استخر ویلا در شمال؛ چرا استخر خالی ممکنه از زمین بیرون بزنه؟

فرض کنید آخر پاییزه. استخر ویلا رو خالی کردید که کاشی‌هاش رو تمیز کنید یا یه ترک کوچیک رو درست کنید. شب یه بارون حسابی می‌آد. صبح که می‌رید سراغش، یه چیزی عجیبه: لبه‌ی استخر دیگه هم‌تراز کف حیاط نیست، یه گوشه‌ش چند سانت بالاتر اومده و دور تا دورش ترک خورده.

این صحنه خیالی نیست؛ اسم داره: شناور شدن استخر. و دلیلش همون قانون ارشمیدسه که توی مدرسه خوندیم. برای ویلاهای نوار ساحلی، که آب زیرزمینی چند قدم زیر پاست، این قانون دیگه فقط مال کتاب درسی نیست؛ توی حیاط خودتونه.

چرا استخر خالی بالا می‌آد؟

آب زیرزمینی از زیر به کف و دیواره‌ی استخر فشار می‌آره. نیرویی که استخر رو بالا هل می‌ده، برابر وزن آبیه که استخر جاش رو گرفته. وقتی استخر پره، وزن آب داخلش این نیرو رو خنثی می‌کنه. ولی وقتی خالیش می‌کنید، فقط وزن خود پوسته‌ی بتنی می‌مونه. یه گزارش مهندسی قضایی (Envista Forensics) صریح می‌گه: اگه استخر خالی بشه، یا آبش پایین‌تر از تراز آب زیرزمینی بیاد، استخر شناور می‌شه.

منبع: Envista Forensics — Floating Swimming Pools

توی شمال این عددها چقدره؟

یه پژوهش درباره‌ی نوسانات آب زیرزمینی محدوده‌ی بابل و بابلسر نشون داده که توی منطقه‌ی ساحلی دریاکنار، سطح آب زیرزمینی کمتر از دو متر زیر سطح زمینه و توی دوره‌ی بررسی بیش از یک متر بالا و پایین رفته. حالا یه حساب سرانگشتی بکنیم، برای یه استخر معمولی ویلایی:

• استخر ۸ در ۴ متر با عمق ۱٫۵ متر؛ کف و دیواره‌ها ۲۰ سانت بتن. ابعاد بیرونی ۸٫۴ در ۴٫۴ متر و کفش حدود ۱٫۷ متر زیر زمین.
• حجم بتن پوسته حدود ۱۵ متر مکعبه. با چگالی حدود ۲۴۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب برای بتن معمولی، پوسته حدود ۳۶ تن وزن داره.
• هر متر مکعب آبی که کنار زده بشه، حدود یک تن به بالا هل می‌ده.

منابع: یوسفی روشن و لرستان، نوسانات آب زیرزمینی بابل–بابلسر؛ فرادرس — چگالی بتن

دقت کنید: فرق این دو ردیف فقط هفتاد سانت بالا اومدن آبه؛ کمتر از نوسانی که همون پژوهش برای دریاکنار گزارش کرده. یعنی استخری که تابستون بی‌خطر خالی شده، ممکنه بعد از بارون‌های پاییز همون کار رو تحمل نکنه. این حساب ساده‌شده‌ست، اصطکاک خاک و وزن کاشی رو در نظر نگرفته و جای محاسبه‌ی مهندس رو نمی‌گیره؛ ولی حدود عددها رو نشون می‌ده.

راه‌حل‌ها

• شیر فشارشکن (هیدرواستاتیک): همون گزارش می‌گه استخرهای بتنی معمولاً یه شیر یک‌طرفه توی عمیق‌ترین نقطه دارن که وقتی فشار زیر استخر بالا می‌ره، باز می‌شه و آب زیرزمینی رو راه می‌ده تو، تا استخر بلند نشه. ولی هشدار هم داده که این شیرها گاهی با گل و آشغال گیر می‌کنن و بسته می‌مونن.
• اندازه‌گیری آب زیرزمینی پیش از ساخت: عمق آب رو موقع ساخت چک کنید، و ببینید آب سطحی حیاط یا زمین‌های اطراف به سمت استخر هدایت نمی‌شه.
• طراحی برای بدترین تراز، نه روز حفاری: وزن و مهار پوسته رو مهندس سازه باید برای بالاترین تراز ممکن آب حساب کنه. چرا آب در شمال ثابت نیست رو توی آب زیرزمینی بالا و پی ساختمان گفتیم.
• بعد از بارون سنگین استخر رو خالی نکنید، و اگه لازمه خالیش کنید، اول مطمئن بشید شیر فشارشکن کار می‌کنه.

منبع: Envista Forensics — Floating Swimming Pools

استخر سرپوشیده: مسئله آب نیست، هواست

خیلی‌ها برای اینکه زمستون شمال هم بشه شنا کرد، استخر رو سرپوشیده می‌سازن. اینجا دردسر عوض می‌شه: سطح آب گرم دائم بخار می‌ده. راهنمای طراحی شهرداری میسیساگای کانادا، به نقل از ASHRAE، برای استخر شنا آب ۲۶ تا ۲۹ درجه، هوای سالن ۲ تا ۴ درجه‌ی فارنهایت (حدود ۱ تا ۲ درجه‌ی سانتی‌گراد) گرم‌تر از آب و حداکثر ۳۰ درجه، و رطوبت نسبی ۵۰ تا ۶۰ درصد توصیه می‌کنه. دلیلش هم گفته: هوای گرم‌تر از آب، تبخیر رو کم می‌کنه و بار رطوبت‌گیری رو پایین می‌آره.

یعنی سالن استخر یه دستگاه بزرگ تولید بخاره، و هر سطح سردی توش، از شیشه و قاب پنجره تا گوشه‌ی سقف، جای میعانه. اگه قراره پنجره‌ی بزرگی رو به حیاط داشته باشه، انتخاب پنجره اینجا دیگه سلیقه‌ای نیست. منطق نقطه‌ی شبنم رو هم توی رطوبت، کپک و میعان گفتیم.

منبع: City of Mississauga — Diving into Natatorium Environment

یه درس سخت از سوئیس

نهم مه ۱۹۸۵، سقف استخر سرپوشیده‌ی شهر اوستر در سوئیس فرو ریخت: دوازده نفر کشته و نوزده نفر زخمی شدن. سقف کاذب سنگین با میله‌های آویز از فولاد ضدزنگ آویزون بود؛ فولادی که «ضدزنگ» فرض می‌شد. بخار کلردار بین سقف کاذب و سقف اصلی جمع شده بود، روی فلز یه لایه‌ی کلریددار ساخته بود، و میله‌ها زیر بار، با ترک‌خوردگی تنشی (stress corrosion)، یکی‌یکی بریده بودن.

درس این ماجرا برای یه ویلا هم کوچیک نیست: هوای سالن استخر، هوای معمولی خونه نیست. هر پیچ، آویز و اتصال فلزی که اونجا می‌مونه، باید برای هوای کلردار انتخاب بشه و تهویه نذاره بخار جایی گیر کنه.

منبع: Dlubal — The swimming pool roof collapse in Uster

چند سؤال قبل از ساخت استخر

1. آب زیرزمینی زمین ما چند متر پایینه، و توی سال چقدر بالا و پایین می‌ره؟
2. وزن پوسته برای بالاترین تراز آب حساب شده؟
3. شیر فشارشکن داره؟ کجاست و چطور می‌شه بازرسیش کرد؟
4. آب سطحی حیاط به کجا می‌ره؟
5. اگه سرپوشیده‌ست: رطوبت و دمای هوا با چی کنترل می‌شه؟ فلزات سقف و پنجره‌ها برای هوای کلردار انتخاب شدن؟

خلاصه

توی نوار ساحلی، استخر خالی وسط آب زیرزمینی می‌تونه مثل قایق رفتار کنه، و نوسان یک‌متری آب در دریاکنار برای عوض کردن نتیجه کافیه. با اندازه‌گیری آب، طراحی برای بدترین تراز و یه شیر فشارشکن سالم، این خطر قابل کنترله. و اگه استخر سرپوشیده‌ست، از روز اول به هوای سالن فکر کنید، نه فقط به آبش.

اگه می‌خواید برای ویلایی در بابل، بابلسر یا سرخرود استخر طراحی کنید، با ما تماس بگیرید.