از گذشته‌ تا امروز شرایط طبیعی و اقلیمی در مناطق مختلف کره زمین چالش‌هایی را برای طراحی ساختمان‌ها ایجاد کرده‌ است. حل این چالش‌ها نیاز‌به شیوه‌های ساخت‌وساز پایدار و نوآورانه دارد. تا نه‌تنها طول عمر سازه‌ افزایش یابد، بلکه موجب کاهش اثرات زیست‌محیطی و آینده‌ای امن‌تر و پایدارتر شود. طراحی ساختمان در شرایط عادی هم پیچیدگی‌های خاص خود را دارد. اما معماری در شرایط سخت اقلیمی مانند مناطقی با دمای بسیار بالا یا پایین و در معرض باد، باران یا رطوبت شدید، پیچیدگی‌ها و چالش‌های بیشتری خواهد داشت.

برای آشنایی با چالش‌ها و راهکارهای طراحی معماری مقاوم و پایدار در شرایط سخت اقلیمی مختلف با ادامه این مطلب از چیدانه همراه باشید.

طراحی معماری مقاوم و پایدار در شرایط سخت اقلیمی

ساختمان‌ها باید در برابر اثرات طبیعت مقاوم باشند و سرپناهی امن برای ساکنان‌شان فراهم کنند. اگرچه روند طراحی و معماری باید این شرایط را فراهم کند. اما نیاز به در نظر گرفتن جنبه‌های مختلف دیگری مانند عملکرد، تهویه، عایق، فرم، مصالح ساختمانی، مقاوم‌سازی در برابر زلزله، سرمای بالا و دیگر شرایط سخت و زیبایی‌شناسی نیز خواهد بود. برای این منظور باید خلاقیت و علم ادغام شوند تا علاوه‌بر ظاهر و عملکردی متعادل، ساختمانی بادوام و پایدار داشت.

تکنیک‌های طراحی غیرفعال

در طراحی این ساختمان‌ها، استفاده از تکنیک‌های طراحی غیرفعال یک رویکرد کلیدی است. که از منابع تجدیدپذیر استفاده می‌کند و نیاز به سیستم‌های گرمایش و سرمایش را به حداقل می‌رساند. برای مثال، ساختمان‌ها در مناطق بسیار سرد باید برای برقراری هماهنگی بین به حداکثر رساندن قرار گرفتن در معرض خورشید و به حداقل رساندن اتلاف گرما طراحی شوند. اما در مناطق بیابانی از دیوارهای ضخیم و سیستم‌های سایه‌انداز برای جلوگیری از ورود گرمای بیش از حد استفاده شود.

استفاده از مواد و فناوری‌های پیشرفته

طراحان می‌توانند از مواد، مصالح و فناوری‌های پیشرفته نیز برای ساختمان‌های پایدارتر و کاربردی استفاده کنند. به‌کارگیری عایق‌های پیشرفته موجب افزایش بهره‌وری در ساختمان‌های مناطق سردسیر می‌شود. استفاده از پنل‌های خورشیدی و دیگر منابع انرژی تجدیدپذیر در مناطق بیابانی وابستگی به سوخت‌های فسیلی را کاهش می‌دهد. از طرفی تکنولوژی‌های ساختمان‌سازی مانند سازه‌های ماژولار پیش‌ساخته علاوه‌بر سرعت بخشیدن به فرآیند ساخت‌وساز، میزان ریسک و قرارگرفتن در معرض خطرات را کاهش می‌دهند. مصالح و تجهیزاتی که برای شرایط سخت طراحی شده‌اند به روش‌های نگهداری و تعمیر خاصی نیاز دارند. این شرایط باید به‌طور واضح به اپراتورها اطلاع داده شود و اطلاعات‌شان مستند شود.

مطلب پیشنهادی: قابی از یک خانه قجری که وسط تابستان، خنکتان می‌کند!

چالش‌ها و راهکارهای اصلی معماری در شرایط سخت متفاوت

در ادامه چالش‌ها و راهکارهای اصلی برای معماری در شرایط مختلف سخت آب‌و هوایی بررسی خواهد شد:

1- معماری در شرایط سخت اقلیمی گرم

در مناطقی با حرارت بسیار بالا مانند بیابان‌ها و مناطق گرمسیر، مصالح ساختمانی با سرعت بیشتری منبسط و خراب می‌شوند. عملکرد ماشین‌آلات نیز با اختلال مواجه شده و کارگران با خطرات سلامتی مانند گرمازدگی و کم‌آبی مواجه می‌شوند. از طرفی نیاز همیشگی به سرمایش چالشی مهم برای بهره‌وری انرژی ساختمان‌ است. ساختمان‌های چوبی یا فلزی با وزن کم برای کاهش چالش‌های آب‌وهوای گرم و مرطوب گرمسیری ایده‌آل هستند. دیوارهای سنگین برای آب‌وهوای معتدل یا مناطقی که دما بین روز و شب تفاوت قابل‌توجهی دارد، مناسب هستند. استفاده از محلول‌های عایق حرارتی کارآمد نیز به کاهش چالش‌های بهره‌وری انرژی کمک می‌کنند.

مواد نوآورانه مانند پوشش‌های بازتابنده، می‌توانند جذب گرما را به میزان قابل‌توجهی کاهش دهند. لعاب‌کاری با محافظ خورشیدی می‌تواند با مسدود کردن مقدار قابل‌توجهی از تابش خورشیدی، به پایین نگه داشتن دمای داخلی کمک کند. سیستم‌های تهویه طبیعی، مانند دالان‌ها، نورگیرها و کف‌پوش‌های بریس با بهبود گردش هوای داخل ساختمان، نیاز به سیستم‌های تهویه را کاهش داده و فضای خنک‌تر و راحت‌تری می‌سازند.

2- معماری در شرایط سخت اقلیم سرد

در مناطقی با دمای بسیار پایین مانند قطب شمال و جنوب، ممکن است مصالح ساختمانی انعطاف‌پذیری خود را از دست داده و بیشتر در معرض شکستگی و ترک قرار گیرند. ماشین‌آلات دچار اختلال شوند و کارگران با خطراتی مانند سرمازدگی مواجه شوند. در بعضی از مناطق که زمین همیشه یخ‌زده است، مشکلات قابل‌توجهی برای ساخت فونداسیون ایجاد می‌شود. برای کاهش این چالش‌ها، مؤثرترین استراتژی، طراحی یک محفظه حرارتی با کیفیت بالاست که ترکیبی از عایق، درزگیری هوا و پنجره‌هایی با اندازه مناسب باشد. مواد نوآورانه‌ای مانند ایروژل‌ها هم می‌توانند اتلاف حرارت را به میزان قابل‌توجهی کاهش دهند. پنجره‌های سه‌جداره نیز با ایجاد سدی در برابر سرمای بیرون به حفظ گرما کمک می‌کنند.

بتن مسلح و فولاد مخصوص در مقابل سرمای شدید مقاوم هستند و یکپارچگی ساختاری خود را حفظ می‌کنند. استفاده از فناوری‌های ساخت‌وساز ماژولار نیز مفید است. چراکه امکان ساخت اجزای پیش‌ساخته را در محیط‌های کنترل‌شده فراهم می‌کند. در این روش ماژول‌های پیش‌ساخته به‌سرعت در محل مونتاژ می‌شوند و از قرار گرفتن کارگران در معرض سرمای شدید جلوگیری می‌شود. استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر سازگار با آب‌وهوای سرد مانند گرمایش زمین‌گرمایی و خورشیدی، به ساخت‌وسازهای پایدار و کارآمد کمک می‌کنند. سیستم‌های گرمایش زمین‌گرمایی با وجود یخ‌زدگی در سطح، از دمای پایدار اعماق زمین استفاده می‌کنند و منبع ثابت و قابل‌اعتمادی برای گرمایش هستند.

3- معماری در شرایط اقلیم دریایی

هوای دریا سرشار از نمک و رطوبت است، همین خوردگی مصالح ساختمانی را تسریع می‌کند و تهدید محسوب می‌شود. برای مبارزه با این مشکل، باید از موادی استفاده کرد که در برابر خوردگی مقاوم باشند. فولاد ضدزنگ و آلومینیوم به‌دلیل وزن سبک و مقاوم در برابر خوردگی بسیار کاربردی هستند. پوشش‌های محافظ پیشرفته چون رنگ‌های اپوکسی و پلی‌اورتان در برابر خوردگی مقاومت بیشتری ایجاد می‌کنند.

موادی مانند فولاد گالوانیزه که با لایه‌ای از روی پوشانده شده، مقاومت بالایی در برابر زنگ‌زدگی و اکسیداسیون دارد. علاوه‌بر این، مواد کامپوزیتی پیشرفته مانند پلیمرهای تقویت‌شده با الیاف، بدون نیازبه پوشش‌ها یا عملیات اضافی مقاومت خوبی در برابر خوردگی دارند. استفاده از مواد با خوردگی قابل‌کنترل، یعنی لایه‌های اکسیدشده که از اکسیداسیون داخل یک عنصر محافظت می‌کنند، مانند مس و روی نیز در این مناطق کارآیی دارند.

4- معماری در شرایط سخت اقلیمی ارتفاعات بالا

در ارتفاعات بسیار بالا، فشار کم اتمسفر، تغییرات شدید دما، تابش شدید خورشید و محافظت در برابر بهمن و دیگر پدیده‌های طبیعی چالش‌های اصلی هستند. طراحی ساختمان‌ها در این شرایط، نیاز به ملاحظاتی برای برقراری ایمنی، آسایش و بهره‌وری انرژی دارد. عایق‌ها، عملکرد حرارتی کارآمد و پنجره‌های چند‌جداره به حفظ دمای داخلی کمک می‌کنند. مواد با جرم حرارتی بالا مانند بتن و سنگ گرما را جذب و آزاد کرده و موجب افزایش بهره‌وری ساختمان می‌شوند.

یکپارچگی ساختاری یکی دیگر از مسائل در این مناطق است. انعطاف‌پذیری، سازه‌های فولادی را برای مناطقی با بارهای سنگین برف و بادهای قوی مناسب می‌کند. مواد کامپوزیت پیشرفته با وزن کم و استحکام بالا یکی دیگر از راه‌حل‌های مقاومت در برابر شرایط آب‌وهوایی شدید هستند که هزینه‌های حمل‌ونقل را نیز کاهش می‌دهند.

5- معماری در شرایط اقلیمی با باد و باران شدید

در مناطقی که در معرض باد و باران شدید قرار دارند، مصالح ساختمانی باید در برابر باد شدید و نفوذ آب مقاوم باشند. استفاده از مواد مقاوم و نفوذناپذیر ضروری است. بتن مسلح و فولاد سازه‌ای به‌دلیل مقاومت در برابر بادهای شدید و ضربه‌های ناشی از آوار، عناصر کاربردی این مناطق هستند. سیستم‌های لنگر مقاوم و تکنیک‌های ساخت‌وساز مقاوم در طوفان نیز برای افزایش پایداری این سازه‌ها استفاده می‌شوند.

مواد ضدآب مانند پوسته‌های ضدآب و پوشش‌های پلیمری برای جلوگیری از نفوذ آب، محافظت از پایه‌ها و قسمت‌های آسیب‌پذیر ساختمان استفاده می‌شوند. پنجره‌ها و درهای مقاوم در برابر ضربه و کرکره‌های مقاوم در برابر طوفان، محافظت بیشتری درباد و باران شدید ایجاد می‌کنند. تکنیک‌های زهکشی کارآمد مانند ناودان‌ها و زیرساخت‌های مناسب برای مدیریت آب باران و جلوگیری از آسیب‌های ساختاری در این مناطق ضروری هستند.

مطلب پیشنهادی: معماری خلاقانه خانه‌ای منحصر به فرد با پنجره‌های سقفی در ژاپن

و در آخر

شرایط طبیعی و اقلیمی در مناطق مختلف چالش‌هایی را برای معماران ایجاد می‌کنند. حل این چالش‌ها نیاز‌به معماری پایدار و نوآورانه دارد. تا باعث افزایش طول عمر سازه‌، کاهش اثرات زیست‌محیطی و داشتن آینده‌ای پایدارتر شود. معماری در شرایط سخت اقلیمی مانند مناطقی با دمای بسیار بالا یا پایین و در معرض باد، باران یا رطوبت شدید نیازمند به‌کارگیری تمهیدات خاصی است.

برای آشنایی با معماری‌های خاص در دنیا مطلب معماری دیدنی قلعه‌های ستاره‌ای قرن پانزدهمی در سرتاسر جهان را از دست ندهید.