أجيال المباني الخرسانية الشاهقة

ماذا يعني أجيال المباني الخرسانية الشاهقة؟

إنّ مستوى البناء الشاهق الذي نراه اليوم هو نتيجة لِسلسلة من عمليات البناء والتنمية التي تم تنفيذها على مدار سنوات. وفي البداية، كانت هياكل ثقيلة ومتينة، والتي تغيرت بمرور الوقت إلى هياكل خفيفة الوزن كما نرى اليوم.

المباني الشاهقة التي نراها حاليًا وتلك قيد الإنشاء هي الجيل الرابع من المباني الشاهقة. كما يتميز المبنى الشاهق من الجيل الرابع بتركيز قوي على السلامة والحماية جنبًا إلى جنب مع عوامل سلامة الحياة. حيث سنرى من خلال الجيل المختلف من تشييد المباني الشاهقة باختصار في القسم القادم.

تشييد المباني الشاهقة من الجيل الأول:

المبنى الشاهق الذي تم تشييده خلال الجيل الأول يأخذ جدرانًا ثقيلة الوزن. ولقد تم بناء الجدار الخارجي باستخدام الحجارة أو الطوب. حيث أنه عند النظر في سمك الجدار، تم إعطاؤهم بسماكة أكبر. وهذا لضمان أن الحمل الكامل فوق المبنى يتم حمله بشكل صحيح بواسطة الجدران.

مثال على مبنى شاهق من الجيل الأول هو مبنى مونادنوك (Monadnock) في شيكاغو. وتم بناء هذا المبنى من عام 1889 إلى عام 1891. حيث يتألف المبنى من 16 مخزنًا ويعتبر أطول مبنى حاملة في العالم. كما يبلغ سمك الجدران في القاعدة 6 أقدام. وكانت هذه السماكة وسيلة لنقل الأحمال من الطوابق العليا.

توصلت معظم السلطات في الجيل الأول إلى توصية مفادها أن سمكًا يساوي 12 قدمًا ضروريًا لدعم الحمل من الطابق الأول. حيث تمت إضافة قيمة السماكة هذه بأربع بوصات مع كل زيادة في القصة. وقد حد هذا من بناء الطوابق الأكبر من 10. كما كان مبنى مونادنوك (Monadnock) المذكور أعلاه استثناء في تلك الفترة.

تتميز العديد من المباني الشاهقة من الجيل الأول بواجهاتها المصنوعة من الحديد الزهر. حيث تحتوي بعض المباني على أعمدة مصنوعة من الحديد الزهر ولكنها لم تكن محمية. وحتى أعمدة الحديد المطاوع والعوارض الفولاذية كانت تستخدم. كما كانت معظم الأرضية في تلك الفترة مصنوعة من الخشب. حيث أن هذه حلقة ضعيفة أثناء هجوم بالحريق. وقد أدّى ذلك إلى انهيار العديد من المباني.

كانت الفَتحات العمودية غير المحمية من الممارسات الشائعة في تشييد المباني الشاهقة. وفي كل مكان في مبنى شاهق، كان استخدام السلالم المفتوحة وأعمدة المصاعد وآبار الإنارة أمرًا شائعًا. حيث أن هذه الميزات مقيدة في تشييد المباني الشاهقة الحديثة.

الجيل الثاني من تشييد المباني الشاهقة:

يمكن أيضًا تسمية البناء الشاهق في الجيل الثاني باسم البناء الشاهق قبل الحرب العالمية الثانية. حيث أدّى هذا العصر إلى تطوير الهياكل الفولاذية المحمية. وفيما يلي السمات التي ميزت المباني الشاهقة في هذا الجيل هي:

• تجميع مقاومة الحريق.

• مرفقات التسليح.

• التقسيم.

• استخدام مواد غير قابلة للاحتراق.

تم توفير حاوية البناء لجميع أنواع الهياكل المعدنية. وتم توفير هذا أيضًا للأعمدة الرأسية المحاطة بالبناء والبلاط. حيث تم بناء الأرضية من خلال وجود أرضيات خرسانية مبنية على الطوب أو أقواس من البلاط المجوف. كما تم تقسيم مناطق الطابق.

كان استخدام المواد القابلة للاحتراق محدودًا في البناء كخطوة لتحسين مقاومة الحريق. حيث تعتبر المباني التي شيدت في فترة ما قبل الحرب العالمية الثانية من أكثر المباني الممتازة. ومن أجل الوصول بشكل أقرب إلى التهوية والإضاءة الطبيعية، يحتوي المبنى على مساحات أرضية صغيرة. كان شائعا في المبنى.

تم اشتقاق المزيد من مساحات الطوابق المفتوحة في المباني الشاهقة الحديثة مع اختراع نظام التدفئة المركزية وأنظمة تكييف الهواء (HVAC) وأنظمة الإضاءة الفلورية وما إلى ذلك.

كان المبنى الشاهق في هذه الفترة يحتوي على أرضيات كانت منطقة حريق منفصلة جيدًا. حيث يعتبر مبنى إمباير ستيت (Empire State Building)‏ في نيويورك أفضل مثال على تشييد المباني الشاهقة من الجيل الثاني.

تشييد المباني الشاهقة من الجيل الثالث:

يُعرف بناء الجيل الثالث من المباني الشاهقة باسم البناء الشاهق بعد الحرب العالمية الثانية. وقد أدّى ذلك إلى تطور أساليب ومواد بناء أخف بكثير. حيث كان هذا العصر هو ظهور هيكل نوع الإطار الفولاذي مع جوهر، أو بعبارة أخرى، تقنية بناء مركزية. وجدار خارجي مشترك يحيط بالهيكل الأساسي الداخلي.

الجدار الخارجي إمّا زجاجي أو نوع من المواد الحجرية. يحتوي الإطار الفولاذي الخارجي على جدار ستارة متصل به عن طريق التثبيت. كما يتم التثبيت بطريقة توجد فجوة بين الإطار الهيكلي والجدران الستائرية. حيث أنه ضمن هذه الفجوة، يتم وضع مادة لوقف الحريق أو يكون هناك احتمال لحدوث نوع من التمديد الرأسي للحريق.

هذه مشكلة كبيرة وراء الحرائق في المباني الشاهقة الرئيسية. وطريقة ونوع التوقف المستخدمة مماثلة لتلك المستخدمة لملء الفراغ كما هو مذكور أعلاه، وهي مهمة للغاية. حيث استخدمت العديد من المباني مواد إيقاف احتكاكية للحريق مثل الصوف الصخري ليتم وضعها في فجوة الحائط الساتر. كما يتم تثبيت هذا في مكانه عن طريق الاحتكاك.

عندما تصبح المادة مبللة بسبب المطر أو ماء التكييف أو لأي سبب آخر، تمتص هذه المادة الماء وتصبح ثقيلة. وبمجرد أن تصبح ثقيلة للغاية تسقط. مثل هذا الوضع يجعل فجوة الحائط الساتر غير محمية. هذا يخلق مسارًا مفتوحًا لانتشار النار الرأسية. حيث يستفيد هذا الجيل من التدفئة المركزية وكذلك نظام التهوية (تكييف الهواء وما إلى ذلك) داخل المبنى بشكل كبير.

يرتبط هذا أكثر بالحركة الجوية وامتداد الدخان والقضايا المتعلقة بالحرائق. كما يمكن تعريف مباني الجيل الثالث هذه على أنها بلا نوافذ حيث يتم استخدام نظام (HVAC) المشترك. حيث واجه الساكنون مشكلة الخروج بسبب عدم وجود أبراج إطفاء ونقص سلالم مقصيه بعيدة.

يحتوي المبنى الحديث الشاهق على درج في الهيكل الأساسي لن يظل بعيدًا عن الوصول إليه. ونظرًا لأن هذه النوى تحتوي على معظم ترتيب السلالم، فقد لوحظ أنها كانت أكثر تلوثًا بالدخان ونواتج الاحتراق عند بدء احتمال حدوث حريق خطير. حيث تم توفير الضغط على السلالم من قبل العديد من المرتفعات الحديثة، لكنها كانت غير مجدية.

أثناء الإخلاء الجماعي، يصبح الضغط على الدرج بلا فائدة نظرًا لوجود فتح متعدد للباب بسرعة. كما اتبعت العديد من الهياكل الشاهقة الضخمة ميزات بناء فريدة للوصول إلى الارتفاعات المطلوبة. حيث أن استخدام برج البحار ومركز التجارة العالمي السابق تصميم البناء الأنبوبي.

يستخدم التصميم الإنشائي الأنبوبي أعضاء تحمل أحمال عالية لربط المباني وإحاطةها. ويجب أن تتحمل الأعضاء الداخلية حمولة أقل. كما يتم وضع الأقسام والتصاميم بناءً على هذه المعايير في تشييد مبنى أنبوبي. حيث أنه من أجل دعم الأرضية، يتم استخدام تركيبة الجمالون.

الجيل الرابع من المباني الشاهقة:

بدأ هذا الجيل من تشييد المباني الشاهقة وهو في طريقه. ويسمى هذا أيضًا باسم البناء الشاهق بعد 11 سبتمبر. كما تجعلنا هياكل الجيل هذه نرى قيامة العديد من الميزات التي نشاهدها في الجيل الثاني.

بالنظر إلى جميع القيود المفروضة على إنشاءات الجيل السابق، يعتبر البناء الشاهق الأحدث وسيلة للخروج من خلال بئر السلم. كما يعتبر هذا أيضًا وسيلة لمساعدة إدارات مكافحة الحرائق عن طريق العمليات اللوجستية.

على سبيل المثال، استخدام المصاعد المحمولة في حاوية ثقيلة مقاومة للحريق والانفجار والانهيار والدخان. حيث أن تقنيات البناء القوية هذه مكلفة. ولكن القلق بشأن الحريق وسلامة الأرواح يتنازل عن التكلفة.