الرافعة البرجية هي رافعة ثابتة قادرة على نقل الأحمال الثقيلة إلى ارتفاعات عالية مختلفة. مع تحول العالم إلى غابة مدنية، يبدو أن المباني تتنافس للوصول إلى ارتفاع أعلى، ونلاحظ مع هذا التنافس شيئًا مألوفًا ورائعًا، يرتفع أعلى من أعلى المباني، ويختفي فور أن ينتهي عمله، نعم، إنها الرافعات، وقليلًا ما ننظر إليها أو نحاول فهم طريقة عملها، لكننا سنتطرق إليها في هذا المقال.
ما الرافعة؟
الرافعة آلة قادرة على رفع البضائع الثقيلة إلى ارتفاعات كبيرة بالقليل من المساعدة البشرية. وحسب طبيعة المشروع، قد تكون الرافعات ثابتة أو متحركة.
تبقى الروافع الثابتة في موقع العمل حتى نهاية المشروع، وتُفكك قبل الانتقال إلى موقع آخر، ومن الروافع الثابتة الشائعة: الروافع البرجية والروافع الجسرية.
أما الروافع المتحركة فعادةً ما تُحمل وتُنقل على منصات متحركة، وغالبًا ما تزيد من مداها بأذرع انزلاقية، لكن قدرتها على الحمل أقل من نظيراتها الثابتة.
ما الرافعة البرجية؟
الرافعة البرجية هيكل على شكل حرف L مقلوب، قادر على رفع عدة أطنان إلى ارتفاعات عالية، والميزة الأكبر لهذه الرافعة أنها ذاتية البناء، وتسمح بالبناء بالقرب منها وحولها.
أجزاء الرافعة البرجية
مع قدرتها على رفع الأوزان الكبيرة، فهي بسيطة الإنشاء والتشغيل، وتتكون مما يلي:
- الأساس: أهم أجزاء الرافعة إذ يدعم هيكلها بالكامل، يتكون من البيتون الذي يُصب قبل بضعة أسابيع من بداية تجميع الرافعة، وتُثبت الرافعة فيه.
- العمود الحامل: يشير إلى مجموعة الأعمدة الشبكية التي تؤمن للرافعة الارتفاع اللازم لعملها، وبدلًا من عمود واحد، تُستخدم مجموعة أعمدة مترابطة معًا وبالمكونات الأخرى للرافعة، ويؤمّن الأساس والعمود الحامل الثبات للرافعة ويمنعان انقلابها.
- وحدة الدوران: تتكون من ترس ومحرك، ما يسمح للرافعة بالدوران.
- ذراع العمل: أو ذراع الرافعة، ويمتد عموديًا على العمود الحامل، ويضم الخطاف والحامل المنزلق اللذان يرفعان الحمولة.
- الذراع العكسية: تضم الأوزان والبكرات اللازمة لتوازن الرافعة.
- الخطاف والحامل المنزلق: الخطاف هو المكون الرئيسي لرفع الأحمال، يرتبط بحامل يسمح له بالارتفاع والانخفاض والحركة تجاه العمود الحامل وبعيدًا عنه، ويعتمد هذا على مساعدة الكابلات والبكرات المتصلة بالحامل المنزلق.
- حجرة التشغيل: مركز التحكم بالرافعة وتتصل بوحدة الدوران، ولبلوغ الحجرة يجب على العامل أن يتسلق العمود الحامل باستخدام السلالم.
كيف تعمل الرافعة البرجية؟
مبدأ عمل الرافعة البرجية بسيط جدًا، فأساس تصميمها أن تُعاكس القوى القالبة الوسادة البيتونية والأوزان المُعلقة بالذراع العكسي، وعلى هذا تكون الرافعة غير المحملة غير متوازنة بالكامل بسبب الأحمال العكسية، وتستقر عند رفع الأحمال فقط. تُسحب الأحمال بواسطة رافعة متصلة بالحامل المنزلق بواسطة كابلات فولاذية.
تؤثر المسافة بين العمود الحامل والحمولة في استقرار الرافعة بسبب القوى القالبة، وللحفاظ على توازن هذه القوى تُرفع الأحمال الثقيلة أقرب إلى العمود الحامل مقارنةً بالأحمال الأخف.
لحماية الرافعة من التحميل الزائد، تُجهز الرافعة بمفتاح تحميل للقوى والعزوم، يقيس هذا المفتاح حدود الانهيار ويُعلم المشغل عند تجاوزها.
كيف تبني الرافعات البرجية نفسها؟
عادةً تُبنى الروافع البرجية إلى ارتفاع معين باستخدام الروافع المتحركة، ولأن استخدام الروافع المتحركة محدود، تُجهز الرافعة البرجية لتبني نفسها بإضافة أعمدة شبكية إلى عمودها الحامل، ولتحقيق ذلك، يُثبَّت إطار رفع حول الجزء العلوي من العمود الحامل، ثم تُفك وحدة الدوران وبقية الأجزاء من العمود الحامل وتُثبت بإطار الرفع، الذي يرفع هذه الأجزاء بواسطة مكابس هيدروليكية كبيرة. تُستخدم الفجوة المتكونة لتثبيت عمود إضافي، يُسحب إلى موقعه بواسطة الرافعة نفسها، ولتفكيك الرافعة تُعكس العملية السابقة.
تستخدم الرافعات المبنية بالقرب من مواقع العمل الأساس البيتوني، وتحتاج إلى أعمدة إضافية لزيادة ارتفاعها، ومع ذلك، تستخدم بعض الرافعات فتحات المصاعد، وتستخدم المبنى نفسه ليدعمها، في هذه الحالة يمكن فك الأجزاء السفلية واستخدامها بالأعلى مع استمرار عملية البناء.
تصنيف حمولة الرافعات البرجية
يمكن فهم تصنيف حمولة الرافعة بحد 300 للمتر. تُحسب قوة انقلاب الرافعة -المعروفة أيضًا باسم عزم القوة- بضرب الحمولة في المسافة التي تفصلها عن العمود الحامل. وعلى هذا لا يمكن حمل 10 أطنان على بعد أكثر من 30 مترًا، وتقل المسافة الممكنة كلما ازدادت الحمولة. بوسع الرافعة البرجية أن ترفع بأمان حتى 19.8 طنًا من الوزن مقابل ثقل مُوازن (عكسي) يبلغ 20 طنًا.
ملاحظات عن الأنواع المختلفة للرافعات البرجية
مع أن مبدأ العمل هو نفسه في كل أنواع الروافع البرجية، تختلف تصاميمها لتناسب مساحات التشغيل الضيقة، إذ تُصَمم رافعات لوفينغ بأذرع يمكن رفعها بزاوية لتقليل نصف قطر الدوران. أما رافعات ديريك فتُصمم لتوضع على أسطح المباني ولا تتطلب أعمدة حاملة طويلة. تُثبت الرافعات البرجية المتحركة على سكك تمكنها من التحرك جانبيًا، ومع ذلك فإن قدرتها على التحمل أقل من الرافعات البرجية التقليدية ذات الذراع الأفقية.
مع التقدم في التكنولوجيا وتطور المواد، أصبحت الروافع أكثر أمانًا وإحكامًا، ولأن الارتفاعات العالية تزيد من وجودها في آفاق السماء حول العالم، أصبحت الروافع بجميع أنواعها جزءًا مهمًا من حياتنا.
اقرأ أيضًا:
أهرامات مصر: من بنى الأهرامات وكيف تم بناؤها؟
فريق من المهندسين المدنيين العرب بكندا يقترحون حلًّا للحد من تكاليف إصلاحات المدن
ترجمة: وسام برهوم
تدقيق: محمد حسان عجك
مراجعة: أكرم محيي الدين
