هدف اصلی در این تحقیق بررسیهای اقلیمی در طرح ریزی شهری می باشد چرا که شرایط آب و هوایی به موازات سایر عوامل محیطی از مهمترین عوامل موثر در شکل گیری و تکوین شهرها و تداوم حیات شهری به شمار می آید .در واقع شهرها ،عناصر شهری وعملکرد آنها همواره از عناصر و عوامل آب و هوایی متأثر بوده و هستند .این تأثیر پذیری تا قبل از پیدایش مادر شهرها و شهرهای بزرگ تقریباً یکسویه بوده و از آن به بعد شهرها نیز در اوضاع اقلیمی فضای پیرامون خود تأثیر گذاشته و تغییرات اقلیمی میکرو را پدید آورده اند به گونه ای که امروزه یک قلمرو اقلیمی خاص به نام ” میکرو کلیمای شهری” ظهور یافته و مطالعات مربوطه تحت عنوان ” آب و هوا شناسی شهری ” مطرح گردیده است
در این رابطه باید بدانیم که در روابط متقابل بین پروژه های ساختمانی و هوا یا آب و هوا دو جنبه کلی وجود دارد.
اول : اثرات آب و هوا بر روی طرح و شکل ساختمان و استقرار آن
دوم : اثرات مستقیم آب و هوا بر روی فعالیتهای ساختمانی
در رابطه با این موارد و برنامه ریزی مربوط به آن موارد زیر باید مد نظر قرار گیرند :
الف : مکان یابی مناسب و مطلوب
ب : نظم و ترتیب بناها نسبت به یکدیگر و در رابطه با تأثیر پذیری از عناصر اقلیمی
ج : مقاومت مصالح به کار گرفته شده در برابر عناصر و عوامل آب و هوایی
د : پلان ،شکل و طراحی ساختمان نسبت به شرایط آب وهوایی
ه : ضرایب راحتی و آسایش مبتنی بر یک معماری همساز با اقلیم
الف ) مکانیابی پروژه
در این رابطه دو عنصر دماو باد بیشترین نقش را بر عهده دارند . بنابراین به منظور آمایش شهری و بالاخص ساخت و سازهای جدید لازم است که بخشهای خوش آب وهوا تر و دارای شرایط حرارتی مطلوب تر به مناطق مسکونی ،آموزشی ،اداری ،خدماتی و تفرجگاهی اختصاص یابند و ابنیه ای مانند انبارها ،صنایع آلوده ساز و امثال آن به نقاط دارای هوای نامساعدتر هدایت شوند . هر چند که برای برخی از کالاها باید شرایط حرارتی و رطوبتی مناسبی در نظر گرفت .
ب ) نظم و ترتیب و جهت گیری بنا :
مورفولوژی و یا ساخت و بافت شهر همانگونه که متأثر از سایر پارامترهای طبیعی است از شرایط آب و هوایی نیز تأثیر پذیر است .مثلاًیک رودخانه و یا یک دریاچه به غیر از موارد دیگر در امتداد سواحل خود یک میکرو کلیمای خاص و گاه فرح بخش به وجود می آورند که همین می تواند یکی از دلایل ساخت طولی و یا نواری شهرها در این نواحی باشد و یا اینکه شهرهای مشرف بر کوهستانها به دلیل وجود هوای سالم و مطبوع کوه خود را به روی دامنه ها بالا می کشند و چنین گسترشی ضمن اینکه در ساخت شهر اثر می گذارد نوعی طبقه بندی اجتماعی به وجود می آورد که خود در بافت شهر مؤثر واقع می شود . بدین معنی که حاشیه رفاه در بخشهای مرتفع و دامنه ای بافتی درشت و گسترده و غیر متراکم ( مساکن ویلایی و بزرگ با معابر کمتر ) را به وجود می آورد در حالی که در قسمتهای کم ارتفاع تر و دارای آب و هوای نا مناسب تر بافت شهر ریز و متراکم و فشرده ( مساکن کوچک و چند طبقه با معابر و کوچه های بسیار ) است .به نظر می رسد در میان عناصر جوی دو عنصر تابش خورشید و باد بیش از بقیه در ساخت و بالاخص بافت شهر تأثیر می گذارند .
علی رغم تغییرات فصلی و محلی زاویه تابش آفتاب و در نتیجه طول زمان و شدت تابش خورشید در نظر گرفتن این پارامتر و محاسبه آن در شهرسازی ،برنامه ریزی شهری و طرح ریزی شبکه گذرهای شهری( بافت شهر ) امری ضروری و اجتناب ناپذیر است .
در این رابطه باید بدانیم که گذر های شهری گرمسیری ( شهرهای واحه ای و یا عرضی پایین ) به ویژه در فصل تابستان به سایبان بیشتری نیاز دارند لذا در طراحی این شبکه باید تلاش نمود تا جهت گیری گذر ها به گونه ای باشد که کمتر در معرض تابش آفتاب قرار گیرند . بنابر این توصیه می شود که در چنین شهرهایی جهت معابر و گذرهای شهری حتی الامکان شرقی – غربی باشد . بالعکس در شهرهای سردسیر
( خاص مناطق کوهستانی و عرضهای بالا ) در صورتی که شرایط توپوگرافیک و غیره اجازه بدهند بهتر است که خیابانها و کوچه ها و معابر شمالی – جنوبی باشد تا شهروندان بتوانند هم از نور و تابش خورشید بیشتر بهره بگیرند و هم اینکه شدت و مدت یخبندان معابر کمتر و در نتیجه آمد و شد بهتر گردد .
نکته دیگر آنکه بافت فشرده و متراکم در مراکز شهری ،محلات فقیر نشین و کم در آمد و یا در مناطق دارای ابر آلودگی زیاد به مقدار قابل توجهی از نورگیری فضاهای ساخته شده می کاهد . از اینرو در بافت شهری اینگونه مناطق رعایت فاصله مناسب بین ساختمانها به منظور بهره گیری بیشتر از نور و تابش خورشید امری ضروری است و لذا باید بافت شهری را گسترده تر نمود . در اکثر شهرهای شوروی سابق و بلوک شرق برای این منظور رشد عمودی بناها را زیاد نموده و در عوض فاصله افقی و فضایی آنها را افزایش داده اند .
باد نیز یکی از پارامترهای جوی است که می تواند در رابطه با بافت شهر مورد توجه قرار گیرد . جهت گیری معابر و بافت شهر بالاخص درسمت توسعه شهر یا مناطق قابل توسعه باید به گونه ای باشد که با بادهای مزاحم مقابله کند و از بادهای مناسب بهره بگیرد . برای این منظور شدت و جهت انواع باد و بالاخص باد غالب باید بررسی و شناسایی شود و سپس بر اساس آن طراحی نمود . در رابطه با باد غالب و مزاحم ( باد مسلح به ماسه ) باید گذرها طوری طراحی شوند که این باد به راحتی بتواند از داخل شهر عبور کند .
اثر باران نیز در بافت شهرهای دامنه ای نباید از نظر برنامه ریزان دور بماند چرا که کوچه ها و خیابانهای تقریباً عمود بر شیب و یا اریب از شدت روان آب و سیل حاصل از بارندگی می کاهد و بالعکس معابر واقع در جهت شیب بر شدت آن می افزاید .
ج ) مقاومت مصالح به کار رفته :
می دانیم که محیط و طبیعت معمولاً مواد و مصالح مورد نیاز و سازگار یا اقلیم رادر اختیار انسان قرار می دهد اما متأسفانه در عصر حاضر بنا به دلایلی بیشتر از مصالح غیر بومی و وارداتی استفاده می شود که کمتر با اقلیم ناحیه هماهنگی دارد و لذا دردسرهای زیادی به بار می آید .
به عنوان مثال در مناطق کویری و بیابانی رس بسیار زیاد است و خشت یا آجر حاصل از آن که در معماری شهرهای کویری مانند یزد مورد استفاده قرار می گیرد ضمن عایق بودن در مقابل تغییرات حرارتی از نظم و استحکام نیز گاه با تیر آهن رقابت می کند ،و یا در مناطق جنگلی مثل شمال ایران جنس مصالح به کار رفته در بناها باید به گونه ای باشد که در برابر رطوبت و خوردگی حاصل از آن ( یعنی عمل هوازدگی شیمیایی و پوسیدگی ) مقاومت بیشتری داشته باشند و به این ترتیب بکار بردن مصالح فلزی در این مناطق چندان مناسب نیست و سنگهای ساختمانی مثل آهک و تراورتن و غیره نیز برای روکار و نمای ساختمان مطلوب نخواهد بود زیرا باران در انحلال و خوردگی آنها نقش بسزایی دارد . از اینرو در چنین مناطقی بکارگیری مصالح چوبی ،سفالی و امثال آن مستحکم تر و مقرون به صرفه تر خواهد بود .
به طور کلی یک ساختمان می باید برای مقابله و مقاومت در برابر نیروهای حاصل از عناصر و عوامل آب و هوایی نضیر افت و خیز های درجه حرارت ،تغییرات رطوبت ،باران و بار سنگین برف و یخ ونیروی باد و فشار طراحی شود .
درجه حرارت یکی از مهمترین عناصر آب و هوایی است که باید در احداث ساختمان مورد توجه قرار گیرد . به ویژه مصالح فلزی بر اثر درجه حرارت منبسط و منقبض می شوند و این مسأله باید برای جلوگیری از لغزش و یا تکان خوردن تبرهای حمال مورد توجه قرار گیرد و برای دوره گرم و یا انقباض و شکستگی در هوای سرد به گونه ای حمایت و تقویت شوند . کابلهای استیل (فلزی) در هوای گرم شکم می دهند و در هوای سرد سفت و آماده بکار می شوند . تیرهای فلزی عمودی و قائم واقع در سمت آفتابگیر ساختمان نسبت به طرف سایه گیر آن بیشتر منبسط می شوند و به این ترتیب متحمل خمیدگیهای روزانه شده که خود سبب ایجاد کششها و فشارهایی در ساختمان می گردد . البته استفاده از رنگها که بخش وسیعی از انسولاسیون خورشید را منعکس می سازند به کم کردن این گونه مسائل و مشکلات کمک می کنند . امروزه رنگهای منعکس کننده و طرحهای ایمنی برای به حداقل رساندن خطر سرریز شدن یا ترکیدگی ناشی از انبساط محتویات تانکرهای ذخیره ( مثلاً آب ) تولید می شوند .
هنگامی که درجه حرارت به سرعت به زیر نقطه انجماد و یخبندان می رسد . بتن . سنگ و دیگر انواع مصالح ساختمانی ( بخصوص اگر مرطوب باشند ) دستخوش خسارات زیادی قرار می گیرند . انبساط یخ در درزها و شکافها و یا در زمین مرطوب مجاور دیوارهای سنگ کاری شده غیر مسلح و فاقد آبگذر ( مجرای زهکشی ) عموماً منجر به شکستگی و تخریب ساختمانها می شود .
بنابراین در شهرهای به ویژه گرم و بیابانی که دامنه گرما زیاد است دیوارها . بامها و مصالح به کار رفته در آنها در روز منبسط و به هنگام شب منقبض می گردند . در این قبیل موارد بهتر است که مصالح ساختمانی را با توجه به ضریب انبساطشان انتخاب نماییم و بعلاوه از اختلاط مصالح ساختمانی که ضریب انبساطشان با هم فرق دارد حتی الامکان اجتناب ورزیم . در جدول زیر ضریب انبساط بعضی
مصالح آمده است :
به عنوان نمونه معنی ضریب ۱۰ در این واحدها این است که با افزایش حرارت ۱۰ درجه سانتیگراد به مقدار بر طول یک میله از مواد اضافه می شود . بر این اساس یک تیر آهن که درحرارت ۳۲ درجه فارنهایت ۱۰۰ پا طول دارد در حرارت ۱۰۰ درجه فارنهایت نیم اینچ درازتر خواهد شد . لازم به ذکر است که تیر های چوبی در اثر حرارت از لحاظ طول منبسط نمی شوند ولیکن از نظر عرضی کمی بزرگتر می گردند . اثر حرارت در چوب تحت الشعاع اثر رطوبت در چوب می شود زیرا اثر رطوبت در چوب زیادتر از حرارت می باشد .
درجه حرارت زیاد در عرضهای پایین اثر نامطلوبی بر روی بامهای آسفالته و یا قیر اندود شده بر جای می گذارد . زیرا حرارت بامها یا جاده های قیر ریزی شده که در معرض آفتاب قرار می گیرند گاه به ۱۳۰ تا ۱۴۰ درجه فارنهایت می رسد و در بعضی نقاط که هوا خشکتر است حرارت آنها به ۱۶۰ درجه فارنهایت هم می رسد . این مسأله ضمن افزایش گرمای فضای داخل بنا باعث ذوب شدن و جاری شدن قیر در سطح بام می گردد و در نتیجه علاوه بر مسدود نمودن ناودانها و زهکشهای پشت بام و داخل ساختمان این الزام را به وجود می آورد که بام هر ساله آسفالت شود . همچنین اگر به جای آسفالت از سیمان استفاده شود باز در اینصورت دامنه گرمای زیاد و انبساط و انقباض ناشی از آن موجب ترکیدگی سیمان بام و نفوذ آب و کاهش عایق بندی بام می شود که خود مستلزم صرف هزینه های مکرر ایزوله نموده و عایق بندی می گردد .
درجه حرارت همچنین کارآیی کارگران را در طی اجرای پروژه های ساختمانی تحت تأثیر قرار می دهد . درجه حرارتهای خیلی بالا بطور محسوسی کار یدی در آب و هوای نامأنوس را کند می کند و ممکن است به بیمار شدن افرادی که کار فیزیکی سختی انجام می دهند منجر گردد . درجه حرارت های پایین نیز لباس و پوشش بیشتری را می طلبد و به موجب آن کارهای یدی و دستی پیچیده و مشکلتر می شوند . حوادث رخ داده در طی دوره های دارای درجه حرارتهای زیر نقطه انجماد و یا گرمای زیاد فراوانتر از حوادث ایجاد شده در شرایط طبیعی است . به هنگام بتن ریزی و ملاط ریختن نیز اگر یخبندان از قبل کاملاً مستقر شده باشد بتن و ملاط خسارت می بینند . زمین و خاک یخ بسته هم برخی از فعالیتهای ساختمانی را عقب می اندازند . (در همینجا اضافه کنیم که باد و بارش برف وباران هم فعالیتهای ساختمانی را کند و یا متوقف می سازند . )
رطوبت نسبی موجود در هوا نیز به لحاظ اینکه بر روی مواد و مصالح ساختمانی پوشش و یا روکش ساختمان و رنگها اثر می گذارند با اهمیت است . فلزات عموماً از نظر فساد و خوردگی تدریجی تحت شرایط رطوبت نسبی بالا بسیار متعدد هستند . فساد فیزیکی و شیمیایی رنگها نیز توسط هوای مرطوب به سرعت افزایش می یابد و بنای سنگ کاری شده نیز تحت شرایط رطوبتی سریع تر خرد و تجزیه می شوند . ریزش باران نه تنها اثرات مخرب رطوبت را زیادتر می کندبلکه دارای آثار فیزیکی مستقیم بر روی سطوح رو باز نیز هست . بارانهای سنگین بناهای خاکی و سفالی را فرسوده می کنند و روانابها و سیلابهایی ایجادمی کنندکه فونداسیونها را به تحلیل می برند . این نوع بارانها بتن تازه ریخته شده را حفر ،خاکریزهای زمین را فرسوده و اکثر فعالیتهای متحرک زمینی را کند یا متوقف می سازند . سدها ،کانالها ،ستونها و پلها نیز باید حداکثر مقاومت را در برابر بارانهای سنگین و سیل ناشی از آن داشته باشند .
ریزش برف و انباشته شدن آن مقاومت نسبتاً زیاد سازه ها را طلب می کند . در بناهای نواحی کوهستانی و عرضهای بالا بامها را باید آنقدر محکم ساخت که تاب نگاهداشتن برفهای سنگین را داشته باشد . تراکم و انباشتگی برف بر روی سایر سطوح افقی سازه ها وزن فوق العاده ای را به وجود می آورند که در این صورت احداث حفاظهای مکمل و اضافی برای جلوگیری از ریزش آنها ضروری می یابد . افزایش پتانسیل یخ بر روی برجها ،پلها و کابلها نیز مرزهای ایمنی در طرح را فرا می خوانند . ساختمانهایی که به شدت مملو از یخ و برف هستند در مقابل دیگر عوامل جوی مثل باد آسیب پذیرتر هستند .
باد نیزیک فشار و نیروی مستقیم را در مورد تمام ساختمانها و سازه های واقع در مسیرش اعمال می کند و لذا باید حداکثر سرعت باد و فشار مورد انتظار را در طراحی ساختمانها ،برجها و پلها در نظر گرفت . در این رابطه محاسبات مبتنی بر سوابق آب و هوایی و نیز آزمایشهای مربوط به مهندسی سازه ها کمک می کنند .
د ) طرح و شکل :
از نظر تأثیر آب و هوا بر شکل و طرح ساختمان می باید موارد زیر را در برنامه ریزیها مورد توجه قرار داد :
۱: نور و روشنایی فضای داخل ساختمان
۲ : تعادل حرارتی داخل ساختمان
۳ : موقع و محل بنا در برابر باران و برف در یخبندان
۴ : شکل بنا در رابطه با دفع و یا کاهش نیروی تخریبی باد
اگر بنا و ساختمانی در برابر عناصر و عوامل اقلیمی خوب طراحی شود و شکل و پلان آن به گونه ای باشد که موارد فوق الذکر را تأمین کند در این صورت نه تنها ضریب ایمنی و مقاومت سازه بالا می رود بلکه راحتی و آسایش ساکنین بنا نیز از نظر بیوکلیمای انسانی فراهم می گردد .
شکل بنا و نور و روشنایی :
عمده ترین عوامل مؤثر در نورگیری ساختمان عبارتند از :
الف : عرض جغرافیایی و موقعیت خورشید که در زاویه تابش و جهت تابش نیز مؤثر است .
ب : طول زمان تابش و شدت تابش که اولی به تعدادساعات آفتابی در روز بستگی دارد و دومی یعنی شدت تابش به عواملی نظیر ارتفاع ،مقدار ابر ،هواریزه ها (گرد و غبار معلق در هوا ) و آلودگی جو وابسته است .
ج : بافت شهری و جهت گیری کوچه ها . خیابانها و معابر که مسلماً بافت فشرده و متراکم و معابر تنگ نورگیری را کم می کند و به عکس .
د : تراکم و فشردگی مساکن که به مساحت آنها بستگی دارد . طبعاً در زمینها و قطعات کوچک فاصله و در نتیجه نورگیری بناها کم می شود .
ه : فرم و جهت صحن حیاط در ارتباط با موقعیت ساختمانهای همجوار
و : وجود و یا عدم وجود بالکن و همچنین میزان کشیدگی بالکن ها و ایوانها در ارتباط با تابش خورشید و سایه گیری
ز : محل قرار گیری پنجره ها ،تعداد پنجره ها ،شکل و ابعاد پنجره ها که یکی از مهمترین مسائل در نورگیری ساختمانهاست . مثلاً در عرضهای پایین باید ارتفاع پنجره کم و شکل آن عرضی باشد و به
عکس در عرضهای بالا ارتفاع پنجره زیاد و شکل آن طولی باشد و در عرضهای میانی ابعاد پنجره در حد متوسط و به شکل مربع در نظر گرفته شود .
ح : و بالاخره جنس و رنگ مصالح رو کار و نمای ساختمان نیز در میزان نورگیری مؤثر است . دیوارهای سفید و یا دارای رنگ روشن چون ضریب انعکاس بالایی دارند نور را به خوبی منعکس و به ساختمانهای همجوار منتقل می کنند و رنگهای تیره عکس این حالت را دارند . اگر چه رنگهای روشن حرارت کمتری را به درون ساختمان منتقل می کنند و مقدار نور و روشنایی را افزایش می دهند اما این نوع رنگها و بالاخص رنگ سفید به چشمها زیان می رسانند و از سوی دیگر به علت وجود گرد و غبار و آلودگی جو دائماً کثیف و بد منظر هستند و یک نوع آلودگی چشم انداز را در پی دارند و قدر مسلم پاکیزه نگهداشتن آنها هزینه بر و کاری بس دشوار است .
بنابراین طراحان ، معماران ، شهرسازان و برنامه ریزان شهری بایستی با توجه به موقعیت جغرافیای شهر مورد نظرشان موارد فوق الذکر را در نظر بگیرند و نور متناسب با شرایط محل را برای پروژه های ساختمانی تأمین نمایند . مثلاً برای اینکه نور و حرارت زیادی به درون بناهای واقع در عرضهای بالا هدایت شود لازم است که بافت شهری گسترده و غیر متراکم مساکن باز و غیر فشرده ، تعداد پنجره ها و ارتفاع آنها زیاد باشد و در عوض از احداث بالکنها و سایبانها و امثال آن ممانعت به عمل آید .
شکل بنا و تعادل حرارتی :
ایجاد حرارت مناسب و تهویه مطبوع در فضای داخلی بنا یکی دیگر از موارد مربوط به معماری است که کاری چندان سهل نخواهد بود .چرا که این مسأله در رابطه با آسایش و یا عدم آسایش انسان قرار می گیرد و مفاهیم گرما یا سرما بیشتر ناشی از احساس طبیعی انسان و شرایط فیزیولوژیک وی می باشد .
طبق بررسی بولریش تحت شرایط رطوبت نسبی ۵۰% و تابش خورشیدی معادل یک وات در هر متر مربع و ساعت ، باید دمای هوا بر اساس ارقام زیر تنظیم گردد تا دمای سطح پوست بدن انسان در حد نرمال یعنی ۳۲ درجه سانتیگراد باقی بماند و انسان احساس آرامش و آسایش کند :
بنابراین یک انسان با پوشش سبک و در حال استراحت با دمای ۲۳ درجه سانتیگراد در حالت تعادل قرار دارد ولی در همین دما اگر برهنه باشد باید به کار سبک یا ورزش بپردازد .
به طور کلی انسان برای برقراری تعادل حرارتی و آسایش گرمایی به شیوه های گوناگون به مقابله با محیط و شرایط آب و هوایی می پردازد مثلاً از غذا و پوشاک و و سایل گرمایی و مسکن مناسب برای کنترل دمای بدن خود استفاده می کند .
بدیهی است که یکی از معیارهای مهم برای ایجاد تعادل حرارتی و در نتیجه منطقه آسایش ، بکارگیری استانداردهای معماری و طراحی ساختمان برای افزایش یا کاهش دمای درون بنا می باشد . برای نیل به این منظور می باید عوامل مؤثر در درجه حرارت فضای درونی ساختمان را بشناسیم و سپس با توجه به نیازهای حرارتی طرحی و شکلی مناسب را انتخاب کنیم تا هم تعادل حرارتی و احساس آسایش به دست آید و هم هزینه های مربوط به دستگاههای حرارتی و برودتی به حداقل خود برسد .
عمده ترین عوامل مؤثر در حرارت بنا عبارتند از :
الف : تقریباً تمام عوامل مؤثر در نورگیری بنا
ب : شکل بام و جنس مصالح به کار رفته در آن
ج : ارتفاع سقف نسبت به کف
د : ضخامت دیوارها ، دیوارهای عایق
ه : تعداد لایه های به کار رفته در بام یا سقف ، جداره یا دیواره و پنجره ها
و : تهویه عرضی
در اقلیم بسیار گرم ساختمان باید به گونه ای طراحی شود که حرارت خارج را به خود جذب نکند ، به ویژه حرارتی که توسط اشعه مستقیم آفتاب تولید می شود . در این نواحی بایستی سعی کنیم از بامهای گنبدی استفاده کنیم زیرا اولاً انحناء و قوس بام باعث می شود تمام انرژی خورشیدی جذب نشود و همواره بخشی از آن در سایه قرار گیرد ، ثانیاً توسط این نوع بامها ارتفاع سقف نسبت به کف بنا زیاد می گردد و لذا فضای داخل دیرتر گرم می شود . ضخامت بام و یا دو جداره بودن آن نیز بهتر می تواند حرارت داخلی را از افراط و تفریط حفظ کند .جنس این گونه بامها بهتر است از مواد گلین ( کاه گل ) باشد زیرا حرارت ناشی از تابش شدید خورشید در سطح آنها متراکم می شود و کمتر نفوذ می کند . استفاده از دیوارهای ضخیم یا دولایه و یا دیوارهای عایق حرارت از دیگر موارد کنترل دمای اینگونه بناهاست . احداث سایه بانها و ایوانهای وسیع سرپوشیده برای ایجاد سایه نیز توصیه می شود .دریچه ها و پنجره های بنا را باید از تابش مستقیم آفتاب دور نگه داشت و حتی الامکان آنها را در جبهه شمالی ساختمان تعبیه نمود( در مناطق گرم نیمکره شمالی ).
به علاوه در و پنجره ها باید به گونه ای نصب شوند که از حداقل آفتاب در تابستان و حداکثر آفتاب در زمستان استفاده شود . ارتفاع در و پنجره و کشیدگی سایه بانها نیز مهم است . بعلاوه استفاده از بادگیرها همانند بادگیرهای سنتی یزد ، گناباد و تهویه عرضی ( قرینه نمودن درها و پنجره ها برای ایجاد کوران ) از دیگر تمهیدات لازم برای کنترل حرارت در مناطق گرم است .
برعکس در آب و هواهای سرد و بسیار سرد طرح و شکل ساختمان و حتی مصالح به کار رفته در آن باید به گونه ای باشد که بتوان حرارت درونی بنا را حفظ نموده و از خروج آن ممانعت بعمل آورد . در این گونه مناطق بامهای مسطح مناسب هستند زیرا به نسبت حداکثر جذب انرژی خورشیدی صورت می گیرد و گرمای بیشتری به محیط و فضای داخلی بنا وارد می شود . آسفالت و قیراندود نمودن بان به غیر از ایجاد مقاومت در برابر وزن برف به علت رنگ تیره انرژی بیشتری را کسب می کند . در این مناطق دوجداره بودن سقف یا بام و دیوارها ، استفاده از دیوارهای ضخیم یا عایق و امثال آن نیز تبادل حرارت بیرون و درون بنا را کم می کند . ارتفاع سقف باید کوتاه باشد تا فضای درون زودتر گرم شود . درها و پنجره ها حتی الامکان رو به آفتاب و به گونه ای باشد که حداکثر انرژی خورشیدی را دریافت نماید . دو جداره بودن پنجره ها و شیشه ها و خودداری از احداث بالکن و سایه بان و نظایر آن از دیگر توصیه های معماری خاص این مناطق است .
شکل بنا و برف و باران :
اهمیت برف برای ساختمانها و عمارتها از اینجاست که نشستن برف بار اضافی بر بامها تحمیل می کند . برف غیر متراکم سبک است و حد متوسط وزن آن در هر فوت مکعب ۶٫۵ پوند است در حالی که برف هر قدر متراکم شود بر وزن آن اضافه می شود و حتی ممکن است به ۳۰فوت در هر متر مکعب برسد . سنگینی برف باعث فرو ریختن سقف بناها می شود و لذا توجه به آن ضرورت دارد . با توجه به اهمیت موضوع اگرچه سعی می کنند مقاومت سقف و بام را زیاد کنند اما شکل بنا و بام نیز می تواند در میزان تراکم برف و در نتیجه افزایش و یا کاهش خطر کاملاً مؤثر باشد . برای مقابله با خطر ناشی از تراکم برف بهتر است که به بامها شیب بدهیم زیرا بر اثر شیب بام برف می لغزد و فرو میریزد و در نتیجه متراکم نمی شود . البته در مناطق سرد نیمکره شمالی باید شیب بام به سمت جنوب باشد تا از آفتاب هم بهره کافی گرفته شود . وجود شیروانی نیز موجب لغزش و فرود برف شده و برف در آبروهای اطراف آن تجمع می یابد . به این ترتیب سنگینی برف عمدتاً بر روی دیوارها و ستونها خواهد بود . شاید یکی از دلایل وجود شیروانی در بناهای قدیمی شهر مشهد همین مسأله بوده باشد نه بارندگی زیاد . علاوه بر موارد فوق در مناطق سرد طرح و شکل بنا باید فاقد پیش آمدگیهایی نظیر سایبان ، سردر ، طاق جلوی پنجره و غیره باشد زیرا نه تنها فشار ناشی از وزن برف بر ساختمان کم می شود بلکه آفتاب بیشتری به بنا می رسد .
در نواحی مرطوب و دارای باران زیاد نیز طرح و شکل بنا باید به گونه ای باشد که رطوبت و آب باران خسارت کمتری به بنا وارد سازد . مثلاً شکل بام به صورت شیروانی و یا شیب دار ( یکطرفه ) و گالی پوش باشد . کف اتاقها از سطح زمین بلندتر باشد و زیر آن به شکل پیلوت خالی باشد تا رواناب حاصل از بارندگی سریع دفع شود و رطوبت کمتری نیز به کف و دیوار ها برسد .
شکل بنا و باد :
برای مقابله با آثار مخرب باد اگرچه مقاومت مصالح ساختمانی باید به دقت در نظر گرفته شوند ولیکن طرح و شکل بنا و طرز قرارگیری آنها می تواند بسیار مهمتر باشد . در برنامه ریزی و طراحی ساختمانها و بناها لازم است موارد زیر مطالعه و بررسی گردد :
الف : شرایط و ویژگیهای باد :
ویژگی باد در رابطه با طراحی ساختمان اصولاً عبارتست از آشفتگی باد ( توفانی بودن ) ، سرعت باد ( بالاخص سرعت زیاد ) ، جهت باد ، وزش باد در سطح زمین و تداوم باد . بررسی این ویژگیها می تواند در مورد بادهای غالب، بادهای محلی و یا حالات استثنائی باد ( مثل تورنادوها ، هاریکن ها و …) انجام بگیرد . اگرچه شرایط و ویژگیهای باد معمولاً برای یک ناحیه جغرافیایی عمومیت دارد ولیکن به علت نوع و ماهیت چشم انداز ساختمانهای مجاور و غیره این شرایط برای مکانهای خاص بطور قابل توجهی متفاوت هستند . لذا هر طرح ساختمانی باید احتمالات این شرایط محلی مربوط به مقر بنا را در نظر بگیرد .
ب : اثرات کلی باد :
آثار باد بر روی اشیاء و عوارض ثابت و مستقر در مسیرش را می توان به شرح ذیل بیان نمود :
فشار مستقیم مثبت :
سطوحی که در رویارویی باد و عمود بر مسیر آن قرار می گیرند بر اث حرکت توده هوا فشار مستقیمی را تحمل می کنند . چنینی شرایطی باعث می شود بخش عمده نیرو بر شیء یا عارضه وارد آید مگر اینکه از لحاظ شکل دارای جهت بسیار طبیعی باشد .
کشش آئرودینامیک : چون باد در برخورد باشیء متوقف نمی شود و مانند حالت مایع در اطراف آن جریان پیدا می کند لذا یک اثر کششی بر روی سطوح موازی با جهت باد وجود دارد .
فشار منفی ( مکش ) :
در ضلع یا سمت پشت به باد شیء معمولاً یک اثر مکش وجود دارد که حاوی فشار بیرونی بر سطح شیء می باشد .
اثرات جنبشی :
یک شیء واقع در مسیر تند باد معمولاً ضربه می خورد ، می جنبد و یا به ارتعاش در می آید بنابراین اشیاء و عوارض دارای سطوح سست و ضعیف و یا حاوی سطوح منعطف در برابر این اثرات مستعدتر و حساستر هستند .
اثر روییدگی و تنظیف :
اثر اصطکاک توده هوای جاری تمایل دارد که اشیاء واقع در مسیر خود را صاف و هموار نماید و یا آنها را از سر راه خود بردارد . این عمل بر روی سایبانها ، جانپناهها ، دودکشها و علائم و نشانه ها بیشتر اثر می کند .
هریک از این اثرات و یا ترکیبی از اینها می تواند یک وضعیت مهم و بحرانی را برای عوارض واقع در مسیر باد به وجود آورد . میزان خسارات هم بستگی به وضعیت عارضه و شکل آن دارد .
ج : آثار مهم باد بر ساختمانها :
اثرات عمده باد بر ساختمانها را در می توان در چند طبقه کلی قرار داد :
- ساختمانهای دارای شکل مدور نسبت به بناهای زاویه دار و حاوی سطوح صاف مقاومت و دوام باد را کمتر می کنند مانند بناهایی با سقف گنبدی .
- ساختمانهای بلند و مرتفع که دارای ابعاد افقی کوتاه هستند در برابر واژگون شدن و یا خم شدن کامل در قسمتهای فوقانیشان مستعدترند .
- بناهای پهلو باز یا دارای اشکال بادگیر چون تمایل دارند باد را به چنگ درآورند نیروی باد رابیشتر خواهند کرد .
- برآمدگی یا جلوآمدگی بنا ، جانپناهها و دیوارهای بلند ، سایبانها و بالکنها و دیوارهای بی دوام و ناپایدار به اثر کشش همه جانبه بر ساختمان می افزایند .
- علائم ، نشانه ها ، دودکشها ، آنتنها ، چهارطاقیها و سایر تجهیزات روی بام ساختمانها نیز دستخوش اثر روییدگی می شوند .
ه : ضرایب راحتی و آسایش ساختمان :
بدیهی است که در معماری ، برنامه ریزی و طراحی ساختمان اگر به مواردی که تا کنون بیان شد توجه داشته باشیم و آنها را به دقت رعایت کنیم شرایط زیستی مناسی فراهم می گردد و زیستمندان از راحتی و آسایش لازم برخوردار خواهند بود .
به هر حال امروزه باید در حداقل فضای ممکن بناهایی احداث شود که نیاز آسایش انسان در تمام فصول را بر آورده سازد . برای نیل به این هدف نیز باید سعی نمود در زمستان به جای استفاده از سوختهای فسیلی و دستگاههای گرم کننده بیشتر از انرژی خورشیدی و طبیعت بهره گرفت و در تابستان هم از حداکثر سایه ، باد و دیگر ویژگیهای اقلیمی سود جست .
منبع : parsecad.ir
در این رابطه باید بدانیم که در روابط متقابل بین پروژه های ساختمانی و هوا یا آب و هوا دو جنبه کلی وجود دارد.
اول : اثرات آب و هوا بر روی طرح و شکل ساختمان و استقرار آن
دوم : اثرات مستقیم آب و هوا بر روی فعالیتهای ساختمانی
در رابطه با این موارد و برنامه ریزی مربوط به آن موارد زیر باید مد نظر قرار گیرند :
الف : مکان یابی مناسب و مطلوب
ب : نظم و ترتیب بناها نسبت به یکدیگر و در رابطه با تأثیر پذیری از عناصر اقلیمی
ج : مقاومت مصالح به کار گرفته شده در برابر عناصر و عوامل آب و هوایی
د : پلان ،شکل و طراحی ساختمان نسبت به شرایط آب وهوایی
ه : ضرایب راحتی و آسایش مبتنی بر یک معماری همساز با اقلیم
الف ) مکانیابی پروژه
در این رابطه دو عنصر دماو باد بیشترین نقش را بر عهده دارند . بنابراین به منظور آمایش شهری و بالاخص ساخت و سازهای جدید لازم است که بخشهای خوش آب وهوا تر و دارای شرایط حرارتی مطلوب تر به مناطق مسکونی ،آموزشی ،اداری ،خدماتی و تفرجگاهی اختصاص یابند و ابنیه ای مانند انبارها ،صنایع آلوده ساز و امثال آن به نقاط دارای هوای نامساعدتر هدایت شوند . هر چند که برای برخی از کالاها باید شرایط حرارتی و رطوبتی مناسبی در نظر گرفت .
ب ) نظم و ترتیب و جهت گیری بنا :
مورفولوژی و یا ساخت و بافت شهر همانگونه که متأثر از سایر پارامترهای طبیعی است از شرایط آب و هوایی نیز تأثیر پذیر است .مثلاًیک رودخانه و یا یک دریاچه به غیر از موارد دیگر در امتداد سواحل خود یک میکرو کلیمای خاص و گاه فرح بخش به وجود می آورند که همین می تواند یکی از دلایل ساخت طولی و یا نواری شهرها در این نواحی باشد و یا اینکه شهرهای مشرف بر کوهستانها به دلیل وجود هوای سالم و مطبوع کوه خود را به روی دامنه ها بالا می کشند و چنین گسترشی ضمن اینکه در ساخت شهر اثر می گذارد نوعی طبقه بندی اجتماعی به وجود می آورد که خود در بافت شهر مؤثر واقع می شود . بدین معنی که حاشیه رفاه در بخشهای مرتفع و دامنه ای بافتی درشت و گسترده و غیر متراکم ( مساکن ویلایی و بزرگ با معابر کمتر ) را به وجود می آورد در حالی که در قسمتهای کم ارتفاع تر و دارای آب و هوای نا مناسب تر بافت شهر ریز و متراکم و فشرده ( مساکن کوچک و چند طبقه با معابر و کوچه های بسیار ) است .به نظر می رسد در میان عناصر جوی دو عنصر تابش خورشید و باد بیش از بقیه در ساخت و بالاخص بافت شهر تأثیر می گذارند .
علی رغم تغییرات فصلی و محلی زاویه تابش آفتاب و در نتیجه طول زمان و شدت تابش خورشید در نظر گرفتن این پارامتر و محاسبه آن در شهرسازی ،برنامه ریزی شهری و طرح ریزی شبکه گذرهای شهری( بافت شهر ) امری ضروری و اجتناب ناپذیر است .
در این رابطه باید بدانیم که گذر های شهری گرمسیری ( شهرهای واحه ای و یا عرضی پایین ) به ویژه در فصل تابستان به سایبان بیشتری نیاز دارند لذا در طراحی این شبکه باید تلاش نمود تا جهت گیری گذر ها به گونه ای باشد که کمتر در معرض تابش آفتاب قرار گیرند . بنابر این توصیه می شود که در چنین شهرهایی جهت معابر و گذرهای شهری حتی الامکان شرقی – غربی باشد . بالعکس در شهرهای سردسیر
( خاص مناطق کوهستانی و عرضهای بالا ) در صورتی که شرایط توپوگرافیک و غیره اجازه بدهند بهتر است که خیابانها و کوچه ها و معابر شمالی – جنوبی باشد تا شهروندان بتوانند هم از نور و تابش خورشید بیشتر بهره بگیرند و هم اینکه شدت و مدت یخبندان معابر کمتر و در نتیجه آمد و شد بهتر گردد .
نکته دیگر آنکه بافت فشرده و متراکم در مراکز شهری ،محلات فقیر نشین و کم در آمد و یا در مناطق دارای ابر آلودگی زیاد به مقدار قابل توجهی از نورگیری فضاهای ساخته شده می کاهد . از اینرو در بافت شهری اینگونه مناطق رعایت فاصله مناسب بین ساختمانها به منظور بهره گیری بیشتر از نور و تابش خورشید امری ضروری است و لذا باید بافت شهری را گسترده تر نمود . در اکثر شهرهای شوروی سابق و بلوک شرق برای این منظور رشد عمودی بناها را زیاد نموده و در عوض فاصله افقی و فضایی آنها را افزایش داده اند .
باد نیز یکی از پارامترهای جوی است که می تواند در رابطه با بافت شهر مورد توجه قرار گیرد . جهت گیری معابر و بافت شهر بالاخص درسمت توسعه شهر یا مناطق قابل توسعه باید به گونه ای باشد که با بادهای مزاحم مقابله کند و از بادهای مناسب بهره بگیرد . برای این منظور شدت و جهت انواع باد و بالاخص باد غالب باید بررسی و شناسایی شود و سپس بر اساس آن طراحی نمود . در رابطه با باد غالب و مزاحم ( باد مسلح به ماسه ) باید گذرها طوری طراحی شوند که این باد به راحتی بتواند از داخل شهر عبور کند .
اثر باران نیز در بافت شهرهای دامنه ای نباید از نظر برنامه ریزان دور بماند چرا که کوچه ها و خیابانهای تقریباً عمود بر شیب و یا اریب از شدت روان آب و سیل حاصل از بارندگی می کاهد و بالعکس معابر واقع در جهت شیب بر شدت آن می افزاید .
ج ) مقاومت مصالح به کار رفته :
می دانیم که محیط و طبیعت معمولاً مواد و مصالح مورد نیاز و سازگار یا اقلیم رادر اختیار انسان قرار می دهد اما متأسفانه در عصر حاضر بنا به دلایلی بیشتر از مصالح غیر بومی و وارداتی استفاده می شود که کمتر با اقلیم ناحیه هماهنگی دارد و لذا دردسرهای زیادی به بار می آید .
به عنوان مثال در مناطق کویری و بیابانی رس بسیار زیاد است و خشت یا آجر حاصل از آن که در معماری شهرهای کویری مانند یزد مورد استفاده قرار می گیرد ضمن عایق بودن در مقابل تغییرات حرارتی از نظم و استحکام نیز گاه با تیر آهن رقابت می کند ،و یا در مناطق جنگلی مثل شمال ایران جنس مصالح به کار رفته در بناها باید به گونه ای باشد که در برابر رطوبت و خوردگی حاصل از آن ( یعنی عمل هوازدگی شیمیایی و پوسیدگی ) مقاومت بیشتری داشته باشند و به این ترتیب بکار بردن مصالح فلزی در این مناطق چندان مناسب نیست و سنگهای ساختمانی مثل آهک و تراورتن و غیره نیز برای روکار و نمای ساختمان مطلوب نخواهد بود زیرا باران در انحلال و خوردگی آنها نقش بسزایی دارد . از اینرو در چنین مناطقی بکارگیری مصالح چوبی ،سفالی و امثال آن مستحکم تر و مقرون به صرفه تر خواهد بود .
به طور کلی یک ساختمان می باید برای مقابله و مقاومت در برابر نیروهای حاصل از عناصر و عوامل آب و هوایی نضیر افت و خیز های درجه حرارت ،تغییرات رطوبت ،باران و بار سنگین برف و یخ ونیروی باد و فشار طراحی شود .
درجه حرارت یکی از مهمترین عناصر آب و هوایی است که باید در احداث ساختمان مورد توجه قرار گیرد . به ویژه مصالح فلزی بر اثر درجه حرارت منبسط و منقبض می شوند و این مسأله باید برای جلوگیری از لغزش و یا تکان خوردن تبرهای حمال مورد توجه قرار گیرد و برای دوره گرم و یا انقباض و شکستگی در هوای سرد به گونه ای حمایت و تقویت شوند . کابلهای استیل (فلزی) در هوای گرم شکم می دهند و در هوای سرد سفت و آماده بکار می شوند . تیرهای فلزی عمودی و قائم واقع در سمت آفتابگیر ساختمان نسبت به طرف سایه گیر آن بیشتر منبسط می شوند و به این ترتیب متحمل خمیدگیهای روزانه شده که خود سبب ایجاد کششها و فشارهایی در ساختمان می گردد . البته استفاده از رنگها که بخش وسیعی از انسولاسیون خورشید را منعکس می سازند به کم کردن این گونه مسائل و مشکلات کمک می کنند . امروزه رنگهای منعکس کننده و طرحهای ایمنی برای به حداقل رساندن خطر سرریز شدن یا ترکیدگی ناشی از انبساط محتویات تانکرهای ذخیره ( مثلاً آب ) تولید می شوند .
هنگامی که درجه حرارت به سرعت به زیر نقطه انجماد و یخبندان می رسد . بتن . سنگ و دیگر انواع مصالح ساختمانی ( بخصوص اگر مرطوب باشند ) دستخوش خسارات زیادی قرار می گیرند . انبساط یخ در درزها و شکافها و یا در زمین مرطوب مجاور دیوارهای سنگ کاری شده غیر مسلح و فاقد آبگذر ( مجرای زهکشی ) عموماً منجر به شکستگی و تخریب ساختمانها می شود .
بنابراین در شهرهای به ویژه گرم و بیابانی که دامنه گرما زیاد است دیوارها . بامها و مصالح به کار رفته در آنها در روز منبسط و به هنگام شب منقبض می گردند . در این قبیل موارد بهتر است که مصالح ساختمانی را با توجه به ضریب انبساطشان انتخاب نماییم و بعلاوه از اختلاط مصالح ساختمانی که ضریب انبساطشان با هم فرق دارد حتی الامکان اجتناب ورزیم . در جدول زیر ضریب انبساط بعضی
مصالح آمده است :
| شیشه | آجر | ماسه سنگ | سیمان و بتن | آهن و فولاد | نوع مصالح |
| تقریباً ۹ | ۹ تا ۱۰ | ۷ تا ۱۲ | ۱۰ تا ۱۴ | ۱۰ تا ۱۲ | ضریب انبساط |
به عنوان نمونه معنی ضریب ۱۰ در این واحدها این است که با افزایش حرارت ۱۰ درجه سانتیگراد به مقدار بر طول یک میله از مواد اضافه می شود . بر این اساس یک تیر آهن که درحرارت ۳۲ درجه فارنهایت ۱۰۰ پا طول دارد در حرارت ۱۰۰ درجه فارنهایت نیم اینچ درازتر خواهد شد . لازم به ذکر است که تیر های چوبی در اثر حرارت از لحاظ طول منبسط نمی شوند ولیکن از نظر عرضی کمی بزرگتر می گردند . اثر حرارت در چوب تحت الشعاع اثر رطوبت در چوب می شود زیرا اثر رطوبت در چوب زیادتر از حرارت می باشد .
درجه حرارت زیاد در عرضهای پایین اثر نامطلوبی بر روی بامهای آسفالته و یا قیر اندود شده بر جای می گذارد . زیرا حرارت بامها یا جاده های قیر ریزی شده که در معرض آفتاب قرار می گیرند گاه به ۱۳۰ تا ۱۴۰ درجه فارنهایت می رسد و در بعضی نقاط که هوا خشکتر است حرارت آنها به ۱۶۰ درجه فارنهایت هم می رسد . این مسأله ضمن افزایش گرمای فضای داخل بنا باعث ذوب شدن و جاری شدن قیر در سطح بام می گردد و در نتیجه علاوه بر مسدود نمودن ناودانها و زهکشهای پشت بام و داخل ساختمان این الزام را به وجود می آورد که بام هر ساله آسفالت شود . همچنین اگر به جای آسفالت از سیمان استفاده شود باز در اینصورت دامنه گرمای زیاد و انبساط و انقباض ناشی از آن موجب ترکیدگی سیمان بام و نفوذ آب و کاهش عایق بندی بام می شود که خود مستلزم صرف هزینه های مکرر ایزوله نموده و عایق بندی می گردد .
درجه حرارت همچنین کارآیی کارگران را در طی اجرای پروژه های ساختمانی تحت تأثیر قرار می دهد . درجه حرارتهای خیلی بالا بطور محسوسی کار یدی در آب و هوای نامأنوس را کند می کند و ممکن است به بیمار شدن افرادی که کار فیزیکی سختی انجام می دهند منجر گردد . درجه حرارت های پایین نیز لباس و پوشش بیشتری را می طلبد و به موجب آن کارهای یدی و دستی پیچیده و مشکلتر می شوند . حوادث رخ داده در طی دوره های دارای درجه حرارتهای زیر نقطه انجماد و یا گرمای زیاد فراوانتر از حوادث ایجاد شده در شرایط طبیعی است . به هنگام بتن ریزی و ملاط ریختن نیز اگر یخبندان از قبل کاملاً مستقر شده باشد بتن و ملاط خسارت می بینند . زمین و خاک یخ بسته هم برخی از فعالیتهای ساختمانی را عقب می اندازند . (در همینجا اضافه کنیم که باد و بارش برف وباران هم فعالیتهای ساختمانی را کند و یا متوقف می سازند . )
رطوبت نسبی موجود در هوا نیز به لحاظ اینکه بر روی مواد و مصالح ساختمانی پوشش و یا روکش ساختمان و رنگها اثر می گذارند با اهمیت است . فلزات عموماً از نظر فساد و خوردگی تدریجی تحت شرایط رطوبت نسبی بالا بسیار متعدد هستند . فساد فیزیکی و شیمیایی رنگها نیز توسط هوای مرطوب به سرعت افزایش می یابد و بنای سنگ کاری شده نیز تحت شرایط رطوبتی سریع تر خرد و تجزیه می شوند . ریزش باران نه تنها اثرات مخرب رطوبت را زیادتر می کندبلکه دارای آثار فیزیکی مستقیم بر روی سطوح رو باز نیز هست . بارانهای سنگین بناهای خاکی و سفالی را فرسوده می کنند و روانابها و سیلابهایی ایجادمی کنندکه فونداسیونها را به تحلیل می برند . این نوع بارانها بتن تازه ریخته شده را حفر ،خاکریزهای زمین را فرسوده و اکثر فعالیتهای متحرک زمینی را کند یا متوقف می سازند . سدها ،کانالها ،ستونها و پلها نیز باید حداکثر مقاومت را در برابر بارانهای سنگین و سیل ناشی از آن داشته باشند .
ریزش برف و انباشته شدن آن مقاومت نسبتاً زیاد سازه ها را طلب می کند . در بناهای نواحی کوهستانی و عرضهای بالا بامها را باید آنقدر محکم ساخت که تاب نگاهداشتن برفهای سنگین را داشته باشد . تراکم و انباشتگی برف بر روی سایر سطوح افقی سازه ها وزن فوق العاده ای را به وجود می آورند که در این صورت احداث حفاظهای مکمل و اضافی برای جلوگیری از ریزش آنها ضروری می یابد . افزایش پتانسیل یخ بر روی برجها ،پلها و کابلها نیز مرزهای ایمنی در طرح را فرا می خوانند . ساختمانهایی که به شدت مملو از یخ و برف هستند در مقابل دیگر عوامل جوی مثل باد آسیب پذیرتر هستند .
باد نیزیک فشار و نیروی مستقیم را در مورد تمام ساختمانها و سازه های واقع در مسیرش اعمال می کند و لذا باید حداکثر سرعت باد و فشار مورد انتظار را در طراحی ساختمانها ،برجها و پلها در نظر گرفت . در این رابطه محاسبات مبتنی بر سوابق آب و هوایی و نیز آزمایشهای مربوط به مهندسی سازه ها کمک می کنند .
د ) طرح و شکل :
از نظر تأثیر آب و هوا بر شکل و طرح ساختمان می باید موارد زیر را در برنامه ریزیها مورد توجه قرار داد :
۱: نور و روشنایی فضای داخل ساختمان
۲ : تعادل حرارتی داخل ساختمان
۳ : موقع و محل بنا در برابر باران و برف در یخبندان
۴ : شکل بنا در رابطه با دفع و یا کاهش نیروی تخریبی باد
اگر بنا و ساختمانی در برابر عناصر و عوامل اقلیمی خوب طراحی شود و شکل و پلان آن به گونه ای باشد که موارد فوق الذکر را تأمین کند در این صورت نه تنها ضریب ایمنی و مقاومت سازه بالا می رود بلکه راحتی و آسایش ساکنین بنا نیز از نظر بیوکلیمای انسانی فراهم می گردد .
شکل بنا و نور و روشنایی :
عمده ترین عوامل مؤثر در نورگیری ساختمان عبارتند از :
الف : عرض جغرافیایی و موقعیت خورشید که در زاویه تابش و جهت تابش نیز مؤثر است .
ب : طول زمان تابش و شدت تابش که اولی به تعدادساعات آفتابی در روز بستگی دارد و دومی یعنی شدت تابش به عواملی نظیر ارتفاع ،مقدار ابر ،هواریزه ها (گرد و غبار معلق در هوا ) و آلودگی جو وابسته است .
ج : بافت شهری و جهت گیری کوچه ها . خیابانها و معابر که مسلماً بافت فشرده و متراکم و معابر تنگ نورگیری را کم می کند و به عکس .
د : تراکم و فشردگی مساکن که به مساحت آنها بستگی دارد . طبعاً در زمینها و قطعات کوچک فاصله و در نتیجه نورگیری بناها کم می شود .
ه : فرم و جهت صحن حیاط در ارتباط با موقعیت ساختمانهای همجوار
و : وجود و یا عدم وجود بالکن و همچنین میزان کشیدگی بالکن ها و ایوانها در ارتباط با تابش خورشید و سایه گیری
ز : محل قرار گیری پنجره ها ،تعداد پنجره ها ،شکل و ابعاد پنجره ها که یکی از مهمترین مسائل در نورگیری ساختمانهاست . مثلاً در عرضهای پایین باید ارتفاع پنجره کم و شکل آن عرضی باشد و به
عکس در عرضهای بالا ارتفاع پنجره زیاد و شکل آن طولی باشد و در عرضهای میانی ابعاد پنجره در حد متوسط و به شکل مربع در نظر گرفته شود .
ح : و بالاخره جنس و رنگ مصالح رو کار و نمای ساختمان نیز در میزان نورگیری مؤثر است . دیوارهای سفید و یا دارای رنگ روشن چون ضریب انعکاس بالایی دارند نور را به خوبی منعکس و به ساختمانهای همجوار منتقل می کنند و رنگهای تیره عکس این حالت را دارند . اگر چه رنگهای روشن حرارت کمتری را به درون ساختمان منتقل می کنند و مقدار نور و روشنایی را افزایش می دهند اما این نوع رنگها و بالاخص رنگ سفید به چشمها زیان می رسانند و از سوی دیگر به علت وجود گرد و غبار و آلودگی جو دائماً کثیف و بد منظر هستند و یک نوع آلودگی چشم انداز را در پی دارند و قدر مسلم پاکیزه نگهداشتن آنها هزینه بر و کاری بس دشوار است .
بنابراین طراحان ، معماران ، شهرسازان و برنامه ریزان شهری بایستی با توجه به موقعیت جغرافیای شهر مورد نظرشان موارد فوق الذکر را در نظر بگیرند و نور متناسب با شرایط محل را برای پروژه های ساختمانی تأمین نمایند . مثلاً برای اینکه نور و حرارت زیادی به درون بناهای واقع در عرضهای بالا هدایت شود لازم است که بافت شهری گسترده و غیر متراکم مساکن باز و غیر فشرده ، تعداد پنجره ها و ارتفاع آنها زیاد باشد و در عوض از احداث بالکنها و سایبانها و امثال آن ممانعت به عمل آید .
شکل بنا و تعادل حرارتی :
ایجاد حرارت مناسب و تهویه مطبوع در فضای داخلی بنا یکی دیگر از موارد مربوط به معماری است که کاری چندان سهل نخواهد بود .چرا که این مسأله در رابطه با آسایش و یا عدم آسایش انسان قرار می گیرد و مفاهیم گرما یا سرما بیشتر ناشی از احساس طبیعی انسان و شرایط فیزیولوژیک وی می باشد .
طبق بررسی بولریش تحت شرایط رطوبت نسبی ۵۰% و تابش خورشیدی معادل یک وات در هر متر مربع و ساعت ، باید دمای هوا بر اساس ارقام زیر تنظیم گردد تا دمای سطح پوست بدن انسان در حد نرمال یعنی ۳۲ درجه سانتیگراد باقی بماند و انسان احساس آرامش و آسایش کند :
| دمای مطلوب و مورد نیاز | شرایط باد و حرکت هوا | نحوه فعالیت | نوع پوشش |
| ۲۶ درجه سانتیگراد | عدم وجود باد | عدم فعالیت | برهنه و بدون پوشش |
| ۲۷٫۵ درجه سانتیگراد | سرعت باد ۰٫۲ متر در ثانیه | عدم فعالیت | برهنه و بدون پوشش |
| ۲۹٫۵ درجه سانتیگراد | سرعت باد ۰٫۵ متر در ثانیه | عدم فعالیت | برهنه و بدون پوشش |
| ۲۲ درجه سانتیگراد | سرعت باد ۰٫۵ متر در ثانیه | فعالیت معمولی | برهنه و بدون پوشش |
| ۲۳ درجه سانتیگراد | شرایط عادی | در حال استراحت | با پوشش معمولی |
بنابراین یک انسان با پوشش سبک و در حال استراحت با دمای ۲۳ درجه سانتیگراد در حالت تعادل قرار دارد ولی در همین دما اگر برهنه باشد باید به کار سبک یا ورزش بپردازد .
به طور کلی انسان برای برقراری تعادل حرارتی و آسایش گرمایی به شیوه های گوناگون به مقابله با محیط و شرایط آب و هوایی می پردازد مثلاً از غذا و پوشاک و و سایل گرمایی و مسکن مناسب برای کنترل دمای بدن خود استفاده می کند .
بدیهی است که یکی از معیارهای مهم برای ایجاد تعادل حرارتی و در نتیجه منطقه آسایش ، بکارگیری استانداردهای معماری و طراحی ساختمان برای افزایش یا کاهش دمای درون بنا می باشد . برای نیل به این منظور می باید عوامل مؤثر در درجه حرارت فضای درونی ساختمان را بشناسیم و سپس با توجه به نیازهای حرارتی طرحی و شکلی مناسب را انتخاب کنیم تا هم تعادل حرارتی و احساس آسایش به دست آید و هم هزینه های مربوط به دستگاههای حرارتی و برودتی به حداقل خود برسد .
عمده ترین عوامل مؤثر در حرارت بنا عبارتند از :
الف : تقریباً تمام عوامل مؤثر در نورگیری بنا
ب : شکل بام و جنس مصالح به کار رفته در آن
ج : ارتفاع سقف نسبت به کف
د : ضخامت دیوارها ، دیوارهای عایق
ه : تعداد لایه های به کار رفته در بام یا سقف ، جداره یا دیواره و پنجره ها
و : تهویه عرضی
در اقلیم بسیار گرم ساختمان باید به گونه ای طراحی شود که حرارت خارج را به خود جذب نکند ، به ویژه حرارتی که توسط اشعه مستقیم آفتاب تولید می شود . در این نواحی بایستی سعی کنیم از بامهای گنبدی استفاده کنیم زیرا اولاً انحناء و قوس بام باعث می شود تمام انرژی خورشیدی جذب نشود و همواره بخشی از آن در سایه قرار گیرد ، ثانیاً توسط این نوع بامها ارتفاع سقف نسبت به کف بنا زیاد می گردد و لذا فضای داخل دیرتر گرم می شود . ضخامت بام و یا دو جداره بودن آن نیز بهتر می تواند حرارت داخلی را از افراط و تفریط حفظ کند .جنس این گونه بامها بهتر است از مواد گلین ( کاه گل ) باشد زیرا حرارت ناشی از تابش شدید خورشید در سطح آنها متراکم می شود و کمتر نفوذ می کند . استفاده از دیوارهای ضخیم یا دولایه و یا دیوارهای عایق حرارت از دیگر موارد کنترل دمای اینگونه بناهاست . احداث سایه بانها و ایوانهای وسیع سرپوشیده برای ایجاد سایه نیز توصیه می شود .دریچه ها و پنجره های بنا را باید از تابش مستقیم آفتاب دور نگه داشت و حتی الامکان آنها را در جبهه شمالی ساختمان تعبیه نمود( در مناطق گرم نیمکره شمالی ).
به علاوه در و پنجره ها باید به گونه ای نصب شوند که از حداقل آفتاب در تابستان و حداکثر آفتاب در زمستان استفاده شود . ارتفاع در و پنجره و کشیدگی سایه بانها نیز مهم است . بعلاوه استفاده از بادگیرها همانند بادگیرهای سنتی یزد ، گناباد و تهویه عرضی ( قرینه نمودن درها و پنجره ها برای ایجاد کوران ) از دیگر تمهیدات لازم برای کنترل حرارت در مناطق گرم است .
برعکس در آب و هواهای سرد و بسیار سرد طرح و شکل ساختمان و حتی مصالح به کار رفته در آن باید به گونه ای باشد که بتوان حرارت درونی بنا را حفظ نموده و از خروج آن ممانعت بعمل آورد . در این گونه مناطق بامهای مسطح مناسب هستند زیرا به نسبت حداکثر جذب انرژی خورشیدی صورت می گیرد و گرمای بیشتری به محیط و فضای داخلی بنا وارد می شود . آسفالت و قیراندود نمودن بان به غیر از ایجاد مقاومت در برابر وزن برف به علت رنگ تیره انرژی بیشتری را کسب می کند . در این مناطق دوجداره بودن سقف یا بام و دیوارها ، استفاده از دیوارهای ضخیم یا عایق و امثال آن نیز تبادل حرارت بیرون و درون بنا را کم می کند . ارتفاع سقف باید کوتاه باشد تا فضای درون زودتر گرم شود . درها و پنجره ها حتی الامکان رو به آفتاب و به گونه ای باشد که حداکثر انرژی خورشیدی را دریافت نماید . دو جداره بودن پنجره ها و شیشه ها و خودداری از احداث بالکن و سایه بان و نظایر آن از دیگر توصیه های معماری خاص این مناطق است .
شکل بنا و برف و باران :
اهمیت برف برای ساختمانها و عمارتها از اینجاست که نشستن برف بار اضافی بر بامها تحمیل می کند . برف غیر متراکم سبک است و حد متوسط وزن آن در هر فوت مکعب ۶٫۵ پوند است در حالی که برف هر قدر متراکم شود بر وزن آن اضافه می شود و حتی ممکن است به ۳۰فوت در هر متر مکعب برسد . سنگینی برف باعث فرو ریختن سقف بناها می شود و لذا توجه به آن ضرورت دارد . با توجه به اهمیت موضوع اگرچه سعی می کنند مقاومت سقف و بام را زیاد کنند اما شکل بنا و بام نیز می تواند در میزان تراکم برف و در نتیجه افزایش و یا کاهش خطر کاملاً مؤثر باشد . برای مقابله با خطر ناشی از تراکم برف بهتر است که به بامها شیب بدهیم زیرا بر اثر شیب بام برف می لغزد و فرو میریزد و در نتیجه متراکم نمی شود . البته در مناطق سرد نیمکره شمالی باید شیب بام به سمت جنوب باشد تا از آفتاب هم بهره کافی گرفته شود . وجود شیروانی نیز موجب لغزش و فرود برف شده و برف در آبروهای اطراف آن تجمع می یابد . به این ترتیب سنگینی برف عمدتاً بر روی دیوارها و ستونها خواهد بود . شاید یکی از دلایل وجود شیروانی در بناهای قدیمی شهر مشهد همین مسأله بوده باشد نه بارندگی زیاد . علاوه بر موارد فوق در مناطق سرد طرح و شکل بنا باید فاقد پیش آمدگیهایی نظیر سایبان ، سردر ، طاق جلوی پنجره و غیره باشد زیرا نه تنها فشار ناشی از وزن برف بر ساختمان کم می شود بلکه آفتاب بیشتری به بنا می رسد .
در نواحی مرطوب و دارای باران زیاد نیز طرح و شکل بنا باید به گونه ای باشد که رطوبت و آب باران خسارت کمتری به بنا وارد سازد . مثلاً شکل بام به صورت شیروانی و یا شیب دار ( یکطرفه ) و گالی پوش باشد . کف اتاقها از سطح زمین بلندتر باشد و زیر آن به شکل پیلوت خالی باشد تا رواناب حاصل از بارندگی سریع دفع شود و رطوبت کمتری نیز به کف و دیوار ها برسد .
شکل بنا و باد :
برای مقابله با آثار مخرب باد اگرچه مقاومت مصالح ساختمانی باید به دقت در نظر گرفته شوند ولیکن طرح و شکل بنا و طرز قرارگیری آنها می تواند بسیار مهمتر باشد . در برنامه ریزی و طراحی ساختمانها و بناها لازم است موارد زیر مطالعه و بررسی گردد :
الف : شرایط و ویژگیهای باد :
ویژگی باد در رابطه با طراحی ساختمان اصولاً عبارتست از آشفتگی باد ( توفانی بودن ) ، سرعت باد ( بالاخص سرعت زیاد ) ، جهت باد ، وزش باد در سطح زمین و تداوم باد . بررسی این ویژگیها می تواند در مورد بادهای غالب، بادهای محلی و یا حالات استثنائی باد ( مثل تورنادوها ، هاریکن ها و …) انجام بگیرد . اگرچه شرایط و ویژگیهای باد معمولاً برای یک ناحیه جغرافیایی عمومیت دارد ولیکن به علت نوع و ماهیت چشم انداز ساختمانهای مجاور و غیره این شرایط برای مکانهای خاص بطور قابل توجهی متفاوت هستند . لذا هر طرح ساختمانی باید احتمالات این شرایط محلی مربوط به مقر بنا را در نظر بگیرد .
ب : اثرات کلی باد :
آثار باد بر روی اشیاء و عوارض ثابت و مستقر در مسیرش را می توان به شرح ذیل بیان نمود :
فشار مستقیم مثبت :
سطوحی که در رویارویی باد و عمود بر مسیر آن قرار می گیرند بر اث حرکت توده هوا فشار مستقیمی را تحمل می کنند . چنینی شرایطی باعث می شود بخش عمده نیرو بر شیء یا عارضه وارد آید مگر اینکه از لحاظ شکل دارای جهت بسیار طبیعی باشد .
کشش آئرودینامیک : چون باد در برخورد باشیء متوقف نمی شود و مانند حالت مایع در اطراف آن جریان پیدا می کند لذا یک اثر کششی بر روی سطوح موازی با جهت باد وجود دارد .
فشار منفی ( مکش ) :
در ضلع یا سمت پشت به باد شیء معمولاً یک اثر مکش وجود دارد که حاوی فشار بیرونی بر سطح شیء می باشد .
اثرات جنبشی :
یک شیء واقع در مسیر تند باد معمولاً ضربه می خورد ، می جنبد و یا به ارتعاش در می آید بنابراین اشیاء و عوارض دارای سطوح سست و ضعیف و یا حاوی سطوح منعطف در برابر این اثرات مستعدتر و حساستر هستند .
اثر روییدگی و تنظیف :
اثر اصطکاک توده هوای جاری تمایل دارد که اشیاء واقع در مسیر خود را صاف و هموار نماید و یا آنها را از سر راه خود بردارد . این عمل بر روی سایبانها ، جانپناهها ، دودکشها و علائم و نشانه ها بیشتر اثر می کند .
هریک از این اثرات و یا ترکیبی از اینها می تواند یک وضعیت مهم و بحرانی را برای عوارض واقع در مسیر باد به وجود آورد . میزان خسارات هم بستگی به وضعیت عارضه و شکل آن دارد .
ج : آثار مهم باد بر ساختمانها :
اثرات عمده باد بر ساختمانها را در می توان در چند طبقه کلی قرار داد :
- ساختمانهای دارای شکل مدور نسبت به بناهای زاویه دار و حاوی سطوح صاف مقاومت و دوام باد را کمتر می کنند مانند بناهایی با سقف گنبدی .
- ساختمانهای بلند و مرتفع که دارای ابعاد افقی کوتاه هستند در برابر واژگون شدن و یا خم شدن کامل در قسمتهای فوقانیشان مستعدترند .
- بناهای پهلو باز یا دارای اشکال بادگیر چون تمایل دارند باد را به چنگ درآورند نیروی باد رابیشتر خواهند کرد .
- برآمدگی یا جلوآمدگی بنا ، جانپناهها و دیوارهای بلند ، سایبانها و بالکنها و دیوارهای بی دوام و ناپایدار به اثر کشش همه جانبه بر ساختمان می افزایند .
- علائم ، نشانه ها ، دودکشها ، آنتنها ، چهارطاقیها و سایر تجهیزات روی بام ساختمانها نیز دستخوش اثر روییدگی می شوند .
ه : ضرایب راحتی و آسایش ساختمان :
بدیهی است که در معماری ، برنامه ریزی و طراحی ساختمان اگر به مواردی که تا کنون بیان شد توجه داشته باشیم و آنها را به دقت رعایت کنیم شرایط زیستی مناسی فراهم می گردد و زیستمندان از راحتی و آسایش لازم برخوردار خواهند بود .
به هر حال امروزه باید در حداقل فضای ممکن بناهایی احداث شود که نیاز آسایش انسان در تمام فصول را بر آورده سازد . برای نیل به این هدف نیز باید سعی نمود در زمستان به جای استفاده از سوختهای فسیلی و دستگاههای گرم کننده بیشتر از انرژی خورشیدی و طبیعت بهره گرفت و در تابستان هم از حداکثر سایه ، باد و دیگر ویژگیهای اقلیمی سود جست .
منبع : parsecad.ir
