العمارة الحديد الزهر

الهندسة المعمارية الحديد الزهر هو شكل من أشكال الهندسة المعمارية المتقدمة من خلال استخدام الحديد الزهر. لقد كان أسلوبًا بارزًا في عصر الثورة الصناعية عندما أصبح الحديد الزهر رخيصًا نسبيًا ولم يكن قد تم تطوير فولاذ حديث.

التاريخ:
على الرغم من التأسيس المبكر للحديد المصبوب أو الزهر في الهياكل الهندسية مثل الجسور (جسر الحديد في Coalbrookdale ، 1779 ، Pont des Arts في باريس ، 1801) ، استمر المهندسون المعماريون في استخدام المواد التقليدية ، في حين استمر الأكاديمي ذو الذوق في اعتبارهم “في مذاق سيء”. كانت الهندسة الصناعية أول من أدخل الحديد بدلا من الخشب ، في البداية كتدبير للحماية من الحرائق ، والتي أصبحت شائعة جدا منذ إدخال المحرك البخاري. استخدم مبنى المصنع الذي استخدمه ويليام ستروت في ديربي (1792-1793) أعمدة كبيرة من الطوب والحديد الزهر. تم بناء أول مصنع بدون أي جزء من الخشب في ديثرينجتون (في محيط شروزبري) في 1796-1797 (ديترينجتون فلاكس ميل). كان نموذج المصنع الإنجليزي في القرن التاسع عشر عبارة عن هيكل من الحزم وأعمدة من الحديد الزهر مع جدران من الطوب وخزائن. كما تم استخدام مسبك بشكل مكثف لتنفيذ أثاث الشوارع في المدن المخطط لها مع معايير الصحة في القرن التاسع عشر ، مع أمثلة أصبحت رمزية: في مدريد مصابيح الشارع فرناندينا (1832) ، أو في باريس نوافير والاس (1870) ، الأعمدة موريس (1868) أو صروح Guimard (نمط الفن الحديث ، في أفواه المترو (هيكتور جويمار ، 1900-)). بدأت جميع أنواع الأجهزة المعمارية ، التي يمكن تتبع أصلها في إنجلترا على الأقل منذ 1734 ، يتم تطبيقها بشكل واسع في منتصف القرن التاسع عشر في جميع أنواع المباني (نظراً لتكلفة أرخص) ، وفرض جمالية انتقائية ، وشعبية أو فن موسيقى kitsch وتشطيبات موحدة استنكرت أولئك الذين كانوا يتوقون إلى العمل الحرفي اليدوي (مثل وليام موريس أو جون روسكين).

من بين الأمثلة الأولى للهندسة المعمارية الضخمة التي أدرجت الحديد كانت قبة Halle aux blés (“سوق الحبوب” لباريس ، فرانسوا جوزيف بيلانغ ، 1811). يعتبر منزل المفوض من حوض السفن البحرية الملكية (برمودا ، إدوارد هول ، 1820) أول منزل بني بهيكل حديدي. في عام 1836 ، أدمجت كنيسة سان ليوبولدو (Follonica) ، بقلم أليساندرو مانيتي وكارلو ريشامير لأول مرة في عناصر العمارة الكنسية للحديد المكشوف.

الثلث الأوسط من القرن التاسع عشر
كانت التحسينات التكنولوجية تحدث. تم اختراع الحديد المموج (أو الحديد المموج المجلفن – CGI لتختص باللغة الإنجليزية) في عقد العشرينيات من القرن التاسع عشر من قبل البريطاني هنري روبرتسون بالمر ، المهندس المعماري والمهندس في شركة لندن دوك. امتد استخدامه في العمارة الريفية في الولايات المتحدة وبلدان أخرى. منذ أربعينيات القرن التاسع عشر ، كانت ابتكارات صناعة الحديد والصلب تقوم بتعميم استخدام ألواح الحديد ، ومفاتيح “T المزدوجة” ، والصلب ذي الجودة الأعلى والسعر المنخفض والسفلي (محول Bessemer ، 1855). في عام 1867 ، قام تشارلز درايك ، من شركة بناء الخرسانة براءة الاختراع ، بتسجيل براءة إختراع استخدام ألواح حديديّة بدلاً من الخشب.

بدأوا في بناء مباني من الحديد الزهر (“مباني من الحديد الزهر”) خاصة في سوهو بنيويورك (مبنى EV Howwout ، جون P. Gaynor ، 27 1857) ، لتسليط الضوء على منشآت جيمس بوجاردوس (63 شارع ناسو ، 1844 ، 254 2-60 Canal Street، 1857، 75 Murray Street، 1958 85 Leonard Street، 1861، Iron Clad Building، 1862. في لندن ، تم بناء قبة من الحديد والزجاج قطرها 18 متر في بورصة الفحم (جيمس بونستون بينغ ، 32 1847-1849).

في منتصف القرن التاسع عشر في باريس ، برزت مكتبة سانتا جينوفيفا (التي كتبها هنري لابروست ، 1843-1850) ، مع نمط عصر النهضة الجديد من الخارج ولكن داخله أظهر الهيكل المعدني. تم تطبيق مورد مماثل في متحف التاريخ الطبيعي في جامعة أكسفورد ، هذا النمط القوطي الجديد (1855 ، هنري أكلاند ، بدعم من جون روسكين).

انتهى الصقل في مسبك الحديد للحصول على قبوله حتى كمادة نبيلة من أجل تحقيق التماثيل التي كانت حتى ذلك الحين محفوظة للبرونزية (“Kasli iron” ، في جبال الأورال ، 1860).

إن القبول الاجتماعي للحديد الذي شوهد للعناصر المعمارية المرئية قد تم إنتاجه مع النجاح غير العادي لعمارة الحديد والزجاج من بناء الدفيئات المدهشة في تشاتسوورث (جوزيف باكستون ، 1837-1840) ، وبيت النخيل الملكي حديقة كيو النباتية (المهندس المعماري ديسيموس بورتون ومؤسسها ريتشارد تيرنر ، 1841-1849) ، وقبل كل شيء ، قصر كريستال بواسطة جوزيف باكستون (1851) ، والذي أظهر أيضًا إمكانيات مواد جديدة للهندسة المعمارية الجاهزة (تم تجميعها وتفكيكها وإعادة تجميعها في وقت قصير للغاية ، على الرغم من أبعادها غير العادية). وقد تم تطبيق معايير مماثلة على تغطية أنواع جديدة من المباني التي طلبها التوسع الاقتصادي: المعارض التجارية والأسواق المغطاة وهندسة السكك الحديدية ، والتي بنتها في جميع أنحاء محطات السكك الحديدية الأثرية في أوروبا. بنيت هندسة السكك الحديدية جسوراً من الجرأة والجمال العظميين ، مثل Théophile Seyrig’s في بورتو (Puente María Pía ، 1877).

الثلث الأخير من التاسع عشر
في الوقت الذي تم فيه بناء أوبرا غارنييه (1861-1875) ، تم استخدام الحديد بشكل طبيعي وبغزارة في جميع أنواع العناصر الإنشائية (خاصة الأعمدة والحزم والصفيحتين المنضمة إلى المسامير).

حريق شيكاغو عام 1871 أدى إلى إعادة بناء حضري ضخم ، مع أول ناطحات سحاب من الصلب والمفاهيم الجديدة من الشكل والوظيفة التي تميز ما يسمى بمدرسة شيكاغو.

تم بناء المباني الحديدية الأكثر إثارة للإعجاب في القرن من قبل المهندسين الفرنسيين لمعرض باريس العالمي لعام 1889: آلات الغاليري (Victor Contamin -architects Ferdinand Dutert and Stephen Sauvestre) و Tour Eiffel (Alexandre Gustave Eiffel).

أدت مضاهاة الإنجازات التقنية الأوروبية والأمريكية إلى “حمى حديدية” حقيقية 44 في أمريكا اللاتينية ، خاصة في المدن الأسرع نمواً ، مثل الاندفاع المطاطي (إكيتوس ، ماناوس). في المكسيك بنيت “القصور الحديدية” في العاصمة (1888-1891) وفي أوريزابا (إيفل ، 1891-1894).
الاستخدام الهيكلي
الحديد الزهر ليس مادة هيكلية جيدة للتعامل مع التوتر أو لحظات الانحناء بسبب هشاشة وقوة الشد منخفضة نسبيا مقارنة مع الصلب والحديد المطاوع. في حالات قليلة ، فشلت الجسور والمباني المبنية بحديد الزهر. يتمتع الحديد الزهر بقوة ضغط جيدة وقد تم استخدامه بنجاح لبعض المكونات الإنشائية في جسور ومباني قديمة التصميم جيدًا. كان الحديد المطاوع ، الذي تم إدخاله بعد بناء جسر الحديد ، مادة هيكلية أفضل بكثير. أصبح الحديد المتراكم متاحًا على نطاق واسع بعد عام 1800 وأصبح في نهاية المطاف المادة المفضلة للجسور والسكك الحديدية والمباني والمباني حتى تم تطوير عمليات جديدة لصناعة الصلب في أواخر القرن التاسع عشر.

وقد استخدم الحديد الزهر لعدة قرون وكان يستخدم في الهندسة المعمارية في الفترة ما قبل الحديثة. على سبيل المثال ، استخدم معبد “Konark Sun Temple” الهندي في القرن الثالث عشر عوارض حديدية. في القرن الثامن عشر في بريطانيا ، سمحت طرق الإنتاج الجديدة لأول مرة بإنتاج الحديد الزهر بما يكفي بكميات كافية لاستخدامه بشكل منتظم في مشاريع بناء كبيرة. تضمنت طرق الإنتاج الجديدة استخدام محرك هواء يعمل بالهواء البخاري ، مما سمح بدرجات حرارة أعلى في الفرن ، مما سمح بدوره بإضافة المزيد من الحجر الجيري مع شحنة خام الحديد. جعلت درجة حرارة الفرن الأعلى الخبث الناتج مع الجير الإضافي للتدفق بحرية أكبر. ساعد الكالسيوم والمغنيسيوم في الجير على ربط الكبريت ، مما سمح باستخدام فحم الكوك في الوقود. ارتفاع درجات حرارة الفرن أيضا زيادة قدرة الفرن.

كان أول مشروع مهم هو الجسر الحديدي في شروبشاير ، وهو عبارة عن هيكل سابق صنع بالكامل تقريباً من الحديد الزهر. ومع ذلك ، فقد تم تصميمه بشكل فاحش للغاية ، وعانى صانعي (بشكل أساسي أبراهام داربي) ماليا نتيجة لذلك. نوعية الحديد المستخدمة في الجسر ليست عالية ، وما يقرب من 80 شقوق هشة واضحة في الهيكل الحالي. في وقت لاحق ، قام المصممون والمهندسون ، مثل توماس تيلفورد ، بتحسين تصميم وجودة المواد في الجسور (على سبيل المثال ، في مشروع Buildwas المنبع من Coalbrookdale) والقنوات المائية (مثل قناة Pontcysyllte Aqueduct الشهيرة في شمال ويلز).

استخدام معماري
تم استخدام الحديد الزهر لأول مرة في بناء المعبد في عهد أسرة تانغ الصينية. النصوص التي كتبها في القرن التاسع من قبل الراهب البوذي الياباني Ennin تصف بالتفصيل الباغودات والحديد الزهرية المنتشرة في الصين في ذلك الوقت. اضطهاد البوذية في الصين أدى إلى تدمير العديد من هذه الهياكل. يعتبر Ditherington Flax Mill ، الذي بني في 1796 ، أول مبنى مؤطرة بالحديد في العالم.

يعتبر منزل المفوض في حوض السفن البحرية الملكية برمودا الذي صممه إدوارد هول والذي بني في العشرينيات من القرن التاسع عشر هو أول سكن يستخدم الحديد الزهر في هيكله الهيكلي. في خمسينيات القرن التاسع عشر أدى رخص وتوافر الحديد الزهر إلى جيمس بوغاردوس من مدينة نيويورك للدفاع عن المباني وتصميمها باستخدام مكونات من الحديد الزهر. يمكن أن يلقي الحديد الزهر في مجموعة واسعة من الأشكال والتصاميم ، مما يسمح للواجهات المتطورة التي كانت أرخص بكثير من تلك التقليدية المنحوتة بالحجر. هذه الواجهات يمكن أيضا أن ترسم مجموعة واسعة من الألوان. العديد من هذه المباني لديها تصميمات متقنة من الطراز الكلاسيكي أو الروماني. تستخدم في الغالب في المباني التجارية والصناعية ، وهناك العديد من الأمثلة على قيد الحياة ، ولا سيما في مناطق SoHo و Tribeca في نيويورك ومنطقة وسط مدينة لويزفيل الغربية ، كنتاكي. يمكن رؤية واحدة من الفرق الأكثر سلامة في الغرب الأمريكي في منطقة Skidmore / Old Town التاريخية ، وهو معلم تاريخي وطني في بورتلاند ، أوريغون. في أوروبا ، يمكن الاطلاع على أفضل الأمثلة المحفوظة من مستودعات الفيكتوري الزهر في غلاسكو ، اسكتلندا ، وهي مدينة شهدت توسعا هائلا في أواخر القرن التاسع عشر. آخر هيكل من الحديد الزهر في العصر الفيكتوري هو السوق المغطاة في فاليتا ، مالطا ، الذي بني بين عامي 1859 و 1861.

في المدن القديمة في جنوب الولايات المتحدة ، كان استخدام الحديد الزهر في الهندسة المعمارية منتشرا في أواخر القرن التاسع عشر. يوجد في نيو أورلينز وريتشموند أمثلة مركزة ومحافظة بشكل خاص على الحديد الزهر ، غالباً على شكل شرفات متقنة. في القصور الفرنسية متعددة الطوابق في مدينة نيو أورليانز ، كانت الشرفات الحديدية ناتئة عن الجدران الحجرية حيث غالباً ما تكون أروقة ريتشموند في أحياء مثل تشرش هيل و جاكسون وارد عبارة عن هياكل من طابق واحد ترتكز على أرصفة من الطوب. أنتجت العديد من المسابك في كلتا المدينتين تصميمات زخرفية وهياكل فريدة في الحديد.

كان لأعمدة الحديد الزهر ميزة كونها نحيلة ، مقارنة بأعمدة البناء القادرة على دعم الوزن المماثل. التي وفّرت الفضاء في المصانع وأنواع أخرى من المباني ، ومكنت مهندسي المسارح والكنائس والمعابد لتحسين خطوط الرؤية عند دعم الشرفات.

كما أصبح الحديد الزهر هيكل الدعم القياسي في بناء البيوت الزجاجية ، وهذا النوع من التصميم أدى إلى قصر كريستال الضخم الذي بني في لندن عام 1851. صممه جوزيف باكستون ، تم تقليد هيكل الزجاج والحديد الزهر في جميع أنحاء العالمية.

في أواخر القرن التاسع عشر تم تطوير الفولاذ الحديث ، وقد ثبت أنه أكثر ملاءمة بكثير من الحديد الزهر لأغراض البناء والدعم. كما تلاشت الموضة للواجهات المصنوعة من الحديد الزهر في هذه الحقبة. تم نقل العديد من ابتكارات عصر الحديد الزهر إلى المباني الجديدة ذات الإطار الفولاذي ، وكانت ضرورية لتطوير ناطحة السحاب الحديثة.

فشل كارثي
الحديد الزهر لديه بعض المزايا المعمارية ، وبعض نقاط الضعف. إنه قوي في الضغط ، ولكنه ضعيف في التوتر والانحناء. تتدهور قوتها وتصلبها عندما تتعرض للحرارة العالية ، كما هو الحال في النار. في العصر المبكر للثورة الصناعية ، كان يستخدم الحديد غالباً في بناء المصانع ، ويرجع ذلك جزئياً إلى الاعتقاد الخاطئ بأن مثل هذه البنايات ستكون مقاومة للحريق. كان وليام ستروت رائداً في هذا الابتكار ، حيث قام ببناء عدد من المباني الصناعية باستخدام دعائم من الحديد الزهر. كان الحديد الزهر قويًا بما يكفي لدعم الآلات الثقيلة ولكنه كان عرضة للحرائق المتكررة التي تحدث في هذه المصانع. كان هناك أيضا العديد من انهيارات البناء الناجمة عن كسر من الحزم الحديد الزهر هشة. وغالباً ما يحدث ذلك عندما يكون الجزء السفلي من الحزمة في حالة توتر ، وغالباً ما يحدث ذلك من عيوب مثل فتحات ضربة داخل الحزم. كانت مثل هذه العيوب الداخلية شائعة في العوارض الكبيرة.

كما تم استخدام الحديد الزهر على نطاق واسع في بناء الجسور لنظام السكك الحديدية الجديد ، في بعض الأحيان مع نتائج مروعة ، وخاصة عندما تم استخدام عوارض الحديد الزهر بدلا من الأقواس. كان أول استخدام في محطة ووتر ستريت في محطة سكك حديد ليفربول ومانشستر في عام 1830 لتصميم ويليام فيربيرن ، وهو تصميم ناجح تم هدمه منذ عام 1900 بسبب القلق واسع الانتشار من الحديد الزهر تحت الجسور على شبكة السكك الحديدية في بريطانيا. بنى روبرت ستيفنسون جسرًا أطول على نهر دي ، مضيفًا عن طريق الخطأ إضافة دعامات الحديد المطاوع لتعزيز البنية. أدى هذا إلى كارثة جسر دي في عام 1847 ، والتي قتلت خمسة عندما انهار الجسر.

في أعقاب الكارثة تم هدم هذه الجسور المهتزة وتم استبدال الحديد الزهر بعوارض مركبة من الحديد المطاوع تكونت من صفائح التثبيت معا ، ثم عوارض الصلب المدرفلة عندما أصبح الفولاذ متاحًا في أواخر ستينيات القرن التاسع عشر و 1870. استمر استخدام الحديد الزهر في السكك الحديدية تحت الجسور ، وكان هناك عدد من الإخفاقات الخطيرة التي تنطوي على خسائر في الأرواح. وقع أخطر حادث في عام 1879 بسبب كارثة تاي بريدج عندما انهار الجزء المركزي من الجسر في عاصفة بسبب مرور قطار سريع. فقد القطار بأكمله مع أكثر من 75 من الركاب والطاقم. وكانت أضعف أجزاء الجسر عبارة عن أعمدة من حديد الزهر تحتوي على قضبان مثبتة ، وتم التخلي فعليًا عن الحديد الزهر في الجسور الجديدة بعد الكارثة. تم هدم معظم هياكل شعاع الحديد الصغيرة واستبدالها بعد حادث سكك حديد نوروود عام 1891.

هندسة الجسر العمراني
بين منتصف القرن التاسع عشر والثلث الأول من القرن العشرين تطور تقني ملحوظ (مع بعض الكارثة المذهلة لجسر تاي ، 1879-) في بناء الجسور الحديدية (جسر ويلنج المعلق ، 1849 ، ستادلاوير أوستبنبركه 48 In فيينا ، 1868-1870 ، جسر بروكلين في نيويورك ، 1870-1883 ، دون لويس الأول جسر في بورتو ، 1881-1886 ، جسر البرج في لندن ، 1886-1894 ، جسر معلق في بلباو ، عن طريق فرديناند أنودين 49 وألبرتو ديل بالاسيو ، 1887-1893 ، جسر Vierendeel في Avengelm ، 1896-1902 ، جسر Manhattan في نيويورك ، 1909 ، جسر Hercílio Luz في فلوريانوبوليس ، 1922-1926 ، البوابة الذهبية في سان فرانسيسكو ، 1933-1937) ، والذي يستمر حتى اليوم.

المراحل العظيمة للعمارة المعدنية: التسلسل الزمني والأعمال الرائعة

الجسور
1777-1779: جسر الحديد أو جسر كولبروكديل ، وهو أحد الجسور المعدنية الأولى التي تم بناؤها.
1801: جسر الفنون
1902: Vierendeel Beam and Vierendeel Bridge by Arthur Vierendeel

النجارة
1811: قبة هالة aux blès من فرانسوا جوزيف Bélanger (الآن بورصة باريس)
1826: Passage du Grand-Cerf
1834: Trusses of the National Museum of Natural History of France، in Paris
1843-1850: مكتبة سانتا جينوفيفا من هنري لابروستي
1902: كنيسة نوتر-دو-دو-ترافيل ، كنيسة صممها جول أريستك ، باريس

الأسواق
1837: عروة ثلاثية من قبل Camille Polonceau
1851: محطة Saint-Lazare بواسطة Eugène Flachat ، ضوء 40 متر
1851: The Crystal Palace of London by Paxton
1878: Galerie des Machines (Exposition Universelle، Paris) ، أول مدخل لـ 2 مقالة بواسطة هنري دي ديون (الآن Hangar Y في Meudon ، Gymnase Jean-Jaurè في باريس ، Usine DMC after Bull وأخيراً Technopôle في Belfort) ، portée 35.60 m
1889: معرض لآلات باريس فيكتور كونتامين ، ضوء 115 م

لوحات
من عام 1840: تعميم ألواح الحديد في باريس: الملف الشخصي المزدوج

واجهات
مباني من الحديد الزهر في إنجلترا والولايات المتحدة
1847: مصنع جيمس بوجاردوس في نيويورك

Les pans de fer
1862: مشروع البيت à bread de fer by Eugène Viollet-le-Duc
1871: مصنع ميلانييه في نويسيل بواسطة جول سولنييه
هيكل الهياكل الخشبية في الفولاذ (بناء الإطار الصلب) – سكاي سكريبر
1879: بناء ليتر الأول من ويليام لو بارون جيني في شيكاغو

ناطحة سحاب من مدرسة شيكاغو
الملكية الصناعية ومتجر باريسي
1905: السامريتين ، من جانب فرانز جوردان
1905: ملكية Parisien libéré ، من Chedanne ، 124 شارع Réaumur
1906: بازار كبير في Rue de Rennes

ألواح من الصلب
1939: مجلس أهل كليشي بقلـم أوجين بودوان وجان بروفوف
أبراج الزجاج والصلب ذات الطراز العالمي. الجدران الستارية الأولى
1949: شقق لودفيج ميس فان دير روه في ليك شور درايف في شيكاغو
1952: Lever House of Skidmore، Owings and Merrill in New York
1958: Caisse de réassurances، rue des Victoires de Paris by Jean Balladur
1960: Albert Tour، Édouard Albert، Croulebarde street

الهياكل الجيوديسية
1953: أول قبة جيوديسية لمصانع فورد في ميشيغان بقلم ريتشارد بكمنستر فولر
1967: Biosphère of the Universal Exhibition of Montreal (Expo 67) by Richard Buckminster Fuller
1985: La Géode de la Cité des sciences et de l’industrie، in La Villette، 36 m in diameter، built by architect Adrien Fainsilber and engineer Gérard Chamayou، and which Triangular، non-planar faces are reflective coherical triangles.

ثلاث نوبات
1972: الاستاد الاولمبي في ميونيخ بواسطة Frei Otto
هياكل عالية التقنية
1977: مركز جورج بومبيدو الوطني للفن والثقافة في بيانو وروجرز ، في باريس ، أنابيب فولاذية مع أقواس مفصلية مع قضبان ربط لألواح التسوية المرتبطة بأقسام متحركة ، مع مصبوبات دعم على أعمدة فولاذية وأغطية زجاجية في شكل أقواس ظاهرة على شكل صليب سان أندريس أمام جدران الستائر الزجاجية.

هياكل الغشاء
2001: مشروع إيدن لنيكولاس غريمسو وشركاه ، سانت أوستل كورنوي ، إنكلترا ، بيئتها الصديقة للبيئة ، بيومين صغيرين مصنوعين من أغشية “ورقي” مدعمة ببنية شبكية فولاذية تعطي شكلاً من الفقاعات عالقة بينهما (مع التحكم في التشوه بواسطة الكمبيوتر) .
الهياكل الأنبوبية
2002: Mediateca de Sendai de Toyo Ito

هياكل الفن الحديث
برج إيفل ، القصر الكبير ، باتي بالايس ، ممر إينا …