رفع معايير التصميم الخرساني المستدام لوحدة HiLo التابعة لـ ETH Zurich،
أجرت الجامعة العامة ETH Zurich ما يقرب من عشر سنوات من التجارب الهندسية والبناء في مبنى أبحاث NEST دائم التطور،
في الحرم الأكاديمي المشترك للمختبرات الفيدرالية السويسرية لعلوم وتكنولوجيا المواد والمعهد الفيدرالي السويسري لعلوم وتكنولوجيا الأحياء المائية، في Dübendorf، بسويسرا،
والتي تعتبر مكانًا مقدسًا لخبراء الهندسة المعمارية.
فقد كشفت ETH Zürich النقاب عن أحدث امتداد لها للمبنى HiLo، (اختصارًا للأداء العالي والانبعاثات المنخفضة)،
وهي إضافة معيارية من طابقين إلى الهيكل المتغير، الذي يسخر مبادئ البناء في العصور الوسطى والأساليب الرقمية المعاصرة،
لرفع المستوى من أجل المزيد من الاستدامة تطبيقات ملموسة.
فقد تم تصميم المشروع من قبل ROK Architekten ومقرها زيورخ بالتعاون مع ETH Zürich ‘s Block Research Group and Architecture ومجموعة أبحاث أنظمة البناء.
فلم يكن لدى البنّائين القدامى مواد مثل الخرسانة المسلحة تحت تصرفهم،
وبالتالي اضطروا إلى قصر تصميماتهم على تلك التي كانت قابلة للبناء بمواد أكثر تواضعًا متوفرة في ذلك الوقت.
رفع معايير التصميم الخرساني المستدام لوحدة HiLo التابعة لـ ETH Zurich
وقد أدى ذلك إلى استخدام النماذج الهيكلية النموذجية التي نعرفها جيدًا منذ تلك الأوقات، مثل القباب والأقواس.
فمع أرضيات HiLo، يتم إعادة هذه الأشكال الهندسية المنحنية لتمتد على مساحة أكثر كفاءة ، مع مواد أقل بكثير ومواد ذات قوة أقل.
كل ذلك مع الحفاظ على فصل المواد بحيث يمكن إعادة تدويرها بسهولة في نهاية عمرها الافتراضي،
وتوفر تقنيات التصنيع الرقمي طريقة لتصنيع وبناء هذه الأشكال الهندسية المنحنية مقارنةً بالحلول التقليدية لألواح الأرضية.
بدأ البناء في سبتمبر 2019 مع اكتمال نظام القوالب، على الرغم من أن درجات الحرارة الباردة أكثر من المتوقع في الشتاء قد دفعت الخرسانة إلى خريف 2020.
وتتجلى تقنيات البناء في العصور الوسطى إلى حد كبير من خلال هندسة الهيكل،
كما تم تشكيل السقف بواسطة نظام صب الخرسانة المرن، الذي ينشر شبكة كبل متوترة داخل الإطار الحدودي كعنصر تحميل أساسي ويعمل الغشاء المشدود كطبقة إغلاق.
ويتم تقوية شبكة الكابل نفسها من خلال هندسة منحنية مزدوجة تتشوه في شكلها النهائي تحت وزن الخرسانة الرطبة التي يتم رشها.
كما تم وضع جميع التفاصيل الرئيسية لهيكل السقف ونظام صب الخرسانة الخاص به من خلال النماذج الأولية بالتعاون مع خبراء وشركاء من الصناعة.
وتم دمج مبادئ الحلول المطورة في سير عمل مرن من التصميم إلى التصنيع تم تنفيذه باستخدام COMPAS،
وهو إطار عمل حسابي مفتوح المصدر للبحث والتعاون في الهندسة المعمارية والبناء.
رفع معايير التصميم الخرساني المستدام لوحدة HiLo التابعة لـ ETH Zurich
وقد أدى سير هذا العمل كمحور مركزي للتطوير الحسابي والتنسيق والتخطيط للابتكارات الرئيسية وقدم آلية نقل فعالة من البحث إلى الممارسة.
وتمتد استدامة المشروع وكفاءته إلى ما وراء هيكل السقف.
وفي لوحة الأرضية، فقد طور الفريق نظامًا للقطار الجبلي المائل المقوى بالأضلاع ينقل الأحمال إلى زوايا الهيكل،
والذي حلق ما يقرب من 70 % من الخرسانة و90 % من حديد التسليح المطبق عادةً على بلاطة أرضية خرسانية مسلحة.
فيما سمح تقليل عرض اللوح أيضًا بدمج أنابيب التدفئة والتبريد لإنشاء نظام حراري عالي الكفاءة للوحة مشعة.
وفي الواجهة، قام الفريق أيضًا بدمج 30 وحدة فلطائية ضوئية مرنة يمكن تعديلها لزيادة الطاقة الشمسية،
أو للتحكم في كيفية دخول ضوء الشمس إلى الوحدة.
بينما HiLo هي الوحدة الثامنة من NEST، سيستمر مبنى البحث في التطور في السنوات القادمة،
كأرض اختبار لعلماء البناء والمهندسين وشركاء الصناعة.
