البناء

البناء هو فن تشييد المباني باستخدام الحجر أو الطوب أو الخرسانة أو مواد مشابهة، بما في ذلك أعمال التجصيص بالملاط ، حيث تُوضع هذه المواد وتُربط وتُلصق معًا بالملاط . ويمكن أن يشير مصطلح البناء أيضًا إلى وحدات البناء نفسها (الحجارة، والطوب، وكتل الخرسانة، وما إلى ذلك).

تشمل المواد الشائعة في البناء بالطوب والحجر ؛ كالصخور الجرانيتية والرخامية والجيرية ؛ والحجر المصبوب ، وكتل الخرسانة ، وكتل الزجاج ، والطوب اللبن . يُعد البناء بالطوب عمومًا من أكثر أنواع البناء متانةً. ومع ذلك، فإن المواد المستخدمة، وجودة الملاط ، ودقة الصنعة، ونمط تجميع الوحدات، كلها عوامل تؤثر بشكل كبير على متانة البناء ككل.

يُطلق على الشخص الذي يقوم ببناء المباني اسم البنّاء أو عامل البناء ، أو في بعض الأماكن يُطلق عليه اسم "عامل الطوب". ويُصنف كلا المصطلحين ضمن مهن البناء .

يُعدّ البناء بالحجارة من أقدم فنون البناء، حتى أنه يسبق التاريخ المكتوب. ويُعدّ بناء الأهرامات المصرية، والقنوات الرومانية، والكاتدرائيات التي تعود للعصور الوسطى أمثلةً على ذلك. اعتمدت المباني القديمة على وزن الحجارة نفسها لتثبيت الهيكل ضدّ الحركات الجانبية. وقد تطوّرت أنواع وتقنيات البناء بالحجارة مع الاحتياجات المعمارية والأعراف الثقافية. ومنذ منتصف القرن العشرين، أصبح البناء بالحجارة يتضمن في كثير من الأحيان عناصر مُدعّمة بالفولاذ للمساعدة في تحمّل قوى الشدّ الموجودة في أنظمة المباني الحديثة الرقيقة والخفيفة والطويلة. ^{[ 1 ]}

تُستخدم أعمال البناء بالطوب في تطبيقات إنشائية وغير إنشائية. تشمل التطبيقات الإنشائية الجدران والأعمدة والجسور والأساسات والأقواس الحاملة للأحمال وغيرها. أما في التطبيقات غير الإنشائية، فتُستخدم أعمال البناء بالطوب في المواقد والمداخن وأنظمة التكسية الخارجية. ^{[ 1 ]}

يُعدّ الطوب والكتل الخرسانية من أكثر أنواع البناء شيوعًا في الدول الصناعية، وقد تكون حاملة للأحمال أو غير حاملة. توفر الكتل الخرسانية، وخاصةً ذات اللب المجوف، خياراتٍ متعددة في البناء. فهي تتميز عمومًا بمقاومة ضغط عالية، وتُعدّ الأنسب للمنشآت ذات الأحمال العرضية الخفيفة عندما تبقى تجاويفها فارغة. أما ملء بعض أو كل هذه التجاويف بالخرسانة أو الخرسانة المسلحة بالفولاذ (عادةً قضبان التسليح ) فيُعطي المنشآت مقاومة شد وقوة جانبية أكبر بكثير.

لا تعتمد متانة جدار البناء كلياً على الترابط بين مواد البناء والملاط؛ فالاحتكاك بين كتل البناء المتشابكة غالباً ما يكون كافياً لتوفير قدر كبير من المتانة. أحياناً تُضاف أخاديد أو خصائص سطحية أخرى إلى الكتل لتعزيز هذا التشابك، وبعض هياكل البناء الجافة لا تستخدم الملاط على الإطلاق.

يمكن أن تكون كتل الحجر المستخدمة في البناء مصقولة أو خشنة، مع أن الزوايا وعتبات الأبواب والنوافذ والمناطق المشابهة تُصقل عادةً في كلتا الحالتين. يُعرف البناء الحجري باستخدام الأحجار المصقولة باسم البناء الحجري الأملس ، بينما يُعرف البناء باستخدام الأحجار غير المنتظمة الشكل باسم البناء الحجري غير المنتظم . يمكن رصف كل من البناء الحجري الأملس وغير المنتظم في صفوف متساوية الارتفاع من خلال الاختيار الدقيق للأحجار أو قطعها، ولكن الكثير من أعمال البناء الحجري تُنفذ بشكل غير منتظم.

• تُنتج تقنية البناء الحجري بالقوالب المنزلقة جدارًا هجينًا من الخرسانة المسلحة بواجهة من الحجر الخشن.
• تُستخدم قشور الحجر الطبيعي على جدران الخرسانة المصبوبة في الموقع أو الجدران الخرسانية الجاهزة على نطاق واسع لإضفاء مظهر البناء الحجري.
• أحيانًا يُستخدم حجر النهر ذو الشكل البيضاوي الأملس كقشرة خارجية. لا يُفضّل هذا النوع من المواد في البناء الحجري الصلب لأنه يتطلب كمية كبيرة من الملاط وقد يفتقر إلى المتانة الهيكلية الذاتية.
• تعتبر قشور الحجر المصنّع، أو الحجر المزروع، بدائل شائعة للأحجار الطبيعية.
• تُصنع قشور الحجر الصناعي عادةً من الخرسانة.
• يتم أخذ عينات من الأحجار الطبيعية من المحاجر حول العالم وإعادة إنتاجها باستخدام القوالب والركام والأصباغ الثابتة اللون.
• قد لا يلاحظ المراقب العادي أي فرق بصري بين قشرة الحجر الطبيعي والحجر الصناعي.

يتكون جدار الطوب الصلب من طبقتين أو أكثر من الطوب الرأسي ( الطبقات )، حيث ترتبط الطبقات الأفقية (طوب الامتداد ) مع الطبقات العرضية ( طوب الرأس ). يُعرف كل صف من الطوب باسم " الدورة" . ينتج عن نمط طوب الامتداد والرأس المستخدم روابط مختلفة ، مثل الرابطة الشائعة (حيث تتكون كل دورة سادسة من طوب رأس)، والرابطة الإنجليزية، والرابطة الفلمنكية (حيث يوجد طوب امتداد ورأس بالتناوب في كل دورة). تختلف الروابط في قوتها وقدرتها على العزل. تميل الروابط المتداخلة رأسيًا إلى أن تكون أقوى وأقل عرضة للتشقق الكبير من الروابط غير المتداخلة.

التناسق والطابع الريفي

يُتيح التنوع الكبير في أنماط وأنواع الطوب المتوفرة عمومًا في الدول الصناعية إمكانية إضفاء تنوع كبير على مظهر المنتج النهائي. في المباني التي شُيّدت خلال الفترة من الخمسينيات إلى السبعينيات، كان التناسق العالي في الطوب ودقة البناء سمةً مميزة. ومنذ ذلك الحين، اعتُبر هذا النمط جامدًا للغاية، لذا بُذلت محاولات لمحاكاة الأعمال القديمة ذات الطابع الخشن. تُضفي بعض أسطح الطوب مظهرًا ريفيًا مميزًا من خلال استخدام الطوب المحروق ، الذي يتميز بلونه الداكن أو شكله غير المنتظم. وقد تستخدم أسطح أخرى طوبًا عتيقًا مُستصلحًا، أو قد يُضفى على الطوب الجديد مظهرًا عتيقًا من خلال معالجات سطحية متنوعة، مثل الصقل. وقد استمرّت محاولات إضفاء الطابع الريفي في أواخر القرن العشرين على يد بناة متخصصين في أسلوب فني حر، حيث لا تكون صفوف الطوب مستقيمة عمدًا، بل تتشابك لتُشكّل انطباعات أكثر طبيعية.

تُعرف قوالب الخرسانة الخفيفة ( أو قوالب الخرسانة المجوفة )، أو الخرسانة العادية (أو قوالب الخرسانة )، أو البلاط المجوف، عمومًا باسم وحدات البناء الخرسانية (CMUs). وهي عادةً ما تكون أكبر حجمًا من الطوب العادي، مما يُسهّل عملية تركيبها لبناء جدار ذي حجم مُحدد. علاوة على ذلك، تتميز قوالب الخرسانة الخفيفة والخرسانية بمعدلات امتصاص ماء أقل بكثير من الطوب. غالبًا ما تُستخدم هذه القوالب كطبقة أساسية في البناء بالطوب المُغطى، أو تُستخدم منفردةً في جدران المصانع، والمرائب، والمباني الصناعية الأخرى حيث يكون هذا المظهر مقبولًا أو مرغوبًا. تُغطى هذه القوالب عادةً بطبقة من الجص لأغراض الزينة. يُستخدم أحيانًا في هذا التطبيق نوع من الأسمنت اللاصق السطحي ، الذي يحتوي على ألياف صناعية للتقوية، مما يُضفي قوة إضافية على جدار القوالب. غالبًا ما يكون هذا النوع من الأسمنت مُلونًا مسبقًا، ويمكن صبغه أو طلائه، مما يُنتج سطحًا نهائيًا يُشبه الجص.

تتمثل الميزة الهيكلية الأساسية للكتل الخرسانية مقارنةً بالطوب الطيني الأصغر حجمًا في إمكانية تدعيم جدار من هذه الكتل بملء الفراغات بينها بالخرسانة ، سواءً مع استخدام حديد التسليح أو بدونه . وعادةً ما تُخصص فراغات معينة للملء والتدعيم، لا سيما عند الزوايا ونهايات الجدران والفتحات، بينما تُترك فراغات أخرى فارغة. يُسهم هذا في زيادة قوة الجدار واستقراره بتكلفة أقل من ملء جميع الفراغات وتدعيمها. في العادة، تُملأ الطبقة العلوية من الكتل الخرسانية في الجدران بالخرسانة وتُربط معًا بحديد التسليح لتشكيل جسر ربط. غالبًا ما تُعد جسور الربط من متطلبات قوانين البناء الحديثة . كما يُمكن استخدام نوع آخر من حديد التسليح، يُعرف باسم التسليح السلمي، في وصلات المونة الأفقية لجدران الكتل الخرسانية. يؤدي استخدام حديد التسليح عمومًا إلى زيادة مقاومة جدار الكتل الخرسانية للشد والانفعال الجانبي بشكل ملحوظ مقارنةً بالجدران غير المُدعمة.

وحدات البناء الخرسانية المعمارية (CMUs) هي كتل خرسانية قياسية تُصنع بتشطيبات سطحية متنوعة، مثل الأسطح المشقوقة أو المصقولة أو المحفورة، مما يوفر مظهرًا جماليًا إلى جانب وظيفتها الإنشائية. ^{[ 5 ]} يمكن تصنيع وحدات البناء الخرسانية المعمارية لتوفير مجموعة متنوعة من المظاهر السطحية. يمكن تلوينها أثناء التصنيع أو صبغها أو طلائها بعد التركيب. كما يمكن شطرها كجزء من عملية التصنيع، مما يمنحها سطحًا خشنًا يحاكي مظهر الحجر الطبيعي، مثل الحجر البني . ويمكن أيضًا حفرها أو تضليعها أو صنفرتها أو تلميعها أو تضليعها (باستخدام المجرفة أو الفرشاة)، وإضافة مواد زخرفية إليها، والسماح لها بالانزلاق بطريقة مضبوطة أثناء المعالجة، أو دمج العديد من هذه التقنيات في تصنيعها لإضفاء مظهر زخرفي. ^{[ 6 ]}

"يتم تصنيع وحدات البناء الخرسانية المزججة عن طريق ربط واجهة ملونة دائمة (تتكون عادة من راتنجات البوليستر ورمل السيليكا ومواد كيميائية أخرى متنوعة) بوحدة بناء خرسانية، مما يوفر سطحًا أملسًا غير منفذ للماء." ^{[ 7 ]}

الكتلة الزجاجية أو الطوب الزجاجي عبارة عن كتل مصنوعة من الزجاج وتوفر رؤية شفافة أو واضحة من خلالها.

يتكون جدار القشرة المبني من وحدات بناء، عادةً من الطوب الطيني، مثبتة على جانب واحد أو كلا جانبي جدار مستقل إنشائيًا، يُبنى عادةً من الخشب أو الطوب. في هذا السياق، يكون بناء الطوب عنصرًا زخرفيًا في المقام الأول، وليس عنصرًا إنشائيًا. تُربط قشرة الطوب عادةً بالجدار الإنشائي بواسطة روابط الطوب (شرائط معدنية تُثبت على الجدار الإنشائي، بالإضافة إلى مفاصل المونة في قشرة الطوب). توجد عادةً فجوة هوائية بين قشرة الطوب والجدار الإنشائي. ولأن الطوب الطيني ليس مقاومًا للماء تمامًا، غالبًا ما يكون للجدار الإنشائي سطح مقاوم للماء (عادةً ورق القطران )، ويمكن ترك فتحات تصريف عند قاعدة قشرة الطوب لتصريف الرطوبة المتراكمة داخل الفجوة الهوائية. تُستخدم أحيانًا كتل الخرسانة والأحجار الطبيعية والصناعية، بالإضافة إلى الطوب اللبن ، بطريقة مشابهة جدًا في بناء القشرة.

تتميز معظم المباني المعزولة التي تستخدم كتل الخرسانة أو الطوب أو الطوب اللبن أو الحجر أو القشرة أو مزيجًا منها، بعزل داخلي على شكل ألواح من الألياف الزجاجية بين دعامات الجدران الخشبية، أو على شكل ألواح عزل صلبة مغطاة بالجص أو ألواح الجبس . في معظم المناخات، يكون هذا العزل أكثر فعالية على السطح الخارجي للجدار، مما يسمح للجزء الداخلي من المبنى بالاستفادة من الكتلة الحرارية للبناء. مع ذلك، تتطلب هذه التقنية نوعًا من الأسطح الخارجية المقاومة للعوامل الجوية فوق العزل، وبالتالي فهي أغلى ثمنًا بشكل عام.

الجابيونات عبارة عن سلال، تُصنع عادةً من الفولاذ المجلفن ( المحمي بالزنك )، وتُملأ بحصى متوسطة الحجم. تعمل هذه السلال كوحدة واحدة، وتُرصّ مع ترك مسافة بينها لتشكيل جدار استنادي . تتميز الجابيونات بتصريفها الجيد، ومرونتها، ومقاومتها للفيضانات، وتدفق المياه من الأعلى، وأضرار الصقيع، وانجراف التربة. يُتوقع أن يكون عمرها الافتراضي مساويًا لعمر السلك المصنوع منه، وفي حال استخدامها في مناخات قاسية (مثل المناطق الساحلية في بيئة المياه المالحة)، يجب أن تُصنع من سلك مناسب مقاوم للتآكل. معظم الجابيونات الحديثة مستطيلة الشكل. أما الجابيونات القديمة فكانت غالبًا عبارة عن سلال خوص أسطوانية مفتوحة الطرفين، تُستخدم عادةً في الإنشاءات المؤقتة، وغالبًا العسكرية.

يمكن القيام بعمل مماثل باستخدام تجمعات أدق باستخدام الحصر الخلوي .

تتميز جدران البناء بتأثير ماص للحرارة ناتج عن هيدرات الماء ، سواءً كان مرتبطًا كيميائيًا أو غير مرتبط من كتلة الخرسانة، أو من الخرسانة المصبوبة إذا كانت التجاويف الداخلية للكتلة مملوءة. يتحمل البناء درجات حرارة تصل إلى 538 درجة مئوية (1000 درجة فهرنهايت) ، كما يتحمل التعرض المباشر للنار لمدة تصل إلى أربع ساعات. إضافةً إلى ذلك، يحافظ البناء الخرساني على حصر الحرائق في الغرفة التي نشأت فيها بنسبة 93% من الحالات. ^{[ 8 ]} لهذه الأسباب، تُصنف وحدات الخرسانة والبناء ضمن أعلى فئة في مؤشر انتشار اللهب، وهي الفئة أ. ^{[ 9 ]}  

يمكن استخدام فتحات الحماية من الحرائق لزيادة السلامة وتقليل أضرار الحرائق التي تلحق بالمباني المبنية من الطوب.

من وجهة نظر نمذجة المواد، تُعتبر أعمال البناء مادةً خاصةً ذات خصائص ميكانيكية فائقة (بنسبة عالية جدًا بين مقاومتها للضغط ومقاومتها للشد)، بحيث لا تنتشر الأحمال المطبقة كما هو الحال في الأجسام المرنة، بل تميل إلى التمركز على طول خطوط الصلابة العالية. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

• رابطة مقاولي البناء في أمريكا
• المعهد الدولي للبناء
• الرابطة الوطنية للبناء الخرساني
• معهد البناء الأمريكي
• معجم مصور لمصطلحات صناعة الأحجار، مؤرشف بتاريخ 15 مارس 2017 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine).