سازه غشایی در معماری

معرفی 12 نمونه پروژه معماری با سازه غشایی

به مدت زمان بسیار طولانی استفاده از سازه غشایی به فرم چادر مانند محدود بوده است. در این فرم میان نقطه اتصال طناب به زمین و علم وسط چادر منجر به ایجاد کششی در غشا و پارچه می شود و این کشش مقاومت سازه در مقابل بار برف باران و باد را ممکن می سازد. در ادامه به منظور آشنایی بیشتر شما با این متریال 13 نمونه پروژه معماری با سازه غشایی ارائه شده است.

1- نمایشگاه بین المللی گیاهان اثر آتلیه معماری Frei Otto

از زمان ساخت نخستین چادر مدت زمان بسیاری گذشته است. معماران بسیاری از جمله: Frei Otto به این سازه علاقمند بودند و تحقیقات و فعالیت های فراوانی را بر روی این نوع سازه انجام دادند. و به این ترتیب در کنار پیشرفت مداوم تکنولوژی، این امکان فراهم شد تا با استفاده از پارچه به راحتی انواع فرم های خلاقانه ساخته شود. هم چنین در طی سال های اخیر سازه های بزرگ چادری نیز مطرح تر شدند و از پیچیدگی بیشتری برخوردار هستند.

پیشرفت سازه های غشایی در طی سال های اخیر موجب رشد و پرورش معماران شده است. و معماران با استفاده از سازه های پارچه ایی در قالب بام های معلق، موفق به خلق آثاری مانند: سایه بان های زیبا، پاویون های قابل جابه جایی و متحرک شده اند. طراحان و معماران برای حل مسئله محدودیت های فرم سازه عشایی، رویکرد های مختلف را مورد بررسی قرار داده اند و در نهایت سازه های پارچه ایی را طراحی نموده اند که دارای انحنا های زیبایی هستند و از فرم های منحصر به فردی بهره مند می باشند. در بعض مواقع این فرم ها در مقطع عرضی دارای انحنا های ملایم هستند و گاهی نیز نوک تیز می باشند. هم چنین با استفاده از این سازه ها  ترکیب های نو و غیر قابل باوری از این اشکال ایجاد شده است.

2- ایستگاه Denver Union اثر گروه معماری SOM

سازه غشایی PTFE ساخته شده توسط کمپانی Structyrflex

سیستم پارچه ایی در حال کشش، شاخصه یک سازه غشایی است. به این صورت که با استفاده از کابل، سیم، فولاد و یا هر نوع سیستم پشتیبان دیگر شناسایی می شود. کشش در پارچه موجب می شود تا سازه غشایی به جای داشتن ظاهری بدون چین و شکن، ظاهری یکدست داشته باشد. هم چنین کشش تحکیم شده در پارچه موجب مقاومت این سازه در مقابل شرایط آب و هوایی و آسیب های بالقوه می شود.

برای سازه غشایی داشتن فرم های دراماتیک متنوع و بی پایان امکان پذیر شده است، ولی بیشتر سازه های غشایی از دو شکل عمده: فرم زین اسبی و فرم مخروطی ایجاد شده اند.

 فرم زین اسبی : این فرم یک هذلولوی پارابولید می باشد که دو نقطه اوج و دو نقطه فرود از ویژگی های آن محسوب می شود. به عبارت دیگر، فرم زین اسبی شبیه به یک شبک مستطیلی خم شده است.

فرم مخروطی : این فرم شبیه به آتشفشان می باشد که داشتن یک قله ویژگی آن محسوب می شود.

این دو فرم قابلیت ترکیب شدن با یک دیگر را دارند و می توانند بی نهایت، فرم های متفاوتی را ایجاد نمایند. نقش این دو فرم در سازه های پارچه ایی مثل نقش دایره و مستطیل در معماری کلاسیک است.

3- سالن موسیقی soundform اثر Flangan lawrence

سازه غشایی ساخته شده توسط کمپانی Architen Landrell

در حال حاضر به صورت کلی سازه های پارچه ایی کششی مبتکرانه به دو دسته تقسیم می شوند:

 پارچه های مش : نوع دیگری از پارچه های روکش دار، پارچه های مش هستند، ولی میان کلاف های نخ آن ها، فواصل کوچکی وجود دارد. و به همین علت معمولا برای کاربری محافظت در برابر آفتاب، و فضای داخلی مورد استفاده قرار می گیرد.

پارچه های روکش دار : این سازه ساخته شده از پارچه های بافته شده است که از تمام جهات با یک روکش محافظ پایدار می شوند. معمولا این پارچه ها برای فضای خارجی مورد استفاده قرار می گیرند. این مقاله بیشتر بر روی این مورد تمرکز کرده است.

الیاف شیشه ایی با روکش پلی تترا فلورو اتیلن (PTFE) و پلی استر با روکش پلی وینیل کلراید (PVC) دو نوع از متداول ترین پارچه های روکش دار محسوب می شوند.

4- سالن تیراندازی لندن اثر گروه معماری MAGMA Architecture

پارچه پلی استر دارای روکش PVC : برای سازه های پارچه ایی کششی موقت و دائمی؛ بهترین گزینه متریال پلی استر دارای روکش PVC است. از ویژگی های این متریال می توان به مواردی از جمله: استحکام، انعطاف پذیری، خاصیت نیمه شفاف بودن و قیمت مناسب نسبت به الیاف شیشه ای دارای روکش PTFE و ETFE اشاره نمود. بر روی پلی استر، روکش PVC کشیده شده است، که این روکش دارای تثبیت کننده های UV، افزودنی هایی برای تاخیر آتش و مواد ضد قارچ می باشد. طول عمر این متریال  بیش از 20 سال است. البته امکان دارد پس از 20 سال ظاهر آن با تغییراتی مواجه شود. زیرا تمییز کردن این سطوح  به مرور زمان دشوار تر می شود. بنابراین تولیدکنند گان این متریال طول عمر آن را بین 10 تا 15 سال عنوان می کنند.

متریال PVC متمایز از سایر پلیمر ها می باشد و علاوه بر دوام و مقرون به صرفه بودن، دارای کلرین است.  ثابت شده است که کلرین بر روی سلامت انسان تاثیرات منفی دارد. و افزودنی های شیمیایی آن بر روی روند بازیافت مواد PVC تاثیرات منفی بسیاری می گذارد. بنابراین بر طبق توصیه معمارانی مانند: Perkins + will و سیستم های پیشتاز ارزش دهی متریال ها مثل Cradle to Cradle و Living Building Challenge تنها راه در امان بودن از خطرات وابسته به سلامتی، استفاده نکردن از این متریال است.

5- استادیوم da Amazonia اثر گروه معماری Schlaich bergermann partne

سازه غشایی PTFE ساخته شده توسط کمپانی Cento Tec

الیاف شیشه ایی با روکش PTFE : برای نخستین بار در دهه 60 شرکت DuPont، الیاف شیشه ایی با روکش PTFE را تولید نمود. و اوایل دهه 70 از این متریال برای ساخت در سازه غشایی استفاده شد. در اصل طول عمر این متریال 25 سال است. البته امروزه این بازه زمانی از این حد گذشته و به حدود 30 تا 50 سال رسیده است. در حال حاضر این محصول به عنوان با کیفیت ترین متریال مناسب برای ساخت سازه غشایی به شمار می رود. هم چنین اگر شما برای پروزه خود به دنبال متریالی با  عمر طولانی و هزینه نگهداری کم می باشید، بهترین گزینه استفاده از متریال الیاف شیشه ایی با روکش PTFE می باشد.

6- گالری Serpentine Sackler اثر زاها حدید

سازه غشایی PTFE ساخته شده توسط کمپانی Architen Landrell

یکی از ویژگی های قابل توجه PTFE این است که این ماده با اشعه UV به طور کامل رنگ بری و سفید می شود، به این معنی که برای 10 سال آتی، به راحتی ظاهر سفید رنگ این متریال حفظ می شود. رنگ PTFE قبل از نصب، خاکستری مایل به قهوه ایی است، که این رنگ نتیجه پروسه تولید است. هم چنین این پوشش در مقابل آلودگی های زیست محیطی حفظ شده و از بین نمی رود و به شکل طبیعی با آب باران پاک می شود. امروزه الیاف شیشه ایی با روکش PTFE با مقاومت های مختلف موجود می باشند. معمولا پارچه های ضخیم تر ادارای نیروی کششی بیشتری  هستند و میزان نور کمتری را از خود عبور می دهند. اما پارچه های لطیف تر از مقاومت کمتری برخوردار هستند و نور روز را بیشتر از خود عبور می دهند.

حتما ببینید : متریال منعکس دهنده نور

7- پاویون تابستانی گالری Serpentine در سال 2015 طراحی شده توسط Selgascano

ETFE : در واقع ETFE یک پارچه نیست بلکه یک غشا می باشد. ولی لازم است که به آن اشاره ایی داشته باشیم، زیرا از این متریال به عنوان جایگزینی برای الیاف شیشه سازه ایی به طور گسترده استفاده می شود. و کاربرد این متریال به شکل گسترده تری در حال افزایش می باشد. اگر اولویت شما در پروژه، استفاده از متریالی با ویژگی عایق حرارتی خوب است، بهترین انتخاب استفاده از ETFE می باشد.

8- کتابخانه و مرکز علمی Bankstown اثر گروه معماری fjmt

ابعاد : ساخت سازه غشایی امکان دارد در ابعاد و اشکال مختلفی صورت می گیرد. ولی هنگامی که به ابعاد این سازه ها می اندیشید، باید در نظر داشته باشید که هنگامی که قرار است پارچه برای ایجاد کشش، کشیده شود، چه فرمی پیدا می کند. معمولا ابعاد هر پانل، با استفاده از نتیجه مدل کامپیوتری به دست می آید و سپس با توجه به تغییرات پارچه ها در طول نصب، این ابعاد اصلاح خواهند شد.

9- المان Dismemberment, Site 1 اثر آنیش کاپور با پارچه های غیر متداول روکش دار PES

سازه غشایی ساخته شده توسط کمپانی Structurflex

رنگ : وقتی که از سازه های غشایی سخن می گوییم، به طور حتم رنگ استاندارد کارخانه ایی برای این سازه، رنگ سفید است. با استفاده از پارچه های رنگ روشن به شکل قابل توجهی مقدار حرارت جذب شده به داخل بنا کاهش می یابد. و در نتیجه به لحاظ زیست محیطی انتخاب پایدار تری وجود خواهد داشت. هم چنین انتخاب رنگ سفید در هنگام استفاده از PTFE، اقتصادی و ارزان تر می باشد. زیرا این متریال به طور طبیعی با استفاده از اشعه UV رنگ بری و سفید می شود. اگرچه لازم است بدانید بیشتر تولید کنندگان پارچه های کششی متنوعی را با طیف گسترده ایی از رنگ های درخشان ارائه می دهند.

شفافیت : ممکن است پلی استر با روکش PVC با میزان شفافیت متفاوت و قابلیت انتقال نور متفاوتی یعنی از پارچه های کاملا شفاف گرفته تا کاملا مات تولید شود. میزان شفافیت پارچه های PTFE  متفاوت بوده و معمولا میزان انتقال نور در آن ها مابین 7% تا 15% است. کیفیت نوری که از این غشا عبور می کند از نظر رنگی متعادل شده و بدون سایه و درخشندگی بیش از حد، در فضا پخش می شود. در بیشتر اوقات ETFE بسیار شفاف می باشد و نور را به میزان 85% انتقال می دهد. با این وجود  فویل ETFE ، به منظور ارائه میزان شفافیت متفاوت، می تواند مثل شیشه های لمینیت، فریت شود. در کل پارچه های نیمه شفاف این قابلیت را دارند که به طور ملایم استفاده شوند و فضایی روشن و جالب توجه را ایجاد نمایند که به شکل طبیعی نور آن تامین شده است.

10- نمایشگاه اتوموبیل Chedraui Supermarket شرکت سانتافه هیوندای، اثر گروه معماری Rojkind Arquitectos

سازه غشایی ساخته شده توسط کمپانی Architen Landrell

عملکرد حرارتی : با توجه به اظهارت شرکت Architen Landrell از دورانی که از سازه های پارچه ایی تنها برای استفاده در فضا های بزرگ که از نظر حرارتی تمهیداتی برای آن ها در نظر گرفته نشده بود، مدت زمان بسیاری می گذرد. پارچه Thermal، از محصولات پارچه ایی است که توسط کمپانی Architen Landrell تولید می شود. این پارچه متشکل از چندین لایه است که به منظور شکل دهی پوسته خارجی مورد استفاده قرار می گیرد. این متریال برای هر بنایی می تواند، تا 0.18 مقدار U-Value (فاکتور اندازه گیری میزان اثر بخشی ایزولاسیون یک متریال) به دست آورد و غلبه بر محدودیت های حرارتی نماید که همیشه سازه های پارچه ایی با آن مواجه بوده است.

بیشتر تولید کنندگان این غشا ها برای افزایش ایزولاسیون حرارتی سازه های کششی پارچه ایی از  ایروژل ( کاراترین متریال برای ایزولاسیون حرارتی تا به امروز) استفاده می نمایند. در پروژه هایی که مهمترین فاکتور موفقیت ایزولاسیون حرارتی می باشد می توان با تولیدکننده پارچه سازه ایی، برای ایزولاسیون نمودن محصول، رایزنی کرد.

11- پاویون United Nations Porte Cochere اثر استودیو طراحی و مهندسی FTL

سازه غشایی ساخته شده توسط کمپانی Architen Landrell

آکوستیک : سازه های کششی پارچه ایی با آستری های دارای خاصیت اکوستیک ، مانند ایزولاسیون حرارتی قابل دسترس هستند. بنابراین به میزان موثری قابلیت تغییر زمان خاموشی پس از تولید صوت را دارند و می توانند میزان قابلیت فهم یک سخنرانی در فضا را نیز افزایش دهند.

نگهداری : معروفیت سازه های پارچه ایی کششی به علت نگهداری راحت و آسان آن می باشد. بیشتر تولید کنندگان این محصولات مثل کمپانی Architen Landrell توصیه می کنند به منظور اطمینان حاصل از عمل کردن تمامی اجزای این سازه بهتر است هر ساله یک بار عملیات کنترل و نگهداری بر روی آن ها صورت گیرد.

12- استادیوم کیپ تاون اثر گروه معماران GMP Architects ، Louis Karol & Associates و Point Architects

سازه غشایی ساخته شده توسط کمپانی Hightex

عملکرد در مقابل بارش باران : طراحی سازه های غشایی باید به شکلی صورت گیرد که آب باران را به انتهایی ترین قسمت خود هدایت کنند و سپس آب باران از روی سازه به شکل طبیعی بر روی زمین ریخته شود. بیشتر تولید کنندگان این محصول، به منظور دور نمودن هر نوع آبی از روی این سازه و هدایت آن به سمت زمین، اقدام به نصب گاتر (ناودان های پیش ساخته) می نمایند.

عملکرد در مقال بارش برف : یکی از جنبه های چالش انگیز در ساخت سازه های غشایی، بار برف می باشد. زیرا برف به راحتی و به شیوه ایی که آب باران خارج می شود، به سمت زمین نمی ریزد. بنابراین در بعضی از این ساز ها از سیستم های ترکیبی حرارتی استفاده می شود تا برف را به سرعت آب کند.

منبع : architizer

ترجمه : از تحریریه معمارآپ