استضافت مدينة تورنتو الكندية هذا العام ألعاب Pan America المشهورة عالمياً، نتعرف في هذا المقال على الأجنحة الّتي خُصِّصَت لهذه الألعاب وطريقة تصميمها وإنشائها لتكون بهذه الخفة في الوزن وبهذا الشكل ذي الفعالية الإنشائية الكبيرة.

كانت تورنتو المدينة الّتي استضافت ألعاب Pan America لعام 2015 من العاشر من تموز حتى السادس عشر من آب، حيث تأتي Pan America في المرتبة الثالثة كأكبر الألعاب متعددة الرياضات بعد الألعاب الأولمبية الصيفية والألعاب الآسيوية.
أرادت حكومة مقاطعة أونتاريو عبر إنشاء هذه المنطقة الاحتفالية الإضاءة على روعة التنوع، والثقافة، والتراث في المقاطعة.


Image: Courtesy of Tectoniks

تمّ الإنشاء بالتعاون مع مؤسسة أونتاريو للتسويق السياحي المشترك OTMPC.
نلاحظ أن الإنشاء مكوَّن من سلسلة من الأقواس الواسعة المجاز القابلة للانتفاخ، تمتد بشكل طولي، تتصل عبر "وسائد" منتفخة تتأثّر بنفس الضغط المطبّق على الأقواس.


Image: Courtesy of Hariri Pontarini Architects


Image: Courtesy of Hariri Pontarini Architects

استُخدم في الإنشاء نوعين من القماش المقاوم للحريق: الأول نسيج أبيض كتيم مُصمَت للأقواس والآخر نصف شفاف للوسائد مما يخلق تأثيراً مميزاً على الإضاءة الداخلية.

القوانين المطبَّقة:
تم إنشاء الجناح بما يتوافق مع قانون أونتاريو للبناء OBC2012 ومع المعايير المحلية للحماية من الحريق. بما أن القانون لم يشمل أية بيانات تتعلّق بتصميم الحمولات للأجنحة المقترحة، تم الاتفاق على الأخذ بالمقطع ASCE 7-10 الّذي ينص على تطبيق الحد الأدنى من حمولات التصميم للمباني والمنشآت الأخرى.

تحليل الإنشاء:
كان التحدي الأساسي في إظهار الفكرة التصميمية الأنيقة والمرهفة، دون الإخلال بالقوانين و بالتحديد متطلبات حمولة الرياح لمنشآت ضخمة، ومفتوحة وخفيفة الوزن في موقع مكشوف كهذا. كان لا بد من تطوير نموذج مثالي لتوقُّع العوامل التي سيتعرض لها الجناح بحسب حالات الأحمال المفروضة في الكود ولتحديد الضغط الناتج المُحمَّل على النسج المستعملة بطريقة يبقى فيها التصميم ممشوقاً ونحيلاً قدر الإمكان.
أحد أكثر الجوانب تميُّزاً للعمل بالمنشآت المنفوخة هي أنّ المواد المستخدمة التي هي أساساً نحيفة ومرنة يجب أن تُزال عنها أحمال الضغط خلال تطبيق ضغط النفخ. وبما أن ضغط النفخ سيكون نفسه مطبقاً في كل عنصر، فإنّ العامل المحدد سيكون توفير ما يكفي من الضغط لإزالة أحمال الضغط الكبرى دون أن يخلق ذلك أحمال شد في مناطق أخرى قد تتجاوز قوة تحمّل المادة (مع مراعاة عوامل الأمان المطبقة).

تم استخدام نظرية العناصر المحدودة في التحليل الإنشائي من قبل شركة Tectonicsعن طريق تحليل مبسّط يضمن أنّ ضغط الهواء الداخلي كافٍ لإزالة جميع حمولات الضغط المطبقة دون أن يتجاوز عتبة تحميل المادة في أي نقطة.
هذا التقدم سمح لتصميم المنشأتان بأن يتطور بسرعة، بجعل كل منهما نحيفة قدر الإمكان وأيضاً فعّالة من الناحية الإنشائية. وقد تعززت نحافة التصميم هذه أكثر بتنفيذ حافات المنشأة المرئية من أنابيب ذات أقطار أصغر. ومن ثم تم اختبار نماذج مصغرة من المنشآت لتقييم نظريات الإنشاء المستخدمة.

التثبيت:
نتج عن التحليل حساب ردود الأفعال عند مستوى الأرض والناتج عن الحمولات المتوقعة، مما سمح بتصميم نظام التثبيت بأن تًستخدم براغي مؤقتة بقدرة تحمّل تفوق 200 طن. النقاط الصلبة من البراغي تم وصلها بسلسلة من متلقِّيات الأحمال موزعة حول قاعدة كل جناح عن طريق أشرطة قابلة للتعديل بما يناسب مستوى الحمولات. تم تصميم هذا النظام بحيث لا يحتاج لأية أسلاك أو حبال أخرى.


Image: Courtesy of Hariri Pontarini Architects

مهمة متلقيات الأحمال هي أن تأخذ أحمال النقاط الفعّالة من كل نقطة ارتكاز وتوزعها على كامل المنشأة دون أن تتجاوز قوة تحمّل المواد. وأقل حمل تتطلّبه لتنهار هو 1850 كغ. وهي مؤلفة من رقعات حمل دائرية بقطر 800 مم، بحلقات مركزية من الستانلس ستيل مرتبطة بشرائط شعاعية مصمَّمة لنقل الأحمال. وُصِلت أشرطة الأحمال بقرص مصنوع من نفس المادة المنفوخة ثم توصَل مع المنشأة بمادة لاصقة إنشائية. طُبِّقت عدة اختبارات على نماذج الرقع للتأكد من ملاءمتها.

التشكيل:
الأشكال المنسابة العضوية للجناحين تدل على أنهما غير متناظرين بشكل كامل، من دون أية تكرار أو تناظر بأي قسم من الأقسام النسيجية. مما يعني أنّ هناك العديد من الأشكال المميزة التي يجب إنتاجها، قصها، ونسجها في فترة قصيرة من الزمن. تم إنشاء ملف CAD مفصل لكل جناح. باستخدام برنامج خاص بـِ Tectonics، مطوَّر بشكل خاص، تم تحويل كل الألواح الـ15000 ثلاثية الأبعاد التي تشكل الجناح إلى رسوم مقتطَعة ثنائية الأبعاد تستكمل جميع المواصفات من رقم تعريف، لعلامات الترتيب والاصطفاف، بالإضافة إلى مساحات القماش الزائدة المطلوبة لعملية الدرز.
يتطلّب التحكُّم بالانسياب والقماش بهذا العدد الكبير من المكونات المميزة تخطيطاً عالي الفعالية وتحكم بالجودة لضمان أنّ كل واحد من هذه القطاعات صحيحٌ تماماً ويُركَّب بدقة ضمن سياقه المتسلسل. تم التحكم بأكثر من 40 ميل من القماش المنسوج والتحقق منها بدقة من حيث المتانة الإنشائية وضغط الهواء.


Image: Courtesy of Hariri Pontarini Architects

نظام التحكم بالهواء:
تتطلب الأجنحة تحكّماً دقيقاً بضغط النفخ لتحقيق مستويات الأداء الإنشائي المطلوبة وفق الكودات. لذلك يعتبر نظام التحكم بالهواء جزءاً محورياً في النظام الإنشائي المتكامل. يتكون النظام من 6 وحدات مستقلة، كل منها تحتوي أربع نافخات هواء ذات قنوات جانبية بقوة 0.75 كيلو واط تعمل تحت تحكم متحكمان رقميان. يتم وضع كل منهما في حقيبة سفر ذات عجلات لتبسيط النقل التعامل.


Image: Courtesy of Hariri Pontarini Architects

يتم وصل متحكمات العملية بمقياس ضغط يستشعر ضغط الهواء في الأجنحة. تتم برمجة المتحكمات بنقاط ضبط لدرجات أعلى وأسفل مع مفتاح لتشغيل وإطفاء النافخات ليتم ضبط الضغط ضمن الحدود المفروضة. بعد نفخهما للمرة الأولى، يتطلب الجناحان مقداراً صغيراً من الهواء (والطاقة) ، كونهما منشآت ذات ضغط هوائي افتراضي. يتم استعمال النافخات عند نفخ الجناحان لأول مرة، من بعدها يبقى فقط عدد صغير منها مطلوباً للحفاظ على الضغط. في حالة تضرّر الجناحان بسبب نقص الهواء، تجلب المتحكمات أوتوماتيكياً النافخات الفائضة للعمل والتعويض. يتحصل الأمان بشكل أكبر بتوزيع الهواء في قطاعات داخل الأجنحة. ويكون لكل قطاع وحدته النفخية المستقلة بحيث أن أي ضرر يصيب أي قطاع لا يؤثر على القطاعات الأخرى، بل تكون الأخيرة قادرة على دعم القطاع المتضرر.

يمكن أن يرتقع الضغط الهوائي الحدود القصوى بسبب العائد الشمسي تبعاً لتغير الطقس. في هذه الحالة تقوم المتحكمات بفتح صمام أمان كهربائي يسمح للهواء بالخروج حتى يعود ضغط الهواء إلى حدوده الطبيعية.
قد يتبادر إلى ذهنك عندما ترى هذه الأجنحة أنّ التصميم والإنشاء بسيطٌ جداً ولا يحتاج إلى جهدٍ كبير..... أعتقد أنك غيرت رأيك الآن بعد أن رأيت الدراسة أليس كذلك؟

المعماري: Hariri Pontarini Architects
الموقع: تورونتو، كندا
المساحة: 1200 م2
سنة إنشاء المشروع: 2015

المصدر:
هنا
هنا