ما هي المظلة في الهندسة المعمارية؟

ما هو المظلة في الهندسة المعمارية؟ الجواب المباشر

في الهندسة المعمارية، المظلة عبارة عن هيكل بارز يشبه السقف يمتد من مبنى أو يقف بشكل مستقل لتوفير المأوى العلوي والظل والحماية من الطقس للأشخاص الذين يتحركون من خلاله أو يشغلون مساحة تحته. يتم وضعه عادةً فوق المداخل، أو الممرات، أو مناطق التحميل، أو الساحات الخارجية، أو واجهات المباني، ويعمل كعنصر انتقالي بين الجزء الداخلي للمبنى والبيئة المفتوحة بالخارج.

المظلة المعمارية ليست مجرد ميزة زخرفية - إنها عنصر بناء وظيفي يدير الشمس والمطر والرياح وراحة المشاة في وقت واحد. يمكن تشييده من الفولاذ، أو الألومنيوم، أو الزجاج، أو البولي كربونات، أو الخشب، أو القماش المشدود، أو الخرسانة المسلحة، ويخضع تصميمه لمتطلبات الهندسة الإنشائية، وقوانين البناء المحلية، ومواصفات أداء المواد، والنية الجمالية. في الممارسة المعمارية المعاصرة، يتم تصميم المظلات بشكل متزايد كعناصر مميزة تحدد هوية المبنى وتجربة الدخول.

المصطلح مشتق من اللاتينية com.conopeum واليونانية konopion ، وتعني في الأصل غطاءً أو شبكةً ملفوفة. في السياق المعماري، اكتسب لأول مرة استخدامًا واسع النطاق في المباني القوطية وعصر النهضة حيث كانت الأغطية الحجرية البارزة تحمي التماثيل والمداخل والنوافذ. اليوم، تطورت المظلة إلى ما هو أبعد من أصولها التاريخية لتصبح واحدة من أكثر العناصر تنوعًا وتعبيرًا في مجموعة الأدوات المعمارية.

الوظائف الأساسية للمظلة المعمارية

تؤدي المظلة المعمارية المصممة جيدًا أدوارًا متعددة في وقت واحد. يساعد فهم هذه الوظائف في تفسير سبب ظهور المظلات في كل فئة من المباني تقريبًا، بدءًا من المستشفيات والمطارات وحتى متاجر البيع بالتجزئة والمساكن الخاصة.

حماية الطقس ومراقبة البيئة

الوظيفة الأساسية للمظلة المعمارية هي الحماية من الطقس. إنه يحافظ على المطر والثلج والبرد وأشعة الشمس المباشرة بعيدًا عن الأشخاص والأسطح الموجودة تحته مباشرة. فوق مدخل المبنى، يعني هذا أن الزوار الذين يصلون سيرًا على الأقدام أو بالسيارة يتم حمايتهم أثناء فتح الأبواب، أو البحث عن المفاتيح، أو الدفع مقابل الخدمات، أو انتظار وسائل النقل. فوق رصيف التحميل، فهو يحمي البضائع والعمال أثناء عمليات النقل. فوق ممر للمشاة، فإنه يوسع الدورة الدموية الآمنة القابلة للاستخدام في جميع الظروف الجوية.

توفر المظلة التي تمتد من 2.5 إلى 3 أمتار من وجه المبنى حماية فعالة من الأمطار في ظل رياح تصل سرعتها إلى حوالي 30-40 كم/ساعة ، والذي يغطي غالبية أحداث هطول الأمطار غير العاصفة. في المناخات الأكثر حرارة، تعمل المظلات على تقليل اكتساب الحرارة الشمسية على واجهة المبنى أسفلها، مما يقلل أحمال التبريد على المداخل والردهات الزجاجية. قامت الدراسات التي أجريت في المدن ذات المناخ الدافئ بقياس انخفاضات في درجة حرارة السطح بمقدار 10-20 درجة مئوية على الرصيف المظلل مقابل الرصيف المكشوف المجاور مباشرة.

تحديد المدخل والتسلسل الهرمي المكاني

في التصميم المعماري، يعد مدخل المبنى أحد أهم اللحظات في تجربة الزائر. تحدد المظلة المدخل وتضخمه، مما يخلق عتبة واضحة بين الخارج والداخل. إنه يتصل بالزائرين الذين يقتربون من المكان الذي يجب أن يذهبوا إليه ويشير إلى أهمية المبنى أو طابعه قبل أن يخطووا عبر الباب.

هذه الوظيفة المكانية مهمة بشكل خاص في المباني العامة الكبيرة. على سبيل المثال، تعمل المظلة المثيرة فوق المدخل الرئيسي للمبنى رقم 5 في مطار هيثرو على توسيع الواجهة الزجاجية للمحطة إلى مستوى علوي ممتد يغطي في الوقت نفسه ممرات إنزال المركبات وتوجيه الركاب القادمين نحو قاعة تسجيل الوصول. المظلة هنا ليست مجرد مأوى، بل هي اتجاه مكاني وحجم وهوية معمارية مضغوطة في عنصر واحد.

حماية الواجهة وأداء غلاف المبنى

تعمل المظلات أيضًا على حماية غلاف المبنى الموجود أسفلها مباشرةً. تعمل المظلة الموجودة فوق ردهة المدخل المزججة على تقليل اكتساب الطاقة الشمسية على الزجاج، مما يؤدي إلى خفض درجات الحرارة الداخلية وخفض تكاليف تكييف الهواء. كما أنه يقلل من كمية مياه الأمطار المتدفقة أسفل الواجهة المجاورة للمدخل، وهو أمر مهم لطول عمر مواد الكسوة، والمواد المانعة للتسرب، وأجهزة الأبواب. في المباني التراثية، يتم أحيانًا تعديل المظلات خصيصًا لحماية الأعمال الحجرية أو أعمال الطوب ذات الأهمية التاريخية من التعرض المستمر للمياه.

العلامات التجارية والتعبير المعماري

بالنسبة للهندسة المعمارية التجارية والتجزئة، تعتبر مظلة المدخل سطحًا أساسيًا للعلامة التجارية. يساهم حجمه ومادته ولونه وإضاءته وشكله بشكل مباشر في كيفية رؤية المبنى - والمنظمة التي تشغله - من الشارع. كثيرًا ما تطلب الفنادق الراقية ومتاجر التجزئة الرائدة ومقار الشركات تصميمات مظلات مخصصة يتم أخذها في الاعتبار بعناية مثل أي عنصر مرئي آخر في الجزء الخارجي للمبنى. تعكس المظلة الزجاجية والفولاذية المضيئة لمدخل فندق فاخر قيمًا مختلفة تمامًا عن المظلة القماشية القابلة للشد لمنشأة رياضية مجتمعية، حتى لو كان كلاهما يخدم نفس وظيفة الحماية الأساسية.

أنواع المظلة المعمارية حسب الهيكل والشكل

يتم تصنيف المظلات المعمارية حسب كيفية دعمها وكيفية ربطها والهندسة التي تتخذها. كل نوع هيكلي له آثار هندسية محددة، وملفات تعريف التكلفة، والصفات الجمالية.

المظلة الكابولية

تظهر المظلة الكابولية أفقيًا من جدار المبنى بدون أعمدة داعمة عند حافتها الخارجية. يتم تثبيت الهيكل على إطار المبنى ويعتمد على مبدأ الكابول - حيث ينقل ملحق الجدار عزم الانحناء إلى النظام الهيكلي للمبنى. هذا النوع شائع للغاية في مداخل المباني لأنه يحافظ على المنطقة المغطاة خالية من الأعمدة، مما يحسن تدفق المشاة وإخلاء المركبات.

تمتد المظلات الكابولية عادةً ما بين 1.5 إلى 4 أمتار من وجه المبنى ، على الرغم من أن الأمثلة الهندسية الهيكلية المصنوعة من الفولاذ والزجاج يمكن أن تمتد من 6 إلى 8 أمتار أو أكثر. بعد ما يزيد عن 3 أمتار تقريبًا، يزداد العمق الهيكلي لإطار المظلة بشكل كبير، وتصبح أحمال التثبيت المنقولة إلى جدار المبنى كبيرة - مما يتطلب التقييم من قبل مهندس إنشائي. تسمح المظلات الزجاجية الكابولية المعلقة من الأعلى بقضبان فولاذية أو أنظمة كابلات بملامح رفيعة للغاية تبدو وكأنها تطفو بدون هيكل مرئي.

مظلة قائمة بذاتها

يتم دعم المظلة القائمة بذاتها بالكامل بواسطة أعمدتها أو أعمدةها الخاصة ولا ترتبط هيكليًا بالمبنى. يمكن وضعه بجوار مبنى، أو في موقف سيارات، أو فوق ممر للمشاة، أو في ساحة عامة. ونظرًا لأن أحماله يتم نقلها بالكامل إلى الأرض من خلال هيكله الخاص، فإنه لا يفرض أحمالًا على إطار المبنى. وهذا يجعل المظلات القائمة بذاتها مناسبة للتعديل التحديثي في ​​المواقع التي لا يستطيع فيها هيكل المبنى الحالي قبول أحمال إضافية.

تعتبر المظلات الكبيرة القائمة بذاتها شائعة في الأفنية الأمامية لمحطات الوقود، ومرافق القيادة، وتقاطعات الحافلات، ومناطق السوق الخارجية. تغطي مظلة محطة البنزين عادة ما بين 500 إلى 1500 متر مربع ويجب أن يكون ارتفاعها 5.5 متر على الأقل حتى تتمكن المركبات الناقلة من الوصول. تستخدم هذه المظلات الكبيرة القائمة بذاتها إطار البوابة أو هياكل الجمالون من الفولاذ لتحقيق امتدادات واسعة خالية من الأعمدة.

مظلة قماش الشد

تستخدم مظلات الشد نسيجًا معماريًا عالي القوة يتم تثبيته في الشد بين الصواري والكابلات ونقاط التثبيت لإنشاء أسطح علوية منحنية ومنحوتة. على عكس المظلات الصلبة، تحقق الهياكل القابلة للشد الاستقرار من خلال الهندسة - الشكل المضاد للتكتل المزدوج المنحني (شكل السرج) الشائع في المظلات القابلة للشد يكون قاسيًا بطبيعته عندما يكون القماش تحت التوتر. القماش نفسه عادة ما يكون منسوجًا من الألياف الزجاجية المطلية بـ PTFE أو البوليستر المطلي بـ PVC، وكلاهما يبلغ متوسط ​​العمر المتوقع له 20-30 عامًا في الظروف الخارجية.

تحظى المظلات القماشية القابلة للشد بشعبية كبيرة في الملاعب الرياضية والمطارات ومراكز التسوق والساحات العامة حيث تكون هناك حاجة إلى مساحات كبيرة مغطاة بدون أعمدة هيكلية ثقيلة. يعد سقف مطار دنفر الدولي أحد الأمثلة الأكثر شهرة - حيث تشكل المظلة البيضاء المصنوعة من قماش PTFE، والتي تمتد على مساحة 33000 متر مربع، قممًا مثيرة تشير إلى جبال روكي المرئية من الغرب. يمكن أن تمتد المظلات القماشية القابلة للشد لمسافات خالية من الأعمدة تتراوح من 20 إلى 60 مترًا أو أكثر مما يجعلها فعالة عندما تتطلب الأنظمة الهيكلية الأخرى دعمًا متوسطًا يقطع خطوط الرؤية أو حركة المشاة.

المظلة الزجاجية

تستخدم المظلات الزجاجية ألواح زجاجية آمنة مصفحة مدعومة بإطار هيكلي من الفولاذ أو الألومنيوم، أو معلقة من الأعلى بواسطة تركيبات وكابلات من الفولاذ المقاوم للصدأ. يتم تقديرها لشفافيتها - حيث تسمح المظلة الزجاجية بدخول الضوء الطبيعي إلى المساحة الموجودة بالأسفل مع توفير الحماية من الطقس، وهو أمر مهم بشكل خاص على المداخل والردهات الزجاجية حيث يعد الحفاظ على الشعور بالانفتاح من أولويات التصميم.

دائمًا ما يكون الزجاج المستخدم في المظلات الهيكلية مصفحًا، مع طبقة من البولي فينيل بوتيرال (PVB) أو طبقة بينية من البلاستيدات الأيونية التي تجمع شظايا الزجاج معًا في حالة انكسار اللوحة. يتطلب استخدام الزجاج العلوي في المظلات المعمارية بموجب قوانين البناء في معظم الولايات القضائية أن يكون زجاجًا مصفحًا بطبقتين على الأقل وذلك على وجه التحديد لأن شظية الزجاج المتساقطة تشكل خطراً شديداً على الأشخاص الموجودين بالأسفل. يُستخدم الزجاج المحبب أو المطلي بالسيراميك بشكل شائع لتقليل اكتساب الحرارة الشمسية والوهج مع الحفاظ على الشفافية البصرية من الأسفل.

مظلة من البولي كربونات

تعد صفائح البولي كربونات بديلاً شائعًا للزجاج في الستائر المعمارية حيث تكون التكلفة والوزن ومقاومة الصدمات هي الأولويات على المظهر المتميز. توفر ألواح البولي كربونات مزدوجة الجدار أو متعددة الجدران أداء عزل حراري أفضل بكثير من الزجاج، كما أنها مقاومة للصدمات - وهي خاصية مهمة في المناطق المعرضة لتساقط البرد. وهي أكثر مقاومة للصدمات بحوالي 50 مرة من الزجاج ذي السماكة المكافئة، وتزن حوالي سدس وزنها. ومع ذلك، فإن البولي كربونات يتعرض للخدوش بسهولة أكبر، ويتحول إلى اللون الأصفر بمرور الوقت بدون طلاءات مثبتة للأشعة فوق البنفسجية، ويُنظر إليه عمومًا على أنه تشطيب بمواصفات أقل من الزجاج في التطبيقات التجارية.

مظلة سقف صلبة مصنوعة من الخرسانة أو الفولاذ أو الخشب

يتم بناء بعض المظلات المعمارية كامتداد للهيكل الأساسي للمبنى، مع أسقف صلبة من الخرسانة المسلحة، أو الأسطح الفولاذية، أو الأخشاب الهندسية. هذه هي الخيارات الأكثر ديمومة وقوة من الناحية الهيكلية، وهي مصممة لتكون أجزاء متكاملة من المبنى بدلاً من الملحقات أو الإضافات. تعتبر المظلات الخرسانية المسلحة شائعة في الهندسة المعمارية الوحشية والحداثية، حيث غالبًا ما تُقرأ المظلة على أنها مستوى أفقي ضخم يطفو فوق المدخل. يتم استخدام المظلات الخشبية بشكل متزايد في الهندسة المعمارية المستدامة المعاصرة، حيث تعمل الأخشاب المتداخلة (CLT) أو عوارض الجلولام على إنشاء هياكل علوية دافئة ذات مظهر طبيعي تساهم في بناء أهداف الاعتماد مثل LEED أو Green Star.

مقارنة مواد المظلة المعمارية

يعد اختيار المواد أحد أهم القرارات في تصميم المظلة. فهو يؤثر على الأداء الهيكلي، ومتطلبات الصيانة، والعمر، والتكلفة، والطابع البصري العام للمظلة داخل بنية المبنى.

التطور التاريخي للمظلة المعمارية

لقد كانت المظلة سمة من سمات الهندسة المعمارية المبنية منذ آلاف السنين، ويكشف تتبع تاريخها عن مدى عمقها في الطريقة التي يفكر بها البشر في العتبات، والمأوى، والتعبير عن المساحات المهمة.

الأصول القديمة والكلاسيكية

في العمارة المصرية واليونانية والرومانية القديمة، كانت الأفاريز البارزة وأروقة المعابد تؤدي وظائف تشبه المظلة - حيث تحمي المداخل والمساحات الانتقالية بينما تشير في نفس الوقت إلى المكانة والأهمية المقدسة. إن رواق المعبد اليوناني، بأعمدةه وسطحه المسطح البارز، هو من الناحية الهيكلية مظلة قائمة بذاتها: عتبة مغطاة بين الجزء الداخلي المقدس من الهيكل والمنطقة المفتوحة خلفه. قام الرومان بتوسيع هذا المبدأ ليشمل الهندسة المعمارية المدنية من خلال الأغطية البارزة المزخرفة بشكل متقن فوق مداخل المنتدى وأبواب الحمامات.

الستائر القوطية وعصر النهضة

في هندسة الكاتدرائية القوطية، أصبحت المظلة عنصرًا زخرفيًا ووقائيًا عالي الجودة. كانت المظلات الحجرية - التي تسمى baldachins أو ciboriums عند وضعها فوق المذابح، وقوالب القلنسوة أو قوالب التنقيط عند وضعها فوق المداخل والنوافذ - جزءًا لا يتجزأ من المفردات المعمارية القوطية. يمثل ترتيب البوابة الثلاثية لواجهة الكاتدرائية القوطية، مع مداخلها العميقة المحمية بمظلات حجرية بارزة منحوتة بالأواني الفخارية، والتيجان، والبرامج النحتية، المظلة في أكثر حالاتها طموحًا من الناحية المعمارية. قامت هذه الأغطية الحجرية بحماية الأشكال المنحوتة في طبلة الأذن وعضادات الأبواب من التآكل الناتج عن المطر مع إضافة وزن بصري وتسلسل هرمي إلى تكوين المدخل.

أعادت الهندسة المعمارية في عصر النهضة تفسير المظلة من خلال الأشكال الكلاسيكية - حيث أدى السطح المسطح الكلاسيكي البارز، وغطاء الباب المتعرج، والبوابة ذات الأعمدة جميعها وظائف المظلة مع الإشارة إلى السوابق الرومانية. أصبحت البوابة، والتي تعني حرفيًا "بوابة النقل"، سمة قياسية للمنازل الأرستقراطية والفنادق الكبرى والمباني المدنية لاحقًا خلال القرنين الثامن عشر والتاسع عشر.

الحداثة والمظلة الهيكلية

حولت الحركة الحديثة في القرن العشرين المظلة من سمة زخرفية إلى تعبير هيكلي للمواد الجديدة وتقنيات البناء. إن نشر لو كوربوزييه للألواح الخرسانية الرقيقة مثل المظلات الأفقية ومظلات المدخل في المباني مثل Unité d'Habitation تعامل مع المظلة كعنصر تكتوني خالص - بدون زخرفة، ولا مراجع تاريخية، مجرد تعبير صادق عن قدرة الخرسانة المسلحة على المشروع أفقيًا دون دعم. استخدم جناح برشلونة Mies van der Rohe طائرة سقف رفيعة للغاية تعمل كمظلة فوق التركيب بأكمله، مما يعيد تعريف ما يمكن أن يكون عليه عنصر المأوى العلوي من حيث الاقتصاد المادي والدراما المكانية.

جلبت فترة ما بعد الحرب هياكل الشد إلى الاستخدام المعماري السائد. أظهر عمل فراي أوتو في تصميم المظلة القابلة للشد - وأشهرها السقف الشبكي للكابلات في استاد ميونيخ الأولمبي الذي تم الانتهاء منه في عام 1972 - أن أنظمة النسيج والكابلات يمكن أن تغطي مساحات هائلة باستخدام الحد الأدنى من المواد، مما يخلق هياكل ذات خفة استثنائية وشفافية بصرية. أبلغ هذا العمل بشكل مباشر بنية المظلة الشدية في العقود اللاحقة.

تصميم المظلة المعمارية: اعتبارات الهندسة والتصميم الرئيسية

يتطلب تصميم المظلة التي تعمل بشكل موثوق طوال فترة خدمتها اهتمامًا دقيقًا بالعوامل الهيكلية والبيئية والتنظيمية. تنطبق الاعتبارات التالية على كل مشروع مظلة معمارية تقريبًا بغض النظر عن حجمها.

تحليل الحمل الهيكلي

يجب أن تكون كل مظلة مصممة لتحمل الأحمال التي ستواجهها أثناء الخدمة. وتشمل هذه:

• الحمل الميت: الوزن الذاتي لهيكل المظلة والمواد التي تغطيها. قد تزن المظلة الفولاذية والزجاجية فوق المدخل التجاري النموذجي 80-150 كجم لكل متر مربع من مساحة السطح.
• حمل الرياح: عادة ما يكون الحمل الحاكم لتصميم المظلة. المظلات هي هياكل مكشوفة تخضع للضغط الهبوطي والشفط الصاعد من الرياح. في مناطق الأعاصير أو الأعاصير، يمكن أن تتجاوز أحمال الرياح 2.5 كيلو باسكال على أسطح المظلات المكشوفة، مما يؤدي إلى متطلبات هيكلية كبيرة.
• حمل الثلج: في المناخات الباردة، يمكن للثلوج المتراكمة أن تفرض أحمالًا كبيرة. يمثل عمق الثلج الذي يبلغ 300 ملم على مظلة مسطحة ما يقرب من 1.0 إلى 1.5 كيلو باسكال من الحمل الإضافي - وهو ما يكفي لانهيار هيكل غير محدد.
• تحميل الوصول إلى الصيانة: تتطلب قوانين البناء عادةً أن تحمل المظلات حدًا أدنى من الحمل المباشر للصيانة يبلغ 0.5-1.0 كيلو باسكال للسماح بالتنظيف والإصلاح والفحص.
• الحمل الزلزالي: في المناطق المعرضة للزلازل، يجب تصميم وصلات المظلة لاستيعاب الأحمال الديناميكية المتولدة أثناء الحدث الزلزالي دون فصلها عن المبنى.

تصميم الصرف الصحي

تجمع المظلات مياه الأمطار، وتعد إدارة تلك المياه من متطلبات التصميم الحاسمة. إن المظلة المسطحة التي لا تحتوي على منحدر سوف تؤدي إلى بركة المياه، وتسريع تدهور الغشاء، وزيادة الحمل الهيكلي، والتسرب في نهاية المطاف. تتطلب قوانين البناء ومعايير الممارسات الجيدة عمومًا حدًا أدنى للسقوط يبلغ 1:60 (حوالي 1 درجة) على أي سطح سقف مظلل. ، حيث يحدد معظم المصممين نسبة 1:40 أو أكثر انحدارًا لتصريف موثوق. يمكن توجيه المياه إلى المزاريب والأنابيب السفلية في محيط المظلة، أو إلى نقاط الصرف المركزية، أو السماح لها بالسقوط بحرية من حافة المظلة كميزة تصميمية (يتم دمج التأثير المتتالي أحيانًا بشكل متعمد في الهندسة المعمارية المعاصرة).

بالنسبة للمظلات الزجاجية والبولي كربونات، فإن مياه الأمطار المتدفقة من السطح تعتبر أيضًا أحد اعتبارات الصيانة - فهي تترسب الترسبات المعدنية والأوساخ البيئية التي يمكن أن تلطخ المظلة وتقلل من انتقال الضوء بمرور الوقت. إن التصميم الذي يسهل الوصول إلى التنظيف وتحديد الطلاءات الزجاجية ذاتية التنظيف (التي تستخدم التحفيز الضوئي لثاني أكسيد التيتانيوم لتحطيم الرواسب العضوية) يقلل من عبء الصيانة على المدى الطويل بشكل كبير.

كود البناء والامتثال للتخطيط

تعتبر المظلات المعمارية عناصر بناء وتخضع للوائح البناء في كل ولاية قضائية. تشمل مجالات الامتثال الرئيسية ما يلي:

• الحد الأدنى لارتفاعات الخلوص فوق مسارات المشاة وطرق المركبات. تتطلب معظم القواعد ما لا يقل عن 2.4 متر فوق ممرات المشاة و4.2-5.5 متر فوق طرق المركبات، مع وجود تصاريح أعلى لمناطق وصول الشاحنات.
• متطلبات سلامة الزجاج العلوي - مواصفات الزجاج الرقائقي ومعايير الإطارات لمنع سقوط الشظايا على الأشخاص الموجودين بالأسفل.
• متطلبات الأداء ضد الحرائق، خاصة عندما تكون المظلات قريبة من حدود الممتلكات أو المباني المجاورة.
• في المناطق المدرجة في قائمة التراث ومناطق الحفظ، قد تكون هناك حاجة إلى موافقة التصميم من سلطات التراث المحلية قبل تركيب المظلة، حتى على المباني غير التراثية.
• في العديد من الولايات القضائية، تتطلب أي مظلة تظهر على ممر عام أو طريق عام موافقة من المجلس المحلي أو هيئة الطرق، مع إيجار سنوي أو رسوم ترخيص لاستخدام المجال الجوي فوق المجال العام.

التثبيت على هيكل المبنى

غالبًا ما تكون كيفية ربط المظلة بالمبنى هي الجانب الأكثر تطلبًا من الناحية الفنية في تصميمها. بالنسبة للمظلات الكابولية، يجب أن ينقل الاتصال عزم الانحناء والقص والقوى المحورية إلى الإطار الهيكلي للمبنى - وليس فقط تكسية الواجهة. ويعني هذا عادةً أن الأعضاء الهيكلية الأساسية للمظلة تتصل مباشرة بالبلاطة الخرسانية أو الأعمدة الفولاذية أو جدران البناء الهيكلية للمبنى عبر مثبتات مصبوبة أو مسامير تثبيت مثبتة مسبقًا. يجب دائمًا تقييم التثبيت الهيكلي للمظلة الكابولية في مبنى قائم من قبل مهندس إنشائي للتأكد من أن إطار المبنى يمكنه قبول الأحمال الإضافية، خاصة في حالات التعديل التحديثي حيث قد لا يتوقع التصميم الأصلي أي أحمال على المظلة.

أمثلة بارزة على المظلات المعمارية حول العالم

بعض العروض الأكثر إقناعًا لما يمكن أن تحققه المظلة المعمارية تأتي من فحص المشاريع التاريخية حيث تكون المظلة مركزية لهوية المبنى وأدائه.

المحكمة الكبرى في المتحف البريطاني، لندن

تم تصميم مظلة Great Court من قبل Foster Partners وتم الانتهاء منها في عام 2000، وهي عبارة عن سقف شبكي من الفولاذ والزجاج يغطي الفناء المركزي للمتحف البريطاني الذي تبلغ مساحته هكتارين. ويتكون هيكل السقف من 3,312 لوح زجاجي مثلثي فريد مدعوم بشبكة فولاذية، مع عدم وجود لوحتين متطابقتين بسبب التعقيد الهندسي للتصميم. حولت المظلة الفناء الخارجي الذي كان يتعذر الوصول إليه إلى حد كبير إلى واحدة من أكبر الأماكن العامة المغطاة في أوروبا، حيث تجتذب حوالي 6 ملايين زائر سنويًا. ويبلغ وزن السقف الزجاجي أكثر من 800 طن، وتم تصنيعه وتركيبه دون تعطيل العمليات اليومية للمتحف - إنجاز لوجستي رائع للبناء في موقع مقيد للغاية بوسط لندن.

سقف الشد في مطار دنفر الدولي، الولايات المتحدة الأمريكية

تتميز محطة Jeppesen في مطار دنفر الدولي بواحدة من أكبر الأسقف المظلة المصنوعة من نسيج الشد في العالم. تم الانتهاء من تشييده في عام 1995، ويغطي السقف حوالي 33000 متر مربع، وهو مصنوع من نظام مكون من طبقتين من نسيج الألياف الزجاجية المطلي بـ PTFE والممتد بين 34 ساريًا فولاذيًا، مما يخلق سلسلة من القمم والوديان التي يصل ارتفاعها إلى 27 مترًا في أعلى نقطة. يعكس القماش الأبيض ما يقرب من 90% من الإشعاع الشمسي الساقط، مما يقلل بشكل كبير من أحمال التبريد في المبنى على الرغم من جدرانه الزجاجية الواسعة، وينقل ضوءًا طبيعيًا ناعمًا ومنتشرًا في جميع أنحاء الجزء الداخلي. تم تصميم الهيكل من قبل Fentress Bradburn Architects مع سقف الشد الذي صممته شركة Severud Associates.

متروبول باراسول، إشبيلية، إسبانيا

تم تصميم Metropol Parasol من قبل Jürgen Mayer H. Architects وتم الانتهاء منه في عام 2011، وهو عبارة عن هيكل خشبي قائم بذاته ومظلة في ساحة Plaza de la Encarnación في وسط إشبيلية. يبلغ طوله حوالي 150 مترًا وعرضه 70 مترًا، وغالبًا ما يُشار إليه على أنه أكبر هيكل خشبي في العالم. يوفر شكل المظلة - وهو في الأساس مظلة عملاقة على ستة أعمدة على شكل فطر - ظلًا للساحة العامة بالأسفل بينما يضم سوقًا على مستوى الأرض، ومتحفًا أثريًا أسفله، وممرًا على السطح أعلاه. يتكون الهيكل من ألواح خشبية مغلفة مرتبطة بمادة لاصقة من البولي يوريثين ومغطاة بطبقة نهائية من البولي يوريثين مقاومة للماء. إنه بمثابة مثال صارخ على كيف يمكن للمظلة المعمارية أن تصبح مبنى في حد ذاته - مساحة عامة مغطاة تعيد تعريف منطقة حضرية بأكملها.

مظلات متجر أبل

تستخدم بنية البيع بالتجزئة لشركة Apple، والتي تم تطويرها بالتعاون مع Foster Partners، عناصر المظلة كأجهزة تصميم مركزية. تعمل المظلة الزجاجية المعلقة فوق المدخل المكعب لمتجر Apple Fifth Avenue في نيويورك - وهو مكعب زجاجي يبلغ طوله 10 أمتار مع مصعد زجاجي أسطواني ينزل إلى المتجر تحت الأرض - كمظلة ومعلم معماري. في مركز زوار Apple Park في كوبرتينو، يوجد سقف من ألياف الكربون بطول 80 مترًا على كل جانب ناتئ فوق الجدران الزجاجية للمبنى مع عدم وجود أعمدة داخلية مرئية، مما يخلق انطباعًا بوجود طائرة عائمة فوق السياج الشفاف. توضح هذه الأمثلة كيف تصبح المظلة، عند تصميمها على أعلى مستوى، هي الإشارة المعمارية المميزة للمشروع.

المظلة في تصميم المباني المستدامة والخضراء

في سياق اعتماد المباني الخضراء والتصميم المستجيب للمناخ، تلعب المظلة المعمارية دورًا متزايد الأهمية كاستراتيجية سلبية للتحكم البيئي.

التظليل الشمسي والأداء الحراري

يمكن للمظلة الموضوعة فوق الجدران الزجاجية المواجهة للجنوب (في نصف الكرة الشمالي) أو المواجهة للشمال (في نصف الكرة الجنوبي) أن تقلل بشكل كبير من اكتساب الحرارة الشمسية عبر تلك الأسطح خلال أشهر الصيف عندما تكون زاوية الشمس عالية. إن المظلة الأفقية الثابتة المصممة لخط عرض 35 درجة شمالاً والتي تمتد على بعد 1.5 متر من وجه المبنى سوف تظلل الزجاج الموجود أسفله لمدة أربعة أشهر تقريبًا في الصيف مع السماح لشمس الشتاء المنخفضة بالاختراق وتوفير التدفئة الشمسية السلبية. يمكن لمظلات التظليل الشمسية المصممة بشكل مناسب أن تقلل من استهلاك طاقة التبريد في المباني التجارية بنسبة 15-30% في المواقع ذات المناخ الدافئ، والمساهمة بشكل مباشر في نقاط ائتمان الطاقة LEED أو BREEAM أو Green Star.

المظلات الكهروضوئية المتكاملة

تمثل الخلايا الكهروضوئية المدمجة في المباني (BIPV) في الأسطح المظلة مجالًا متزايدًا للممارسة المعمارية المستدامة. يؤدي السقف المظلي المزود بألواح شمسية وظيفة مزدوجة: توفير مأوى مغطى بالأسفل مع توليد الكهرباء المتجددة بالأعلى. تعتبر مظلات مواقف السيارات تطبيقات إنتاجية بشكل خاص - وجوه المظلة لا تعيقها الهياكل الأخرى، وتتجه بزاوية مثالية نحو الشمس، وتغطي مساحات كبيرة قد تكون منتجة فقط كمواقف للسيارات. إن مظلة موقف السيارات التي تبلغ مساحتها 1000 متر مربع مع الألواح الكهروضوئية أحادية البلورية عالية الكفاءة والتي تولد 200 واط / متر مربع ستنتج حوالي 200 كيلو واط من الطاقة الشمسية المركبة، وهي كافية لتعويض استهلاك الكهرباء لمبنى مكاتب تجاري متوسط ​​الحجم. قام العديد من كبار تجار التجزئة ومطوري العقارات التجارية في أوروبا وأستراليا بتركيب مظلات شمسية عبر مئات مواقف السيارات كجزء من استراتيجيات إزالة الكربون.

المظلات الخضراء والمعيشة

تجمع هياكل المظلة الحية، التي تدمج النباتات المزروعة في الغطاء العلوي، بين وظائف المظلة التقليدية ووظائف السقف الأخضر أو الحديقة العمودية. توفر المظلة المزروعة الظل من خلال غطاء أوراق الشجر بدلاً من الألواح غير الشفافة أو الشفافة، مما يوفر فوائد التبريد بالتبخير حيث تقوم النباتات بنقل الرطوبة. يمكن أن يكون تأثير التبريد للمظلة المزروعة على المساحة الموجودة أسفلها أكثر وضوحًا بمقدار 3-7 درجات مئوية من المظلة الصلبة التقليدية في ظروف الصيف، اعتمادًا على كثافة وأنواع النباتات المزروعة. توجد هذه الهياكل في قاعات الطعام في مراكز التسوق، ومحطات المطارات، والساحات العامة حيث يتم تطبيق مبادئ التصميم الحيوي لتحسين رفاهية الركاب وتقليل تأثير الجزيرة الحرارية الحضرية على نطاق البناء.

المظلة المعمارية مقابل العناصر المعمارية ذات الصلة

ترتبط العديد من العناصر المعمارية ارتباطًا وثيقًا بالمظلة ويتم الخلط بينها أحيانًا. إن فهم الفروق يوضح كلا من مفردات التصميم والقصد الوظيفي.

الدليل العملي لتحديد المظلة المعمارية

بالنسبة للمهندسين المعماريين ومديري المشاريع وأصحاب المباني الذين يحددون المظلة، تغطي قائمة المراجعة التالية القرارات والمعلومات الهامة التي يجب حلها قبل أن يتم تحديد تكلفة تصميم المظلة وتوثيقها بشكل مناسب للبناء.

متطلبات النطاق والأداء

• ما هو غطاء المظلة؟ مدخل للمشاة، أو إنزال مركبة، أو رصيف تحميل، أو منطقة لتناول الطعام في الهواء الطلق، أو اتصال بالممشى؟
• ما هو مستوى الحماية من الطقس المطلوب؟ العزل المائي الكامل أم التظليل بالأشعة فوق البنفسجية فقط أم مزيج؟
• ما هو الحد الأدنى المطلوب لارتفاع الخلوص فوق المنطقة أدناه؟
• هل يجب أن تكون المظلة ناتئة من المبنى أم قائمة بذاتها على أعمدة أم معلقة من الأعلى؟
• هل يتمتع هيكل المبنى بقدرة مؤكدة على قبول أحمال تثبيت المظلة، أم أن ذلك يحتاج إلى تقييم؟

الاعتبارات التصميمية والجمالية

• ما هي المواد المتوافقة مع اللغة المعمارية للمبنى؟
• هل الشفافية مرغوبة – الزجاج أم البولي كربونات أم الشبكة المفتوحة؟ أم أن التعتيم مفضل لحماية الطقس والخصوصية البصرية؟
• هل هناك قيود تراثية أو تخطيطية تحد من الخيارات المادية أو أبعاد العرض أو المظهر؟
• هل سيتم دمج الإضاءة أو اللافتات أو مكبرات الصوت أو الصرف الصحي؟

معايير التكلفة للمظلات المعمارية

تختلف تكاليف المظلة بشكل كبير حسب النوع الهيكلي والمواد والتعقيد. توفر النطاقات التقريبية التالية إرشادات مرتبة حسب الحجم لتخطيط الميزانية، باستثناء ضريبة السلع والخدمات/ضريبة القيمة المضافة والرسوم المهنية:

• مظلة قياسية من الألومنيوم والبولي كربونات فوق المدخل: تركيب 800-2500 دولار للمتر المربع
• المظلة الفولاذية والزجاجية ذات الجودة التجارية: تركيب 2000 – 5000 دولار للمتر المربع
• مظلة زجاجية معمارية متميزة مع تفاصيل مخصصة: تركيب 5000-12000 دولار للمتر المربع
• مظلة قماشية قابلة للشد ذات مساحة كبيرة: ما بين 600 إلى 1800 دولار أمريكي لكل متر مربع يتم تركيبه، اعتمادًا على التعقيد وارتفاع الصاري
• مظلة فولاذية صناعية قائمة بذاتها (على سبيل المثال، رصيف التحميل أو محطة بنزين): تركيب 400-900 دولار للمتر المربع

هذه الأرقام إرشادية فقط وتختلف بشكل كبير حسب الموقع والوصول إلى الموقع وظروف الأرض وظروف السوق في وقت البناء. إن تقدير مساح الكميات التفصيلي أو عرض أسعار المقاول مطلوب دائمًا لتخطيط الميزانية بشكل موثوق.