سازه های غشایی زیر مجموعه ای از سازه های فضایی هستند و به دلیل سبكی، شفافیت و انعطاف در خلق فرم های زیبا و بدیع، گسترش روزافزونی در ساخت بناهایی با عملكردهای مختلف تجاری، اداری ، ورزشی و … و یا به شكل سایه بان در فضاهای عمومی و شهری داشته اند. ویژگی های مذكور ارتباط مستقیم با خواص مواد سازنده غشاهای این نوع سازه ها دارد. ساخت و تولید مواد كامپوزیت از الیاف و پلیمرها با طیف وسیعی از خواص فیزیكی، مكانیكی و سازه ای امكانات متعددی را پیش روی طراحان قرار داده است. این مواد دارای تفاوت هایی در اندازه، وزن و خواصی نظیر مقاومت گسیختگی، مقاومت در برابر ترك خمشی، انتشار آتش، گسترش پارگی و همینطور درجه شفافیت، دوام و ضمانتی كه كارخانه سازنده می دهد، می باشند؛ بنابر این شناخت این ویژگی ها و تفاوت ها جهت انتخاب ماده مناسب از سوی طراحان و مهندسین، امری ضروری می نماید

ویژگی عمومی پارچه های کششی 

این مواد از الیافی كه در كنار یكدیگر در زوایای مستقیم قرار می گیرند، ساخته می و آنهایی كه در (warp) شوند. الیافی كه در هنگام بافته شدن پارچه در امتداد طول آن كشیده می شوند، تار نامیده می شوند. پارچه ها به طور عادی (weft) امتداد عرض پارچه و تحت كشش كمتر قرار می گیرند، پود ایزوتروپیك نیستند ( در امتداد جهات تار و پود رفتارهای متفاوتی دارند). اما این تفاوت ها به كمك روش بافت و تكنیك های روكش می تواند به حداقل رسیده یا حذف شوند.این غشاها از خانواده كامپوزیت های انعطاف پذیر (ماتریس گرمانرم+ الیاف پلیمری) هستند. آنها از الیافی ساخته می شوند كه بتوانند در مقابل نیروهای كششی مقاومت كنند . الیاف به صورت هموار و مسطح در یك رزین توزیع می شوند كه این رزین به عنوان لایه پر كننده و نیز روكش محافظ الیاف عمل می كند. به منظور ایجاد دوام و آب بندی و هموار كردن سطح غشا و نیز جلوگیری از انباشت خاك، كثیفی و باكتری روی آن، لازم است دو طرف آن روكش شود . مواد روكش كننده معمول عبارتند از : پی وی سی، تفلون و سیلیكون. این مواد روکش پارچه کششی علاوه بر خواص مورد نیاز برای مهندسین پارچه را تبدیل به یک جاذب صوتی می نماید و خواص آکوستیکی به آن می دهد که موجب گسترش استفاده از آن در مکان هایی می شود که نیاز به جاذب صوتی و ویژگی های خاص اکوستیکی در فضا می باشد.

عملکرد آکوستیکی سقف پارچه ای (چادری) چگونه است ؟ 

عملکرد صوتی سقف چادری بطور معمول با خصوصیاتی نظیر پژواک آنها و میزان مقاومت در برابر انتقال نویز (noise) سنجیده می شود ، پژواک در محل های ویژه اجرای موسیقی ، سخنرانی های عمومی و یا آمفی تئاتر ها اهمیت حیاتی دارد، درحالیکه کاهش انتقال صوت هنگامی اهمیت دارد که یا نویز خارجی باید بیرون نگه داشته شود ( همانند فرودگاه) ، یا اینکه فضای بیرونی باید از موسیقی بلند و یا سرو صدای داخلی حفاظت شود ( همانند کنسرت).

در نکات مورد توجه وابسته به پژواک ، طراح باید زمان پژواک درون فضای محصور را ارزیابی نماید که با حجم فضای اتاق تناسب داشته باشد و با جذب بطور یکپارچه و دیگر مصالح درون فضا نسبت معکوس دارد. قابلیت فهم گفتار به ویژه مسلتزم زمانهای پژوات به نسبت کوتاه می باشد مع در فضاهای محصور کوچک این امر به راحتی محقق می شود اما دستیابی به آن در اماکن ورزشی یا تفریحی بزرگ ، دشوارتر است. در این موارد جذب صوت بالا می تواند برای صدا بندی فضا حیاتی باشد. جذب کلی صدای مصالح بخصوص مصالح پارچه ای روی دامنه وسیعی از فرکانس ها توسط ضریب کاهش نویز آن ماده اندازه گیری می گردد. که می تواند از ۰٫۱ برای یک سازه غشایی سنگین تا ۰٫۸ برای یکی سازه غشایی سبک وزن متغییر باشد.  خواص آکوستیکی پارچه ها همراه با اثرات انرژی ، نورپردازی ، مقاومت در برابر آتش در موفقیت سقف پارچه ای نقشی حیاتی دارند.

عملکرد سازه پارچه ای (چادری )در کنسرت موسیقی و تئاتر چگونه است ؟ 

سازه های غشایی خاصیت بازتابی صوتی بالایی در فرکانس های بالای ۲۵۰ هرتز دارند بطوریکه منجر به جذب کم می شود ، این ویژگی در اجراهای موسیقی آکوستیک که خاصیت بازتابی به نوازندگان و بازیگران در شنیدن صدای خودشان کمک می کند بسیار مفید می باشد. اما در اثر بازتاب خیلی واضح یک صدا به شنوندگان می تواند از کیفیت اجراهای تقویت شده با آمپلی فایر بکاهد. هنگامی که اصوات از دورن یک ماده معین عبور می کنند ، افت انتقال صوت که برحسب دسیبل اندازه گیری می شود همانند جذب بصورت گسترده ای در میان دامنه فرکانسی تغییر پیدا می کند. و در مجموع به وسیله رده انتقال صورت کم و کیف آن معلوم می شود.

سازه غشایی پارچه ای منفرد با فراهم کردن حداکثر STC17 مانع ضعیفی برای انتقال صداهای نامطلوب ایجاد می کنند ( به ویژه آنهایی که در دامنه فرکانسی پایینی قرار دارند. افزودن یک آستر منجر به بهبودی به نسبت کمی در مقاومت در برابر انتقال صوت می شود و آن را تا STC 21 بهبود می بخشد. افزودن روکش فایبرگلاس به پارچه کششی بهبود بیشتر را نتیجه می دهد و تا STC 25 خواص غشای کششی بهبود می یابد. با این حال حتی با چنین تمهیداتی ، سقف چادری نمی تواند از نظر میزان افت انتقال صوت با مجموعه لایه های سقف های متداول رقابت کنند ، در زیر مثالهایی برای مقایسه آورده شده است :

۱- سقف چوبی یا فولادی با عایق و پوشش قیر گونی STC 30 

۲- شیشه لمینت به ضخامت ۱۰ میلیمتر STC 36

۳-  شیشه لمینت عایق دار به ضخامت ۳۰ میلیمتر STC 40 

۴- سقف چوبی یا فولادی با رابیس بندی گچی STC 45 

چنانچه در بالا آورده شده به کمک نصب روکش بر روی پارچه های سبک وزن متخلخل می توان خاصیت بازتاب صوت را کاهش داد ( بوسیله افزایش جذب ) عایق فایبرگلاس یا PVC بین دولایه پارچه می تواند افت انتقال را افزایش دهد. با اینحال اثر چنین تدابیری بر روشنایی روز ، عایق بندی حرارتی و ایمتی در برابر آتش هم باید در نظر گرفته شود. در طراحی فضاهایی مانند تئاترها و محیط‌های شنوایی در زمینه بالانس و موازنه نمودن مقدار بازگشت و جذب تلاش می‌شود تا در نهایت محیطی خلق شود که در آن صدا به شایستگی جریان یابد.

اثر فرم سازه پارچه ای ( چادری ) بر اصوات موجود در فضا چگونه است ؟ 

شیب یک سقف پارچه ای هم می تواند بر کارایی صوتی اثر بگذارد ، انحنای آنتی کلاستیک ویژه سقف زین اسبی یا چادری شکل ، تمایل به پراکندن و آمیختن صداها را دارد در حالیکه یک سقف هوانشین یا گنبدی شکل کابلی که انحنای سین کلاسیتیک دارد ، همانند یک عدسی صدا را متمرکز می کند. هر جسمی دارای تناوبی طبیعی است و در واقع دارای لرزشی است. یک سالن موسیقی یا مانند آن خود یک تشدید کننده غول پیکر است. یکی از جالبترین نمونه‌ها در این قسمت بحث درباره گنبد است که باعث تحریف صدا و انتقال آن به گونه‌ای خاص می‌گردد. برای مثال سقف پارچه ای گنبدی شکل ورزشگاه پونتیاک در میشیگان آمریکا تمایل به متمرکز نمودن صدا در وسط میدان را داشت که این اثر را با استفاده از تیغه های آکوستیکی آویز کاهش دادند. در برخی سقف ها از صفحات آکوستیکی استفاده شده است تا میزان جذب را افزایش دهند و انعکاس شدید سر و صدا را که این سقف ها ممکن است در معرض آن قرار بگیرند کاهش دهند.

درک بیشتر رفتار آکوستیکی پارچه های کششی و افزایش مهارت در دستکاری اشکال و مونتاژ مصالح ، به کارگیری پارچه ها را در کاربردهای موسیقیایی که بیشترین نیاز را به کیفیت آکوستیکی دارند امگان پذیر نموده است. یکی از ماهرانه ترین این سقف ها پاویلیون کارلوس موزلی است ، یک سایبان قابل گسترش که بر روی کامیون ها سوار شده و در مکان های مختلفی در سرتاسر ناحیه کلانشهر نیویورک برپا می شود و توسط ارکستر فیلارمونیک و اپرای کلانشهر نیویورک استفاده می شود. پاویلیون کارلوس موزلی هم بیان معمارانه قوی دارند و هم پرده ای با کارایی آکوستیکی برای صحنه نمایش فراهم می کند.

نکات طراحی سایبان چادری (پارچه ای) 

فرم سازه پارچه ای (چادری)  نخستین نکته‌ای که باید بررسی شود نسبت طول، عرض و ارتفاع به یکدیگر می‌باشد که از گذشته مسئله اساسی در  آکوستیک بوده است و در طراحان قدیمی آکوستیک نسبتهایی نظیر ۲:۳:۵ را اجرایی می کردند. امروزه محاسبه ابعاد داخل فضا هایی نظیر تالار و آمفی تئاتر از طریق تئوری امواج آکوستیکی و باتوجه به فرم انتخاب شده دیگر جز مسائل پیچیده مهندسی نیست . ولی با مطالعات انجام شده که توجه به این قضیه راه حل قطعی مسئله آکوستیک نیست بلکه ابعاد و فرم تالار باید طوری انتخاب گردد که حتی الامکان امواج ویژه یکنواخت پخش گردند که این خود مستلزم اجتناب از انتخاب ابعاد صحیح و رند می‌باشد.

باید از ایجاد سطوح گود در هرصورت اجتناب نمود به ویژه در صورتی که شعاع انحنای این سطوح در حدود ابعاد فضای مورد نظر ما باشد. سطوح گود با انحنای کوچکتر مشکل ایجاد نمی‌کند اما بزرگتر بودن ممکن است ایجاد بازآوا یا اکو نماید و از وضوح گفتار بکاهد. حتی المکان برای داشتن وضوح صدا باید از فرم هایی با انحنا به سمت پایین در محل هایی که نیاز به یکنواختی صدا داریم انتخاب نکنیم . در فضا های شهری مانند آمفی تئاترهای روباز  و فضاهای این چنین که شنوندگان انرژی صوتی را مستقیم از سرچشمه دریافت می کنند بایستی دقت گردد که به خصوص شنوندگان دور از سرچشمه آوا که امواج صوتی صدا به دلیل طی مسیر و داشتن اصطکاک با مولکولهای هوا تضعیف می‌گردد، در هر حال دید مستقیم داشته باشند و از این رو بایستی ردیفهای مختلف نسبت به ردیف قبل از خود اختلاف ارتفاع داشته که این مقدار در گذشته معمولاً ۱۲ سانتی‌متر انتخاب می گردید ولی امروزه طبق استاندارد ۸ سانتی‌متر کفایت می‌کند. لذا فرم سازه پارچه با شیب ملایم برای فضای عمومی در نظر گرفته می شود.

علاوه بر پخش یکنواخت انرژی در حجم نکته مهم دیگری که باید در طرح این گونه بناها مورد توجه قرار گیرد میرائی یکنواخت امواج با فرکانس ویژه می‌باشد که برای حصول آن پخش مصالح آبسوربنت در تمام پهنه‌ها از فرضیات می‌باشد. برای تامین این منظور می توان از فرم های کوچک سازه چادری برای میرا نمودن صدا و غیر یکنواخت کردن آن استفاده نمود ، به عنوان مثال طرح های مثلثی و یا نیم استوانه ای .

پوشش ETFE به عنوان جاذب صدا 

پوشش ETFE یکی از جدیدترین نواوری ها در زمینه پارچه های کششی می باشد ، این پارچه مدرن به علت چگالی بسیار کم ETFE حجم زیادی از اصوات را جذب کرده و خاصیت اکوستیکی دارد. میزان جذب صدا بسته به اندازه محیط ، چگالی لایه ETFE ، طراحی و … دارد. این خاصیت ETFE را به گزینه مناسب برای آمفی تئاتر های روباز ، سالن های اجتماعات ، مراکز فرهنگی از قبیل سینما ، مراکز تجاری پرجمعیت ، ادارات و مراکز دولتی ، رستوران ها و کافی شاپ های مستقر در فضای باز می باشد و به غیر از سقف برای پنجره و دیوار نیز استفاده می گردند.

استفاده از سازه چادری به عنوان غرفه و سایبان در فضای باز در کشورهای عربی به دلیل شدت آفتاب بسیار متداول است. ظاهری مدرن و متفاوت، امکان اجرای فرم های متنوع ، قابلیت چاپ لوگو و رنگ بندی متفاوت چادر کششی کاربرد سازه کششی را بسیار متداول کرده است.

در مواقعی که از سازه های پارچه ای با هدف ایجاد سایبان غرفه نمایشگاهی استفاده شود، به دلیل حذف بار باد ، برف و باران، و همچنین سبکی پارچه های استفاده شده سازه های فلزی بسیار محدود خواهند شد و سازه کششی بسیار سبک و بدون پی اجرا خواهند شد. عدم نیاز به پی موجب می شود تا غرفه نمایشگاهی امکان نصب سریع داشته باشد و همچنین قابلیت جابجایی و نصب دوباره در نمایشگاه دیگر وجود داشته باشد. قابلیت اجرا در ابعاد کوچک تا بسیار بزرگ، نصب بسیار سریع و امکان جابجا کردن غرفه باعث شده استفاده از سازه چادری گزینه ای مناسب برای کارفرمایان و طراحان باشد.

استفاده از سازه های کششی نمایشگاه ها و فضاهای مسقف به دلیل فرم های متنوع و مدرن این سازه ها بسیار متداول هستند. امکان ایجاد فرم های پیچیده معماری، سرعت اجرای بالا، قابلیت نصب بسیار ساده و سبکی سازه نهایی باعث شده است که استفاده از این المان ها به عنوان غرفه نمایشگاهی مورد توجه کارفرمایان قرار بگیرد.

امکان نور پردازی و قابلیت جابجایی بالای سازه کششی از جمله مزیت هایی است که استفاده از این سازه ها را در استیج ها و نمایشگاه ها بسیار متداول کرده است. فرم های قابل استفاده در غرفه های فضای بسته و استیج ها به دلیل محدود شدن بارهای وارده به سازه بسیار متفاوت می باشد بطوری که قابلیت اجرای انواع فرم های پیچیده معماری از طریق سازه پارچه ای وجود خواهد داشت. فرم های استاندارد پیشنهادی برای دکوراسیون داخلی شامل فرم شید، فالکون و اینورس می باشد. اگرچه سایر فرم های سازه چادری نیز قابل طراحی و اجرا هستند.

نورپردازی غرفه نمایشگاه

نورپردازی در غرفه های نمایشگاهی امری بسیار مهم در جلب توجه بازدیدکنندگان از نمایشگاه می باشد. امروزه به جای استفاده از سازه های چوبی در ساخت غرفه های نمایشگاهی که فرم پذیری بسیار کمی دارند و استفاده از رنگ و نور مستقیم بر روی آنها ، از فرم های متنواع سازه کششی و پارچه استفاده می گردد.  بدلیل قابلیت پخش نور در پارچه سازه چادری ، نورپردازی در پروژه های اجرا شده در زیبایی و جلب توجه آنها بسیار موثر می باشد. پارچه استفاده شده برای سازه غرفه نمایشگاهی قابلیت عبور نور از خود و انقال نور در سطح خود را داراست. این ویژگی باعث شده تا هر دو مدل نورپردازی از پشت Back lighting  و نورپردازی از جلو Front lighting بر روی آنها قابلیت اجرا را داشته باشند و محدودیتی از این نظر نداشته باشیم. با نورپردازی مستقیم ، قوس ها و بیرون زدگی های سازه بیشتر به چشم آمده و سازه عظیم و مستحکم به نظر می رسد.

سفید بودن رنگ پارچه این امکان را به طراحان غرفه می دهد تا بتوانند با استفاده از LED های با قابلیت تغییر رنگ بر روی پارچه سفید اقدام به نورپردازی نمایند و بسته به نیاز محیط و در جهت جلب توجه و یا زیبایی رنگ کلی غرفه را بتوانند در هر لحظه عوض کنند.

فرم خیمه

فرم خیمه به علت جذب به مرکز و کشیدگی میانه آن و ارتفاع بلند در وسط از نظر بصری کمک بسیار زیادی به بزرگ نشان دادن فضا و کشش مراجعین به داخل مجموعه را دارد. عدم وجود ستون در میانه آن و کشش سازه با استفاده از کابل از طرفین فضای بیشتری را برای استفاده در زیر خیمه فراهم می نماید که در غرفه سازی مهم می باشد. فرم خیمه از دیرباز برای سایبان نمایشگاه مورد استفاده قرار می گرفته است و یکی از شناخته ترین فرم های سازه پارچه ای تحت عنوان خیمه سیرک می باشد.

علاوه بر فرم خیمه ، فرم شید نیز در سایبان نمایشگاهی استفاده می شود که یک نمونه بسیار زیبای آن در نمایشگاه صنعت گاز قطر استفاده شده است که هم لوگوی شرکت بر روی آن چاپ شده و هم نورپردازی بسیار زیبا و خیره کننده ای دارد.