الحماية من الانفجارات: هندسة مُحسَّنة

يستكشف المهندس المتخصص غويدو لوري كيف أصبحت الواجهات المقاومة لانفجارات القنابل المعيار الجديد للسلامة، وكيف تتيح الهندسة الدقيقة لمجموعة «بيرماستيليسا» دمج تقنيات متطورة لمقاومة الانفجارات في واجهات الجيل الجديد دون المساس بالرؤية المعمارية أو أهداف خفض انبعاثات الكربون.

أدت الأوضاع الجيوسياسية إلى ظهور تهديدات غير متوقعة للأمن العام في بيئاتنا العمرانية، بما في ذلك تزايد استخدام الأجهزة المتفجرة المرتجلة (IEDs). ففي المراكز الحضرية التي تزداد كثافتها السكانية يوماً بعد يوم، يشكل أي انفجار خطراً على جميع المباني المحيطة به، وقد أصبحت الواجهات المقاومة لانفجارات القنابل — التي كانت في السابق مقتصرة على المقرات الحكومية والسفارات — تتحول بسرعة إلى متطلب قياسي يضمن الاستدامة المستقبلية لجميع المشاريع العقارية البارزة.

عند وقوع انفجار، تُعد الواجهة خط الدفاع الأول للمبنى. فهي يجب أن تمتص وتبدد طاقة هائلة من موجات الصدمة من خلال الحركة السريعة أو الانحناء المتعمد، وذلك لتقليل الأضرار الإجمالية إلى أدنى حد، والأهم من ذلك حماية أرواح من بداخل المبنى.

فخ الامتثال

عند العمل على الحد من مخاطر الانفجارات، يلجأ العديد من المطورين والمهندسين المعماريين تلقائيًّا إلى الأطر التنظيمية القياسية، مثل المبادئ التوجيهية الصادرة عن الهيئة الوطنية للأمن الوقائي (NPSA). ورغم أن هذه الأطر توفر معايير أساسية ضرورية، فإن اتباعها كدليل تصميمي قد يؤدي إلى تحديد مواصفات زائدة عن الحاجة للمواد، مما يترتب عليه استخدام كميات أكبر من الفولاذ، وزجاج أكثر سمكًا، وهياكل أكثر ثقلًا.

التحسين: تحقيق التوازن بين الجمال والاستدامة والأمن

يعتمد نهجنا في تصميم الجدران الستائرية المقاومة للانفجارات والمصممة حسب الطلب على أنظمة متعددة درجات الحرية (MDOF) – حيث نستخدم حسابات دقيقة للتنبؤ بسلوك الواجهة في الظروف الواقعية. ومن خلال الاستفادة من البيانات التقنية الدقيقة، يمكننا تصميم مقاطع أرق وأخف وزنًا تقلل بشكل كبير من الكربون المدمج مقارنةً بالمواصفات التقليدية المقاومة للانفجارات، مع التحقق في الوقت نفسه من قدرة الواجهة على التعامل بذكاء مع الأحمال الديناميكية القصوى.

يعني هذا النهج الهندسي القائم على الأداء أنه يمكننا تحقيق توازن مهم بين النطاق المعماري ومستويات الحماية، لجعل الواجهة المقواة ضد الانفجارات متوافقة مع السمات التصميمية، بما في ذلك الفتحات والزخارف الزجاجية. فعلى سبيل المثال، من خلال التحكم الدقيق في اتجاه الفتح، وتحديد الحد الأقصى لزاوية الفتح، واستخدام طبقات خارجية متعددة، والاستفادة من تعزيزات الأجهزة الموضعية، يمكننا دمج فتحات قابلة للفتح حتى في واجهة مصممة لمواجهة «أقصى درجة من التهديد».

علم المواد والمكونات التبديدية

يُطلق الانفجار طاقة كيميائية تنتشر بشكل نصف كروي، وتختلف سلوكيات المواد اختلافًا جذريًّا في ظل معدلات التحميل الديناميكية القصوى هذه. ويحقق نهجنا الهندسي التوازن بين ثلاثة عوامل: الحفاظ على السلامة الهيكلية لعناصر الهيكل، والتخفيف من مخاطر الزجاج المتطاير، وتقليل الحمل المنقول إلى الهيكل الأساسي للمبنى إلى أدنى حد. لكن لتحقيق ذلك، يجب نمذجة جميع المكونات في آن واحد لالتقاط تفاعلاتها المتبادلة المعقدة.

نمذجة واختبار النظام بأكمله

وللتجاوز حدود المعايير القياسية، التي تتعامل مع العناصر بشكل منفصل، تعمل منصتنا الداخلية «تستودو» على رصد التفاعل الديناميكي بين الزجاج والإطارات والحوامل باعتباره حدثًا موحدًا يشمل النظام بأكمله. وقد تم تطوير هذا البرنامج المصمم خصيصًا استنادًا إلى منهجية خضعت لمراجعة الأقران ونُشرت في العديد من الأوراق البحثية للمؤتمرات والمجلات الأكاديمية.

يتيح برنامج Testudo لفرقنا تصميم حلول مقاومة للانفجارات عالية الواقعية وفعالة من حيث التكلفة لمختلف أنواع الواجهات، بما في ذلك الواجهات المجمعة، وأنظمة الهياكل الخشبية، والهياكل الكبلية، وأنظمة الواجهات ذات التجويف المغلق (CCF). يتم تصميم كل نظام خصيصًا ليكون قابلاً للتطوير ليتناسب مع مستويات التهديد المتوسطة أو العالية أو القصوى، ويتم اختباره عند الطلب للتأكد من مطابقته للمعايير المعترف بها في مجال مقاومة الانفجارات. ونقوم باستمرار بمعايرة نماذجنا الرقمية باستخدام البيانات الفعلية، بدءًا من اختبار المواد على مستوى المكونات وصولاً إلى اختبارات الانفجار بالحجم الطبيعي على وحدات الواجهات الكاملة.

مكونات جديدة

ولتخفيف وطأة الصدمة عن الزجاج أو الألواح الخرسانية الرئيسية، قمنا أيضًا بتطوير «حامل مشتت للطاقة» حاصل على براءة اختراع، وهو مكون مبتكر يظل صلبًا في ظل أحمال الرياح اليومية، ولكنه مصمم هندسيًّا لـ«الانهيار» تحت تأثير الدفعة الشديدة لموجة الانفجار. ومن خلال السماح للحامل بامتصاص الطاقة وتشتيتها عن طريق التشوه المتحكم فيه، فإنه يقلل من انتقال الطاقة إلى الهيكل الأساسي للمبنى ومن حدوث انهيار كارثي للزجاج.

شراكات البحث والتطوير

إلى جانب المهندسين المتخصصين العاملين لدينا في هذا المجال، والذين يساهمون بشكل مباشر في مشاريعنا، نحافظ على شراكات طويلة الأمد مع جامعات عالمية لضمان أن تستند تصاميمنا إلى أحدث الأبحاث الأكاديمية وعلوم المواد المتاحة. ويشمل ذلك:

• كلية إمبريال في لندن (المملكة المتحدة): إجراء أبحاث حول خصائص الطبقات الفاصلة ومواد الهياكل تحت الإجهاد العالي.
• جامعة هافن سيتي في هامبورغ (ألمانيا): تعزيز فهم قوة تصميم الزجاج واختبار الدعامات التبديدية
  جامعة ملبورن (أستراليا): استكشاف سلوك الزجاج بعد حدوث التشققات، والتفاعلات بين الهيكل والوسط (التخميد الهوائي-المرن)، وأنماط فشل الزجاج الرقائقي.
• جامعة كرانفيلد (المملكة المتحدة): دراسة استرخاء القص بين الطبقات تحت أحمال قصوى.
• جامعة سيدني للتكنولوجيا (أستراليا): تحليل المقاطع الجانبية المزودة بعازل حراري.
• جامعة دريسدن التقنية (ألمانيا): دراسة التفاعل بين الواجهة وهيكل المبنى تحت تأثير أحمال الانفجارات.

دراسة الجدوى

تُعد الواجهة المُحسَّنة المقاومة للانفجارات استراتيجية تجارية طويلة الأمد تساهم في زيادة القيمة طوال دورة حياة الأصل. إن تصميم المبنى هندسيًّا بحيث يمتص طاقة الانفجار بشكل ديناميكي يقلل بشكل كبير من مستوى المخاطر المرتبطة به، وهو ما تقره شركات التأمين بشكل مباشر من خلال خفض أقساط التأمين على المدى الطويل.

خلال التفجيرات التي استهدفت الحي المالي في المملكة المتحدة في التسعينيات، كانت الخسائر المالية الأكبر ناجمة عن توقف الأنشطة التجارية وليس عن انهيار الهياكل. وتساهم الواجهة المُحسَّنة في الحد من الأضرار الهيكلية أثناء وقوع حادث ما، مما يحمي الأصول، والأهم من ذلك يحمي الأرواح. كما أنها تتيح استئناف العمليات التجارية بفعالية.

قادة العالم

بفضل تقنيتنا الرائدة، نجحنا حتى الآن في تصميم وتصنيع وتركيب أكثر من 50 واجهة رئيسية مقاومة للانفجارات في جميع أنحاء العالم، بما في ذلك بعض المعالم المعمارية الأكثر شهرة وتلك التي تتمتع بأعلى مستويات الأمان، ومن بينها:

• نيويورك: «وان فاندربيلت»، و«برج هيرست»، و«هدسون ياردز»، و«3 وورلد تريد سنتر»، ومطار لاغوارديا، و«وان براينت بارك».
• لندن: ساحة سالزبوري، ولندن وول بليس، ومقر بلومبرغ الرئيسي، و99 بيشوبسغيت، و52 لايم ستريت (ذا سكالبيل)، و8 كندا سكوير.
• معالم عالمية: KL118 (كوالالمبور)، ليكس 2000 (بروكسل)، محكمة باريس (باريس)، السفارة الأمريكية (بكين)، مطار أوهير الدولي (شيكاغو)، محاكم الكومنولث (ملبورن)، ومكاتب الحكومة المركزية (هونغ كونغ).

لمعرفة المزيد عن كيفية تجاوز مرحلة الامتثال للمعايير والانتقال إلى الهندسة الذكية والمُحسَّنة، يرجى التواصل معنا عبر البريد الإلكتروني g.lori@permasteelisagroup.com.