تاریخچه سازه های پارچه ای

سازه های پارچه ای

تاریخچه سازه های پارچه ای

موضوع این مقاله در مورد استفاده از سازه های پارچه ای در طول تاریخ می باشد و در ادامه  نمونه های معروف را با مشخصات و ویژگیهای آنها تشریح نموده ایم ؛

تاریخچه

لغت معمار (Architect)ترکیبی از دو کلمه یونانی مختلف است.”Archi”به معنای هدایت کننده و کلمه “Tectos”به معنای بافتن یا درست کردن می باشد(Faegre,T.1979).

ریشه و خواستگاه سازه های پارچه ای را می توان در ۴۴۰۰۰ سال قبل,در عصر یخبندان و در دشت های یخ زده سیبری جستجو نمود,که انسان هایی که از سرمای شدید  نجات یافته بودند,پوست حیوانات را بین چوب ها آویزان کرده وبرای خود پناهگاه های ساده ای می ساختند.اینگونه به نظر می رسد که درحقیقت این نوع سازه ها اولین سازه های ساخته شده به دست بشر بوده است.حتی بعضی از دانشمندان بر این باورند که انسانها قبل از اینکه از پارچه ها به عنوان لباس استفاده کنند,پارچه های ابتدائی را به عنوان سایبان مورد استفاده قرار می دادند(Semper,G1979).

با نگاهی به زندگی انسانهای چادر نشین در میابیم که یکی از موفق ترین نوع سازه های پارچه ای ,چادر سیاه(Black Tent)بوده است.استفاده از چادر های سیاه درقرن هشتم با پیروزی اعراب بر جوامع متمدن  گسترش پیدا کرده جالب اینجاست که نسل های بعدی این چادرها تا به امروز هم مورد استفاده قرا ر می گیرند.

گسترش استفاده از سازه های پارچه ای در طول تاریخ

بسیاری از سیستم های سایه اندازی شهری با الگوگیری از چادرهای کوچنشینان طراحی و مورد استفاده قرار گرفته است .این سیستم در ابتدا برای پوشش دادن (ایجاد سایه بان )روی خیابان ها و حیات خانه ها مورد استفاده قرار می گرفت ولی بعداً برای ایجاد سایه بر روی محلهای اجرای تئاتر از سایه بانهای بزرگتر استفاده نمودند (Arup,O.1983).در قرن های اخیر نیز از پارچه های تحت کششی که به وسیله کابلهای ساده نگهداشته می شد برای ایجاد سایبان های تزئینی برای مراسم خاص استفاده می شد. لازم به ذکر است استفاده از این چادر ها در اواخر قرن نوزدهم و به ویژه در ایالات کاتالونیای اسپانیا بسیار مرسوم بود.

موارد استفاده سازه های پارچه ای

سبک بودن وقابل حمل ونقل راحت سازه های پارچه ای سبب استفاده از این نوع سازه ها در  بخش های نظامی شد.ارتباط چادر و جنگ از نبردهای اولیه آغاز شد و تا حال حاضر نیز ادامه دارد.درقرن اول قبل از میلاد  چادر های چرمی ارتش روم در همه جای امپراطوری دیده می شد وسالها بعد در قرن هفتم ،ارتش بیزانس روم شرقی از روی چادرهایشان شناسای می شدند و این چادرها از ویژگیهای این ارتشها به حساب می آمدند.در طول قرن دوازدهم استفاده از چادرهای زیبای سلطنتی در اروپای غربی به صورت یک مد درآمده بود.استفاده از این سازه های پارچه ای به سرعت گسترش یافته  وبر آب وتاب آن افزوده شده  به طوری که در قرن شانزدهم به عنوان نمادی از خوشگذرانی وثروت درمراسم و مسابقات ویژه تبدیل شدند.

البته لازم به ذکر است که روی ظاهر معماری این سازه هاخیلی کار شده بود وبا چادر های معمولی تفاوت زیادی داشتند.Field Of  The Cloth  Of  Goldکه چادر  ملاقات بین فرانسیس اول و هنری هفتم در سال ۱۵۲۰ بود،سمبل شکوه این نوع چادرها به شمار می رود.(Ibid .Drew,P.1980).در سال ۱۷۷۰اولین چادرسیرک شناخته شده (یک سازه بزرگ از پارچه کتان )،در  Westminster Bridge  برپا شد.

برخی از ویژگیهای سازه های پارچه ای مدرن

تا دوران اخیر مواد به کار رفته در پارچه ها شدیداً تجزیه پذیر بودند بنابرین مدارک و اسناد فیزیکی بسیار کمی از این نوع سازه های ابتدای در دست است.قدمت اولین نمونه ثبت شده از استفاده عملی از  چادرها به قرن اول میلادی برمیگردد که نمای از یک چادر ایرانی بر دیوار یک قبر در Kerchنقاشی شده بود.آنچه دراین میان کاملا واضح است این است که سازه های پارچه ای در نواحی گسترش پیدا کرده است که مواد لازم برای ساخت بناها ی معمول کمیاب بوده است ویا اینکه بقاء انسان نیازمند حرکت مداوم از نقطه ای به نقطه دیگر بوده است،ولی درهر دوحالت ،از این سازه ها در مناطق کم باران استفاده می شود.تغییر در شرایط آب وهوایی منجر به تغییرات آهسته در طرز زندگی وخانه سازی مردم شد.وآنها را به زندگی از چادر ها به کلبه وبلعکس ترغیب نمود.

استفاده از انواع مختلف سازه های پارچه ای

انواع مختلف این نوع سازه ها هنوز هم به مقدار وسیعی در نقاط مختلف جهان در حال استفاده  می باشد. به طور مثال در حال حاظر در مغولستان از هر یک میلیون نفر ،سه چهارم آنها در چادر های قدیمی به نام Yurtsزندگی می کنند(Faegre ,T.1982).

تکامل چادرها

تکامل چادرهارا می توان به دو قسمت شهری و عشایری تقسیم نمود،اگرچه خصوصیات هر دونوع یکسان است ولی هدف اصلی استفاده ازاین سازه ها بسیار مشابه البسه است .یعنی هر دو آنها قصد در حفظ  حریم خصوصی،بهسازی سازبه محیط پیرامون وحفاظت از فرد دارند(Armijos.S.A.1992)

تاریخچه معماری سازه های پارچه ای 

روند استفاده از چادرها  در صده های نوزده وبیستم تغییر کرد،چون در این دوران معماران از تکنولوژی های جدید در مهندسی سازه  الهام گرفته و از این فناوریها در جهت زیبایی هرچه بیشتر معماری سازه استفاده نمودند(Drew,P;Frei Otto.1976). در سال ۱۸۲۳ یعنی حول وحوش هما ن زمانی که کابل های فولادی محکم تازه برای اولین بار از نظر تجاری در اختیار عموم قرار گرفته بود،Claude Navier نتایج اولین مطالعات خود بر روی سازهای معلق را منتشر ساخت و توسعه سازهای با دهان بزرگ تا سال ۱۸۳۸ با مشکل روبه رو بود ولی در این سالRendel J.M. در پی تحقیقات خود ثبات پیچشی راعامل اصلی در خرابی پلها معرفی کرد.

بعد از این بحث وشناخت مشکل و برطرف نمودن آن ،سازه های معلق بزرگ به سرعت در طراحی سازه های مهندسی رواج پیدا کردند ،لازم به ذکر است که تا قبل از این تاریخ کمتر از توانای ایجاد دهانه های بزرگ توسط این سازه ها برای ساخت سازه های بزرگ استفاده شده بود.

نمایشگاه  Nizhny Novgorod

سازه مهندسی نمایشگاه  Nizhny Novgorod روسیه در سال ۱۸۹۶ توسط V.G Shookhov طراحی شد.این سازه از مقادیر بسیار بالای شبکه کابل (با مقطع دایره)ساخته شده بود که این کابل ها در هر دو جهت پیش کشیده شده بودند و رویشان بوسیله پانلهای فلزی پوشانیده شده بود.اعتقاد مهندسان بعد از دیدن این سازه ها این بود که در سازه های مشابه و با استفاده از ورقهای فولادی ضخیمتر از ۳میلیمتر میتوان دهانه ای به طول بیش از ۳۰۰متر را نیز پوشش داد (Esquillan, N,Saliiard,Y.1962).همین امر منجر به برانگیختن علاقه ورقبت مهندسان ومعماران برای استفاده از قابلیت سطوح پیش کشیده برای ایجاد دهانه های بزرگ گشت ،که این رقابت تا به امروزم ادامه دارد.

 گسترش سازهای پارچه ای مدرن

تلاش های موازی برای گسترش استفاده از سازه های پیش کشیده از سال ۱۹۱۸ آغاز شده بود کهF.W Lanchesterحق امتیاز طراحی چادر بادی (Air Tent)را به نام خود به ثبت رساند.دراین طراحی پیشنهاد شده بود تا پارچه های  بالن (که در برابر هوای گرم مقاوم هستند )را میتوان با فشار هوای کم باد نمود وآن را به شکل یک محوطه مسکونی دلخواه تبدیل کرد(Dent.R.N.1971)در سال ۱۹۳۸ Lanchester, ایده بعدی خود را با طراحی یک گمبد بادی (Air Support) با دهانه های بیش از ۶۵۰ متر به مرحله اجرا گذاشت.این دونوع سازه بادی (Air Tent , Air Supported) قابلیت استفاده زیادی  داشتند ولی در سال ۱۹۴۶بازار عمده این محصول  در ساخت  Radomeبود.

Radome

Radome  یک سازه محافظ کوچک بود که از دیش های رادار در مقابل عوامل جوی محافظت می نمود.آزمایش های موفق دیگر بین سال ها ی ۱۹۴۶ تا ۱۹۵۰ برای گسترش استفاده ازRadome  به منظور استفاده از خطوط سیستم هشدار دهنده DEWانجام گرفت . به خاطر اهمیت این موضوع Walter Bird در  سال ۱۹۵۳ شرکت Birdairرا اساساً برای ساخت Radome بنیاد نهاد.از سال ۱۹۴۶ به بعد بیش از چهل هزار Radome ساخته شده است ،که بعضی از  بزرگترین آنها بیش از ۶۰ متر قطرداشتند(Happold,T.1980) .

این امر سبب علاقه وتقاضای شدیدی  برای استفاده از سازه های پارچه ای  کشیده شده در تمام زمینه های ممکن شدو باعث برانگیختن تحقیقات گسترده ای بر روی ترکیبات  بکار رفته در پارچه شد وسازه های پارچه ای رابه یک تجارت بزرگ تبدیل نمود.

ساخت ورزشگاه J.S. Dorton Arena

در همان سالی که Birdairشروع به کار کرد،ساخت ورزشگاه J.S. Dorton Arena  در Raleigh  به اتمام رسید.این سازه ها توسط معماران Matthew Norwiciki و Fred Severud طراحی شده بود واولین سازه مدرن پیش کشیده دو قوسی وزین اسبی  به شمار می آمد.اگرچه این سازه ها از پارچه ساخته نشده بود ولی در ذهن عموم مردم تداعی گر یک چادر مدرن بود.این ورزشگاه الهام بخش معماران زیادی بود وبه طور مستقیم در  طراحی دو سازه دیگر به نامهای ورزشگاه حاکی روی یخYale(1956) و ورزشگاه Tangeبرای المپیک ۱۹۶۱ توکی،تاثیر گذار بود(Ibid.Addis,B.1982).

معمار جوان Frei Otto

در این دوره یک معمار جوان آلمانی به نامFrei Otto  که علاقه شخصی زیادی به سازه های سبک و کشیده داشت از آمریکا بازدید نمود وبا  SeverudوSaarinen ملاقت کرد.Frei Otto شروع به انجام تحقیقات وسیعی بر روی اصول این سازه های جدید نمود.جالب اینجاست که قبل از انتشار تز خود به نام “Das Hangende Dach”در سال ۱۹۵۴،پیامدهای عملی تحقیقات او توجه شرکت سازنده چادر Stromeyer And Co را به خود جلب نمود.Peter  Stromeyer تجربیات ومنابع خود را در اختیار Ottoقرار داد ودر طول ۲۰ سال بعدی آنها به تحقیقات گسترده وفشرده ای بر روی این نوع سازه ها پرداختند و دست به ساخت سازه های آزمایشی زدند که نتایج کارهای آنها باعث شدتا سازه های بادی تحت کشش به لغت نامه واژه گان مهندسی معماری اضافه گردد.

تأسیس موسسه سازه های سبک

در سال ۱۹۵۷ Frei Otto , با پولی که از طرف  هیئت ها وکمسیون ها در اختیارش گذاشته می شد،مرکز گسترش سازه های سبک را تاسیس نمود و در سال ۱۹۶۴ نام آن را  به موسسه سازه های سبک تغییر داد و تحت نظر دانشگاه اشتوتگارت آلمان قرارگرفت. هدف این موسسه در ابتدا تحقیق و یافتن روش های برای ایجاد فرم های ایده ال برای سازه های تحت کشش بود . در ابتدا این تحقیقات با مطالعه بر روی مدلهای ساخته شده از غشاء حباب صابون و شبکه های سیمی صورت میگرفت .ولی با این وجود Frei Otto با ریاضیدانی به نام Fritz Leonhardt ملاقات نمود وبا کمک هم توانستند به نحوه فرایند شکل یابی (Form Finding)این نوع سازه ها یک فرم ریاضی بدهند و این فرایند را ساده تر و واضحتر سازند.

تنوع  موجود در طراح های Frei Otto

تنوع  موجود در طراح های Frei Otto گسترده بود ،اولین سازه های پارچه ساخته شده توسط  او یکسری غرفه موزیک کوچک در نمایشگاه باغ فدرال در Kasselدر سال  ۱۹۵۵بود(Chaplin,F;Calderbank,G.1982).و این کار در سال ۱۹۵۷ با ساخت دو عدد سازه زین اسبی دوقلو مشابه در ورودی نمایشگاه باغ فدرال کولن آلمان ادامه پیدا کرد.ولی Frei Otto  اکثر تحقیقات اولیه خود را در ساخت غرفه آلمان در نمایشگاه مونترال کانادا به کار گرفت(۱۹۶۷)واین روند را با استفاده از پانلهای شیشه ای وشبکه کابلی در ساخت ورزشگاه برلین بین سالهای ۱۹۶۹و ۱۹۷۰ ادامه داد(Rebeck).

ساخت سازه ها با دهانه های بزرگ

در زمینه نظری او به امکان استفاده از این سازه ها برای ساخت دانه های بسیار بزرگ پرداخت.این تحقیقات بسته به اندازه پروژه ها متفاوت بود و شامل ایجاد سقف بر روی یک لنگر گاه در Bremenبا دهانه ۳۹۰  متر ، برنامه ریزی برای ایجاد یک سقف گنبدی Air  Support  به قطر ۲کیلومتر بر روی شهری در قطب شمال (۱۹۷۰-۱۹۷۱) و ایجاد سایبان در بیابان(۱۹۷۲)می شد. این سازه ها باعث بروز پیامدهای زیست محیطی مختلفی می شدندو تئوریهای فیزیولوژیکی مختلفی در مورد احداث این نوع سازه ها وجود داشت.هرچند این بحث ها باعث تولید وسایل وابزار عملی برای حل مشکلات این نوع طرح ها نشد و در حقیقت هیچ کدام از این پروژه ها به مرحله اجرا در نیامدند.

پیشرفت سازه های سبک

در اواخر دهه هفتاد بحران اقتصادی سبب کساد شدن صنعت سازه های بادی گشت واین امر وعوامل دیگر دست به دست هم داده و باعث کاهش شدید قیمت ها گشتند.این امر مانع توسعه سازه های پارچه ای بویژه در اروپا شدو سبب شد تا شرکت معروف  Stromeyer And  Coدر سال ۱۹۷۴ور شکسته شده و برای تصویه مالی تحت نظردادگاه قرار گیرد.درطول دهه ۸۰و۹۰صنعت سازه های پارچه  ای بیشتر به صورت آزمایشی انجام می شد وسعی بر این بود به ضرایب لازم برای اطمینان در طراحی این سازه ها دست پیدا کرده و بتوانند از پارچه های که استحکام لازم را دارند استفاده نمایند وهمین امر زمینه خوبی برای پیشرفت در  صنعت سازه های سبک جدید بود.

سازه پارچه ای ترمینال حج فرودگاه بین المللی جده

ترمینال حج فرودگاه بین المللی جده ,به عنوان بزرگترین سقف سازه موجود در جهان ،خصوصیت منحصر به فردی دارد.این سازه توسط معماران Skidmore & Merrill وبا کمک مهندس Horst Berger در سال ۱۹۸۱ طراحی شد وتقریباً نیم میلیون متر مربع را پوشش می دهد.بار دیگر نیز در اینجا می توان مشاهده کرد که سازه های چادری برای جلب توجه انظار عمومی در فضاهای عمومی واقعاً کار آمد هستند.برای این پروژه خاص خصوصیات  پارچه انتخاب شده از اهمیت ویژه ای برخوردار بود. با وجود قرار گرفتن در وسط بیابان ،این سازه طوری طراحی شده بود تا ضمن عبور نور خورشید ،از سیل عظیم مسافرانی که از فرودگاه به سمت مکه در حرکت هستند محافظت کند.این سازه شامل ۲۱۰ واحد چادری مربع شکل است  وطول ضلع هر واحد آن در طول کابل کناری ۴۵متر می باشد وشبکه بندی کابل های در سراسر سازه انجام شده است.

سازه پارچه ای فرودگاه Denver

شاید بتوان پوسته دولایه آزمایشی که در فرودگاه Denver مورد  استفاده قرار گرفت را اولین فضای پارچه ای ساخته شده درآب و هوای سرد دانست (۱۹۹۴)،این سازه باعث شد تابسیاری از مهندسین و معماران به این فکر بیافتند که اگر استفاده از پارچه  در فرودگاه Denver موفق بوده ،پس استفاده از آن می تواند در بسیاری از سازه های مشابه نیز موفق باشد.

 

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

برداشت : کتاب  سازه های پارچه ای تحت کشش(فصل اول ـــ بخش اول)

نویسنده : میشل زایدل

تالیف و ترجمه : مهندس علی عبدی راد