البناء بالاخشاب الضخمة : التفكير بصورة اكبر في البناء المستدام

البناء بالاخشاب الضخمة : التفكير بصورة اكبر في البناء المستدام

معهد ماساشوستس للتكنولوجيا
اغسطس- 7- 2018

الصورة توضح مبنى لونغهاوس و هو مبنى من الاخشاب الضخمة صممه الطلاب في معهد ماساشوستس للتكنولوجيا ، و الذي يوضح ان حتى المباني الضخمة يمكن بناءها بصورة اساسية من الخشب.


Credit: MIT Mass Timber Design

يستهلك بناء وتشغيل جميع أنواع المباني كميات هائلة من الطاقة والموارد الطبيعية. ولذلك كان الباحثون في جميع أنحاء العالم يبحثون عن طرق تجعل المباني أكثر كفاءة وأقل اعتمادًا على المواد المطلقة للانبعاثات.

الآن ، تم تطوير مشروع من قبل معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بتصميم عالي الكفاءة و الاستخدام للطاقة لمبنى مجتمعي كبير و ذلك باستخدام واحدة من أقدم مواد البناء في العالم. بالنسبة لهذه البناية، التي تسمى "ذا لونغهاوس" ، فإن الخشب الهائل المصنوع من الخشب التقليدي الذي تم لصقه معًا مثل نوع من الخشب الرقائقي المتضخم plywood.

وسيتم تقديم التصميم في شهر أكتوبر القادم في مؤتمر ماين للصناعات الخشبية (Maine Mass Timber Conference)، والذي يهدف إلى استكشاف استخدامات جديدة لهذه المواد ، والتي يمكن استخدامها لبناء مبانٍ آمنة وسليمة ، إذا كانت قوانين البناء تسمح بذلك.

يشرح جون كلاين ، وهو عالم أبحاث في قسم الهندسة المعمارية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، والذي قام بتدريس ورشة تسمى "تصميم الأخشاب الضخمة" (Mass Timber Design) التي جاءت مع التصميم الجديد ، أنه "في أمريكا الشمالية ، لدينا وفرة من موارد الغابات ، والكثير منها ينمو." محاولة لإيجاد طرق لاستخدام منتجات الغابات على نحو مستدام ، وتخضع الغابات بنشاط لعمليات التخفيف لمنع نيران الغابات وإصابة الخنافس ".

يقول كلاين إن الناس يميلون إلى التفكير في الأخشاب كمواد مناسبة للبنى لبضع طوابق فقط ، ولكن ليس للمباني الكبيرة. ولكن بالفعل بدأت بعض شركات البناء في استخدام منتجات الأخشاب الضخمة (mass timber products)(وهو مصطلح ينطبق أساسًا على أي منتجات خشبية أكبر بكثير من الأخشاب التقليدية) للهياكل الأكبر ، بما في ذلك المباني متوسطة الارتفاع التي تصل إلى 20 طابقًا. ويقول كلاين إنه حتى المباني الأطول يجب أن تكون عملية في النهاية مع هذه التكنولوجيا. يُعد مبنى جون و. أولفر للتصميم الجديد الذي تبلغ مساحته 82000 قدم مربع في جامعة ماساتشوستس في أمهيرست واحدًا من أكبر المباني الخشبية الكبيرة في الولايات المتحدة.

أحد الأسئلة الأولى التي يثيرها الناس عندما يسمعون عن مثل هذا المباني ما هو علاقته بالنار. هل يمكن لهذه الهياكل الخشبية الطويلة أن تكون آمنة؟ في الواقع ، يقول كلاين ، أثبتت الاختبارات أن الهياكل الخشبية الشاملة يمكن أن تقاوم النار مثل او افضل حتى من الفولاذ. و ذلك لأن الخشب المعرض للحريق ينتج بطبقة من الشار الطبيعي ، وهو عازل بدرجة عالية ويمكنه حماية الجزء الأكبر من الخشب لأكثر من ساعتين. أما الفولاذ ، في المقابل ، فيمكن أن يفشل فجأة عندما تخففه الحرارة ويحدث له التواء.


يشرح كلاين هذه المقاومة الطبيعية للحريق تبدو منطقية عندما تفكر في إسقاط عود كبريت مضاءة على كومة من نشارة الخشب ، مقابل إسقاطها في جذع الشجرة.بالطبع سوف تشتعل نشارة الخشب ، ولكن في الجذع، سوف ينطفئ عود الكبريت ببساطة. وكلما كان الخشب كبيراً ،  كان ذلك أفضل في مقاومة الاشتعال.

المنشاًة المصممة من قبل الطلاب تستخدم عوارض ضخمة مصنوعة من طبقات من الخشب المغلفة معا ، وهي عملية تعرف باسم الخشب الرقائقي (LVL) ، مصنوعة في لوحات طولها 50 قدما ، 10 أقدام ، و بسمك اكبر من  6 بوصات . وتستخدم لصنع سلسلة من الأقواس الكبيرة ، بطول 40 قدما إلى القمة المركزية والتي تمتد على 50 قدما ، مصنوعة من مقاطع ذات مقطع عرضي ثلاثي لإضافة قوة هيكلية. يتم تجميع سلسلة من هذه الأقواس لإنشاء مساحة مغلقة كبيرة دون الحاجة إلى دعم هيكلي داخلي. تم تصميم تصميم السقف ذو الثنيات لاستيعاب الألواح الشمسية والنوافذ للإضاءة الطبيعية والتسخين الشمسي السلبي.


يقول ديمي فانغ طالب الدراسات المعماري في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا الذي كان جزءًا من فريق التصميم، : "إن العمق الهيكلي تم تحقيقه من خلال بناء قطاع مثلثي و الذي يساعدنا على تحقيق الامتداد الواضح المطلوب للفضاء المشترك ، كل ذلك مع توفير لغة بصرية في كل من التصميم الداخلي والخارجي للهيكل".  "كل تناقصات القوس تتوسع وتتسع على طولها ، لأن ليس كل نقطة على طول القوس ستخضع لنفس حجم القوى ، ويعبر هذا العمق المتقاطع المقطع عن الأداء الهيكلي مع تشجيع توفير المواد" ، كما تقول.


ستتم بناء الأقواس من المصنع في أقسام ، ثم يتم تثبيتها معاً في الموقع لإنشاء المبنى بالكامل. ولأن المبنى سيكون جاهزا إلى حد كبير ، فإن عملية البناء الفعلية في الموقع سوف يتم تبسيطها بشكل كبير ، كما يقول كلاين.

"إن لونغهاوس عبارة عن مبنى متعدد الوظائف ، مصمم ليتناسب مع مجموعة من سيناريوهات الحدث من العمل المشترك ، ودروس التمرينات الرياضية ، و اللقاءات الاجتماعية ، والمعارض ، وتجمعات العشاء والمحاضرات" ، يقول كلاين ، مضيفًا أنه يبني على تقليد طويل من هذه البنى المجتمعية في الثقافات حول العالم.

في حين أن إنتاج الخرسانة ، المستخدمة في معظم المباني الكبيرة في العالم ، ينطوي على إطلاقات كبيرة من الغازات المسببة للاحتباس الحراري من الخبز من الحجر الجيري ، والبناء باستخدام الخشب الشامل له تأثير معاكس ، يقول كلاين. وبينما تضيف الخرسانة إلى عبء غازات الاحتباس الحراري في العالم ، إلا أن الأخشاب تقللها في الواقع ، لأن الكربون الذي ينبعث من الهواء في حين تنمو الأشجار يتم احتجازه أساسًا طوال مدة بقاء المبنى. "المبنى عبارة عن حوض بالكربون" ، كما يقول.

أحد العوائق التي تحول دون زيادة استخدام الأخشاب الضخمة للهياكل الكبيرة هو في قوانين البناء الحالية في الولايات المتحدة ، كما يقول كلاين ، مما يحد من استخدام الخشب الهيكلي في المباني السكنية حتى خمسة طوابق ، أو المباني التجارية حتى ستة طوابق. لكن البناء الأخير للمباني الخشبية الطويلة في أوروبا وأستراليا وكندا - بما في ذلك بناء خشبي من 18 طابقًا في كولومبيا البريطانية - يجب أن يساعد في ترسيخ أمان هذه المباني ويؤدي إلى تغيير التعليمات البرمجية المطلوب ، كما يقول.

تم تطوير تصميم Longhouse من قبل فريق متعدد التخصصات في 4.S13 (Mass Timber Design) ، ورشة تصميم في قسم هندسة معمارية معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا الذي يستكشف مستقبل المباني المستدامة. وشمل الفريق جون فيشتيل ، وبول شورت ، وديمي فانغ ، وأندرو بروس ، وهيرني لي ، وألكسندر بودوان ماكاي. وقد تم دعمه من قبل قسم الهندسة المعمارية ، هندسة BuroHappold ومفاهيم نوفا.

Story Source:

Materials provided by Massachusetts Institute of Technology. Original written by David L. Chandler. Note: Content may be edited for style and length.

المقال الاصلي


ما رأيك في هذا الموضوع؟؟ أخبرنا في تعليق أدناه أو على صفحتنا على Facebook و Twitter! اشترك في النشرة الأسبوعية المجانية.