الهياكل الخشبية تتمتع بأناقة رائعة تتناسب بسلاسة مع الأنماط المعمارية المعاصرة. كما أنها متينة للغاية على المدى الطويل ومستدامة ومسؤولة بيئياً.
تم تحديد الأساليب التقليدية لاختيار الأخشاب الصلبة والمنشورة هندسيًا المستخدمة في تشييد المباني باستخدام التخمين المدروس بناءً على التجارب السابقة. ولا يزال يتم اليوم إجراء حسابات مقاسات الأخشاب الإنشائية بدلاً من ذلك.
تعدد الاستخدامات
يعد الخشب مادة بناء قابلة للتكيف، حيث يوفر القوة والجمال مع كونه صديقاً للبيئة. وغالباً ما يستخدم المهندسون المعماريون الخشب في تصاميمهم؟ فهو يضفي مرونة عند إضافة الهياكل الحاملة أو التشطيبات الزخرفية، ولكن تعدد استخداماته يعني أيضاً أنه يمكن أن يلعب دوراً أساسياً في وظائف المبنى وأجوائه. حتى أن بعض الهياكل الحديثة تستخدم موارد الخشب الصلب المعاد استخدامه لتقليل الطلب على موارد الأخشاب الجديدة مع الحفاظ على المواد التاريخية.
لطالما كانت الهياكل الخشبية مفضلة بسبب توافرها وتعدد استخداماتها وجمالياتها الطبيعية. ويواصل المهندسون المعماريون اليوم اعتماد الخشب كجزء من تصميماتهم بسبب التقدم في هندسة الأخشاب؛ مثل الأخشاب المصممة من الغلام والخشب المصمم من الألواح الخشبية الخشبية الخشبية المنتجات توفر المزيد من القوة والثبات، مما يسمح باستخدام هذه الهياكل في بناء الواجهات وكذلك العناصر الداخلية مثل السلالم وألواح الأرضية بشكل أسرع. وعلاوة على ذلك، يمكن للمواد الجاهزة أن تقلل بشكل كبير من أوقات البناء في الموقع.
الخشب مادة جذابة لمشاريع البناء، ولكن استخدامه له عيوب أيضاً. والجدير بالذكر أنه لا يصمد أمام الحرائق كما يصمد الفولاذ أو الهياكل الخرسانية، وقد يحدث تلف بسبب الحشرات؛ كما يجب حمايته من الرطوبة في ظل درجات الحرارة القصوى.
على الرغم من أن الأخشاب قد تمثل تحديات فريدة من نوعها للمصممين، إلا أن العديد منهم يواصلون تجربة الاستخدامات المبتكرة لهذه المادة في تصاميمهم. ومن الأمثلة على ذلك مبنى مكاتب تامديا في زيورخ، ومتحف نيلسون-أتكينز للفنون في مدينة كانساس سيتي، وكنيسة كنارفيك المجتمعية في النرويج، والتي تعرض جميعها واجهات خشبية لإبراز تنوعها.
يعتبر البناء بالخشب المستصلح اتجاهاً شائعاً بشكل متزايد. يوفر الخشب المستصلح، الذي أعيد استخدامه من الهياكل القديمة، متانة الخشب الطازج مع توفيره لمظهر جمالي يجذب العديد من أصحاب المنازل والشركات الحديثة.
توثيق عناصره الخشبية بشكل صحيح أمر حيوي بغض النظر عن تصميم الهيكل. ستساعد الصور والرسومات عالية الجودة في المشاريع المعمارية في نقل أفكارك بوضوح إلى فرق البناء مع تسهيل إنتاج تعليمات مفصلة لتجميع المكونات الخشبية. بالإضافة إلى ذلك، فإن الاحتفاظ بسجلات دقيقة سيجعل من السهل الوصول إلى البيانات والحسابات الهامة بسرعة وسهولة أكبر.
متانة
من المعروف أن الهياكل الخشبية تدوم لفترة طويلة مع التصميم والبناء المناسبين؛ فمعظمها يمكن أن يعمر أكثر من العمر الافتراضي المقدر لها. ومع ذلك، فإن المتانة لا تشير فقط إلى العمر الافتراضي؛ بل تشمل مدى قدرة الهياكل الخشبية على الحفاظ على سلامتها ضد أي تهديدات خارجية، من الطقس إلى الحشرات إلى الأحداث الزلزالية، مع الاستمرار في الأداء على أفضل المستويات.
تُعد متانة الجسور الخشبية ذات أهمية قصوى لأن هذه الهياكل يجب أن تمتد على الأنهار السريعة أو الوديان العميقة، وأي فشل قد يكون له تداعيات كارثية. يجب أن يتأكد المهندسون من أن الجسر الخشبي سيستمر في العمل بأمان طوال عمره التصميمي؟
يجب أن يأخذ المهندسون الذين يصممون الجسور في الاعتبار كيفية تفاعل الخشب مع الإجهاد الذي يتعرض له طوال فترة عمره. يجب أن يأخذوا في الحسبان تأثيرات مثل مدة التحميل، وظروف ما بعد الخدمة، والمعالجة بعد التدرج، وما بعد التحريج على الصلابة والقوة، وكذلك كيفية تغير محتواه من الرطوبة بمرور الوقت.
الأخشاب عبارة عن مادة صلبة ومتينة مصممة هندسياً في منتجات مثل الأخشاب المصفحة المتقاطعة (CLT) والجلولام. تفتح هذه المنتجات المصممة هندسياً متعددة الاستخدامات فرصاً جديدة لتصميم تصميمات الأخشاب المعقدة.
توفر مواد CLT والجلولام متانة فائقة مقارنةً بالأخشاب ذات الأبعاد الثقيلة أو الخرسانة. كما أنها بدائل أخف وزناً وأكثر صداقة للبيئة من الجسور الفولاذية. ونظراً لكفاءتها الإنشائية وطول عمرها الافتراضي، فقد أصبحت مادة CLT/الجلولام هي الخيار المفضل للمباني الشاهقة.
وعلى هذا النحو، فإن العناية والصيانة المناسبتين أمران ضروريان للهياكل الخشبية، ليس فقط لإطالة عمرها الافتراضي ولكن أيضاً للحفاظ على سمعة الأخشاب كمادة مستدامة بيئياً.
يمكن تجنب العديد من مشاكل المتانة من خلال تضمين بعض التفاصيل البسيطة في تصميم المبنى. ويشمل ذلك استخدام أنظمة إدارة الرطوبة، والخشب المعالج مسبقاً الذي يقاوم التسوس البيولوجي، وعمليات الفحص والصيانة الدورية التي تساعد على اكتشاف المشاكل المحتملة قبل أن تصبح خطيرة.
الاستدامة
يعد الخشب أحد أكثر الطرق الصديقة للبيئة في تشييد المباني، حيث تقل انبعاثات الكربون المتجسدة فيه عن الخرسانة والصلب وقدرات تخزين الكربون. وعلاوة على ذلك, الهياكل الخشبية موفرة للطاقة، ويمكن إنشاء تصميمات حيوية بسهولة؛ وعلاوة على ذلك، فهي تستوعب العناصر الجاهزة بسهولة، مما يقلل من أوقات البناء بشكل كبير.
تُحدث الأخشاب الضخمة ثورة في تصميم المباني من خلال فتح آفاق جديدة للمباني المستدامة. وباستخدام موارد الغابات المتجددة، توفر منتجات الأخشاب الضخمة حلولاً عالية الأداء لجميع أنواع المباني مع المساهمة في التخفيف من الاحتباس الحراري الناجم عن الأنشطة البشرية. ولمكافحة التغير المناخي بفعالية، يجب استخدام مواد البناء البديلة بشكل أكبر، بما في ذلك المنتجات الجديدة مثل الأخشاب الضخمة. لتعزيز العمارة الدائرية.
ونتيجة لذلك، قام العديد من المصنعين بإنشاء مصانع مخصصة لإنتاج الأخشاب على نطاق واسع، وإنتاج مواد عالية الجودة تلبي المعايير الدولية. ومن خلال العمل جنباً إلى جنب مع المهندسين المعماريين وغيرهم من المتخصصين في التصميم، تقوم هذه الشركات بإنشاء هياكل حديثة ذات ميزات مستدامة مع الحفاظ على وظيفتها وجمالها. وعلاوةً على ذلك، يتم إدخال العديد من الابتكارات لجعل الخشب أكثر ملاءمة للبيئة، وتحسين المتانة مع زيادة مقاومة الحريق مع العمل في الوقت نفسه على العزل الصوتي وتقليل النفايات المستخدمة.
يستلزم البناء المستدام إجراء تغييرات خلال مراحل التخطيط لتقليل الأضرار البيئية الناجمة عن المشاريع. يمكن أن يؤدي استخدام تقنيات البناء الأخضر إلى تقليل الأثر البيئي بشكل كبير، لا سيما من خلال تقليل إنتاج نفايات البناء. علاوة على ذلك، يمكن لمثل هذه المبادرات أن توفر تكاليف التشغيل.
ملجأ لوس كانتيروس الجبلي من تصميم 332 مهندس معماري هو هيكل استثنائي مصنوع من أخشاب مستدامة تجمع بين الأناقة والاستدامة. يعد هذا الهيكل بمثابة ملاذ مثالي لعشاق الطبيعة، ويضمن إطاره الخشبي متانته ضد الظروف الجوية الجبلية القاسية مع الحفاظ على تناسقه بسلاسة مع المناظر الطبيعية المحيطة به.
الجماليات
يمكن للمظهر الجمالي أن يثير المشاعر ويشكل التصورات ويترك أثراً لا يمحى في نفوس من يصادفونه. ولكن في التصميم الإنشائي، من الضروري تحقيق توازن دقيق بين الجماليات والوظائف في إنشاء مبانٍ تترك انطباعات دائمة لدى المستخدمين. ومن خلال المواءمة الدقيقة بين كلا الجانبين، يمكن للمعماريين والمهندسين المعماريين والمهندسين المعماريين تصميم هياكل تأسر حواسنا وتوفر في الوقت نفسه تجارب سلسة للمستخدمين.
استخدام الخشب في تصميم المباني يمكن أن يكون وسيلة فعالة لدمج الجماليات الطبيعية والممارسات المستدامة. ونظرًا لتعدد استخداماته، فقد تم استخدام الخشب في مجموعة من الأساليب والسياقات المعمارية؛ ومن الأمثلة على ذلك سفينة نوح في متحف الخلق في كنتاكي، ومبنى مكاتب تامديا في زيورخ، ومتحف نيلسون-أتكينز للفنون في مدينة كانساس سيتي.
يوفر الخشب العديد من المزايا التي تجعله مادة مرغوبة للمباني التجارية والصناعية، بدءاً من جاذبيته الجمالية إلى الاستدامة البيئية. إن خفة وزن الخشب وقدراته الفائقة على العزل الحراري والصوتي وملاءمته للبيئة تجعله خياراً رائعاً لواجهات المباني. وعلاوةً على ذلك، فهو قابل للتخصيص بدرجة كبيرة؛ حيث يمكنك تشكيل الخشب بما يتناسب مع أي احتياجات تصميمية، بدءاً من المنحنيات وحتى الأشكال غير المتماثلة.
ميزة أخرى رائعة لاستخدام الخشب في مشاريع البناء هي مقاومته الطبيعية للحريق. فالخشب مقاوم بشكل طبيعي للهب والدخان ويمكنه حتى تحمّل فترات التعرّض للحرارة العالية لمدة تصل إلى 60 دقيقة دون أن يحترق. وهذا يجعل من الخشب مادة ممتازة للمرافق الصناعية واللوجستية والتخزينية؟ مثل مستودع كارغو بارتنر في ألمانيا، الذي يستخدم كسوة من الصنوبر المزخرف الذي يتغير حسب الطقس والوقت من اليوم!
للحصول على هياكل خشبية مثالية، يجب العمل مع مهندس متمرس. يمكن لمهندس الإنشاءات المساعدة في حساب الحمل الحي، واختيار أحجام ودرجات الأخشاب المناسبة، والمساعدة في الاختيار بين تصميمات الإجهاد المسموح به أو تصميمات مقاومة الحمل والقوة. قد يتطلب كلا النهجين عوامل أمان أعلى؛ ومع ذلك، توفر تصميمات مقاومة الحمل والقوة نتائج أكثر دقة بشكل عام.
