سقف معلق

السقف المعلق هو سقف ثانوي يُعلق أسفل السقف الرئيسي (الإنشائي). ويُعرف أيضاً باسم السقف المستعار ، أو السقف الشبكي ، أو السقف المستعار ، أو السقف الشبكي ، أو السقف المعلق ، أو السقف الشبكي، وهو عنصر أساسي في البناء والهندسة المعمارية الحديثة في كل من التطبيقات السكنية والتجارية.

استُخدمت الأسقف المعلقة وبلاطات الأسقف في اليابان لأسباب جمالية منذ فترة موروماتشي (1337 إلى 1573). ^{[ 1 ]} وكان من الممكن صنعها من ألواح بسيطة، ^{[ 2 ]} أو من أسقف مُقَبَّبة . ^{[ 1 ]} وقد زُوِّد مسرح بلاكفرايرز في لندن، إنجلترا ، الذي بُني عام 1596، بأسقف معلقة لتحسين الصوتيات. ^{[ 3 ]}

تقدم إي إي هول بطلب للحصول على براءة اختراع أمريكية رقم 1,470,728 للأسقف المعلقة الحديثة في 28 مايو 1919، وحصل عليها في 16 أكتوبر 1923. ^{[ 4 ]} في البداية، كانت الأسقف المعلقة الحديثة تُبنى باستخدام بلاطات متشابكة، وكانت الطريقة الوحيدة للوصول إلى المنطقة فوق البلاطات لإجراء الإصلاحات أو الفحص هي البدء من حافة السقف، أو من بلاطة رئيسية محددة، ثم إزالة البلاطات المتجاورة واحدة تلو الأخرى حتى الوصول إلى المكان المطلوب. بعد الانتهاء من الإصلاح أو الفحص، كان لا بد من إعادة تركيب البلاطات. قد تكون هذه العملية مُستهلكة للوقت ومُكلفة. في 8 سبتمبر 1958، تقدم دونالد أ. براون من ويستليك، أوهايو ، بطلب للحصول على براءة اختراع لإنشاء سقف معلق يسهل الوصول إليه . وفر هذا الاختراع إنشاء سقف معلق يمكن الوصول إليه بسهولة من أي مكان مطلوب. تم منح براءة الاختراع رقم US 2,984,946 A في 23 مايو 1961. ^{[ 5 ]} يُنسب الفضل أحيانًا إلى براون باعتباره مخترع السقف المعلق ^{[ 6 ]} على الرغم من وجود براءات اختراع أخرى سبقت براءته، كما هو موضح في الجدول أدناه.

يتطلب تصميم المباني الفعال تحقيق التوازن بين أهداف متعددة: الجماليات، والصوتيات، والعوامل البيئية، والتكامل مع البنية التحتية للمبنى - ناهيك عن تكلفة البناء وتكاليف التشغيل على المدى الطويل. ^{[ 7 ]}

يتكون السقف المعلق النموذجي من شبكة من القنوات المعدنية على شكل حرف "T" مقلوب، معلقة بأسلاك من الهيكل العلوي. تتشابك هذه القنوات معًا بنمط منتظم من الخلايا. تُملأ كل خلية ببلاطات أو "ألواح" سقف خفيفة الوزن تُركّب بسهولة في الشبكة. أنواع الشبكات الرئيسية هي: "القياسي  1" ( بعرض 1.5 / 16 بوصة)، و"الرفيع" ( بعرض 9/16 بوصة )، والشبكة المخفية.

في الولايات المتحدة والدول المجاورة لها، يبلغ حجم الخلية في شبكات التعليق عادةً إما 610 مم × 610 مم أو 610 مم × 1220 مم ، وتكون بلاطات السقف ووحدات الإضاءة وأنابيب الفلورسنت بنفس الحجم. أما في أوروبا ، فيبلغ حجم الخلية في شبكات التعليق 600 مم × 600 مم، بينما تكون بلاطات السقف ووحدات الإضاءة أصغر قليلاً (5 مم) حيث تبلغ 595 مم × 595 مم أو 595 مم × 1195 مم ، وتكون أنابيب الفلورسنت T5 وأنابيب LED أقصر بمقدار 37 مم لتسهيل عملية التركيب والإزالة بشكل أكثر أمانًا دون كسر.                

شبكة مخفية

يُعد نظام الشبكة المخفية نوعًا قديمًا وأقل شيوعًا من الأسقف المعلقة ، حيث يعتمد على طريقة تعشيق الألواح مع بعضها البعض ومع الشبكة باستخدام شرائح معدنية صغيرة تُسمى "الشرائح". عادةً ما يحتوي هذا النظام على "لوحة رئيسية" (عادةً في الزاوية) قابلة للإزالة، مما يسمح بسحب الألواح الأخرى من الشبكة (سلسلة من القنوات المعدنية تُسمى "  قضبان Z") واحدة تلو الأخرى، حتى إزالة اللوحة المطلوبة. يُوجد هذا النوع من الأسقف غالبًا في المنشآت القديمة أو المنشآت التي لا تتطلب الوصول إلى الجزء العلوي من السقف.

يُعاني هذا النظام من بعض العيوب الرئيسية مقارنةً بنظام "الألواح المعلقة" الأكثر شيوعًا، وأبرزها صعوبة إزالة الألواح وإعادة تركيبها من الشبكة، الأمر الذي قد يُسبب في بعض الحالات تلفًا لا يُمكن إصلاحه للألواح المُزالة. ويزداد صعوبة العثور على ألواح بديلة لهذا النوع من الأسقف المعلقة مع انخفاض الطلب عليها وتباطؤ إنتاج قطع الغيار. تتوفر مشابك صغيرة تسمح بإدخال البلاطات في الفراغات الموجودة في السقف حيث توجد بلاطة مفقودة، وتعمل هذه المشابك بوضعها على حافة البلاطة المخفية ثم تحريكها أثناء وضع البلاطة لتثبيتها في مكانها.

يُشبه السقف المشدود في مزاياه السقف المعلق، ويُستخدم غالبًا لإخفاء الأنابيب والأسلاك أو السقف القائم. كما يتوفر عادةً بخيارات واسعة من الألوان والأنماط، ويمكن تشكيل الغشاء بأشكال متنوعة. ^{[ 12 ]}

السقف المشدود هو نظام سقف معلق ويتكون من ثلاثة مكونات رئيسية:

• مسار محيطي – ألومنيوم أو بلاستيك PVC
• الغشاء - عادةً ما يكون مصنوعًا من مادة PVC أو النايلون، وتُصنع الألواح خفيفة الوزن حسب الحجم والشكل من لفائف المواد. يمكن طباعتها أو طلاؤها لتحقيق التأثير المطلوب.
• الرمح أو المشبك - يتم لحام هذا الجزء بالموجات فوق الصوتية على حافة الغشاء أو الصفيحة في المصنع، وتتداخل الحواف في المسار المحيطي للحفاظ على السقف في مكانه.

عند تركيب السقف المشدود، يتم قص مسار بلاستيكي/ألومنيوم شبه مخفي، وهو الخيار المفضل لدى معظم المهندسين المعماريين والمصممين، حسب المقاس وتثبيته على محيط منطقة السقف. ثم يتم شد الغشاء وتثبيت حافة التثبيت في المسار. ويُسهّل تسخين الغشاء أو الصفيحة قبل التركيب عملية الشد.

تسمح الأسقف المعلقة المعتمدة بتركيب سقف معلق أسفل رشاشات الحريق الموجودة لأن البلاطات، التي تسمى أحيانًا بلاطات السقف الذائبة، حساسة للحرارة ومصممة لتسقط من شبكة تعليق السقف المعلق أثناء الحريق، مما يسمح للرشاشات برش الماء.

تُضفي بلاطات السقف المعلقة لمسة جمالية على السقف، إذ تُخفي رشاشات إطفاء الحريق. وتُصنع هذه البلاطات عادةً من الفينيل أو البوليسترين الموسع ، وهي متوفرة بأحجام وتشطيبات متعددة من مختلف الشركات المصنعة.

يخضع التركيب للسلطة المحلية المختصة (AHJ) ، وفي الولايات المتحدة، يجب أن يستوفي المعايير المدرجة في القسم أدناه كحد أدنى.

في المباني القديمة، كان الفراغ فوق السقف المعلق يُستخدم غالبًا كمساحة توزيع لأنظمة التهوية، حيث كان يتطلب فقط قنوات مغلقة لتوصيل الهواء النقي إلى الغرفة أسفلها، بينما يعود الهواء إلى فراغ السقف عبر فتحات تهوية مفتوحة. أما الآن، فقد قلّ استخدام هذه الطريقة في المباني الجديدة.

إذا استُخدم السقف المعلق كمساحة تهوية، فيجب أن تستخدم كابلات وأسلاك الجهد المنخفض غير المثبتة داخل قنوات عازلاً خاصاً منخفض الدخان والسمية، والذي يميل إلى التفحم والتوقف عن الاحتراق تلقائياً. يساعد ذلك على حماية شاغلي المبنى من التسمم بالمواد الكيميائية السامة التي تُسحب عبر نظام التهوية أثناء الحريق، كما يمنع انتشار الحرائق داخل مساحة التهوية المخفية. يُشار عادةً إلى الكابل الخاص منخفض الدخان باسم كابلات التهوية أو كابلات منخفضة الدخان وخالية من الهالوجين (LSZH أو LS0H). في حين أن كابلات الأزواج الملتوية لشبكات الهاتف والشبكات هي الشكل الأكثر شيوعاً لكابلات التهوية، إلا أن الكابلات المحورية تحتاج أيضاً إلى أن تكون مصنفة للاستخدام في مساحات التهوية لأغراض السلامة.

لا يُسمح بترك المعدات الكهربائية ذات الجهد العالي (التي تُعتبر عمومًا ذات جهد يزيد عن 50 فولت) مكشوفة في الفراغ العلوي فوق السقف المعلق، بل يجب وضعها داخل أنابيب أو قنوات كهربائية وعزلها تمامًا عن أسلاك الجهد المنخفض. وبالمثل، يجب وضع الأجهزة الكهربائية ذات الجهد العالي داخل الفراغ العلوي، داخل حاوية معدنية. كما لا يجوز وضع منافذ الكهرباء للأجهزة المنزلية داخل الفراغ العلوي، ولكن يمكن تركيبها على بلاطات السقف داخل صناديق كهربائية، مع إظهار المقابس على السطح السفلي الخارجي للسقف المعلق. والهدف من هذه القيود هو الحد من انتشار اللهب داخل الفراغ العلوي غير المرئي، في حال تعطل المعدات أو الأسلاك ذات الجهد العالي. يُسمح باستخدام كابلات الجهد المنخفض لأن تدفق التيار فيها عادةً ما يكون ضئيلاً، وبالتالي يكون خطر ارتفاع درجة الحرارة ونشوب حريق محدودًا.

في المناطق المعرضة للزلازل، مثل كاليفورنيا، غالباً ما تشترط قوانين البناء استخدام دعامات سلكية قطرية لمنع تأرجح شبكة السقف جانبياً أثناء الزلزال، مما قد يؤدي إلى انهيار جزئي أو كلي لشبكة السقف على شاغلي المبنى في الأسفل خلال هزة أرضية شديدة. كما يمكن إضافة أعمدة ضغط لمنع السقف من الارتداد عمودياً أثناء الزلزال.

يجب تثبيت وحدات الإضاءة والأجهزة الأخرى المُثبّتة في السقف المُعلّق بإحكام على هيكل السقف. غالبًا ما يتطلب الحريق فوق السقف المُعلّق من رجال الإطفاء إنزال السقف بسرعة للوصول السريع إلى موقع الحريق. قد تنفصل وحدات الإضاءة غير المُثبّتة في الهيكل بفعل الجاذبية فقط، وتتدلى على كابلات الطاقة الخاصة بها، وتصطدم برجال الإطفاء في الأسفل. يضمن ربط وحدات الإضاءة بالهيكل أنه في حال اضطرارهم إلى إنزال الهيكل، ستسقط وحدة الإضاءة معه ولن تُصبح خطرًا مُتدليًا على رجال الإطفاء.

يمكن تركيب الأسقف المعلقة أسفل رشاشات إطفاء الحريق لإخفائها والحصول على مظهر أكثر جاذبية. ^{[ 17 ]}

من عيوب هذا النظام السقفي انخفاض الارتفاع الرأسي. إذ يتطلب تركيب بلاطات السقف ووحدات الإضاءة ترك مسافة كافية بين الشبكة وأي أنابيب أو مجاري تهوية علوية. عمومًا، غالبًا ما يلزم توفير مسافة لا تقل عن 100 إلى 200 مليمتر (4 إلى 8 بوصات) بين أدنى عائق ومستوى شبكة السقف. قد تكون الشبكة المثبتة مباشرة مناسبة لمن يرغبون في سهولة استخدام السقف المعلق ولكن لديهم ارتفاع رأسي محدود. تتطلب دعامات السقف المشدود أقل من 25 مليمترًا ( بوصة واحدة) من المساحة الرأسية، ولا تتطلب مساحة لرفع البلاطات مع السقف المشدود، ولكن يمكن اختيار مساحة أكبر لتوفير مساحة لأنظمة التحكم الميكانيكية أو لأسباب جمالية.   

تُخفي الأسقف المعلقة عادةً العديد من العناصر الوظيفية والإنشائية للمبنى، مما يُثني عن استخدام أنظمة البناء الوظيفية كعناصر تصميم جمالية. وكثيراً ما تُنتقد الأسقف المعلقة في عمليات التجديد لتغطيتها عناصر إنشائية جذابة من الناحية الجمالية في المباني القديمة.

ألواح الألياف المعدنية، وهي مادة شائعة في الأسقف المعلقة، قد تظهر عليها علامات التلف بسرعة. فهي قابلة للترهل، وتتلف بسهولة عند التعامل معها، وتتلطخ بسهولة وبشكل دائم.

نظراً لشعبيتها في منتصف القرن العشرين، احتوت العديد من الأسقف المعلقة القديمة على مادة الأسبستوس لخصائصها العازلة والمقاومة للحريق. وقد تشكل هذه الأسقف خطراً صحياً جسيماً على شاغليها، وخاصة العمال، إذا لم تتم إزالة العناصر المحتوية على الأسبستوس بشكل صحيح.

• ألواح وبلاطات الأسقف المشكلة حرارياً: ألواح الأسقف المعلقة المثبتة أسفل رشاشات إطفاء الحريق ، مجلة مواصفات البناء، 2014 (وخاصة قسم الصيانة)
• تحديد مواصفات الأسقف المعلقة أسفل رشاشات إطفاء الحريق، بقلم إد ديفيس ومايكل تشوسيد، مجلة مهندس الاستشارات والمواصفات، 2016
• السلامة، وقضايا الكود المتعلقة بالأسقف المعلقة، بقلم إد ديفيس ومايكل تشوسيد، مجلة مهندس الاستشارات والتحديد، 2016

• الوسائط المتعلقة بالأسقف المعلقة على ويكيميديا ​​كومنز