7 أساسيات عليك التعرف عليها قبل البدء في تصميم ناطحات السحاب
7 أساسيات عليك التعرف عليها قبل البدء في تصميم ناطحات السحاب
يشير مصطلح ناطحة السحاب إلى مبنى شاهق يزيد ارتفاعه عن 40 إلى 50 طابقًا. وقد استفادت العديد من المدن المبنية حول العالم من التكنولوجيا والتطورات لبناء مبانٍ عالية. قد يبدو الأمر معقدًا حول كيفية بناء و تصميم ناطحات السحاب، ولا يزال الكثير من الناس يذهلون عندما يرون ناطحات سحاب جديدة يتم بناؤها حول العالم. ولكن الأمر عبارة عن قواعد بناء وأساسيات التصميم التي يتم تنفيذها بصورة إبداعية. ويبدو أن العديد من المباني تزداد ارتفاعًا وتعقيدًا في التفاصيل، وتزداد كذلك تقدمًا من الناحية المعمارية كل عام.
أساسيات تصميم ناطحات السحاب
ولنعرف سر هذه المباني العملاقة وكيفية تشييدها، ينبغي علينا التعرف على أساسيات تصميم ناطحات السحاب.
1- التعمّق في الحفر
تجعلنا ناطحات السحاب نميل رؤوسنا إلى الوراء حتى تتشنج أعناقنا، ولكن ما لا نستطيع ملاحظته هو الأساسات أو البنية التحتية الموجودة أسفل أقدامنا. فالتعمّق في الحفر هو من أهم أساسيات التصميم لناطحات السحاب، لأنه كلما كان الأساس أكثر ثباتًا كلما ارتفع البناء.
يجب على المصمم والمهندس المعماري مراعاة عمق الأساس الضروري للهيكل، والذي بدونه لن يكون من الممكن إنشاء ناطحة سحاب.
أعمال نقل التربة ضرورية في البداية، عند بناء ناطحة السحاب، تكمُن المهمة الأولى في حفر حفرة لتثبيت الأساس بأكمله. ويعتمد عمق الحفرة على عدّة عوامل مثل ارتفاع الأبنية وعدد المستويات تحت الأرض. ويتم تركيب عوارض عمودية في الحفرة لدعم أساس المبنى.
2- المواد المستخدمة
شهدت الثورة الصناعية الثانية أو المعروفة باسم الثورة التكنولوجية، الإنتاج الضخم للحديد والصلب. وقد ساعد ازدهار صناعة الحديد والصلب المهندسين المعماريين على الوصول إلى آفاق جديدة في جهودهم لبناء مبانٍ أطول، إذ لم يكن من الممكن الاستمرار في زيادة عرض وقوة الأساسات الخرسانية، ولكن مع إنتاج الحديد والصلب بكميات كبيرة سهّل ذلك من عملية بناء مبانٍ أطول.
لتشكيل هيكل ناطحات السحاب يختار المهندسون هيكلًا قويًا من الحديد أو الفولاذ، لاستخدامه في أساسيات التصميم والبناء. فالحديد والفولاذ يستطيعان تحمّل الطول الشائق والوزن الثقيل لتلك المباني.
3- محاربة الجاذبية
تُعدُّ أكبر مشكلة في البناء إلى الأعلى هي المعركة الحتمية ضد الجاذبية. لفهم ارتفاع المباني ومشاكله مع الجاذبية، فكِّر في وجود صديق على كتفيك، قد يكون وجود شخص واحد على كتفيك أمرًا صعبًا، ولكنه ممكن! أمّا عند إضافة شخص ثانٍ إلى كتفيك، فمن المحتمل أن تسقط تحت ثِقل الشخصين.
هذا بالضبط تأثيرُ الجاذبية على المباني كلما ازداد ارتفاعها. لذلك فإن من أساسيات التصميم لناطحات السحاب التركيز على حل مُشكلة الجاذبية، عبر زيادة عمق الأساس.
إذ يدعم الجزء الموجود تحت الأرض الجزء الموجود فوق الأرض. إذا حاول شيء ما دفع الجزء العلوي من المبنى إلى جانب واحد، وأخذت قوة الجاذبية في جذبه نحوها للسقوط، فإن الأساسات تقاوم بشكل فعال وتدفعه للخلف في الاتجاه المعاكس! بمعنى آخر، تساعد في مواجهة اللحظة التي من شأنها أن تجعل المبنى ينهار من جانب واحد.
4- توزيع الوزن
تعتبر عملية توزيع الوزن في ناطحة السحاب من أساسيات التصميم، إذ أنّ عدم التوزيع يؤدي لانهياره. تم إنشاء ناطحات السحاب الأولى من الخشب والخرسانة، ولكن بعد ظهور الحديد والفولاذ واستخدامه في بناء الناطِحات، سهّلت خفته ومتانته وسهولة تشكيله من عملية توزيع الوزن في الناطحات.
يتم تشكيل شبكات العوارض العملاقة عن طريق تثبيت عوارض معدنية من طرف إلى طرف لتشكِّل الأعمدة الرأسية. وفي كل طابق توصل الأعمدة الرأسية بعوارض أفقية للمساعدة في تقوية الهيكل، ثم تستخدم عوارض قطرية للحصول على دعم إضافي. تُعرف هذه الشبكة بشكل عام بالبنية الفوقية، فيتِمُّ توزيع وزنِ المبنى على الأعمدة الرأسية.
إخترنا لك من أفضل الدبلومات والدورات
مشروع فيلا مودرن اظهار معماري خارجي
5- مقاومة الرياح
تعتبر الرياح عالية السرعة التي تضرِب ناطحات السحاب بالقرب من قممها، ألدَّ أعداء هذه المباني، إذ أنها قد تؤدي إلى ميلانها وتأرجحها حين تضرب جانب المبنى. وجد المهندسون المعماريون طرقًا لمواجهة هذا التأثير وجعلوها من أساسيات التصميم لناطحات السحاب، إذ أنهم يحاولون إضعاف قوة الرياح عن طريق جعل حواف الناطحة دقيقة.
تعتمد المباني على الزوايا أو الزخارف أو الشقوق الصغيرة داخل هيكل المبنى من أجل التقاط الرياح وإبطائه. كما يقوم بعض المصممين والمهندسين بإنشاء نماذج أولية للبناء، واختبارها في أنفاق الرياح للتحقق من متانتها وكيفية تفاعلها مع الرياح العاتية.
حقيقة أن المباني والهياكل لا تتحرك تخبرنا أن القوى المؤثرة عليها يجب أن تكون متوازنة بالفعل – ولهذا السبب يطلق على هذه الأنواع من الإنشاءات الهياكل الثابتة. ولكن صدق أو لا تصدق! فمن الطبيعي أن تتأرجح ناطحات السحاب. فإذا كنت بالقرب من أعلى ناطحة سحاب في العالم مثل برج خليفة في دبي، الذي يتكون من 163 طابقًا – فستشعر بأن المبنى يتأرجح على بعد مترين! التأرجح لا يعني عدم أمان المبني، ولكن يقول الخبراء إن جميع الهياكل العالية لابد أن تتأرجح قليلاً في مهب الريح.
يجب أن يتأكد البناؤون من أن الرياح الفائقة القوة لا تسقط ناطحة سحاب. لذلك فإن من أساسيات التصميم لناطحات السحاب هو تقوية الخرسانة المستخدمة في إنشاء هذه المباني الشاهقة بقضبان وعوارض فولاذية، يمنع الفولاذ المبنى الطويل من التمايل كثيرًا، مما يساعد هيكله على تحمُّل الرياح العاتية.
6- هندسة المصاعد
كلما زادت عدد طوابق المبنى فإنك بذلك تزيد عدد الأشخاص الذين يشغلون المبنى، ومع تزايد عدد الأشخاص تظهر الحاجة المتزايدة لاستخدام المصاعد، لأنه لا أحد بالتأكيد يريد صُعود أكثر من 10 درجات من السلالم للوصول إلى مكان عمله، ما يجعل المصاعد من أهم أساسيات التصميم لناطحات السحاب.
يتطلب تصميم المباني الشاهقة الانتباه إلى التفاصيل المتعلقة بالمصاعد والسلالم، وكيف سينتقل الأشخاص داخل المبنى وخارجه. ويعتمد عدد المصاعد المطلوبة على عدد من العوامل. مثل: عدد الطوابق التي سيشتمل عليها المبنى، وعدد الأشخاص الذين سيكونون داخل المبنى.
كما أنّ المهندس المعماري يكون على دراية بأن زيادة عدد المصاعد يقلل من مقدارِ مساحة الأرضية لكل طابق. إذ يشغل عمود المصعد مساحة أكبر، وهذا ما يدفع إلى أهمية تصميم مبنى بصورة ذكية، تراعي لاستخدام المساحة ولجميع أساسيات التصميم لناطحات السحاب.
إخترنا لك من أفضل الدبلومات والدورات
دورة تعليم برنامج لوميون الشاملة – Lumion Course
7- حمولة القوى في المبنى
بعد حل مشكلة إنشاء هيكل ناطحة سحاب لا ينهار، ومشكلة الجاذبية والرياح وتوزيع وزن المبنى، يواجه المهندسون المعماريون والبناؤون مشكلة أخرى وهي: كيفية إنشاء مبنى شاهق مجوف يمكنه تحمّل وزنه ومحتوياته وشاغليه؟
إذ يجب عليهم التفكير في الأحمال المتغيرة التي سيحملها هيكل المبنى الثابت. فالمباني في العالم الحقيقي لا تشبه الأبراج المصنوعة من لعبة اللّيجو أو القلاع الرملية، فعادة ما تكون هياكل مباني لعبة الليجو أو قلاع الرمل مصنوعة من مادة صلبة، في حين أن المباني الواقعية هي في الغالب تحوي بداخلها مساحة فارغة، ولكنها ستمتلئ فيما بعد بأوزان مختلفة، وستزن أكثر بكثير مما كانت عليه.
يتعين على المهندسين التعامل مع قوى متفاوتة من الأشياء التي يحتمل تكون في المبنى، مما قد يؤدي إلى حدوث مشاكل. فيجب أن يكون الهيكل ثابتًا وقادرًا على التعامل مع مزيج من الأحمال الميتة (وزنه الأساسي)، والأحمال الحية (الوزن الذي يحمله عندما يكون المبنى مشغولًا أو مستخدمًا). لذا فإن تحديد ماهيتها ومدى حجمها يعدُّ من أساسيات تصميم ناطحات السحاب.
إذا كنت مهندسًا في بداية طريقك وتحلم بالتخصص في تصميم ناطحات السحاب، فبالتأكيد سيفيدك الالتحاق بإحدى دورات أكاديمية الجرافيك الاحترافية، والتي ستمكنك من أن تخطو في هذا المجال بخطوات ثابتة.
سجل بياناتك ليصلك كل جديد ومفيد
سجل بياناتك الأن
كن دائما اول المستفيدين بكل جديد ومفيد
الردود