سازه پارچه ای

در اواخر قرن ۲۰، طراحی‏ های معمار آلمانی، فرای اوتو نشان داد که با اندکی خلاقیت و دانش عمیقی از پارچه و مهندسی سازه، چه سازه‏ های زیبایی می‏توان ساخت. از آن زمان به بعد، دانش سازه‏ های پارچه‏ ای و کششی به گونه‏ ای دیگر مطرح گردید.

توانایی پارچه در خلق سطوح دو قوسی و قابلیت عبور نور ذاتی آن، همواره برای طراحان و معماران جذاب بوده است. با پیشرفت نرم‏ افزارهای کامپیوتری در زمینه‏ طراحی و محاسبه‏ این سازه ‏ها، دنیای سازه‏ های پارچه‏ ای شکل تازه ‏ای به خود گرفت.

تعریف سازه های پارچه ای :
غشا ورقه‌ای نازک از ماده است که تنها در برابر کشش مقاومت دارد و دربرابر فشار و خمش هیچ مقاومتی ندارد، پارچه را می‌توان بهترین نمونه از غشاها و سازه چادری نام برد. سازه چادری از دو جزء تشکیل شده است؛

پارچه: پوسته کششی نازکی است که نیروی کششی را انتقال می‌دهد.
عناصر فشاری: قوس‌ها و ستون‌ها که نیروی فشاری را انتقال می‌دهند. لبهٔ چادر همواره تمایل به لرزیدن در مقابل نیروهای باد و سایر نیروها را دارد، به همین علت معمولاً لبه چادررابه صورت مقعر می‌سازند که همواره در کشش باقی بماند و از پارگی آن جلوگیری شود.
tensile sample
سازه پارچه ای

شکل و فرم سازه های کششی :
قطعات مسطح بزرگ پارچه در مقابل نیرو بسیار ضعیف عمل میکنند. تصور کنید چهار نفر، هر کدام نخی که به یک توپ تنیس متصل است را میکشند. حال اگر نفر پنجمی نیرویی عمودی از بالا به توپ وارد کند، به آسانی می تواند آن را منحرف کند. حال پارچه ای را تصور کنید که این گونه آویخته شده باشد. حال اگر دو رشته نخ روبه روی هم را به سمت بالا و دو رشته دیگر را پایین بکشند، توپ در فضا قفل میشود.

اگر همین کار را با پارچه انجام دهید یک سطح آنتی کلاستیک دو قوسی خلق کرده اید. این اسم بسیار تخصصی به نظر میرسد ولی در حقیقت یکی از سه فرم اصلی سازه های پارچه ای است که عبارت اند از: فرم های زین اسبی، خیمه ای (مخروطی) و طاق (آرک).

لبه های پارچه :
پارچه باید به نحوی به یک سازه نگه دارنده متصل شود. برای این منظور دو راهکار اصلی وجود دارد. لبه ثابت و ممتد یا لبه پاکتی با نقاط اتصال در گوشه ها.

در روش اول پارچه درون یک پروفیل آلومینیومی قرار میگیرد و به آسانی به سازه پیچ میشود.

در روش دوم لبه پارچه دولا میشود و یک پاکت ایجاد میکند که از درون آن کابل عبور داده میشود. کابل در پوشه ها به یک صفحه متصل به سازه اصلی وصل میشود. با این روش میتوان برای لبه ها ناودان طراحی کرد تا آب باران را جمع و هدایت کند.

پیش تنیدگی :
پارچه هایی که در سازه های کششی مورد استفاده قرار میگیرند، ویژگی های کشسانی متفاوت دارند، ولی هیچ یک در طول زمان دچار خزش نمیشوند. پارچه ها در دستگاه کشش دو محوری آزمایش میشوند. تنش وارده به نمونه معادل تنشی است که در سازه واقعی به آن وارد خواهد شد. نتایج حاصل از این آزمایش مشخص میکند که پارچه چگونه باید ساخته شود. پارچه ها معمولاً مقداری کوچکتر از اندازه واقعی مورد نیاز ساخته میشوند، زیرا هنگامی که پارچه تحت تنش قرار میگیرد اضافه طول پیدا میکند و در نهایت به اندازه مورد نظر ما میرسد.

انتخاب پارچه:
عوامل اصلی انتخاب عبارتند از : مقاومت، قابلیت عبور نور، رنگ و از همه مهمتر طول عمر پارچه. از سازه هایی که در فضاهای باز بنا میشوند انتظار میرود در هر گونه شرایط جوی بین ۵ تا ۳۵ سال کارایی خود را حفظ کنند.

قیمت پارچه نیز در انتخاب آب موثر است. البته باید توجه داشت که سهم پارچه خریداری شده از کل هزینه پروژه، ۱۰ درصد است.

خوشبختانه در سال های اخیر قابلیت بازیافت پارچه برای کارفرمایان اهمیت یافته و به این نکته نیز در انتخاب پارچه توجه میشود.

tensile sample
سازه پارچه ای tensile

عایق بندی :
اغلب سازه های پارچه ای برای پوشش فضاهایی به کار میروند که به گرمایش نیازی ندارند. غشاها با توجه به وزن بسیار کم آنها، در برابر شرایط هوای خارج بیش از آنکه مانند یک سد و مانع عمل کنند، نقش یک فیلتر را بازی میکنند. ولی میتوان از سازه های چند لایه استفاده کرد که از یک پوسته داخلی و خارجی و یک لایه عایق میانی تشکیل شده اند. یکی از معایب این راهکار، از دست رفتن قابلیت عبور نور پوسته است، ولی امروزه دستاوردهای جدیدی با قابلیت عبور نور، نظیر نانو ژل وجود دارند که البته استفاده از آنها به بودجه بستگی دارد. طراحی سازه به صورت دو لایه، خطر چگالش (جمع شدن قطرات آب روی پوسته) را کاهش میدهد.

امنیت در برابر آتش :
تمامی پارچه های معماری در برابر آتش آزمایش و رتبه بندی میشوند. پلی استرها با پوشش PVC آتش گریز هستند که از مزایای آنهاست، چرا که به خروج شعله و دود از محیط کمک میکند. الیاف شیشه ای با پوشش متفاوت، دود کمی تولید میکنند و مدتی طولانی در برابر آتش ایستادگی میکنند تا جایی که در دماهای بالا نقاط اتصال از بین بروند. پارچه هایی که قطرات مذاب تولید میکنند در معماری این سازه ها جایگاهی ندارند. سیستم های اروپایی میزان شعله وری، گازهای حاصل از سوختن و قطرات مذاب را اندازه گیری و رتبه بندی میکنند.

عملکرد صوتی :
برای آنکه عایق بندی صوتی مناسبی داشته باشیم، به جرم زیادی نیاز است که متاسفانه پارچه این ویژگی را ندارد . ولی پارچه ها به میزان قابل توجهی، طنین صدا را در فضاهایی با سطوح سخت کاهش میدهند و محیطی آرام تر ایجاد میکنند. برای دستیابی به محیطی با ویژگی عایق صوتی مناسب، یکی از راهکارها ترکیب مش پارچه ای با پانل صوتی در پشت آن است. در حال حاضر پارچه ویژه ای توسط Mermet طراحی و مهندسی شده که صداهایی با فرکانس متوسط تا بالا را کاهش میدهد در حالی که هنوز قابلیت عبور نور را داراست.

کاربردهای سازه های پارچه ای :
این سازه ها کاربرد بسیار متنوعی دارند، از جمله : استادیوم، صحنه نمایش، مراکز خرید سرپوشیده، ایستگاه های وسایل نقلیه عمومی، پیاده رو، فضاهای ورزشی، زمین بازی، ورودی ساختمانها، حیاط مرکزی و … .

پیشرفت دانش و گسترش سازه های پارچه ای طی ۵۰ سال اخیر چشمگیر بوده و سرعت فناوری و انطباق پذیری آنها به سرعت در حال افزایش است، چرا که مواد مهندسی جدیدی هر روز به بازار عرضه میشوند که به ذهن خلاق معماران و طراحان اجازه هر گونه ایده پردازی را میدهد.

فضاهای داخلی :
استفاده از پارچه در فضاهای داخلی تنوع بیشتری دارد، زیرا میتوان از محدوده وسیع تری از مواد و همچین سازه های سبک تر استفاده کرد. مانند: سایبان، سقف، دیوار، دکور و … .

ویژگی های محیطی سازه های پارچه ای :
سازه های پارچه ای از چند جهت قابل توجه هستند:

شرایط جوی
پناه باران
ویژگی های حرارتی
روشنایی
عایق صوتی

قابلیت بازیافت