إتمام بناء جسر سترياتوس بطباعة ثلاثية الأبعاد

إتمام بناء جسر سترياتوس بطباعة ثلاثية الأبعاد،

تعاون فريق شركة زها حديد المهندسين المعماريين، مع فريق مجموعة بلوك ريسيرش، في إتمام بناء جسر مشاة مقوس في جيارديني ديلا ماريناريسا في البندقية.

المشروع مرشح للعرض في بينالي فينيسيا للعمارة 2021، كجسر المشاة الأول من نوعه بقياس 12 × 16 مترًا.

تصميم الجسر

هيكل الجسر مكون من كتل خرسانية مطبوعة ثلاثية الأبعاد، ومجمعة بدون ملاط ​​أو تقوية، حيث يقترح التصميم لغة جديدة للخرسانة، من خلال تقنية التصنيع المستنيرة من الناحية الهيكلية والمسؤولة بيئيًا.

تجمع منهجية البناء الخاصة به بين التقنيات التقليدية للبناة الرئيسيين مع التصميم الحسابي المتقدم والهندسة وتقنيات التصنيع الآلي.

يعمل تصميم  Striatus على تحسين خصائص هياكل البناء والطباعة الخرسانية ثلاثية الأبعاد (3DCP )،

والتصميم المعاصر، وتقديم بديل للبناء الخرساني التقليدي.

ويعكس اسمه المنطق الهيكلي وعملية التصنيع، حيث يتم طباعة الخرسانة بدقة في طبقات متعامدة مع القوى الهيكلية الرئيسية لإنشاء هيكل مضغوط، لا يحتاج إلى ملاط ​​أو تقوية.

وبما أن هذا البناء لا يحتاج إلى ملاط​​، فإنه يمكن تفكيك الكتل وإعادة تجميعها في موقع مختلف،

إذا لم تعد هناك حاجة إلى البناء ، فيمكن ببساطة فصل المواد وإعادة تدويرها.

كما يمكن استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد لبناء الهياكل الخرسانية الحاملة التي تتطلب مواد أقل بشكل ملحوظ ولا تتطلب تقوية من الصلب أو ملاط.

يولد البناء بالخرسانة المسلحة كميات كبيرة من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون،

حيث يعتبر الفولاذ المستخدم في التسليح والأسمنت للخرسانة مشكلة خاصة في هذا الصدد.

أطلق على البناء اسم ، “Striatus” الذي تم بناؤه باستخدام كتل خرسانية تشكل قوسًا يشبه إلى حد كبير جسور البناء التقليدية.

يسمح هيكل الضغط بالانتقال إلى القواعد فقط، التي ترتبط ببعضها البعض على الأرض،

ويستمد البناء المجمع استقراره من تصميمه الهندسي فقط.

زوايا الجسر

لا يتم تطبيق الخرسانة أفقيًا بالطريقة المعتادة، وفقًا لنوع الخرسانة المطبوعة ثلاثية الأبعاد،

ولكن تم تطبيقها في زوايا محددة بحيث تكون متعامدة مع تدفق قوى الضغط.

يحافظ هذا على الطبقات المطبوعة في الكتل مضغوطة جيدًا معًا، دون الحاجة إلى التعزيز أو الشد فيما بعد،

وقد تم تطوير الحبر الخرساني الخاص بالطابعة ثلاثية الأبعاد بواسطة شركة Holcim خصيصًا لهذا الغرض.

تسمح هذه الطريقة الدقيقة للطباعة ثلاثية الأبعاد للخرسانة،

بدمج مبادئ البناء التقليدي المقبب مع التصنيع الرقمي للخرسانة لاستخدام المواد فقط عندما تكون ضرورية من الناحية الهيكلية دون إنتاج نفايات.

توفير القوة من خلال الهندسة

يعتبر جسرStriatus بنية خرسانية غير مسلحة، تحقق القوة من خلال الهندسة، بحيث يمكن اعتبار الخرسانة حجرًا صناعيًا يعمل بشكل أفضل في الانضغاط.

يمكن وضع المواد بدقة في الهياكل المقوسة والمقببة، بحيث يمكن للقوى أن تنتقل إلى الدعامات بضغط خالص.

يتم إنشاء القوة من خلال الهندسة بدلاً من التراكم غير الفعال للمواد كما هو الحال في عوارض الخرسانة التقليدية وألواح الأرضيات المسطحة.

مما يوفر فرصًا لتقليل كمية المواد المطلوبة بشكل كبير لتمديد المساحة،

بالإضافة إلى إمكانية البناء باستخدام بدائل أقل قوة وأقل تلويثًا.

تم تحديد الشكل الجبلي المائل لأقواسها الهيكلية من خلال تقنيات التحليل المحدود وطرق التوازن،

مثل تحليل شبكة الدفع، والتي تم تطويرها في الأصل للتقييم الهيكلي لأقبية البناء التاريخية.

تستجيب هندسة سطح Striatus المتشعبة لظروف موقعها، يشتمل شكلها الهلالي على خطوط الدفع التي تتعقب قوى الانضغاط عبر الهيكل لجميع حالات التحميل.

وتمتص روابط التوتر الفولاذية الدفع الأفقي للأقواس، وتعمل وسادات النيوبرين الموضوعة بين الكتل المجمعة على الجاف على تجنب تركيزات الضغط.

كما تتحكم أيضًا في خصائص الاحتكاك للواجهات، وتردد صدى استخدام صفائح الرصاص أو الملاط الناعم في البناء التاريخي للبناء.

تشكل حدود الهيكل في المخطط، أقواسًا عميقة تنقل الأحمال الأفقية (من الزائرين الذين يتكئون على الدرابزين) إلى الدعامات في ضغط خالص.

تم استخدام نمذجة العناصر المنفصلة المتقدمة (DEM) لصقل وتحسين القطع النمطي للكتل،

وللتحقق من استقرار التجميع بأكمله في ظل حالات التحميل القصوى أو التسويات التفاضلية للدعامات.

كما تم إنتاج 53 صقرًا ثلاثي الأبعاد للجسر باستخدام طبقات طباعة غير متوازية متعامدة مع التدفق السائد للقوى،

ليتجنب هذا التفكيك بين طبقات الطباعة لأنها متماسكة معًا في ضغط.

تضمن عملية التصنيع المضافة إمكانية تحقيق العمق الهيكلي للمكونات دون إنتاج كتل ذات مقطع صلب،

وبالتالي تقليل كمية المواد المطلوبة مقارنة بطرق التصنيع الطرحي أو الصب.

 التصميم الدائري

يتبع التصميم مبادئ التصميم الدائري، الذي يضع المواد عند الحاجة فقط، مما يقلل من تأثيرها البيئي بشكل كبير.

يمكن تركيب Striatus وتفكيكه وإعادة تجميعه وإعادة استخدامه بشكل متكرر.

ويعيد تعريف العلاقات التقليدية متعددة التخصصات، بدمج التصميم والهندسة والتصنيع والبناء.

تم تمكين التصنيع الدقيق للكتل من خلال تبادل البيانات المحدد جيدًا بين سلاسل أدوات البرامج الخاصة بالمجال المختلفة المشاركة في العملية.

كما تم تسهيل نهج التنمية المشتركة هذا من خلال استخدام COMPAS ، وهو إطار حسابي مفتوح المصدر للتعاون والبحث في صناعة AEC .

استخدام بديل ألواح الأرضية القياسية

عند مقارنة الهيكل بألواح الأرضيات المسطحة النموذجية من الخرسانة المسلحة،

فإن نظام الأرضيات الجديد هذا يستخدم 30٪ فقط من حجم الخرسانة و 10٪ فقط من كمية الفولاذ.

كما أن الضغوط المنخفضة جدًا داخل الهيكل الجبلي المائل تتيح أيضًا استخدام الخرسانة منخفضة الكربون،

التي تشتمل على نسب عالية من نفايات البناء المعاد تدويرها.

قد يهمك أيضًا: الكعبة الخضراء