى القضاء عليها.

يتكون النظام المعياري الموضح هنا من عوارض فولاذية مجلفنة بالغمس الساخن مصممة بشكل صارم، والتي، بسبب المظهر الجانبي الخاص، تدعم اتصالًا مرنًا للغاية للملحقات بغض النظر عن الشركة المصنعة. تم دمج ملفات تعريف C المسننة في كلا جانبي ملف تعريف العارضة (الشكل 3). وهذا يدعم استخدام مسامير ذات رأس مطرقة على شكل حرف T لتثبيت أقواس السكة. يمكن تحريك البراغي ذات المطرقة على شكل حرف T بشكل مستقل في الشكل C، على كلا الجانبين، لتحديد الوضع الأفقي لدعامات السكة، مما يسمح بمحاذاة مبسطة لقضبان التوجيه. بالإضافة إلى التوصيل الاحتكاكي أثناء تثبيت البراغي، تشكل الأسنان الداخلية شكلاً ملائمًا يدعم ثبات التوصيل. وبالتالي لم يعد حفر ثقوب التثبيت أو اللحام في موقع البناء ضروريًا (Merz, 2014).

يتم تثبيت الحزم في موصلات حائط خاصة لها فتحة على شكل حرف U. يمكن تثبيت موصلات الحائط على الجدران بشكل مستقل عن العارضة باستخدام نظام تثبيت مشابه لذلك الذي يثبت أقواس السكة على جدران العمود (الشكل 4). ويمكن استخدام المراسي الميكانيكية أو الكيميائية، وكذلك قنوات التثبيت المصبوبة في الخرسانة (Merz, 2018).

أثناء التثبيت، يتضمن العمل التمهيدي الخاص بتثبيت حوامل الحائط على الحائط استخدام المكونات المدمجة ذات الوزن المنخفض والتعامل معها، والتي يمكن بسهولة وضعها وتثبيتها بواسطة شخص واحد. تعتبر أنظمة تحديد المواقع بالليزر مناسبة بشكل خاص للاستخدام في تحديد موضع فتحات التثبيت. يتم وضع عارضة الفاصل الفعلية في الفتحة على شكل حرف U بمجرد تثبيت دعامتي الجدار.

تتميز عارضة الفاصل بوزن متواضع (9 كجم لكل متر) بالمقارنة مع العوارض الفولاذية القياسية، والتي تكون أثقل بعامل 2 إلى 3، وبالتالي ستكون أثقل وأكثر صعوبة في التعامل معها في الأعمدة الضيقة. يمكن نقل عارضة المقسم إلى الرافعة ومن ثم وضعها في حامل الحائط دون أي أجهزة رفع أو رفع خاصة (الشكل 5). يضمن تصميم حامل الحائط تأمين عوارض الفاصل ضد السقوط أو السقوط دون أي ترتيبات أو احتياطات أخرى.

بعد الوضع الأفقي الصحيح، والذي يمكن استخدامه أيضًا لمحاذاة قضبان التوجيه، يتم تثبيت شعاع المقسم على الشكل U الخاص بموصل الحائط باستخدام البراغي. يمكن أن يتم تركيب هذا النوع من العارضة المقسمة بأمان بواسطة شخص واحد في أقل من 30 دقيقة.

لا يتطلب التثبيت البسيط سوى بضع خطوات موجزة ويمكن توثيقه جيدًا في تدفق عملية قياسي يمكن إتاحته للقائمين بالتركيب في جميع أنحاء العالم عبر نظام توثيق مركزي. وهذا يدعم ضمان الجودة المركزي لعملية عالمية موحدة لتركيب عوارض التقسيم.

من حيث الطول والثقب، تم تصميم كلا حاملي الحائط لدعم التثبيت المطابق للمواصفات جنبًا إلى جنب مع نمط الثقب في عوارض الفاصل، حتى لو كان عمق العمود يتضمن التفاوتات الهيكلية. يمكن للنظام أن يسد انحرافات عمق العمود حتى +/- 40 مم، مما يسمح بتوصيل جميع العوارض المقسمة إلى موقع البناء بطول موحد والتخلص من الحاجة إلى القطع اللاحق حسب الحجم (الشكل 6).

3. التصميم الفني للكمرات الفاصلة

يتم دعم التصميم الفني لشعاع المقسم بواسطة برنامج حسابي خاص بالشركة المصنعة، والذي يعتمد على برنامج إحصائيات RSTAB عالي الأداء. من أجل تقييم مقاومة الحمل وسلوك الأداء للمفهوم العام، يتم إجراء تحليلات العناصر المحدودة للمكونات الميكانيكية بناءً على برنامج ANSYS 2020 أثناء عملية تطوير المنتج. تم اعتماد برنامج التصميم من قبل TÜV SÜD.

تم إجراء الحسابات الرقمية والاختبارات العملية لمعايرة نموذج FE وتحديد البيانات الفنية لجميع المكونات في التحقق من خلال الاختبار المادي. يوضح الشكل 7 أحد الأمثلة على المقارنة المشابهة بين الاختبار العملي والمحاكاة العددية لمجموعة عوارض مقسمة كاملة الحجم بطول 2 متر. تم تحديد توزيعات الضغط في المكونات وفي النموذج العام وتوثيقها بالتفصيل. بالنسبة للحالة الموضحة (الشكل 7)، تم استخدام الإعداد التالي: نموذج المادة S350 للعارضة وS355 للموصلات الأساسية مع حوالي 93,000 عنصر سداسي عشري متعدد المناطق وأكثر من 608,000 عقدة. وفي نهاية المطاف، يتم إدخال جميع الأدلة والبيانات الشاملة لعمليات المحاكاة الرقمية في برنامج الحساب ليكون بمثابة أساس للتصميم الفني.

يقوم برنامج الحساب بإنشاء تقرير شامل عن تصميم النظام. يتم توثيق بيانات الإدخال المتعلقة بالقوى المؤثرة على قضبان التوجيه، وكذلك الوضع الهندسي لقضبان التوجيه عن طريق أقواس السكك الحديدية الموجودة على عارضة الفاصل. ويدعم ذلك رسم تخطيطي لشعاع الفاصل. تؤدي عملية التصميم إلى اقتراح ملف تعريف شعاع محدد وقوس حائط مناسب. كما تم توثيق معدل قدرتها أيضًا من حيث صلته بالضغوط الموجودة في المكونات. بالإضافة إلى ذلك، يظهر انحراف عوارض الفاصل عند النقطة التي يتم فيها ربط قضبان التوجيه بعوارض الفاصل (Merz, 2014).

تدعم واجهة برنامج تصميم المرساة الخاص بالشركة المصنعة التصميم المتزامن لمثبت عارضة التقسيم على جدران العمود وتوثق أنظمة التثبيت المختلفة المقترحة، بما في ذلك معدل قدرتها.

اعتمادًا على طراز المصعد الخاص بالشركة المصنعة ومتطلبات الحد الأقصى لتشوه قضبان التوجيه وعوارض التقسيم تحت الحمل، تكون مرونة اختيار مقاطع العوارض وأقواس الحائط محدودة. لكل من هذه الاختلافات، يمكن إجراء تصميم تفصيلي باستخدام برنامج الحساب - ثم يتم توثيق نتائجه في جدول (الشكل 8). يعمل الجدول بعد ذلك كمواصفات قياسية لمختلف نماذج المصاعد المقدمة للعملاء.

وهذا يقلل من جهود التخطيط المحلية، ويزيل مصادر الأخطاء ويوفر التكاليف في تصميم وتركيب عوارض التقسيم المثبتة محليًا ويدعم أيضًا ضمان الجودة المركزي في تصميم عوارض التقسيم المثبتة محليًا. 

4. مزايا الحلول المعيارية الموحدة

بالإضافة إلى الجودة والتطوير، تجد سلسلة التوريد أيضًا مزايا في شراء نظام عالمي موحد للعوارض الفاصلة (الشكل 9).

وتدعم مركزية المشتريات تنفيذ وفورات الحجم في مفاوضات الأسعار. وهذا بدوره يعني أن تكلفة النظام المعياري تختلف بشكل أقل عن تكلفة الحلول المشتراة محليًا عما قد يبدو عليه الحال عند استخدام أسعار النظام المعياري المحلي كأساس.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن تحقيق مزايا التكلفة عند تركيب عارضة الفاصل من خلال توفير الوقت والتخلص من أدوات وأجهزة معينة للتعامل مع المواد الأخف وزنًا. تؤدي معالجة كمية منخفضة من الفولاذ لإنشاء طول محدد لعوارض المقسم إلى استخدام طاقة أقل لتصنيع كمرات المقسم. تساهم العوارض المقسمة المصنوعة من أنظمة معيارية بشكل كبير في تحقيق أهداف البصمة الكربونية المحددة التي تفرضها شركات المصاعد المختلفة.

قد يؤدي التبسيط الكبير لتركيب عوارض الفاصل فيما يتعلق بالحد من مخاطر الحوادث والأخطاء، في حالات فردية، إلى نقل حزمة عوارض الفاصل إلى القائم بتركيب المصعد من المقاول العام، مما يمكن أن يساهم في زيادة كليهما المبيعات والأرباح.

 حتى توحيد الحلول التي تحتوي على هياكل جدران فاصلة معقدة تتكون من أعمدة وعوارض فاصلة يقلل من إمكانية الاضطرار في الحالات الفردية إلى إعادة تصميم نظام تثبيت السكك الحديدية بالكامل لتوسيع المسافات بين أقواس السكك الحديدية (الشكل 10). يمكن أن يؤدي ذلك إلى استخدام مقاطع سكك حديدية أصغر، بتكاليف وجهد أقل، أثناء التثبيت في الرافعة.

يتم تقديم تطبيق إضافي أكثر تعقيدًا في التحديث حيث يجب أن تحل مصاعد الجر الحديثة ذات التصميم الذي لا يحتوي على غرفة آلة (MRL) محل الآلات الهيدروليكية القديمة. نظرًا لأن التصميم الهيدروليكي يدفع المقصورة للأعلى من الأسفل غالبًا فوق أرضية الهبوط العلوية، فلم تكن هناك حاجة إلى هيكل حامل في المبنى. لسوء الحظ، تقوم مصاعد MRL بتوزيع الأحمال الأعلى والأكثر تعقيدًا على هيكل المبنى عند مستوى الهبوط العلوي وفوقه.

يمكن استخدام أنظمة الدعم المعيارية لتصميم وبناء هيكل القفص حيث يتم تجميع آلة مصعد الجر والقضبان (الشكل 11). يأخذ هيكل الدعم المعياري القوى من مكونات المصعد ويوزعها على المبنى من خلال تثبيته في لوح الهبوط العلوي.

 يمكن تطوير تصميم معياري مناسب لنوع معين من مصعد الجر من الشركة المصنعة والذي يدعم التثبيت البسيط والسريع مع ضوضاء وغبار أقل بكثير، حيث أن أنشطة البناء التقليدية التي تتضمن أعضاء من الخرسانة والفولاذ قد تتسبب في إنتاج مثل هذا الهيكل.

5. الاستنتاجات

هناك أسباب وجيهة لحذف تصميم جدار التقسيم في الموقع في الرافعات لتكوينات المجموعة. تعد جودة تثبيت وتركيب قضبان التوجيه أمرًا مهمًا فيما يتعلق بسلامة نظام المصعد وراحة الركوب. يجب إنشاء الهياكل الداعمة لربط قضبان التوجيه بين أنظمة المصعد. يتم بشكل عام تخطيط وتصميم وتركيب هذه الهياكل الداعمة لمقاول من الباطن محلي. تمثل هذه العملية تحديًا كبيرًا لعملية مراقبة الجودة المركزية وتحمل مخاطر كبيرة تتعلق بالحوادث والتكلفة الإضافية والتأخير الزمني في التركيب.

في العديد من الصناعات، تم إنشاء أنظمة معيارية منذ فترة طويلة لاستخدامها في تصميم الهياكل الداعمة. يدعم موردو هذه الأنظمة المعيارية في جميع أنحاء العالم المعايير العالمية للهياكل الداعمة ذات التصميم المعياري في الصناعة. لقد تم توسيع الأنظمة المعيارية بطريقة تجعلها مناسبة للاستخدام في تصميم إنشاءات جدار الفصل لمرافق تعدد الإرسال في تركيب المصاعد (الشكل 12).

إن مواصفات الحلول القياسية، المستندة إلى هذا النوع من النظام المعياري لعوارض التقسيم المستخدمة في بعض نماذج الأنظمة، تسمح بمراقبة الجودة المركزية وضمان الجودة فيما يتعلق ببناء هياكل جدار الفصل. ويرافق توحيد الحل توحيد عملية التثبيت، والتي تتميز بالتعامل مع المكونات خفيفة الوزن التي يتم تجميعها في الموقع دون الحاجة إلى عمليات فصل أو ربط ساخن (مثل اللحام وما إلى ذلك). وهذا يدعم مجموعة كاملة من المزايا المتعلقة بتجنب مخاطر الحوادث، فضلاً عن توفير الوقت والمال، ودمج تركيب نظام الجدار الفاصل في عملية تجميع أنظمة المصاعد.

عندما يتم تحديد هيكل التقسيم في المعايير كجزء لا يتجزأ من نموذج نظام المصعد، يمكن دمج تكلفة توفيره في أدوات التوريد الخاصة بمصنعي المصاعد.

إن العدد الكبير من المزايا التي توفرها الأنظمة المعيارية في إنشاء هياكل الجدران العازلة سيؤدي، في جميع الاحتمالات، إلى إنشاء هذه الحلول في جميع أنحاء العالم في المستقبل.

شكر وتقدير

شكرًا للدكتور ألكسندر إيبرلين، قائد الفريق الخاص في مكتب إدارة مشروعات شركة Hilti، FL-Schaan في ليختنشتاين لدعمه في التفاصيل المتعلقة بـ FEM (طريقة العناصر المحدودة) لدعم حساب التصميم لعوارض مقسم المصاعد.

مراجع حسابات

1. ميرز، م. (2010). سلوك الإجهاد العملي لنظام تثبيت السكك الحديدية الكامل. تكنولوجيا المصاعد 18: وقائع ELEVCON 2010 (A. Lustig)، لوسيرن، ص. 248-257. Elevator World، 2011، 59(6).
2. ميرز، م. (2014). تحل أنظمة الدعم المعيارية محل هيكل الدعم الملحوم. تكنولوجيا المصاعد 20: وقائع ELEVCON، 20 (أ. لوستيج)، باريس، 214-226.
3. ميرز، م. (2018). القيمة المضافة للمراسي بعد معيار الموافقة/التقييم. تكنولوجيا المصاعد 22: وقائع ELEVCON، 22 (أ. لوستيج)، برلين، 12-23.