ثانياً : المنشآت المنفوخة مزدوجة الغشاء structures inflated by double membranes
تتكون من غشاءين ينحصر بينهما الهواء ، وهى أكثر ملاءمة للفراغات ذات البحور الكبيرة نظرا لكبر حجم الهواء المحصور .
المنشآت الداعمة للأحمال بواسطة فرق الضغط Air stabilized structures
وتتكون من غشاء انشائى واحد محمول بواسطة فرق بسيط فى ضغط الهواء بين الداخل والخارج . ويكفى ضغط يعادل عشر إلى خمس رطل / بوصة المربعة لاتزان تلك المنشآت المرتدون من خلال أبواب مروحية . والنقص فى ضغط الهواء فى هذه الفراغات الكبيرة يمكن إهماله حتى فى حالة فتح الأبواب على فترات ، كما يمكن
تعويض هذا الفاقد مباشرة فى حالة حدوثه بواسطة مكبس هوائي مركب عليه مقياس التحكم فى الضغط .
المنشآت المرفوعة بغازات أخف من الهواء Structures lifted by light gases
يمكن رفع الأغشية أو البانوهات البلاستيك لأعلى بغازات أخف من الهواء . وقد سبق استعمال هذه الطريقة فى مناطيد زبلن ذوى الهيكل الداخلي لارتكاز ودعم الغشاء الذي يتم شده بواسطة ضغط الهيدروجين ، وتسمح الجساءة التي أمكن إليها الوصول إليها بهذه الطريقة بمقاومة الأحمال الديناميكية القاسية التي تفرضها الجيوب الهوائية والدوامات.
الطابع المميز للإنشاء القشري :
حقق نظام الإنشاء القشري على تنوع وتعدد تصنيفاته مشاريع معمارية ذات بحور إنشائية لفراغات للأنواع المختلفة للفراغات سواء كانت :
• فراغات عادية .
• فراغات كبيرة .
• فراغات ضخمة.
فظهرت للإنشاء القشري مشاريع معمارية استوعبت الأنشطة على اختلافها وتنوعها فأبدع فى تطويع المادة ليحقق بحوراً إنشائية وفراغات إنتفاعية وموضحة للعلاقات التكوينية للفراغ : كالامتداد ، والاستمرارية والاحتواء الداخلي للفراغ كما أوجد فكراً معمارياً متميزاً وإمكانات تشكيلية مرنة فى فترات زمنية قياسية للتنفيذ إذا ما قورنت بالنظم التقليدية ، فتم التنفيذ بأكثر من أسلوب متطور وصولاً إلى أقل تكلفة ممكنة وأعلى جودة وسرعة إنجاز .
فوائد التشييد بالقشرة الخرسانية :
1- تعطى الاقتصاد فى المواد المستعملة.
2- حرية فى تصميم أشكال الإنشاءات سواء فى المسقط الأفقي أو القطاع .
3- سهولة إعطاء ضوء طبيعي من منطقة كبيرة فيها.
4- القدرة على تحمل الأحمال الغير متوازنة .
5- مقاومة الحريق.
6- لها قوة صلدة مخزونة حتى إذا حدث تلف عند النقط الحرجة لا يحدث تهدم للمبنى.
مشاكل التشييد بالقشرة الخرسانية :
1- تصميم القشريات يتطلب مهارة عالية فى التصميم.
2- معظم المقاولين ليسوا على دراية كاملة بمشاكل تشيدها.
3- أكثر المهندسين ليسوا على دراية كاملة أيضاً بتصميمها . كما أن الأشكال المعقدة منها تتطلب حسابات كثيرة . علماً بأن الأسقف الكبيرة من القشرة تكون مشاكل هندسية صعبة وعموماً فإن وجود الكمبيوتر فى الوقت الحاضر يحل هذه المشاكل بسرعة فائقة .
4- صعوبة معالجة أسطح القشرة الخرسانية لغرض التأثير المعماري المطلوب.
تتباين طرق الإنشاء فى هياكلها ووسائل مقاومتها للقوى ، فمنها ما تقاوم القوى بتشكيل المنشأ ذاته كالمنشآت الكابلية والخيامية والمنفوخة ومنها ما تقاوم القوى بتحليلها فى أعضاء المنشأ كافة أنواع الجمالونات ، ومنها ما تقاوم القوى تقاوم القوى بقشرتها الخارجية ، كالقشريات والبلاطات المنطبقة.
ونختص فى هذا البحث بدراسة المنشآت القشرية.
ولكي يتم تشكيل القشرة المغلقة للفراغات الإنتفاعية على تنوعها ، فإن هناك حدوداً لتصميم البحور الإنشائية ، وتلعب المادة المكونة للقشرة الخارجية للفراغ دوراً أساسياً فى تحديد الفراغات على تنوعها فالفراغات تنقسم إلى :
1. فراغ عادى Normal span..
2. فراغ كبير large span.
3. فراغ ضخم Mega large span.
وتلعب المواد الإنشائية على تنوعها دوراً أساسياً فى تكوين تلك الفراغات وسنتناول أهم هذه المواد الإنشائية ودورها فى تكوين الاتجاهات الفكرية المعمارية فى مجال إنشاء البحور الواسعة ، وتعتبر المواد التالية من أهم المواد الإنشائية :
• الخرسانة المسلحة Reinforced concrete.
• الحديد Steel.
• البلاستيك Plastic.
دور الخرسانة المسلحة فى المنشآت القشرية :
كثيراً ما تستعمل الخرسانة الظاهرة فى الأعمال المعمارية والإنشائية المختلفة وبالتالي تخدم الخرسانة الجانب الإنشائي إلى بالإضافة إلى خدمتها للجانب المعماري للمنشأ وفى هذه الحالة تكون الخرسانة الظاهرة عنصراً تصميماً ومعمارياً ، تعلب دوراً هاماً أساسياً فى إبراز الطابع المعماري والتشكيل للمنشأ.
وتحتاج الخرسانة الظاهرة إلى دقة عالية فى العمل التنفيذي ، حتى لا تظهر أي عيوب على السطح الخارجي للخرسانة وخاصة مع التغيير فى زوايا الضوء الساقط على سطحها ، وأبرز العيوب تكون ناجمة عن عدم دقة الشدة أو عملية صب الخرسانة ، وتظهر العيوب فى عدم استقامة حواف الأركان وعدم استواء المسطح أو وجود شروح فى السطح ، إلا أنه قد تظهر عيوب أخرى ناتجة عن عدم تجانس الخلطة أو عدم تجانس معالجة الخرسانة بعد الصب ، وهذه الأشياء تؤدى إلى اختلاف البنية الخراجية للخرسانة ولونها.
ولقد أتاحت الثورة الصناعية بإمكانياتها المتطورة إمكان تصنيع الخرسانة المسلحة ( سابقة الصب أو التجهيز ) بدلاً من الاعتماد على صلبات وشدات خشبية بالموقع ترص داخلها أسياخ الحديد ثم يصب فوقها الركام كما كان متبعاً ، الأمر الذى كان يستغرق وقتاً طويلاً وجهداً كبيراً من العمالة فضلاً عن استهلاك كميات هائلة من الأخشاب وعدم الدقة فى التنفيذ ، كما كان أ؛د العوامل التي سببت رفع تكلفتها فى بادئ الأمر ، أصبح فى الإمكان تصنيع أجزاء الهيكل من وحدات يسهل نقلها من المصنع إلى موقع التشييد لتركب فى أماكنها وهذا حقق الميزات التالية :
الحضور على وفر كبير فى كميات المواد المستخدمة فى تصنيعها ، وخاصة حديد التسليح.
• التوصل إلى دقة أكثر فى تنفيذ قطاعاتها واستواء أسطحها.
• زيادة متانتها والحصول على درجة أكبر من الصلابة , وخاصة عند استخدام الحديد سابق الإجهاد.
• تقليل عدد العمالة بموقع التشييد .
• إختصار مدة التشييد.
أمثلة للمنشات الفراغية
1- مسرح مدينة تالاهاس – فلوريدا Tallahassee
صمم المعماريون المتحدون Architects Collaborative المسرح واستخدموا الوحدات المخروطية القشرية فى التكوين الإنشائي للسقف فجاءت الوحدة القشرية مرتكزة على أعمدة من الخارج ومعلقة من المنتصف بواسطة أعضاء شد Tension Members وبذلك تحقق الفراغ الداخلي بدون نقاط ارتكاز داخلية فراغ يتفق والاحتياجات الفراغية كمسرح وكصالة ألعاب مغلقة .
2- مطار أبو ظبي الدولي :
يعتبر تصميم صالة السفر لمطار أبو ظبي الدولي مثلاً فريداً من نوعه ، إذ استخدام المهندس / بول أندرو الإنشاء القشري الدوران فحقق فراغاً معمارياً أتسم بالبساطة والوضوح فى التكوين المغلف للفراغ فحقق الإنشاء القشري المتطلبات الوظيفية والاحتياجات الدولية لتصميم المطارات .
قاعة كبار الزوار – مطار أبو ظبي :
لقد صمم القاعة المهندس المعماري بول أندرو مستخدماً الإنشاء القشري الدورانى والفكرة أقرب ما تكون إلى قصر الرياضة الصغير بروما للمهندس / نيرفى Nervi ، ولقد استخدم بول اندرو أكثر من أسلوب متطور فى التشييد فاستطاع بذلك أن يصل إلى أقل تكلفة وأعلى سرعة إنجاز فى تشييد القاعة.
4- مبنى دار الأوبرا بسيدني – استراليا : Sydney Opera House
يعتبر تصميم مبنى دار الأوبرا بسيدني تصميماً فريداً من نوعه إذ تم استخدام الإنشاء القشري المزدوج الانحناء فى التكوين الخارجي للقشرة.
5- مطار الملك فهد الدولي الظهران - السعودية
لقد استخدم الإنشاء القشري فى تغطية مساحة 135 × 270 م باستعمال قبوين متقاطعين ( إنجاز جديد باستخدام الإنشاء القشري لو كتب له التنفيذ ) فقد روعي فى التصميم تحقيق فراغات مفتوحة تتفق والمتطلبات الوظيفية للفراغ مع تداخل الفراغات الداخلية والخارجية.
6- مطار الملك خالد بالرياض – المملكة العربية السعودية :
أ- المحطة الملكية :
استخدمت الوحدات القشرية سابقة التجهيز ومثلثة الشكل حيث بلغ طول ضلعها 21.9م لتغطية الصالة الداخلية للمحطة مسدسة الشكل ، فتم تنفيذ بحر إنشائي حوالي 43.8م مع اختلاف مناسيب الوحدات لزوم الإضاءة والتهوية للفراغ الداخلي.
ب- محطة الركاب :
تم تغطية المحطة باستخدام الإنشاء القشري بوحدات مثلثة الشكل طول ضلعها 24.00م وهو أكبر بحر نفذ بالمحطة وقد شكل السقف من وحدات مثلثة الشكل مع اختلاف مناسيب الوحدات ، مع استخدام أحدث طرق التشييد سابقة التجهيز ( الوحدات المثلثة القشرية ) .
ج- جامع المطار :
بدا تصميم سقف جامع المطار وهو عبارة عن قبة مكونة من جمالونات حديدية كروية محمولة على أعمدة من الحديد حيث بلغ قطر القبة حوالى 33.00م واستخدمت الخرسانة المسلحة كوحدات قشرية للتغطية وقد اتبعت أحدث طرق التشييد المتطورة للوصول إلى أعلى جودة وسرعة إنجاز.
7-صالة ألعاب مغطاة بروما – إيطاليا عام 1960 :
وهى تسع 4000 متفرج فى حالة وجود الملاعب الكبيرة ( كرة يد ، كرة طائرة ، كرة السلة ، التنس ) وتسع 5500 متفرج فى حالة وجود الملاعب الصغيرة ( الملاكمة ، المصارعة ) .
أما المدرجات فروعي فى تصميمها الرؤية البصرية السليمة بحيث يتاح مشاهدة جميع أناء الملعب مع وضع العناصر والخدمات جميعها أسفل المدرجات مع مراعاة اختيار الفراغ المناسب لكل منها حسب وظيفته ، كما روعي فصل غرف تبديل ملابس اللاعبين والحكام عن باقي العناصر الخاصة بخدمة الجمهور ، كدورات المياه والبوفيهات ، كما تم فصل مداخل اللاعبين والحكام إلى أرض الملعب فصل تام عن مدرجات الجمهور ، حتى لا يحدث أي احتكاك فيما بينهم مع الاعتماد أساسا على الإضاءة الصناعية الموجودة فى أعلى الصالة ، كما كانت هناك إضاءة طبيعية للصالة فى المحيط الدائري أعلى مدرجات الجمهور .
مع معالجة المشاكل الصوتية داخل الصالة بواسطة التصميم المعماري نفسه ، فقد كانت التغطية عبارة عن قوس كبير من دائرة يقع مركزها فى باطن الأرض مما يؤدى إلى عدم تكوين أي بؤرة صوتية داخل الصالة كما ان ميول الجدران والأسقف تؤدى الى تشتيت الصوت فى عدة اتجاهات مما يؤدى فى النهاية إلى زواله .
مع الاعتماد على التهوية الصناعية مع وجود تهوية طبيعية من النوافذ الجانبية فى حالة عطل التهوية الصناعية .
أما من ناحية الهيكل الإنشائي عبارة عن شكل قشري عبارة عن جزء من كرة مكونة من عدة وحدات من الخرسانة المسلحة سابقة التجهيز يبلغ عددها 1620 قطعة وهى ترتكز على 36 نقطة ارتكاز من الخرسانة المسلحة تقع فى محيط الشكل الدائري للصالة وهى ذات شكل خاص على هيئة ( Y ) فى المسقط الأفقي وفى الواجهة الجانبية على هيئة ( Y ) مقلوبة وقد وضعت نقط ارتكاز فى اتجاه اشعاعى ينبع من قلب الصالة وعلى أبعاد متساوية مقدارها 10 درجات .
أما السقف القشري فكان يرتكز على مجموعة من الكمرات الخرسانية المتقاطعة تعطى شكل ( معين ) إلى ان تصل إلى مركز الصالة المغطى بجزء علوي منفصل ومما جدير بالذكر أن هذه الصالة من عمل المهندس الإنشائي المعروف ( نيرفى ) الذي سبق ان قدم أعمالا كثيرة فى مجال الإنشاء بواسطة الوحدات الجاهزة .
8-البحور الواسعة LARGE SPANS
1. عمارة ما بين النهرين اتسمت بالحوائط السميكة من الطوب اللبن ولكن مع تطور القباب استطاعوا ان يوجدوا فراغات واسعة مثلما فى قصر فيروزا باد ثلاث قباب بقطر 40 قدم .
- مسقط أفقي .
- واجهة .
- قطاع عرضي مار بالقباب الثلاث .
2. فى قصر سار فستان PALACE AT SARVISTAN ظهر القبو حاملا للقبة بقطر خمسين قدما .
- منظور خارجي .
- مسقط أفقي .
3. فى العمارة الرومانية وصلت القبة فى البانثيون إلى قطر 43.3 متر وبنفس الارتفاع .
- قطاع مار بالمدخل .
9-كنيسة سانت ماريا ديلا فيورا فلورنسا S. MARIA DELLA FIORA
فى العصر الرومانسكى قبة بيضاوية مزدوجة بقطر 43 م وارتفاع 115م تصميم برونولسكى BRUNE LESCHI
قطاع عرضي بالمحطة يوضح الهيكل الحديدي للتغطية ببحر 80 متر وكانت نموذج لصالة الماكينات GALERIE DE MACHINES التي ظهرت بعد ذلك بعشرين عاما .
فى كنيسة سانت ماريا دل كونسولازيونى MARIA DELLA CONSOLAZIONE قبة دائرية ذات رقبة اسطوانية مرتكزة على مربع باستعمال المثلثات الكروية .
وهى قبة مزدوجة الداخلية نصف دائرية والخارجية مدببة و قطر القبو الداخلية المفتوحة من أعلى 31 متر و تعلوها قبة مخروطية من الطوب ثم قبة نصف دائرية ذات حشوات و أعصاب مركزية من الخارج .
10-قبة كنيسة القديس بطرس :
والمثل السابق يختلف عن شكل قبة كنيسة القديس بطرس " سان بيترو " بروما وقد بنيت فى النصف الثاني من القرن السادس عشر ، وهى على شكل نصف كرة .
وقد بنيت من قبة مزدوجة ، والداخلية منها بقطر 42.60 متر ويفصلها عن القبة الخارجية فراغ يبدأ اتساعه من أسفل 75 سم وينتهي من أعلا حتى يصل عند بدء الشخشيخة إلى 3.40000 متر . وقد بنى فى هذا الفراغ عدد 16 دعامة ساندة موزعة على استدارة القبة بسمك 2.70 متر فى أسفلها على أن يقل هذا السمك كلما ارتفعنا إلى أعلا حتى يصل إلى 90 سنتيمترا .
إلا أننا نلاحظ عدم ربط هذه الدعامات الساندة مع بعضها البعض كالطريقة التي أتبعت فى قبة كاتدرائية الروم بفلورنسا السابق شرحها ولكن قويت برباطات من سلاسل حديدية بين المداميك عند البناء ، ونرى مسقطا وقطاعا لشرح تفاصيل هذه القبة .
11-قبة جامع أيا صوفيا بالقسطنطينية :
ومن أشهر القباب المعروفة ، قبة جامع اياصوفيا بالقسطنطينية وهذه القبة من النوع المركب ويبلغ قطرها حوالى 32 مترا ، كما يبرز المعلقات أفقيا بحوالى ثمانية أمتار ، وهناك أربعون نافذة صغيرة حول قاعدة القبة تتخللها الركائز الساندة أو الدعامات لتقوية القبة .
ولهذا البناء تاريخ قديم إذ أنه كان من أهم المباني البيزنطية ، وقد بنى ليكون كنيسة للقديسة " صوفيا " بالقسطنطينية الا أنه حول إلى جامع فى العهد العثماني بعد تعديل فى مبانيه وإضافة بعض الإضافات كالمآذن . وقد اهتم به مصطفى كمال قبل وفاته ببضع سنوات . إلا أنه حوله بعد ذلك إلى متحف أثرى .
وقد بنيت قبة هذا البناء من مداميك حلقية من الطوب الأحمر بقطر 32 مترا – كما سبق أن ذكرنا – وارتفاع 14.5 مترا . ومن الملاحظ فى بناء هذه القبة أنه قد عمل حساب لرفس أرجل القبة فأقيم شكل نصف قبة على كل من الجانب الشرقي والغربي من البناء الحامل للقبة عند الحنايا كما نرى فى المسقط والقطاع فى الشكل السابق الذي يشرح تفاصيل هذه القبة .
وقد بنيت نصف القبة على شكل نصف أسطوانة رأسية سندت بأنصاف قباب أو قبوات أصغر ، وقد بنى كذلك فى الجهتين الشمالية والجنوبية من البناء الحامل للقبة قبوة أسطوانية مدعمة بدعامات ضخمة من البناء .
12-مطار دالاس DULLES AIRPORT
سارينن وتسقيفة عبارة عن أسلاك مشدودة بينها بلاطات خرسانية مقعرة محمول على أعمدة مائلة إلى الداخل . وقد استطاع سارينن ان يضم كل النشاطات المطلوبة تحت سقف واحد وجعله أكثر فهما للمستخدم وتوفيرا للأرض والتكاليف ومراعاة للإضاءة والاعتبارات الجمالية الأخرى .
13-مترو بوليتان جمنازيوم فى طوكيو 1990 TOKYO METROPOLITAN GYMNASIUM
تصميم فيوميهيكو ماكى FUMIHIKO MAKI وتغطية عبارة عن سقف منطبق من الهياكل الحمالونية الفراغية ببحر 120 م ويسع 10000 متفرج .
14-مطار كانزاى الدولى فى أوزاكا اليابان 1990 KANSAI INTERNATIONAL AIRPORT OSAKA ; JAPAN
للمعماري رينزو بيانو RENZO PIANO وهو أطول مبنى فى العالم إذ يزيد طوله عن ميل ، والإنشاء عبارة عن جمالون فراغي خطى يصل فى صالة الركان إلى بحر 82 متر تقريباً ويمتاز بشكله الانسيابي .
كما اعتمد على الزخرفة الإسلامية والأشكال الهندسية فى كثير من التصاميم الداخلية والمداخل الرئيسية.
1- الأسقف القشرية الرابضة على الأرض ( معرض تورينو لنيرفى 1948 )
2- قطع الوحدات القشرية مسرح إم أى تى لسارينن فى ماستشوتيس 1952 – 57
3- القطع والتجميع لوحدات قشرية مزدوجة الانحناء كنيسة سانت فرنسيس أوف أسيسى للمعماري أوسكار نيمايير فى بامبولا البرازيل.
4- قطع وتجميل وحدات القطع الزائدى المكافئ صالة متعددة الاستعمالات فى روشتوك ، ألمانيا لكاوفمان
5- . قطع الصدفات القشرية ووضعها على الأرض سوق مدينة روين فرنسا للمهندسين سيمون موريسو سارجر باريس
15-إستاد الملك فهد الدولى بالرياضي
يمثل سقف إستاد الملك فهد الدولى بالرياضي مدى اعتزاز ابن المملكة بالخيمة البدوية حيث استوحى المصمم فكرتها منها ليبرهن للعالم أجمع أن روعة تقنيات العصر يمكن أن تسكن قلب الخيام وأن تخضع لأصالة الصحراء وفاء للتاريخ وإجلالاً للماقضى المجيد .
كما وأن واجهات المبنى الرئيسي للإستاد قد أخذت من شكل خلايا النخل لتبرهن عن تكاتف الأيدي فى سبيل رفعة هذا الوطن ورقية.
أما فيما يختص بتنسيق الموقع فيظهر أيضاً وفاء إن الوطن للنخلة حيث تم زرع أكثر من 800 ثمانمائة نخلة فى المناطق الخارجية المحيطة بالمبنى الرئيسي إضافة إلى بعض الشجيرات والأشجار.
16-مسجد قبة الصخرة :
تبلغ قطر قبة المسجد حوالي 20.5 متر و ترتكز على دعامات و أعمدة لتحقق فراغات واسعة للمصليين و قد حرقت على يد اليهود و قد تم إعادة ترميم القبة على يد علماء الآثار المصريين و تتكون القبة من الخشب المغلف بالرصاص و الطبقة الخارجية من النحاس الأصفر مما يعطيه اللون البراق
17-منصة الرئيس الراحل محمد أنور السادات
تعتمد فكرتها الفراغية عن طريق تثبيت السقف على أعمدة ارتكاز مما تتيح فراغ للجالسين في المنصة .
18-منشأ فراغي في أرض المعارض-مدينة نصر :
19-مشروع أيدن في انجلترا :
20-قبة الألفية في انجلترا:
21- محطة سكة حديد سانت بنكراس :
تصميم المهندس بارلو عام 1868 للتغطية ببحر 80 متر
22-مطار سانت لويس – أمريكا :
استخدم المصمم القباب المتقاطعة في التغطية لخلق مساحات واسعة و فراغات
موضوع: المبانى الفراغية 
الخميس 18 سبتمبر - 0:05
