نُشرت هذه المقالة في الأصل في صحيفة The Architect’s Newspaper حيث “يطبق المهندسون المعماريون أحدث ما في التصنيع والتصميم والتصور على الأخشاب القديمة”.
في كثير من الأحيان ، يتم تقديم مجال الهندسة المعمارية مع ما أشير إليه على أنه “مواد البناء المعجزة” التالية. مكنت الخرسانة من توسيع الإمبراطورية الرومانية ، والمدن ذات الكثافة الفولاذية إلى مرتفعات لم يكن من الممكن التفكير فيها سابقًا ، وأعاد البلاستيك تشكيل الهندسة المعمارية الداخلية واقتصاد البناء معها.
ولكن سيكون من المعقول أن نتساءل عن سبب وكيفية منح الأخشاب في القرن الحادي والعشرين وضع معجزة في نهاية خط زمني يبلغ طوله عدة آلاف من السنين. على الرغم من أن سطحها الخشن والتجمع الذي يشبه اللغز قد يبدو مناقضًا للطلب العالمي الحالي على تطوير المباني الأسي ، فإن متانة الأخشاب وقابلية تجديدها وقدرتها على عزل الكربون – بدلاً من إطلاقه – هي التي تلهم صناعة البناء للاستثمار بكثافة في مستقبلها.
الأخشاب المتداخلة (CLT) ، وهو شكل مرن للغاية من الخشب الهندسي المصنوع من طبقات اللصق من الخشب المنشور معًا ، تم تطويره لأول مرة في أوروبا في أوائل التسعينات ، ومع ذلك لم يكن المنتج شائعًا حتى 2000s وتم تقديمه فقط في قانون البناء الدولي في عام 2015. في حين كانت الشركات متوسطة إلى كبيرة في جميع أنحاء العالم تتنافس على بناء أكبر أو أطول هياكل خشبية لإثبات قابليتها للمقارنة للخرسانة والصلب ، قام عدد من الممارسين المستقلين بتطبيق أحدث طرق التصنيع ، وتقنيات التصميم الحسابي ، والبرمجيات المرئية للمواد البدائية. هنا ، يعرض AN مقطعًا عرضيًا من العمل التجريبي الذي يتم متابعته حاليًا مع الاعتقاد بأن الأخشاب يمكن أن تكون في المستقبل ما كانت عليه الخرسانة والصلب والبلاستيك في الماضي.
أنا ليزا ميبوم
في خريف عام 2018 ، قام 15 من طلاب الأستاذة آنا ليزا ميبوم في جامعة كولومبيا البريطانية (UBC) ، جنبًا إلى جنب مع ديفيد كوريا في جامعة واترلو ، وأوليفر ديفيد كريج من Intelligent City ، و 22 مشاركًا في الصناعة قاموا بتصميم وإنشاء Wander Wood السنوي الثالث Pavilion ، هيكل خشبي ملتوي ، مشبكي يتكون بالكامل من مكونات غير متطابقة.
من خلال الاستفادة من موارد التصنيع المتقدمة المتاحة في مركز UBC لمعالجة الأخشاب المتقدمة ، بما في ذلك مطحنة CNC وروبوت صناعي متعدد المحاور ، كان المشروع فرصة تعلم لفريق التصميم الخاص به ومظاهرة لجمهور أوسع أن الأخشاب هي أكثر من مادة قابلة للتطبيق يمكن تطبيق تقنيات التصنيع المعاصرة عليها. يشكل الجناح مقعدًا على أحد الأطراف كبيرًا بما يكفي لشخصين ، وتقوم دعوة عامة باختبار قوة الهيكل ومتانته لأنفسهم.
في حين أن الجناح لا يتطلب سوى ثلاثة أيام للتصنيع والتجميع في الموقع ، فقد تم إنفاق قدر كبير من الوقت والطاقة لضمان تجميعه السريع عندما يحين الوقت. تم إنشاء سير عمل تصميم صارم يوازن بين عملية التصميم التكراري والإخراج الهندسي السريع الذي يمثل تسلسل التجميع المنطقي. تم بعد ذلك طحن كل قطعة من الجناح لتشابكها في مكانها وتأمينها أكثر بواسطة المسامير المعدنية.
تم تصميم المشروع جزئيًا لتعليم الطلاب استراتيجية واحدة لتضييق الفجوة بين التصميم الرقمي والتصنيع المادي أثناء تطبيق مادة جديدة. في هذا السياق ، تم استخدام روبوت صناعي قياسي طوال عملية التصنيع التي تم بعد ذلك “إعدادها مع جهاز دمج مخصص للعمل على الخشب” ، وفقًا لـ Meyboom.
جيل ريتسين
في حين أن جيل ريتسين ، المهندس المعماري والأستاذ في كلية بارتليت للهندسة المعمارية ، قد جرب منذ فترة طويلة التصميم الحسابي والأساليب الجديدة للتصنيع ، دفع التركيز الأخير على الأخشاب ممارسته إلى اتجاه جديد جريء. على سبيل المثال ، كان الهيكل الخشبي العملاق الذي تم تثبيته في الأكاديمية الملكية بلندن في أوائل عام 2019 ، أول محاولة قام بها المهندس المعماري لتطبيق الواقع المعزز على بناء الأخشاب المعياري من خلال استخدام Hololens من Microsoft. وأوضح ريتسين “استخدمنا AR لإرسال التعليمات مباشرة من النموذج الرقمي إلى الفريق العامل في الموقع”. “يساعدنا الواقع المعزز إذن على فهم شكل عملية الإنشاء المؤتمتة بالكامل ، حيث يتواصل النموذج الرقمي مباشرة مع الأشخاص والروبوتات في الموقع.”
في مسابقة دولية أقيمت مؤخرًا في نورمبرج بألمانيا ، وضع Retsin نصب عينيه على نطاق أوسع بكثير لما كان يمكن أن يكون أول قاعة موسيقية خشبية مسبقة الصنع في العالم. تم تصميم الاقتراح بالتعاون مع المهندس المعماري ستيفان ماركوس ألبريشت والاستشارات الهندسية Bollinger-Grohmann ومهندسي المناخ Transsolar والمتخصصين في الصوتيات لمشاريع المسرح ، ويستفيد الاقتراح من موقع الموقع في منطقة بها وفرة من الأخشاب بينما يتصور تطبيق المواد على تحدي فريد من نوعه نوع البناية. يُظهر شكل المبنى خفة المواد باستخدام وحدات مسبقة الصنع منشار مسنن CLT بسعة 30 قدمًا فوق مساحات الردهة الرئيسية ، والتي يتم كشفها من الخارج بفضل غلاف زجاجي سلس.
قال ريتسين ، “إن التصميم في الأخشاب لا يعني فقط مستقبلًا أكثر استدامة ، ولكن أيضًا لديه مهندسون معماريون يعيدون تصميم المباني بشكل عميق من الألف إلى الياء”. “إنها مهمة إبداعية صعبة ، نحن نتساءل حقًا عن الأجزاء الأساسية ، اللبنات الأساسية للهندسة المعمارية مرة أخرى.”
كيسي ريهم
بالنسبة لأستاذ SCI-Arc Casey Rehm ، فإن العمل مع الأخشاب يعني تحدي العديد من القضايا في مجال الهندسة المعمارية في وقت واحد. الأخشاب هي مواد بناء نادرًا ما يتم أخذها في الاعتبار في لوس أنجلوس نظرًا للوقت المرتفع وتكاليف المواد المرتبطة بنقلها وتصنيعها. قال ريهم: “في الوقت الحالي ، تقوم الصناعة يدويًا بوضع اثنين من ستة في المطابع الصناعية ، والضغط عليها في الألواح ، ثم قطع فتحات النوافذ يدويًا”. ولكن إذا تم تبني نفايات الأخشاب نفسها كمواد بناء ، فقد جادل بأن المواد يمكن أن تكون أكثر فعالية من حيث التكلفة على مستوى العالم.
في حين تم استخدام الأخشاب في تشييد هياكل كبيرة بشكل متزايد حول العالم ، مثل تطوير المساكن متعددة الطوابق ومباني المكاتب ، تعتقد Rehm أن المواد يمكن تكييفها بشكل معقول على نطاق أصغر للنشر السريع. في هذا السياق ، يبحث ريهم عن استراتيجيات مع طلابه لإنتاج لوحات CLT غير مكلفة لبناء وحدات سكنية بلا مأوى ووحدات سكنية ثانوية في لوس أنجلوس ، وهي مدينة تعاني من نقص واضح في المساكن.
ولكن بصرف النظر عن إمكانياتها كمواد وفعالة من حيث التكلفة ، فقد قام المهندس المعماري بتطبيق الأخشاب حتى على أكثر أعمال التصميم الاستكشافية. تم تصميم NN_House 1 ، وهو منزل مترامي الأطراف من طابق واحد تم اقتراحه في عام 2018 لسهول صحراء جوشوا تري ، كاليفورنيا ، جزئيًا باستخدام شبكة عصبية ثلاثية الأبعاد لتطوير انقسامات غامضة بين الغرف ، وكذلك لطمس الفجوة بين الداخل والخارج . تم تدريب الذكاء الاصطناعي على عمل المهندسين المعماريين الحداثيين – أثناء إنتاج خصوصياتهم الخاصة – لتطوير مساحة معيشة ذات قراءات مكانية متعددة.
كيفي سوتاما
كمهندس معماري يمارس في فنلندا ، من المؤكد أن Kivi Sotamaa ليس فريدًا في مجتمعه لإعجابه بالإمكانيات البعيدة المدى لبناء الأخشاب. ومع ذلك ، فهو ينتج أبحاثًا جديدة في تطبيقه على نطاق محلي لإعادة تصور كيف يمكن استخدام الخشب كمادة أولية لبناء المنزل.
النيزك ، وهو منزل مكون من ثلاثة طوابق صممه المهندس المعماري بالقرب من هلسنكي تم بناؤه بالكامل من CLT المزروعة محليًا ، تم تصميمه باستخدام استراتيجية تنظيمية أطلق عليها المهندس المعماري “الخطأ”. هذا النظام ، كما تحدده سوتاما ، يخلق نظامين رسميين متميزين لإنشاء مساحات بينية بحجم الغرفة تعمل في نفس الوقت كعزل ومساحة تخزين وإسكان للأنظمة الفنية للمبنى. وأوضح سوتاما: “من الناحية الجمالية ، فإن الاستراتيجية الخاطئة تسمح بإنشاء شكل متجانسة واسع النطاق من الخارج ، يعالج حجم الغابة ، وترتيب مكاني معقد على المستوى البشري من الداخل”. ويقدر المهندس المعماري تمامًا أن ألواح CLT في المنزل قد عزلت 59488 كيلوغرامًا ، أو ما يقرب من 65 طنًا من ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي.
تم تطوير النيزك وتقديمه إلى العميل باستخدام الواقع الافتراضي ، وتأمل Sotamaa في تطبيق تقنيات التصور الأخرى على تصميم وإنتاج هندسة الأخشاب ، بما في ذلك الواقع المعزز الذي يمكن أن يسمح للبنائين بعرض تعليمات التجميع في الوقت الفعلي في الموقع. وأوضح سوتاما: “عندما تكون القطع مرتبة في الموقع و [بتعليمات واضحة] ، يمكن أن يتم تجميع اللغز ثلاثي الأبعاد بسرعة وكفاءة ، مما يوفر الطاقة والموارد عند مقارنته بعمليات البناء التقليدية.”