ساختمان های آیرودینامیک (Aerodynamic) و 3 نمونه پروژه از آن

ساختمان‌ های آیرودینامیک به گونه‌ ای طراحی می‌ شوند که مقاومت در برابر باد را به حداقل برسانند و جریان هوا را در اطراف و داخل ساختمان بهبود ببخشند. این رویکرد طراحی می‌ تواند پایداری سازه، بهینه سازی در مصرف انرژی و همچنین آسایش و راحتی ساکنان را به ارمغان آورد. در اینجا به برخی از جنبه‌ های کلیدی و مزایای ساختمان‌ های ایرودینامیک اشاره می‌ شود.

جنبه‌های کلیدی طراحی ساختمان‌ های آیرودینامیک

1. شکل و فرم (Shape and Form):
   اشکال منحنی خاص، مقاومت در برابر باد و توربولانس (Turbulence) را کاهش می‌ دهند، که شامل گوشه‌ های گرد و فرم‌ های مخروطی است. جهت‌گیری ساختمان به‌ گونه‌ ای بهینه می‌ شود که با جهت‌ باد غالب، همسو باشد و بار باد بر روی سازه کاهش یابد.
2. ویژگی‌های سطحی (Surface Features):
   در طراحی نمای این نوع از ساختمان ها، نماهای صاف و مشبک، می‌توانند به مدیریت جریان باد کمک قابل توجهی کنند. استفاده از باله‌ ها (Fins)، لوورها (Louver) و سایر عناصر می‌تواند الگوهای باد را بشکند و موجب کاهش اختلاف فشار شود.
   از موارد دیگر ویژگی های سطحی که باید به آن اشاره داشت، نفوذپذیری (Porosity) است. استفاده از بازشوها و عناصر قابل نفوذ به باد اجازه می‌دهد تا از میان ساختمان عبور کند و نیروهای باد را کاهش دهد.

3. ملاحظات سازه‌ ای (Structural Considerations):
   طراحی‌ آیرودینامیک می‌ تواند بارهای باد را به صورت یکنواخت‌ تر بر روی سازه توزیع کند و نیاز به قوی کردن سازه ای بیش از اندازه آن، را کاهش دهد.
   استفاده از مواد سبک و انعطاف‌ پذیر می‌تواند توانایی ساختمان را در برابر نیروهای باد افزایش دهد.
4. تهویه و خنک‌ کنندگی (Ventilation and Cooling):
   طراحی‌ آیرودینامیک می‌تواند تهویه طبیعی را با هدایت باد از طریق ساختمان بهبود ببخشد و نیاز به سیستم‌ های سرمایشی و همچنین تهویه مطبوع را کاهش دهد و در نتیجه منجر به صرفه جویی در مصرف انرژی شود.

مزایای ساختمان‌های آیرودینامیک:

1. بهبود پایداری سازه (Improved Structural Stability):
   کاهش بارهای باد خطر آسیب‌ های سازه‌ ای را به حداقل می‌ رساند و طول عمر ساختمان را افزایش می‌ دهد.
2. بهینه سازی مصرف انرژی (Energy Efficiency):
   تهویه و خنک‌ کنندگی طبیعی، وابستگی به سیستم‌های HVAC را کاهش می‌ دهد و منجر به کاهش مصرف انرژی و هزینه‌ ها می‌ شود.
3. راحتی ساکنین (Comfort for Occupants):
   با بهبود جریان هوا، کیفیت هوای داخلی و همچنین دمای هوا  بهبود می یابد و محیطی سالم‌ تر و دلپذیرتر ایجاد می‌ کند.
4. تاثیرات زیست محیطی(Environmental Impact):
   مصرف کمتر انرژی، انتشار کربن (Carbon Footprint) ساختمان را کاهش می‌ دهد و به شیوه‌ های ساخت و ساز پایدارتر کمک بسزایی می‌ کند.

نمونه هایی از ساختمان‌ های آیرودینامیک

1. برج گرکین (برج خیارشور) The Gherkin (30 St Mary Axe), London:
   این آسمان‌ خراش منحصر به فرد، واقع در لندن، به ارتفاع 180 متر، دارای مقطع گرد و مخروطی شکل است که مقاومت در برابر باد و همچنین پایداری سازه را افزایش می‌ دهد. نوع طراحی آن همچنین تهویه طبیعی را ارتقا می‌ بخشد. این برج توسط آرشیتکت معروف به نام Norman Foster طراحی شده است.

1. برج خلیفه، دبی (Burj Khalifa, Dubai):
   بلندترین ساختمان جهان به ارتفاع 828 متر واقع در دبی، ویژگی‌های آیرودینامیک را برای مقاومت در برابر بار باد به کار می‌ گیرد، از جمله فرم پله‌ ای و مخروطی شکل که پدیده جداشدن گردباده (Vortex Shedding) را کاهش می‌ دهد.

1. مرکز تجارت جهانی نیویورک (One World Trade Center, New York):
   طراحی این برج به گونه ای است که گوشه‌ های پخ این آسمان‌ خراش، به مدیریت بار باد و بهبود عملکرد آیرودینامیک آن، کمک شایانی می‌ کند.

ملاحظات طراحی

1. آزمایش در تونل باد
   مدل‌ ساختمان‌ های آیرودینامیک اغلب در تونل‌ های باد آزمایش می‌ شوند تا طراحی بهینه شده و از پایداری آن‌ ها در شرایط مختلف اطمینان حاصل شود.
2. دینامیک سیالات محاسباتی (Computational Fluid Dynamics):
   شبیه‌ سازی‌ های پیشرفته با استفاده از CFD می‌ توانند پیش‌ بینی کند که باد چگونه با ساختمان تعامل خواهد داشت و به طراحان اجازه می‌ دهد تنظیمات لازم را انجام دهند.
3. شرایط آب و هوایی محلی:
   شناخت الگوهای باد و شرایط آب و هوایی محلی برای طراحی ساختمان‌ های آیرودینامیک که در محیط خاص خود عملکرد خوبی داشته باشند، بسیار مهم است.

نتیجه‌گیری

طراحی ساختمان‌ های آیرودینامیک ترکیبی از معماری، مهندسی و علم محیط زیست می باشد که به دنبال ایجاد سازه‌ هایی است که مقاوم و پایدار باشند. با بهینه‌ سازی اشکال، مصالح و جهت‌ قرارگیری‌ آنها، این ساختمان‌ ها می‌ توانند عملکرد، راحتی و بهینه سازی مصرف انرژی را به‌ طور قابل‌ توجهی بهبود ببخشند و این موضوع را به یک رویکرد ارزشمند در طراحی معماری مدرن تبدیل کنند.