پایان ساخت یک برج مسکونی در لندن با اسکلت بیرونی از جنس ۱۰۰۰ تن سنگ آتشفشانی

مستاجرانی که این ماه به پلاک ۳۱۷ در جاده فینچلی (Finchley Road) نقل مکان می‌کنند، در واقع پا به درون یک شگفتی سازه‌ای می‌گذارند: یک آپارتمان ۱۰ طبقه که تماماً روی ۱۰۰۰ تن سنگ آتشفشانی بدون آرماتور ایستاده است. مجتمع ۲۲ واحدی «پترا هایتس» (Petra Heights) که همین هفته توسط استودیوی معماری Groupwork و شرکت مهندسی Webb Yates تکمیل شد، هسته‌های مقاومتی بتنی و اسکلت‌های فلزی را که یک قرن است پای ثابت برج‌سازی بوده‌اند، به طور کامل کنار گذاشته است.

در عوض، وزن ساختمان و فشار جانبی بادهای لندن، تماماً توسط یک اسکلت بیرونی از جنس بازالت سیسیلی و لارویکیت نروژی تحمل می‌شود. برای شهروندان و سازندگانی که با قوانین سختگیرانه آلایندگی صفر دست‌وپنجه نرم می‌کنند، این پروژه ثابت می‌کند که قدیمی‌ترین سیستم سازه‌ای در معماری می‌تواند از مصالح پرکربن عصر مدرن پیشی بگیرد و خانه‌هایی لوکس با ردپای زیست‌محیطی بسیار کمتر تحویل دهد.[1][2][4]

این مجتمع از سه بلوک پلکانی ۶، ۷ و ۱۰ طبقه تشکیل شده که در یک زمین محدود بین یک ایستگاه راه‌آهن و جاده شش‌بانده فینچلی جا گرفته است. معماران به جای آویزان کردن یک نمای سنگی تزئینی روی یک اسکلت فلزی پنهان، یک قاب نردبانی متشکل از تیر و ستون طراحی کردند که به تنهایی تمام بارهای سازه‌ای این برج را به دوش می‌کشد.

این سازه روی ۵۷۲ ستون و تیر سنگی مجزا سوار است که با استفاده از رولپلاک‌های فولادی، براکت‌ها و مقدار بسیار کمی ملات اپوکسی به هم متصل شده‌اند. از آنجا که سنگ هم به عنوان سازه اصلی و هم به عنوان پوسته نهایی عمل می‌کند، ساختمان به هیچ نمای اضافی دیگری نیاز ندارد.[1][3]

استیو وب (Steve Webb)، هم‌بنیان‌گذار شرکت Webb Yates، با توصیف این راهکار مهندسی به عنوان اولین نمونه در جهان برای ساختمانی با این ارتفاع، گفت: «تمام وزن ساختمان روی سنگ‌ها می‌افتد و تمام فشار باد را نیز همین سنگ‌ها تحمل می‌کنند. اگر این سنگ‌ها نبودند، ساختمان فقط تلی از آوار بود.»

این طراحی بر پایه کار قبلی این شرکت‌ها در پروژه ۶ طبقه 15 Clerkenwell Close (که نامزد جایزه استرلینگ شده بود) شکل گرفته است؛ پروژه‌ای که برای مقاومت در برابر نیروهای جانبی باد همچنان به یک هسته بتنی نیاز داشت. اما پترا هایتس این تکیه‌گاه پرکربن را کاملاً حذف کرده و صرفاً به هندسه و جرم سنگ‌های آتشفشانی متکی است.[1][2][3]

تامین این مصالح، محدودیت‌های زنجیره تامین مدرن را به رخ کشید. شرکت Groupwork در ابتدا قصد داشت برای به حداقل رساندن آلایندگی‌های ناشی از حمل‌ونقل، پترا هایتس را با استفاده از سنگ‌های محلی بریتانیا بسازد.

با این حال، تیم سازنده نتوانست معدنی در داخل کشور پیدا کند که قادر به استخراج بلوک‌هایی به اندازه کافی بزرگ و محکم برای نیازهای سازه‌ای باشد؛ به طوری که طول بزرگترین تیرها به نزدیک پنج متر می‌رسید. در نهایت، معماران برای طبقات پایین از بازالت سیسیلی و برای طبقات بالا (جایی که بلندترین بلوک به ارتفاع ۳۰ متری از سطح زمین می‌رسد) از لارویکیت نروژی استخراج‌شده از معدن Lundhs استفاده کردند.[1][3]

برای یکپارچه‌سازی بصری این دو نوع سنگ آتشفشانی متفاوت، Groupwork از یک شستشوی شیمیایی استفاده کرد که آهن موجود در سنگ را اکسید می‌کرد. این فرآیند یک رنگ قرمز زنگ‌زده متمایز ایجاد کرد که به این اسکلت بیرونی عظیم اجازه می‌دهد تا با معماری مسکونی آجری و تاریخی محله‌های اطراف در شمال لندن همخوانی پیدا کند.

در سطح خیابان، ستون‌های سنگی ضخیم یک رواق را تشکیل می‌دهند که فضای تجاری شیشه‌ای را در بر می‌گیرد، در حالی که طبقات بالایی به سمت عقب پخ خورده‌اند تا حجم بصری ساختمان از زاویه مناطق حفاظت‌شده کاهش یابد.[1]

با وجود اتکا به سنگ‌های وارداتی و نیاز ضروری به فونداسیون بتنی در زیرزمین و دال‌های کف، این پروژه دستاوردهای زیست‌محیطی قابل‌توجهی به همراه دارد. معماران محاسبه کرده‌اند که ردپای کربن مصالح و ساخت‌وساز در این پروژه، حدود ۳۲ درصد کمتر از یک سازه بتن‌آرمه مشابه است. اگر تیم سازنده می‌توانست سیستم کف‌پوش ترکیبی سنگ و چوب را که در ابتدا برنامه‌ریزی کرده بود اجرا کند، میزان صرفه‌جویی در کربن نهفته به ۷۵ درصد می‌رسید.[1][3]

برای خریداران و سازندگان آینده، پروژه جاده فینچلی به عنوان یک نمونه زنده نشان می‌دهد که چگونه مصالح طبیعی می‌توانند از موانع قانونی پیش روی چوب‌های انبوه عبور کنند. بر اساس قوانین فعلی ایمنی در برابر آتش‌سوزی در بریتانیا، استفاده از چوب‌های سازه‌ای در ساختمان‌های مسکونی بلندتر از ۱۸ متر به شدت محدود شده است. اما سنگ آتشفشانی چنین محدودیت‌های اشتعال‌پذیری را ندارد و به معماران اجازه می‌دهد تا بدون به خطر انداختن ایمنی جانی ساکنان، به دنبال ساخت برج‌های کم‌کربن باشند.[1][3]

تیم مهندسی، پترا هایتس را به عنوان یک گام میانی در یک ماموریت تحقیقاتی ۱۵ ساله برای جایگزینی فولاد و بتن می‌بیند؛ مصالحی که روی هم رفته حدود ۱۶ درصد از انتشار کربن جهانی را به خود اختصاص می‌دهند.

مدل‌سازی‌های داخلی شرکت Webb Yates نشان می‌دهد که ایده اسکلت بیرونی سنگی بدون آرماتور می‌تواند با خیال راحت برای پشتیبانی از یک آسمان‌خراش ۳۰ طبقه گسترش یابد. در آن ارتفاع، یک قاب سنگی باربر می‌تواند بدون افزایش هزینه‌های کلی ساخت‌وساز، آلایندگی را در مقایسه با یک سازه فلزی معمولی تا ۸۰ درصد کاهش دهد.[1][3][5]

درس‌هایی که در شمال لندن آموخته شد، از همین حالا در حال شکل دادن به نسل بعدی مسکن شهری است. Groupwork و Webb Yates مجوز یک پروژه مسکونی دیگر را در منطقه هکنی (Hackney) دریافت کرده‌اند که هدف آن ارتقای بیشتر سیستم اسکلت بیرونی سنگی است. این پروژه آینده با جایگزینی زیرزمین‌های بتنی با فونداسیون‌های سنگی و در نهایت اجرای سیستم کف‌پوش ترکیبی سنگ و چوب که در پترا هایتس کنار گذاشته شده بود، عملکرد کربن‌منفی را هدف قرار داده است.[1][3]