تغطية الصالات الكبيرة

تمتد قاعة Knight و قاعة Bauer بالمبنى الجديد لكلية Olin لإدارة الأعمال بجامعة واشنطن على مساحة 754 متر مربع في طرفي المبنى ، كل قاعة أبعادها حوالي 27.5*27.5 متر. وأراد المصمم والمالك للمشروع أن تبقى هذه المساحة مضاءة و مفتوحة و تستوعب مختلف المناسبات في الجامعة.

استدعت كل هذه المتطلبات أن يكون السقف محاطا بمنشأ ذو تصميم خاص، و أن يكون هذا السقف بمثابة التحفة المعمارية المركزية لمشروع التوسع هذا.

طبعا فإن الغرض المرجو من هذه الصالة يتطلب منها أن تكون بدون أعمدة وسطية، و بالتالي يجب على السقف أن يحمل من على محيطه. من المفضل طبعا الابتعاد في هكذا حالات عن نظم الأسقف الأفقية لأنه استخدام هكذا نظم يقلل من حجم الفراغ الهوائي داخل الصالة، و الذي يمكن زيادتة عندما يصبح السقف منحنياً. و بسبب طبيعة شكل المبنى و جدرانه التي يحوي بعض منها على الزجاج، فإنه من الصعب أن تشكل الجدران طوقا يستطيع مقاومة الأحمال التي يطبقها السف عليهم و ينبغي مقاومتها داخليا. أريد أيضا إضافة بعض الأسطح المائلة باتجاه الجنوب أو الشاقولية للتحكم بالأشعة الشمسية، التهوية، أو لإضافة الخلايا الشمسية.

تمت دراسة العديد من النماذج المرنة و النماذج التي تعمل على الضغط. تحوي النماذج التي تعمل على الضغط على عناصر إحاطة تشكل طوقا صلبا قادرا على مقاومة الدفع الأفقي والإزاحات الشاقولية عندما تكون العناصر الممتدة على مساحة السقف تتعرض لقوى الضغط و قد أعطت هذه النماذج نتائج جيدة حيث تطلب التصميم عناصر تغطية سقف ذات مقاطع اقتصادية و صغيرة و ذات مظهر جميل. و لكن الطوق اللازم لمقاومة القوى و الأحمال كان مكلفاً جداً. النماذج المرنة تعتمد بشكل أساسي على الصلابة الإنعطافية للعناصر لمقاومة الأحمال الشاقولية كالأقواس الحاملة و أنواع عديدة من المنشآت الشبكية. استطاعت هذه النماذج حل مشكلة قوى الدفع الكبيرة و كانت ذات مظهر مألوف نسبيا.

و بعد كل هذه المحاولات أتى التصميم العبقري،حيث وضع إطار معدني على محيط الصالة و محمول على أربع أعمدة معدنية ركنية، ووضع قوسان معدنيان بشكل قطوع ناقصة فوق بعضهم البعض بحيث يكون أحدهم أفقيا و الآخر مائلا فوقه بزاوية حادة و تقع ذراهم على استقامة شاقولية واحدة، وبحيث أنهما يتقاطعان في طرفيهما مع بعض و مع زاويتين متجاورتين من زوايا الإطار حيث تتحول هذه القوى إلى قوى شادة في الإطار. ووضع قوسان مماثلان لهم في الجهة المقابلة بحيث تكون المسافة الأفقية الفاصلة بين رؤوسهم 3 متر تم وضع ثلاث دعائم من أنابيب متصالبة في هذا الفراغ لتأمين الاتصال بين هذين الجزأين . تشكل بالتالي في طرفي السقف سطحان افقيان بين كل زاويتين و قوس أفقي و سطحان مائلان فوقهم، أما القوسان المائلان فأصبحتا تعملان كأقواس حاملة. ثم يملئ الفراغ بين هذين الجزأين بعدة أشكال من الأقواس الشبكية التي تشكل فيما بينها تشكيلا هرميا جميلا و هي ذات قوى دفع صغيرة يمكن تحميلها على أجزاء الجدران التي لاتحوي نوافذ زجاجية. يتحمل الإطار المعدني أيضا القوى الأفقية الثانوية القادمة من العناصر الثانوية.

تمت دراسة هذا السقف لمقاومة الأحمال الميتة، الحية،الثلوج، الرياح، الزلازل، و الحمولات الناتجة الحرارة. و تم التركيز على حالات التحميل الغير متناظرة للرياح و الثلوج بإجمالي 197 حالة تحميل.

استخدم نوعين من العناصر الثانوية، العناصر الشبكية الوترية المتوازية في المنطقة المحصورة ضمن الأقواس، و الجيزان الشبكية المتصالبة في المنطقة خارج الأقواس. بحيث مكنت هذه العناصر من تركيب الألواح الزجاجية عليها، حيث اختيرت المقاطع المستطيلة الشكل للعناصر العلوية و المقاطع الأنبوبية لباقي العناصر و ذلك لكافة عناصر السقف الثانوية، و بالتالي تأمين السطوح المائلة و المنحنية التي تعطي التصميم المعماري للسقف. و تم اختيار العناصر الشبكية الوترية بحيث تكون أبعادها اصغر مايمكن لزيادة نفاذية الضوء عبر السقف و أيضا حتى تقاوم قوى رفع الرياح بواسطة كابلات تعليق ذات مقاطع صغيرة ما أمكن تثبت على الجدران و بالتالي لايؤئر وجودها على المظهر العام للسقف.أما الجيزان الشبكية فقد استوحي تصميمها من عدة أيقونات معمارية كمتحف اللوفر. استخدمت الجيزان الشبكية في المنطقة خارج الأقواس و التي هي عبارة عن جزء من اسطوانة حيث اصطفت الجيزان لتشكل جملة نقل قوى ثنائية الاتجاه . تم ربط السقف مع الأعمدة الحاملة للجدران بأربع كابلات تعليق لكل طرف. تتحمل هذه الكابلات الجزء الزائد من قوى الضغط التصميمية.

-------------------------------------------------

المصدر:

هنا