0912-1001763

88259793

از 10 صبح تا 4

جستجو

آینده بتن در معماری چیست؟

آینده بتن در معماری چیست؟

بتن در اصل واژه ای فرانسوی با تلفظ صحیح بِتُن، شامل سیمان، سنگدانه و آب بوده که با نسبت معین و با روش‌های مختلف، ترکیب می شوند و تشکیل ماده‌ای روان می‌دهند که پس از گذشت زمان این ماده از حالت روان به حالت جامد تغییر می کند و می توان گفت به معنی ماده ای مرکب و یکپارچه می شود، اما ظاهر آن تحت ثاثیر قالب و طرح اختلاط بتن، تغییر شرایط آب و هوایی، رنگ سیمان تولید کنندگان متفاوت، نوع تامین مصالح، رطوبت، مواد افزودنی و بسیاری از موارد دیگر قرار می گیرد.

بتن دومین ماده ی اولیه پر استفاده در جهان به حساب می آید و نیز به عنوان دومین منبع تولید و انتشار گاز CO2 شناخته می‌شود؛ ۵ تا ۷ درصد از تولید گازهای گلخانه ای متعلق به فرآیند تولید سیمان و بتن است.

تاریخچه ی استفاده از بتن :

سالیان درازی است که معماران و مهندسان از بتن در ساخت و ساز استفاده می‌کنند. اولین استفاده از این ماده در معماری به حدود ۶۰۰۰ سال قبل از میلاد مسیح در سوریه و اردن برمی‌گردد. به دلیل قیمت مناسب، تطابق بالا، تنوع، افزایش سرعت کار و آشنایی کامل معماران با بتن، مصرف این ماده را به ۲۲ میلیارد تن در سال می‌رساند. بتن به طور جدایی‌ناپذیری با معماری قرن بیستم پیوند خورده است. آنچه که قابل توجه است این که: «رومیان قدیم سازه‌های خود را از یک سنگ مصنوعی می‌ساختند که ترکیب آن بسیار شبیه به بتن مدرن شبیه بود.

رومی‌ها نخست از آهک و سپس از سنگ‌های آتشفشانی در ملات خود استفاده می کردند و به این ترتیب اولین مواد اتصال دهنده هیدرولیکی را کشف کردند.» ما هنوز هم گنجینه‌های قابل تحسین معماری مانند پانتئون در رم را مدیون این امر هستیم. با داشتن سقف گنبدی شکل به قطر ۴۳ متر که ساخته شده از «بتن رومی» است، همچنان بعد از ۲۰۰۰ سال روی پا ایستاده است.

دو انگلیسی در نیمه اول قرن نوزدهم عصر مدرن بتن را اختراع و معرفی کردند. تاجران جنوب انگلستان رس و آهک را در دمای بالا تا نقطه ذوب می‌سوزاندند و اجازه می‌دادند تا مخلوط خنک شود. آجرهای سنگی حاصله، سپس از آن به ماده خشک کننده سریع و مانند پودری شکل اتصال داده می‌شدند که تا امروز به نام «سیمان پرتلند» مورد استفاده قرار می‌گیرد.

بتن آرمه (بتن مسلح) انقلابی در ساختمان‌سازی در دهه ۱۸۵۰ بوجود آورد. بتن فشار زیادی را تحمل می‌کند. با این حال، تحت بارهای کششی شکننده است، به همین دلیل نیاز به تقویت دارد. بتن آرمه ترکیبی از بتن و فولاد است که هم استحکام کششی بالا و هم از مقاومت فشاری مناسبی برخوردار است. به همین ترتیب در قرن بیستم سازه‌های بتنی رخ به جهانیان نمایاندند.

جایگاه بتن در ساخت و ساز

امروزه در سراسر جهان، استفاده از بتن در صنعت ساختمان‌سازی به امری اجتناب‌ناپذیر تبدیل شده است. در حال حاضر، سازه‌های اسکلت بتنی به عنوان متداول‌ترین نوع ساختمان‌های مدرن در سطح بین‌المللی شناخته می شوند. همان‌طور که از نامش مشخص است، این نوع ساختمان از یک قاب یا اسکلت بتنی تشکیل شده است.

اعضای افقی این قاب را تیرها  و اعضای عمودی را ستون‌ها تشکیل می‌دهند و  نیز انسان‌ها روی سقف‌های مسطح بتنی بنام «اسلب» راه می‌روند.در این بین، ستون مهم‌ترین بخش یک سازه بتنی به حساب می آید، زیرا به عنون المان اصلیِ باربری ساختمان در نظر گرفته می‌شود. اما ساختمان‌های بتنی شهرتی بیش از این دارند،

در حال حاضر بتن معایب و مزایایی دارد که این امر باعث شده فکری برای تغییر و تحول در این ماده صورت پذیرد.

 

فواید سازه‌های اسکلت بتنی :

- می‌تواند درجه حرارت بسیار بالایی (آتش سوزی) را برای مدت طولانی بدون از بین رفتن تمامیت ساختار تحمل کند.

- بتن برای برطرف کردن مقابله با آتش نیازی به عایق کاری اضافی ندارد و در هنگام بروز بلایای طبیعی و دست ساز نیز به خوبی عملکرد خوب خود را حفظ می‌کند.

- نحوه اجرا و پیاده سازی ساختمان بتنی بسیار سریع‌تر از سازه فولادی است.

- ساختمان‌های ساخته شده با بتن مسلح می‌توانند در برابر بادهایی با سرعت بیش از ۲۰۰ مایل در ساعت مقاومت کنند و عملکرد خوب خود را حفظ کنند.

- بتن ماده‌ای است که اغلب به صورت محلی تهیه می‌شود، بنابراین به طور معمول نیاز به صرف انرژی کمتر برای انتقال به کارگاه‌های ساختمانی دارد.

- قیمت تمام شده سازه بتنی کمتر از ساختمان فلزی است.

- در مقایسه با سازه‌های فلزی هیچ‌گونه تعمیر و نگهداری بیش از حد مورد نیاز نیست.

- دوام و طول عمر بتن بسیار بالا است و حتی با گذشت زمان و افزایش گیرش سیمان، می‌تواند انتطار مقاومت بیشتر در آینده را داشت.

- ساختمان‌های بتنی قابل شکل‌پذیری در اشکال و مدل‌های خاص است، می‌توان ستون را دایر‌ه‌ای و حتی چند ضلعی نیز طراحی کرد.

- اگر طرح لرزه‌ای لحاظ شود و ساختمان به خوبی و با دقت طراحی شود، سازه بتنی می‌تواند در برابر سنگین‌ترین نیروهای جانبی (زلزله و باد) مقاومت کند.

- سازه بتنی در شرایط محیطی سخت (رطوبت) از مقاومت بیشتری نسبت به سازه فلزی برخوردار است.

- هزینه تعمیر و نگهداری سازه بتنی کمتر از ساختمان فلزی است

*فواید سازه‌های اسکلت بتنی

معایب سازه‌های بتنی :

- با توجه به وزن مرده زیاد بتن مسلح، در ساختمان‌ها با ارتفاع زیاد ممکن است وزن سازه افزایش یابد که برای زلزله خطرناک است.

- در پایان عمر، بتن خُرد شده و بازیافت می‌شود اما مواد بازیافت شده برای بتن جدید قابل استفاده نیستند.

- بتن سیمانی می‌تواند مقدار مناسبی از نیروهای فشاری را جذب کند، اما برای کشش به اندازه کافی مناسب نیست، در حالی که فولاد می‌تواند فشار و کشش را توأمان جذب کند.

-  در مناطق لرزه‌ای، به دلیل شکنندگی بتن سیمانی و انعطاف‌پذیری کم و همچینن عدم دقت در طراحی سازه، امکان ریزش مستقیم ساختمان تحت بار جانبی بزرگ وجود دارد.

- سیمانی که در بتن استفاده می‌شود، تولید‌کننده اصلی دی اکسید کربن برای گازهای گلخانه است.

چند سازه ی بتنی معروف در جهان .

سازه‌های بتنی مشهوری در  جهان وجود دارند که آشنایی با آنها خالی از لطف نیست

- برج خلیفه (Burj Khalifa(

برج خلیفه، بلندترین سازه ساخت دست بشر در سیاره زمین است. اسکلت این ساختمان از بتن مسلح است. ساخت این سازهِ بلند بین سال‌های ۲۰۰۴ و ۲۰۱۰ انجام گرفته است. این بنای منحصربه فرد از شیوه طراحیش گرفته تا ساخت اعجاب‌انگیزش، همگان را تحت تأثیر قرار می‌دهد. این برج در دبی و در کشور امارات متحده عربی واقع شده است.

- پنتاگون (Pentagon)

این سازه یکی از نمادهای معماری جهان و مقر فرماندهی وزارت دفاع آمریکا است. پنتاگون ساختمان بسیار عظیمی است و یکی از محبوب‌ترین سازه‌های بتنی در سراسر جهان است. گزارش شده است که در ساخت این سازه حداکثر ۴۱۰،۰۰۰ متر مکعب بتن استفاده شده است. این ساختمان دارای پنج ضلع است و در دهه ۱۹۴۰ بنا گشته است.

- ساختمان اینگالز (Ingalls Building)

ساختمان اینگالز که در سال ۱۹۰۳ در سینسیناتی اوهایو ساخته شد، اولین آسمان خراش بتنی در جهان بود. این ساختمان ۱۶ طبقه توسط شرکت معماری سینسیناتی الزنر و اندرسون طراحی شده است و به عنوان سرمایه گذار اصلی مالی خود به نام ملوین اینگالس نام‌گذاری شده است. این ساختمان در آن زمان یک شاهکار مهندسی جسورانه به حساب می‌آمد، اما موفقیت آن بیشتر به دلیل پذیرش استفاده از بتن در اسکلت آن بوده است.

- برج کیو وان (Q1 Tower)

برج Q1 مخفف «کوئینزلند شماره یک» است که از بتن مسلح ساخته شده است و نزدیک به ۳۲۲.۵ متر ارتفاع دارد. این بلندترین ساختمان در استرالیا و نیم‌کره جنوبی جهان است. Q1 رسما در نوامبر ۲۰۰۵ افتتاح شد. این ساختمان دیدنی در جشن‌های ۱۵۰ ساله ایالتی به عنوان یکی از نمادهای کوئینزلند شناخته می‌شود.

- کلیسای جوبیلی  (Jubilee Church)

کلیسای جوبیلی که به طور رسمی با نام Chiesa di Dio Padre Misericordioso  شناخته می‌شود، یک کلیسای کاتولیک در رُم است. به گفته ریچارد مای ، معمار آن، این بنا «جواهر درخشان پایتخت ایتالیا» است. این بنا از بتن ساخته شده است و مایر طراحی آن را در زمان فراخوان مسابقه معماری خلق کرده است.

- تالار شهر بوستون  (Boston City Hall)

تالار شهر بوستون، کُرسی دولت این شهر در ایالت ماساچوست آمریکا است که در سال ۱۹۶۸ ساخته شده است. این یک نمونه بحث برانگیز  و برجسته از معماری، بخشی از جنبش مدرنیسم است. این پروژه توسط کالمان مک کینل و کمپبل، آلدریچ و نالتی و مشاوران لمسوریایر طراحی شده است. اسکلت این بنا نیز از بتن مسلح است.

* آینده بتن در معماری چیست؟

شهرت بالای بتن و استفاده ی زیاد از آن به عنوان ماده اولیه در صنعت طراحی و عمران نگرانی‌های زیاده را نیز به همراه دارد. این امر عامل توجه زیاد دانشمندان به بتن است و آزمایش‌ها و تلاش‌‌های جدی برای نوآوری‌های جدید در این زمینه را به همراه داشته است. معماران، مهندسان و محققان در سراسر جهان چشم اندازهای مختلفی را برای آینده بتن در معماری در نظر گرفته اند.

طی بررسی های صورت گرفته در چند سال اخیر این اطلاعات به دست آمد که بتن در معماری کشورهای مختلف با اقلیم‌‌های متفاوت سهم عظیمی داشته و بسیاری از کشورها از آن استفاده می کنند. لوسی راجرز از BBC : ” اگر تولیدات تمام سیمان جهان را متعلق به یک کشور فرضی بگیریم، این کشور می تواند سومین قدرت اقتصادی جهان پس از آمریکا و چین باشد. Co2 تولیدی سیمان ۲٫۵ درصد بیش از Co2 تولیدی از سوخت مورد استفاده در صنعت حمل و نقل هوایی است.

در کنفرانس UN 2018 COP24 Climate Change عنوان شد که طبق توافق نامه اقلیمی ۲۰۱۵ پاریس، تولید سیمان تا سال ۲۰۳۰ باید سالانه ۱۶ درصد کاهش یابد. در پشت این موضوع معماران و محققان به پتانسیل بالای سیمان در ایجاد یک ساخت و ساز بهتر و تمیزتر پی برده‌اند.

بسیاری از نوآوری‌‌ها بر استفاده کمتر سیمان در ترکیب بتن تمرکز دارند. اخیرا محققان MIT روش جدیدی را برای تولید سیمان و حذف Co2 از فرآیند تولید کشف کرده‌اند. این تیم با استفاده از یک روش الکتروشیمیایی Co2 تولیدی را به دام می‌اندازند. این محققان باور دارند که از کربن به دام افتاده می‌توان در صنعت سوخت و نوشیدنی استفاده کرد.

آینده بتن


یکی از نوآوری‌های دیگر استفاده از مواد زیستی در ترکیب بتن است. اخیرا محققان دانشگاه لنکستر انگلستان روش جدیدی را برای استفاده از نانوپلاستیک‌‌‌های استخراج شده از هویج و ریشه سبزیجات برای تقویت مخلوط بتنی ارائه کرده‌‌اند. روش دیگر که توسط دکتر ساندرا مانسو بلانکو ارائه شده است، تصفیه زیستی بتن است. این بتن با تقویت رشد خزه و گلسنگ به جذب Co2 محیط کمک می‌کند.

مخلوط جایگزین جدیدی که در حال حاضر توسط معماران استفاده می‌شود، GFRC ( بتن تقویت شده با فیبر شیشه) است. این محصول از ترکیب بتن، شن، ماسه، آب و فیبر شیشه‌ای مقاوم در برابر مواد قلیایی ساخته شده است. پلاستیک یکی از اصلی‌ترین مواد مورد استفاده در GFRC است که باعث تولید قالب‌‌های نازک‌تر و سبک‌تر می‌شود. این ماده اکنون توسط معمار شناخته شده زاها حدید در مرکز فرهنگی حیدر علی‌اف به عنوان روکش و برای ایجاد اشکال پیچیده در کلیسا ساگرادا فامیلیا کلیسایی شهر بارسلون استفاده می‌شود.

زاها حدید علاوه بر استفاده از GFRC در فرآیند ساخت و ساز، روش جدید برای استفاده از آن در ساخت پوسته‌های سه بعدی را معرفی کرده است. نمونه این کار او در Museo Universitario Arte Contemporaneo مکزیکو سیتی به چشم می‌خورد. اولین اثر نمایشگاهی زاها در آمریکا لاتین KnitCandela نام دارد. این نام برای ادای احترام به Felix Candela ، مهندس معمار اسپانیایی- مکزیکی، انتخاب شده است.

این سازه با استفاده از نوآوری پوسته بتنی زاها حدید و از طرق یک فناوری جدید قالب سازی ، KnitCrete، ساخته شده است. فیبرهای نخی استفاده شده در این سازه در دانشگاه صنعتی زوریخ تهیه شده است و در دو چمدان با وزن ۳۵۰ کیلوگرم که نخ درون آن ۲۵ کیلوگرم بوده، به سوئیس انتقال داده شده است. با وجود سطح ۵۰ متر مربعی، پوسته تنها ۵ تن وزن دارد.


در همین حین که تکنولوژی KnitCrete در نمایشگاه زها چشم‌های زیادی را به خود خیره کرده است، دانشگاه صنعتی زوریخ نیز نوآوری‌های مختلفی را در زمینه تولید بتن و استفاده بتن در معماری پینشهاد می‌دهد. با هدف افزایش فضای موجود و کاهش هزینه‌های ساخت و ساز، محققان دپارتمان معماری ETHدانشگاه صنعتی زوریخ) یک تخته بتنی با ضخامت ۲ سانتی متر با مقاومت بالا را ابداع کرده‌اند. بر خلاف کفه‌های بتنی سنتی که صاف هستند، این صفحات جدید برای استفاده در سقف‌های طاقدار نظیر سقف کلیساهای گوتیک طراحی شده‌اند. بدون نیاز به تقویت فولاد و با بتن کمتر، تولید Co2 به حداقل می‌رسد؛ در عین حال کف‌های ۲ سانتی متری ۷۰ درصد سبک‌تر از نمونه‌های مشابه هستند.


جدیدا این موسسه نمونه‌هایی از پرینت سه بعدی بتن را به نمایش گذاشته استنصب و راه اندازی ” Concrete Choreography ” در Riom سوئیس به عنوان اولین نمونه چاپ سه بعدی بتن متشکل از ستون‌های بدون قالب شناخته می‌شود. با همکاری جشنواره اوریژن در ریوم سوئیس، این سازه متشکل از ۹ ستون با طول ۲٫۷ متر، به صورت سفارشی در یک فرآیند چاپ سه بعدی روباتیک توسط دانشگاه صنعتی زوریخ با پشتیبانی NCCR DFAB ساخته شده است.

ستون‌ها توخالی چاپ شده‌اند تا امکان استفاده استراتژیک از بتن با پایداری بیشتر را فراهم کند. علاوه بر این، امکان استفاده از مواد تزئینی، تطبیق پذیری و زیبایی چاپ سه بعدی بتن در معماری و در سازه‌های بزرگ نیز حفظ می‌شود.

کاملا مشخص است که آینده‌ای با پتانسیل بالا برای استفاده از بتن به عنوان ماده اولیه ساخت و ساز وجود دارد. با استفاده از بتن و تسهیل در ساخت و ساز، اکنون زمان آن رسیده به شکل یک نوآوری جدید استفاده شود. چالش معماران این است؛ آیا استفاده از نوآوری‌های جدید و جایگزینی کامل آن با بتن سنتی از سوی یک صنعت سنتی محافظه کار پذیرفته است یا خیر! در غیر این صورت، واضح است که با توجه به تاثیرات بد زیست محیطی بتن در آینده‌ای نه چندان دور، رقبای سبز از آن پیشی خواهند گرفت.

انصراف از نظر
فیلترها
Sort
display