البناء المعياري

البناء المعياري هو أسلوب بناء يتضمن تصنيع ألواح ثنائية الأبعاد أو هياكل ثلاثية الأبعاد مسبقًا في مصانع خارج الموقع، ثم نقلها إلى مواقع البناء لتجميعها. تتميز هذه العملية بإمكانية تفوقها على البناء التقليدي من حيث الوقت والتكلفة، حيث يُزعم أنها توفر ما بين 20 و50% من الوقت مقارنةً بأساليب البناء التقليدية. ^{[ 1 ]}

تشير التقديرات إلى أنه بحلول عام 2030، قد يوفر البناء المعياري 22 مليار دولار أمريكي من التكاليف السنوية لقطاع البناء في الولايات المتحدة وأوروبا، مما يساهم في سد فجوة الإنتاجية البالغة 1.6 تريليون دولار أمريكي. ^{[ 1 ]} ويُعدّ الطلب الحالي على وحدات سكنية ثلاثية الأبعاد مسبقة الصنع، وتصاميم موحدة وقابلة للتكرار، لسكن الطلاب والإسكان الميسور التكلفة والفنادق، دافعًا رئيسيًا نحو البناء المعياري.

في مذكرة عملية صدرت عام ٢٠١٨ ، ذكرت شركة NEC أن الفوائد المُتحققة من البناء خارج الموقع ترتبط أساسًا بتصنيع المكونات في بيئة مصنعية، محمية من العوامل الجوية، وباستخدام تقنيات تصنيع مثل خطوط التجميع المزودة بمعدات متخصصة. ^{[ ٢ ]} وباستخدام التكنولوجيا المناسبة ، يُمكن للبناء المعياري أن:

• زيادة سرعة البناء عن طريق زيادة سرعة تصنيع الأجزاء المكونة،
• تقليل النفايات،
• زيادة وفورات الحجم ،
• تحسين الجودة مما يؤدي إلى انخفاض في تكاليف دورة حياة الأصول
• الحد من التأثير البيئي مثل الغبار والضوضاء و
• الحد من الحوادث والأمراض عن طريق تقليل كمية أعمال البناء التي تجري في الموقع

وعلى النقيض من الفوائد المذكورة سابقًا، فإن البناء المعياري يمثل عقبتين كبيرتين: ^{[ 3 ]}

• التحديات اللوجستية: يتطلب نقل الوحدات المكتملة إلى موقع البناء تنظيمًا دقيقًا وتنسيقًا، وغالبًا ما يتكبد تكاليف باهظة.

• قيود الحجم: قد تفرض إجراءات التصنيع والنقل قيودًا على أبعاد المكونات المعيارية الفردية. وهذا بدوره قد يؤثر على أحجام الغرف في المبنى، مما قد يؤثر على التصميم المعماري العام.

لطالما تميز البناء المعياري بسرعة إنجازه التي لا تقل عن 20% مقارنةً بالبناء التقليدي في الموقع. ومع ذلك، تستغرق عملية تصميم مشاريع البناء المعياري حاليًا وقتًا أطول من عملية تصميم المباني التقليدية. ويعود ذلك إلى حداثة تقنية البناء المعياري، وقلة خبرة المهندسين المعماريين والمهندسين المدنيين في التعامل معها. بعبارة أخرى، لم يتقن القطاع بعدُ كيفية العمل بهذه الطريقة. لذا، يُتوقع من شركات التصميم تطوير مكتبات معيارية تُسهم في أتمتة هذه العملية. تحتوي هذه المكتبات على نماذج ثنائية الأبعاد وهياكل ثلاثية الأبعاد مُصممة مسبقًا، يتم تجميعها رقميًا لإنشاء هياكل موحدة.

تُعدّ أساسات أي مبنى جزءًا أساسيًا من متانته. ويختلف حجمها وتعقيدها تبعًا لحجم المبنى ووزنه الإجمالي. لذا، فإنّ فرق الوزن بين المنزل المبني بالطريقة التقليدية والمبنى الجاهز يعني أنّ الأساسات المطلوبة ستكون أصغر حجمًا وأسرع في البناء.

يُعدّ التصنيع خارج الموقع ذروة البناء المعياري. فالقدرة على تنسيق وتكرار الأنشطة في المصنع، إلى جانب زيادة الاعتماد على الأتمتة، تُسهم في تقليل وقت التصنيع بشكل كبير مقارنةً بالبناء التقليدي في الموقع. ومن أهم مزايا توفير الوقت إمكانية العمل بالتوازي على أساسات الهيكل وتصنيعه، وهو أمرٌ مستحيل في البناء التقليدي. أما البناء في الموقع، فيُبسط بشكل جذري، إذ يقتصر تجميع المكونات الجاهزة على تجميع الوحدات ثلاثية الأبعاد وتوصيل الخدمات بشبكة الموقع الرئيسية. ويستطيع فريق من خمسة عمال تجميع ما يصل إلى ست وحدات ثلاثية الأبعاد، أو ما يعادل 270 مترًا مربعًا من مساحة الأرضية النهائية، في يوم عمل واحد.

يمكن أن يوفر البناء المعياري ما يصل إلى 20% من إجمالي تكلفة المشروع. مع ذلك، ثمة خطر يتمثل في زيادة التكلفة بنسبة 10%. يحدث هذا عندما تتجاوز الزيادة في تكاليف الخدمات اللوجستية والمواد وفورات تكاليف العمالة في البناء. تتميز عملية تصنيع المكونات مسبقًا في البناء المعياري بتكلفة لوجستية أعلى من البناء التقليدي. ونظرًا لضرورة تصنيع الألواح أو الهياكل ثلاثية الأبعاد في المصنع ونقلها إلى موقع البناء، تظهر متغيرات جديدة تؤثر على سير عملية البناء.

يُعتبر قطاع البناء من أخطر القطاعات، حيث يتعرض العمال للسقوط من المرتفعات، وسقوط الأشياء، وإجهاد العضلات، فضلاً عن المخاطر البيئية. يُتيح البناء المعياري إمكانية تنفيذ جميع عمليات التصنيع في مساحة نظيفة على مستوى الأرض، مما يقلل الحاجة إلى العمال. وتشير التقديرات إلى انخفاض الحوادث المُبلّغ عنها بنسبة تزيد عن 80% مقارنةً بالبناء التقليدي الذي يتطلب التواجد في الموقع. ^{[ 5 ]} وفي استطلاع رأي أجرته شركة ماكجرو هيل للإنشاءات عام 2013 حول إدارة السلامة في قطاع البناء، رأى 50% من العاملين في هذا القطاع أن البناء المُسبق الصنع أكثر أمانًا من البناء التقليدي في الموقع، بينما قال 4% فقط إن البناء المُسبق الصنع أو المعياري له تأثير سلبي على السلامة. ومن بين المقاولين العامين والمتخصصين الذين شملهم الاستطلاع، أفاد 78% و59% على التوالي أن أكبر تأثير على السلامة يكمن في تنفيذ المهام المعقدة على مستوى الأرض. ^{[ 6 ]} ووفقًا لمراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها، يُعد السقوط السبب الرئيسي للوفيات المرتبطة بالعمل في قطاع البناء، حيث يُمثل أكثر من ثلث الوفيات في هذا القطاع. ^{[ ٧ ]} يؤدي تقليل الارتفاعات التي يتعين على العمال العمل عليها إلى خفض مخاطر الوفاة التي يتعرضون لها، مما يزيد بشكل كبير من السلامة العامة في هذا القطاع. كما ذكر ٦٩٪ من المقاولين العموميين و٦٩٪ من المقاولين المتخصصين أن انخفاض عدد العمال الذين يؤدون مهامًا مختلفة في المصنع الخارجي قد حسّن أيضًا من سلامة مواقع البناء. وبشكل عام، يُعد البناء المعياري أكثر أمانًا للأسباب التالية:

• مكان عمل مستقر
• تُنفذ المهام في مساحات واسعة
• تجميع على مستوى الأرض
• غطاء يحمي من قسوة الطقس
• تحسين رصد الأنشطة غير الآمنة
• انخفاض بنسبة 30 إلى 50 بالمائة في الوقت الذي يقضيه في موقع البناء
• عدد أقل من الموظفين في الموقع

لا يُعتبر البناء المعياري بديلاً آمناً تماماً، إلا أنه يُقلل من الحوادث والوفيات بشكل ملحوظ، خاصةً في مراحل تصنيع المشاريع. فقد بلغت نسبة الحوادث الناجمة عن السقوط 48.1% من إجمالي الحوادث في مواقع البناء، بينما لم تتجاوز هذه النسبة 9.1% في المصانع. ^{[ 6 ]} وكان عمال المصانع أكثر عرضةً للإصابة بأجسام أو معدات (37.1%)، بينما تساوت نسبة الإصابات الناتجة عن الكسور والبتر (27.3%). ومع ذلك، ومع استمرار قطاع البناء في التكيف والتحول إلى أساليب بناء أكثر استدامة، كالبناء المعياري الجاهز، يُتوقع انخفاض إجمالي عدد الحوادث في مواقع البناء.

يشجع أنصار تقنيات الوقاية من خلال التصميم في مجال البناء على استخدام أساليب البناء المعيارية. وقد أُدرجت هذه الأساليب كإحدى وسائل التحكم الموصى بها في المخاطر لمشاريع البناء في "وحدة التعليم في التصميم المعماري والبناء - الوقاية من خلال التصميم" الصادرة عن المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية . ^{[ 7 ]}

يُعدّ البناء المعياري بديلاً ممتازاً للبناء التقليدي عند النظر إلى كمية النفايات التي تُنتجها كل طريقة. عند بناء مبنى شاهق في ولفرهامبتون، استُخدم 824 وحدة معيارية. وخلال هذه العملية، نتج عن هذه العملية حوالي 5% من الوزن الإجمالي للمبنى كنفايات. بالمقارنة مع متوسط ​​النفايات في الطرق التقليدية الذي يتراوح بين 10 و 13%، يُمكن ملاحظة فرق طفيف. ^{[ 5 ]} قد لا يبدو هذا الفرق كبيراً عند الحديث عن المباني الصغيرة؛ إلا أنه يُشكّل نسبة كبيرة عند الحديث عن مبنى مساحته 100,000  رطل/قدم ^مربع . كما انخفض عدد عمليات التسليم في الموقع بنسبة تصل إلى 70%. ^{[ 5 ]} حيث تُنقل عمليات التسليم إلى مصنع الوحدات المعيارية، حيث يُمكن استلام كميات أكبر من المواد. كما يُقلّل هذا النظام بشكل كبير من التلوث الضوضائي في الموقع. بنقل عملية التصنيع إلى مصنع خارج الموقع، يقع عادةً خارج المدينة، لا تتأثر المباني المجاورة كما هو الحال في عملية البناء التقليدية.

تشمل مكونات الأجهزة مفتوحة المصدر والتجارية المستخدمة في البناء المعياري: العوارض المكشوفة، والعوارض ذات الوصلات، وعوارض الربط، وعوارض الشبكة، ومكونات Contraptors، ومكونات OpenStructures ، وغيرها. ^{[ 8 ] [ 9 ]} كما تميل أنظمة الهياكل الفضائية (مثل Mero وUnistrut وDelta Structures وغيرها) إلى أن تكون معيارية في تصميمها. ^{[ 10 ]} ومن المواد الأخرى المستخدمة في البناء والتي تتميز بخاصية التعشيق، وبالتالي إمكانية إعادة استخدامها/معياريتها، الطوب المتشابك. ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]}

• بنية مفتوحة المصدر
• البناء المعياري التجاري – هياكل غير سكنية يتم بناؤها في الغالب خارج الموقع 
• المبنى المعياري – مبنى أو منزل مسبق الصنع يتكون من أقسام متكررة 
• الإنتاج الضخم – إنتاج كميات كبيرة من المنتجات القياسية 
• مبنى مُسبق الصنع – مبنى تم تشييده باستخدام تقنية البناء المسبق الصنع