ما هي المباني الخرسانية الشاهقة؟
المبنى الشاهق عبارة عن مبنى ذو مساحة صغيرة ومساحة سقف صغيرة وواجهات هائلة، حيث أن المباني الشاهقة لديها القدرة على تخفيف الزحف العمراني، كما يمكنها التعامل مع قضايا الكثافة العالية ونقص الأراضي المتاحة للتطوير.
يعد النهج المتبع تجاه تشييد مبنى شاهق تحديًا وبالتالي يتطلب مراعاة العوامل الحاسمة. كما سيتم مناقشة بعض التحديات في التصميمات المعمارية والهيكلية والميكانيكية والتحقيقات والبناء والصيانة في هذه المقالة.
ما هي تحديات البناء في المباني الشاهقة؟
1. الهياكل خفيفة الوزن:
تم تصميم الهياكل الشاهقة لتكون خفيفة الوزن، ممّا يجعل اختيار المواد للأعضاء الهيكلية وغير الهيكلية تحديًا أثناء التخطيط والتنفيذ. حيث يصبح من الضروري الاستفادة من الخرسانة عالية الأداء (HPC) والخرسانة سابقة الإجهاد والبناء المركّب من الفولاذ والفولاذ عالي القوة والبناء الخفيف للجدران والفواصل، وما إلى ذلك.
2. تصميم مقاوم للرياح والزلازل:
تعتبر قُوى الرياح والزلازل من أكثر الأَحمال السائدة التي تتطلب تصميمًا جانبيًا للهياكل. علاوة على ذلك، قد يعاني السكان من آثار الغثيان، في حالة الانحرافات والاهتزازات الكبيرة. ومن ثم، يجب أن تصمم المباني بما يتناسب مع ظروف السلامة والراحة من الزلازل.
في المباني ذات العزل الأساسي، يتم تعديل استجابة المبنى بطريقة تجعل الأرض أدناه قادرة على التحرك دون نقل أي حركة أو الحد الأدنى من الحركة إلى الهيكل أعلاه. وبالتالي، تم اعتماد العزل الأساسي للمباني الشاهقة.
عادةً ما تكون أحمال الرياح هي العامل الحاكم للتصميم الإنشائي في حالة المباني الشاهقة. حيث يلعب شكل المبنى دورًا حيويًا في تقليل قوى الرياح. وبالتالي، يفضل استخدام المباني المربعة ذات الزوايا الدائرية أو المشطوبة أو شبه الدائرية والمربعة.
3. التحقيقات الجيوتقنية:
تحتاج أساسات المباني الشاهقة إلى اهتمام خاص، سواء أثناء البحث الجيوتقني أو البناء. حيث أن المبدأ الأساسي للتحقيق الجيوتقني هو التعمق في الأرض مثل ارتفاع المبنى. علاوة على ذلك، قد يتطلب الأمر أيضًا تصميمًا فريدًا للأساسات مع تحليل مفصّل.
4. توفير الطوابق السفلية:
نظرًا لوجود متطلبات كبيرة لخدمات وقوف السيارات في المباني الشاهقة، يصبح توفير الطوابق السفلية أمرًا ضروريًا تقريبًا. حيث تشكل جميع الأنشطة المرتبطة ببناء الطوابق السفلية مثل الجدران الاستنادية والجدران الحاجزة والعزل المائي تحت الأرض تحديًا للمصممين والمهندسين.
5. كفاءة نظام النقل العمودي:
يجب أن تكون أنظمة النقل العمودي عالية الكفاءة وسريعة في المباني الشاهقة، خاصة إذا تم استخدامها في مسار واحد. حيث تعتبر تقنية الحبل الخفيف الفائق مع لب من ألياف الكربون وطلاء عالي الاحتكاك أو مزيد من التكنولوجيا المتقدمة مواتية.
على الرغم من أن عدد المصاعد لا يمثل مصدر قلق في الوقت الحاضر، ولكن في المستقبل، سيتم تحسينها مع مراعاة التقدم والاستدامة وتكلفة المساحة.
6. البناء والسلامة من الحرائق:
يجب دمج السلامة في المباني الشاهقة من خلال السلامة الهيكلية وسلامة العمال أثناء البناء والصيانة والسلامة من المكونات المتساقطة والسلامة من الحرائق والسلامة من الصواعق، وما إلى ذلك. حيث يمكن أن تكلف حوادث الحريق في المباني الشاهقة أضرارًا جسيمة مما يجعل السلامة أولوية قصوى للمباني الشاهقة.
تمثل السلامة من الأجسام المتساقطة أثناء تشييد المباني الشاهقة وصيانتها تحديًا آخر. وبالتالي، يجب اختيار مواد الواجهات الخارجية بعناية بناءً على حاجة المبنى.
7. سرعة البناء:
تمثل سرعة البناء في المباني الشاهقة تحديًا آخر. ويتم دائمًا اعتماد تقنيات البناء الجديدة في الهياكل الشاهقة للسرعة، والتي تضمن أيضًا الجودة والسلامة والاستقرار الاقتصادي. كما تم اعتماد هياكل مسبقة الصنع من الصلب والمركّب و الخرسانة المسلحة مع الخرسانة عالية القوة في المباني الشاهقة مع أحدث تقنيات القوالب.
يعد ضخ الخرسانة ومواد ومعدات الرفع والعمل على مستويات أعلى في المباني الشاهقة من التحديات الرئيسية لتحقيق السرعة.
8. الإصلاح والصيانة:
يعد إصلاح وصيانة المباني والخدمات الشاهقة، بما في ذلك التنظيف اليدوي للواجهات، تحديًا آخر قد يتم استبداله قريبًا بالصيانة الآلية في المستقبل. كما أن تكاليف الصيانة والإصلاح مرتفعة أيضًا في مثل هذه المباني. حيث يمثل توفير الوصول السهل لصيانة الخدمات أيضًا تحديًا للمهندسين المعماريين والمهندسين.
يجب إعطاء الأولوية لاستخدام المواد التي لا تتطلب صيانة أو تتطلب الحد الأدنى من الصيانة في المباني الشاهقة. كما يجب أن تكون المواد المستخدمة في الخدمات والمكونات التي يصعب الوصول إليها متوافقة مع عمر المباني حيث يصعب الصيانة واستبدالها في المباني الشاهقة.
9. توفير خدمات صحية فعالة:
تعتبر خدمات السباكة ضرورية في المباني الشاهقة. وَيعد تصميم تخزين المياه وضغط المياه في مختلف الطوابق ونظام المياه المعاد تدويره والتربة ونظام تصريف النفايات وأنابيب مياه الأمطار من المهام الصعبة، إلى جانب صيانة وإصلاح خدمات السباكة.
كل مبنى فريد من نوعه ويأتي مع حلول تصميم محددة وبالتالي يتطلب تصميم السباكة الذي يكمل احتياجات المبنى.
