سازه‌های بادی سبک ترین سازه در معماری
سازه‌های بادی همان گونه كه از نام آن‌ها بر مي‌آيد، به‌وسیله فشار هوا متوقف مي‌گردند. داخل چنين سازه‌هايي همانند يك بالون تحت‌فشار است. به هنگامي كه اين سازه در ابتدا ممكن است به‌صورت مقوله‌اي ناخوشايند براي ساكنين يك ساختمان در نظر آيد، تفاضل فشار آن بيش از فشار نوسانات بارومتري يا فشار هواي معمولي نخواهد بود. كاربرد متعارف سازه‌هاي بادي شامل استادیوم‌های ورزشي، «حباب‌های» استفاده شده جهت پوشش دادن زمین‌های تنيس و استخرها و همچنين بسياري ديگر از پناهگاه‌های موقت مي‌باشد.
پهنای وسیعی از سازه‌ها که با استفاده از تحت‌فشار قرارگرفتن هوا به‌منظور سفت کردن یک پاکت نازک اجسام انعطاف‌پذیر برای شکل‌دادن یک سازه به کار می‌روند، سازه بادی هستند.
در حقیقت در این نوع سازه، پوسته‌ی آن که به شکل قسمت‌های لوله‌ای یا سلولی است با تحت‌فشار قرارگرفتن هوای داخل آن برای آماده‌سازی ساختمان به کار می‌رود.
انواع سازه بادی از نظر پروفیل
دو نوع اصلي سازه‌هاي بادي عبارت‌اند از سازه‌هاي داراي پروفيل بلند و سازه‌هاي داراي پروفيل كوتاه. پروفيل به بلندي يا ارتفاع سازه در ارتباط با دهنه آن اشاره دارد. سازه‌هاي داراي پروفيل بلند معمولاً به‌عنوان تأسیسات موقت يا سازه‌هاي ذخیره‌سازی مورداستفاده قرار مي‌گيرند و معمولاً به‌صورت خود ایستا هستند، يعني آن كه از هیچ‌گونه فونداسیون پشتيباني بهره‌مند نیستند.
بخش‌های اصلی سازه بادی
سازه‌های بادی به دو بخش اصلی تقسیم می‌شوند:
۱. سازه‌های دندانه‌ای پرشده از هوا
از مجموعه‌ای از لوله‌های پر شده از هوا (معمولاً قوسی شکل) فضایی محصور را به وجود می‌آورند (طاق یا گنبد)، تشکیل شده‌اند.
۲. سازه‌هایی با دیواره دوجداره، یکی از بخش های اصلی سازه
سازه‌هایی با دیواره‌ی دوجداره متشکل از پوسته‌های موازی هستند، پوسته‌ها به‌وسیله‌ی رشته‌ها یا دیافراگم‌ها و فضای میانی که دارای فشار تنظیم شده است نگه داشته می‌شوند.
رفتار سازه‌ای در این نمونه از سازه
فشار در اجزای پر شده از هوا باید مقدار قابل‌توجهی باشد تا استحکام لازم برای پایداری سازه و اعضا تکیه‌گاهی تأمین گردد. در یک لوله پر شده از هوا فشار داخلی در دو انتها سبب کشش طولی در پوسته می‌شود. در همان زمان، فشار داخلی در جهت جداره استوانه‌ای لوله تمایل به تبدیل پوسته به شکل دایره دارد و ایجاد کشش شعاعی در پوسته می‌کند.
اگر لوله در هر انتها دارای تکیه‌گاه باشد، خمش ایجاد شده باعث فشار در بالا و کشش در پایین می‌گردد. اگر کشش طولی در لوله (ایجاد شده به‌وسیله فشار دو انتها) بزرگ‌تر از خمش فشاری تولید شده در بالای لوله باشد، بخش بالایی پوسته در کشش باقی می‌ماند و تیر لوله‌ای بار را حمل خواهد کرد.
سازه‌های متکی بر هوا (نوعی سازه بادی)
تمامی سازه‌های متکی بر هوا تمایل به شکل نیمکره دارند؛ انحنای آن‌ها باید حداقل در یک جهت محدب باشد. معمولاً بیشتر اشکال از طریق دوران یک فرم خطی حول یک محور به دست می‌آیند با پوسته‌ای متکی بر هوا که شکل نهایی آن را می‌سازد.
شرایط بارگذاری در سازه‌های بادی متکی برهوا
در سازه‌های متکی بر هوا بارهای مرده (وزن پوسته و بارهای دائمی معلق از پوسته) و بارهای زنده (بار برف، باران، باد و بارهای وارده موقت) ارزیابی می‌شوند. علاوه بر این سازه برای بارهای ناشی از فشار هوا که برای باقی‌ماندن پوسته در کشش ذخیره می‌گردد و بارهای مرده و زنده را نگاه می‌دارد نیز تحت بررسی قرار می‌گیرد.
۱. بارهای مرده در سازه متکی بر هوا چگونه است؟
این بار (بار وزن) در پوسته‌های قابل انعطاف (پارچه)، قابل‌چشم‌پوشی است. اما اگر مصالح مقاوم‌تر برای سازه‌هایی که در آینده ساخته می‌شوند، به کار رود، در آن صورت وزن پوسته باید در نظر گرفته شود.
۲. منظور از بارهای زنده چیست؟
تجمع برف به علاوهٔ بار یکنواخت و قابل پیش‌بینی نسبی ناشی از انباشته شدن برف، مسئلهٔ مهمی برای سازه‌های متکی بر هواست. به‌خصوص هنگامی که خیز منحنی کم باشد (خصوصاً در دهانه‌های طولانی). بار ناشی از نیروی باد امری مهم در سازه‌های متکی بر هواست. در سازه‌ای با خیز تند، فشار باد بر بخش پایین‌تر گنبد در جهت مقابل باد تمایل به متعادل کردن فشار تکیه‌گاهی داخلی دارد و سبب فروریختن داخلی در اثر فشاری که متعادل شده است، در هر جهت می‌گردد.
۳. بارهای ناشی از فشار هوا
این بار به‌صورت عمود و به طور یکنواخت بر پوسته عمل می‌نمایند. برای شرایط بارگذاری بدون بار برف، فشار واقعی موردنیاز برای نگهداری چنین سازهٔ سبک وزنی تقریباً ۱۰/۵ نیوتن بر مترمربع است. فشار هوای داخل به‌وسیلهٔ پمپ‌های مکانیکی هوا تأمین می‌شود. هزینه چنین پمپ‌هایی تقریباً برابر هزینهٔ دستگاه تهویه مطبوع در آب‌وهوای یکسان می‌باشد. در بعضی از سازه‌ها از نیروی باد جهت تنظیم فشار داخل استفاده کرده‌اند. شیوهٔ دیگر تنظیم فشار هوای داخل به‌کارگیری تفاوت دمای درون و بیرون است.
مصالح مورد استفاده در سازه بادی
در عین این که استفاده از پوسته‌های قابل ارتجاع برای مدل‌های مطالعاتی مفید است، در واقعیت تمامی سازه‌های بزرگ پوسته‌ای از مصالح با حداقل کشش در زیر بار ساخته می‌شوند. شکل نهایی به‌وسیلهٔ شکل‌گیری پانل‌های پارچه‌ای یک‌لایه قبل از ساخت، تقریباً با همان حالتی که چادرها شکل می‌گیرند، تعیین می‌گردد. از سال ۱۹۷۴، سازه‌های هوای فشرده بزرگ از پوستهٔ فایبرگلاس با پوشش تفلون ساخته شده‌اند.
مزایای استفاده از سازه بادی
۱. این نوع سازه یا اسکلت بادی با استفاده از تکنولوژی منحصربه‌فرد ساختمان‌سازی در نوع خود بی‌نظیر و بی‌همتاست. خصوصاً در مقایسه با انواع سازه‌ها و سیستم‌های متداول امروزی با یک‌دوم هزینه تمام شده و یک‌سوم زمان اجرایی قابل‌اجرا است.
۲. استفاده از مصالح معمول از قبیل (آجر، بلوک، گچ و غیره) را کنار گذاشته و در زمینه مصرف مصالح، سرمایه و وقت صرفه‌جویی بسیار می‌شود.
۳. ایستایی سطح سازه با هراندازه و ابعاد از طریق فشار هوای داخل سازه کنترل می‌گردد.
۴. مصرف برق برای روشنایی در این نوع سازه‌ها در طول روز به حداقل ممکن خواهد رسید و در هنگام شب نیز با استفاده انعکاس نور در این نوع سازه‌ها می‌توان جلوه‌های زیبایی را ایجاد نمود.
۵. این سازه‌ها امکان ایجاد دهانه‌های باز و بزرگ را با هر طول و عرض و ارتفاعی دارا هستند.
۶. سازه‌های بادی را می‌توان ضمن ثابت‌بودن، متحرک نیز طراحی نمود و کلیه نیازمندی‌های ما را از نظر مکانی و زمانی مرتفع می‌سازد.
۷. مقاومت زیادی در برابر زلزله دارند.
۸. آلودگی زیست‌محیطی آن ها بسیار کم است.
۹. به‌وسیله گردش هوا، باعث رفع آلودگی هوای داخلی می‌شوند.
معایب استفاده از این نوع سازه
۱. یکی از عواملی که باعث گسیختگی پوسته می‌شود نور خورشید و فرسودگی هستند که باعث تکرار خم‌شدگی، سایش و سوراخ شدن می‌گردند.
۲. در برابر وسایل نوک‌تیز مقاوم نیستند.
۳. این نوع سازه پایداری دائمی ندارد و به‌صورت موقت ساخته می‌شوند.
۴. در برابر آتش‌سوزی مقاومتی ندارند.
نمونه موردی از سازه بادی
اولین تالار کنسرت بادی سفر در نقاط مختلف ژاپن که در زمین‌لرزه و سونامی سال ۲۰۱۱ تخریب شدند، اجرا شده است. این سازه متحرک که توسط مجسمه‌ساز انگلیسی AnishKapoor و معمار ژاپنی ArataIsozaki طراحی شده، میزبان کنسرت‌های بین‌المللی، کارگاه‌ها و پرفورمنس‌های سنتی و مدرن به‌عنوان بخشی از جشنواره Lucerne Ark Nova خواهد بود. این سازه بالون شکل اکنون در شهر مات و شیما قرار دارد و در حال راه‌اندازی است و سازندگان امیدوارند بتوانند شادی و نشاط را در شکل موسیقی، از طریق این سازه به آسیب‌دیدگان زمین‌لرزه منتقل کنند. این سازه مدرن گنجایش حدود ۵۰۰ نفر را دارد و دیوارهای نیمه شفاف بنفش آن و نیمکت‌های دست سازش، فضایی صمیمانه و شاد ایجاد کرده است.
برای طراحی داخلی، طراحی نقشه و طراحی نما ساختمان می توانید سفارش خود را به صورت آنلاین در سایت ما ثبت کنید!!
