المباني الذكية واستخدامات الطاقة

Smart buildings and energy use

إن البحث في كيفية توفير الطاقة هو من المواضيع الهامة في عصرنا الحديث ، حيث أن مصادر الطاقة التقليدية باتت تشكل خطراً شديداً على البشرية ، هذا بالإضافة إلى إن هذه المصادر محدودة وفي طريقها إلى الزوال ، إن المفهوم البيئي للتصميم يسعى إلى المساهمة في الجهد الإقليمي والدولي للحد من التأثيرات السلبية الناتجة عن استخدام موارد لطاقة التقليدية مثل ارتفاع معدلات انبعاث غاز ثاني أكسيد الكربون والتي تؤدي إلى تدفئة سطح الأرض ، هذا بالإضافة إلى التغيرات المناخية والتقلبات الجوية السلبية والخروقات في طبقة الأوزون التي يعاني منها كوكب الأرض ، لم تعد هذه القضايا مشكلة محلية أو إقليمية ، بل أصبحت شاناً عالميا ، يحتاج إلى تضافر الجهود لمواجهة الإخطار التي قد يحملها المستقبل .

التقديرات في المشاريع الانشائية

تقدير التكلفة

تقدير التكلفة ما هي إلا تنبؤ بالتكلفة المحتملة للمصادر أو الموارد التي ستكون مطلوبة من أجل تكملة كافة أعمال المشروع. يتم تنفيذ عملية تقدير التكلفة في كافة أنحاء المشروع. ففي بداية المشروع يجب أن يتم عمل برهنة للتقديرات الأساسية من أجل السماح للمشروع بالإستمرار. ومن هذه المرحلة من المشروع يتم عمل تقدير يُعرف بتقدير رتبة المقدار Order of Magnitude.

فتقديرات رتبة المقدار يمكن أن تتراوح دقتها من -50% إلى +100%. وبينما يتم العمل في المشروع، يُصبح من الضروري الحصول على تقديرات أكثر دقة. ومن الشركة إلى الشركة، قد يتفاوت المجال أو النطاق الموصف للقيم الخاصة بتقدير مُعطى. كما يتغير أيضاً الإسم الذي يُستعمل لوصفه.

 فعلى سبيل المثال؛

• التقديرات التصورية تكون تلك التقديرات التي لها دقة تتراوح من -30% إلى +50%.
• التقديرات التمهيدية فتكون تلك التقديرات التي لها دقة من -20% إلى +30%. أما؛
• التقديرات الجازمة فتكون تلك التي التي لها دقة من -15% إلى +20%.
•  وأخيراً؛ يتم التقدير المسيطر أو الحاكم على أنه يتراوح من -10% إلى +15%.

برج المملكة في جدة

برج المملكة ( أطول برج في العالم )

يقع البرج في حي أبحر في شمال مدينة جدة وعلى مساحة 85 ألف متر مربع , ويبلغ ارتفاعه أكثر من كيلومتر . بتكلفه 1.50 مليار دولار أي ما يعادل 5.60 مليار ريال سعودي .

المقاول الرئيسي : مجموعة بن لادن السعودية .
المصمم   : شركة أدريان سميث و جوردون جيل أركتكتشير ومقرها الولايات المتحدة .
المالك      الامير الوليد بن طلال .

خيال معماري

مدينة في السماء 

أسباب المطالبات

عندما نقوم بتحليل أسباب المطالبات في مشاريع التشييد يجب أن نأخذ في الاعتبار أمرين أساسيين وهما أصل المشكلة وطريقة تعامل الأطراف مع المشكلة والتي أدت إلى مطالبة. وفيما يلي نستعرض بعض الأسباب الرئيسية التي تؤدي لحدوث مطالبات.

1 - العقد

قد يكون العقد نفسه مصدر المشاكل التي تؤدي فيما بعد لنزاعات ومن ثم مطالبات ومن الأمور التي تسبب هذه المشاكل:

وثائق العقد

وتحدث المطالبات فيها نتيجة

o       بنود غامضة أو فضفاضة . 

o       عبارات وارشادات متناقضة.  

o       أعمال محذوفة . 

o       الالتزام في كود البناء . 

o       وقت التنفيذ غير كاف . 

o       متطلبات تنفيذ غير مناسبة .

هدم المباني العملاقة

Demolition of high-rise buildings 

الرافعات البرجية العملاقة

تعتبر الرافعات البرجية من أكثر الأدوات الشائعة الاستخدام في المواقع الإنشائية الكبيرة، حيث يصل ارتفاعها عادةً إلى مئات الأقدام في الهواء ؛ كما بإمكانها أن تصل إلى الارتفاع المطلوب مهما كان بعده.

تعمد الطواقم الإنشائية إلى استخدام الرافعات البرجية لإيصال الفولاذ والبيتون والأدوات الضخمة كمشاعل الإستيلين والمولدات بالإضافة إلى تشكيلة واسعة من مواد البناء الأُخرى.

وعند النظر إلى إحدى هذه الرافعات فلا بد لك من أن تتساءل عن السبب في عدم ميلانها إلى الأسفل وعن كيفية قدرة الذراع الطويلة على حمل مثل هذه الأوزان بالإضافة إلى التساؤل عن كيفية عمل هذه الرافعات.

إذ لا بد من وجود مادة معدة خصيصاً للقيام بهذه العمليات، الأمر الذي سنعمد إلى سنعمل على الإجابة عليه من خلال هذه المقالة بالإضافة إلى ذكر أمور تزيد عن هذه التساؤلات السابقة.

تسلسل انشاء مسبح خاص بالصور

Sequence set up a special swimming pool

إدارة مشروعات التشييد

        مقدمة

إن  تشييد المشروعات يتضمن عدداً ضخماً من التفاصيل والعلاقات المتشابكة المعقدة ما بين الأطراف العاملة في هذا المضمار من مالك ومهندس ومقاول وموردي مواد ومعدات وعمالة بالإضافة إلى الجهات الحكومية أو المانحة المعنية بتنفيذ المشاريع.        

فالمقاول مسؤول عن تسليم المشروع في وقت معين وبتكلفة محددة ... وهو في أدائه لتحقيق هذا الهدف يقبل أن يتحمل الالتزامات المختلفة ... القانونية والمالية والإدارية. 

وصناعة التشييد تستقطب العديد من الوظائف المختلفة وتستهلك مواداً أساسية وخامات أكثر من أي صناعة أخرى ونظراً للحاجة الشديدة والمتنامية لخدمات صناعة التشييد فإننا نجد أنها توسعت وانتشرت في مفهومها الجغرافي وبعدها التكنولوجي.

عقود البناء والتشغيل والتحويل

نظام البناء والتشغيل والتحويل أو البناء والتشغيل ونقل الملكية (B.O.T) مضمونه هو تولي مستثمر من القطاع الخاص بعد الترخيص له من الدولة أو الجهة الحكومية المختصة بتشييد وبناء أي من مشروعات البنية الأساسية كإنشاء مطار أو محطة لتوليد الكهرباء من موارده الخاصة على أن يتولى تشغيله وإدارته بعد الانتهاء منه لمدة امتياز معينة تتراوح عادة ما بين 30 أو 40 سنة وخلالها يتولى تشغيل المشروع بحيث يحصل من خلاله على التكاليف التي تحملها بالإضافة إلى تحقيق أرباح من خلال العوائد والرسوم التي يدفعها مستخدمو هذا المشروع وبعد انتهاء مدة الامتياز يتم نقل المشروع بعناصره إلى الدولة ومن ثم فإن نظام B.O.T  يعني وجود آلية تمويلية إنشاء البنى الأساسية في مجتمع ما بعيداً عن موارد الدولة.

المصطلح :

مصطلح "B.O.T" وهو اختصار العبارة الإنجليزية BUILD OPERATE TRANSFER والتي تعني البناء والتشغيل والتحويل

أعمال العزل في المباني

أولا: العزل الحراري: 
العزل الحراري للأبنية هو منع انتقال الحرارة من الخارج إلى الداخل أو العكس سواء كانت درجة الحرارة مرتفعة أو منخفضة. 

مواد العزل الحراري:
1 - الألياف النباتية: تعمل من الخشب وتعالج لكي تكون مقاومة للحرائق وامتصاص الماء.

2 - الفلين: ويعمل من لحاء الشجر ويستخدم على شكل ألواح في الحوائط التي تحتاج إلى عزل وقد تستخدم على شكل مسحوق.

3 - الفلين الصخري: يتكون من صوف صخري ممزوج مع قطع صغيرة من الخشب مع مادة لاصقة إسفلتية غالبا، وتستخدم هذه المادة لعزل مخازن التبريد والمنشآت والبيوت الرخيصة.
4 - المواد العاكسة العازلة: حيث يتم فيها العزل عن طريق عكس الحرارة عن الوجه العاكس وليس بطريقة التوصيل الحراري المعتادة، ومن هذه العواكس: الألمنيوم وصفائح الفولاذ والورق العاكس والدهان العاكس. وتستخدم هذه المواد على السقف والجدران الخارجية العمودية.
5 - ألواح البولي كاربونيت المموجة ( The poly carbonate sheets): تصنع من مادة البولي كاربونيت الخفيفة الوزن، وتشكل على هيئة ألواح من طبقتين أو ثلاث طبقات حتى تصلح لأغراض العزل الحراري وتصبح قادرة على تحمل الصدمات، وتستخدم غالبا في الأسقف.
6 - إستروفويل" أغشية عازلة جديدة (Reflective insulating material): تتكون من طبقتين من رقائق الألمنيوم العاكسة بينها فقاعات هوائية مصنوعة من مادة البولي إيثيلين، وتقوم هذه المادة بعكس أشعة الشمس عن المبنى في الصيف وتحتفظ بالحرارة داخله في فصل الشتاء، وتساعدها في ذلك الفقاعات الهوائية التي تمنع انتقال الحرارة خلال الحوائط، ومن فوائدها أيضا أنها عازل جيد ضد تسرب الماء والهواء مما يؤدي إلى المحافظة على الطاقة داخل المنزل.
7 - ألواح مؤخرة للحرائق (Fire retardant sheets): هي ألواح تتميز بإطالة زمن مقاومة الحريق للمنتج الذي يصنع منها، وهي متوفرة بجميع المقاسات التي تسمح بتشكيل قطع الأثاث الداخلي و القواطع الداخلية والحوائط.  

ثانيا: العزل الصوتي: 
أشكال العزل الصوتي في المباني:
1 - منع انتقال الصوت في القواطع والجدران والسقوف من الخارج.
2 - منع انتقال اهتزاز وأصوات المكائن.
3 - طرق امتصاص الصوت والضوضاء في الداخل.
مواد العزل الصوتي: 

1 - وحدات جدارية عازلة للصوت (Acoustique tiles): بلاطات ممتصة للصوت، تتكون من وجهين غالبا وتكون محببة من الكوارتز الملون والملصق بالراتنج، وتتميز بقدرتها على التحمل وسهولة التنظيف ولا يمكن تشويهها بالرسم عليها.
2 - ألواح الصوف الزجاجي (Panels of glass wool): يتكون اللوح من وجه من الصوف الزجاجي والوجه الآخر من ورق الألمنيوم المثقب الذي يقوم بامتصاص الصوت، ويمكن تركيبها في الحوائط و الأرضيات والأسقف، وتستخدم في المباني التجارية والصناعية الجديدة أو التي تحتاج إلى تجديد.
3 - ألواح من رغوة البلاستيك مثقبة أو محببة الوجه.
4 - ألواح من مواد ورقية مضغوطة ومثقبة الوجه.
5 - ألواح مربعة أو مستطيلة من الجبس مع ألياف في الوجه والداخل.
6 - ألواح من ألياف المعادن مع مادة الإسمنت البورتلندي الأسود.

ثالثا: مواد العزل الصوتي والحراري:

هناك بعض المواد التي يمكن استخدامها كعوازل للصوت والحرارة معا، منها:
1 - ألواح الصوف الزجاجي: مصنوعة من الصوف الزجاجي المغطى بطبقة رفيعة من الزجاج تكسبها الصلابة، كما أن هذه الألواح لديها القدرة على مقاومة الرطوبة وسوء الاستخدام إذ أنها تخلو من المواد القابلة للصدأ، ويمكن استخدامها في مختلف أنواع المباني لعزل الجدران والأسقف.
2 - ألواح العزل الحراري والصوتي (  (Thermal and acoustic sheet:
تستخدم هذه الألواح دون الحاجة إلى تغطيتها من الداخل وتصلح خاصة لأسقف المصانع حيث تناسب جميع الأبعاد الكبيرة للإنشاء، وهذه الألواح تقاوم الغبار والرطوبة والتآكل حيث تغلفها طبقة حماية بلاستيكية ذات عمر طويل، وهذه الألواح نقية من المواد المشجعة على الصدأ.
3 - البيرلايت: وهو عبارة عن صخور بركانية بيضاء اللون، ويعتبر البيرلايت من أفضل العوازل المستخدمة لصناعة وتخزين الغازات السائلة تحت درجات حرارة منخفضة جدا، كما أنه يعتبر عازل جيد للصوت ويعطي السطح مقاومة كبيرة للحرائق، ويستخدم البيرلايت لعزل الأسقف والجدران والأرضيات. 
رابعا: عوازل الرطوبة: 

1 - الإسفلت أو الورق المقطرن.
2 - شرائح الألياف الزجاجية (الصوف الصخري) وخاصة للأسطح الأفقية.
3 - الأغشية الواقية من الرطوبة: تتكون من سيليكات الألمنيوم والبوتاسيوم وهيدروكسيد الباريوم وكبريتات المغنيسيوم وتستخدم في الأبنية للأسطح والجدران.
4 - أغشية عازلة للماء للأسطح المعدنية "إكسيفلكس" (Exiflex waterproofing membrane for metal roof): يتميز هذا الغشاء العازل بسرعة التركيب ونظافته، ويتألف من عازل من طبقة واحدة ومن إزار مثبت في طرف الغشاء يسمح بتركيب المسامير عليها التي تعمل على تثبيت الغشاء على الأسقف، ويستخدم هذا العازل خاصة على الأسقف المعدنية ويصلح للمباني الصناعية والتجارية ومباني الخدمات.
5 - عازل المطاط الجديد (New waterproofing membrane): هو عبارة عن عازل من المطاط ينتفخ عند تشبعه بالماء كمساعد للعزل، ويتميز بأنه ذو مقاومة عالية للمواد الكيماوية وخواص مطاطية عالية، ويستخدم في الأعمال التحت أرضية كالأساسات وأعمال التمديدات الصحية وفي المنشآت الهندسية العامة كمخازن القمح وخزانات المياه والسدود.

وهناك بعض المواد العازلة التي تستخدم لتكسية واجهات المباني منها:

1 - ألواح مصنوعة من راتنجات البولستر المقوى بالألياف الزجاجية وحشوات معدنية وهي مركبات قوية ومقاومة للماء بطبقة من الجرانيت المعدني من ألوان مختلفة يتغير لونها تبعا للإنارة والضوء الخارجي أثناء النهار .
2 - ألواح تكسية من الإسمنت المقوى بالألياف الزجاجية مقاومة للعفن والصدمات والتقلبات الجوية وماء البحر، تثبي رأسيا أو أفقيا أو بشكل نصف قطري، ومتوفرة بسطح ناعم أو خشن يشبه الخشب مدهونة مسبقا أو يمكن دهانها بما يزيد عن 300 لون، وتستخدم في المساكن الخاصة، المكاتب، مؤسسات الرعاية الصحية، المحلات التجارية، المدارس، الإسكان العام، الصناعة، الفنادق والمطاعم.
3 - نظام تكسية ذاتي التنظيف يتكون من مقاطع من سبائك الألمنيوم بأضلاع ضيقة وبارزة بشكل خفيف تركب أفقيا باتجاه معاكس للرياح والمطر على سكك معدنية متقاطعة، ذات تموجات ظاهرة تساعد على التحكم بشدة الإنارة والظل، وهي إما ذات سطح ناعم أو على شكل الجبس، ويمكن أن تكون بأي لون حسب الطلب، وتستخدم في المساكن، المكاتب، مؤسسات الرعاية الصحية، المحلات التجارية، المدارس، الإسكان العام، الصناعة، المطاعم والفنادق.
4 - ألواح الألمنيوم المقوسة ذات التدعيم بوصلات طرفية للأسطح والتكسية لعمل ميول بطول 100 متر، تمتاز بسهولة التركيب وهي مطلية بمادة الكلاد (Alclad) ( ألمنيوم _ زنك ) مقاوم للتآكل والصدأ، وتصلح لكافة الأسطح، ومتوفرة بشكل منحني أو مقعر أو محدب، ويمكن توصيل إنارة أو أنظمة شفط دخان على السقف، وتستخدم في المساكن، المكاتب، مؤسسات الرعاية الصحية، المحلات التجارية، المدارس والإسكان العام.
5 - فتحة تهوية لشفط الهواء لدورات المياه وهي مصنوعة من مادة البولسترين الأبيض، تعمل بعد اكتشاف وجود الهواء بواسطة نظام استشعار بصري يستخدم عدسة فريزنيل (Fresnel)، وللفتحة شبك على الوجه الأمامي قابل للفك، وتستخدم في المساكن الخاصة والإسكان العام. وبشكل عام هناك العديد من مواد العزل المستخدمة عربيا وعالميا إما في أعمال البناء أو الديكورات الداخلية أو لتكسية الواجهات ولم يتسنى لنا المجال لذكرها
طرق للعزل الحراري والعـزل المائي :

1 - يتم تنعيم الأسطح المطلوب عـزلها ويتم ملأ جميع الحفر وإزالة جميع التنوءات .
2 - تدهن الأسطح بطبقة من مادة اسفلتية تساعـد عـلى التصاق العـازل بالسطح .
3 - يتم لصق لفائف العـازل عـلى الأسطح بالحرارة والحرص على أن يتم تركيب العازل على العازلل الذي بجانبه بمسافة لا تقل عن 10 سم .
4 - يراعي أن يرتفع العازل على دروة السطح بحوالي 25 سم ويتم تغطيته بالنعلة .
5 - يتم حماية العازل بوضع طبقة من المونة الاسمنتية بسماكة لا تقل عن 2 سم .
6 - يتم اختبار العازل وذلك بملء السطح بالماء وبعمق لا يقل عن 15سم ويترك مدة 48 ساعة .
أنواع العازل في البناء :

أن الاختلاف في درجات الحرارة في داخل المبنى وخارجه حيث تعتبر الحرارة نوعاً من أنواع الطاقة وانتقالها يكون بواسطة الهواء المحيط وتنتقل خلال المادة من الوجه البارد بمعدل ثابت وكذلك بالاشعاع من تأثير حرارة الشمس إلى الأرض فإن إنتقال الحرارة في حوائط المبنى تكون بالتوصيل الحراري وهذه الطريقة تعتمد على :-

أ - الفترة الزمنية 
ب - سمك الحائط 
ج - مساحة الحائط
د - معـدل التوصيل الحراري .

1 - ففي هذه الحالات لابد بأن نستعمل مواد عازلة للحرارة في المباني فهناك مواد عازلة للحرارة تثبت عـلى الأسقف والأرضيات وكذلك الحوائط فيوجد عـدة أنواع مختلفة تستعمل في عزل الحرارة مثل إستخدام رقائق الألمنيوم ومادة البولي يوريثين وقبل أن نستخدم العازل لابد من معالجة أماكن تسرب الحرارة واالشقوق في الحوائط والأسقف مع استعمال حاجز البخار ليقلل من تسرب الحرارة بالمبنى وهناك كذلك أنواع أخرى من الموادالعازلة المستعملة في المباني مثل ( السيلتون - بيرليت - بودرة الفلين - فيرميكوليت - بودرة الخشب - الصوف الزجاجي - ألياف الخشب - صخرالصوف - ألواح من رغاوي بلاستسك ( بولي سيترين ) والألواح الأسبستوس الأسمنتي - ألوااح قش الرز المضغوط ) وهناك كذلك خرسانة وبلوكات والطابوق االمصنوع من الحجر الخفاف مثل الطابوق الفلين والخشبي والمثقب .

2 - وكذلك توجد بلوكات زجاجية فارغة ومثقبة ومطاطية وبلاطات خرسانية مفرغة وخرسانة بها فقاعات هوائية حيث تعمل باستعمال إضافات كيميائية وكذلك يوجد نوع آخر من العازل ويستخدم في الصوت فهذا النوع يحد من الضوضاء وكل هذه العوازل تعمل عـلى حسب التصميم المعماري أو التنفيذي للمبنى وعـلى العمل الجيد في التركيب فان نوعية المواد العازلة المستعملة للصوت التي تتحكم في درجة الصوت الداخلي والخارجي في المبنى فتوجد مواد عازلة للصوت مثل استعمال الجبس المخرم للحوائط والأسقف كذلك الأسبستس والصوف الزجاجي للحوائط ، وكذلك توجد أنواع آخرى من المواد العازلة تستخدم لعزم الرطوبة مثل استعمال : البـيتومين ( الأسفلت - القطران - محاليل الزفت ) . فمادة البـيتومين تتأثر بالحرارة وبتأثر التغيرات الجوية فلابد بأن نعرف أهم الخواص لمادة البـيتومين وهي : ( اللدونة - النفاذية - التكسير - اللزوجة ) فإن هذه المادة لها مقاومة نفاذية الماء وتحمل السوائل التي تساعـد عـلى تكوين الصدأ والتعفن ومدى تأثير الضوء والهواء الرطب عـلى المواد البـيتومينية حيث تتحلل سطحياً ، وهناك مواد أخرى تستعمل للعزل من المياه والرطوبة مثل استعمال مادة الفاندكس ومواد أخرى لحقن الشروخ الخرسانية ولحام الطبقة الخرسانية الجديدة بالقديمة مثل المادة الأيبوكسية وتستعمل كذلك لدهان الحديد لحمايته من الصدأ والتآكل والمنشآت المائية لحمايتها من نفاذية الماء وكذلك لابد بأن نتعـرف عـلى المواد المستعـملة العـازلة في الخرسانة مثل :-
• مادة فلوريد السيليكون لعـزل الأسطح .
• أملاح سيليكات الصوديوم والبوتاسيوم .
• مواد غـير قابلة للذوبان بالماء مثل محاليل مركبات الألمنيوم وحمض السيليسيلك حيث نقوم بتـقليل من نسبة الماء إلى الأسمنت عـند عـمل الخـلطة بالخرسانة