اهمیت سازه های خاکی در معماری
این سازه های خاکی ساده مزایای چشمگیر محیطی را به همراه دارند. در فرایند ساخت خشت خاك از زمین فشرده برای ساختن سازه‌هایی با انرژی كم، نسوز و قابل‌تجزیه بیولوژیك استفاده می‌شود كه در صورت ساخت صحیح، سال‌ها دوام می‌آورند. این‌یک روش ساختمانی باستانی است و اولین استفاده از آن به ۸۳۰۰ سال قبل از میلاد بازمی‌گردد.
خشت در سازه های خاکی چیست؟
خشت ماده‌ای است که در اثر اختلاط زمین با آب و سایر مواد آلی برای اتصال (مانند کاه یا کود) در سازه های خاکی ایجاد می‌شود. کلمه خشت از عربی “al ṭūb” به معنی «آجرها» گرفته شده‌است. خشت در جوامع خشک و نیمه‌خشک که در آن چوب کمیاب بود و هست، بسیار محبوب شد. كمتر از یک‌سوم جمعيت جهان امروز بخصوص در كشورهاي درحال‌توسعه از ساختارهاي خاكي استفاده می‌کنند. روند ساخت‌وساز و خانه‌های حاصل هر دو پایدار هستند. زیرا مواد محلی فراوان است و می‌توانند ساختمان‌های بسیار کم‌مصرف ایجاد کنند.
چگونه یک‌خانه خشتی ساخته می‌شود؟
اجداد ما زمین را به‌عنوان ماده‌ای اقتصادی و فراوان به رسمیت می‌شناسند که به فن‌های ساختمانی بسیار ساده نیاز دارد. خانه‌های خشتی به‌طور سنتی بر پایه‌ای محکم ساخته شده که از سنگ، سیمان یا حتی صدف‌های دریایی ساخته می‌شوند. سپس سازندگان با چیدن آجرهای خاکی بر روی یکدیگر دیوارهای خشتی را برپا می‌کنند. آجر خشتی از خاک متراکم با قوام رس کوچک تشکیل‌شده است. خاک ایده آل معمولاً درست در زیر لایه بالایی زمین یافت می‌شود. خاک همراه باکمی آب قالب می‌شود. مقدار کمی از مواد خشک، مانند نی یا چمن، به‌عنوان ماده اتصال‌دهنده استفاده می گردد.
زیاد یا خیلی کم مواد خشک می‌تواند مقاومت ساختار خشت را کاهش دهد. مواد خشک در برابر ترک‌خوردگی که در هنگام خشک شدن و کوچک شدن آجر ایجاد می‌شود، مقابله می‌کنند. میزان آب در آجر نیز باید دقیق باشد. بیش‌ازحد می‌تواند خشت را ناپایدار کند. این مخلوط را که معمولاً با دست مخلوط می‌شود، به شکل چوبی قرار داده و تراز می‌کنند. با گرفتن قالب، آجرها برداشته می‌شوند و برای مدت چند روز در یک سطح تراز قرار می‌گیرند. پس از آن چندین هفته هواگیری می‌شود. آجرهای خشتی حاصل هرگز در کوره قرار نمی گیرند پس هرگز ضد آب نمی‌شوند. اما رطوبت اساسی در آجرهای خشتی خاصیت انعطاف‌پذیری لازم برای اتصال به یکدیگر را به آن‌ها می‌دهد.
اجرای سقف در خانه‌ها با سازه های خاکی
برای تحمل وزن سقف، دیواره‌های خشت باید ضخیم باشد. دیوارها با چیده شدن آجرهای خشت ساخته می‌شوند. شبیه آجرهای ماسونی معمولی، با استفاده از ملات های خاکی یا آهک برای اتصال به هم و کاهش انقباض. یک مطالعه پایداری حرارتی در دیواره‌های خشت به ضخامت ۵۰ سانتی‌متر را تأیید کرد که عرض استاندارد خانه‌های خاکی در قبرس در نظر گرفته‌شده است که خشت خرده از دوران نوسنگی است.
اجرای کف‌پوش در خانه‌های خشتی
کف‌پوش یک‌خانه خشتی شبیه یک‌خانه مدرن است. چوب سخت، سنگ‌فرش و کاشی از گزینه‌های موجود و همچنین آجر خشتی یا آجری در اجرای کف‌پوش خانه های خشتی وجود دارد. ازنظر تاریخی، در محیط‌های خشک که چوب کمیاب و خشت خیز بود، از سقف‌های آجری طاقی دار یا گنبدی استفاده می‌شد. در جنوب غربی آمریکای شمالی در قرن هفدهم، سقف‌های مسطح کمی شیب‌دار با دیوارهای پارانت معمول بود که با استفاده از چوب‌های پوشیده از شاخه یا پارچه و سپس گل خشت ساخته می‌شد. در قرن‌های ۱۹ و ۲۰، سقف‌های شیروانی محبوب و بعداً Terra Cotta و ورق فلز محبوب شدند.
گچ لجن ایجادشده با مخلوط کردن خاک رس، شن و ماسه، آب و یک ماده خشک برای محافظت بیشتر در برابر عناصر به قسمت خارجی خانه خشت خیز، زده می‌شود. ازآنجاکه آجرهای خاکی نسوز ضد آب نیستند، یک‌خانه خشتی ماندگار نیاز به نگهداری دوره‌ای دارد. سقف‌ها و دیوارهای خشتی معمولاً به دلیل مشکلات مربوط به آب مستعد آسیب دیدن هستند. اگر خانه خشتی نادرست ساخته شود. آسیب ساختاری بیشتری می‌تواند رخ دهد. با وصله یا جایگزینی خشت خدشه‌دار شده با آجر جدید یا همان مخلوط خشت خالص، می‌توان خرابی یا خسارت را برطرف کرد.
مزایای محیطی سازه های خاکی
_ به دلیل آرایش خاکی، دیواره‌های خشتی دارای جرم حرارتی بالایی هستند و قادر به جذب گرما در طول روز برای خنک نگه‌داشتن خانه در هنگام آفتاب هستند. گرما را به‌آرامی در شب آزاد می‌کنند تا فضای داخلی گرم شود. این روند مصرف انرژی را در محیط‌های گرم و خشک، کم نگه می‌دارد. یک مطالعه اینرسی حرارتی دیواره‌های خشت را به‌عنوان یکی از عوامل اصلی تأخیر در انتقال گرما توصیف کرده است. بااین‌حال، تحقیقات نشان داده است که بلوک‌های خشتی در مناطق سردسیر عایق‌بندی خوبی ندارند.
- _ ماده طبیعی مورداستفاده در خشت خالص مصرف انرژی خالص و تولید ضایعات سازه را به میزان قابل‌توجهی کاهش می‌دهد. یک مطالعه نشان داد که ۳۷۰ گیگا ژول انرژی صرفه‌جویی می‌شود و ۱۰۱ تن CO2 هرساله با استفاده از خشت هدایت می‌شود. یک گیگا ژول برابر با ۲۷۷.۸ کیلووات ساعت یا معادل نگه‌داشتن یک لامپ ۶۰ واتی به مدت شش ماه است.
- _ در مقایسه با مصالح ساختمانی مدرن، آجرهای خشتی حداقل زباله کل را تولید و اصلا زباله‌های خطرناک تولید نمی‌کنند. هنگامی‌که مواد از محیط محلی برداشت می‌شود، انرژی حمل‌ونقل به‌طور قابل‌توجهی کاهش می‌یابد. از دیگر مزایای خشت می‌توان به انتقال صدا کم و توانایی صاحبان خانه برای داشتن نقش اساسی در ساخت خانه خود به دلیل سادگی روش اشاره کرد. علاوه بر این، یک‌خانه خشتی ازنظر طراحی بسیار قابل تنظیم است و تجهیزات ساخت‌وساز گران‌قیمت به حداقل می‌رسد.
_ درحالی‌که خشت در سال‌های اخیر محبوبیت خود را به‌عنوان یک روش حفاظت و جایگزین پایدار برای خانه‌های سنتی به دست آورده است، اما موانعی را نیز به همراه دارد. هنگام در نظر گرفتن این روش ساختمانی و همچنین نگهداری موردنیاز برای اطمینان از اینکه خانه خشتی در آینده پایدار است، باید مکان را در نظر گرفت. بااین‌حال، کارایی‌های محیطی آن، خشت را برای افرادی که در آب‌وهوای خشک زندگی می‌کنند، به گزینه‌ای مناسب برای ساخت تبدیل کرده است.
خصوصیات ژئوتکنیکی خاک
خاصیت ژئوتکنیکی مختلف خاک تأثیر متفاوتی بر ساختارهای مهندسی عمران دارد. آن‌ها همچنین به یکدیگر بستگی دارند. خصوصیات به شرح زیر است:
وزن مخصوص مناسب خاک
وزن مخصوص نسبت جرم مواد جامد خاک به حجم مساوی آب است. این‌یک ویژگی مهم شاخصی برای خاک‌ها است که ارتباط تنگاتنگی با کانی‌شناسی یا ترکیب شیمیایی دارد و همچنین تاریخ هوازدگی را منعکس می‌کند. ازنظر رفتار کیفی خاک نسبتاً مهم است و در طبقه‌بندی مواد معدنی خاک مفید می باشد، به‌عنوان‌مثال مواد معدنی آهن دارای وزن مخصوص بیشتری نسبت به سیلیس‌ها هستند. این ایده در مورد مناسب بودن خاک به‌عنوان یک ماده ساختمانیبسیار مهم است. مقدار بالاتر از وزن مخصوص باعث مقاومت بیشتر جاده‌ها و پایه‌ها می‌شود. همچنین در محاسبه نسبت درجه اعتبار، تخلخل، درجه اشباع و سایر پارامترهای خاک استفاده می‌شود.
شاخص تراکم مخصوص خاک
درجه تراکم خاک‌های ریزدانه در رابطه با حداکثر تراکم خشک برای یک تلاش فشرده‌سازی خاص، مانند ۹۰٪ تراکم نور یا تراکم پروکتور اندازه‌گیری می‌شود؛ اما در مورد خاک‌های دانه‌درشت، نوع دیگری از شاخص برای تراکم استفاده می‌شود. بسته به شکل، اندازه و درجه‌بندی دانه‌های خاک، خاک‌های دانه‌درشت می‌توانند در دو حالت فشرده‌سازی شدید، یعنی در سست‌ترین و متراکم‌ترین حالت، باقی بمانند. با استفاده از نمایه‌ای به نام چگالی نسبی یا شاخص چگالی می‌توان هر حالت متراکم میانی را با این دو حالت شدید مقایسه کرد.
شاخص تراکم به درصد بیان می‌شود و به‌عنوان نسبت تفاوت نسبت باطل یک خاک بدون انسجام در حالت سست و هر یک از نسبت‌های باطل داده‌شده به تفاوت بین نسبت‌های باطل آن در حالت سست و متراکم تعریف می‌شود. این اندازه‌گیری میزان فشردگی و پایداری یک‌لایه است. تراکم نسبی یک ویژگی دلخواه رسوب شنی می باشد. به معنای واقعی، بیانگر نسبت کاهش واقعی حجم حفره‌ها در یک خاک شنی به حداکثر کاهش ممکن در حجم حفره‌ها است. یعنی ماسه تحت بررسی تا چه حد قادر به تراکم بیشتر از حالت طبیعی می باشد. تعیین آن در فشردگی خاک‌های دانه‌درشت و ارزیابی ظرفیت تحمل ایمن خاک‌های شنی مفید است.
آشنایی با محدودیت‌های سازگار خاک
قوام یک خاک دانه‌ریز تا حد زیادی تحت تأثیر محتوای آب خاک است. کاهش تدریجی محتوای آب دوغاب خاک‌ریز دانه باعث می‌شود، خاک از حالت مایع به حالت پلاستیک، از حالت پلاستیک به حالت نیمه جامد و درنهایت به حالت‌جامد برسد. محتوای آب در این تغییرات حالت برای خاک‌های مختلف متفاوت است. به محتویات آب مربوط به این تغییرات حالت، محدوده آتتربرگ گفته می‌شود. محتوای آب مربوط به انتقال از یک حالت به حالت دیگر به‌عنوان حد مایع، حد پلاستیک و حد انقباض شناخته می‌شود. حد مایع یک خاک، مقدار آب است که به‌صورت درصد وزن خاک خشک‌شده در کوره، در مرز بین حالت‌های مایع و پلاستیک قوام خاک بیان می‌شود.
خاک دارای مقاومت برشی بسیار ناچیز است. حد پلاستیکی یک خاک، مقدار آب است که به‌عنوان درصدی از وزن خاک خشک‌شده در کوره، در مرز بین حالت‌های پلاستیکی و نیمه جامد قوام خاک بیان می‌شود. حد پلاستیکی برای خاک‌های مختلف دارای دامنه محدودی از مقادیر عددی است. شن و ماسه مرحله پلاستیکی ندارد، اما شن و ماسه بسیار ظریف، انعطاف‌پذیری کمی دارد. حد پلاستیک یک خاصیت مهم خاک است. جاده‌های زمینی با این محتوای آب به‌راحتی قابل‌استفاده هستند. کار خاک‌برداری و کشت کشاورزی می‌تواند با حداقل تلاش با خاک در حد پلاستیک انجام شود. گفته می‌شود خاک در محدوده پلاستیک قرار دارد که دارای محتوای آب بین حد مایع و حد پلاستیک باشد.
دامنه حالت پلاستیک با تفاوت بین حد مایع و حد پلاستیک داده می‌شود و به‌عنوان شاخص پلاستیکی تعریف می‌شود. از شاخص پلاستیسیته در طبقه‌بندی خاک و در روابط مختلف با سایر خصوصیات خاک به‌عنوان یک ویژگی اساسی خاک استفاده می‌گردد. بر اساس شاخص انعطاف‌پذیری، خاک‌ها توسط آتتربرگ طبقه‌بندی شده‌اند و همبستگی بین شاخص انعطاف‌پذیری، نوع خاک، درجه انعطاف‌پذیری و درجه انسجام را نشان می‌دهد.
چرا نوع خاک این‌قدر مهم است؟
نوع خاک در سازه های خاکی ازاین‌جهت مهم است که به ما می‌گوید زمین هنگام خیس بودن و خشک بودن چه مقدار حرکت می‌کند. سپس این موضوع به ما می‌گوید که دال شما چقدر حرکت خواهد کرد و سپس از این اطلاعات هنگام طراحی دال و پایه استفاده می‌شود. ازآنجاکه پایه‌ها و تخته‌های خانه برای کار با حرکت زمینی مورد انتظار طراحی‌شده‌اند، اگر میزان حرکتی که مهندس انتظار دارد زیاد یا شدید باشد، برای این کار باید پایه‌ها و دال را تقویت کرد. این می‌تواند هزینه خانه شمارا افزایش دهد. هرچه واکنش و حرکت در خاک بیشتر باشد. مهندسی بیشتری در دال موردنیاز است. همه این موارد گران‌قیمت هستند.
برای طراحی داخلی، طراحی نقشه و طراحی نما ساختمان می توانید سفارش خود را به صورت آنلاین در سایت ما ثبت کنید!
