خانههای گنبدی در نگاه اول با تصویر رایج ما از یک ساختمان مسکونی تفاوت دارند. فرم منحنی، دیوارهای مایل و سقفی که بدون شکست از بدنه ساختمان امتداد پیدا میکند، ممکن است برای برخی افراد نامتعارف به نظر برسد؛ اما همین فرم متفاوت، مزایای قابلتوجهی در زمینه مقاومت سازهای، مصرف انرژی و انعطافپذیری فضای داخلی ایجاد میکند.
شرکت روسی SkyDome با هدف توسعه نسل جدیدی از خانههای چوبی، مجموعهای از ساختمانهای گنبدی را طراحی کرده است که بیشتر اجزای آنها از چوب و مصالح طبیعی ساخته میشوند. این خانهها با عنوان «خانههای آینده» معرفی شدهاند و تلاش میکنند میان معماری پایدار، ساخت سریع، مقاومت در برابر شرایط جوی و طراحی داخلی باز ارتباط برقرار کنند. شرکت SkyDome فعالیت خود را در سال ۲۰۱۳ آغاز کرده و پروژههای خود را در روسیه و کشورهای دیگر توسعه داده است.
ساختار گنبدی و توزیع متعادل نیروها
مهمترین ویژگی این خانهها، فرم نیمکرهای و ساختار گنبدی آنها است. برخلاف ساختمانهای مکعبی که نیروهای خارجی در گوشهها، دیوارها و محل اتصال سقف متمرکز میشوند، فرم گنبدی بارها را در بخش بزرگی از پوسته ساختمان پخش میکند. این موضوع باعث میشود فشار ناشی از وزن برف، باد و سایر نیروهای محیطی به شکل یکنواختتری به فونداسیون انتقال پیدا کند.
سازه اصلی خانههای SkyDome از شبکهای متشکل از قطعات مهندسیشده چوبی تشکیل شده است. این قطعات با دقت بالا تولید و در محل پروژه به یکدیگر متصل میشوند تا پوستهای سبک اما مقاوم به وجود آید. شرکت سازنده اعلام کرده است که استفاده از چوب چندلایه مهندسیشده و برش قطعات با دستگاههای CNC، ظرفیت باربری و دقت اجرای سازه را افزایش میدهد.
براساس اطلاعات منتشرشده هنگام معرفی این پروژه، مقاومت سازهای خانههای SkyDome حدود دو برابر یک خانه متعارف عنوان شده است. البته این عدد ادعای شرکت سازنده است و میزان واقعی مقاومت هر ساختمان به ابعاد گنبد، نوع فونداسیون، جزئیات اتصالات، کیفیت اجرا و شرایط اقلیمی محل پروژه بستگی دارد.
مقاومت در برابر بار برف، باد و زلزله
خانههای SkyDome برای مناطقی طراحی شدهاند که زمستانهای سرد و بارش برف سنگین دارند. فرم منحنی سقف مانع از تجمع گسترده برف در یک نقطه میشود و به توزیع بهتر وزن آن کمک میکند. طبق اطلاعات منتشرشده درباره این پروژه، سازه گنبدی میتواند بار برفی معادل ۷۰۰ کیلوگرم در هر مترمربع را تحمل کند. این میزان مقاومت، خانه را برای استفاده در بسیاری از مناطق سردسیر مناسب میسازد.
در برخی گزارشها همچنین مقاومت این سازهها در برابر بادهایی با سرعت حداکثر ۲۵۰ کیلومتر بر ساعت و زمینلرزههایی با شدت بالا مطرح شده است. فرم آیرودینامیک گنبد باعث میشود باد به جای برخورد مستقیم با یک سطح عمودی وسیع، در اطراف ساختمان حرکت کند. در نتیجه، فشار باد روی پوسته بنا نسبت به برخی ساختمانهای دارای سطوح صاف و عمودی کاهش پیدا میکند. بااینحال، طراحی نهایی هر خانه باید براساس آییننامههای سازهای و شرایط زمین محل احداث انجام شود.
استفاده از چوب و مصالح طبیعی
بدنه اصلی خانههای SkyDome از چوب ساخته میشود. در نمونههای اولیه، نمای خارجی با چوب کاج پوشانده شده و برای پوشش سقف از قطعات چوبی درخت لارچ استفاده شده است. لارچ یکی از گونههای مقاوم چوب در برابر رطوبت و شرایط جوی است و به همین دلیل برای پوشش خارجی ساختمان کاربرد دارد.
برای عایقکاری پوسته نیز از ترکیبی از مصالح طبیعی مانند چوبپنبه، الیاف کتان و جلبک دریایی استفاده شده است. براساس اطلاعات منتشرشده، در برخی مدلهای این خانه حدود ۹۵ درصد مصالح مورد استفاده از منابع طبیعی انتخاب شدهاند. استفاده از این مواد علاوه بر کاهش وابستگی به عایقهای مصنوعی، به ایجاد فضای داخلی گرم و هماهنگ با طبیعت کمک میکند.
قطعات چوبی پیش از نصب با مواد محافظ مخصوص اشباع میشوند تا مقاومت آنها در برابر رطوبت، قارچ، حشرات و گسترش آتش افزایش پیدا کند. این فرایند در سازههای چوبی اهمیت زیادی دارد؛ زیرا دوام ساختمان تا حد زیادی به کیفیت محافظت از چوب، اجرای صحیح جزئیات اتصال و جلوگیری از نفوذ آب وابسته است.
کاهش اتلاف انرژی در خانههای گنبدی
یکی از مزایای اصلی فرم گنبدی، کاهش سطح پوسته ساختمان نسبت به حجم داخلی آن است. برای ایجاد یک فضای داخلی با حجم مشابه، فرم نزدیک به کره معمولاً به سطح خارجی کمتری نسبت به یک حجم مکعبی نیاز دارد. هرچه سطح تماس ساختمان با محیط بیرون کمتر باشد، مسیرهای انتقال حرارت نیز کاهش پیدا میکنند.
در ساختمانهای مکعبی، گوشهها و محل اتصال دیوارها به سقف میتوانند به نقاط ضعف عایقکاری تبدیل شوند. در مقابل، پوسته پیوسته خانه گنبدی تعداد این نقاط را کاهش میدهد. اگر عایقکاری، پنجرهها و اتصالات بهدرستی اجرا شوند، گرمای فضای داخلی در فصل سرد دیرتر از دست میرود و انرژی کمتری برای گرمکردن ساختمان مصرف میشود. منابع معرفیکننده SkyDome نیز کاهش اتلاف حرارتی را یکی از ویژگیهای اصلی این خانهها عنوان کردهاند.
فرم گنبدی میتواند به گردش طبیعی هوا در فضای داخلی نیز کمک کند. هوای گرم به سمت قسمت بالایی گنبد حرکت میکند و با طراحی مناسب بازشوها، امکان ایجاد جریان هوا میان طبقات فراهم میشود. البته برای جلوگیری از تجمع هوای گرم در بالاترین بخش ساختمان، طراحی سیستم تهویه و محل قرارگیری پنجرهها باید با دقت انجام شود.
طراحی داخلی باز و بدون دیوارهای باربر
در خانههای گنبدی SkyDome بخش عمده بار ساختمان توسط پوسته خارجی تحمل میشود. به همین دلیل، نیاز به تعداد زیادی دیوار باربر در فضای داخلی وجود ندارد. حذف دیوارهای سازهای میانی، آزادی بیشتری برای طراحی پلان به وجود میآورد و ساکنان میتوانند فضاها را متناسب با نیاز خود تقسیمبندی کنند.
فضای مرکزی این خانهها معمولاً به نشیمن، غذاخوری و آشپزخانه اختصاص پیدا میکند. ارتفاع زیاد سقف در مرکز گنبد، فضای داخلی را بزرگتر از مساحت واقعی آن نشان میدهد. در بسیاری از طرحها، طبقه دوم به صورت نیمطبقه یا مزانین طراحی میشود تا ارتباط بصری میان طبقات حفظ شود.
نبود ستونها و دیوارهای باربر میانی، امکان ایجاد نشیمنهای بزرگ، پنجرههای وسیع و پلانهای باز را فراهم میکند. بعضی از ساکنان میتوانند طبقه دوم را به صورت کاملاً بسته طراحی کنند و برخی دیگر ترجیح میدهند بخشی از آن باز بماند تا فضای نشیمن دو ارتفاع شکل بگیرد.
نور طبیعی و پنجرههای بزرگ
یکی از عناصر شاخص در طراحی خانههای SkyDome، استفاده از پنجرههای بزرگ در بخشهایی از پوسته گنبد است. این پنجرهها نور طبیعی را به عمق فضای داخلی هدایت میکنند و ارتباط بصری گستردهای میان خانه و محیط اطراف به وجود میآورند.
در زمینهای جنگلی، کوهستانی یا دارای چشمانداز طبیعی، پنجرههای بلند میتوانند منظره بیرون را به بخشی از طراحی داخلی تبدیل کنند. ترکیب چوب طبیعی، ارتفاع زیاد سقف و نور روز، فضایی گرم و آرام ایجاد میکند که با فرم غیرمتعارف نمای خارجی تفاوت دارد.
بااینحال، جهت قرارگیری پنجرهها باید براساس تابش خورشید و اقلیم منطقه تعیین شود. افزایش بدون کنترل سطح شیشه میتواند در تابستان باعث گرمشدن بیش از حد فضای داخلی و در زمستان سبب اتلاف انرژی شود. به همین دلیل، استفاده از شیشههای عایق، سایهبان مناسب و سیستم کنترل تابش در طراحی این خانهها ضروری است.
ابعاد و مدلهای مختلف خانههای SkyDome
SkyDome در زمان معرفی اولیه، خانههای گنبدی خود را در شش مدل مختلف ارائه کرد. مساحت مدلها از حدود ۳۴ مترمربع آغاز میشد و در برخی گزارشها برای بزرگترین نمونهها مساحتی تا حدود ۳۰۰ مترمربع عنوان شده است. مدلهای کوچکتر میتوانند به عنوان خانه شخصی، اقامتگاه موقت، سوئیت مهمان یا فضای گردشگری مورد استفاده قرار گیرند، درحالیکه مدلهای بزرگتر ظرفیت طراحی چند اتاق خواب و فضاهای خانوادگی را دارند.
بیشتر نمونههای مسکونی در دو طبقه طراحی شدهاند. طبقه همکف معمولاً شامل آشپزخانه، نشیمن، غذاخوری، سرویس بهداشتی و فضاهای خدماتی است و اتاقهای خواب در طبقه بالاتر قرار میگیرند. در گنبدهای بزرگتر امکان ایجاد نیمطبقههای بیشتر یا توسعه بخشهایی از بنا نیز وجود دارد، اما هرگونه تغییر باید با محاسبات سازهای هماهنگ شود.
مدتزمان ساخت خانه گنبدی
یکی دیگر از ویژگیهای SkyDome، استفاده از قطعات پیشساخته است. اجزای اصلی سازه در کارخانه تولید شده و پس از انتقال به زمین پروژه، در محل مونتاژ میشوند. این روش میزان عملیات ساختمانی در محل را کاهش میدهد و کنترل کیفیت قطعات را سادهتر میکند.
به گفته شرکت سازنده، تکمیل یک خانه SkyDome، بسته به ابعاد، شرایط زمین و سطح تجهیزات داخلی، حدود سه تا چهار ماه زمان نیاز دارد. این مدت شامل اجرای فونداسیون، نصب سازه چوبی، تکمیل پوسته، اجرای تأسیسات و آمادهسازی فضای داخلی است. سایت رسمی شرکت نیز ساخت خانههای دوطبقه دارای چند اتاق خواب، نشیمن بزرگ و پنجرههای سرتاسری را در همین بازه زمانی مطرح کرده است.
سرعت ساخت به این معنا نیست که خانههای گنبدی را میتوان بدون طراحی دقیق اجرا کرد. شکل خاص پوسته، آببندی اتصالات، محل نصب پنجرهها و هماهنگی تأسیسات با سازه منحنی از مهمترین بخشهای اجرایی این نوع ساختمان هستند.
چالشهای طراحی و اجرای خانههای گنبدی
خانههای گنبدی در کنار مزایای سازهای و انرژی، محدودیتهایی نیز دارند. دیوارهای منحنی میتوانند استفاده از مبلمان معمولی، کابینتهای استاندارد و تجهیزات دارای سطوح صاف را دشوار کنند. در بخشهای نزدیک به پوسته، ارتفاع مفید فضا کاهش مییابد و ممکن است تمام مساحت کف قابل استفاده نباشد.
اجرای پنجره، عایقکاری و پوشش نهایی روی یک سطح چندوجهی یا منحنی نیز به نیروی متخصص نیاز دارد. اگر جزئیات اتصال قطعات بهدرستی اجرا نشوند، احتمال نفوذ آب و ایجاد مشکل در پوسته خارجی افزایش پیدا میکند. تعمیر یا تعویض پوشش گنبد نیز معمولاً پیچیدهتر از تعمیر یک سقف شیبدار ساده است.
طراحی تأسیسات مکانیکی و الکتریکی یکی دیگر از چالشهای این ساختمانها است. مسیر لولهها، کانالهای تهویه و کابلها باید از مراحل ابتدایی طراحی مشخص شود؛ زیرا ایجاد تغییرات گسترده پس از تکمیل پوسته چوبی میتواند دشوار و پرهزینه باشد.
خانه گنبدی؛ معماری متفاوت یا مسکن آینده؟
پروژه SkyDome نشان میدهد که خانههای گنبدی تنها یک ایده فرمی یا نمایشی نیستند. توزیع مناسب نیروها، مقاومت در برابر بار برف، امکان استفاده از مصالح طبیعی، کاهش سطح پوسته و آزادی در طراحی داخلی، این الگو را به گزینهای قابل بررسی برای مناطق سردسیر و پروژههای هماهنگ با طبیعت تبدیل کرده است.
بااینحال، نمیتوان خانه گنبدی را برای هر زمین، اقلیم یا سبک زندگی مناسب دانست. موفقیت چنین ساختمانی به طراحی دقیق پلان، انتخاب صحیح مصالح، آببندی حرفهای پوسته و هماهنگی کامل میان معماری، سازه و تأسیسات وابسته است.
خانههای SkyDome بیش از آنکه جایگزینی قطعی برای تمام خانههای مکعبی باشند، نمونهای از جستوجوی معماری معاصر برای دستیابی به ساختمانهایی سبکتر، مقاومتر و هماهنگتر با محیط طبیعی هستند. فرم متفاوت این خانهها ممکن است در ابتدا ناآشنا به نظر برسد، اما فضای داخلی باز، ارتفاع زیاد سقف و حضور گسترده چوب و نور طبیعی میتواند تجربهای متفاوت از سکونت را در اختیار ساکنان قرار دهد.
