آشنایی با ساخت و ساز پیش ساخته
ساخت و ساز پیش ساخته به ساخت و سازی می‌گویند که در آن، همه قسمت‌های تشکیل‌دهنده یک ساختمان یا برخی از قسمت‌ها، در مکانی غیر از محل ساخت ساختمان تولید می‌شوند. سپس بخش‌های تولیدشده، در سایت به هم متصل خواهند شد و مورداستفاده قرار می‌گیرند. پیش سازی ساختمان‌ها از دهه‌ها پیش به شکل‌های گوناگون وجود داشته است؛ ازجمله:
● سامانه‌های دیوار خشک
● پنل عایق سازه ای (SIP)
● تیرهای پیش‌تنیده
● تراس بامی پیش ساخته
● قفس آرماتورهای پیش ساخته
اما طی چند سال گذشته، روش‌های نوین ساخت‌و‌ساز (MMC ها) سبب شده‌اند این فناوری‌های گوناگون را بتوان با فرآیندهای تولید خارج از سایت ادغام کرد. بدین ترتیب، یک راهکار جامع و سامانمند برای معماری پیش ساخته به دست می‌آید. تولیدکننده‌های مدرن، اکنون به دنبال طرح‌های معماری جدید برای اجزای پیش ساخته هستند. هندسه‌های خلاقانه و روش‌های نوآورانه برای اتصال در محل باید ازجمله ویژگی‌های این طرح‌ها باشد.
علل اهمیت معماری پیش ساخته (Prefabricated Architecture)
در روش قدیمی، کمبود نیروی کار برای سایت ساختمان و بالا رفتن هزینه پروژه ساختمانی، مشکل‌ساز می‌شدند. این مشکلات در معماری پیش ساخته وجود ندارند. چراکه فناوری‌های نوینی که روی کار آمده‌اند، اجازه استفاده گسترده‌تر از مدولهای ساختمانی و شخصی‌سازی آن‌ها را می‌دهند. روش پیش ساخته می‌تواند تهدیدات مرتبط با مسائل ایمنی و ریسک را به حداقل برساند. همچنین کیفیت سازه‌ها در این روش به دلیل نظارت کارخانه‌ای افزایش می‌یابد.
بسیاری از شهرهای جهان اکنون با مشکل کمبود مسکن روبه‌رو هستند. معماری پیش ساخته کمک می‌کند که مسکن‌ها در زمان بسیار کمتر و با هزینه پایین‌تر به دست شهروندان برسند. حوزه‌هایی چون مراقبت از سلامت (بیمارستان‌ها) و هتل‌ها بیش از سایرین به این نوع معماری روی آورده‌اند. کشور استرالیا در این زمینه از دیگر کشورهای دنیا پیشرفت چشمگیرتری داشته است.
نمونه‌هایی از اهمیت معماری پیش ساخته
شرکت بین‌المللی KPMG چندی پیش مطالعه‌ای روی صنعت ساختمان بریتانیا انجام داد. طی این مطالعه، پی بردند که ساخت و ساز به کمک تولید خارج از سایت، می‌تواند به دلیل کاهش زمان، صرفه‌جویی مالی خالص را به ۷٪ برساند. شهر لندن با کمبود شدید مسکن ارزان‌قیمت در سال ۲۰۱۷ روبه‌رو بود. مسئولان این شهر اعلام کردند که مبلغ ۳۲ میلیون دلار را به ساخت دست‌کم ۱۰۵۹ واحد آپارتمان با ساخت مدولار تا سال ۲۰۲۱ اختصاص داده‌اند.
در بهار ۲۰۱۸ نیز بخش حفاظت و توسعه مسکن شهر نیویورک رویکردی در این راستا اتخاذ کرد. آن‌ها طرح‌هایی را برای یک پروژه مسکن ارزان‌قیمت در منطقه بروکلین با روش ساخت مدولار (پیش ساخته) ارائه دادند. طبق گزارش موسسه ساختمان‌های مدولار، شهرهایی چون سان فرانسیسکو، سیاتل و ونکوور نیز روش پیش ساخته را برای حل معضل بی‌خانمانی در نظر گرفته‌اند.
روش های تولید اجزای پیش ساخته
اصلی‌ترین روش های تولید پیش ساخته اجزای ساختمانی به شرح زیر هستند:
1- مدولار (حجمی یا سه‌بعدی)
به تولید واحدهای ساختمانی تماما خودمحفوظ در یک کارخانه می‌گویند. این واحدها سپس به سایت منتقل می‌شوند، سرهم خواهند شد و یک ساختمان کامل را تشکیل می‌دهند. واحدهای ساختمانی خودمحفوظ در معماری پیش ساخته یعنی فضاهای سه‌بعدی بسته مانند اتاق‌ها، سالن‌ها و غیره.
2- پنلی (دوبعدی)
واحدهای ساختمانی غیر خودمحفوظ به‌صورت پنل‌های مسطح در کارخانه تولید می‌شوند. سپس به سایت منتقل خواهند شد، سرهم می‌شوند و یک سازه کامل را تشکیل می‌دهند. یعنی واحدهایی دوبعدی مانند دیوارها، تیرها، چارچوب‌ها و ستون‌ها به سایت منتقل می‌شوند و آنجا به‌صورت سه‌بعدی به هم متصل خواهند شد. دیگر نمونه‌های پنل های پیش ساخته عبارتند از:
● قسمت‌هایی از نما و روکار
● پنل دیوار و پارتیشن داخلی
● کاست و تخته کف
● تراس بام
3- دوگانه (نیمه حجمی)
ترکیبی از دو روش حجمی و پنلی است. در این روش، برای قسمت‌هایی چون آشپزخانه و حمام از واحدهای مدولار فشرده استفاده می‌شود. برای دیگر قسمت‌های ساختمان هم از پنل‌ها (دوبعدی) و هم مدول‌ها (سه‌بعدی) استفاده می‌کنند.
ویژگی‌های فرآیند تولید اجزا در معماری پیش ساخته
طراحان ساختمان‌های پیش ساخته باید شناخت حداقلی نسبت به فرآیند تولید اجزای پیش ساخته داشته باشند. برای مثال، باید بدانند که چه فناوری‌های دیجیتالی در این فرآیند به کار می‌روند. برخی از این فناوری‌ها عبارتند از:
● ابزارهای مدیریت اطلاعات ساختمان (BIM)
● ابزارهای طراحی به کمک رایانه (CAD)
● ابزارهای تولید به کمک رایانه (CAM)
● دستگاه‌های کنترل عددی رایانه‌ای (CNC)
برخلاف روش قدیمی که ساختمان از بیرون به درون تکمیل می‌شد، در روش پیش ساخته، آن را از درون به بیرون پیش می‌برند. یعنی ابتدا قالب کلی یک جز پیش ساخته را می‌سازند (مانند یک اتاق کامل). سپس داخل آن را تکمیل و اجزای مکانیکی، برق‌کشی و لوله‌کشی (MEP) را به همراه عایق‌کاری تعبیه می‌کنند. در آخر نیز زیرکار و روکار را می‌افزایند.
اهمیت معماری پیش ساخته از نظر طراحی
طراحی معماری پیش ساخته رویکرد متفاوتی در مقایسه با ساخت و ساز به سبک قدیمی دارد. زیرا در این حالت، پروژه باید در زمان بسیار سریع‌تری تکمیل شود. همچنین، طراحی ساختمان ابتدا با توجه به نوع سازه‌های پیش ساخته توسط تولیدکننده صورت می‌گیرد و ایده‌های شرکت طراحی مهندسی پس از آن روی ساختمان اعمال می‌شوند. این موضوع برخلاف روش قدیمی ساخت و ساز است که ابتدا ساختمان طراحی می‌شد و سپس شرکت‌های معماری و طراحی، سازه‌ها را بر اساس آن طراحی می‌کردند.
روش DfMA
در روش پیش‌ساخته، لازم است از روش طراحی برای تولید و مونتاژ (DfMA) بهره گرفته شود. در این روش، طراحی‌های معماری، سازه‌ای، مکانیکی، برقی، لوله‌کشی و طراحی داخلی را با جزئیات و دستورالعمل‌های تولید کارخانه‌ای، حمل‌ونقل و مونتاژ ادغام می‌کنند. معمار طراح ساختمان‌های پیش ساخته باید در زمینه روش‌های آن از تخصص ویژه برخوردار باشد. تیم‌های پروژه‌های پیش ساخته فقط ساختمان و اجزای آن را طراحی نمی‌کنند. بلکه فرآیند تولید اجزا، نحوه انتقال و مونتاژ آن‌ها نیز طراحی می‌کنند.
روند طراحی در معماری پیش ساخته
بهتر است پس از رسیدن پروژه به مرحله پس از طرح شماتیک (اولیه)، از تولیدکننده اجزا درباره طراحی مشاوره و خدمات کمکی دریافت شود. بدین ترتیب می‌توان از تخصص و دانش تولیدکننده درباره محصولات و تکنیک‌های موجود بهره برد.
طراحی سازه یکی از گام‌های اصلی و بااهمیت معماری پیش ساخته است. به همین دلیل، تولیدکننده اجزا، معمولا پکیج‌های مهندسی سازه‌های تولیدی خود را در کنار خود سازه‌ها به فروش می‌رساند. یا دست‌کم خدمات کمکی برای طراحی سازه و ساختمان ارائه خواهد کرد. بدین ترتیب، مسئولیت طراحی سازه در مقایسه با روش قدیمی کمی تغییر می‌کند. یعنی بخشی از بار مسئولیت از روی دوش معماران برداشته خواهد شد و بر دوش تولیدکنندگان گذاشته می‌شود.
مزایای مشورت با تولیدکننده اجزا برای معماران پیش از طراحی ساختمان
● به حداکثر رساندن امکان خلاقیت و انعطاف‌پذیری در انتخاب طرح.
● حذف مصالح و محصولاتی که می‌توانند زمان ساخت را زیاد کنند.
● کمک به بهبود مهندسی ارزش ساختمان با کاهش هزینه و زمان.
● اطمینان از انجام‌پذیری پروژه ساخت؛ برای مثال، اگر برخی معیارهای طرح ارائه‌شده به دلیل محدودیت حمل‌ونقل یا دیگر محدودیت‌ها ممکن نباشند.
ملاحظات ویژه طراحی معماری پیش ساخته
● از همان مراحل اولیه طراحی، لازم است جنبه‌های کلی ساخت و ساز پیش ساخته در نظر گرفته شوند. چراکه این‌ها می‌توانند روی نحوه طراحی ساختمان اثرگذار باشند.
ذ طراحی هندسی اجزای ساختمان و خود ساختمان از محدودیت‌های حمل‌ونقل اثر می‌پذیرند. زیرا این محدودیت‌ها فقط شکل‌ها و اندازه‌های خاصی را مجاز می‌کنند.
● نحوه تقسیم ساختمان به واحدهای پیش ساخته نیز می‌تواند بر طراحی داخلی و نقشه طبقات اثرگذار باشد.
● ابزارهای طراحی پارامتری به بالا بردن میزان انعطاف‌پذیری در طراحی ساختمان‌های پیش ساخته کمک می‌کنند.
مزایای معماری پیش ساخته
مهم‌ترین مزایای این نوع معماری به شرح زیر هستند:
کیفیت ساخت بالاتر
اجزای ساختمانی در روش پیش‌ساخته، تحت فرآیندهای بسیار پیشرفته تولید می‌شوند. نظارت دقیقی که در این فرآیند تولید صورت می‌گیرد، استفاده از ابزارهای طراحی و تولید رایانه‌ای (CAD و CAM) و قابلیت خودکارسازی فرآیندها سبب می‌شوند کیفیت کار به حداکثر برسد. این کیفیت به‌ویژه درمورد اجزای پیشرفته‌ای چون سامانه‌های ایمنی و آتش‌نشانی یا کنترل‌های محیطی سنسوردار مشهود خواهد بود.
کیفیت نگهداری بالاتر
دقت بالا در ساخت اجزای بیرونی دیوار سبب می‌شود پوشش ساختمان مستحکم‌تر شود و امکان نفوذ هوا به درون آن به حداقل برسد.
تولید و نگهداری اجزای پیش ساخته در محیطی بسته و محفوظ صورت می‌گیرد. در نتیجه، تماس اجزا با آسیب‌های آب‌وهوایی کاهش می‌یابد. برای مثال، آسیب‌های ناشی از رطوبت که می‌توانند ماندگاری اجزا را کاهش دهند، دیگر وجود نخواهند داشت. احتمال رشد کپک در آینده که می‌تواند برای سلامت ساکنان ساختمان آسیب‌زا باشد نیز از بین خواهد رفت.
بهره‌وری کاری بیشتر
کارکنانی که درون کارخانه به تولید اجزای ساختمانی می‌پردازند، کمتر تحت تاثیر آب‌وهوای نامطلوب خواهند بود. آن‌ها در محیطی کار می‌کنند که شرایط حضور انسان و تولید قطعات، به مناسب‌ترین حالت درآمده است. همچنین ابزارها و دستگاه‌های بسیار دقیق‌تری مانند دستگاه‌های اتوماتیک و ربات‌ها را در اختیار دارند. بنابراین فرآیند و جریان کار آن‌ها پیوسته و بدون اختلال خواهد بود و بازدهی تولید بالا می‌رود. کاهش نیاز به نیروی کار، به‌خصوص نیروی کار ماهر در سایت، مانند جوش‌کار، از دیگر مزایایی است که بر اهمیت معماری پیش ساخته می‌افزاید.
میزان بالاتر ایمنی
کارکنان مانند روش قدیمی به دلیل شرایط جوی، صداها و کیفیت هوا دچار آسیب‌های جسمی و روحی نمی‌شوند. طبق گزارش وزارت کار آمریکا، میزان آسیب‌های مرگ‌آور در تولید پیش ساخته به‌طور چشمگیری پایین‌تر از ساخت و ساز در سایت است.
برنامه زمانی
به کمک تولید خارج از سایت، می‌توانیم بسیاری از فرآیندها را هم‌زمان پیش ببریم. این برخلاف روش قدیمی است که فرآیند ساخت دارای ترتیب پشت سر هم بود. یعنی ابتدا می‌بایست فونداسیون تکمیل می‌شد، سپس دیگر مراحل به ترتیب انجام می‌شدند. در روش پیش ساخته، می‌توانیم هم‌زمان پی‌ریزی را در سایت انجام دهیم و اجزا را نیز در کارخانه تولید کنیم.
از سوی دیگر، تاخیرهای احتمالی در زمان تامین اجزا از بین می‌روند. زیرا شرکت تولید قطعات به دلیل تولید انبوه، ارتباطات قوی با تامین کنندگان شکل داده است. همچنین حجم بالا از بسیاری از کالاها را در انبار ذخیره دارد و مشکلی از نظر تامین نخواهد بود.
کمک به پایداری زیست محیطی
در تولید خارج از سایت می‌توانیم نحوه استفاده از مواد اولیه را به‌طور بهینه کنترل کنیم. بدین ترتیب هم میزان مواد ورودی و هم دورریز کاهش می‌یابد. همچنین مقدار بالایی از مواد اضافی یا دورریزها را می‌توان در کارخانه جمع یا بازیابی کرد و برای اهداف دیگر مورداستفاده قرار داد.
فضای موردنیاز پیرامون ساختمان برای کارکنان و برای فرآیندهای ساخت در معماری پیش ساخته کاهش می‌یابد. درنتیجه، میزان رفت‌وآمد خودروهای سنگین و آلودگی‌شان پایین‌تر خواهد بود. همچنین پردازش‌های آسیب‌زای زیست محیطی برای آماده‌سازی مصالح در محل سایت کمتر می‌شود.
صرفه‌جویی در مصرف انرژی
به دلیل دقت بالا در ساخت اجزای ساختمانی، عملکرد گرمایی ساختمان‌های پیش ساخته افزایش می‌یابد و از هدر رفت انرژی، بیش از پیش جلوگیری می‌شود. به دلیل نیاز کمتر به درز و مفصل، هوای بیرون کمتر می‌تواند به ساختمان وارد شود.
جداسازی
امکان جداسازی اجزای پیش ساخته، به‌خصوص مدولهای حجمی، و جابه‌جایی در ساختمان یا استفاده دوباره در آینده وجود دارد.
معایب معماری پیش ساخته
● ممکن است نتوانیم سازه‌های بسیار پیچیده را با هزینه مناسب در این روش تولید کنیم.
ص زمان موردنیاز برای گرفتن تاییدیه و بازرسی‌های فنی در روش پیش ساخته بیش از روش قدیمی است؛ به‌خصوص در مناطقی که از نظر مقرراتی، آشنایی بالایی با فرآیندهای انجام آن ندارند.
● معماری پیش ساخته به‌طورکلی باعث می‌شود حجم کلی ساختمان بیش از روش قدیمی باشد. زیرا هر واحد یا مدول، دارای دیوار، کف و سقف از پیش تعریف شده است.
● تولید و حمل نقل اجزای پیش ساخته به زمین‌هایی که در مناطق دور افتاده هستند، مشکل و هزینه‌بر است. برای این مناطق روش‌های قدیمی، بهینه‌تر خواهند بود.
جمع‌بندی
امروزه اهمیت معماری پیش ساخته (Prefabricated Architecture) بر کسی پوشیده نیست. در این روش، برخلاف روش قدیمی که اجزای ساختمان کاملا در سایت ساختمان ساخته و نصب می‌شدند، از پیش در کارخانه تولید می‌شوند. سپس به سایت منتقل خواهند شد و آنجا فقط نصب می‌شوند. بدین ترتیب، زمان و هزینه کاهش خواهد یافت و کیفیت کار بالا می‌رود. البته به دلیل محدودیت‌های گوناگون، میزان خلاقیتی که برای طراحی معماری پیش ساخته می‌توان به کار برد، کمتر است.
تحریریه گروه معماری هورنو
منبع:www.arel.ir
