تقنية البناء wiki

الأبنية الجاهزة – خاص

وحدات الخرسانة المعزولة عبارة عن نظام من القوالب المؤقتة للخرسانة المسلحة المصنعة بعزل حراري شديد بحيث تظل في مكانها كأساس داخلي أو خارجي للحوائط والأراضي والأسقف.

توفر وحدات الخرسانة المعزولة عازلاً حراريًا، ومن ثَمَّ، تسمح للمباني والمنازل بالاحتفاظ بالحرارة بفاعلية أكثر. وتحقق طبقتا الفوم، بالإضافة إلى الخرسانة في وحدات الخرسانة المعزولة، قيمة عزل للمباني من R40 إلى R50؛ حيث يمكن أن تقلل هذه الوحدات من تكلفة التدفئة بنسبة 70% سنويًا. وتمنع هذه العوامل الحرارة والرطوبة من التأثير في الداخل وتضمن الراحة التامة خلال فترة الصيف.

وتعدُّ وحدات الخرسانة المعزولة بديلاً مفضلاً عن الحوائط الخشبية التقليدية، وذلك لأن الخشب عرضة للرطوبة والتعفن، وهو ما يمكن أن يؤثر في متانة المنازل. كذلك تعدُّ وحدات الخرسانة المعزولة خيارًا آمنًا؛ لأن الخرسانة أكثر مقاومة للاشتعال مقارنة بالخشب. ويؤدي استخدام تقنيات البناء التقليدية باستخدام الأطر الخشبية إلى استنفاد الغابات بعكس الفوم في وحدات الخرسانة المعزولة الذي يصنع بنسبة كبيرة من المواد التي أعيد تدويرها.

الأبنية الجاهزة – خاص

تحتفظ الهياكل الحديدية الخفيفة (LGS) بمزايا الهياكل الخشبية الخفيفة من حيث خفة الوزن وإمكانية البناء السريع من دون استخدام أدوات ثقيلة أو معدات. ومع أن الحديد يعدُّ خامة قوية، فإنه أخف من الهياكل الخشبية المؤطرة التي توفر نفس معدل القوة.

وبدعم من التقنيات الحديثة، يتغيَّر قطاع صناعة البناء بمعدل سريع؛ لذا، أصبحت الهياكل الحديدية الخفيفة أكثر شيوعًا، ليس في المباني السكنية فحسب، ولكن أيضًا في المباني الصناعية والتجارية. وقد زاد شيوعها أخيرًا بسبب ما يلي:

• خفة الوزن وقدرة التحمل: قبل تطوير الهياكل الحديدية الخفيفة، كان الحديد المسلح التقليدي منتجًا ثقيلاً جدًا ويستخدم فقط في المشروعات الإنشائية الضخمة. ولكن الهياكل الحديدية الخفيفة توفر نفس مميزات الدقة والقوة التي يوفرها الحديد المسلح ولكن بوزن أقل جدًا.
• القوة والمتانة: الحديد يتميز بنسبة كبيرة من المتانة مقارنة بالوزن، وعلى ذلك يمكنه دعم الأوزان الكبيرة رغم خفة وزنه مقارنة بالخرسانة والخشب. كما يستخدم الحديد بسبب خفته في تقليل الحمل على الأساسات، وبسبب سهولة نقله يسهل عملية البناء التركيبي داخل المصانع.
• ثبات الأبعاد: مع متانة وقوة تحمل الحديد، لا يتعرض لأي ثني أو اعوجاج بسبب شدة الأحمال التي قد تتعرض لها المواد الأخرى. كما أن الهياكل الحديدية الخفيفة تعتبر مقاومة للحريق والاشتعال بنسبة 100% مقارنة بالأخشاب.
• سرعة البناء: تسمح خفة وزن الهياكل الحديدية الخفيفة بالبناء التركيبي، ما يؤدي إلى نتائج أدق من أول مرة. ولا يتأثر البناء التركيبي بعوامل الجو، وهو ما يحد من إمكانية حدوث أي تأخير خلال مرحلة الإنشاء.
• صديقة للبيئة: بالإضافة إلى إمكانية إعادة تدوير منتجات الحديد والصلب، تحدُّ دقة البناء وسرعته باستخدام الهياكل الحديدية الخفيفة من المواد المهدرة وتقلل من التأثير الضار على البيئة.

الأبنية الجاهزة – خاص

تُصنع الخرسانة خفيفة الوزن من الركام الذي يشمل الطين الصفحي، والصلصال، واللوح الصخري، وهو ما يضفي على الخرسانة البنية المسامية. ومن ثَمَّ، فهي تزن أقل من الخرسانة التقليدية، ولكنها تتميز بنفس مقدار القوة والمتانة. ويوصي الخبراء باستخدام الخرسانة خفيفة الوزن في المشروعات الإنشائية التي تشمل المباني والكباري. وتشمل مميزات الخرسانة خفيفة الوزن ما يلي:

• المتانة: تعتبر الخرسانة خفيفة الوزن أخف بنسبة 25% إلى 35% من الخرسانة التقليدية، ولكنها تتسم بنفس المتانة وقوة التحمل.
• سهولة البناء: يشمل تخطيط الجانب اللوجستي من مشروعات الإنشاء، التفكير في إمكانية استخدام مواد البناء ونقلها. وعلى ذلك، يُفضل استخدام الخرسانة خفيفة الوزن بسبب خفة وزنها وسهولة نقلها. فعند بناء جسر خرساني على سبيل المثال، لا يمكن بناء الهيكل الفعلي حتى صب العوارض ونقلها.
• الاعتبارات الاقتصادية: تعتبر الخرسانة خفيفة الوزن أغلى من الخيارات التقليدية، ولكنها لا تزيد من التكلفة الكلية للمشروع؛ حيث يوفر المقاولون التكلفة في جوانب أخرى، مثل: تسليح الأسقف.

الأبنية الجاهزة – خاص

توفر الخرسانة المعزولة مسبقة الصب ميزة الكتلة الحرارية من خلال امتصاص الحرارة أثناء الفترات شديدة الحرارة على مدار اليوم، وتقليل درجة حرارة الغرفة، وإفراز الحرارة المخزنة أثناء الليل لتجنب آثار انخفاض الحرارة.

وتتميز هياكل الخرسانة المعزولة بمقاومة شديدة للحرائق والكوارث الطبيعية، والحشرات، والعفن. وبخلاف باقي منتجات البناء، تقلل مقاومة هذه الهياكل للأمطار والرياح والزلازل والنمل الأبيض والتعفن، من تكاليف الصيانة والتأمين.

وتقدِّم هياكل الخرسانة المعزولة مسبقة الصب للساكنين ظروفًا معيشية صحية؛ حيث تعتبر البيئة الداخلية الصحية عاملاً أساسًا لتحسن صحة السكان. ولا تساهم إمكانية التحكم في درجة الحرارة ومعدلات الرطوبة ضمن المعدل المثالي، في توفير الراحة للسكان فحسب، ولكنها أيضًا أثبتت مزاياها الصحية طويلة الأمد.

وتوفر هياكل الخرسانة المعزولة مسبقة الصب عزلاً متميزًا للأصوات مما يضفي أجواء هادئة وأكثر سكونًا. كما تقلل هذه الهياكل من صوت “الصرير” المسموع في البيوت الخشبية وتخفف من درجة الحرارة في المساء. ولا تسبب هذه الهياكل أي انبعاثات زائدة أو هيدروكربونات قد تؤثر في مرضى الحساسية.

إن البناء النشط (يُعرف أيضًا باسم البناء الذكي أو البناء التكيُفي) عبارة عن بناء ميكانيكي يتسم بالقدرة على تغيير تكوينه، أو شكله، أو خصائصه استجابةً للتغيرات التي تحدث في البيئة.

كذلك، يشير مصطلح البناء النشط إلى الأبنية التي تتطلب حركةً ثابتة، وبالتالي تحتاج إلى التزويد بالطاقة كي تظل ثابتة، على عكس الأبنية الهندسة التقليدية (مثل الجسور والمباني). وتكمن ميزة الأبنية النشطة في أنها يمكن أن تكون أكثر ضخامةً بكثير من البناء الساكن التقليدي: ومثال على ذلك نافورة الفضاء وهي بناء يصل إلى المدار.

الوظيفة 

ينتج عن هذا النشاط بناءً أكثر ملائمةً لنوع وحجم الحمولة التي يحملها. على سبيل المثال، قد يؤدي تغيير اتجاه أي جائز إلى تقليل الحد الأقصى من مستوى الإجهاد أو التوتر، في حين أن أي تغيير في الشكل من الممكن أن يؤدي إلى إنشاء مبنى أقل عُرضةً للاهتزازات الديناميكية. ويُعد جسم الإنسان خير مثال على البناء التكيُفي؛ حيث يحمل الهيكل العظمي مجموعةً كبيرة من الأحمال وتقوم العضلات بتغيير تكوينها للقيام بذلك. على سبيل المثال، في حالة حمل حقيبة ظهر؛ إذا لم يتم ضبط الجزء العلوي من الجسم مع مركز ثقل الجسم بأكمله عن طريق الميل قليلاً للأمام، فقد يسقط الشخص على ظهره.

يتكون البناء النشط من ثلاثة مكونات متكاملة، بالإضافة إلى الجزء الذي يحمل الحمولة. وتلك المكونات هي أجهزة الاستشعار، والمعالج، والمحركات. في الجسم البشري، تُعد الأعصاب الحسية بمثابة أجهزة الاستشعار التي تقوم بجمع معلومات عن البيئة. كما يعمل المخ كمعالج لتقييم المعلومات ويتخذ القرار بالتصرف تبعًا لها وبالتالي يوجه العضلات، التي تعمل كالمحركات في استجابتها. ويوجد بالفعل اتجاه جديد في الهندسة الثقيلة لدمج إمكانية التنشيط في الجسور^[؟] والقباب^[؟] لتقليل الاهتزازات تحت حمل الرياح والزلازل.

تمثل هندسة الطيران وهندسة الفضاء الجوي القوتين الدافعتين الرئيسيتين وراء تطوير الأبنية النشطة الحديثة. ويلزم توفر ميزة التكيف في الطائرات (والمركبات الفضائية) نظرًا لتعرضها للعديد من البيئات المختلفة، وبالتالي العديد من الأحمال طوال فترة عملها. فقبل انطلاقها تكون عرضة للجاذبية أو للأحمال الساكنة، وأثناء الإقلاع تكون عرضة لأحمال ديناميكية شديدة وأحمال فائقة بفعل القصور الذاتي، كما يلزم أن تكون أثناء الطيران في شكلٍ يساعد في تقليل السحب ويزيد من قوة الرفع. ويتم توجيه الكثير من الجهد في أجنحة^[؟] الطائرات التكيُفية لإنتاج واحدة يمكنها التحكم في الفصل بين الطبقات الفاصلة والمطبات الهوائية. ويستفيد الكثير من الأبنية الفضائية بميزة التكيف من أجل التغلب على التحديات البيئية القصوى التي تواجهها في مجال الفضاء أو بغية تحقيق درجةٍ عالية من الدقة. فعلى سبيل المثال يمكن تنشيط الهوائيات والمرايا الفضائية لتوجيهها بدقة تامة. ومع تقدم تكنولوجيا الفضاء، تتطلب بعض المعدات الحساسة (مثل معدات التداخل الضوئي ومعدات الأشعة تحت الحمراء الفلكية) أن تكون دقيقة في وضعها مع هامش خطأ لا يزيد عن بضعة نانومترات، في حين أن الأبنية النشطة الداعمة تقاس أبعادها بعشرات الأمتار.

التصميم

تتميز جميع المحركات التي صنعها الإنسان الموجودة في الأسواق، حتى المحركات الأكثر تعقيدًا، بأنها أحادية البعد. وهذا معناه أنها قادرة فقط على الانقباض والانبساط طوليًا، أو الدوران حول محورٍ واحد. وتُعرف المحركات القادرة على الحركة إلى الأمام وفي الاتجاهات المُعاكسة بالمحركات ثنائية الاتجاه، على عكس المحركات أحادية الاتجاه التي تتحرك في اتجاهٍ واحدٍ فقط. ولقد انحصرت قدرة المحركات المحدودة الأبنية النشطة في نوعين رئيسيين، وهما: أبنية الحزم النشطة القائمة على المحركات الخطية، والأذرع المتحركة القائمة على المحركات الدوارة.

لكي يكون البناء النشط جيدًا، هناك عدد من المتطلبات. أولاً، يجب أن يكون سهل الحركة. ويجب أن تكون هذه الحركة موفرة للطاقة. كذلك، يلزم وجود بناء شديد الصلابة ومقاوم بشدة لأي تحول غير مرغوب فيه. ثانيًا، يجب أن يتسم البناء الناتج بالتكامل البنائي ليتحمل حمولات التصميم. لذا، من الضروري ألا تقوم عملية التحريك بتعريض قوة البناء للخطر. وبشكل أكثر دقة، يمكننا القول بأننا: نسعى لإقامة بناءٍ نشط يؤدي تحريك بعض أجزائه إلى تغير هندسي دون التسبب في حدوث تغير جوهري في قدرته على التحمل. بمعنى آخر، فإن البناء الذي يتميز بكل من الحتمية الساكنة والحتمية الحركية يعد بناءً مثاليًا للتحريك.

الاستعمالات والتطبيقات

تُستخدم تكنولوجيا التحكم النشط في مجالات الهندسة المدنية والهندسة الميكانيكية والهندسة الفضائية. وعلى الرغم من أن معظم الأبنية الهندسية المدنية تعد أبنية ثابتة، إلا أنه يتم استخدام التحكم النشط في بعض الأبنية المدنية من أجل مواجهة أحمال الزلازل وأحمال الرياح، والاهتزازات البيئية.^[1] كذلك، يقترح بعض الباحثين استخدام التحكم النشط في أغراض تحمل الأضرار والتلف حيث يكون التدخل البشري مقيدًا.^[2] فقد أشار كروكماز (Krokmaz) وآخرون إلى إمكانية استخدام تكوين نظام التحكم النشط من أجل الاستفادة به في أغراض تحمل الأضرار والتلف التي تصيب أي جسر.^[3]

المراجع 

وصلات خارجية

• Swiss Federal Institute of Technology (EPFL), Applied Computing and Mechanics Laboratory (IMAC)
• Cambridge University Deployable Structures Lab
• Hoberman Associates – Transformable Design
• CRG Technology: Morphing Processes

لقد استخدمت الخرسانة الخفيفة التي تزن 15 إلى 51 كجم لكم قدم مكعب في أمريكا منذ أكثر من 50 عاماً. وأن قدرتها على تحمل الضغط فيها ليست قوية كما في الخرسانة العادية ولكنها تؤدي الوظيفة المطلوبة. ومن مزاياها أنها لا تحتاج إلى الكثير من الحديد لتقوية البناء, وتتطلب أساسات أصغر, وحمايتها أفضل ضد الحريق, وهي الميزة الأكثر أهمية, وهو الحقيقة مما جعلها بمثابة مادة عازلة، ويمكن أن تكلف أكثر من الخرسانة المخلوطة بالرمل والحصى, ولكن تكاليف البناء الكلية تكون أقل إذا أخذنا بالاعتبار تقليل وزن البناء (أي تقليل حجم الأساسات وسمك الأعمدة) إضافة إلى تقليل العمالة والعزل الحراري الجيد للأبنية.

تتكون الخرسانة الخفيفة من الإسمنت والرمل و الهواء الذي يكون على شكل حبيبات أو فقاعات هوائية تنتج من مواد كيميائية أو عضوية (مثل فقاعات الصابون). وتختلف قوة الخرسانة باختلاف نسبة الاسمنت والهواء (الرغوة) والرمل وكذلك الماء فيها. وتتراوح كثافة الخرسانة من 600كغم/م3 إلى 1900ك/م3 . في حين ان كثافة الخرسانة العادية بحدود 2450ك/م3 . ويمكن تعويض قوة التحمل في الأساسات والاعمدة بزيادة حديد التسليح بعد تنقيص قلة الوزن المتاتية من الخرسانة الخفيفة, بحساب واشراف مهندس مختص. فقد يكون الحديد المضاف للتقوية اقل من الحديد المطروح من تقليل وزن البناء.

يتم الآن بناء عمارات يزيد ارتفاعها عن 35 طابق بالخرسانة الخفيفة، ويشار أحيانًا إلى طابوق البناء المكون من الخرسانة خفيفة الوزن بالسايبروكس نسبة إلى علامة تجارية سويدية “Siporex”.

انظر أيضًا 

• طوب خرساني