معماری با پارچه (Textile Architecture) یا سازه کششی

آنچه در این مطلب می خوانید:

ساختارهای قابل اجرا توسط پارچه

کاربرد پارچه در نما

ویژگی های PVC-PES

ویژگی های فایبر گلاس پوشیده از PTFE

ویژگیهای فویل ETFE

خواص اکولوژیکی پارچه ها

مشخصات فنی پارچه ها در سازه کششی

نمونه های موردی

بیشتر مردم حداقل یک شب را در چادر مسافرتی خوابیده اند. این چادر به طور قطع این حس خوشایند را در افراد ایجاد می کند که با اینکه تنها لایه باریکی بین آنها و طبیعت وجود دارد، در برابر طبیعت محافظت می شوند.

سکونتگاه های پارچه ای دارای تاریخچه ای طولانی هستند که به دوران پالئولیتیک می رسد و نشان دهنده یک نمونه اولیه از ساختارهای ساختمانی است که تا به امروز ادامه یافته است. سازه پارچه ای به عنوان جزئی از اجزای یک سازه معماری معرفی شده و مورد توجه قرار می گیرد که از جمله نخستین عناصر برقرار کننده تماس یک کاربر با یک ساختمان هستند.

پارچه های معماری بسیار سبک بوده، به سرعت اجرا می شوند، به راحتی حمل می شوند، قابلیت تغییر شکل دارند و به راحتی قابل انهدام هستند. این سازه به طور ابتدایی در نقش یک لایه محافظ در برابر باد، پرتوهای شدید نور خورشید و باران عمل می کند اما با این حال معماری پارچه (یا همان سازه کششی) بر خلاف تصور عموم چیزی بسیار بیشتر از ساخت یک سیستم حفاظتی یا یک چتر است. 

این سازه در واقع دانش فنی را با ادراکات زیبایی شناسانه پیوند می زند. معماری پارچه، با به کارگیری مصالح نو آورانه و توسعه طرح های منحصربفرد، خلاقانه و فنی می باشد و از آنها برای پیاده سازی پروژه های معماری و محوطه سازی های چشم نواز بهره گرفته می شود. این پارچه ها این امکان را برای معماران فراهم می کند تا طرح های مبتکرانه را بدون هیچ محدودیتی و همچنین به صورت سفارشی اجرا کنند. 

ساختارهای قابل اجرا توسط پارچه

فرم های نامحدود با پارچه قابل اجرا است. اغلب پارچه ها بخشی از یک سازه بار بر هستند. انواع سازه اجرایی با این مصالح می تواند به سازه کششی سبک وزن، ساختار پنوماتیک (pneumatic)، و ساختاری که پارچه نقش بار بر ندارد، دسته بندی شود.

قابلیت جالب این پارچه ها که سازه های کوچک و متوسط را تحت تاثیر قرار می دهد این است که قابلیت دارند تا به عنوان عضوی از ساختار خود پشتیبانی کننده به کار رود. 

در تصویر زیر نمونه هایی از ساختارهای قابل اجرا توسط پارچه آورده شده است:

کاربری پارچه های معماری

• در اغلب موارد اجزای پارچه ای در نقش یک سایبان (سایه انداز در نما و مقابل درب و پنجره یا یک عضو سایه انداز مجزا در محوطه ها) عمل می کند.

•     بر روی پشت بام ساختمانهای مونومنتال و به جهت پوشش دهانه های وسیع قابل کاربرد است.

•     ایجاد سازه و فضاهای موقت و دائمی مانند نمایشگاهها.
•     در فضاهای داخلی شوروم ها و نمایشگاهها به جهت تفکیک فضایی و یا ایجاد فضاهای خلاقانه موقت و دائم.

•     برای ایجاد المانهای شهری  

کاربرد پارچه در نما

در کشور هایی با آب و هوای گرم، سایه و سایه اندازی یکی از موضوعات محوری معماری است. نماهای پارچه ای و سیستم های محافظ در مقابل نور خورشید می توانند به طور وسیعی میزان مصرف انرژی را در یک ساختمان کاهش دهند. به علاوه فرصت ها و موقعیت هایی که این پارچه ها به لحاظ زیبایی شناسانه در نمای ساختمان ها ایجاد می کند قابل تحسین است. این پارچه ها در بازسازی نماهای تاریخی و همچنین نماهای مدرن قابل اجرا است.

انواع پارچه های کاربردی در معماری

•  پارچه های معماری اغلب به صورت پارچه های اندود شده، مش، ورق یا فیلم مورد استفاده قرار می گیرند. 
• برخی از انواع پارچه های غیر متداول عبارتند از پارچه های نخی و ترکیبات پلی استر که در برابر جریانات آب و هوایی مقاوم سازی می شوند و اکثرا در سازه های متوسط و کوچک کاربرد دارد.
•   پارچه های فلزی برای پوشش نماها که به جهت حفاظت فضاهای درونی از تابش مستقیم نور خورشید به کار می روند. 
• لازم به ذکر است که اکثر پارچه های معماری اندود شده یا لمینت شده هستند. متداول ترین پارچه های به کار رفته به جهت معماری، پارچه های پلی استر پوشیده از PVC-PES و فایبر گلاس پوشیده از PTFE است. 
•  فایبر گلاس پوشیده از سیلیکن نیز جدید ترین نوع پارچه است که اخیرا وارد بازار شده است. 
•  پارچه های رایج نیز عباتند از: پارچه های فلوروپلیمرها اندود شده از جمله (PTFE, ETFE, PVDF)، فایبرگلاسهای پوشیده از PVC، و پارچه های شکل یافته از الیاف آرامید. فلوروپلیمرها مانند PTFE برای سازه های متحرک مناسب هستند.

ویژگی های PVC-PES

•    مقاومت کششی و انعطاف پذیری بالایی دارد
•    ارزان و مقرون به صرفه است.
•    15 تا 20 سال طول عمر دارد.
•    برای سازه ها با دهانه های وسیع و سازه های موقت مناسب است.
•    انواع شفاف این محصول با درصد شفافیت بالا نیز موجود است.
•     مقاومت بالا در برابر آتش سوزی دارد.
•     مقاومت در برابر خراشیدگی دارد.

ویژگی های فایبر گلاس پوشیده از PTFE

•  دوام بالایی دارد.
• جایگزین خوبی برای PVC-PES است.
•  استحکام کششی مشابه با PVC-PES دارد.
• بسیار گران قیمت و پر هزینه است لذا برای پروژه های با ارزش کاربرد دارد.
• دارای ضریب الاستیسیته ی کم بوده و انعطاف پذیری کمی دارد.
• امکان چاپ روی این محصول وجود ندارد.
• 30 تا 40 سال عمر دارد.

ویژگی های فویل ETFE

•    بیشترین استفاده در سازه های طراحی شده با پارچه را دارد.
•    این مصالح پارچه نبوده بلکه از جنس فویل پلاستیکی است و به جهت کاربری زیاد به جای پارچه، در مطالعات مربوط به پارچه های معماری گنجانده می شود.
•    خواص مکانیکی ارزشمندی داشته و در برابر حریق از مقاومت بالایی برخوردار است.
•    قابلیت رنگ آمیزی شدن و چاپ دارد.
•    طول عمر 25 تا 35 سال دارد.
•    مصالحی ارزان قیمت است.
•    اغلب جهت کاربرد در ساختار های پنوماتیک pneumatic، گلخانه ها و استخرها کاربرد دارد.
•    حد اکثر دهانه اجرا شده با این مصالح کمتر از دهانه های اجرا شده با پلی استر با پوشش PVC می باشد.
•    نمی توان از آن در ساختار هایی با دهانه های بزرگ و به عنوان اجزای بار بر استفاده کرد.

خواص اکولوژیکی پارچه ها

ساختار پارچه های به کار رفته در سازه های کششی به گونه ای است که حد اقل میزان مصرف منابع را به همراه دارد. فویل ETFE به طور کامل قابل بازیافت است و PVC-PES نیز نسبتا قابل بازیافت می باشد. پارچه های PTFE با عمر طولانی، گارانتی باز پس خرید buy-back guarantee دارد که خود دلیلی است در به حداقل رساندن مصرف این منابع، اگرچه خواص بازیافتی آنها نیز به طور مداوم در حال توسعه می باشد.

مشخصات فنی پارچه ها در سازه کششی

1- استحکام کششی و مقاومت کششی

این پارچه ها باید از مقاومت لازم جهت پوشش دادن بین دو دهانه را برخوردار باشند و مقاومت لازم در مقابل باد و برف را نیز داشته باشند. این پارچه ها در برخی موارد حتی لازم است مقاومت لازم جهت تحمل وزن افرادی که بر روی آن قدم می گذارند را داشته باشد ( مقاومت تقریبی بین 0.2 تا 10 kN/5cm دارند).

2- مقاومت در برابر خمش

مراحل ساخت، حمل و نقل و نگهداری یک پارچه این الزام را ایجاد می کند که در برابر خمش مقاوم باشند و به طور خاص سازه های متحرک الزاما بایستی از مقاومت خمشی خوبی برخوردار باشند. بهترین نوع پارچه با این خاصیت PTFE می باشد. پارچه های فایبر گلاس برای سازه های کششی مناسب نمی باشند.

3- وزن

پارچه ها به طور کلی در مقایسه با سایر مصالح ساختمانی وزن کمی دارند. وزن کم این پارچه ها آنها را به جهت نصب و اجرا در دهانه های بزرگ به مصالحی بسیار مناسب تبدیل می کند (وزن پارچه ها بین 0.2 تا 1.5 kg/m2 می باشد).

4- دوام و طول عمر

مقاومت شیمیایی، مقاومت در برابر اشعه UV و سایش، و قابلیت تا شدن در سازه های متحرک مشخصه هایی هستند که دوام و طول عمر یک محصول را رقم می زند. در بخش مربوط به ویژگی پارچه ها طول عمر آنها آمده است. پارچه های به کار رفته در خارج از ساختمان بایستی از مقاومت لازم در برابر آب و هوا، باد، اشعه UV، و غیره برخوردار باشند. به طور کلی اجرای سازه های کششی در مناطقی با دمای متوسط زیر 5 درجه سانتی گراد توصیه نمی شود. پارچه های پلی استر با پوشش PVC قابلیت اجرا در دمای زیر صفر درجه را ندارد.

 

جذب نور، انعکاس نور یا انتقال نور خواصی است که در هنگام انتخاب نوع پارچه برای اهداف معماری مشخص، از اهمیت زیادی برخوردار است. این مصالح به ایجاد نور یا سایه اندازی در یک فضا کمک می کند، به این ترتیب این مصالح قادر است دمای هوای فضاهای درونی را تحت تاثیر قرار دهد. 

فویل ETFE تا 95 درصد شفافیت دارد، فایبر گلاس پوشیده از PTFE تا 70 درصد انعکاس دهنده نور بوده و پارچه های رنگی تا 25 درصد نور را جذب می کنند.

5- رنگ

رنگ ها به جهت دستیابی به اثرات بصری قوی استفاده می شوند، در حالیکه خواص حرارتی یک فضا را نیز تحت تاثیر قرار می دهند. پارچه می تواند رنگی باشد یا از چاپ بر روی سطح آن استفاده نمود تا رنگی شود. PVC-PES از انواع پارچه هایی است که کاربرد جامع تری دارد و انواع رنگی آن در طیف وسیعی موجود است. فویل ETFE قابلیت پرینت شدن را دارد. پارچه های با پوشش سیلیکن یا PTFE قابل چاپ نیستند اما در رنگهای متنوع موجود هستند.

6-ویژگی های آکوستیکی و حرارتی:

اگرچه پارچه ها خواص آکوستیکی ضعیفی دارند، در پارچه های با ساختار چند لایه، با کاربرد لایههای اضافی می توان خاصیت آکوستیکی آنها را افزایش داد. با کاربرد فویل مشبک نیز، میزان جذب صوت آنها افزایش می یابد. 

خواص حرارتی چالشی دیگر در رابطه با این مصالح است. ایجاد پارچه های چند لایه با فضاهای پر شده از هوا به این پارچه ها کمک می کند تا در برابر انتقال حرارت نسبتا مقاوم عمل کنند.

 7-خواص مربوط به حریق:

پارچه های معماری به نسبت وزنی که دارد در برابر حریق مقاومت نسبتا بالایی دارند.

8-تمیز کردن و نگهداری:

این خاصیت بسته به نوع پارچه متفاوت عمل می کند. می توان یک سازه با پارچه ای طراحی و اجرا نمود که در طول عمر مفیدش به حد اقل میزان نگهداری نیاز داشته باشد، یا می تواند پارچه ای به کار برد که نیاز به مراقبت و نگهداری بیشتری داشته باشد.

نمونه های موردی

1- شوروم Tahari در نیویورک

پارچه  به عنوان یک عنصر طراحی توسط Gisela Strohmeyer در شوروم Tahari به کار گرفته شده است تا یک اتاق بی روح و فاقد نور را به یک نمایشگاه زیبا تبدیل کند. در این فضا راهروها از طریق بازشوهایی که به شکل بیضی درون پارچه ها بریده شده است، به هم وصل می شوند. یک ستون در وسط این اتاق که تقریبا مربعی شکل است قرار دارد. این ستون دو نوع پارچه را که به آن متصل شده اند پشتیبانی می کند. یکی از این پارچه های نورگذر و شفاف بوده و دیگری مات است. پارچه ها به یکدیگر دوخته نشده اند و در عوض با تعداد زیادی قلاب به هم متصل شده اند. این پارچه ها همچنین با قلاب به سقف و دیوارها متصل شده اند و در ناحیه تحتانی به وسیله یک سری وزنه نگه داشته می شوند. هنگامی که نمایشگاه تمام شود پارچه ها را می توان جمع آوری کرده و تا برگزاری نمایشگاهی دیگر نگهداری شوند. 

2- پاویون ونزوئلا طراحی شده توسط Fruto Vivas:

در این پروژه پارچه های از جنس (PVC-PES) سازه کششی را می پوشاند. این پارچه ها در برابر جریانات آب و هوایی مقاوم بوده و یک غشای محافظتی به پوسته آن خاصیت ضد چسبندگی می بخشد، بدین معنی که طی سالیان متمادی این مجموعه عاری از گرد و غبار باقی خواهد ماند و هیچ گونه آلودگی جذب نمی کند. بسته به شرایط آب و هوایی، این سازه تا 20 سال عمر خواهد داشت. به سبب مقاومت کششی و انعطاف پذیری ویژه PVC-PES، این محصول می تواند در مناطق با ویژگی های آب وهوایی متفاوت، به ویژه جهت کاربری در سقف و نما، نصب شود.

3- بادبان عمودی Hyparform طراحی شده توسط Planex:

نمای این ساختمان با کاربری تجاری، در مجموع از 104 قطعه پارچه به شکل بادبان تشکیل شده است که از یک جهت نمای ساختمان را از تابش نور خورشید محافظت کرده و از جهت دیگر به عنوان یک پوشش معماری ایجاد کننده حریم خصوصی در ساختمان عمل می کند. این پارچه از Soltis و PVC-PES شکل یافته است که در اشکال Hypar (نام فرمی سهمی وار که به فرم خاصی از سازه های کششی نسبت داده می شود) تولید می شوند.

Soltis مصالحی است که با استفاده از تکنولوژی precontraint تولید می شود و طی آن پارچه ها تحت کشش دو طرفه قرار می گیرند و پارچه های حاصله با تجعد بسیار کمی در تار و پود آن ایجاد می شود، لذا بسیار صاف و نرم هستند. این روش تولید سطح بالایی از استحکام و دوام را برای پارچه به همراه دارد و در برابر باد بسیار مقاوم خواهد بود. Soltis در برابر اشعه ماوراء بنفش مقاوم است، در ابعاد مختلف و به صورت مشبک و سوراخدار و با پاسخگویی به پراکنش های مختلف در دسترس بوده، و در رنگهای مختلف یافت می شود. شرکت Planex ابعاد هر یک از پارچه های بادبانی را با مدل سازی بهره گرفته از اندازه گیری های با دقت بالا تعیین کرده است.

4- پاویون سوئیس در شانگهای، سال 2010

نمای پارچه ای این پروژه در ابعاد گسترده تمامی نمای پاویون را پوشش داد. یک شبکه فولادی ساخته شده روی این پارچه ها، از رشته های سیم گالوانیزه با قطر 4 میلیمتر، ساخته شده توسط شرکت Carl Stahl، نمای 3800 متر مربعی با ارتفاع 15 متری این پاویون را می پوشاند. این نما با 11000 سلول پلی کربنات پایدار تجهیز شده است که با به کار گیری تکنولوژی خورشیدی، تولید کننده انرژی الکتریسیته مورد نیاز این ساختمان است.

سخن آخر:

بدیهی است که پارچه ها به واسطه مزایا و راهکارهایی که ارائه می کنند، به طور فزایندهای در آینده معماری محبوبیت پیدا خواهند کرد. در دنیای مدرن، درست جاییکه که همه چیز در حال سرعت گرفتن است، کاربرد یک سازه قابل حمل، سبک و با قابلیت اجرای سریع یک موهبت بوده و اجتناب ناپذیر است.

منبع:

https://www.mdt-tex.com/en/home/

مطالب مرتبط با این محتوا:

بررسی روند اجرای سازه های کششی

ساختمان های با قابلیت تغییر شکل یا Kiefer Technic Showroom – shape shifting

ساختمان با قابلیت تغییر شکل یا shape shifting – پاویون وان اوشن

لطفا نظرات خود را در خصوص مطلب فوق در پایین صفحه درج نمایید و اگر می خواهید دیگران نیز این مطلب را بخوانند از طریق شبکه های اجتماعی روبرو، آن را با دوستان و آشنایان خود به اشتراک بگذارید و یا ارائه هر گونه انتقاد و پیشنهاد به بخش مشاوره فنی و مهندسی کارگشا مراجعه فرمایید.