المرونة (الهندسة والإنشاءات)

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 10 صور
الموسوعة الحرة
منزل في جيلكريست، تكساس، مصمم لمقاومة مياه الفيضانات، نجا من إعصار آيك في عام 2008.

في مجالي الهندسة والإنشاءات، تُعرَّف المرونة بأنها القدرة على استيعاب الضرر أو تجنبه دون التعرض لانهيار كامل، وهي هدف أساسي في تصميم وصيانة وترميم المباني والبنية التحتية ، وكذلك المجتمعات. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] ويمكن تعريفها بشكل أشمل بأنها القدرة على الاستجابة والاستيعاب والتكيف والتعافي من حدث مُعطِّل. [ 4 ] ويُتوقع من أي هيكل/نظام/مجتمع مرن أن يكون قادرًا على مقاومة حدث كارثي بأقل قدر من الأضرار واضطرابات الأداء أثناء الحدث؛ وبعد وقوعه، ينبغي أن يكون قادرًا على استعادة وظائفه بسرعة، بما يضاهي أو حتى يتجاوز مستوى أدائه قبل الحدث. [ 5 ]

نشأ مفهوم المرونة في مجال الهندسة، ثم امتدّ تدريجيًا إلى مجالات أخرى. وهو يرتبط بمفهوم الهشاشة. كلا المصطلحين خاصّان باضطراب الحدث، ما يعني أن النظام/البنية التحتية/المجتمع قد يكون أكثر هشاشة أو أقل مرونة تجاه حدثٍ ما مقارنةً بحدثٍ آخر. مع ذلك، فهما ليسا متطابقين. أحد الفروق الواضحة هو أن الهشاشة تُركّز على تقييم قابلية النظام للتأثر في مرحلة ما قبل الحدث؛ بينما تُركّز المرونة على الخصائص الديناميكية في مراحل ما قبل الحدث، وأثناء الحدث، وما بعد الحدث. [ 6 ]

تُعدّ المرونة خاصية متعددة الأوجه، تشمل أربعة أبعاد: التقنية، والتنظيمية، والاجتماعية، والاقتصادية. [ 7 ] لذا، قد لا يكون استخدام مقياس واحد كافيًا لوصف المرونة وقياسها كميًا. في الهندسة، تتميز المرونة بأربعة عناصر أساسية: المتانة، والتكرار، والقدرة على إيجاد الحلول، والسرعة. وقد طورت الدراسات البحثية الحالية طرقًا متنوعة لقياس المرونة من جوانب متعددة، مثل الجوانب الوظيفية والاجتماعية والاقتصادية. [ 6 ]

يحتاج البناء إلى المرونة في مواجهة التهديدات القائمة والناشئة، مثل العواصف الشديدة والزلازل، وإلى تعزيز متانة التصميم المعماري وتوفير بدائل احتياطية. ويمكن تناول الآثار الجديدة للظروف المتغيرة على كفاءة مختلف مناهج التصميم والتخطيط في الفصل الدراسي التالي. [ 8 ]

لقد ألهمت مرونة الهندسة مجالات أخرى وأثرت على طريقة تفسيرها للمرونة، على سبيل المثال مرونة سلسلة التوريد .

تختلف استجابة أنظمة التصميم للأحداث الصادمة. يوضح الرسم البياني التالي الطرق التي تستجيب بها الأنظمة، وربما تتكيف، بناءً على مرونتها.

أصل الكلمة

بحسب القاموس، تعني المرونة "القدرة على التعافي من الصعوبات أو الاضطرابات". ويُشتق مصطلح المرونة من الكلمة اللاتينية "resilio" التي تعني العودة إلى حالة سابقة أو الارتداد. [ 9 ] في أربعينيات القرن السابع عشر، استُخدم هذا المصطلح في مجال ميكانيكا المواد لوصف المرونة بأنها "قدرة المادة على امتصاص الطاقة عند تشوهها المرن وإطلاق تلك الطاقة عند زوال الحمل". وبحلول عام 1824، تطور المصطلح ليشمل معنى "المرونة". [ 10 ]

القرن التاسع عشر

كان توماس تريدجولد أول من قدم مفهوم المرونة في عام 1818 في إنجلترا. [ 11 ] استُخدم المصطلح لوصف خاصية في قوة الأخشاب، حيث كانت العوارض تُثنى وتتشوه لدعم الأحمال الثقيلة. وجد تريدجولد أن الأخشاب متينة ولا تحترق بسهولة، على الرغم من زراعتها في ظروف تربة سيئة ومناخات قاسية. [ 12 ] ثم قام ماليت بتطوير مفهوم المرونة في عام 1856 فيما يتعلق بقدرة مواد محددة على تحمل اضطرابات معينة. يمكن استخدام هذه التعريفات في هندسة المرونة نظرًا لتطبيق مادة واحدة ذات نظام توازن مستقر بدلاً من الاستقرار التكيفي المعقد للأنظمة الأكبر. [ 13 ] [ 14 ]

القرن العشرين

في سبعينيات القرن الماضي، درس الباحثون مفهوم المرونة النفسية في سياق علم نفس الطفل والتعرض لمخاطر معينة. وقد استُخدم مصطلح المرونة لوصف الأشخاص الذين يمتلكون "القدرة على التعافي من الشدائد". وكان من بين هؤلاء الباحثين البروفيسور السير مايكل روتر، الذي اهتم بدراسة مجموعة من التجارب الخطرة ونتائجها النسبية. [ 15 ]

في بحثه "مرونة واستقرار النظم البيئية" (1973)، استكشف سي إس هولينغ لأول مرة موضوع المرونة من خلال تطبيقه على مجال علم البيئة. عُرّفت المرونة البيئية بأنها "مقياس لاستمرارية النظم وقدرتها على استيعاب التغيرات والاضطرابات مع الحفاظ على العلاقات نفسها بين متغيرات الحالة". [ 16 ] وجد هولينغ أن هذا الإطار قابل للتطبيق على أشكال أخرى من المرونة. استُخدم تطبيقه على النظم البيئية لاحقًا في مجالات أخرى تتعلق بالإنسان والثقافة والمجتمع. لا تقتصر الأحداث العشوائية التي وصفها هولينغ على الأحداث المناخية فحسب، بل يمكن أن يحدث عدم استقرار في النظم المحايدة نتيجة لتأثير الحرائق، أو التغيرات في مجتمعات الغابات، أو عملية الصيد. أما الاستقرار، فهو قدرة النظام على العودة إلى حالة التوازن بعد اضطراب مؤقت. ينبغي دراسة النظم متعددة الحالات بدلًا من دراسة الكائنات، لأن العالم فضاء غير متجانس ذو خصائص بيولوجية وفيزيائية وكيميائية متنوعة. [ 17 ] على عكس المرونة المادية والهندسية، تركز المرونة البيئية والاجتماعية على التكرار واستمرار حالات التوازن المتعددة للحفاظ على وجود الوظيفة.

مرونة الهندسة

أربعة عناصر أساسية للمرونة

تشير المرونة الهندسية إلى فعالية النظام في التخفيف من المخاطر. وفي هذا الإطار، تُحسب المرونة بناءً على الوقت الذي يستغرقه النظام للعودة إلى حالة توازن واحدة. [ 18 ] وقد حدد الباحثون في مركز أبحاث هندسة الزلازل متعددة المخاطر (MCEER ) أربع خصائص للمرونة: المتانة، والقدرة على التكيف، والتكرار، والسرعة. [ 19 ]

  • المتانة : قدرة الأنظمة على تحمل مستوى معين من الضغط دون أن تعاني من فقدان الوظيفة.
  • القدرة على إيجاد الحلول: القدرة على تحديد المشكلات والموارد عندما قد تؤدي التهديدات إلى تعطيل النظام.
  • التكرار: القدرة على وجود مسارات متعددة في النظام يمكن من خلالها نقل القوى لتمكين استمرار العمل
  • السرعة: القدرة على تلبية الأولويات والأهداف في الوقت المناسب لمنع الخسائر والاضطرابات المستقبلية.

المرونة الاجتماعية والبيئية

المرونة الاجتماعية-البيئية، والمعروفة أيضًا بالمرونة التكيفية، [ 20 ] مفهوم جديد يركز على دمج الجوانب الاجتماعية والبيئية والتقنية للمرونة. يركز النموذج التكيفي على قابلية تحويل الحالة المستقرة للنظام. في المباني التكيفية، تُراعى المرونة على المدى القصير والطويل لضمان قدرة النظام على تحمل الاضطرابات بقدرات اجتماعية ومادية. تعمل المباني على مستويات وظروف متعددة، لذا من المهم إدراك أن التغيرات المستمرة في الهندسة المعمارية أمر متوقع. يُقر لابوي وفانون بتطور نموذج المرونة، وقد طبقا خصائص المرونة الأربع (MCEER) على مراحل التخطيط والتصميم والتشغيل في الهندسة المعمارية. [ 18 ] بدلًا من استخدام أربع خصائص لوصف المرونة، يقترح لابوي وفانون نموذج 6R الذي يضيف التعافي لمرحلة تشغيل المبنى وتجنب المخاطر لمرحلة التخطيط. في مرحلة التخطيط، يُعد اختيار الموقع وموقع المبنى وظروف الموقع عوامل حاسمة لتجنب المخاطر. يمكن أن يساعد التخطيط المبكر في إعداد وتصميم البيئة المبنية بناءً على القوى التي نفهمها وندركها. في مرحلة تشغيل المبنى، لا يُشير أي خلل إلى نهاية قدرته على الصمود، بل يُفترض أن يُسهم في وضع خطة تعافٍ لإجراء تعديلات مستقبلية. ينبغي استغلال حالات الخلل كفرصة للتعلم وتقييم الأخطاء والنتائج، وإعادة تهيئة المبنى لتلبية الاحتياجات المستقبلية.

التطبيقات

قانون البناء الدولي

يُحدد قانون البناء الدولي الحد الأدنى من المتطلبات للمباني باستخدام معايير قائمة على الأداء. وقد أصدر المجلس الدولي لقوانين البناء (ICC) أحدث نسخة من قانون البناء الدولي (IBC) في عام 2018 ، مع التركيز على المعايير التي تحمي الصحة العامة والسلامة والرفاهية، دون تقييد استخدام أساليب بناء معينة. ويتناول القانون عدة فئات، يتم تحديثها كل ثلاث سنوات لمواكبة التقنيات والتغييرات الجديدة. تُعد قوانين البناء أساسية لمرونة المجتمعات ومبانيها، إذ "تبدأ مرونة البيئة المبنية بقوانين بناء قوية، يتم اعتمادها بانتظام وإدارتها بشكل سليم" [ 21 ]. وتتحقق فوائد جمة من اعتماد هذه القوانين، حيث وجد المعهد الوطني لعلوم البناء (NIBS) أن اعتماد قانون البناء الدولي يُحقق فائدة قدرها 11 دولارًا مقابل كل دولار مُستثمر [ 22 ] .

يركز المجلس الدولي لقوانين البناء على افتراض أن مباني المجتمع تدعم قدرة المجتمعات على الصمود في وجه الكوارث. وتشمل العملية التي يقدمها المجلس فهم المخاطر، وتحديد استراتيجيات لمواجهتها، وتنفيذ تلك الاستراتيجيات. وتختلف المخاطر باختلاف المجتمعات والمناطق الجغرافية وعوامل أخرى. وقد وضع المعهد الأمريكي للمهندسين المعماريين قائمة بالصدمات والضغوط المرتبطة بخصائص مجتمعية معينة. الصدمات هي أشكال طبيعية للمخاطر (كالفيضانات والزلازل)، بينما الضغوط هي أحداث مزمنة قد تتطور على مدى فترة زمنية أطول (كالقدرة على تحمل التكاليف والجفاف). من المهم فهم تطبيق التصميم المرن على كل من الصدمات والضغوط، حيث يمكن للمباني أن تساهم في حلها. وعلى الرغم من أن قانون البناء الدولي (IBC) هو قانون نموذجي، إلا أنه يُعتمد من قبل العديد من الولايات والحكومات لتنظيم مجالات بناء محددة. وتتمحور معظم مناهج تقليل المخاطر حول استخدام المبنى وإشغاله. بالإضافة إلى ذلك، تتحدد سلامة المبنى من خلال استخدام المواد والهياكل ومتطلبات البناء التي توفر مستوى عالٍ من الحماية للساكنين. يتم توفير متطلبات واستراتيجيات محددة لكل صدمة أو ضغط، مثل التسونامي والحرائق والزلازل. [ 23 ]

مجلس المرونة الأمريكي

أنشأ مجلس المرونة الأمريكي (USRC)، وهو منظمة غير ربحية، نظام تصنيف USRC الذي يصف الآثار المتوقعة للكوارث الطبيعية على المباني الجديدة والقائمة. ويأخذ التصنيف في الاعتبار حالة المبنى قبل استخدامه، من خلال هيكله وأنظمته الميكانيكية والكهربائية ومواده المستخدمة. ويخضع البرنامج حاليًا لمرحلة تجريبية، ويركز بشكل أساسي على التأهب للزلازل وتعزيز المرونة في مواجهة الكوارث. وفيما يتعلق بمخاطر الزلازل، يعتمد التصنيف بشكل كبير على المتطلبات التي تحددها قوانين البناء للتصميم. ويمكن للمباني الحصول على أحد نوعي نظام تصنيف USRC:

نظام التصنيف المعتمد من قبل USRC

يُستخدم نظام التصنيف المُعتمد لأغراض التسويق والإعلان باستخدام شارات. يتميز هذا التصنيف بسهولة فهمه ومصداقيته وشفافيته، ويُمنح من قِبل متخصصين. يُصنّف نظام تصنيف المباني التابع لـ USRC المباني بنجوم تتراوح من نجمة واحدة إلى خمس نجوم، بناءً على المعايير المُستخدمة في أنظمته. المعايير الثلاثة التي يستخدمها USRC هي: السلامة، والأضرار، والتعافي. تُشير السلامة إلى منع الضرر المُحتمل للأفراد بعد وقوع حادث. تُشير الأضرار إلى تكلفة الإصلاحات المُقدّرة نتيجةً للاستبدالات والخسائر. يُحسب التعافي بناءً على الوقت اللازم للمبنى لاستعادة وظيفته بعد الصدمة. [ 24 ] يُمكن الحصول على الأنواع التالية من شهادات التصنيف:

  • بلاتينيوم USRC: أقل من 5% من الضرر المتوقع
  • USRC Gold: أقل من 10% من الضرر المتوقع
  • USRC Silver: أقل من 20% من الضرر المتوقع
  • معتمد من قبل الاتحاد الأمريكي للتزلج على الجليد: أقل من 40% من الضرر المتوقع

يمكن الحصول على نظام تصنيف المباني المقاومة للزلازل من خلال تقييم المخاطر والاختبارات الزلزالية. بالإضافة إلى المراجعة الفنية التي يقدمها مركز تصنيف المباني المقاومة للزلازل الأمريكي (USRC)، يُطلب إجراء تحليل زلزالي معتمد من المركز للحصول على تصنيف USRC مع تقديم الوثائق المطلوبة. [ 24 ] يخطط مركز تصنيف المباني المقاومة للزلازل الأمريكي (USRC) لوضع معايير مماثلة لمخاطر طبيعية أخرى مثل الفيضانات والعواصف والرياح.

نظام تصنيف المعاملات USRC

يُقدّم نظام تصنيف المعاملات تقريرًا عن مستوى المخاطر المحتملة، والاستثمارات والمزايا المحتملة للمبنى. ويبقى هذا التصنيف سريًا لدى هيئة تصنيف العقارات الأمريكية (USRC) ولا يُستخدم للترويج للمبنى أو تسويقه.

عيوب نظام تصنيف USRC

نظراً للتركيز الحالي على التدخلات الزلزالية، لا يأخذ المجلس الأمريكي لتصنيف المباني (USRC) في الاعتبار العديد من أجزاء المبنى. كما لا يأخذ نظام تصنيف المباني التابع للمجلس في الاعتبار أي تغييرات قد تطرأ على تصميم المبنى بعد منحه التصنيف. وبالتالي، فإن التغييرات التي قد تُضعف مقاومة المبنى لن تؤثر على التصنيف الممنوح له. إضافةً إلى ذلك، فإن تغييرات استخدامات المبنى بعد الحصول على الشهادة، والتي قد تشمل استخدام مواد خطرة، لن تؤثر على شهادة التصنيف. ولا يشمل تصنيف الأضرار الأضرار الناجمة عن انكسار الأنابيب، أو تحسينات المبنى، أو تلف الأثاث. أما تصنيف التعافي، فلا يشمل استعادة جميع وظائف المبنى بالكامل، ولا يشمل جميع الأضرار، بل يشمل فقط جزءاً منها.

برنامج المدن المئة المرنة

في عام ٢٠١٣، أطلقت مؤسسة روكفلر برنامج "١٠٠ مدينة مرنة "، بهدف مساعدة المدن على تعزيز قدرتها على مواجهة الصدمات والضغوطات المادية والاجتماعية والاقتصادية. ويسهم البرنامج في تيسير خطط المرونة في مدن حول العالم من خلال توفير الأدوات والتمويل والشراكات مع جهات عالمية مثل ARUP وAIA. ومن بين ألف مدينة تقدمت بطلبات للانضمام إلى البرنامج، تم اختيار ١٠٠ مدينة فقط، تواجه تحديات متنوعة تشمل شيخوخة السكان، والهجمات الإلكترونية، والعواصف الشديدة، وتعاطي المخدرات.

تضمّ هذه المبادرة العديد من المدن الأعضاء، ولكن في مقال " بناء القدرة على الصمود في المدن حول العالم"، يركز سبانس ووترهوت على مدينة روتردام لمقارنة قدرتها على الصمود قبل وبعد انضمامها إلى البرنامج. وقد وجد الباحثان أن البرنامج وسّع نطاق خطة روتردام لتعزيز قدرتها على الصمود وحسّنها من خلال تضمينها إمكانية الوصول إلى المياه، والبيانات، والهواء النظيف، والأمن السيبراني، والمياه الآمنة. كما يتناول البرنامج ضغوطًا اجتماعية أخرى قد تُضعف قدرة المدن على الصمود، مثل العنف والبطالة. وبذلك، تتمكن المدن من إعادة النظر في وضعها الراهن والتخطيط للتكيف مع الصدمات والضغوط الجديدة. [ 25 ] ويمكن أن تدعم نتائج هذه المقالة فهم مفهوم القدرة على الصمود على نطاق حضري أوسع، الأمر الذي يتطلب نهجًا متكاملًا مع تنسيق بين مختلف المستويات الحكومية، والفترات الزمنية، والمجالات. وبالإضافة إلى دمج مفهوم القدرة على الصمود في قوانين البناء وبرامج اعتماد المباني، يوفر برنامج "100 مدينة قادرة على الصمود" فرص دعم أخرى تُسهم في زيادة الوعي من خلال المنظمات غير الربحية. [ 25 ]

بعد أكثر من ست سنوات من النمو والتغيير، اختتمت منظمة المدن المئة المرنة الحالية أعمالها في 31 يوليو 2019. [ 26 ]

نظام تصنيف الموثوقية

RELi هو معيار تصميم يُستخدم لتطوير المرونة في مختلف مستويات البيئة المبنية، كالمباني والأحياء والبنية التحتية. وقد طوّره معهد تحويل السوق نحو الاستدامة (MTS) لمساعدة المصممين على التخطيط لمواجهة المخاطر. [ 27 ] يُشبه RELi إلى حد كبير نظام LEED، ولكنه يركز على المرونة. يمتلك المجلس الأمريكي للمباني الخضراء (USGBC) حاليًا نظام RELi، وهو متاح للمشاريع الساعية للحصول على شهادة LEED. صدرت النسخة الأولى من RELi عام 2014، وهي لا تزال في المرحلة التجريبية، دون تخصيص نقاط لأي نقاط محددة. لا يُشترط الحصول على اعتماد RELi، واستخدام معلومات النقاط اختياري. لذا، لم يُحدد نظام النقاط الحالي بعد، ولا توجد له قيمة ملموسة. يوفر RELi دليلًا مرجعيًا لتصميم المباني، ويُفصّل تعريف المرونة فيه كما يلي:

يسعى التصميم المرن إلى بناء مبانٍ ومجتمعات مقاومة للصدمات، صحية، قابلة للتكيف، ومتجددة، وذلك من خلال مزيج من التنوع، واستشراف المستقبل، والقدرة على التنظيم الذاتي والتعلم. يستطيع المجتمع المرن الصمود أمام الصدمات وإعادة بناء نفسه عند الضرورة. ويتطلب ذلك من البشر تبني قدرتهم على التوقع والتخطيط والتكيف مع المستقبل. [ 28 ]

كتالوج ائتمان RELi

يُراعي دليل RELi مستوياتٍ متعددة من التدخل، مع متطلباتٍ لنهجٍ شامل، والتكيف مع المخاطر والتخفيف من آثارها في حالات الطوارئ، والتكيف الشامل والتخفيف من آثارها في الحاضر والمستقبل. ويركز إطار عمل RELi بشكلٍ كبير على القضايا الاجتماعية لتعزيز مرونة المجتمعات، مثل توفير المساحات والمنظمات المجتمعية. كما يجمع RELi بين تصميماتٍ خاصة بالمخاطر، كالتأهب للفيضانات، واستراتيجياتٍ عامة لترشيد استهلاك الطاقة والمياه . وتُستخدم الفئات التالية لتنظيم قائمة اعتمادات RELi:

  • نهج شامل للتخطيط والتصميم والصيانة والتشغيل
  • الاستعداد للمخاطر
  • التكيف مع المخاطر والتخفيف من آثارها
  • التماسك المجتمعي، والحيوية الاجتماعية والاقتصادية
  • الإنتاجية والصحة والتنوع
  • الطاقة، الماء، الغذاء
  • المواد والتحف
  • الإبداع التطبيقي والابتكار والاستكشاف

يُكمّل برنامج RELI أنظمة التقييم الشائعة الأخرى مثل LEED وEnvision و Living Building Challenge ، ويُوسّع نطاقها . يُمكّن تنسيق القائمة في الكتالوج المستخدمين من استعراض نقاط الاعتماد بسهولة والتعرّف على الأهداف التي حققها برنامج RELI. كما تُسهم الإشارات إلى أنظمة التقييم الأخرى المُستخدمة في زيادة الوعي ببرنامج RELI ومصداقيته. ويُدرج مرجع كل نقطة اعتماد في الكتالوج لتسهيل الوصول إليها. [ 28 ]

نقاط برنامج LEED التجريبي

في عام 2018، تم إطلاق ثلاث نقاط اعتماد تجريبية جديدة ضمن نظام LEED لزيادة الوعي بشأن كوارث طبيعية وبشرية محددة. تندرج هذه النقاط التجريبية ضمن فئة "العملية التكاملية" وهي قابلة للتطبيق على جميع أنظمة تقييم تصميم المباني وإنشائها. [ 29 ]

  • يتضمن الاعتماد الأول في مقرر IPpc98: التقييم والتخطيط من أجل المرونة ، شرطًا أساسيًا لإجراء تقييم للمخاطر في الموقع. من الضروري مراعاة ظروف الموقع وكيفية تغيرها مع تغيرات المناخ. يمكن للمشاريع إما اختيار إعداد خطة مخاطر متعلقة بالمناخ أو استكمال نماذج التخطيط التي يقدمها الصليب الأحمر.
  • يتطلب البند الثاني من برنامج IPpc99: التقييم والتخطيط من أجل المرونة، من المشاريع تحديد أولويات ثلاثة مخاطر رئيسية بناءً على التقييمات التي أُجريت في البند الأول. كما يجب تحديد استراتيجيات تخفيف محددة لكل خطر وتنفيذها. وينبغي الاستشهاد ببرامج مرونة أخرى، مثل برنامج USRC، لدعم اختيار المخاطر.
  • يركز البند الثالث من الاعتماد IPpc100: "الاستدامة السلبية والوظائفية أثناء حالات الطوارئ" ، على الحفاظ على ظروف معيشية ووظيفية مناسبة أثناء الاضطرابات. يمكن للمشاريع أن تُظهر قدرتها على توفير طاقة احتياطية للوظائف ذات الأولوية القصوى، والحفاظ على درجات حرارة مناسبة لفترة زمنية محددة، وتوفير إمكانية الوصول إلى المياه. بالنسبة للمقاومة الحرارية، ينبغي الرجوع إلى النمذجة الحرارية لمخطط قياس الرطوبة في أداة الراحة لدعم الخصائص الحرارية للمبنى خلال فترة زمنية محددة. أما بالنسبة للطاقة الاحتياطية، فيجب أن تدوم الطاقة الاحتياطية بناءً على الأحمال الحرجة واحتياجات نوع استخدام المبنى. [ 30 ]

تتداخل نقاط نظام LEED مع نقاط نظام تصنيف RELi، وقد قام المجلس الأمريكي للمباني الخضراء (USGBC) بتحسين نظام RELi ليتكامل بشكل أفضل مع نقاط التصميم التجريبي المرن لنظام LEED.

تصميم قائم على تغير المناخ

من المهم تقييم بيانات المناخ الحالية والتصميم استعدادًا للتغيرات أو التهديدات البيئية. قد تختلف خطط المرونة واستراتيجيات التصميم السلبي باختلاف المناخات شديدة الحرارة. فيما يلي استراتيجيات عامة للتصميم المستجيب للمناخ بناءً على ثلاث ظروف مناخية مختلفة: [ 31 ]

مبلل جداً

  • استخدام الحلول الطبيعية: يمكن لأشجار المانغروف وغيرها من النباتات الساحلية أن تعمل كحواجز للفيضانات.
  • إنشاء نظام السدود: في المناطق التي تشهد فيضانات شديدة، يمكن دمج السدود في المشهد الحضري لحماية المباني.
  • استخدام الرصف النفاذ : تمتص أسطح الرصف المسامية مياه الجريان السطحي في مواقف السيارات والطرق والأرصفة.
  • طرق تجميع مياه الأمطار: جمع وتخزين مياه الأمطار للاستخدام المنزلي أو لأغراض تنسيق الحدائق.

جاف جداً

  • استخدام النباتات المقاومة للجفاف: توفير استهلاك المياه في أساليب تنسيق الحدائق
  • ترشيح مياه الصرف الصحي: إعادة تدوير مياه الصرف الصحي لأغراض تنسيق الحدائق أو استخدامها في المراحيض.
  • استخدام تصميم الفناء: تقليل المساحة المتأثرة بالإشعاع الشمسي واستخدام الماء والنباتات للتبريد التبخيري. [ 32 ]

حار جداً

  • استخدام الغطاء النباتي: يمكن للأشجار أن تساعد في تبريد البيئة عن طريق تقليل تأثير الجزر الحرارية الحضرية من خلال النتح والتبخر .
  • استخدام استراتيجيات التصميم الشمسي السلبي: يمكن للنوافذ القابلة للفتح والكتلة الحرارية تبريد المبنى بشكل طبيعي.
  • استراتيجيات تظليل النوافذ: التحكم في كمية ضوء الشمس التي تدخل المبنى لتقليل اكتساب الحرارة خلال النهار.
  • تقليل أو تظليل الكتل الحرارية الخارجية المجاورة التي ستعيد إشعاعها إلى المبنى (مثل البلاط).

التصميم بناءً على المخاطر

تقييم المخاطر

يُعدّ تحديد وتقييم مواطن الضعف في البيئة العمرانية، استنادًا إلى مواقع محددة، أمرًا بالغ الأهمية لوضع خطة لتعزيز القدرة على الصمود. تُخلّف الكوارث آثارًا واسعة النطاق، كالأضرار التي تلحق بالمباني والنظم البيئية والخسائر البشرية. فعلى سبيل المثال، أدّت الزلازل التي ضربت مقاطعة ونتشوان عام 2008 إلى انهيارات أرضية كبيرة، ما تسبب في نزوح سكان أحياء بأكملها، مثل حي بيتشوان القديم. [ 34 ] فيما يلي بعض المخاطر الطبيعية والاستراتيجيات المحتملة لتقييم القدرة على الصمود.

نار
  • استخدام مواد مقاومة للحريق
  • توفير سلالم مقاومة للحريق لأغراض الإخلاء
  • أساليب هروب شاملة لمساعدة ذوي الإعاقة أيضاً.
الأعاصير

توجد استراتيجيات متعددة لحماية المباني من الأعاصير، بناءً على أحمال الرياح والأمطار.

  • ينبغي حماية الفتحات من الحطام المتطاير
  • ينبغي رفع المباني لحمايتها من تسرب المياه والفيضانات المحتملة.
  • ينبغي إحكام إغلاق أغلفة المباني باستخدام أنماط تثبيت محددة.
  • استخدام مواد مثل المعادن أو البلاط أو البناء لمقاومة أحمال الرياح. [ 23 ]
الزلازل

يمكن أن تؤدي الزلازل أيضاً إلى أضرار هيكلية وانهيار المباني بسبب الضغوط العالية على هياكل المباني.

  • قم بتأمين الأجهزة مثل السخانات والأثاث لمنع الإصابات والحرائق.
  • ينبغي استخدام فواصل التمدد في هياكل المباني لمقاومة الاهتزازات الزلزالية.
  • إنشاء أنظمة مرنة مع عزل أساسي لتقليل التأثير
  • توفير مجموعة أدوات الاستعداد للزلازل بالموارد اللازمة أثناء الحدث

الاستدامة

يصعب مناقشة مفهومي المرونة والاستدامة بشكل مقارن نظرًا لتعدد التعريفات الأكاديمية المستخدمة في هذا المجال على مر السنين. فالعديد من السياسات والمنشورات الأكاديمية حول كلا الموضوعين إما تقدم تعريفاتها الخاصة لكليهما أو تفتقر إلى تعريف واضح لنوع المرونة التي تسعى إليها. ورغم أن الاستدامة مصطلح راسخ، إلا أن هناك تفسيرات عامة للمفهوم ومجال تركيزه. وقد اقترح سانشيز وآخرون توصيفًا جديدًا لمصطلح "المرونة المستدامة" يوسع نطاق المرونة الاجتماعية-البيئية ليشمل مناهج أكثر استدامة وطويلة الأجل. ولا تركز المرونة المستدامة على النتائج فحسب، بل تركز أيضًا على العمليات والهياكل السياسية في التنفيذ. [ 35 ]

يشترك كلا المفهومين في افتراضات وأهداف أساسية، مثل القدرة على البقاء السلبي واستمرارية عمل النظام بمرور الوقت وفي مواجهة الاضطرابات. كما يشتركان في التركيز على التخفيف من آثار تغير المناخ، إذ يظهران في أطر أوسع نطاقًا، مثل قوانين البناء وبرامج اعتماد المباني. ويؤكد هولينغ ووالكر أن "النظام الاجتماعي-البيئي المرن مرادف لمنطقة مستدامة بيئيًا واقتصاديًا واجتماعيًا". [ 36 ] ويذكر باحثون آخرون، مثل بيرينغز، أن "استراتيجية التنمية لا تكون مستدامة إن لم تكن مرنة". [ 37 ] [ 38 ] لذا، فإن المفهومين مترابطان ولا يمكن لأي منهما أن ينجح منفردًا، فهما يعتمدان على بعضهما. فعلى سبيل المثال، في برنامج RELi وفي نظام LEED وشهادات المباني الأخرى، يُعد توفير المياه النظيفة ومصدر للطاقة أمرًا بالغ الأهمية قبل وأثناء وبعد أي اضطراب. [ 36 ]

يرى بعض الباحثين أن استراتيجيات المرونة والاستدامة تستهدف أهدافًا مختلفة. وتؤكد باولا ميلتون أن المرونة تركز على التصميم لمواجهة الظروف غير المتوقعة، بينما تركز الاستدامة على التصاميم المستجيبة لتغير المناخ. وتركز بعض أشكال المرونة، مثل المرونة التكيفية، على التصاميم القادرة على التكيف والتغيير بناءً على حدث صادم، في حين يركز التصميم المستدام على الأنظمة الفعالة والمُحسَّنة. [ 39 ]

التحديد الكمي

تم اقتراح أول مقياس كمي مؤثر للمرونة يعتمد على منحنى استعادة الوظائف بواسطة برونو وآخرون، [ 7 ] حيث يتم تحديد المرونة كميًا على أنها فقدان المرونة على النحو التالي.

Rل=∫ت0تو[100%-سؤال(ت)]دت{\displaystyle R_{L}=\int _{t_{0}}^{t_{f}}[100\%-Q(t)]dt}

أينسؤال(ت){\displaystyle Q(t)}هل هذه هي الوظيفة في ذلك الوقت؟ت{\displaystyle t}؛ت0{\displaystyle t_{0}}هو الوقت الذي يقع فيه الحدث؛تو{\displaystyle t_{f}}هو الوقت الذي تستعيد فيه الوظائف وظيفتها بالكامل.

يُعدّ فقدان المرونة مقياسًا ذا قيمة إيجابية فقط، ويتميز بسهولة تعميمه على مختلف الهياكل والبنى التحتية والمجتمعات. يفترض هذا التعريف أن الأداء الوظيفي يكون بنسبة 100% قبل وقوع الحدث، وأنه سيعود في نهاية المطاف إلى كامل طاقته. قد لا يكون هذا صحيحًا في الواقع، فقد يكون النظام يعمل جزئيًا عند وقوع إعصار، وقد لا يتعافى تمامًا بسبب عدم جدوى التكلفة مقارنةً بالعائد.

مؤشر المرونة هو مقياس معياري يتراوح بين 0 و 1، ويتم حسابه من منحنى استعادة الوظائف. [ 40 ]

R=∫ت0تحسؤال(ت)دتتح-ت0{\displaystyle R={\frac {\int _{t_{0}}^{t_{h}}Q(t)dt}{t_{h}-t_{0}}}}

أين سؤال(ت){\displaystyle Q(t)}هل هذه هي الوظيفة في ذلك الوقت؟ت{\displaystyle t}؛ت0{\displaystyle t_{0}}هو الوقت الذي يقع فيه الحدث؛تح{\displaystyle t_{h}}هو الأفق الزمني محل الاهتمام.

انظر أيضاً

ملاحظات ومراجع

  1. ↑ "تحفيز الشركات على بناء أمة أكثر مرونة، مبنىً تلو الآخر" (بيان صحفي). ألبوكيرك، نيو مكسيكو: مختبرات سانديا الوطنية. 23 يوليو 2013. مؤرشف من الأصل في 29 يونيو 2021. تم الاطلاع عليه في 3 يوليو 2019 .
  2. ↑ جينينغز، باربرا جيه؛ فوغرين، إريك دي؛ بيلاسيتش، ديبورا كيه (2013). "شهادة المرونة للمباني التجارية: دراسة لوجهات نظر أصحاب المصلحة". أنظمة البيئة والقرارات . 33 (2): 184-194 . Bibcode : 2013EnvSD..33..184J . doi : 10.1007/s10669-013-9440-y . S2CID 108560144 . 
  3. ↑ هيريرا، مانويل؛ أبراهام، إيدو؛ ستويانوف، إيفان (13 فبراير 2016). "إطار نظري بياني لتقييم مرونة شبكات توزيع المياه القطاعية" . إدارة موارد المياه . 30 (5): 1685-1699 . Bibcode : 2016WatRM..30.1685H . doi : 10.1007/s11269-016-1245-6 . hdl : 10.1007/s11269-016-1245-6 . ISSN 0920-4741 . 
  4. ↑ "ما هي البنية التحتية الحيوية؟ ولماذا تعتبر المرونة مهمة؟ "
  5. ↑ بارافانو، أليساندرو؛ لوكاتيللي، جورجيو؛ تروكو، باولو (2025). "العوامل الدافعة والمعوقات في صياغة مشاريع المرونة: دراسة في اقتصاد الفضاء". مجلة IEEE للمعاملات في إدارة الهندسة . 72 : 2783-2797 . Bibcode : 2025ITEM...72.2783P . doi : 10.1109/TEM.2025.3568298 . hdl : 11311/1297756 . ISSN 0018-9391 . 
  6. 1 2 صن، وينجوان؛ بوتشيني، باولو؛ دافيسون، برايان (2018). "مقاييس المرونة وأساليب قياس البنية التحتية للنقل: أحدث ما توصل إليه العلم". البنية التحتية المستدامة والمرنة . 5 (3): 1-32 . doi : 10.1080/23789689.2018.1448663 . S2CID 134122217 . 
  7. 1 2 برونو، ميشيل؛ تشانغ، ستيفاني إي؛ إيغوتشي، رونالد تي؛ لي، جورج سي؛ أورورك، توماس دي؛ رينهورن، أندريه إم؛ شينوزوكا، ماسانوبو؛ تيرني، كاثلين؛ والاس، ويليام إيه. (نوفمبر 2003). "إطار عمل لتقييم وتعزيز المرونة الزلزالية للمجتمعات كميًا". مجلة Earthquake Spectra . 19 (4): 733-752 . Bibcode : 2003EarSp..19..733B . doi : 10.1193/1.1623497 . ISSN 8755-2930 . S2CID 1763825 .  
  8. ↑ "نظرية القيمة في البيئة العمرانية"، القيمة في بيئة عمرانية متغيرة ، جون وايلي وأولاده المحدودة، 10 نوفمبر 2017، الصفحات 29-49 ، doi : 10.1002/9781119073666.part2 ، ISBN  978-1-119-07366-6
  9. ↑ سيميلارو، جيان باولو؛ راينهورن، أندريه م.؛ برونو، ميشيل (نوفمبر 2010). "إطار عمل للتحليل الكمي لمرونة الكوارث". هندسة الإنشاءات . 32 (11): 3639-3649 . Bibcode : 2010EngSt..32.3639C . doi : 10.1016/j.engstruct.2010.08.008 .
  10. ↑ غارسيا، إميليو (إميليو خوسيه) (2017). كشف خبايا الاستدامة والمرونة في البيئة المبنية . فالي، بريندا. لندن. ISBN 978-1-138-64402-1. OCLC 956434144 . {{cite book}}: CS1 maint: موقع الناشر مفقود ( رابط )
  11. ↑ باهو، ديدييه؛ ألين، كريغ؛ غارمستاني، أهجوند؛ فريد-بيترسن، هانا؛ رينيس، صوفيا؛ غونديرسون، لانس؛ أنجيلر، ديفيد (30 أغسطس/آب 2017). "إطار كمي لتقييم المرونة البيئية" . علم البيئة والمجتمع . 22 (3) المادة 17: 1-17 . doi : 10.5751/ES-09427-220317 . ISSN 1708-3087 . PMC 5759782. PMID 29333174 .   
  12. ↑ تريدجولد، توماس (مارس 1818). "37. حول قوة ومتانة الأخشاب في الانحناء العرضي" . المجلة الفلسفية . 51 (239): 214-216 . doi : 10.1080/14786441808637536 . ISSN 1941-5796 . 
  13. ↑ باهو، ديدييه ل.؛ ألين، كريغ ر.؛ غارمستاني، أهجوند؛ فريد-بيترسن، هانا؛ رينيس، صوفيا إي.؛ غونديرسون، لانس؛ أنجيلر، ديفيد ج. (2017). "إطار كمي لتقييم المرونة البيئية" . علم البيئة والمجتمع . 22 (3) المادة 17 : 1-17 . doi : 10.5751/ES-09427-220317 . ISSN 1708-3087 . PMC 5759782. PMID 29333174 .   
  14. ↑ غونغ، جيان؛ يو، فنغتشي (2018). "التصميم والتشغيل المرن لأنظمة العمليات: نموذج وخوارزمية التحسين التكيفي غير الخطي القوي لتحليل المرونة وتعزيزها" . الحوسبة والهندسة الكيميائية . 116 : 231-252 . doi : 10.1016/j.compchemeng.2017.11.002 . S2CID 53791148 . 
  15. ↑ شين، ماندي ب. (2015). النظريات الحالية المتعلقة بالمرونة والشباب : مراجعة أدبية . فيك هيلث. OCLC 960783432 .  
  16. ↑ هاسلر، يوتا؛ كولر، نيكلاوس (4 مارس 2014). "المرونة في البيئة المبنية" . بحوث ومعلومات البناء . 42 (2): 119-129 . Bibcode : 2014BuRI...42..119H . doi : 10.1080/09613218.2014.873593 . ISSN 0961-3218 . S2CID 110284804 .  
  17. ↑ هولينغ، سي إس (سبتمبر 1973). "مرونة واستقرار النظم البيئية" (PDF) .{{cite journal}}يتطلب الاستشهاد بالمجلة ( مساعدة )|journal=
  18. 1 2 لابوي، ميشيل؛ فانون ، ديفيد (2016/12/11). "نظرية المرونة والتطبيق العملي: إطار نقدي للهندسة المعمارية" . استفسر عن مجلة ARCC للأبحاث المعمارية . 13 (1). دوى : 10.17831/enq:arcc.v13i2.405 . ردمك 2329-9339 . 
  19. ↑ سيميلارو، جيان باولو؛ راينهورن، أندريه م.؛ برونو، ميشيل (2010-11-01). "إطار عمل للتحليل الكمي لمرونة مواجهة الكوارث". هندسة الإنشاءات . 32 (11): 3639-3649 . Bibcode : 2010EngSt..32.3639C . doi : 10.1016/j.engstruct.2010.08.008 . ISSN 0141-0296 . 
  20. ↑ "Arts_Resilience.pdf" (ملف PDF) . مؤرشف من النسخة الأصلية (PDF) بتاريخ 14 ديسمبر 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 ديسمبر 2020 .
  21. ↑ المجلس الدولي لقوانين البناء، المؤلف والناشر. (2017). قانون البناء الدولي . المجلس الدولي لقوانين البناء، شركة مساهمة. رقم ISBN 978-1-60983-735-8. OCLC 1000240783 . {{cite book}}: |last=له اسم عام ( مساعدة ) صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  22. ↑ بورتر، ك. التخفيف من مخاطر الكوارث الطبيعية يوفر: التقرير المؤقت لعام 2018. OCLC 1091223472 . 
  23. 1 2 "مساهمات المرونة في قانون البناء الدولي" . المجلس الدولي لقوانين البناء . 2016-04-29.
  24. 1 2 "USRC - أنظمة تصنيف المباني - USRC" . usrc.org . مؤرشف من الأصل بتاريخ 15-10-2023 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10-12-2019 .
  25. سبانس ، مارجولين؛ ووترهاوت، باس ( 1 يناير 2017). "بناء القدرة على الصمود في المدن حول العالم - روتردام كمشاركة في برنامج 100 مدينة مرنة" . المدن . 61 : 109-116 . doi : 10.1016/j.cities.2016.05.011 . ISSN 0264-2751 . S2CID 147894483 .  
  26. ↑ "الصفحة الرئيسية" . ١٠٠ مدينة مرنة . مؤرشف من الأصل بتاريخ ١٧ يناير ٢٠٢٤. تم الاطلاع عليه بتاريخ ٩ ديسمبر ٢٠١٩ .
  27. ↑ كوهين، نانسي إيف (2017-11-07). "المجلس الأمريكي للمباني الخضراء يعلن عن نظام RELi كنظام تصنيف التصميم المرن" . BuildingGreen . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2019-12-10 .
  28. 1 2 "RELi + التصميم المرن" . مشروع C3 للتصميم المعيشي . 2015-05-04 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2019-12-10 .
  29. ↑ "اعتماد نقاط تجريبية لنظام LEED للتصميم المرن | مجلس المباني الخضراء الأمريكي" . www.usgbc.org . تاريخ الاطلاع: 10 ديسمبر 2019 .
  30. ↑ كانداس بيرسون (2016-03-07). "القضايا الأساسية الأربع التي يجب معالجتها من أجل التصميم المرن (والبرامج التي يمكن أن تساعد)" . BuildingGreen . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2019-12-10 .
  31. ↑ "قائمة مرجعية للمرونة" . جمعية بوسطن للمهندسين المعماريين . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 ديسمبر 2019 .
  32. ↑ ماني أوغلو، ج.؛ يلماز، ز. (يوليو 2008). "استراتيجيات التصميم الموفرة للطاقة في المناطق الحارة والجافة في تركيا". البناء والبيئة . 43 (7): 1301-1309 . Bibcode : 2008BuEnv..43.1301M . doi : 10.1016/j.buildenv.2007.03.014 . ISSN 0360-1323 . 
  33. ↑ مدينة إيرانية تستخدم تقنيات قديمة للتغلب على حرارة الصيف - وكالة فرانس برس . وكالة فرانس برس. يوتيوب . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 أغسطس 2020 .
  34. ↑ سيري، جوليا؛ رزقي، ياسين؛ تشاو، وانكينغ (2017-10-01). "مراجعة نقدية لأطر مرونة البيئة المبنية الحالية: اتجاهات للبحوث المستقبلية" . المجلة الدولية للحد من مخاطر الكوارث . 25 : 173-189 . Bibcode : 2017IJDRR..25..173C . doi : 10.1016/j.ijdrr.2017.09.018 . ISSN 2212-4209 . 
  35. ↑ سانشيز، أدريانا إكس؛ أوزموند، بول؛ فان دير هايدن، جيرون (2017-01-01). "هل بعض أشكال المرونة أكثر استدامة من غيرها؟" . بروسيديا للهندسة . المؤتمر الدولي للبيئة المبنية عالية الأداء - سلسلة مؤتمرات البيئة المبنية المستدامة 2016 (SBE16)، iHBE 2016. 180 : 881-889 . doi : 10.1016/j.proeng.2017.04.249 . hdl : 1959.4/unsworks_45148 . ISSN 1877-7058 . 
  36. 1 2 روستاي، س.؛ نواري، ن.؛ كيبرت، سي. ج. (2019-05-01). "الاستدامة والمرونة: مراجعة للتعريفات والعلاقات ودمجها في إطار تقييم المباني المشترك". البناء والبيئة . 154 : 132-144 . Bibcode : 2019BuEnv.154..132R . doi : 10.1016/j.buildenv.2019.02.042 . ISSN 0360-1323 . S2CID 116130138 .  
  37. ↑ بيرينغز، تشارلز (2006). "المرونة والتنمية المستدامة" . اقتصاديات البيئة والتنمية . 11 (4): 417-427 . Bibcode : 2006EDevE..11..417P . doi : 10.1017/S1355770X06003020 . S2CID 21982026. مؤرشف من الأصل بتاريخ 22-10-2020. 
  38. ↑ بيرينغز، تشارلز (2006). "المرونة والتنمية المستدامة". اقتصاديات البيئة والتنمية . 11 (4): 417-427 . Bibcode : 2006EDevE..11..417P . doi : 10.1017/S1355770X06003020 . S2CID 21982026 . 
  39. ↑ ميلتون، باولا (30 سبتمبر 2013). "التصميم لمواجهة مناخ القرن القادم" . BuildingGreen . تاريخ الاسترجاع: 10 ديسمبر 2019 .
  40. ↑ ريد، د.أ.؛ كابور، ك.س.؛ كريستي، ر.د. (يونيو 2009). "منهجية لتقييم مرونة البنية التحتية الشبكية". مجلة أنظمة IEEE . 3 (2): 174-180 . Bibcode : 2009ISysJ...3..174R . doi : 10.1109/jsyst.2009.2017396 . ISSN 1932-8184 . S2CID 29876318 .