تعامل سیستم های تحمل بار سازه و بارنما در ساختمان های بلند
پنجره – نماهای شیشه ای و صرفه جویی انرژی (بخش دوم)
ژوئن 21, 2020
تحقیقی درخصوص خطاهای دیده شده در سیستم های نمای شیشه ای
دسامبر 23, 2020
مقدمه
از قرن بیستم در تکنولوژی ساخت ، در ساختمانهای بلند پیشرفتهای اساسی صورت گرفته است.
ساختمانهای بلند به نشانه ای از پرستیژ برای شرکتهای بزرگ – شهرها و حتی کشورها تبدیل شده اند ، بخش عمده این پرستیژ برعهده نماهای این ساختمانهای بلند و یا معروف می باشند تحمل بار نما توسط سیستم نما - عدم تبادل انرژی سرمایی و گرمایی - ظریف بودن – سبکی- شفاف و یا مات بودن نما از جمله خواصی است که باعث این انتخاب می گردد.
برخی از فاکتورها در انتخاب سیستم های نما در ساختمانهای بلند اهمیت فراوانی دارند از جمله :بلندی ساختمان - محیط اطراف بنا - نوع ساختمان ( هتل - مرکز اداری و یا تجاری و یا ساختمان فرهنگی) و نوع انتقال بار سیستم نما
در بین فاکتورهای فوق مهمترین عامل در انتخاب نما برای ساختمانهای بلند نحوه انتقال بار سیستم نما می باشد ، در ساختمانهای بلند نحوه رفتار سازه ساختاری بنا تاثیر مستقیم برروی نوع انتخاب سازه نما دارد.
هدف از این مقاله بررسی نماهای قابل استفاده در ساختمانهای بلند می باشد در مطالب زیر تلاش کرده ایم به روند تاریخی و پیشرفتهای این نوع سازه ها اشاره ای داشته باشیم.
نما که در زبان انگلیسی به نام Fasad ( صورت ) مطرح است و گرفته شده از کلمه Facies می باشد. چه در فضاهای شهری و چه در مناطق روستایی و در هر بنایی اولین موردی که به چشم ناظر دیده می شود نمای بنا می باشد.
نما در عین اینکه شرایط داخلی بنا را براساس آنچه طراح می خواهد پوشش می دهد ، شرایط بیرونی ( جوی ) را نیز به خوبی کنترل نموده و مانند یک فیلتر فضای داخلی را از فضای بیرونی جدا می کند و همزمان دربرخی از نماها به خاطر شفافیت جداره نما هر دوفضا در دسترس کاربران داخلی و ناظران بیرونی می باشد.
بناها با نماهای این چنین هم از یک معماری مدرن و هم از مصالح ساختمانی با استانداردهای بالا برخوردار می باشند.
نما بخشی جدانشدنی از یک بنای یکپارچه می باشد گو این که وزن خود را بدون نیاز به سازه اصلی تحمل می نماید.
خصوصا در ساختمانهای بلند مرتبه محاسبات سازه اصلی نگهدارنده این نوع نماها از اهمیت بسیاری برخورد دار هستند.
در ساختمانهای بلند مرتبه – شروطی از جمله : بلندی بنا - محیط اطراف بنا و نوع کاربری بنا در نحوه انتخاب نوع سازه نمای بنا مهم است.
در دوره های تاریخی گذشته بناهای بلند بیشتر جهت نمادهای دینی و مذهبی و یادبود ساخته می شدند.
قدیمی ترین بنای بلند به بلندی 147 متر هرم Keops در مصر می باشد ، این هرم تا 4500 سال بعنوان بلندترین ساختمان برروی زمین مطرح بوده است در اواسط قرن 16 دهم میلادی در انگلیس - فرانسه و آلمان بناهایی تا ارتفاع 160 متر ساخته شدند ، پس از انقلاب صنعتی ساخت ساختمانهای بلند سرعت بیشتری گرفت . البته دلیل اصلی این سرعت ، تکنولوژی ساخت بناها ( محاسبات مهندسی ) و مصالح جدیدتر بود. که باعث پایان دوره ساخت بناها با دیوارهای باربر و شروع ساخت بناها با اسکلت های سازه ای و مهندسی بود و در ادامه تولید سازه های فلزی و مقاوم و تولید فولاد ساختمانی در ادامه روند افزایش ارتفاع بناها بسیار مهم بوده اند.
البته از شروع ساخت بناهای بلند مشکلاتی نیز به وجود آمده که تاکنون نیز این مشکلات در این نوع سازه های خاص در مواردی دیده می شوند.
بعضا حرکات ساختمان ، بعضا بارهای وارده بیرونی ( باد ) ، بعضا بارهای ناشی از بلایای طبیعی ( زلزله ) ، در بروز این مشکلات که قبلا تجربه نشده اند موثر هستند که در این صورت انتخاب نوع سازه بنا و متعاقبا سازه نما در مقاومت بنا و نما بسیار با اهمیت می باشد.
البته در بناهای با ارتفاع کم انتخاب نوع سازه ها بسیار راحتر و با تنوع بیشتری می باشد.
لذا در ساختمان بلند معماری بنا و سیستم سازه ای بنا می بایست باهم طراحی شوند به طوری که هم رفتار سازه ای بنا و نما باهم مطابقت داشته باشند و هم از بعد اقتصادی قابل توجیه باشد. براین اساس اکثرا در ساختمانهای بلند پلانهای کاربردی و ساده مورد استفاده بوده است که هم زمان از بعد اقتصادی نیز قابل دفاع هستند.
درساختمانهای بلند نیروهای عمودی و افقی وارده بر نماها می بایست بسیار مورد توجه قرار گیرند ،( سازه های نوع قابی ، سازه های نوع دیوار پرده ای و سازه های ترکیبی) از جمله سازه هایی است که در این نوع بناها مورد استفاده قرار می گیرند.
1-3 – دوره 1900 – 1880 :
بناهای بلند به همراه تکنولوژی های نوین در صنعت ساختمان سازی از این دوره شروع شده است. ساختمانهای سنگین سنگی جای خود را به ساختمانهای سبک با سازه های فولادی ( قابی ) سپردند بیشتر نماهای این بناها از سنگ و یا تراکوتا ( Terra cotta ) می باشد. نمای این بناها با طراحی های سنگین سنگی بسیار مورد توجه می باشد از جمله این بناها می توان به این موارد اشاره کرد : Singer Building / equitable life building/ Broadway Chambers – Home Insurance
2-3- دوره 1950 – 1900 :بدلیل پیشرفت در علم سازه های استراکچرال ، چه در سازه بنا چه در سازه نما ساختمانهای مدرن تری در این دوره یا به عرصه وجود گذاشتند. از نمونه های بارز این دوره ساختمان chrysler Building هست که توسط William van alen طراحی شده است – ارتفاع بنا 163 متر بوده و به صورت اسکلت قابی فولادی ساخته شده و درنمای آن از بلوکها آجری قرمز به همراه پنجره های آلومینیومی استفاده شده است که در پایین آمدن وزن بنا نیز تاثیر زیادی داشته است.
3-3- دوره 1970 – 1950 : در این دوره علاوه بر تکنولوژی سازه های عمودی تکنولوژی سازه های افقی نیز از اهمیت ویژه برخوردار شدند. ساختمان Chicago center از جمله این بناهاست ، ارتفاع این بنا 194 متر می باشد و با کاربری مرکز اداری ( ساختمان شهرداری ) نمای این بنا ترکیبی از فلز و شیشه های برنز می باشد. 4-3 – دوره 1970 و به بعد :از این دوره به بعد نماهای کامپوزیت ( سبک تر ) و نماهای شیشه ای حرفه ای تر ( کرتین والها ) جای نماهای سنگی / آجری و تراکتاها ( terra cotta ) را گرفتند.
ازجمله این بناها در ابتدای دوره فوق Hong kong shanghai bank می باشد که در سال 1985 به اتمام رسیده معماری آن توسط آقای Norman faster انجام شده است . سازه بنا ترکیبی از بتن و سازه فولادی می باشد ، نمای این بنا یکی از آثار بسیار زیبا بوده و ترکیبی از آلومینیوم و فولاد و شیشه های برنز می باشد.
نتیجه :
بشر همیشه در خصوص ناشناخته ها کنجکاو بوده آرزوی دست یافتن به بالاترین نقاط از روی زمین نیز جزو این آرزوها بود که با پیشرفت تکنولوژی های مهندسی و ساخت در حال دست یافتن به آن می باشد.
اکنون فهمیده ایم که برای ساختمانهای بلند به فاکتورهایی از جمله سیستم سازه ای صحیح – اقتصادی بودن بنا و استاتیکی بودن ساختمان نیازمند می باشیم در طراحی بناها فاکتورهای زیبایی و معماری خارجی آن هم از جمله دغدغه های طراح و یا معماران آن بناها می باشند.
باید توجه کرد ، هرچند که در یک بنا استیل معماری ، ریتم و جزئیات مهم هستند ، محاسبات سازه ای بنا و جزئیات مهندسی در نما نیز بسیار با اهمیت می باشند. با توجه به آنچه در این مطالعه به آن پرداخته شده در ساختمانهای تا قبل از سال 1970 بارهای سازه ای ساختمانها چه در بنا و چه در نما به صورت عمودی طراحی شده و از سال 1985 بارهای سازه ای پیچیده تر شده و بر این اساس بناها با نماهای خاص تری طراحی و ساخته شدند.
سازه های نماهای بیرونی بناها با سازه های اصلی بناها با سازگاری بیشتری با هم طراحی شدند و همدیگر را کامل نمودند ، در نماها نیز سازه های باربر رفته رفته براساس فلز ( آلومینیوم ) طراحی شدند و تکنولوژی طراحی نماها نیز پیچیده تر و قابل اطمینان تر شده به طوری که پیچشهای سازه اصلی در طول بهره برداری هیچ خللی در عملکرد سازه نما ایجاد نمی کنند.
