سازه‌های پوسته‌ای

 در بیشتر موارد با استفاده از بتن مسلح ساخته می‌شوند به همین دلیل سازه‌های بتن پوسته‌ای نیز نامیده می‌شوند.ضمن آن که پوسته‌ها در طبیعت از متنوع ترین فرم‌هایی هستند که در دنیای فیزیکی اطراف ما یافت می‌شوند. واژهٔ پوسته تداعی کنندهٔ اشکال موجود در طبیعت مانند تخم پرندگان، پوستهٔ نرم تنان می‌باشد. این لغت یک نمود ذهنی با دو ویژگی ویژه را مجسم می‌سازد:

عملکرد کلی پوسته‌ها

      

پوسته،سازه ای نازک با سطح منحنی می باشد که بارها را بصورت کشش، فشار و برش به تکیه گاه ها منتقل می نماید.سازه های پوسته ای مشابه طاقهای سنتی 
می باشد با این تفاوت که سازه ی پوسته ای در برابر نیروهای کششی مقاوم می باشد.اغلب پوسته ها ی معماری از بتن مسلح ساخته شده اند همچنین از تخته ی چند لایی ،فلز پلاستیک های شیشه ای مسلح هم استفاده می شود.پوسته ها به علت شکل منحنی خود مقاومت خوبی در برابر بارهای گسترده ی یکنواخت در سازه هایی مانند سقف دارند اما مقاومت این نوع سازه به علت نازک بودن،در برابر خمش های ناحیه ای که ازطریق بارهای متمرکزتولید شده قابل توجه نمی باشد.

انواع پوسته

پوسته‌ها بر اساس:

طبقه بندی می‌شوند. در این تقسیم بندی هدف ارائه رفتار و عکس العمل‌های یکسان در گروه‌های مختلف پوسته هاست.

۱)تقسیم بندی از نظر نوع شکل گیری

پوسته‌ها از نظر شکل گیری به پوسته‌های دورانی((چرخش (فیزیک))) و پوسته‌های انتقالی((Transational)) تقسیم می‌شوند. در پوسته‌های دورانی، شکل گیری پوسته ناشی از دوران یک منحنی حول یک محور و در پوسته‌های انتقالی ناشی از انتقال یک منحنی در طول یک خط یا یک منحنی است.

۲)تقسیم بندی از نظر فرم

پوسته‌ها از نظر نوع انحنای پوسته به دو گروه پوسته‌های سین کلاستیک و پوسته‌های آنتی کلاستیک تقسیم می‌شوند. پوسته‌های سین کلاستیک دو منحنی دارند و خطوط انحنا در هر جهت آن‌ها یکسان است. پوسته‌های آنتی کلاستیک((زین اسبی))انحنای مضاعف و خطوط انحنا در جهت‌های مخالف دارند.

۳)تقسیم بندی از نظر هندسه

به

تقسیم می‌شوند

۳-۱)پو

سازه چادری 

سازه های چادری

سازه‌های غشایی که سازه چادری یا سازه پارچه‌ای نیز نامیده می‌شود، زیرمجموعه‌ای از سازه‌های فضایی هستند و به دلیل سبکی، شفافیت و انعطاف در خلق فرم‌های زیبا و بدیع، گسترش روزافزونی در ساخت بناهایی با عملکردهای مختلف تجاری، اداری، ورزشی و... و یا به شکل سایه بان در فضاهای عمومی و شهری داشته‌اند.

ویژگی‌های مذکور ارتباط مستقیم با خواص مواد سازنده غشاهای این نوع سازه‌ها دارد. ساخت و تولید مواد کامپوزیت از الیاف و پلیمرها با طیف وسیعی از خواص فیزیکی، مکانیکی و سازه‌ای امکانات متعددی را پیش روی طراحان قرار داده است. این مواد دارای تفاوت‌هایی در اندازه، وزن و خواصی نظیر مقاومت گسیختگی، مقاومت در برابر ترک خمشی، انتشار آتش، گسترش پارگی و همینطور درجه شفافیت، دوام و ضمانتی که کارخانه سازنده می‌دهد، می‌باشند؛ بنابر این شناخت این ویژگی‌ها و تفاوت‌ها جهت انتخاب ماده مناسب از سوی طراحان و مهندسین، امری ضروری می‌نماید

تعریف سازه‌های چادری

غشا ورقه‌ای نازک ازماده است که تنها دربرابر کشش مقاومت دارد و دربرابر فشاروخمش هیچ مقاومتی ندارد، پارچه را می‌توان بهترین نمونه ازغشاهاوسازه چادری نام برد. سازه چادری از دو جزء تشکیل شده است؛

تاریخچه سازه چادری

اولین بنای واقعی معماری با این نوع سازه توسط ولادیمر شوخوف طراحی شدکه وی تمامی محاسبات کاربردی تنش‌ها وتغییر شکل‌های حاصل از تنش‌ها راتوسعه داد وپس از آن آنتونیوگائودی با معکوس کردن یک ساختار فشاری یک ساختار معلق کششی به دست‌آورد که درکلیسای ساگرافمیلیا ازآن استفاده کرد. وپس ازآن فرای اتو ازاین سازه در سقف استادیوم المپیک مونیخ۱۹۷۲ استفاده کرد

طراحی سازه‌های چادری

طراحی ساختمان با سازه چادری باطراحی ساختمان‌های ساده بسیار متفاوت می‌باشد درطراحی این سازه‌ها نمی‌توان ابتدا پلان بنارا کشید وسپس آن را اجرا کرد. دراین نوع سازه‌ها، ادرگام اول طرح اولیه‌ای متناسب با عملکرد ارائه می‌شود، درگام بعدی با ساخت ماکتی شکل کلی آن را پیدا می‌کنند وسپس به تحلیل کلی سازه می‌پردازند ودرنهایت تمامی جزئیات سازه را طراحی می‌کنند

مزایای سازه‌های غشایی

رفتارسازه‌ای

سازه چادری ازجمله سازه‌هایی است که فرم سازه دقیقاً منطبق با عملکرد سازه می‌باشد. با طراحی این سازه‌ها به صورت یک سازه کابلی با انحنای مضاعف توانایی باربری وطول عمر این سازه هابسیار بالا می‌رود

تکیه گاه ها

درحالت کلی دراین نوع سازه‌ها غالباً چادرتوسط ستون مرکزی نگاه داشته می‌شود.(در این حالت برای جلوگیری از پارگی درپارچه ستون بصورت قارچی اجرا می‌شود). درحالت‌های دیگر از قوس‌ها، کابل‌های زنجیرواره، ترکیب سیستم فشاری وکابل‌های زنجیرواره نیز دیده می‌شود.

ترمینال حجاج جده

طراحان هتگام بازدید ازاین منطقه به این مسئله پی بردند که انسان‌های بدوی ساکن دراین منطقه آموخته بودند که زندگی درزیر سایه چتر درگرمای عربستان بهترازماندن در ساختمانی محصور وداغ می‌باشد وهمچنین به عقیده طراحان تهویه مکانیکی هوا ونورپردازی ساختمان موردنیاز ترمینال باتوجه به اوج استفاده دریک دوره کوتاه بسیارگرانقیمت می‌باشد. تمامی این دلایل معماران رابرآن داشت تا ازیک سقف پارچه‌ای نیمه شفاف وپخش کننده نور برای ترمینال استفاده کنند. این فرم طبیعی چادر، در شب باعث انعکاس نورها به بالا می‌شود ومانع از ایجاد خیره گی درشب می‌شود و فرم وارتفاع چادرهاازجریان طبیعی هوا برای ایجادسرما ازطریق تهویه بیرون ودرون از طریق بازشوهای مرکزی درتابستان بهره می‌برند. این چادرها سطحی بیش از ۴۳۰هزارمترمربع راپوشش می‌دهند. مدول اصلی یک پوسته چادری مربع شکل به ضلع ۳۹٫۴مترمی باشد

سازه های پارچه ای نوعی جدیدی از سازه به شمار می آیند که در آنها با استفاده از پوسته های پارچه ای و صنعتی کاملا سبک ، سقفهایی با دهانه های بزرگ و به صرفه ایجاد می شود و بسته به موقتی یا دائمی بودن آنها ،به سازه های مختلفی تقسیم می گردند که خود این دسته ها نیز به به زیر شاخه هایی تقسیم می شوند. وزن سبک پارچه باعث می شود تا ما به پروفیل های فلزی سبکتری نیاز پیدا کنیم و همچنین به علت پیش ساخته بودن کل سیستم سقف ، کل زمان اجرای پروژه به طور قابل توجهی کاهش پیدا می کند . استفاده از این نوع سازه محدودیت زیادی ندارد و می تواند با توجه به شرایط محیطی مختلف ، نوع پوسته مصرفی را تطبیق داد . نوع خاصی از این سازه ، سازه های بادی یا هوانشین هستند که اصطلاحا air-support نامیده می شوند و امکان ساخت ورزشگاه های بزرگ را بدون نیاز به تیرو ستون فراهم ساخته اند. این سازه ها مصرف انرژی را کاهش داده و از مزایای دیگر استفاده از آن ها ، عدم آسیب پذیری سازه در مقابل آتش و زمین لرزه است که هر ساله تلفات زیادی را بر جوامع بشری وارد می سازند

سازه چادری کاوشکام

گروه تولیدی کاوشکام در سال 1384 با محوریت تولید سازه های فلزی تاسیس شد. پس از تجربه ای درخشان در صنایع فلزی و بتن پیش ساخته با حسن شهرت کسب شده در صنعت برق، مخابرات و پتروشیمی ، در داخل و خارج از کشور، با راه اندازی بخش جدید سازه چادری کاوشکام قدم به عرصه ای نوین گذاشته است. سازه چادری کاوشکام با استفاده از ظرفیت بالای صنایع فلزی کاوشکام در ساخت انواع سازه های فلزی با  جمع آوری گروهی از مهندسین مجرب و متخصص در طراحی و اجراء سازه های چادری-کششی اعم از سایبان پارچه ای (سایبان چادری ) سقف پارچه ای ، سقف پارکینک پارچه ای ، آلاچیق ساحلی ، آلاچیق پارک ، (آلاچیق پارچه ای ) (آلاچیق چادری )   تولید سازه های چادری ( سازه های پارچه ای ) را در ابعاد گسترده آغاز کرده است 

سازه های غشایی در سال 1960 توسط فرانک اوتو رواج دوباره ای گرفت. دو طرح پیشنهادی او عبارتند از:

شبکه سیمی آویخته که در نمایشگاه مونترال و همچنین ورزشگاه المپیک مونیخ استفاده شد که هر دو، جزءعظیم ترین و پیچیده ترین سازه های غشایی هستند.

امروزه با پیشرفت فناوری ها سازه های غشایی به کلی دگرگون و متحول شده اند،هر چند بهبود مصالح موجب بهبودعمکرد پوشش های غشایی شده است، ولی روش های نوین طراحی عامل اصلی بهره وری این سازه ها می باشد .

ویژگی های این سازه ها:

1- ریشه در سنت کهن چادر سازی دارند.

2- به لحاظ ارزانی مصالح، سهولت اجراو سرعت برپایی بسیار جذاب می باشند.

از اولین کاربرد های این نوع چادر ها در سالن های نمایشی و سیرک ها و چادر های ارتش می باشد پیشرفت فن آوری های امروز باعث شده است تا:

1) دوام و طول عمر مصالح بیشتر شود.

2) مقاومت در برابر آتش سوزی بیشتر شود.

3) گسترش حریق و دودهای ساطعه کاهش می یابد.

4) انرژی کمتری برای تنظیم شرایط محیط حاصل می شود.

مثلا در مناطق گرمسیر با استفاده از این غشاء ها می توان مقدار زیادی از نور خورشید را منعکس کرده و دمای ساختمان را با صرف انرژی کمتری تنظیم نمود و در مناطق سردسیر با بهره گیری از لایه های عایق حرارتی که منعطف و مات می شوند با انژری کمتری شرایط مطبوع حاصل می شود.

ویژگی محصولات

درصد اشتعال پایین

دارای عالی ترین خواص فیزیکی

دارای پرداخت صیقلی بالا و براق

استفاده از تارپولین وزن متوسط

دارای خاصیت ضد قارچ یا ضد کپک زدگی

قابلیت جوش ، با تکنوژی هوای گرم و فرکانس بالا

مقاومت بسیار بالا در برابر اشعه های مضر آفتاب (UV)

استفاده از رنگدانه های با کیفیت بالا (ثبات و دوام بالای رنگ)

عدم فرسایش در شرایط مختلف آب و هوایی و طول عمر بسیار بالا

دارای رنگ لاکی (لاک و الکل) اکریلیک و پوشش PVC در هر دو سمت

کلیه سازه ها دارای دفترچه محاسباتی فنی و مهندسی بوده و تمام مراحل طراحی تولید و اجرا زیرنظر مهندسی ناظر صورت می پذیرد.

مقایسه سازه های بیمارستان صحرایی   

اسکلت بندی این نوع چادرها لوله های فلزی اکثراً از آلیاژهای آلومینیوم و سبک می باشد و در دو نوع اسکلت داخل و یا اسکلت خارج ساخته میشود.

معایب

محاسن

زمان نصب طولانی تر – بیش از یک ساعت

حجم جمع شده بیشتر

وزن زیادتر نسبت به چادر بادی

عدم امکان تراز بندی کف سازه در زمین شیبدار

مقاوم و ساده

دوام و طول عمر بیشتر نسبت به چادر بادی

قیمت ارزان

اسکلت بندی این نوع چادرها لوله های لاستیکی ضخیم و سبک می باشد که با پمپ هوا باد میشود .

معایب

محاسن

قیمت بالاتر به نسبت چادر اسکلت فلزی

مقاوم و ساده

زمان نصب بسیار کوتاه در حد چند دقیقه

کمترین حجم جمع شده و وزن کم

 
کانکس( 3 متری، 6 متری، 12 متری )

کانکس ها اتاق های با دیواره های دو جداره با عایق پشم شیشه ( جدار خارجی فلزی و جدار داخلی چوب،MDF یا فوم پلاستیکی ) هستند . عرض تمام این سازه ها به دلیل ضوابط ترافیکی در تمام دنیا 4/2 متر است بطور معمول در سه طول 3 ، 6 و 12 متر ساخته میشوند.

محاسن عمومی : - کانکس ها را به جک های تنظیم ارتفاع مجهز مینمایند تا ترازبندی کف سازه امکان پذیر باشد

- امکان نصب ثابت تجهیزات در داخل کانکس که سرعت عمل شروع بکار گیری را بالا میبرد

- تنظیم دمای داخل آن ساده تر است

کانکس 3 متری (10 فوتی)

کانکس 6 متری (20 فوتی)

کانکس 12 متری (40 فوتی)

کاربرد:

اتاق تزریقات و پانسمان

سرویسهای بهداشتی، آشپزخانه،آزمایشگاه،داروخانه،رادیولوژی، انبار ، رخشوی خانه

سرویسهای بهداشتی، آشپزخانه،آزمایشگاه،داروخانه،رادیولوژی، انبار ، اتاق عمل، ریکاوری ، CSR، رخشوی خانه

معایب

محاسن

معایب

محاسن

معایب

محاسن

اندازه کوچک

وزن کم و

سهولت حمل

قابلیت حمل با هواپیما و بالگرد

عدم قابلیت حمل با بالگرد

- فضای بیشتر برای بکارگیری به عنوان دو واحد جداگانه

کانکس با قابلیت گسترش دو برابر /سه برابر

این کانکس ها اتاق های با دیواره های دو جداره با عایق پشم شیشه هستند . عرض تمام این سازه ها به دلیل ضوابط ترافیکی در تمام دنیا 4/2 متر است. ولی با ایجاد یک یا دو قسمت باز شونده از طرفین عرض این سازه ها به ترتیب به 7/4 متر و 6 متر افزایش میابد بطور معمول در سه طول 3 ، 6 و 12 متر ساخته میشوند.

محاسن عمومی : - فضای داخلی وسیعتری ایجاد میکنند

- کانکس ها را به جک های تنظیم ارتفاع مجهز مینمایند تا ترازبندی کف سازه امکان پذیر باشد

- امکان نصب ثابت تجهیزات در داخل کانکس که سرعت عمل شروع بکار گیری را بالا میبرد

- تنظیم دمای داخل آن ساده تر است

کانکس 3 متری (10 فوتی)

کانکس 6 متری (20 فوتی)

کانکس 12 متری (40 فوتی)

کاربرد: اتاق تزریقات و پانسمان ،

اتاق ایزوله

اتاق عمل، ریکاوری ، ICU

اتاق عمل، ریکاوری ، ICU

این خودرو ها از یک شاسی خودرو با کابین راننده دارای دو صندلی در جلو و یک کابین مجزا در عقب با ابعاد 4/2 عرض و طول از 3 تا 5/4 متر تشکیل شده است . میتوانند بنزینی و یا گازوئیلی باشند . همچنین میتوان انواع شاسی بلند و شاسی کوتاه آن را تهیه نمود.

کاربرد عمومی این خودروها برای اتاق ارتباطات و فرماندهی است.

معایب

محاسن

کف کابین عقب از زمین فاصله زیادی دارد

فضای داخلی کوچک

عدم نیاز به وسیله حمل مجزا

امکان نصب ثابت تجهیزات در داخل کابین

سرعت عمل شروع بکار گیری

امکان بکارگیری تجهیزات حتی در حال حرکت

 معماری طبیعی نوعی معماری آمیخته با رنگ است که در اوایل قرن بیستم به عرصه ظهور رسید. معمارانی چون فرانک لوید رایت، آنتونی گادی و رادولف استینر که هر کدام با الهام از طبیعت شیوه ای از این معماری را بنیان گذاشتند. این شیوه معماری به معنای تقلید صرف از طبیعت نیست بلکه در آن خواسته های بشر بعنوان موجودی خلاق و زنده در نظر گرفته می شود، به انسان فردیت می بخشد و به سازگاری انسان با طبیعت پیرامون و مشخصه های فرهنگی وی کمک می کند 

معماری طبیعی از توجه صرف به ابعاد فرهنگی و اجتماعی پا را فراتر گذاشته و جنبه های فیزیکی، روحی و روانی بشر و ارتباط وی با دنیای پیرامون را مد نظر قرار می دهد و در زمانی که معماری روز شدیداْ وابسته به اقتصاد، تکنیک و مقررات است معماری طبیعی این موارد را با ابعاد زیستی، فرهنگی و روحی بشر گره می زند.

فری اتو

از چادرهای بزرگ که برروی شبکه های کابلی پیچیده یا دیرکهای عمودی یا مایل فشاری قرار دارند برای ساخت غرفه های نمایشگاهی دائم یا موقت استفاده می شود. یکی از بزرگ ترین این چادرها سطحی به وسعت 7500 متر را در بازیهای المپیک 1972 آلمان می پوشاند.

سقف بالنی (سازه های هوایی یا بادی)

وقتی که غشا ها یک حجم با تعدادی از احجام را کاملا احاطه می کند می تواند به وسیله فشار داخلی خود پیش تنیده شوند. نمونه این سازه غشا یی که شامل یک حجم بسته است در قایقهای پلاستیکی میتوان مشاهده کرد. مو رانا غرفه فوجی را در نمایشگاه بین المللی اوزاکا در 1970 طراحی کرد که با استفاده از لوله های پلاستیکی باد شده است. بالنهای از جنس بافته پلاستیکی که از استخرهای شنا- زمینهای تنیس و سایر تاسیسات موقتی را می پوشاند استادیوم گنبد نقره ای در پونیتاک میشیگان طراحی شده است.

سازه های چادری

چادر یک نوع پوسته کششی یکپارچه نازک است که به وسیله یک ستون یا قوس فشاری نگه داشته می شود.چادر نوع متفاوتی از سازه های کابلی است. در سازه های چادری فرم معماری و عملکردسازه ای یکی هستند. چادر ها معمولا برای استفاده در سازه های موقتی در نظر گرفته می شوند زیرا پارچه مقاومت کمی در برابر خورشید داشته وبه سرعت از بین می رود. پیشرفت اخیر استفاده از قایبر گلاس یا پوششهایی که کمترین فرسایش را در برابر خورشید دارد(تفلون) افزایش داده است. عمر مفید بیش از 20 سال .

ترمینال حج: فرودگاه بین المللی سلطان عبدالعزیز

معمار: اونینگز-اسکید مور- مرپل مهندس سازه:گایگربرگردر1985 به گنجایش 950 هزار نفر زائر خانه خدا طراحی شد.

 طراحان هنگام بازدید از منطقه دریافتند که قبایل بدوی آموخته بودند ماندن در زیر سایه یک چتر بر ماندن در یک ساختمان داغ ترجیه دارد. همچنین تهویه و نور پردازی ساختمان بسیار هزینه بر بود پس به یک پارچه نیم شفاف و پخش کننده نورکه در روز نور کافی داشته در شب نورها را منعکس کند احتیاج داشتند. بطور کلی سیستم چادرها تیرک و آسانسور همه به وسیله کابل پایدار گشته اند.کابل ها به پی ساخته شده در زیر آب و بر آمده از آن متصل شده اند.

سازه های کابلی

 مشابه بادبان هایی است که در قایق ها و برای حفظ تعادل آن به کار می رود.

 مانند مرکزنمایشگاهی دارلینگ – هر دهانه دارای چهار دکل مرکب است-تکیه گاه عمودی اصلی- که هر کدام از چهار ستون فولادی لوله ای تشکیل میشوند. میله ی قطری در بالای دکل ها دو انتهای خرپاهای فضا یی را به صورت معلق نگه می دارند.

پل آ لامیلو

1992 مهندس سازه کالاتروا برای نمایشگاه جهانی اکسپسو 92 ساخته شد که بخش سواره رو این پل دهانه 200 متر را می پوشاند و بوسیله کابل های قطری موازی که همه آن ها از یک طرف به دکل بلندی به ارتفاع 142 متر آویزان هستند نگه داشته می شود.

معماری با الهام از طبیعت

 اصل و مبدا معماری طبیعی

 با خلق شیوه های نوین معماری بسیاری از معماران بر آن شدند که با تلفیق تکنیک های ساختمان سازی و الهام از طبیعت زندگی بشر امروز، معماری طبیعی را بنیان گذاری کنند.

 لوئیس سالیوان (1856_1924): اولین فردی که به تجزیه و تحلیل مفاهیم معماری طبیعی پرداخت. وی در مورد طبیعت تحقیقات بسیاری انجام داد که نتیجه آن اصول نقشه کشی این شیوه معماری بود. او همچنین معمار بنای هندسی (شکل مقابل) است.

فرانک لوید رایت (1869_1956): وی مفاهیم را در جهت تصریح روابط میان طبیعت و معماری گسترش داد و به وضع دستور العمل هایی در خصوص چگونگی ساخت فضاهای داخلی و خارجی بنا و استفاده از مصالح ساختمانی سازگار با طبیعت پیرامون پرداخت

آنتونی گادی (1852_1926): اولین فردی که طرح این شیوه ساخت و ساز را با ارائه صورت ساخته شده بنا بیان کرد و بر چگونگی ساختمان سازی بدین شیوه تاکید داشت . وی در اواخر عمرش معماری هندسی طبیعی را با ساخت دو فضای قوس دار در کلیسای "سگرادا فامیلی متحول ساخت

 رادولف استینر (1861_1925): وی اصول این سبک متحول شده معماری را بیان کرد. این اصول شامل طبیعت ، فرهنگ و شعور بشر است

 دگرگونی مدرنیسم

 معماری طبیعی در اواخر قرن بیستم رو به افول نهاد، چندین نفر از پایه گذاران این سبک مردند و در اروپا رکود اقتصادی و شروع جنگ جهانی دوم باعث کساد بازار ساخت و ساز شد. اگرچه در دهه پنجم وششم قرن بیستم این سبک معماری دوباره رواج پیدا کرد. این حیات دوباره معماری طبیعی مدیون تلاش های بنیانگذاران مدرنیسم بود. آنها صورت های تئوری معماری هندسی را عملی کردند. نام برخی ازاین افراد همراه با آثارشان در ذیل آورده شده است

کاخ اعیانی نوتری

معمار: لی کوربوسیر

شهر رونچمپ فرانسه 1950-1955

تالار فنلاند