المنشآت المباني البنايات الهوائية
المباني الهوائية The Air Inflated Structures تمثل المنشآت الهوائية قمة التطور في النظم الإنشائية ورمزا لأقصى ما وصلت إله التكنولوجيا ونهاية التهذيب للمفاهيم الأساسية والمبتكرات العلمية في العمارة ، فأصبحت الدعامة الأساسية في الإنشاء هي الهواء ليحافظ على الضغط فيحفظ وضع الغشاء في الفراغ، وعندما يفرغ الهواء من الغشاء يصبح تقريبا لا شيء فيمكن طيه ونقله ، كما يمكن تعليقه وربطه وتعويمه .
ويطلق على هذا النوع من المنشآت أيضا منشآت الضغط ، ويرجع هذا لاعتمادها على أحدث فروق في الضغط بين وجهي الغشاء ، فينشأ حمل منتظم من ضغط الهواء على جميع سطح الغشاء ، والبالون أبسط أنواع المنشآت الهوائية ، أما أول محاولة لإنجاز منشأ هوائي لاستخدام معماري كانت مقترحا تصميميا للمهندس الإنجليزي فردريك وليم لمستشفى ميداني على شكل بالون مثبت بالأرض أما الفضل في تطور المنشآت الهوائية فيرجع إلى الحرب العلمية الثانية والتي أدت الظروف الملحة إلى البحث في تصميم منشآت تتميز بالكفاءة في الأداء وصغر الحجم وخفة الوزن وسهولة النقل ، وقد كانت الإجابة في المنشآت الهوائية وطورت العديد من تطبيقاتها مثل الطوافات والقوارب والمناطيد ومستودعات الأسلحة والمهمات العسكرية ، وحتى بداية الستينيات كان الاهتمام بتطور المنشآت الهوائية يجري على الجانب الشمالي من الأطلنطي ولم يسهم الأوروبيون مساهمة جادة حتى ذلك الوقت .. وقد أدى الجناح الأمريكي لشركة بان أمريكان بمعرض بروكسل الدولي عام 1958 م إلى اهتمام الأوروبيين خاصة في ألمانيا والسويد بالاهتمام بهذا النوع من الإنشاءات وأخذوا مركز القيادة في تطويره بعد أن مهد الأمريكان الطريق تكنولوجيا .
*وتنقسم المنشآت الهوائية إلى فصيلتين رئيسيتين :
أ- المنشآت المسيطرة هوائيا : وهذا النوع من المنشآت المتحركة وذات استخدامات خاصة وتعتمد في حركتها على فروق ضغط الهواء ولا يستخدم في التطبيقات المعمارية إلى الآن ، وأيضا يستخدم لوسائل النقل والاتصال مثل الطوافات والأرصفة العائمة ، وإن كان يعطي احتمالات لاستخدامات معمارية مستقبلية .
المنشآت المستقرة هوائيا : وهذا النوع من الإنشاءات له العديد من التطبيقات المعمارية وتندرج تحته العديد من النظم ، وهذا الذي سيقتصر بحثنا عليه .
يوضح تدلرج الأنواع المختلفة من الإنشاءات المختلفة وعلاقتها ببعضها .
*وتتميز الإنشاءات الهوائية بما يلي :
1. خفة الوزن وبالتالي الأمان في الاستعمال من خطر الانهيار .
2. سهولة الفك والتركيب .
3. صغر حجم العناصر الأساسية للمنشأ مما يجعلها سهلة الشحن .
4. مرونة المنشأ حيث يمكن أن يمتد ويصغر بدون أية حدود لبحور هذه المنشآت .
5. رخص التكاليف والتي تمثل كسورا من تكلفة المنشأ التقليدي الذي يستخدم لنفس الغرض .
ولذلك تعتبر حلا مناسبا لمجال كبير من التطبيقات يمكن أن يساهم في مشكلات البناء مثل الإيواء العاجل لآلاف المشردين نتيجة للكوارث الطبيعية أو الحروب ، وكذلك للمجالات الحربية والاجتماعية والمعارض .
*ويعيب هذه المنشآت على وجه العموم ما يلي :
1. قصر العمر الافتراضي للمنشأ ( 5 إلى 10 سنوات في بعض الحالات الخاصة ) .
2. الاحتياج إلى مصدر نفخ دائم ذو كفاءة كبيرة ( في المخازن يمكن إرخاء المنشأ على البضائع ) .
3. احتياطات كبيرة لتسريب الهواء .
وتختلف المنشآت الهوائية في النظم الإنشائية ويأتي هذا الاختلاف نتيجة للتغيير في العناصر الأساسية للمنشآت الهوائية ، مثال : الضغط – الدعامات – وشكل ونوعية الأغشية – عناصر التثبيت – انحناءات السطح – اتجاهات التمدد .
ويأتي ثبات واستقرار المنشآت الهوائية نتيجة اتحقق شرطين أساسيين :
فرق الضغط بين وجهي الغشاء والذي ينتج عنه إجهادات الشد داخل الغشاء يجب أن يكون بالقدر الكافي لتلافي تأثير أية اجهادات ضغط تنشأ في الغشاء نتيجة الأحمال لمختلف الظروف والتي يظهر تأثيرها كطي أو انبعاج في الغشاء ، أي أن أجزاء الغشاء يجب أن تكون كلها تحت إجهاد شد .
الاجهادات الناشئة داخل الغشاء في أية نقطة منه تحت جميع ظروف التحميل المعرض لها يجب أن تكون أقل من الإجهاد المسموح به لمادة الغشاء .
ويمكن التعبير عن هذين الشرطين بالمعادلتين التاليتين :
1- T min = Px + Pi O
2- T max = Px +Pi Tp
T = Pi R
حيث : T تساوي الإجهاد داخل الغشاء .
Pi تساوي الضغط الداخلي .
Px تساوي الضغط الخارجي .
R نصف قطر المنشأ.