Table of Contents

إن البيئة المبنية تعكس القيم المجتمعية، ولا يوجد في أي مكان أكثر وضوحاً من تصميم الأماكن العامة، فالمتنزهات والبلوات ومراكز العبور والمباني الحكومية هي المجالات التي تتطور فيها الحياة المجتمعية، ومع ذلك فإن العديد من هذه الأماكن تستبعد عن غير قصد الأفراد ذوي الإعاقة والكبار والأسر التي لديها أطفال صغار، وهي اليوم تبرز الهندسة الهيكلية في مقدمة تصميم التحولات التي لا تُعتبر مبنياً للتحول.

تطور التصميم الشامل في الهندسة الهيكلية

Inclusive design, often referred to as universal design, is a framework that seeks to create environments usable by all people to the greatest extent possible without the need for adaptation. Its roots in structural engineering can be traced to the post-World War II era, when returning veterans with disabilities spurred demand for barrier-free access. However, it was not until the passage of landmark legislation - such as the [FLT selection material:0]

اليوم، التصميم الشامل يتجاوز الامتثال، ويطلب من المهندسين أن ينظروا في كيفية قيام شخص ذي رؤية منخفضة بحركة سلة سلة، وكيف يقوم أحد الوالدين بدفع مركب عبر جسر مشاة، أو كيف أن شخص ما يستخدم كرسي متحرك يختبر منحدراً وجهازاً للنسيج السطحي، ويتعاون المهندسون البنيويون تعاوناً وثيقاً مع المهندسين المعماريين والمهندسين المعماريين، ويسهل الوصول إلى الخبراء الاستشاريين في ترجمة هذه الاحتياجات إلى صلبة،

الأطر التنظيمية

معايير قانون الأمريكيين ذوي الإعاقة

وفي الولايات المتحدة، تشكل معايير التصميم الميسر للمعاينة معياراً أساسياً لتيسير الوصول الهيكلي، وتشمل المتطلبات الرئيسية التي تؤثر مباشرة على الهندسة الهيكلية ما يلي:

  • Ramp slopes:] A maximum slope of 1:12 (8.33%) for ramps used by wheelchairs, with landings every 30 inches of rise.
  • Clear floor space:] Minimum 30-inch by 48-inch clear area for turn and approach at accessible elements.
  • Protruding objects:] Objects such as columns and signs must not protrude more than 4 inches into circulation paths to avoid hazards for people with visual impairments.
  • Elevator requirements:] Minimum cab size of 54 inches by 68 inches to accommodate a wheelchair and companion.

ويجب على المهندسين الهيكليين التحقق من أن هذه المتطلبات المكانية يمكن تحقيقها داخل الشبكة الهيكلية وأن الحمولات المرتبطة بها (مثلاً من المصابيح والمصاعد ومصاعد المنصات) تحظى بدعم كاف دون المساس بسلامة المبنى.

المعايير الدولية والمدونات المحلية

بالإضافة إلى أن العديد من البلدان لديها رموز خاصة بها، و(الوثيقة المعتمدة من قبل (إف إل تي 1) و(إن 17210) من الاتحاد الأوروبي توفر مبادئ توجيهية مماثلة، بالنسبة للمهندسين الهيكليين العاملين في المشاريع العالمية، يمكن أن يكون من الصعب تحقيق الاتساق بين هذه المعايير، ولكن المبادئ الأساسية متسقة: توفير إمكانية وصول آمنة وكريمة ومنصفة للجميع.

العناصر الهيكلية الرئيسية للفضاء العام الشامل

رمبس، المنحدرات، وضمادات

ربما يكون أكثر العناصر الهيكلية وضوحاً في التصميم الشامل، و بناءها يتطلب تطويق دقيق لتلبية متطلبات المنحدرات مع الحفاظ على سلامة تصريف المياه والبستنة، مهندسو البنية يحسبون الحمولات من حركة الأقدام والثلج ومركبات الصيانة، ويصممون مفاصل التوسع في المصابيح الطويلة لاستيعاب الحركة الحرارية، بالإضافة إلى الطرق التقليدية، الحلول المبتكرة مثل محركات الوصم المتقطعة في مراكز النقل

مسارات واسعة النطاق وقضايا واضحة

فالاستعراضات الدنيا للطرق التي تبلغ 60 بوصة (1524 مم) تسمح لكراسيين متحركتين بأن تمرا براحة أو كرسي متحركاً وصحافة أن تسير جنباً إلى جنب، ويجب أن يكفل المهندسون الهيكليون عدم دخول الأعمدة والمزارعين وغيرها من العقبات الهيكلية إلى هذه المناطق الواضحة، وهذا يتطلب في كثير من الأحيان تنسيق الشبكة الهيكلية مع مخطط المناظر الطبيعية في مرحلة مبكرة من عملية التصميم.

المناطق الميسرة للبحار والراحة

وينبغي أن تشمل الشوارع ومناطق الجلوس أماكن لمستخدمي الكراسي المتحركة للوقوف إلى جانب الرفقاء، ويسهم مهندسو الهياكل الأساسية في حساب طاقة تحميل المقاعد المزروعة أو الثابتة، وضمان أن تكون المخازن والمخلفات مثبتة بشكل آمن، وتحديد المواد المقاومة للزهور، وينبغي توفير مناطق الاستعادة على فترات منتظمة، ولا سيما على طول طرق الصيانة الأنظف للشارع.

مسارات الطريق وتقصى السطح

ومن شأن المؤشرات السطحية الأساسية للتشغيل أن تكون مثل الجرعات المهددة التي تستخدم في مقابر الرصيف وأطراف المنصات، أن تكون حاسمة بالنسبة للأشخاص ذوي العاهات البصرية، والمهندسين الهيكليين مسؤولون عن إدماج هذه الأسطح في العمل الخرساني أو المختلط، ويجب أن تلبي الجرعات مستويات معينة من الارتفاعات، والبطاقات، والتسارع (كما هو الحال بالنسبة للمبادئ التوجيهية للمؤسسة) وأن تكون دائمة بما يكفي لتركيب.

الإضاءة والتكامل الكهربائي

وفي حين أن المهندسين الأساسيين من المهندسين الكهربائية والمدنية يقومون بدور في توفير نقاط متصاعدة للإضاءة والعلامات الميسورة، فعلى سبيل المثال، يجب وضع الأعمدة الخفيفة والعلامات العامة لتجنب التسلل إلى مسارات، ويجب أن تكون أسسهم مصممة لمنع التفريغ أو الانهيار تحت حمولات الرياح، كما أن الإضاءة الطارئة التي تضيء مسارات التجاوزات التي يمكن الوصول إليها هي شرط تنسيق هيكلي في كثير من المدونات.

العملية الهندسية: من مفهوم إلى البناء

Site Assessment and Constraints

ويبدأ كل مشروع تصميم شامل بتقييم شامل للمواقع، ويقوم مهندسو الهياكل الأساسية بتقييم الطبوغرافيا الحالية، وظروف التربة، والهياكل المتاخمة لتحديد الأماكن التي يمكن أن تقع فيها المصابيح والمصاعد والمداخل الميسورة دون حفر مفرط أو الاحتفاظ بجدران، وفي المواقع المتخلفة، يمكن للمهندسين تصميم سلسلة من التضاريس ذات المستوى الموصل بالعربات بدلا من وضع منحدر واحد، والهدف هو تجنب التنظيف.

اختيار المواد من أجل الاستمرارية والسلامة

ويؤثر اختيار المواد تأثيرا مباشرا على إمكانية الوصول، إذ أن مقاومة الشفاه هي في المقام الأول، لا سيما على المصابيح والأدراج المعرضة للمطر أو الثلج أو الجليد، كما أن المهندسين يحددون المواد التي تحتوي على معامل احتكاك لا يقل عن 0.6 من الرطب والجافة، ويمكن أن تكون مجهزة بالمساحة أو مجهزة بذرة من أجل تحسين المسارات، كما أن الرعيات المعدنية قد تكون لها فتحات صغيرة بما يكفي (دون نصف بوصة) لمنع الاضطرابات في الركازات أو العجلة.

تحليل القروض للخصائص الميسرة

وتُدرج حمولات التصميم الموحدة لأماكن المشاة في رموز مثل الـ 7 من الـ إس إس بي إس، ولكن الملامح المتاحة غالبا ما تتطلب تحليلا إضافيا.

  • Elevators and platform lifts:] Machine room loads, guide rail forces, and cab dead loads must be factored into the building frame.
  • Ramp balustrades and handrails:] Handrails must withstand a concentrated load of 200 pounds (890 N) applied at any point, per the International Building Code. Structural engineers design the supporting posts and connections to transfer this load into the ramp structure.
  • Accessible park canopies:] Light weight canopies that cover accessible park spaces must be designed for snow and wind loads, and their columns must be placed to avoid obstructing van-accessible under-aisles.

التنسيق مع نظم الهندسة المعمارية ونظم التخطيط البيئي المتعدد الأطراف

(ب) التصميم الشامل هو رياضة جماعية، وينسق المهندسون الهيكليون مع المهندسين المعماريين لتحديد مواقع الدخول الميسورة في الصف أو عن طريق المقابر بدلا من الخطوات، ويعملون مع مهندسين آليين لضمان عدم تطويعهم في مشاريع المعلومات الأساسية (HVAC grilles) إلى تصاريح تشغيلية واضحة، ويجب أن تحافظ الحيزات التي تتجاوز الحدود القصوى المتاحة على ارتفاع كاف (بدون أدنى من 80 بوصة) يسمح لمستخدمي الكراسي متحركة بأن يمروا ببرمجيات.

التشييد وضمان الجودة

فالفحص الميداني أمر حاسم، بل إن أفضل المعالم تصميماً يصبح خطراً إذا لم يحقق المتعاقد الخرساني المنحدر المطلوب، وكثيراً ما يستعرض مهندسو الهياكل رسوم المتاجر من أجل الوصول، واختبار المواد الخاصة بالشهود من أجل مقاومة الزلازل، ويتحققون من تركيب المصفوفات مع المواءمة السليمة، ويكفل تكليف المصعد أن تكون مراقبة المصعد في متناول اليدين (15 إلى 48 بوصة فوق الأرض) وأن آليات فتح الباب الآلية تعمل بشكل صحيح.

التحديات في مجال إعادة استخدام الفضاءات العامة الموجودة

إن إنشاء أماكن شاملة في البناء الجديد أمر مباشر نسبيا مقارنة بتحديات إعادة تشكيل الهياكل القائمة، فهناك العديد من المباني التاريخية، على سبيل المثال، لها أعاليم كبيرة عند المدخل، والممرات الضيقة، والحدود الدنيا، ويجب على مهندسي الهياكل الأساسية أن يبتكروا حلولا خلاقة تحترم الأهمية المعمارية للمبنى مع توفير إمكانية الوصول دون عوائق.

إضافة رامبس إلى المباني التاريخية

وعندما لا يمكن وضع منحدر في المقدمة بسبب شواغل الحفظ، قد يصمم المهندسون مدخلاً خلفياً أو جانبياً يتطلب هدم جزء من الجدار الخارجي للمبنى، ويشمل ذلك تحليل دقيق للشعار أو الإطار الحالي لضمان أن الفتح الجديد لا يضر بالاستقرار الأفقي، وفي بعض الحالات، يفضل رفع منصة على منحدر لأنه يحتل مكاناً أدنى من الأرض ويمكن أن يُخفى في إطار منصة صغيرة.

المصعد

وكثيرا ما يتطلب إضافة مصعد إلى مبنى عام متعدد المراحل، قطع مسار جديد عبر ممرات الأرض، ويجب على مهندسي الهياكل الأساسية تقييم قدرة الأعمدة الموجودة ونقل الحزمة الإضافية، وقد تكون هناك حاجة أيضا إلى متطلبات منع الحرائق وتعزيز الزلازل للزجاج، وتشمل الحلول الإبداعية وضع المصعد في برج زجاجي خارجي يربط بين مواجهات الريح الجديدة، ولكن هذا يستحدث.

تحسين نظم المعاملات ومراجعة الحسابات

وكثيرا ما تفتقر الأماكن العامة القديمة إلى أدوات الصنع وإعلانات مراجعة الحسابات، إذ يتطلب إعادة تحديد مسارات الخرسانة على طول المنهاجات تطهيرا من الخرسانة القائمة، التي يمكن أن تكون ذات تحد هيكلي إذا ما صادفت زيادة في الصلب، ويجب على المهندسين التنسيق مع المرافق لتجنب إضعاف الرقعة، ويجب وضع الشعارات الصالحة للفترات ورفوفات المنصات على المصابيح أو هياكل الإشارات القائمة؛

الابتكارات والتوجيهات المستقبلية في مجال الهندسة الهيكلية الشاملة

Smart Infrastructure and Real-Time Adaptation

الحدود التالية للتصميم الشامل هي البنية التحتية الذكية، ويمكن للأجهزة المستشعرة المدمجة في المصابيح والممرات أن ترصد الحمولات وتكشف عن التكوين الجليدي، مما يؤدي إلى تسخين عناصر الثلج، ويمكن للمهربين في المباني الذكية أن يتصلوا بالهاتف المستخدم قبل الطلب على السيارة، وأن يعدلوا أوقات الحشوة بالنسبة للأشخاص الذين يستخدمون الكراسي المتحركة أو الخداعب.

المواد المتقدمة للحصول على الوزن الخفيف

وتكتسب البوليمرات المجهزة التي تعمل بالمركبات المجهزة بالمركبات المتحررة من الكربون شعبية بالنسبة للمصابيح والسلالم والجسور المشوية بسبب ارتفاع نسبة القوة إلى الوزن ومقاومة التآكل، وتتيح هذه المواد بناء جسور المشاة الطويلة المدى دون دعم وسيط، مع الحفاظ على مسارات واضحة تتجه نحو الشبه.

التصميم الموازي والتعظيم الحاسوبي

ويمكن لأدوات التصميم الموازية للمهندسين أن يقيّموا مئات البدائل المتخلفة، وتشكيلات الجلوس، والتصميمات الهيكلية للشبكات في دقائق، ومن خلال الجمع بين التحليل الهيكلي ومعايير الوصول (مثلاً، أقصى مسافة للسفر بين مناطق الراحة، ودرجة التحول الدنيا للرؤساء المتحركين)، يمكن أن يُستَخدم التصميم على الوجه الأمثل من أجل السلامة والشمولية، وعلى سبيل المثال، تستخدم محطات قياسية المظلات المتحركة المتماثلة في وضعية.

إدماج القابلية للاستدامة

وتتزايد الاعتراف بمعايير البناء الخضراء مثل LEED وتحدي بناء المعيشة بالتصميم الشامل للجميع، كما أن الطرق التي يمكن الوصول إليها والتي تربط بين النقل العام ومداخل البناء تشجع على المشي والحد من الاعتماد على السيارات، كما أن استخدام الحجر المقاوم للزرق والمصدر محليا يقلل من انبعاثات النقل ومن خطر حدوث هبوطات، كما أن المهندسين الهيكليين الذين يحددون الخرسانة المعرّضة مع الانتهاء من تحقيق الكتلة الحرارية من أجل تحقيق الكفاءة في استخدام الطاقة والحد من الصمامات البيئية.

Case Study: A Model Inclusive Plaza

ولتوضيح هذه المبادئ في العمل، والنظر في إعادة تطوير بلازما مملوكة للمدينة في مقاطعة نوردهافن في كوبنهاغن، ويهدف المشروع، الذي اكتمل في عام 2022، إلى إنشاء مربع عام يخدم جميع الأعمار والقدرات ويعمل في الوقت نفسه كحوض لاستبقاء مياه العواصف في الفيضانات، وقد واجه الفريق الهندسي الهيكلي عدة تحديات:

  • وقد تغيرت درجة البلازما بست أقدام في الصف عبر الموقع، وبدلا من أن يكون هناك منحدر واحد، تم تصميم سلسلة من المقابس النبيلة التي تحتوي على مناطق استراحة متوسطة، كل منها منحدر بواقع 1:15 (6.7 في المائة) - وهو ما يتجاوز اشتراطات هيئة التنمية الزراعية برقم 1:12، ولكنه يوفر خبرة أكثر راحة لمستعملي الكراسي اليدوية.
  • تم تركيب مصفوفة في الخرسانة التي تستخدم نماذج الليزر الموجية لضمان طول القبة المتسقة و المباعدة بين المزلاجات، وشمل مزيجاً من الخرسانة يوفر نسيجاً طفيفاً تحت القدمين دون التدخل في مكعبات التكتل.
  • وقد صُممت العبوة الهيكلية كثيفة هيدروليكية لنقل مياه العواصف إلى حديقتها الوسطى، حيث تم تحديد مستويات تكفل بقاء الممرات الميسرة على الأقل فوق ارتفاع الفيضانات الذي يبلغ 100 سنة، مما يحول دون حدوث ارتطام.
  • وقد تم بناء جميع المقاعد من الخشب البلاستيكي المعاد تدويره على أُطر الصلب المزروعة التي تحتوي على قدرة تحميل مركزة قوامها 300 باوند، وشملت الشقوق مساحات للكراسي المتحركة في كلا الجانبين، وأُسقطت مخازن الأسلحة في هذين القسمين.

والنتيجة هي البلازما التي لا يسهل الوصول إليها فحسب بل أيضاً محبوبة من جانب السكان، إذ أن الأسر التي لديها رواد، وزبائن مسنين، ومستخدمين كرسي متحركين يبحرون في المكان بسهولة، بينما يلعب الأطفال في حديقة الأمطار، ويظهر المشروع أن الابتكار الهيكلي، إذا اقترن بالتزام عميق بالإدماج، يمكن أن ينتج أماكن جميلة ومتاحة للجميع.

الخلاصة: مسؤولية المهندسين الهيكليين

فالتصميم الشامل ليس صندوقاً للفحص لمرة واحدة بل التزاماً مستمراً، فمع تزايد عمر السكان ووعيهم بحقوق الإعاقة، لن تزداد التوقعات العامة لبيئة خالية من العوائق إلا أن المهندسين الهيكليين هم في وضع فريد يسمح لهم بقيادة هذا التغيير، وخبرتهم في الأحمال والمواد والتكامل النظمي تعطيهم الأدوات اللازمة لترجمة الهدف الخلاصي المتمثل في " إمكانية الوصول إلى الجميع " إلى هياكل ملموسة وآمنة ودائمة.

وكل منحدر يلبي المنحدر الصحيح، وكل قندس مقطعي يبقى في مكانه خلال فروست الشتاء، وكل مصعد يركب بسلاسة بين الطوابق، هذه هي انتصارات هادئة للهندسة الهيكلية الشاملة، وبإدماج التعاون والابتكار والفهم العميق للتنوع البشري، يمكن للمهنة أن تضمن أن تكون الأماكن العامة غداً ملكاً للجميع حقاً.