ندا اظهری، مترجم:حدود 8 میلیارد نفر روی کره زمین زندگی می‌کنند و این آمار هر روز در حال افزایش است. به لطف پیشرفت فناوری و بهبود سیستم‌های بهداشت جهانی، امید به زندگی نیز بهبود بخشیده شده است. بالا رفتن شمار جمعیت جهان، تقاضا برای منابع و نیز احتیاج به امکانات رفاهی، زیرساخت‌ها و مسکن بیشتر را افزایش می‌دهد. طبق گزارش سازمان ملل متحد، حدود یک میلیارد و 600 میلیون نفر در دنیا فاقد مسکن کافی برای زندگی هستند درحالی‌که قریب 150 میلیون نفر بی‌خانمان هستند و آمارها حکایت از آن دارد که بحران جهانی مسکن در آینده‌ای نزدیک به مساله‌ای بغرنج‌تر تبدیل خواهد شد. همان‌طور که فناوری‌های نوین به توسعه بیشتر عرصه‌های مختلف منجر شده، در صنعت انبوه‌سازی مسکن هم توانسته سرعت طراحی و ساخت‌وساز را تسریع بخشند که به این واسطه می‌تواند چالش‌های جهانی پیش‌روی مسکن‌سازی مدرن را مورد توجه قرار دهد.
فناوری‌های نوین در ساختمان‌سازی به چه کار می‌آیند؟
یکی از شیوه‌هایی که فناوری‌های نوین در مسکن‌سازی توانسته تاثیرگذار واقع شود در طراحی مقرون‌به‌صرفه است. استفاده از فناوری‌های نوین با نگاه عمیق‌تر به توزیع منابع به کاهش هزینه پروژه‌ها کمک می‌کند. به‌عنوان مثال، با استفاده از نوعی فناوری موسوم به BIM، مهندسان معمار قادرند با کاهش هزینه ساخت‌وساز، استفاده بهینه‌ای از مواد داشته باشند. در این میان، برخی نرم‌افزارها به‌منظور مدیریت پروژه‌های ساختمان‌سازی طراحی شده‌اند که به مدیریت جدول زمانی پروژه، بررسی مصالح به کار رفته، تجهیزات و وظایف خودکار اداری کمک می‌کنند. علاوه‌بر اینها، استفاده از فناوری‌های نوین، دقت و ظرافت کار ساختمان‌سازی را بهبود می‌بخشد. به‌عنوان مثال، تجهیزات لیزری مانند CNC از جمله فناوری‌های دقیقی هستند که به معماران در اطمینان از مسطح بودن سازه کمک می‌کند که درنهایت به ساخت سازه‌ای باکیفیت‌تر با چالش‌های کمتر می‌انجامد. از دیگر قابلیت‌هایی که این فناوری‌ها به دنبال دارند، می‌توان به بهبود پایداری سازه‌ها اشاره کرد. به‌عنوان مثال، مصالح سبز ساختمانی و فناوری‌های کارآمد برای مصرف انرژی را می‌توان در طراحی ساختمان‌ها و ساخت‌وساز ادغام کرد که باعث کاهش مصرف انرژی و اثرات زیست‌محیطی در گذر زمان می‌شود. همچنین، بهره‌مندی از فناوری به تجسم بهتر فضاها و استفاده بهینه از فضا کمک می‌کند. به‌عنوان مثال، استفاده از ابزارهای محاسباتی در خلق ایده‌های مختلف طراحی موثر است.
سازه‌های پرینت‌های سه‌بعدی با مواد لایه‌ای
پرینت سه‌بعدی یکی از فرآیندهای تولیدی است که شامل ساخت اشیاء سه‌بعدی با استفاده از مواد و مصالح لایه‌ای مانند پلاستیک، فلز یا بتن براساس مدلی دیجیتال است. این فناوری در ساخت پروژه‌هایی به‌منظور تولید بخش‌های مختلف ساختمانی مانند دیوارها، سقف و شالوده به کار می‌رود. شرکت‌های ساختمانی می‌توانند میزان بهره‌گیری از فناوری و نیروی کار موردنیاز را کاهش داده و ضایعات را به حداقل برساند که فرآیند ساخت‌وساز را سریع‌تر و کارآمدتر می‌کند. علاوه‌براین، فناوری پرینت سه‌بعدی به تبدیل دقیق‌تر طراحی‌ها به واقعیت کمک می‌کند در غیر این صورت، روش‌های ساخت دستی دشوارتر است. این فناوری با استفاده از دستگاه و مصالح قابل چاپ، سرعت ساخت‌وساز را تا حد زیادی افزایش می‌دهد و در مدت زمان کوتاه‌تری، می‌توان تعداد بیشتری ساختمان‌سازی کرد.
طراحی‌های کامپیوتری با کمک الگوریتم‌ها
طراحی کامپیوتری یکی از فناوری‌های نسل آینده در صنعت ساختمان‌سازی است که از الگوریتم‌ها، پارامترها و برنامه‌های کامپیوتری برای خلق طرح‌های ساختمانی استفاده می‌شود. طراحی کامپیوتری از طریق برنامه‌های نرم‌افزاری مختلفی شکل می‌گیرد. با استفاده از ابزارهای طراحی کامپیوتری، مهندسان معمار قادرند چند طرح مختلف را با سرعت بالایی همزمان به سرانجام برسانند و به آزمایش و مقایسه این سازه‌ها با شناسایی مقرون‌به‌صرفه‌ترین گزینه‌ها می‌پردازد. ابزارهای طراحی کامپیوتری به بهینه‌ترکردن طرح‌های ساختمان‌سازی برای کارآمدتر، پایدارتر و مقرون‌به‌صرفه‌تر شدن سازه‌ها کمک می‌کند. این طراحی‌های کامپیوتری براساس فرآیندهای منطقی انجام می‌شوند. استفاده از فناوری CAD (طراحی به کمک کامپیوتر) فناوری متفاوتی نسبت به طراحی کامپیوتری دارد که در آن از ابزارها و فناوری‌های دیجیتال برای نمایش بصری طرح از طریق طراحی‌ها و مدل‌های تصویرسازی‌شده استفاده می‌شود. طراحی پارامتریک از جمله نمونه‌های طراحی کامپیوتر است که در آن از زبان برنامه‌ریزی استفاده می‌شود. طراحی الگوریتمی هم نوع دیگری از طراحی کامپیوتری است که در آن از الگوریتم‌هایی برای خلق ایده‌های طراحی استفاده می‌شود. این الگوریتم‌ها قوانینی هستند که اطلاعات را توصیف کرده و به شکلی منطقی آن را تفسیر می‌کنند که درنهایت به خلق یک طرح می‌انجامد. طراحی مولد هم نوع دیگری است که معمولا با طراحی‌های پارامتریک و الگوریتمیک کار می‌کند. در طراحی الگوریتمیک از پارامترها و الگوریتم‌ها برای ایجاد طرحی خاص استفاده می‌شود. طراحی بیومیمتیک هم نوع دیگری از طراحی‌های کامپیوتری به حساب می‌آید که با الهام از طبیعت به شکل‌گیری رفتار ارگانیسم‌های بیولوژیکی و بررسی شکل‌های مختلف و فرآیندها برای حل مشکلات بشر کمک می‌کند. یک روش دیگر موسوم به ساخت دیجیتال، نوعی فرآیند ساخت تحت کنترل کامپیوتر است که از سیستم‌های خودکار رباتیک، سیستم‌های افزودنی و تفریقی استفاده می‌کند.
قالب‌بندی تونلی برای ساخت سازه‌های تونل‌مانند
قالب‌بندی تونلی نوعی سیستم مکانیزه برای سازه‌های سلولی است که براساس دونیم‌قفسه ساخته شده و سپس به یکدیگر متصل شده تا یک سلول یا اتاق بسازد. از ترکیب چند سلول می‌توان یک آپارتمان را احداث کرد. در قالب تونل، دیوارها و دالان‌ها طی یک روز قابل مونتاژ هستند. این سازه به چند فاز تقسیم می‌شود. هر فاز شامل یک بخش از سازه است که در یک روز مونتاژ می‌شود. این فرآیند قالب‌بندی صبح‌ها و تقویت‌سازی عصرها انجام می‌شود. زمانی که فرآیند تقویت کردن سازه به اتمام می‌رسد، بتن برای دیوارها و دالان‌ها باید به‌طور همزمان در یک مرحله ریخته شود. قالب در اوایل صبح روز بعد جدا شده و برای مرحله بعدی قرار می‌گیرد. فرآیند قالب‌بندی با دستگاه‌های کاملا خودکار انجام می‌شوند.
فناوری ساخت Sismo برای قالب‌سازی
فناوری ساخت‌وساز Sismo یک بسته کرکره عایق برای کل ساختمان است که براساس یک شبکه سه‌بعدی تشکیل شده از سیم فولادی گالوانیزه ساخته شده است. این شبکه از مواد مختلف طبیعی به‌عنوان قالب ساخته می‌شود. ساختار اصلی این فناوری استفاده از شبکه سیم‌های فولادی است. در لبه‌های خارجی شبکه، پنل‌های پرکننده وارد شده است که این شبکه به ساختار محدودی منتقل می‌شود که می‌توان آنها را با بتن پر کرد. استفاده از این نوع پنل‌های پرکننده بسته به هدف کاربری دیوار یعنی حمال یا غیرحمال بودن دیوار یا دیوار عایق بودن آن بستگی دارد. سیم‌های فولادی به‌عنوان آرماتور عمل کرده و مصالح نهایی روی آنها ریخته می‌شود و ستون‌های تقویت‌شده را طی فرآیند پر کردن آن با بتن، نگه می‌دارد.
سیستم ساخت بتن مونولیتیک با آلومینیوم و پلاستیک
در این سیستم، به جای استفاده از ساخت قالب‌های RCC سنتی، از ستون‌ها و تیرها استفاده می‌شود. تمام دیوارها، کف، دالان‌ها، ستون‌ها، تیرها و پله‌ها به همراه دهانه در و پنجره به‌صورت یکپارچه با استفاده از عیار بتن مناسب در یک عملیات، ریخته‌گری می‌شوند. این شیوه برای طراحی از قالب‌بندی ترکیبی از آلومینیوم و پلاستیک استفاده می‌شود که به ساخت سریع سازه‌های بلند کمک می‌کند. در این فناوری، از سازه‌های تونلی‌شکل برای تسریع در فرآیند ساختمان‌سازی استفاده می‌شود. در این فناوری، دالان‌ها و دیواره‌ها در هم ریخته‌گری می‌شوند به این معنا که ریختن بتن در دالان‌ها و دیوارها به‌طور همزمان انجام می‌شود. شرکت ساختمانی «مالانی» در هند با کمک فناوری بتن مونولیتیک و استفاده از سیستم قالب‌بندی تونلی طی 12 ماه موفق به ساخت 1144 خانه شده است.
سیستم فناوری EMMEDUE مقاوم در برابر زلزله
سیستم پنل هسته‌ای پلی‌استایرن منبسط‌شده (EPS) براساس پنل‌های کارخانه‌ای متشکل از ورق پلی‌استایرن منبسط‌شده خودخاموش‌شونده با ضخامت کمتر از 60 میلی‌متر مانند لایه‌ای ساندویچی بین دو ورقه مهندسی می‌شود. در این فناوری، یک سیم خرپایی فولادی گالوانیزه 3 تا 4 میلی‌متری برای استحکام بالاتر سازه به‌طور کامل از طریق هسته پلی‌استایرن با انحراف سوراخ می‌شود و به هر یک از ورقه‌های لایه بیرونی سیم جوش داده می‌شود. پنل‌ها در محل با استفاده از حداقل 30 میلی‌متر لایه بتنی سیمان و ماسه درشت به نسبت یک به چهار اعمال شده تحت فشار تکمیل می‌شوند. این پوشش، هسته این سیستم پنلی هسته‌ای را با توری پارچه‌ای فولادی جوش‌داده‌شده، در مرکز می‌پوشاند. این فناوری نوعی سیستم مقاوم در برابر زلزله به شمار می‌رود.
سیستم پنل دیوار بتنی برای شکل‌دهی دیوارهای مختلف
سیستم دیوار بتنی یک سیستم صنعتی برای ساخت دیوارهای سازه‌ای برای تقویت بتن به‌منظور ساخت پنل‌های تکی است. این سیستم از یک پنل تولید شده در کارخانه از پلی‌استایرن موج‌دار تشکیل شده است که از دوطرف توسط یک شبکه مربع روکش فلزی گالوانیزه با روکشی از جنس «الکترو روی» جوشکاری‌شده، پوشانده‌شده و توسط رابط در هر مترمربع ساخته‌شده از حد الاستیک بالا، سه میلی‌متر به هم متصل شده است. این پنل‌ها در محل ساخت‌وساز مونتاژ می‌شوند و بتن در محل (دو پنل، کف و پله) و بتن پاشیده‌شده (تک پنل) برای تحقق عناصر مختلف انجام می‌شود. با کمک فناوری پنل دیوار بتنی می‌توان دیوارهای سازه عمودی، عناصر سازه‌ای افقی، عناصر روکشی و دیوارهای داخلی را ایجاد کرد.
سیستم پنل ساختمانی با الیاف شیشه برای تقویت دیوارها
فناوری پنل ساختمانی با الیاف شیشه که به فناوری دیوار سریع نیز شناخته می‌شود، از گچ کلسیته شده تشکیل شده که با الیاف شیشه تقویت شده است. این پنل که به ضخامت میلی‌متر در شرایط کنترل شده به طول متر و ارتفاع متر تولید می‌شود، حاوی حفره‌هایی است که ممکن است طبق نیاز سازه‌ای پر نشده، جزیی‌تر پر شده یا به‌طور کامل با بتن مسلح پر شود. مطالعات نشان داده است که این پنل‌ها که به‌طور مناسب با بتن مسلح شده پر شده‌اند، از استحکام قابل توجهی برخوردارند که نه‌تنها به‌عنوان عناصر باربر، بلکه به‌عنوان دیوار برشی نیز عمل می‌کنند و قادر به مقاومت در برابر بارهای جانبی ناشی از زلزله و باد هستند. این پنل‌ها همچنین می‌توانند به‌عنوان پرکننده (غیرحمال) در ترکیب با ستون‌ها و تیرهای قاب‌دار بدون هیچ محدودیتی در تعداد طبقات مورد استفاده قرار گیرند.
فناوری پنل‌های سریع، مجموعه پیش‌ساخته‌ای از سیم‌های فولادی
فناوری سریع یک مجموعه پیش‌ساخته از سیم‌های فولادی با استحکام بالاست که پنلی را با هسته‌ای از پلی‌استایرن منبسط‌شده تشکیل می‌دهد. در طول فرآیند ساخت‌وساز، پنل‌های سریع به‌عنوان دیوار نصب می‌شوند. مخلوط‌های مشخصی از ملات یا بتن برای تکمیل سازه روی سطوح پنل‌ها ریخته می‌شود. واحد اصلی این پنل‌ها خرپای زیگزاگ است. مفتول فولادی به شکل زیگزاگ هم می‌شود تا یک زنجیر پیوسته از اعضای شبکه تشکیل شود. این سیم خمیده به سیم‌های پیوسته در هر گره جوش داده می‌شود تا خرپای کاملی تشکیل دهد. این پنل‌های سریع در یک کارخانه کاملا خودکار تولید می‌شوند. این فناوری ابتدا در آمریکا توسعه یافت و در حال حاضر در کشورهای دیگر هم تولید می‌شود.
ساخت‌وساز ماژولار برای ساختمان بلندمرتبه
ساخت‌وساز ماژولار شامل تولید قطعات کامل ساختمانی و شامل آپارتمان‌ها یا خانه‌ها در یک شرکت پیش از انتقال آنها به محل برای مونتاژ است. قطعات ماژولار به‌نوعی شبیه به فناوری استفاده از قطعات پیش‌ساخته در ساختمان‌سازی است که به ساخت سریع‌تر کمک می‌کند. ساخت ماژولار در استفاده از تولید واحدهای استاندارد در مسکن‌سازی تاثیر داشته و تولید آن را ساده‌تر می‌کند. این فناوری بیشتر برای ساخت ساختمان‌های بلندمرتبه به کار می‌آید. به دلیل ماژولار بودن ساخت این ساختمان‌ها، کیفیت کار تضمین شده است.
فناوری‌هایی برای انبوه‌سازی مسکن
طبق گزارش موسسه جهانی «مکنزی»، به‌طور متوسط هر هفته باید 3 میلیون خانه جدید در دنیا ساخته شود تا بتواند پاسخگوی رشد جمعیت و گسترش شهرها در 20 سال آینده باشد. فناوری ابزاری حیاتی برای تامین این نیاز حیاتی است.