البناء بدون أسمنت باستخدام تصميم الطوبة الداخلية والخارجية

تحتوي هذه الدراسة على عرض لعناصر فكر مستحدث للتصميم الداخلي لوحدة يتم إستخدامها كعنصر للبناء (حوائط – أرضيات – أسقف) حيث يتم البناء والتثبيت بدون إستخدام مواد مساعدة ويتم تصنيع هذا التصميم باستخدام مواد معاد تدويرها للمساهمة بالحفاظ على البيئة والتقليل من المخلفات المتنوعة الفكرة من ابتكار “محمد حسانين”.

تتوالى الأحداث على الساحة العالمية والآثار الناتجة عنها من دمار وخراب مع تعدد الأسباب والمسببات لظهور هذه
النتائج والعوامل الكثيرة والمختلفة والمتباينة، فمنها ما ينتج من مخططات عالمية ومنها ما ينتج من مخططات إستعمارية
ومنها ما ينتج من مخططات تنموية.

مما إستدعى التفكير في حلول خارج الصندوق تعمل على سرعة معالجة الآثار وتداعياتها المتوغلة في العديد من
المجاالت المختلفة فكانت الحلول المقترحة تهدف للدمج فيما بينها بما يوفر قيمة عالج ومعالجة للمشاكل في صورة حديثة
وبأساليب مستحدثة تستخدم أحدث التقنيات لتطبيقها.

وهذا ما جعل نطاق التفكير يتجه لعمل منشآت سريعة التنفيذ باستخدام الخامات المتاحة معتمدة على الأفكار الجديدة
التي تتسارع وتيرتها في السوق العالمي والمتمثلة بالطباعة ثالثية األبعاد بإستخدام الخامات المختلفة من خامات بالستيكية
معاد تدويرها إلى الخامات النمطية من الأسمنتية المعالجة لتسمح ببثقها من خلال المعدات الخاصة لهذا.

كما أن التفكير المتخصص في كيفية وضع معايير الاستدامة للمستهدف إنشائه سواء كان بالخامات المستخدمة أو
التصميم العام مع إمكانية التغيير وفقا لطبيعة المكان حتى يتسم النموذج النهائي بالمرونة ليحظى على القبول والتللائم
الوظيفي.

الإطار العام لأسس ومعايير التصميم والتنفيذ

الإطار العام يتبنى إسقاط عدة مدارس مختلفة ودمجهم في نموذج واحد يجمع فيما بينهم مع رصد المقومات
وتحديد كلاً من نقاط القوة والضعف والفرص المتاحة الفعالة وتعظيمها ومدى إمكانية تطبيق التوجهات الحديثة
وتكاملها مع دراسة الرؤية والأهداف والتحديات وآثارها على تحقيق الكفاءة المطلوبة بإطار فكري عام لدور
أسس تصميم وتقنيات تنفيذ تتناسب مع متطلبات العصر الحالي إضافة لوجود موجهات استرشادية عامة إلى
جانب وضع خطة يمكن من خلالها تغذية برامج رقمية خاصة بهذه المعلومات كالمعايير المساعدة على التصميم
وذلك على سبيل المثال لا الحصر بهدف الحصول على منظومة جديدة تتناسب مع االمكانيات المصرية المتاحة
بشكل عام وتواكب العصر الحديث وتجمع بين الفكر المعاصر وبين والأساليب العلمية الحديثة في التصميم والتنفيذ
للعناصر المعمارية من خلال عدة محاور توضح خطوات التطبيق للوصول إلى نموذج متكامل من المبنى
يراعي الأسس التصميمية والتقنيات التنفيذية ذات الاتجاهات المعمارية الحديثة.

استنباط المنهجية:

بالاطلاع على المشاريع العالمية التي تمت في خلال السنوات القليلة الماضية وسبل تنفيذها ومدة التنفيذ لها والاطلاع على
الإنتاج المعماري ومدى مواكبته للتقنيات الحديثة مع الحفاظ على المنظومة الثقافية للمجتمع وتطلعاته في المنشأ الذي سيتم  تهيئته له ليتوافر له به عدة عناصر لابد من وضعها بالاعتبار لتكون أطر عامة للعمل على توفيرها من أهمها:

الحفاظ على الخصوصية:

o توفير مناخ صحي من حيث الحفاظ على الحرارة والرطوبة والمقاومة للحرائق.
o توفير عنصر األمان في عدم الإنكسار أو الخلل في الشكل العام للجدران من خلال القوى الخارجية
الطبيعية.
o توفير إمكانية التشكيل وفقا لتطلعات المستخدم والمصمم.

مستوى الصناعة:

o التلاؤم والتوافق مع المتاح بالسوق المحلي لتنفيذ الوحدة باإلمكانيات المتاحة.
o التوجه لاستخدام السبل والمناهج المتطورة على المستوى العالمي في التنفيذ.
o وضع معايير اإلستدامة كأساس في البنية المستهدفة مع وسائل إستخدامها.

مستوى صناع القرار:

o تطوير منظومة البناء مما يستلزم ذلك دعم من سياسات الدولة في إتخاذ القرارات والقوانين الالزمة.
o تحقق التكامل بين السياسات العامة وتلك المتبعة في القطاعات الرئيسية للتنفيذ.
o خلق إطار مؤسسي وتنظيمي وتشريعي لمواكبة القضايا المستقبلية.
o تعزيز الاستثمار ودور القطاع الخاص في مشروعات التنمية.

 مستوى المعماري:

o تكامل األداء المعماري مع تقنيات التنفيذ في إطار الاستدامة.
o ابتكار المعماري في كل ما هو جديد من سبل مستحدثة في التنفيذ.

o الاهتمام بالبحث العلمي وإتاحة البرامج التخصصية في مجال التنفيذ.
o تطوير برامج التعليم المعماري وتكثيف الجهود الإعلامية والبرامج التثقفية للتوعية لتحث على إبداع
صياغات بنائية ومزجها بأساليب تكنولوجية، وفي الوقت ذاته لا تنفصل عن المجتمع وقضاياه
الحقيقية.
o توفير برامج ودورات تدريبية وورش عمل لممارسي مهنة العمارة لتعزيز الوعي بكل ما هو جديد
خاصة بمجال إعادة الاستخدام للموارد المهدرة.
o التعرف على المستوى التقني الحالي في صناعة البناء في مصر ومدى تأهيله الستيعاب وتحمل
الطفرة في اتجاهات العمارة الحديثة من استخدام التكنولوجيا الرقمية أو الطباعة ثلاثية الأبعاد أو
غيرها من سبل تقنيات التنفيذ وإمكانية تطبيقها.
o تعظيم دور المعماري في استيعاب وتطويع التطور السريع لتكنولوجيا التنفيذ بهدف الوصول لعمارة
معاصرة يتجانس مع هذه التكنولوجيا المتطورة ويتكامل معها دون تشويه المنتج المعماري النهائي.

الخصائص الفنية لعناصر التصميم المستحدث:

تم الجمع بين عدة مدارس علمية وتطبيقية للوصول لنموذج يجمع مميزات هذه المدارس في نموذج واحد وتتمثل هذه
النماذج فيما يلي:

إستخدام الموجة الجيبية لمقاومة الأحمال الرأسية عن طريق توزيع األحمال التي تؤثر على قباب الموجة والتي
تتوزع على أطراف الموجة وتم إستخدام هذا المنهج في المباني التي تم إنشائها من خلال شركة إيطالية وتم
تنفيذ العديد من المباني بها على المستوى العالمي.
 إستخدام المجسم المشابه لشكل بيضة الدجاج لما يتمتع بالمقاومة العالية للأحمال المؤثرة على قمة البيضة والتي
تتوزع على طرفي المنحنى للقمة.
 إستخدام إحدى الطرق اليابانية لتثبيت الأخشاب ببعضها البعض دون الحاجة إلستخدام المسامير أو مواد اللصق.

وهذا يتطلب الاعتماد على أحدث سبل الإنشاء والتصنيع للوحدة والمتمثل في إستخدام الطابعة الثالثية الأبعاد لما تتيحه من
دقة بالتنفيذ ومرونة التشكيل، كما يمكن أن يتم تجزئة الحائط لأجزاء مترابطة وذلك بإستخدام شكل مستحدث تم دمج
تصميمه بتصميم الحائط حتى يتسنى التصنيع بالمناطق التي لا يتوافر بها ماكينات الطباعة الثالثية الأبعاد.

عرض المقترح

تعد الطريقة الجديدة في التكوين قابلة للفك والتركيب بنظام تعشيق الوصلات التي تمثل أسلوب ربط بدون لحام أو
مسامير لإضافة المتانة والثبات للمنشأ من خلال ترابط الحوائط والأسقف والأرضيات بعضها البعض مع التركيز
على أن يتم التصنيع بمواد معاد تدويرها محليا للحد من التلوث البيئي ويتوافي فيها سبل العزل الحراري والصوتي
من خلال التصميم الإنشائي للوحدة.
نظرا ألن المستهدف هو الوصول إلنشاء مبنى متكامل بتفاصيله المعمارية بإستخدام الطابعات الثالثية األبعاد بما
يتوافر معها من خامات خاصة بتلك الماكينات فإنه يلزم وجود الماكينة بموقع التنفيذ فيمكن أن يتم تجهيز الوحدة
بمكان منعزل عن مكان الإنشاء النهائي ثم نقلها بوسائل النقل لتجميعها بالمكان المستهدف.
لهذا فلابد من إادة تهيئة هذه الماكينات بما يتوافر مع الهدف المنشود المتمثل في إعادة إستخدام المخلفات باختلاف
أنواعها فيزيائيا وكيميائيا.

عرض عناصر التصميم ومميزات كل نموذج تم إستخدامه بالتصميم:
الهدف من هذا هو توضيح الأسس العلمية لكل وحدة منفصلة تم إستخدامها للتصميم النهائي، فقد تم استخدام ثالثة
عناصر أساسية اعتمد عليها التصميم، والتي تم دمجهم جميعا لتكوين وحدة الحائط المستخدامة في تكوين المبنى
كامال وتتمثل هذه العناصر في النقاط التالية:

شكل موجة جيب الزاوية

تم استخدام ألواح تتخذ شكل الموجة الجيبية كما بالشكل (1) حيث تم عمل اإلختبارات على عينة بمقاس
110مم* 230مم كما بالشكل (2) لدراسة نطاق تأثير القوى على المسطح بالإجهادات الطولية مقارنة بنفس الحمل المطبق على الأسطح المستوية بدون التعرج بهذا الشكل والذي نتج منها تمتع الشكل المعرج بعدة مواصفات أعلى من السطح المستوي وبخاصة عند االمتدادات الكبيرة كما أن محاكاة اختبارات الثني ذات الحمل الرأسي البالغ 2500 نيوتن/ م2 تحدث أشد التوترات الطولية شدة في الموجات المنخفضة بالسطح السفلي في المنطقة الوسطى للمسطح، في حين أن أشد الضغوط الطولية للضغط تحدث في الموجات العالية بالسطح العلوي ويرجع هذا السلوك إلى تكوين الدعم الذي يشكل توازنا والحمل المستخدم في هذه المنطقة من المسطح التي تفضل زيادة الضغوط وتقدر القيمة العددية للحد الأدنى للحمل في الشرائح المموجة كما بالشكل (3) تساوي 6 ميجا باسكال وتبلغ مساحة صفائح 1100 مم2 أي حوالي 1547 نيوتن / متر مربع وتبلغ صلابة المسطح في االتجاه العرضي أقل من الاتجاه الطولي (المتعرج) وتم لعمل هذه اإلختبارات استخدام
جهاز مخصص لمثل هذه القياسات كما بالشكل (4).

استخدام شكل البيضة:
لقد تم تبني شكل البيضة وذلك بعد الاطلاع على الخصائص الفريدة للشكل بصفة عامة ولسبل تنفيذ الشكل وتطبيقه
بصورة عملية في تنفيذ الوحدة المستهدفة، ولمعرفة سبل تصميم أنسب المقاسات لتشكيل البيضة فلابد لنا من أن نطبق النسب المسردة في هذه المعادلة (1): طول البيضة* سمك القشرة(2)3/1= متوسط قطر البيضة حيث يراعى أي ضا أن تكون درجة كروية البيضة بمقدار قطر البيضة/ سمك القشرة، وبتلك النسب يمكننا البدء بعملية التصميم التي سيتطبق فيها التجارب التي تمت على ما يتشابه مع هذه النسب، وكانت من أهم النتائج لهذه التجارب كما بالشكل (5) والتي كانت مرتكزة بصفة أساسية على قوة تحمل البيضة وسطحها الخارجي لعمليات الضغط المتسارعة والتي تم تركيزها على السطح الخارجي للبيضة حيث تبين بأن قوة انكسار البيضة المضغوطة على طول محور X أعلى من القيم التي تم الحصول عليها التجاه Z ويستند هذا لتأثير اتجاه التحميل كمي ا باستخدام تقوس قشر البيض الرئيسي عنـد نقطة التالمس وقد أجريت تجارب الضغط كما بالشكل (7) على طول المحور الرئيسي للبيضة باستخدام وسائد المطاط مع توزيع القوة بين ألواح الصلب والبيضة.

االختبار الميكانيكي على عينة لبيض الدجاج (a)ح يث كان الحمل موز عا على السطح وتم نقل الحمولة العادية
المطبقة على البيض من خالل منصات المطاط التي توزع الحمولة على سطح البيضة وتحافظ عليها بزاوية اتصال
محددة مسبق ا وتكون سرعة الضغط عبر الرأس بطول محور البيضة الرئيسي فنجد أن معدل الانفعال أقل بسبب
انضغاط وسائد المطاط ويقلل أي ضا من انزالق البيضة خالل التجربة (b ) فيكون الحمل على نقاط محددة.