تنفيذ متزامن للسقف والجدران باستخدام نظام القوالب النفقية 

مقدمة حول نظام القوالب النفقية

يُعَدّ قالب النفقي نظامًا إنشائيًا يُستخدم لتنفيذ المباني الخرسانية التي تعتمد على الجدران والأسقف الخرسانية الحاملة. في هذا الأسلوب من البناء، يتم صبّ الجدران والسقف بشكل متكامل ومتزامن. لذلك، في نظام القوالب النفقية، وبسبب الاتصال المباشر بين البلاطة والجدران، تتغيّر طبيعة القوى من الحالة النقطية والمركّزة (كما هو الحال في الهياكل ذات الإطار الخرساني) إلى حالة موزّعة على نطاق أوسع. ويتم نقل القوى والعزوم على مساحات أكبر، مما يُقلّل بشكل ملحوظ من تركّز الإجهادات في مناطق الاتصالات. وبالتالي، يتم الحدّ بشكل كبير من المخاطر الناتجة عن تركّز الإجهادات في العقد، والتي تُعتَبَر من الأسباب الرئيسية لانهيار الهياكل الخرسانية أثناء الزلازل.

مزايا نظام القوالب النفقية 

1. تقليل زمن التنفيذ بنسبة تصل إلى 50٪ مقارنةً بالهياكل الخرسانية التقليدية.
2. تقليل استهلاك حديد التسليح والمعادن بنحو 30٪ مقارنةً بالمشاريع التقليدية.
3. الواح بقوالب قياسية متنوعة وفيلرات متعددة مع نظام وصلات بسيط
4. انخفاض وزن الهيكل النهائي
5. امكانية استخدام القوالب لما لا يقل عن 800 مرة دون الحاجة إلى صيانة شاملة. (Overhaul)
6. یساهم نظام القوالب النفقية في تقليل أعمال التشطيبات (النازك كاري) بنسبة تصل إلى 60٪، وذلك بسبب دقة التنفيذ في مرحلة الهيكل الإنشائي، مما يُتيح إمكانية مباشرة أعمال اللياسة والطلاء بسرعة أكبر.
7. كما أنّه، وبالتزامن مع تسليح الجدران والأسقف، يتم تنفيذ الجزء الأكبر (حوالي 70٪) من تمديدات الأنابيب والمواسير الكهربائية والأنظمة الميكانيكية، مما يُلغي الحاجة إلى أعمال التكسير (الشيرزني) في الجدران والأسقف كما هو الحال في الأبنية الخرسانية التقليدية، وهو ما يؤدي إلى تقليل كبير في الزمن والتكاليف النهائية.
8. تكلفة القوالب اقتصادية مقارنةً بتكلفة البناء لكل متر مربع من المسكن.
9. زيادة مقاومة الهيكل تجاه الزلازل
10. الاستفادة المثلى من مساحة المبنى التنفيذية، حيث تكون أبعاد المساحات المستخدمة مثل المطبخ وغرف النوم على شكل مستطيل أو مربع بدون جدران مائلة، مما يسهّل عمليات التنفيذ ويُحسّن من جودة العمل
11. نظرًا لأن جدران الهيكل في نظام القوالب النفقية، بالإضافة إلى دورها الإنشائي كجدران حاملة، تعمل أيضًا كجدران فاصل رئيسية وحتى كفواصل داخلية، فقد تم تقليل أعمال بناء الجدران والفواصل الداخلية بنسبة تقارب 60٪، مما يؤدي إلى توفير كبير في زمن تنفيذ الفواصل وتكاليفها المرتبطة.
12. نظرًا لوجود مجموعات قوالب النفقية المحددة بوضوح، يتم تحديد الجدول الزمني الدقيق والمنهجي لأعمال التسليح، والتركيب، وصب الخرسانة، ويتم تنفيذ هذه العمليات بشكل متوازي وفقًا للبرنامج الموضوع، مما يقلل من التأخيرات الزمنية خاصة في جزء الهيكل الإنشائي إلى أدنى حد ممكن. وبالمقارنة مع عمليات تركيب القوالب، والتسليح، وصب الخرسانة، ورفع القوالب للأعمدة والعوارض والأسقف في الأبنية الخرسانية التقليدية، فإن هذا الأسلوب أسرع بكثير
13. في هذا النظام، يتم تنفيذ ترتيب التسليح وتركيب القوالب وصب الخرسانة وفق نمط ثابت، مما يؤدي إلى تقليل وقت إنشاء الهيكل
14. وبالنظر إلى مرور أنابيب الكهرباء والتمديدات ضمن سمك بلاطة الخرسانة، وتنفيذ خرسانة خفيفة للأسقف، يحدث تقليل ملحوظ في وزن المبنى وتكاليفه النهائية
15. عدم وجود بروزج أو بروز الأعمدة والكمرات في الجدران والأسقف، ومشكلة الفراغات الضائعة
16. كسر تداخل وتزامن أعمال المشروع بحيث إنه بعد مرور شهرين من بداية المشروع، تقدر فرق التنفيذ مثل فرق السفت کاری، التركيبات، المصاعد، تركيب الحجر، التشطيبات الدقيقة، وتركيب التجهيزات تشتغل بالتدريج وبالتوازي مع بداية تنفيذ الهيكل التالي، مع تأخير بسيط شهرين، وهذا الشي يحمل فوائد كثيرة
17. تقليل سمك طبقة الأرضية وخفض وزن المبنى وزيادة سرعة التنفيذ
18. تسليم المشروع للمستلمين بشكل مرحلي حتى قبل بدء المرحلة التالية
19. تجنب تجميد رأس المال وتسليم الوحدات بسرعة للمشترين
20. شراء المواد والمعدات بشكل مرحلي ومتناسق مع مبيعات الوحدات المسبقة
21. مكان تصحيح وتحسين سير تنفيذ الأعمال في حال ملاحظة مشاكل تنفيذية في بلوك معين، وبالتالي تقليل التكاليف النهائية وزيادة سرعة العمل
22. تجنب مواجهة حجم كبير من الأعمال مثل الجبسيات والمشاكل التنفيذية والإدارية التي تؤثر على كفاءة العمل
23. کاهــش هزینه‌هــای جــاری پــروژه (حــدودا %30) بــه علــت کاهــش زمــان اجــرا
24. تقليل مخاطر مواجهة التضخم غير المتوقع بسبب إمكانية إدارة شراء المواد

تاريخ انشاء المساكن بالجملة بطريقة القالب النفقی 

بالنظر إلى الحاجة الأساسية والمهمة للسكن في العالم، وأهمية السرعة في تنفيذ وتسليم الوحدات السكنية، أصبحت ضرورة استخدام طرق البناء الصناعية من الأولويات الرئيسية في البناء الجماعي للسكن في العالم، وذلك بهدف زيادة سرعة العمل وتقليل تكاليف الإنجاز. منذ حوالي 50 عامًا، تم استخدام أنظمة القوالب النفقية لأول مرة في العالم، وبالتدريج، وبالنظر إلى احتياجات المشاريع والمشاكل التي ظهرت، تم تحسينها لتصبح واحدة من أفضل الحلول للبناء الجماعي للمباني.

نظام القوالب النفقية في إيران

ربما تم استخدام نظام القوالب النفقية لأول مرة في مشروع مدينة "أكباتان" الكبرى في طهران، لكن هذا النظام اكتسب حياة جديدة بشكل خاص وبصورته الحالية بالتزامن مع بدء الحكومة التاسعة وانطلاق مشاريع "مسكن مهر". الحاجة إلى سرعة عالية في التنفيذ وانخفاض تكلفة الإنشاء جعلت هذا النظام محل اهتمام المقاولين، لكن المشكلة الأساسية كانت في استيراد هذا النظام من تركيا، مما أدى إلى ارتفاع الكلفة النهائية وخلق العديد من المشكلات في الجوانب التواصلية والثقافية المتعلقة بنقل المعرفة والخبرات. تمكّنت شركـة "سـازه گسـتر مدحـت" مـن توطيـن نظـام القوالـب التونليـة فـي تـلك السـنوات الأولى، ونجحـت فـي جعـل إيـران غيـر محتاجـة بشـكل تـام لاسـتيراد هـذا النظـام، بل وتمكّنـت أيضًـا مـن تصديـره إلـى الـدول الجـارة مثـل العـراق وحتـى تركيـا.

مقارنة نظام القوالب النفقية مع نظام الهيكل الخرساني من جوانب مختلفة 

استهلاك الخرسانة: نظام القوالب النفقية يستهلك حوالي ۳۰٪ خرسانة أكثر مقارنة بالأنظمة التقليدية. 

أجور التنفيذ: تكلفة الأيدي العاملة أعلى بنسبة ١١٪ بسبب تعقيد مراحل التنفيذ في هذا النظام.

الآليات والمعدات: لمبنى مكوّن من ١٠ طوابق، تكون كلفة المعدات اللازمة أكثر بحوالي ١٠٪ مقارنةً بنظام الهيكل الخرساني.

المقارنة مع الهیكل الخرسانی: بالرغم من الاستهلاك الأعلى لبعض الموارد، نظام القوالب النفقية يُعتبر أوفر بحوالي ١٨٪ من الهيكل الخرساني، بفضل تقليل حجم العمليات الإنشائية المتفرقة.

رأس المال المجمد: السرعة العالية في تنفيذ النظام النفقـي تؤدي إلى تقليل فترة تجميد رأس المال. عادةً، تجميد رأس المال في نظام الخرسانة التقليدي يكون ثلاث أضعاف النظام النفقـي، وهذا يُعتبر عامل مهم في خفض الكلفة النهائية. 

اهتراء القوالب: في مشروع "زَندَگي مشهد" (٢٢٠٠ وحدة سكنية)، تمكن المقاول من استخدام نفس القوالب حتى ٨٠٠ مرة بدون حاجة إلى صيانة رئيسية، وما زالت تُستخدم بنفس الكفاءة. 

الأعمال الخشنة (الهيكل الخارجي): في مبنى مكوّن من ١٠ طوابق، تم تقليل أعمال السفتة بنسبة تقارب ٧٥٪ مقارنةً بالهيكل الخرساني. 

وزن القالب: وزن القالب في كل متر مربع تقريباً ٦٨ كغم للجدران و٤٨ كغم للأسقف. 

المتطلبات الإنشائية في نظام القوالب النفقية

من الضروري تصميم وتنفيذ التفاصيل بشكل دقيق في نقاط اتصال الجدران غير الإنشائية، وذلك لضمان عدم مشاركتها في الصلابة الجانبية للهيكل. في حال الحاجة إلى فتحات (بحور) تزيد عن ٥٫٥ متر، يجب استخدام جوائز (كمرات) معكوسة أمام فتحات الأنفاق، أو زيادة سماكة البلاطة (حسب الحسابات الإنشائية) لضمان السلامة والصلابة المطلوبة.
لمنع حدوث الهبوط غير المتساوي (الترسّب غير المتماثل)، يجب أن لا يتجاوز طول المبنى في الاتجاه العمودي على محور قوالب الأنفاق ٢٥ متراً كحد أقصى.
يجب أن تكون جميع الجدران الحاملة والأسقف بسمك موحّد للحفاظ على التوازن الإنشائي.
ينبغي أخذ التدابير الإنشائية اللازمة في مواقع تركيب لوحات الكهرباء وكافة الفتحات في الأسقف مسبقاً أثناء التصميم والتنفيذ.