مقدمه سیستم های معماری و سازه ای
نگارش زیر در 7 جولای 1958 در دفتر خاطرات شخصی اریک هافر ثبت شد که بعداً به یکی از آثار منتشر شده او تبدیل شد. کار و تفکر در اسکله: یک مجله، ژوئن 1958 تا می 1959. هافر بیش از 20 سال در بندرگاه منطقه خلیج سانفرانسیسکو کار می‌کرد. هر از گاهی به متن زیر فکر می‌کنم و در محتوای آن تأمل می‌کنم.
“همان کشتی، همان مکان. شش ساعت کار. صبح با اتوبوس به اِنسِنال (Encinal) رفتم. همانطور که از چندین بلوک از ایستگاه اتوبوس تا اسکله پایین می‌رفتم تحت تأثیر باغ‌های روبروی خانه‌ها قرار گرفتم. خانه‌ها با اندازه متوسط، نسبتا قدیمی، اما در شکل عالی هستند. مردمی که در اینجا زندگی می‌کنند اکثرا کارگر هستند. دیدن باغ‌ها و خانه‌ها ذهن مرا به مسئله نگهداری معطوف می‌کند. این ظرفیت نگهداری است که بهترین آزمون برای نشاط و استقامت یک جامعه است.
هر جامعه‌ای را می‌توان برای مدتی گالوانیزه کرد تا چیزی بسازد، اما اراده و مهارت برای نگهداری هر روزه از چیزها نسبتاً نادر است. در حال حاضر، نه کشورهای کمونیستی و نه کشورهای تازه ایجاد شده، ظرفیت عمیقی برای نگهداری ندارند. من تعجب می‌کنم که چقدر درست است که پس از جنگ جهانی دوم، کشورهایی که بهترین تعمیر و نگهداری را داشتند، اولین کسانی بودند که بهبود یافتند. من به هلند، بلژیک و آلمان غربی فکر می‌کنم. من نمی‌دانم در ژاپن چگونه است.
اینکاها (امپراطوری بزرگی در آمریکای کلمبیایی پیشین) از نگهداری آگاهی داشتند. آنها تمام روستاها و قبایل را مأمور کردند تا جاده‌ها، پل‌ها و ساختمان‌ها را به خوبی تعمیر کنند. در جایی خواندم که در روم باستان مردی به دلیل بی‌توجهی به باغش به عنوان نامزد پستی خدماتی رد صلاحیت شد.”
اینها کلمات قابل توجهی است. اگرچه نزدیک به 40 سال از نوشتن افکارش می‌گذرد، بسیاری از محتوای پیام او ثابت مانده‌است. مسئله نگهداری سیستم‌های ساختمانی در بخش‌های بعدی پوشش داده شده است که به بررسی موضوعاتی مانند سیستم‌های عمومی ساختمان، سیستم‌های مکانیکی، سیستم‌های الکتریکی و سایر عناصر اصلی یک تأسیسات فیزیکی می‌پردازیم. ساختمان‌ها نیز بر اساس سازه اولیه خود متفاوت هستند. بخش‌های زیر این نوع سازههای اساسی را توضیح می‌دهند.
انواع قاب‌بندی ساختمان
پنج نوع سازه یا قاب اصلی و مجموعه‌ای از سیستم‌های سازهای جایگزین وجود دارد: (1) دیوار حمال، (2) بتن مسلح، (3) سازه فولادی ، (4) ترکیبی از این انواع و (5) سازههای کششی.
دیوار حمال
دیوار حمال به نوعی سازه اطلاق می‌شود که برای حمایت از اعضای سازه کف و سقف بر دیوارهای بنایی تکیه دارد. چنین سازه‌هایی معمولاً فقط یک یا دو طبقه ارتفاع دارند، اما اگر شرایط اقتضا کند می‌توانند بالاتر هم روند. قبل از استفاده گسترده از قاب‌بندی اسکلتی، وجود طبقات زیاد برای ساختمان‌ها غیرعادی نبود، اما دیوارها در سطح طبقه اول لزوماً ضخیم (سه یا چهار فوت) بودند تا در برابر فشارهای مصالح بنایی مقاومت کنند. یک سازه دیوار حمال معمولی یک طبقه ممکن است از یک دیوار خارجی 12 اینچی متشکل از 4 اینچ آجر رویی و 8 اینچ بلوک بتنی تشکیل شده باشد که قاب سقف آن از تیرچه‌های میله‌ای فولادی ساخته شده است.
ساخت دیوار حمال معمولاً در سازههای نسبتاً ساده یافت می‌شود که هیچ تغییر عمده‌ای در آنها پیش‌بینی نمی‌شود. ساخت آنها نسبتاً آسان است، اما پلان کف آنها به دلیل دیوارهای باربری سنگین و دشواری و هزینه مورد نیاز برای جابجایی آنها، معمولاً به اندازه سایر انواع سازه‌ها انعطاف‌پذیر نیستند. مصالح بنایی نسبت به آب و هوای نامساعد حساس است زیرا سنگ و ملات را نمی‌توان در هوای مرطوب یا دماهای یخ‌زدگی استفاده نمود.
بتن مسلح
اسکلت بتن مسلح از جهات مختلفی با سازههای دیوار حمال متفاوت است، اما یک تفاوت اصلی این است که به طور کامل از ستون های مستقل تشکیل شده است که توسط تیرهای افقی در هر طبقه مهار شده‌اند. قاب‌بندی اسکلتی برای ساخت‌وسازهای بلند ضروری است و ستون‌ها و تیرها را می‌توان به‌گونه‌ای طراحی کرد که بارهای تقریباً نامحدودی را از بار مرده وزن ساختمان و بار زنده محتویات، ساکنان و باد تحمل کنند. قاب‌بندی اسکلتی، انعطاف‌پذیری گسترده‌ای را برای تغییرات آتی در چیدمان کف فراهم می‌کند، زیرا در صورت وجود دیوارهای بنایی، برداشتن یا جابجایی آنها اندک است.
قاب‌های بتن مسلح معمولاً در محل کار تشکیل می‌شوند و طبقه به طبقه ریخته می‌شوند و بالا می‌آیند. اگر تیرها چه از نظر عملکردی و چه از نظر زیبایی‌شناسی مشکل ساز باشند، می‌توان یک سیستم کف دال بتنی طراحی کرد که با ضخیم کردن سازه کف، حضور تیرها را از بین ببرد.
بتن مسلح یک مصالح ساختمانی ایده‌آل برای سازه‌ها است، زیرا به طور طبیعی نسوز است و نیازی به اقدامات حفاظتی اضافی در برابر آتش ندارد. این امر به ویژه در سازههای مرتفع که در آن قوانین ایمنی آتش‌سوزی و خروج اضطراری، سختگیرانه‌تر است، اهمیت دارد.
اسکلت بتنی پیش ساخته برای برخی شرایط بر بتن‌ریزی در محل ترجیح داده می‌شود. تیرها، ستون‌ها و حتی واحدهای دال کف ممکن است در کارخانه پیش‌ساخته شوند و به محل کار تحویل داده شده و آماده برای قرار دادن در محل باشند. معمولاً این واحدها با کابل‌های فولادی تحت کشش پیش‌تنیده می‌شوند تا مقاومت کششی مورد نیاز واحدهای کف را تأمین کنند. اتصالات معمولاً به صفحات فولادی تعبیه شده در بتن جوش داده می‌شود. این فناوری کاربرد نامحدودی دارد، اما یکی از رایج‌ترین کاربردهای سازههای بتنی پیش‌ساخته در ساخت پارکینگ‌های چند طبقه است.
بتن مسلح‌شده با الیاف (FRC) بتن حاوی مواد فیبری است که یکپارچگی ساختاری آن را افزایش می‌دهد. این نوع بتن شامل الیاف کوتاه و گسسته‌ای است که به طور یکنواخت توزیع شده‌اند و به طور تصادفی جهت‌گیری شده‌اند. الیاف شامل الیاف فولادی، الیاف شیشه، الیاف مصنوعی و الیاف طبیعی است. در درون این الیاف گوناگون، ویژگی بتن تقویت‌شده با الیاف با انواع مختلف بتن، مواد الیافی، هندسه، توزیع، جهت‌گیری و چگالی نیز تغییر می‌کند.
سازه فلزی
سازههای اسکلت فلزی ویژگی‌هایی مشابه سازههای اسکلت بتنی دارند، زیرا قاب سازهای برای طراحی متکی به رویکرد ستون و تیر است و قبل از قرار دادن دیوارهای خارجی به‌عنوان یک سازه مستقل ساخته می‌شود. فولاد را می‌توان سریع‌تر از سازههای بتنیِ در محل (بتن‌ریزی در محل) نصب کرد و همچنین کار با آن در هوای سخت زمستانی نسبت به بتن آسان‌تر است. ساختمان‌های با اسکلت فلزی از ساختمان‌های فلزی پیش‌ساخته نسبتاً ساده تا «سوپر گنبد» پیچیده‌تر و پیچیده‌تر برای ورزشگاه‌ها و سازههای بلند را شامل می‌شود. سازههای فولادی با استفاده از پرچ، پیچ و مهره، جوش یا ترکیبی از تکنیک‌های اتصال ساخته می‌شوند.
اسکلت فلزی باید برای انواع خاصی از ساخت و سازهای چند طبقه ضد حریق باشد. اگر یک سازه فولادی به درستی محافظت نشود و دمای فولاد از 1000 درجه فارنهایت بالاتر رود، می‌تواند ناگهان به فروپاشی برسد. این مورد به صورت رویدادی غم‌انگیز پیرامون فروریختن برج‌های دوقلوی مرکز تجارت جهانی در نیویورک در سال 2001 مشهود بود.
سازههای فولادی معمولاً وزن سبک‌تری دارند، با سرعت بیشتری ساخته می‌شوند و معمولاً هزینه‌های اولیه کمتری نسبت به اسکلت بتنی دارند. از سوی دیگر، نیاز به هزینه اضافی ضد حریق را دارد و همان درجه‌ای از “سختی” سازه مانند قاب بتنی را ارائه نمی‌دهد. صلبیت می‌تواند به ویژه در برخی از انواع ساختمان‌ها مانند بیمارستان‌ها، کلاس‌های درس یا آزمایشگاه‌های تحقیقاتی مهم باشد.
سازههای ترکیبی
برخی از انواع سازههای ساده‌تر اغلب از ترکیبی از انواع قاب تشکیل شده‌اند. غیر معمول نیست که سازههای یک یا دو طبقه دارای دیوارهای بیرونی متشکل از دیوار حمال باشند، در حالی‌که تکیه گاه‌های داخلی همه ستون‌های فولادی با تیرهای فولادی یا خرپا هستند.
برخی از مناطق برای ساخت قاب چوبی و سازه چوبی بسیار مناسب هستند. این امر به ویژه در کالیفرنیا، اورگان و واشنگتن صادق است، جایی که جنگل‌های بومی فراوان هستند و محصولات چوبی غول‌پیکر، صنوبر و سرو خوبی دارند.
سازههای کششی
سیستم قاب‌بندی دیگر شامل تکیه‌گاه‌های سازهای از فولاد یا بتن است که توسط یک سیستم پارچه‌ای کششی پوشانده شده است. پارچه‌های مورد استفاده در این نوع سیستم بارهای تولید شده را فقط از طریق کشش حمل می‌کنند، در حالی که عناصر نگهدارنده سازه در سیستم تمام بارهای فشاری را حمل می‌کنند. بیشتر سازههای کششی توسط نوعی از عناصر فشاری یا خمشی، مانند دکل‌ها، مانند دکل‌ها در گنبد هزاره (طراحی نورمن فاستر)، یا حلقه‌ها و تیرهای فشاری پشتیبانی می‌شوند. سازههای غشایی کششی اغلب به عنوان سقف برای عرصه‌های بزرگ یا فضاهای عمومی استفاده می‌شوند، زیرا می‌توانند از نظر اقتصادی و جذابیت برای دهانه‌های وسیع به صرفه باشند.
منبع: www.appa.org
