الأبداع والتميز في النهضة العمرانية بالمملكة خلال مائة عام

أ – مقدمة:

لقد أحرزت المملكة العربية السعودية خلال فترة قصيرة في عمر الزمن تطوراً هائلاً في جميع المجالات، يفوق في معدلاته جميع المعدلات التي أمكن لبعض الأمم أن تحرزها. و لقد أمكن للملكة العربية السعودية في هذا التطور أن تهضم خلال ثلاثين سنة من التقنية العالمية و التقدم التقني في جميع المجالات، ما لم يتيسر لدولة أخرى أن تهضمه في عشرات السنين. و لو خطر لبال الباحث أن يكتب في مجالات التطور التي أحرزتها المملكة لوقف حائراً أين يبدأ و أين ينتهي و ما ذا يختار. و الحقيقة أن هذا التطور و التقدم التقني الذي أحرزته المملكة يشبه إلى حد بعيد حديقة غناء مترامية الأطراف و بها من أنواع الثمرات و الورود و الأزهار ما يثير العجب، و يحير الألباب و يجعل من المستحيل تفضيل ثمرة على ثمرة أو زهرة على زهرة. ففي مجالات الحكم و السياسة و الجو العائلي بين المواطن و الحاكم، والخدمات الطبية و الخدمات الصحية و المستشفيات و المستوصفات، و الضمان الصحي و الضمان الاجتماعي، والمدارس و التربية و التعليم و الجامعات، و الزراعة و الصناعة و المواصلات و الطيران و البناء و الإنشاء و التشييد و الهندسة آفاق عريضة لكل مستطلع و باحث وما يمكن به ملء كتب من الأبحاث. إلا أننا و بموجب تخصصنا نبحث فقط في البناء و التشييد و من نواحٍ ضيقة لا تتعدى الهندسة الإنشائية.

ففي هذا المجال الضيق الرحب، توجد بصمات واضحة لتقدم علمي زاخر، و زخم بحثي و تطبيقي ملأ الكتب والمجلات العلمية و العالمية، و لم يعد مستغرباً أن تقرأ في أي مجلة علمية بحثاً أو أكثر بأقلام مهندسين سعوديين أو مقيمين، عن أعمال و إنجازات تتم بشكل مستمر في هذا البلد المعطاء.

كما لم يعد مستغرباً أن يحوز المهندس المقيم أو السعودي على خبرة شخصية مباشرة، بها من الطرافة و الغرابة ما لا يمكن لغيره في مواطن قريبة أن يراه إلا في الكتب أو المجلات. فهناك منشآت خرسانية و أخرى حديدية و أخرى تتم بمواد حديثة مثل اللدائن و غيرها من المواد المصنّعة، و هناك طرق إنشائية مختلفة و متباينة بها من الجدة و الطرافة ما يفتح الأذهان و ينور العقول. و هناك مواد إنشائية حديثة متنوعة لأداء أغراض خاصة في الإنشاء مثل إصلاح الخرسانات و العزل ضد تسرب المياه و ضد انتقال الحرارة، و هناك أنواع من مواد البناء متوفرة من مصادر متعددة محلية تضاهي المنتجات العالمية، و على أعلى مستوى من التطابق مع أفضل المواصفات القياسية العالمية، مثل السيراميك و السخانات والخلاطات و الأطقم الصحية و الرخام والجرانيت السعودي، و المواد العازلة للرطوبة والحرارة و الزجاج بأنواع لم يسمع بها بعض البلدان المجاورة.

و لقد تطورت الوسائل التي يمكن للمهندس الإنشائي أن يعمل بها للوصول بتصميماته إلى آفاق جديدة من الإبداع. ونركز هنا على وسيلتين هامتين، هما الخرسانة، و الحاسب الآلي. فقد تطورت صناعة الخرسانة بدءاً من الخلط اليدوي على الموقع، و انتهاء بالخلاطات المركزية التي قد تبعد عن الموقع عشرات الكيلومترات. و أمكن للحاسب الآلي المتوفر بأسعار زهيدة و المتطور بشكل شبه يومي أن يساعد في حل مسائل معقدة لم يكن بالإمكان تناولها من قبل.

ب – التطور في صناعة الخرسانة:

1. من الخلط اليدوي إلى الخلاطات المركزية:

بدأت المملكة نهضتها المباركة منذ وصول المغفور له الملك عبد العزيز إلى سدة الحكم، بعد أن توحدت أرجاؤها تحت ظل علم التوحيد، و بدأت المشاريع الحضرية تفرض نفسها في الخطط الطموحة لدى الحكومات المتعاقبة التي قادها هو و من بعده أشبال أسد الصحراء، باتباعهم منهج السياسة المفتوحة و الحرة التي فجرت طاقات هذا الشعب الكريم.

لقد كان العالم في الزمن الماضي قبل قرابة 100 عاماً لا يعرف الكثير عن الخرسانات المسلحة، و التي بدأت منذ نهاية القرن التاسع عشر في الظهور كمادة إنشائية جيدة، سهلة التنفيذ بعمالة محلية، و لا تحتاج إلى مواد أٍساسية مستوردة، بل يمكن تصنيع مادتها الأساسية في مصانع محلية، ليست على درجة عالية من التقنية1.

و لقد بدأت صناعة الخرسانة في المشاريع الأولى بالمملكة باستخدام الخلطات اليدوية، والإسمنت المستورد من بلاد العالم قاطبة، و قد كان للإسمنت الروماني وقع خاص في السوق المحلية لما كان له من لونٍ أسود قاتم كان يقنع أصحاب المشاريع بقوته المرتقبة، تيمناً بهذا اللون القاتم. و رغم أن هذا اللون لا دخل له أبداً في القوة لأنه ناشئ عن أكسيد الحديد الذي يوجد في الطين المستخدم في صنع الإسمنت و لا يدخل في حسابات تكوين قوة الخرسانة5، إلا أن هذا كان سبباً وجيهاً لدى العامة و بعض المهندسين في عدم الإقبال على الإسمنت السعودي بادئ ذي بدء، نظراً للونه الشاحب و خلوه من سحر الإسمنت الروماني القاتم. لقد كان هذا الإسمنت الروماني وسيلة هامة في تخفيف كمية الإسمنت المستخدم في الخلطات الخرسانية لدى بعض ضعاف النفوس، أو في إخفاء بعض الغش الحاصل في الصبات برشها بالإسمنت الروماني بعد فك الفرم الخشبية. و قد حضرنا بعض هذه المواضيع.

إلا أن التطور العلمي و كثرة المنافسة التي أدى إليها النظام الوطني السعودي أبرز الحقائق بشكل ناصع، و بدأ الإقبال على الإسمنت السعودي منذ فترة طويلة لما له من خصائص ترقى إلى مصاف النظم العالمية لصناعة الإسمنت، و لأنه طازج ثانياً، و لأنه لا يحتاج إلى مستودعات و نقل عن طريق البر أو البحر ثالثاً، فلا يتأثر مثل الإسمنت المستورد بالرطوبة الجوية أو البحرية أو الأمطار، و لا يختلط بالمواد المخزنة الأخرى لدى الموردين، مثل ملح الطعام و مواد الدهانات و الجبس، كما حصل معنا شخصياً لدى بناء بعض أبنية كلية التربية بالرياض. كما أسهم الحديد السعودي الذي يتميز بخصائص رفيعة، إضافة إلى كونه طازجاً لم يتعرض للعوامل الجوية أثناء النقل أو التخزين، في تحسين أداء الخرسانات بشكل خاص.

لقد كان الخلط في السابق يدوياً، مما يجعل الحكم على نسب الخلط من أصعب الأمور، فالعيار كان بالزنبيل، و كان يعتبر بحدود 5 لتراً، إذا كان مليئاً، و لك أن تتصور كيف يكون حال الزنبيل لدى حمله و هو مصنوع من الكاوتشوك الداخلي لكفرات السيارات، و ماذا يبقى بداخله من اللترات الخمسة. أو بالعربة و كانت تعتبر بحدود 120 لتراً، إلا أنها كزميلها الزنبيل لم يكن ليبقى فيها الكثير بعد دفعها على كفر ربما بدون هواء و فوق أرض ليس فيها استواء. و لقد أصررنا في ذلك الوقت على أن يقوم المقاول بعمل قوالب من الخشب بشكل صناديق بدون قاع لعمل عيار 100×100×20 سم، يقوم العمال بملئها بالبطحة و كشط وجهها بقطعة من المربوع الخشب لتسوية السطح و ضمان العيار، و إن هذا كان يستدعي وقوف المهندس شخصياً على الخلاط، ولم يكن ممكناً في كثير من الأحيان ترك الأمور لضمير المقاول، أو كفاءة العمال.

كما كانت المكونات من البطحة المتدرجة، و هي ناجمة عن غسل السيول للوديان و جرف النواتج المغسولة إلى تجمعات كان السكان يعرفون مكانها و يجرفون منها و يلائم العمل، والحق أن بعض أنواع هذه البطحة كان جيداً لصناعة الخرسانة. و كان يجب الوقوف على التوريدات باستمرار للتأكد من تجانس المنتجات الواصلة للموقع. لقد كان تشوين هذه المنتجات يحتاج مكاناً كبيراً في الموقع لم يكن متوفراً في كل مشروع، و لقد كانت الصعوبة كبيرة في التوريد والتشوين أثناء الصب، مما كان يعني التأخير و التوقف المتقطع المستمر أثناء الصب.

ومنذ سنوات قريبة دخلت المملكة أعمال صناعة الخرسانة الجاهزة، فأخذت كل هذه الأعباء من طريق المهندس، و نشأت علاقة أخرى بين المهندس و صانع الخرسانة و معمل محايد لفحص المواد و الخرسانات و الأداء، و أصبح التعامل مع المقاول و العمال بالموقع أقل تأثيراً على الخرسانات، مما رفع مستوى المشاريع إلى مستويات عالية جداً، و أمكن إدخال أنواع مختلفة من الإسمنت، و صناعة أنواع مختلفة من الخرسانات، من العادية، إلى المسلحة، إلى العالية القوة، إلى محسنة الأداء. كما دخلت المواد المضافة إلى الخلطة، و التي كان و ما يزال بعضها يستورد من الخارج، و بعضها يصنع محلياً و بكفاءة عالمية.

2. المعامل المحايدة:

لقد نشأت المعامل المحايدة في المملكة بشكل واضح أثناء الطفرة التي صاحبت وجود المشاريع الكبيرة و الضخمة، رغم وجود معمل أو أكثر كان من القليل جداً اللجوء إليه، بل لقد كانت بعض الاختبارات تتم خارج المملكة.

إن الاعتماد شبه كلي الآن على هذه المعامل و المختبرات لفحص مكونات الخرسانة و إنتاجها وصبها، و كفاءتها بعد الجفاف. لم يكن ممكناً في السابق فحص أي شيء من ذلك، بل كان كله معتمداً على خبرة و شخصية المهندس و المقاول. و لقد كان تقرير القوة يتم اعتباطاً بمجرد النظر إلى الخرسانة و الحكم من لونها و سطحها الأملس بعد الجفاف، و في هذا إجحاف كثير.

يقوم المختبر المحايد بالأعمال التالية1،2،3،4:

1- فحص مكونات الخلطة الخرسانية، من حصى و رمل و إسمنت و ماء و مواد مضافة، فيزيائياً و كيميائياً، و ميكان[1]يكياً، بموجب توجيهات ASTM، و يعطي تقريراً يكون الأساس في اعتماد الخلطة الخرسانية.

2- فحص قوة الخرسانة، في الخلطة المقدمة للاعتماد، بعد 3، و 7، و 28 يوماً، بموجب ACI-318، ليطابق أو يزيد عن المطلوب في التصميم الخاص بالمشروع.

3- فحص الخرسانة المنتجة الواصلة إلى الموقع، لتحديد درجة حرارة الخلطة بحدود 32 درجة مئوية، و معامل هبوطها على مقياس مخروطي خاص لتجديد مدى إمكانية تشغيلها، و أخذ عينات إسطوانية أو مكعبة بموجب المواصفات القياسية الأمريكية أو الأوربية، لتحديد قوتها بعد 7 و 28 يوماً.

4- فحص عينات إسطوانية مأخوذة من الخرسانة المصبوبة في المباني الموجودة، لتقرير القوة الحقيقية على الموقع للخرسانات الجافة.

5- فحص مدى تأكسد قضبان حديد التسليح، و التأكد من توقف عملية التأكسد أو استمرارها.

6- فحص المباني الموجودة للتأكد من سلامة عناصرها الإنشائية و مدى مقاومتها للأحمال التي بنيت من أجل تحملها بموجب ACI-318 SEC. 20.

7- تحليل الخرسانة لمعرفة مدى تأثرها بعملية التفحم CARBONA‎TION و عملية هجوم أملاح الكلور CHLORIDE ATTACK ، و تحمض الخرسانة ACIDITY أي فقدها لقلويتها LOSS OF ALKALINITY و التي يجب أن تكون بحدود 13 pH، 5.

8- التأكد من توضيع قضبان التسليح في أماكنها المقررة، و رسم الشبكة على الطبيعة. و التأكد من كفاية الغطاء الخرساني فوق قضبان التسليح.

االأبداع والتميز في النهضة العمرانية بالمملكة خلال مائة عام

لست متخصصاً ولكن أعتقد أن هذا الموضوع إن لم يكون قد طرح من قبل في منتدى الهندسة المدنية فهو جدير بالإهتمام...

الإبداع والتميز في الهندسة المدنية والإنشائية

منقول من ندوة الأبداع والتميز في النهضة العمرانية بالمملكة خلال مائة عام...

أنظر الرابط

تطور وسائل التصميم الإنشائي في المملكة

د.م. أسامه مجدي الشوا

الرئيس و المدير العام – هنتكس - الهندسة و التقنية السعودية
إلى جانب أعمال أخرى كثيرة تعتمد على الهدف من إجراء التجربة.

و من الطبيعي أنه لم يكن من الممكن أن تصل المختبرات السعودية إلى هذه الأعمال ما لم تكن هناك نهضة شاملة و تحديات كبيرة تفرضها طبيعة الأعمال و المشاريع الكبرى أو الهامة، إضافة إلى الوعي المتنامي لدى فئات الشعب المختلفة من كافة الاتجاهات. إضافة إلى المجال الحر لأداء الأعمال تحت ظل نظام يمنح الحرية المطلقة لأصحاب الأعمال على مختلف اهتماماتهم. و لقد حضرنا بعض الأمثلة في أماكن أخرى حيث تملك فيها الدولة وسائل الإنتاج، حيث تتم فبركة النتائج أو لا يتم إجراء تجارب أصلاً لمثل هذه الغايات.

3- تطور استقراء نتائج الاختبارات:

لقد كان الهدف بداية من عمل التجارب المخبرية للخرسانة المسلحة التحقق من قوة الخرسانة بعد 28 يوماً من صبها، و أنها قد وصلت للقوة التصميمية التي وضعها المهندس الإنشائي في حسبانه لدى إجراء الحسابات الإنشائية. و لكن التجارب لا تجري فقط لهذا الغرض.

لقد سمحت ظروف المملكة، و هي شبه قارة مترامية الأطراف متنوعة المناخات، بوجود عناصر متنوعة تختلف في التأثير على الخرسانات، ففي المناطق الصحراوية الجافة القارية، تتعرض الخرسانة لأقسى أنواع التفاوت بين درجات الحرارة النهارية و الليلية، و الشتوية والصيفية، بينما تتعرض الخرسانات في المناطق الساحلية إلى عذاب من نوع آخر، و هو شدة الحرارة و الرطوبة معاً مع وجود أملاح الكلور المتطايرة في الجو أو الذائبة في التربة، إضافة إلى أكسيد الفحم الصادر عن العوادم و الصناعات. و تتعرض الخرسانات في مناطق ساحلية أخرى أشد ضراوة في ظروفها الرطبة إلى وجود أملاح الكلور في مكونات الخرسانة في جيوب داخلية تظهر لدى طحن المكونات أو تكسيرها و تختفي في المكونات بانتظار الهجوم على الخرسانة بعد تشغيلها. و قد تعرضت الخرسانات أيضاً بشكل عام إلى تربة ازداد فيها التلوث بأكاسيد الكبريت الناجم عن تسرب مياه الصرف الصحي، مما أدى إلى هجوم أملاح الكبريتات على خرسانات الأساسات في كثير من المشاريع، كما و أن ارتفاع منسوب المياه الجوفية في مناطق كثيرة بسبب ضخ التصريف المنزلي و الزراعي و الكسور في مواسير التمديدات التحتية، أدى إلى تفاقم مشكلة تهتك الخرسانات و الأساسات في كثير من الأعمال4،9،10.

و لقد أمكن لهذا البلد الكريم، بما تيسر له من ظروف نوهنا عنها، أن يستقطب اهتمام الباحثين المحليين و سواهم لحل تلك المشاكل و تقديم أفضل الحلول الممكنة لتلافيها. و لقد أمكن للمهندس السعودي بتعرضه لهذه الأعمال و الأبحاث أن بخوض في التجربة و بتفهمها و يبدع في وضع الحلول الملائمة، و التي بفضل الله أمكنها أن تحل معظم تلك المشاكل. لقد تم ذلك بالتعرف الدقيق على التجارب المخبرية و استقراء نتائجها بالشكل الصحيح4.

4- التنافس بين صانعي الخرسانة:

لقد كان صانع الخرسانة قبل ثلاثين عاماً مجموعة من العمال العاديين بقيادة المقاول الخاص بالخرسانة و هو غالباً شخص لا يزيد في المعرفة عن معرفة عماله العاديين. و كانت نتائج الخلط مضمونة الفشل في معظم الأحيان. فلضرورة ملء القالب الخشبي كان يجب تسييل الخلطة‎، فإذا كان الخلط يتم على التراب فإن معظم الإسمنت ينجرف مع ماء الخلط، و تبقى أكوام الحصى و الرمل التي يتم صبها في القوالب، , و إذا تم الخلط في الخلاطات الميكانيكية والتي تتراوح بين ربع و نصف متر مكعب في الحجم، فإن صب الخرسانة في العربات بعد خلطها يؤدي إلى فصل مكوناتها، وما لم تنفصل تماماً فإن سير العربة المسافة الفاصلة إلى الفرم الخشبية كان كفيلاً بفصل باقي المكونات.

و لقد نشأت الخلاطات المركزية في سنوات الطفرة في المملكة، بعد أن أصبح بالإمكان تغطية تكاليف رأس المال الكبير المطلوب لها، و ذلك بكثرة و ارتفاع مستوى المشاريع المعروضة. ولقد كان من منة الله على هذا البلد أن تكثر تلك الخلاطات المركزية في أنحاء المملكة و في المدينة الواحدة، مما خلق جواً من التنافس و المفاضلة، و أمكن للمهندس أو المقاول او المالك أن يختار الخلاطة المناسبة التي تحترم نفسها و تصنع الخرسانة على أسس علمية. و لقد أصبح الآن بالإمكان إنتاج خرسانات ذات إجهادات عالية High Strength Concrete وخرسانات بالمواد المضافة مثل المايكرو سيليكا Micro Silica و الخرسانات مع المواد البوزولانية Pozzolan لتقليل كمية الإسمنت و تخفيض حرارة الخلطة، و الحصول على قوة مناسبة و كتامة كافية ضد التسرب مستقبلاً، و الخرسانات العالية الأداء High Performance Concrete التي ليست ذات إجهاد عالٍ فقط و إنما ذات كفاءة عالية لمقاومة عوامل الزمن. و هناك الآن أنواع جديدة من هذه الخرسانات ذات قوة لا تقل عن قوة الحديد الصلب5.

لقد كانت الخلاطات المركزية أول الأمر تتبع الأسلوب القديم في إرضاء المقاول بإضافة الماء كما اتفق بهدف تسييل الخلطة، دون النظر إلى ما يسببه ذلك من ضعف حقيقي للخرسانة في أدائها من ناحيتي القوة و الديمومة، إلا أن وجود مواد مضافة يمكنها تسييل الخلطة و بأسعار مناسبة مكن الشركات من التغلب على هذه القضية الشائكة التي كادت تودي أحياناً بعقد الشركة الصانعة للخرسانة مع المقاول إذا لم يضف الماء لتسييل الخلطة. و لقد كنا نعاني من هذه القضية و نقف كالحراس على السيارة الحاملة للخلطة لنمنع أي إضافة مفاجئة للماء.

كما أن وجود شركات الخرسانة الجاهزة قد أسهم كثيراً في التعرف على أماكن وجود وصلاحية مواد الخرسانة الأولية في الجهات المترامية للملكة. و أمكن التعرف على خصائص مختلفة لمختلف أنواع الصخور و الرمال و المياه المتوفرة محلياً. كما و أن هذه الخلاطات المختلفة قد أسهمت كثيراً في استهلاك كميات كبيرة من الإسمنت و المواد المضافة من مصانع نشأت محلياً لتغطية احتياجات السوق. و لا شك أن المنافسة الحرة خلقت جواً من البحث عن الأحسن، و تم تجهيز تلك لمصانع بالحاسبات الآلية التي تقوم بوزن و تحديد المكونات إلكترونياً و فحص المواد و الخرسانات و إصدار التقارير الفنية اللازمة لضبط الجودة والنوعية بشكل مستمر ولكل خلطة مهما كانت صغيرة. و لقد أمكن تلافي مشاكل كبيرة جداً بإجراء هذه الفحوصات. و لقد حضرنا استدعاء أحد المصانع لخرسانات أنتجها لأحد المشاريع ظهر بها أن الخلطة لم يتم تزويدها بالرمل في الخلاطة المركزية بسبب خطأ ما في موازين الخلاطة المركزية. و هذا لم يكن ممكناً تداركه لولا وجود مثل تلك الفحوصات المستمرة. كما أن الفحص لدى مصنع الخرسانة يمكن أن يستخدم كدليل على حسن أداء المختبر المحايد. فقد أمكننا إيجاد الخلل لدى مختبر محايد عند فحص قيم نتائجه المتردية باستمرار لخرسانات كانت فحوصات صانعها تثبت قوة أدائها.

5- تطور دراسات ظاهرة اهتراء الخرسانات:


لقد كانت المملكة من أوائل البلدان في الشرق الأوسط التي أولت ظاهرة اهتراء الخرسانات اهتماماً خاصاً و دقيقاً. لقد نشأت هذه الظاهرة من عوامل متعددة أهمها9،10:

تعرض الخرسانات لعوامل جوية قاسية من رطوبة زائدة مع وجود تشققات أو عدم وجود غلاف كافٍ فوق قضبان التسليح لحمايتها.

تعرض الخرسانات لمياه جوفية مترددة المناسيب مع وجود أملاح كبريتات و كلور منحلة بها.

وجود بعض الأملاح في المكونات و تفاعلها مع الإسمنت بعد الخلط و تفاقم ذلك بوجود الرطوبة الزائدة في الجو.

وجود غازات الفحم و أثرها على تناقص قلوية الغطاء الخرساني.

سوء مصنعيات الخرسانات و عدم الاهتمام بصبها.

تأكسد قضبان التسليح المستمر بوجود الرطوبة و وصولها مع الأكسجين إلى القضبان.

و لقد أمكننا القيام بالعديد من الدراسات الميدانية لمشاريع متنوعة، أمكننا استخدام المختبرات المحايدة في فحصها، و استقراء نتائج الفح و وضع أفضل الحلول للمحافظة عليها و تجديدها واستخدام مواد و تقنيات حديثة في ذلك مثل تقوية الأساسات المنهارة تحت المنشآت القائمة، واستخدام المواد الحديثة من أيبوكسي و خلافه في لصق الخرسانات، و استخدام مواد غلق مسامية الخرسانة بطريقة التبلور، و استخدام الطرق الكاثودية لمنع تأكسد قضبان حديد التسليح، و استخدام المؤن الإسمنتية غير قابلة للانكماش، مما مكن الملاّك من الاستفادة منها، بدل الأسلوب القديم القاضي بهدمها و التخلص منها. مما وفّر الملايين من الدخل القومي للملكة، وحسّن صورة و أداء مبانيها. و إن هذه الأعمال لم تكن ممكنةً ما لم تسمح الظروف السائدة في المملكة بوجود هذا التطور الهائل.


ج – التطور في أعمال التصميم:

لقد كان التصميم سابقاً يتم يدويّاً و كان يستهلك الساعات و الأيام و الأشهر للخروج بتصميم يعتمد عليه في التنفيذ، و لقد كان عمل التصميم سواء المعماري أو الإنشائي أو الكهربائي أو الميكانيكي يحتاج إلى مهندس و رسام و خطاط، و كان الرسم الهندسي يتعطل بسبب غياب الخطاط عن المكتب، و كان إنتاج الرسم الواحد بعد التعديلات التي يطلبها المالك يتطلب إعادة الرسم الفعلي لكامل المجموعة المتعلقة به إعادة كاملة.

و منذ دخول المملكة في عهد المشاريع العملاقة منذ سنوات لا تزيد عن الثلاثين كثيراً، برزت في الساحة الهندسية استخدامات الحاسب الآلي لدى الشركات الكبرى الغربية، و تبعها استخدام الحاسبات المصغرة بعد ذلك بعشر أعوام، لينتشر استخدام الحاسب الآلي المصغر الآن بين جميع المهندسين و في اصغر المكاتب، و بشكل مكثف.

و بدخول الحاسب الآلي المصغر إلى المملكة دخلت معه البرامج الخاصة بالرسم الهندسي والحساب الإنشائي و الكهربائي و الميكانيكي، الذي لم يبسّط الأمور فقط بل جعل من الممكن إدخال تقنيات و أساليب لم يكن بالإمكان التطرق إليها يدوياً من قبل. كما أمكن احتساب عوامل كان احتسابها إما يتم تقريبيا أو لا يتم إطلاقاً نظراً لصعوبة تخيله أو تخيل أداء المنشأة بوجوده. و في عالم الهندسة الإنشائية يمكن تلخيص بعض أهم سمات العصر التي أمكن للمهندس السعودي إدخالها في تصميماته.

التصميم لمقاومة الهزات الأرضية:

تدخل بعض مناطق المملكة تحت التصنيف الخاضع للهزات الأرضية بموجب الدراسات المختلفة من USGS و وزارة البترول و الثروة المعدنية. و لقد قام بعض الباحثين في المملكة العربية السعودية بوضع أسس للتقييم الزلزالي و أثره على المنشآت8.

و تحتاج الطرق التقليدية للحل الإنشائي لأخذ الهزات الأرضية في اعتبارات التصميم، بالحاجة إلى تفهم عميق للأداء الديناميكي للمنشآت، و تكمن الصعوبة في القيام بهذه الحلول بضرورة دراسة الخواص الإنشائية لكل عنصر من عناصر المنشأة، و في هذا وقت طويل ضائع، إضافة إلى صعوبات جمة حينما تكون المنشأة أو عناصرها ذات أشكال تخرج عن المربع أو المستطيل أو المقاطع الحديدية المتعارف عليها، بل و استحالة في الحل المباشر أحياناً نظراً لتعقيد الشكل المعماري المطلوب. و لقد أدى هذا إلى استخدام حسابات تقريبية سمحت بها المواصفات القياسية العالمية11، و ثبت أنها قد تؤدي الغرض، و لكنها لا تمنع وقوع بعض التجاوزات التي ظهرت نتائجها لدى تعرض المنشآت لهزات أرضية حقيقية. و لقد تركزت الحسابات التقليدية التقريبية في أخذ معاملات تحتوي أثر صلابة المبنى، و زمن تردده، و ثقل الكتل المختلفة به، ونوع التربة، و موقع المنشأة الجغرافي…الخ.

و كان يتم حساب الصلابة و الكتل يدوياً. أما أثر الهزة الأرضية فينتج عنه قوى قص محددة إلى جانب انثناءات معينة ينجم عنها عزوم على العناصر المختلفة، يأخذها المصمم في حساب العناصر الإنشائية للمنشأة.

و لقد مكن دخول الحاسب الآلي و طرق الحل الإنشائي بواسطة العنصر المتناهي في الصغر FINITE ELEMENT من حل جملة معادلات كبيرة جداً لم يكن بالإمكان تخيل إمكانية حلها معاً يدوياً أبداً. و قد نجم عن ذلك تمكن عمل الحسابات اللازمة للتحليل و التصميم الإنشائي لإدخال القوى الناجمة عن الهزات الأرضية لأي منشأة كانت من أي شكل و أي مادة و في أي موقع جغرافي. بل لقد أمكن إدخال شكل الهزة الأرضية بكاملها لفحص تأثر المنشأة واقعياً بها، سواء عن طريق تاريخ الهزة الأرضية بالتسارع أو السرعة أو الانتقال. و في هذا الوقت أمكن حساب تصرف المنشأة تحت الدفع المستمر PUSH OVER ANALYSIS لمعرفة تصرف المنشأة تحت القوى الأرضية دون اللجوء إلى التحليل للهزة الأرضية بالكامل7،12.

و لقد دخلت هذه التقنيات إلى المملكة حديثاً، و أمكن أخذ الهزات الأرضية في اعتبارات التحليل و التصميم الإنشائي بكل سهولة لأي منشأة نظراً لتوفر الحاسبات الإلكترونية الصغيرة و البرامج في المملكة بكثرة، و وجود تفهم و وعي لا بأس بهما لدى المواطنين على اختلاف مستوياتهم التعليمية. و أصبح بالإمكان إبداع منشآت أفضل و أكثر أمناً و سلامة في حال وقوع هزة أرضية لا سمح الله.

2- تحليل وتصميم منشآت غير منتظمة:

لقد كان تصميم قبة أسطوانية أو مخروطية أو جزء كروية يحتاج إلى مجهودات عنيفة في تقصي تصرف المنشأة تحت الأحمال المختلفة بل عند إيجاد القوى الأساسية الفاعلة في المنشأة. و لقد أمكن الآن في المملكة اعتماد تصاميم لمنشآت غير منتظمة الشكل في المسقط و القطاع والمواد المستخدمة، بفضل استخدام التطبيقات الإنشائية في الحاسب الآلي والبرامج التي تمكن من إدخال البيانات عن طريق الرسم الجاهز في البرنامج نفسه مثل PCI-FRAME وROBOT-7 و غيرهما6، أو من الرسم في برامج أخرى مثل أوتوكاد 14 و غيرها، أو الإدخال الرياضي المباشر.

3- الهندسة القيمية و البدائل:

لقد فتح الحاسب الآلي المجال الواسع أمام المهندسين لوضع البدائل الإنشائية المختلفة لحل المنشآت و معرفة تصرفها تحت الفرضيات المختلفة للتراكيب الهندسية. لقد كانت مقارنة الحلول المختلفة الممكنة للمنشآت تتم على الأغلب بمقارنة عنصر واحد أساسي من عناصر المنشأة وتعميم النتيجة على الدراسة، مثل دراسة مقارنة لبلاطة صلبة ببلاطة مفرغة أو كمرة ساقطة بأخرى مدفونة، أو عمود دائري بعمود مربع، و أمكن اليوم دراسة بدائل كاملة مختلفة و مقارنة نتائجها معاً دفعة واحدة و بالكامل للتوصل إلى الحل الأمثل، سواء بمقارنة الكفاءة المادية للمشروع ككل، أو الوقت اللازم للإنشاء، أو توفر المواد المستخدمة و سهولة العمل بها محلياً.

إن الهندسة القيمية اليوم في المملكة العربية السعودية قطعت شوطاً كبيراً، بل لقد أصبح لها جمعية متخصصة للمهندسين، من الشباب السعوديين و المقيمين، لها توصيات و أثر في الاتجاه الهندسي العام. إضافة إلى الجمعيات المختلفة الأخرى و التي أصبح لها بصمات واضحة في تثقيف الإنسان العربي السعودي و فتح أبواب المعرفة الهندسية أمامه لتحسين واقعه الفني.

4- البرامج المتوفرة محلياً:

رغم أن استخدام برامج مثل: AutoCAD, AutoArch, MicroStation SAP80 , SAP90, SAP2000, STAD 3, و غيرها من البرامج العالمية مثل PCA FRAME وملحقاته وROBOT-7، و برامج CRSI المختلفة و المكتوبة بلغة BASIC و البرامج العربية و المعربة مثل BEAM وFOUNDATION المتوفرة بكثرة في السوق المحلية، مكن من قيام المهندس بحلول مبدعة بسهولة تامة، فإنه يجب ألا نغفل دور المهندس على أي حال، فهذه البرامج ليست سحراً خالصاً، و لكنها تحتاج لدى استخدامها من قبل المهندس إلى كفاءة تامة لديه في علوم التحليل و التصميم الإنشائي، والرياضي، و خبرة جيدة في كيفية عمل النموذج الرياضي للمنشأة، و فهم كافٍ لكيفية تصرف العناصر المختلفة فيها، و ترابطها فيما بينها، و معرفة طرق إدخال المعلومات واستنباط ما يخرج منها من الحاسب الآلي، و فهم مغزاها و ما يستفاد منه أو يجب تركه. فخبرة المهندس و حكمته المبنية على العلم و المعرفة هما الدرع الأكيد الفعال في وجه ما يمكن التوصل إليه من أخطاء فادحة رغم صحة الحسابات.

د – الخاتمة:

إن العالم أصبح الآن مدينة كبيرة مترابطة، بفضل الوسائل التقنية العالية للاتصال، و الإمكانيات المتاحة في الكمبيوتر، الذي لم يعد أداة حاسوبية بقدر ما أصبح وسيلة متكاملة من و سائل الاتصال و نقل التقنية، إلى جانب المعلومات. و بهذا لم تعد التقنية حكراً على مكان دون آخر في هذه المدينة المترامية الأطراف، بل أصبحت ملكاً للعالم أجمع، و طوعاً لمن لديه الاستعداد لهضمها و تطبيقها. و من الثابت أن هذا النقل و التطبيق للتقنيات المختلفة لا يمكن أن يتم إلا في بيئة لديها الرغبة و الفكر و المناخ الصالح لذلك، و قد توفر لدى المملكة مثل هذا المناخ، فذاعت التقنيات الحديثة بل و أصبحت أساساً للتفكير التقني فيها. و إنه لا يمكن للباحث أن يضع في مثل هذه العجالة خلاصة ما حدث خلال الخمس و الثلاثين سنة الأخيرة في المملكة من تطور هائل في جميع المجالات، و لكن يمكن القول أن هذا التطور الفكري والحضاري الذي حصل في المملكة العربية السعودية درس تستطيع أن تستفيد منه كل دولة طموحة رسمت

لنفسها أهدافاً عالية من التقدم و الاستقرار، و أن التطور إذا بدأ فإن شجرته ستستمر في النمو والعطاء طالما ظل على رأسها أشخاص أوفياء مخلصين يسهرون على رعايتها و خدمتها