۲-۷- ویژگیهای ساختمان خاک پناه
ساختار معماری خاک پناه ویژگیهای متنوعی دارد که هم ذات با نوع ساختارش با احداث آن متولد می شود. گونه های متنوع این ساختار هریک ویژگی خاصی دارند که شاید گونه دیگر این ویژگی را نداشته باشد. اما بسیاری از این ویژگیها ممکن است اثرات مثبتی نداشته باشند و به عنوان عاملی آزار دهنده ساکن خود را ناراضی نگه دارد. درک و فهم فضاهای خاک پناه مبنی بر واکاوی عمیق آن از جنبهسهای مختلف و با بهره گیری از تجربه زندگی در آن است. چه بسا ایدهای که به نظر مزیت این ساختار محسوب می شود، با گذر زمان و اتفاق زندگی در آن، کارایی خود را از دست بدهد و بلعکس عمل نماید. با مطالعه کار محققانی که بر روی ویژگیهای متفاوت این ساختار کار کرده اند نکاتی از دیدگاه آنها گرد آوری شده است. بدیهیاست که برخی از این نکات در مورد برخی از گونه های خاک پناه صدق نکند اما با اینحال طرح تمامی ویژگیهای این ساختار بنا به مطالعه دقیق آن الزامی است. در ادامه شرحی از مزایا و معایب این گونه ساختمانی به تفصیل بیان خواهد شد.
۲-۷-۱- بررسی مزایای ساختمان خاک پناه
۲-۷-۱-۱- مزایا از حیث بهره وری انرژی
حضور گسترده خاک در اطراف ساختمان رفتار متفاوتی از لحاظ انتقال حرارت به ما ارائه می کند. پتانسیل مختلف خاک، به صورت توده ای صلب و فشرده، نقش بسیار مهمی در ارائه ی این رفتار بازی می کند. تمام خواص فیزیکی این ماده مزیتهای متنوعی از لحاظ مصرف انرژی ارائه می کند که مجموع این مزیتها عامل حضور موثر خاک را اثبات می کند.
۲-۷-۱-۱-۱-کاهش انتقال حرارتی خاک
بهواسطه جامد بودن خاک پیرامون بناهای خاک پناه، عمدهی انتقال حرارت از بنا با محیط اطراف از طریق هدایت حرارتی است. در ابتدا شاید خاصیت عایق بودن خاک آن را به عنوان مهمترین عامل در کاهش مصرف انرژی نمایان کند. اما در حقیقت ضریب هدایت حرارتی خاک که در اغلب موارد ، بسیار بیشتر از هوا می باشد. این موضوع در صورتی که چگالی خاک بیشتر شود بسیار وخیم تر می شود و عملا خاک به عنوان یک مصالح با هدایت حرارتی بالا محسوب می شود Barker,1986)). با این حال تغییر ضریب هدایت حرارتی خاک، به عنوان یک عامل جامع نمیتواند مورد قضاوت قرار گیرد. بنابراین از آنجایی که مقاومت حرارتی نسبت ضخامت لایه به ضریب هدایت حرارتی آن تعریف می شود پس میزان مقاومت حرارتی[۱۵] رابطه مستقیم با ضخامت آن دارد (دفتر مقررات ملی ساختمان،۱۳۸۹). درنتیجه از آنجا که ساختار برپایی این ساختمانها با محصور شدن در میان لایهای ضخیم از خاک تعریف می شود، میزان عایق بودن این ماده را به عنوان یک عامل موثر توجیه می کند.
( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )
۲-۷-۱-۱-۲- اینرسی حرارتی
قابلیت کلی پوسته خارجی و دیوارهای داخلی در ذخیره کردن انرژی و بازپس دادن آن، برای به حداقل رسانیدن نوسانهای دما در فضاهای کنترل شده ساختمان اینرسی حرارتی ساختمان تلقی میگردد (دفتر مقررات ملی ساختمان،۱۳۸۹). خاک از مصالحی مهمی است که اینرسی حرارتی بالایی نسبت به مصالح دیگر نظیر هوا دارد (دفتر مقررات ملی ساختمان،۱۳۸۹) . بالابودن اینرسی حرارتی خاک که یک پتانسیل بالقوه محسوب می شود، آن را به یک انبارهی حرارتی بدل می کند. به اینصورت که با افزایش حرارت در دوره گرم سال انبارهی خاکی زمین از گرمای تابیده شده از سمت خورشید و هواکره و سایر سطوح مجاور پر میگردد و در زمانهای سرد سال این انباره حرارت خود را به سطوح در تماس باز میگرداند (El-Hamid & Khair-El-Din,1991). لذا این ویژگی خاک را به یک انباره ی حرارت در دسترس تبدیل مینماید.
۲-۷-۱-۱-۳- ثبات دمای زمین
با فرورفتن در دل زمین، دمای لایه های زیرین خاک نوسان کمتری دارند. به عبارت دیگر، هرچه تودهی خاک عمیقتر گردد خاک دمای ثابت تری را در طول بازهی زمانی تجربه میکندCarmody & et al.,1994)). این موضوع بنا به ویژگیهای فیزیکی برای خاکهای مختلف، متفاوت است و شرایط ثبات دمایی برای جنس مختلف خاک،در ارتفاع متفاوت ظهور می کند.
۲-۷-۱-۱-۴- کنترل میزان هوای نفوذی[۱۶]
فاکتور مهم دیگر در صرفه جویی مصرف انرژی از طریق ساختمان خاک پناه، کاهش تهویه هوای نفوذی است. با قرارگرفتن ساختمان در میان انبوه تودهی خاک بیشترین سطح پوستهی ساختمان هوابندی می شود. در اینصورت ممکن است تنها از جبههی نور گذر ساختمان احتمال نشت هوا وجود داشته باشد. در ساختمانهای معمولی احداث شده بر روی سطح زمین بیش از ۳۵% اتلاف حرارت، از طریق تهویه هوای نفوذی است Barker,1986)). در حالیکه درزها و منفذهای سطوح ساختمانهای خاک پناه با حضور خاک پوشیده میشوند و بار مصرفی انرژی ساختمان را میکاهند .(van Dronkelaar,2013)
۲-۷-۱-۱-۵- کاهش دریافت حرارت
پوشش خاک بر روی پوستهی ساختمان خاک پناه مانع از رسیدن مستقیم اشعهی خورشید می شود. تودهی زمین می تواند میزان قابل توجهی تابش خورشید را پیش از آنکه به پوسته ساختمان برسد، جذب کند. میزان حرارت جذب شده با تاخیر زمانی قابل ملاحظهای به داخل بنا نفوذ می کند و آن را تحت تاثیر قرار می دهد. تنها سطوح نور گذر هستند که میتوانند به طور مستقیم به درون بنا دست پیدا کنند Carmody & et al.,1994)). علاوه بر مانع خاک، در دسترسی مستقیم حرارت بیرون، حضور گیاهان سبز بر روی سطح خاک نفوذ، حرارت اشعه خورشید را به نحو قابل ملاحظه ای میکاهد که این موضوع علاوه بر سطح سبزینه به رطوبت موجود در سطح نیز بستگی دارد
( . (Bonan,2002
۲-۷-۱-۲- مزایا با رویکرد بهره وری از سطح زمین و محیط زیست
۲-۷-۱-۲-۱- مزایای زیبایی شناسی
اثرات بصری: ساختمانی که تمام یا بخشی از آن در زیر سطح زمین قرار دارد در مقایسه با ساختمانی مشابه که بر روی سطح زمین قرار گرفته، به لحاظ بصری، دید محدودتری در محیط دارد. این مساله در مواردی که بناها در مناطق حساس قرار می گیرند از اهمیت بسزایی برخوردار است (ابراهیمی،۱۳۸۸). بنابراین در مجاورت مناطق تاریخی، طبیعی، بناها و بافتهای خاص معماری، حوزه های استحفاظی، نظامی و غیره میتوانند از این مزیت بهره بگیرند.
۲-۷-۱-۲-۲- شکل گیری کانسپت خاص معماری
یک ساختمان زیرزمینی می تواند ماهیت درونی کاملا متفاوت از آنچه که در یک ساختمان روسطحی وجود دارد، پیدا کند. ترکیب تونلها، دالانها و سازههای سنگی طبیعی در محیط کاملا مجزا و آرام، منبع الهام بسیاری از بیانات و امور مذهبی بوده است. از طرف دیگر این ایده می تواند گریزی از وجود تنش، سر و صدا و آلودگی هوا باشد و تجربه ای زیبا و بیاد ماندنی برای افرادی که از آن عبور می کنند، خلق کند. علاوه بر آن محدودیتی که از لحاظ رخنه در میان بافت برای بناهای روسطحی وجود دارد در این مورد کمرنگ تر است و آزادی عمل بیشتر به طراح میدهد (Fairhurst,1976) . این موضوع چه از لحاظ داخل بنا و چه از لحاظ استفاده و دید از خارج بنا می تواند منبع الهام بسیاری از بناهای معماری گردد.
۲-۷-۱-۳- مزایای زیست محیطی
۲-۷-۱-۳-۱- حفظ منظر طبیعی
ساختمانی که دید محدودتری در محیط دارد، به نمایان شدن منظر طبیعی و محیط زیست سبز کمک شایانی میکند. در این صورت بهجای اشغال شدن فضا از توده ساختمانی، طبیعت سطح زمین برای احیای منظری مناسب باقی می گذارد(Al-Temeemi & et al,2004).
۲-۷-۱-۳-۲- حفظ اکولوژی
هنگامیکه فضای سبز و درختان منطقهای بهعلت استفاده از فضای زیرزمینی، در ساخت و ساز دست نخورده باقی میمانند، آسیب کمتری به چرخه اکولوژیکی منطقه و سطوح بالاتر وارد میگردد. در این گزینه حیات گیاهان، زیستگاه حیوانات و تنفس و تعرق گیاهان، در مقایسه با ساخت و ساز روزمینی بیشتر محافظت می شود. این یکی از راههای مسالمت آمیز همزیستی ساختمان با محیط زیست طبیعی است که هم ساختمان و هم محیط زیست پیرامون از آن سود میبرد (Al-Temeemi & et al,2004) (Walton,1978), .
۲-۷-۱-۳-۳- کارآیی در مصرف زمین
توسعه ساخت و ساز سطح زمین و گسترش شهر، موجب از بین رفتن زمین های کشاورزی و مناطق فراغتی و تفریحی می گردد. کارخانجات واقع در حومه ی شهرها با توسعه ی خود زمینهای بزرگ را تصرف می کنند و ساختمانهای صنعتی و پارکینگها را به وجود میآورند. گسترشهای نامنظم، نیازمند زمینهای بیشتری است تا به تجهیزات سبک و سنگین اختصاص داده شود. تعبیه بناهای خاص که پتانسیل ساخت در زیر سطح زمین را دارند، سطوح مورد نظر بر روی زمین را جهت استفادههای دیگر از آن احیا می کند و امکان اصلاح مشکلات موجود کاربریهای سطح زمین را فراهم میگرداند Carmody & et al.,1994)).
۲-۷-۱-۴- مزایا با رویکرد اهمیت چرخه زندگی بنا
۲-۷-۱-۴-۱- محافظت
جدا بودن فضاهای خاک پناه، بدلیل خواص فیزیکی آنها و حفاظت آنها در زیر سطح زمین مزیتهای زیادی را بوجود می آورد. این موضوع از جوانب مختلفی به شرح زیر قابل تامل و بررسی است.
۲-۷-۱-۴-۱-۱- عوامل طبیعی
ساختمانهای خاک پناه طبیعتا در برابر گردبادها، تند بادها، توفان، صاعقه، تگرگ و اکثر پدیده های جوی دیگر محافظت می شود. در مواقع آتش سوزی، ساختمانهای خاک پناه به طور بالقوه در برابر آتش سوزی بیرونی محافظت می شوند. سطح زمین غیرقابل اشتعال بوده و عایقی بسیار مطلوب برای سازه ی زیرین خود محسوب می شود Carmody & et.al,1994)). آسیب پذیرترین بخش ساختمانهای خاک پناه، نقاط دسترسی و ورودی ها و نورگیر ها و پنجره ها هستند. لذا در نظر گرفتن تمهیداتی برای اجرای مناسب و دقیق آنها ضرری است(همان) .
۲-۷-۱-۴-۲- آلودگی صوتی و ارتعاش
لایه های خاک مانع بسیار موثری در جلوگیری از نفوذ سر و صدا به داخل بناهای زیر سطحی به شمار میروند. این خاصیت برای ساختمانهایی که در مجاورت مناطق پر سرو صدا مانند آزادراهها و فرودگاههای بزرگ قراردارند، بسیار موثر است. ورودیهای روسطحی در ساختمانهای خاک پناه ، عمده مسیر انتقال سر و صدا به داخل بنا میباشد (Staniec & Nowak ,2011),، .(Godard,2004)
۲-۷-۱-۴-۳- حفاظت کالبد بنا
پوشش ضخیم خاک پیرامون ساختمان، کاهش اثرات نوسان دما، فرسودگی ناشی از اشعه ی فرابنفش خورشید، آسیب ناشی از انجماد و ذوب شدن آب بر سازه و عدم تجزیه مصالح با ماورا بنفش را در پی دارد. به این ترتیب لایهی ضخیم خاک چون لایه ای محافظ بنا را در بر میگیرد (Al-Temeemi & et al,2004) .
۲-۷-۱-۴-۴- حفاظت از مواد داخل بنا
ساختمانهای خاک پناه در زمینه حفاظت از خود و از اجسام ذخیره شده در داخل خود محاسنی دارند. برای مثال، مومیایی کردن و سپس دفن اجساد روش کاملا موفقی جهت حفظ اجساد از تمدنهای باستانی تاکنون بوده است. به همین طریق، حفظ مواد غذایی در محیطی که دمای معتدل و ثابت دارد و محصور بودن، رشد حشرات موذی و قارچ ها را محدود می کند بصورت مطلوب تری انجام می پذیرد Carmody & et al.,1994)) .
۲-۷-۱-۴-۵- امنیت
۲-۷-۱-۴-۵-۱- دسترسی محدود
مزیت اصلی امنیتی ساختمانهای زیرزمینی آناست که نقاط دسترسی به طور کلی محدود و بهراحتی قابل کنترل می باشند. این محدودیت در ورود و خروج، در منع افرادی که قصد سرقت و مزاحمت در داخل این بناها را دارند موثر است.
۲-۷-۱-۴-۵-۲- پناهگاه
سازههای زیر زمینی، خصوصا اگر قابلیت دفع یا فیلتر کردن هوای آلودهی بیرونی را داشته باشند، پناهگاههای بسیار ارزشمندی برای مواقع ضروری محسوب می شوند. این موضوع برای بسیاری از کاربریها و مقاصد نظیر زندانها و مناطق امن جنگی و عملیاتی مسئله مهم و استراتژیکی میباشد Carmody & et al.,1994)) .
۲-۷-۱-۴-۵-۳- مواد و فرآیندهای خطرناک
ذخیره سازی مواد خطرناک در زیر سطح زمین مزایایی ازجمله حفاظت، امنیت و جداسازی را به همراه دارد. طراحی و شرایط زمین شناختی مطلوب باعث می گردد که احتمال نشت مواد خطرناک و انتقال آن به محیط سطح زمین به حداقل ممکن کاهش یابد. مواد خطرناک شامل ضایعات و مواد خطرناک شیمیایی است که با فرایندهای شیمیایی و سوزاندن از بین نمی روند. همچنین جلوگیری از واکنشهای خطرناک( برای مثال فرآیندهای انفجاری) در زیر سطح زمین، خطر وقوع انفجار را در محلات اطراف کاهش می دهد.
۲-۷-۲- معایب ساختمانهای خاک پناه
۲-۷-۲- ۱- معایب با رویکرد بهره وری انرژی
هر پدیدهای از دو خلقتش با حسن و معایبی همراه است که هم ذات بااو هستند. اگر چه ساختارهای خاک پناه مزیتهای بسیاری از جهت مصرف انژی دارند اما این موضوع نباید باعث غفلت از برخی مسائل ریز گردد که شاید مشکلی بزرگتر را ایجاد کنند. دانستن بسیاری از این مسائل کوچک می تواند در بدو مطالعه و طراحی این گونه معماری مد نظر قرار بگیرد و از بسیاری از صدمات جلوگیری کند.