}

الخشب: مادّة بناء المستقبل

كلاي ريزن 28 يناير 2017

في يوم غائم في أوائل شهر أكتوبر، كان المهندس المعماري البريطاني أندرو وو يدور حول قاعدة برج سكني غير مألوف في شورديتش، وهو حي في شرق لندن. من الخارج، ليس ثمة ما يلفت النظر بشكل خاص في المبنى المكوَّن من تسعة طوابق والمدعو شتاتهاوس ("بيت المدينة" بالألمانية)، والذي صممه وو مع شريكه، أنتوني ثيستلتون. فالواجهات الرمادية والبيضاء تمتزج بسلاسة مع سماء لندن الملبّدة بالغيوم. ما يدور في الداخل هو ما يجعل شتاتهاوس برجاً مختلفاً: بدلاً من الصلب والخرسانة، الجدران والأرضيات والأسقف، ومهاوي المصاعد والسلالم جميعها مصنوعة بالكامل من الخشب.

ولكن ليس أي خشب. قوة البرج وكتلته تعتمد على مادة مصنّعة تدعى "صفائح الخشب المتصالبة" (Cross Laminated Timber- CLT). تصل سماكة الألواح الهائلة إلى حوالي 15 سنتيمتراً، وهي مصنوعة عن طريق وضع طبقات من الألواح الخشبية المتوازية فوق بعضها البعض بحيث يكون اتجاه كل طبقة معاكساً للطبقة السابقة، ثم الإلتصاق معاً تحت ضغط مرتفع لخلق مادة بقوة الفولاذ. "هذا البناء لديه من القواسم المشتركة مع الخرسانة المقولبة مُسبَقاً أكثر مما لديه مع الأبنية ذات الهياكل الخشبية التقليدية"، يقول ثيستلتون.

عندما افتُتِح في عام 2009، كان شتاتهاوس أطول مبنى خشبي حديث في العالم. منذ ذلك الحين، ظهرت أبراج مشابهة في أماكن عديدة. بَنَت شركة وو وثيستلتون برجاً سكنياً آخر من سبعة طوابق قرب شتاتهاوس في عام 2011، والعمل جارٍ على بناء من الخشب يرتفع 90 قدماً في برنس جورج، كولومبيا البريطانية. في عام 2012 فقدَ شتاتهاوس لقب أطول مبنى خشبي لصالح مبنى سكني من 10 طوابق في ملبورن، أستراليا، يُسمّى "فورتِه".

مادة متجددة وبالوعة للكربون

وهناك خطط للذهاب أعلى من ذلك. فقد وافقت السلطات السويدية على برج من الخشب من 34 طابقاً في ستوكهولم، في حين يسعى مايكل غرين، وهو مهندس معماري من فانكوفر، إلى الموافقة على برج من 30 طابقاً في مدينته. وفي شيكاغو نشرت شركة الهندسة المعمارية الكبيرة "سكيدمور أوينغز أند ميريل" مؤخرا دراسة جدوى لبرج مؤلف من 42 طابقاً معظمه من الخشب. "لقد اصبحت المنافسة بين المهندسين المعماريين تتمحور حول من الذي يمكنه بناء البرج الخشبي الأعلى"، يقول فرانك لام، وهو أستاذ في تصميم وبناء المباني الخشبية في جامعة كولومبيا البريطانية.

لماذا الاهتمام المفاجئ بالخشب؟ نظام الصفائح المتصالبة، المعروف أيضا باسم "الخشب الشامل"، أقل كلفة وأسهل للبناء بالمقارنة مع الفولاذ أو الخرسانة، وهو أكثر مقاومة للحريق، وذلك بفضل الطريقة التي يحترق بها الخشب. كما أنه أكثر استدامة. الخشب قابل للتجدّد مثل أي محصول. وهو بالوعة للكربون: يمتصّ ثاني أكسيد الكربون خلال نموه وحتى بعد تحويله إلى خشب للبناء. ويقدّر معماريّو شتاتهاوس أن الخشب فيه يخزّن 186 طناً من الكربون، في حين أن الصلب والخرسانة لبرج مماثل مبني بالطرق التقليدية يولّد 137 طناً من ثاني أكسيد الكربون خلال عملية الإنتاج، الخشب يحقق هنا وفراً صافياً على البيئة يبلغ 323 طناً من ثاني أكسيد الكربون.

يتوقع علماء الديموغرافيا أن يتضاعف عدد السكان في المناطق الحضرية على الكرة الأرضية خلال 33 عاما، مما سوف يزيد الطلب على الأبنية العالية في المدن التي تزداد كثافتها باضطراد. قرار المهندسين المعماريين وشركات البناء إنشاء تلك الأبراج من مواد غير مستدامة مثل الصلب والخرسانة أو استخدام مواد جديدة مثل الخشب يمكن أن يحدث فرقا كبيرا في صحّة الأرض. بعبارة أخرى، فإن مستقبل المناطق الحضرية في العالم قد يكون كامناً في أحد أقدم مواد البناء.

تقنية جديدة تُعيد الاعتبار إلى الخشب

عندما يفكر معظم الناس بالعمارة الخشبية، فإنهم يتصوّرون البيوت التقليدية الخشبية، أو بالأحرى نظام الهياكل الخشبية، المكوَّن من أعمدة وجسور أو عوارض من الخشب الطبيعي. يتميز ذاك النظام بخفة وزنه ومتانته، كما أنه رخيص وسهل البناء. ولكن في حين أنه قوي بما فيه الكفاية لبناء طابقين أو ثلاثة على الأكثر، فإن الهياكل الخشبية المبنيّة بهذه الطريقة لا يمكن أن تتحمّل أوزاناً أكبر. وهو ما تبيّن أنه مشكلة في أواخر القرن اﻟ19، حيث بدأت المدن تنمو أفقياً وكذلك رأسياً، فنشأت الحاجة الى أبنية أعلى فأعلى. وكان أن اكتشف المهندسون والمعماريون، في الوقت نفسه تقريبا، استخدام الصلب والخرسانة لبناء ناطحات السحاب، التي يمكن أن تصل الى ارتفاعات أعلى بكثير من أعلى الهياكل الخشبية. وكان مبنى شركة التأمين الوطنية في شيكاغو ذي اﻟ42 متراً، الذي افتتح في عام 1885، أول مبنى اعتمد بالكامل على هيكل من الفولاذ، وما لبثت آلاف الأبراج أن لحقت به. أضِف الى ذلك أن البناء بالخشب أُصيب بضربة قاصمة بسبب سلسلة من الحرائق الرهيبة التي نشبت في العديد من المناطق الحضرية في أواخر القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين، والتي اجتاحت أعداداً هائلة من البيوت والمباني السكنية الخشبية في مدن مثل بالتيمور وشيكاغو وسان فرانسيسكو. وأدت هذه الكوارث إلى تبني قوانين بناء محلية صارمة تمنع البناء الخشبي، أو على الأقل تحد من ارتفاع المباني السكنية الخشبية.

الخشب مادة بناء المستقبل 



والباقي هو جزء من تاريخ العمارة. غابات ناطحات السحاب الكبيرة التي نمت في المدن عبر العالم في القرن العشرين بُنيت بالكامل من الصلب والخرسانة. ومع مرور الوقت نسي الناس كيفية استخدام الخشب في البناء. ولكن على مدى العقدين الماضيين، بدأ المهندسون والمعماريون إعادة التفكير في احتمالات الخشب كمادة بناء أساسية. في البدء جاء تطوير التكنولوجيا في حد ذاتها، فقد موّلت الحكومة النمساوية في منتصف التسعينيات برنامج أبحاث أكاديمي-صناعي مشترك لتطوير أشكال جديدة وقوية من الخشب "المُهندَس" لامتصاص فائض الإنتاج من الأخشاب في البلاد. وكانت النتيجة مادة خفيفة الوزن ومتينة للغاية والتي يمكن تصنيعها مسبقاً وتقطيعها وتجهيزها حسب الطلب. جمال ومتانة هذه المادة يكمن ببساطة في تركيبتها المتعامدة: الخشب العادي قوي في اتجاه أليافه ولكنه ضعيف في الاتجاه العرضي. في المقابل فإن تصالب طبقات صفائح الخشب يجعلها قوية في الاتجاهين. ولأنها تعتمد على طبقات من الشرائح الصغيرة، فإنه يمكن تقليل الهدر باستخدام قطع خشبية صغيرة، أشكال غير منتظمة وأخشاب تحتوي على عقد، وهي ما يُرمى جانباً في العادة في معامل الخشب.

جاء هذا النظام في الوقت الذي كانت العمارة تمرّ بالثورة التكنولوجية الخاصة بها. في الماضي، كان المهندس المعماري يرسم الخرائط باليد ويرسلها إلى المهندس المدني، الذي كان بدوره يحوّل تلك التصاميم إلى مواصفات ومقاسات مخصصة لكل قطعة من الخشب أو صفيحة من الصلب. عندئذ يمكن قطع المكونات في المعمل، ومن ثم تجميعها، قطعة قطعة، على الموقع. عملية كانت تستغرق وقتاً طويلاً وهي كثيراً ما تكون باهظة الكلفة وغير دقيقة. اليوم يتم كل ذلك عن طريق الكمبيوتر. يصمم المهندس المعماري المبنى باستخدام برنامج رسم هندسي متطوّر، ويقوم هذا البرنامج بوضع المواصفات التقنية والمقاييس للعناصر الخشبية ويرسلها إلى الماكينات الروبوتية، التي تقوم بتفصيل الجدران، الأسقف والأرضيات بدقّة ملليمترية. والنتيجة هي مجموعة من العناصر المعمارية التي يستطيع طاقم صغير من العمال تركيبها في غضون أسابيع. فالألواح تصل إلى الموقع جاهزة، وفتحات النوافذ والأبواب مقتطعة مسبقاً، وقد تكون الأنابيب والتمديدات الكهربائية مركّبة فيها أيضاً. يتم البناء بالسهولة اللازمة لشدّ براغي الألواح معاً ليس أكثر. استغرق الأمر 27 يوما فقط لأربعة عمّال، عملوا ثلاثة أيام في الأسبوع لبناء الهيكل الخشبي ذي الطوابق التسعة لشتاتهاوس، أسرع بكثير من بناء هيكل الصلب والخرسانة.

على الرغم من جميع فوائده، فقد كان تسويق هذا النظام الجديد مهمة صعبة حتى وقت قريب. بعد استعماله لبناء ناد صغير للفنون في عام 2003، أمضى وو وثيستلتون سنوات في محاولات، جميعها فشلت، لإقناع المزيد من العملاء باستخدامه. "وضعنا العمارة الخشبية على الطاولة مع كل عميل دخل مكتبنا" يقول وثيستلتون "وبعد ساعة كان الموضوع يصبح خارج النقاش". نشأت مقاومة العملاء أولاً من أحكام مسبقة خاطئة حول الخشب: اعتقد معظم العملاء أن أي بناء من الخشب سوف يتصرف مثل الأبنية الخشبية التقليدية، بضعفها وحساسيتها للنار. "وجدنا أن المسيرة محبِطة في الكثير من الأحيان" يقول ثيستلتون، "تبيّن لنا أن الناس غير قادرين على التمييز بين البناء الخشبي الشامل الحديث والبناء الخشبي التقليدي". النار، بطبيعة الحال، هي المصدر الأول للقلق الذي يتبادر إلى أذهانهم مع البناء بالخشب. ولكن البناء الخشبي الشامل هو في الواقع أكثر أمانا من الصلب في حال الحريق، فالألواح الخشبية السميكة سوف تتفحّم من الخارج تحت تأثير اللهب، فتختم بذلك قلب الخشب وتحميه من التلف. المعادن، بالمقابل، سوف تلين تحت تأثير الحرارة وتفقد صلابتها فتنهار الأجزاء المدعومة منها. أضف إلى ذلك أن البناء الخشبي الحديث أكثر مقاومة للزلازل من مثيله الخرساني أو الفولاذي.

المُلاحظ أن المطورين العقاريين، وبالرغم من الأحكام المسبقة، يعمدون إلى تبنّي نظام الخشب الشامل أكثر فأكثر، ولا سيما أولئك الذين فهموا فوائده الاقتصادية. عندما بدأ الفرع الأسترالي لشركة إدارة المشاريع والبناء العالمية "لند-ليز" في تصميم "فورتِه"، وهو مبنى سكني من 10 طوابق في حي دوكلاندز في ملبورن، لم يكن المهندسون يفكّرون بالخشب الشامل. "كنا نبحث في الأصل عن حل لبناء خفيف الوزن يمكن  لتربة الموقع الضعيفة نسبيا أن تتحمّله"، يقول أندرو نيلاند، الذي يشرف على مشاريع البناء الخشبية للشركة، "وجدنا أن الناحية المالية كانت أيضا جديرة بالملاحظة"، ويضيف: "قمنا بدراسة كل الحلول الممكنة، وكان الخشب الشامل هو الحل الأنسب". وبصفة عامة، فإن البناء بهذا النظام أقل كلفة بحوالي 15 في المئة من الصلب والخرسانة، وفقا لدراسة قامت بها الشركة.



وعلى الرغم من المخاوف التي يمكن أن يشعر بها البعض والتي تتعلق بالسلامة في برج من الخشب، أثبت مشروع "فورتِه" أنه نجاح تجاري كبير، فقد بيعت جميع الشقق بسرعة. "وبالتطلّع إلى المستقبل"، يقول نيلاند، "فإن لند- ليز الأسترالية تعتزم بناء 30 إلى 50 في المئة من مشاريعها من الخشب".

تلوّث أقلّ وعزل أفضل

ولكن أكبر قوة دافعة وراء الانعطافة باتجاه الخشب هو تزايد الوعي بين المهندسين المعماريين والمطورين حول مساهمة مجال عملهم في تغير المناخ. "صناعتنا هي في طليعة الصناعات من حيث تأثيرها على كوكب الأرض وصحّة الإنسان"، كما يقول وو. إنتاج الخرسانة والفولاذ ونقلهما يتطلبان كميات هائلة من الطاقة، والتلوث الناتج عن كل طن من الصلب أو الخرسانة يعادل أكثر من طن من ثاني أكسيد الكربون. الخشب في المقابل، حتى الخشب المصنَّع، الذي يتطلب طاقة إضافية لتجهيزه وتحويله إلى ألواح، هو أكثر ملائمة للبيئة بكثير. وفقا ﻟ"وود فور غود"، وهي منظمة تروّج للبناء المستدام بالخشب، فإن طناً من الطوب يتطلب أربعة أضعاف كمية الطاقة التي يتطلبها إنتاج طن من الخشب المنشور، وتتطلب الخرسانة خمسة أضعاف، والصلب 24 ضعفاً، والألومنيوم 126 ضعفاً. كما أن الخشب أفضل في الاستعمال: فهو، على سبيل المثال، يملك طاقة عزل حراري أفضل من الخرسانة بخمس مرات، وأفضل من الصلب ﺑ 350 مرة. وهذا يعني أن هناك حاجة إلى قدر أقل من الطاقة لتدفئة وتبريد المبنى إذا كان من الخشب. عند استخدام الخشب لبناء الأبراج العالية يمكن تحقيق وفورات هائلة في الكربون. أطنان الكربون اﻟ 186 المحتجَزة في مبنى شتاتهاوس كافية لتعويض 20 عاما من انبعاثاته اليومية، وهذا يعني أنه ليس محايداً إنّما هو سلبيّ كربونياً على مدى العقدين الأولين من حياته: بدلاً من إنتاج الغازات المسببة للاحتباس الحراري، فإن شتاتهاوس يكافحها.

آفاق واعدة

في حين أن شركات مثل وو وثيستلتون تركز على الحد الأدنى من عدد الطوابق في فئة الأبراج المرتفعة، تقوم شركات أخرى بتصميم مبان أعلى بكثير، تصل إلى 40 طابقاً أو أكثر. منها اقتراح من شركة "سكيدمور أوينجز وميريل"، الشركة التي صممت بعض أطول ناطحات السحاب في العالم، بما في ذلك مركز التجارة العالمي-1 في نيويورك وبرج خليفة في دبي. المشروع، الذي يسمى "المشروع  البحثي للبرج الخشبي"، يعيد تصوّر الاثنين والأربعين طابقاً لبرج "ديويت شستنت" السكني في شيكاغو، والذي صممته الشركة ذاتها في عام 1966، كهيكل مبني في المقام الأول من الخشب، مع الصلب والخرسانة في بعض المفاصل لتوفير صلابة إضافية. حتى الآن، هذه الدراسة هي مجرد تمرين ذهني. ولكن قيام شركة من الصف الأول مثل سكيدمور بتبنّي نظام الأبنية الخشبية الشاهقة هو علامة على مدى سرعة انتقال هذه التكنولوجيا من الطليعة المعمارية إلى التيار الرئيسي في المهنة. من غير المرجح أننا سنرى قريباً أبراجاً خشبية ترتفع عالياً جداً مثل ناطحات السحاب الشاهقة اليوم. ولكن هذا لا يعني أن فرص البناء بالخشب قليلة. حتى في أكبر المدن في العالم، القليل جداً من المباني يرتفع أكثر من 40 طابقا. وهناك جزء كبير من السوق قابل للتطوير. "نيويورك هي مدينة ناطحات السحاب بامتياز، ولكن معظم أبنيتها لا تتجاوز ذاك الارتفاع" يقول وليام ف. بيكر، الذي أشرف على دراسة المشروع لدى سكيدمور، ويضيف: "يمكننا التعامل مع معظم أبراج مانهاتن على سبيل المثال".

وهذا ما يعود بنا إلى شتاتهاوس مجدّداً. إذا كان هذا المبنى المتواضع على زاوية شارع في شورديتش هو في الواقع فخ لمئات الأطنان من الكربون، تخيل مدينة بأكملها من أبنية مشابهة له. صناعة البناء التي كانت مصدراً رئيسياً للغازات المسببة للاحتباس الحراري يمكن لها عوضاً عن ذلك تنظيف الغلاف الجوي منها. 

"يتفوّق الخشب على الخرسانة، الصلب أو الطوب من حيث المزايا البيئية، السرعة، الوزن والشكل" يقول دي ريجكِه من شركة dRMM. اللندنية التي تعمل بالعمارة الخشبية منذ أكثر من 12 سنة، ويضيف: "كان الصلب مادة القرن اﻟ19، الخرسانة مادة القرن اﻟ20، والخشب سوف يكون مادة القرن اﻟ21".

 

ترجمة بتصرّف عن مجلة Popular Science، فبراير/شباط  2014

 

 

مقالات اخرى للكاتب

عمارة
28 يناير 2017

الدخول

أو

سجل عن طريق

أو

هل نسيت كلمة المرور؟

أدخل عنوان بريدك الإلكتروني المستخدم للتسجيل معنا و سنقوم بإرسال بريد إلكتروني يحتوي على رابط لإعادة ضبط كلمة المرور.

شكرا

الرجاء مراجعة بريدك الالكتروني. تمّ إرسال بريد إلكتروني يوضّح الخطوات اللّازمة لإنشاء كلمة المرور الجديدة.