بخشی از مقاله
بررسي سازه هاي متحرک و باز و بسته شونده با نمونه موردي آمفي تئاتر کارلوس موسيلي
چکيده
افزايش جمعيت جهان همراه با پيشرفت روز به روز تکنولوژي و مطرح شدن محدوديت امکانات طبيعي، سير ساختمان سازي را به اين سمت پيش مي برد که با استفاده از شيوه هاي نوين طراحي، قابليت استفاده بهينه از فضا به حداکثر ممکن برسد . اين تفکر معماران و طراحان سازه را به اين سمت هدايت مي کند که از ايده ها و فرم و اشکالي استفاده کنند که حداقل اتلاف فضايي و مصالح را داشته باشند و حداکثر کارايي و امکانات را ارائه دهند و يکي از اين ايده ها استفاده از معماري متحرک ويا ساخت بنا با سقف متحرک و باز و بسته شونده است تا بتواند شرايط مطلوبي براي بنا در فصول مختلف و درشرايط متغير فراهم سازد .
در اين مقاله سعي شده است که در مورد روند استفاده از سازه هاي متحرک که از زمان هاي دور به دليل انعطاف پذيري بالاي آنها استفاده مي شده است توضيح مختصري داده شود و سپس ديدگاه هاي محققان در اين زمينه ارائه مي شود و ساختارهاي سازه هاي پيشنهادي آنها را مطرح مي کنيم . و در نهايت به توضيح يک نمونه موردي در اين زمينه با نام آمفي تئاتر کارلوس موسيلي مي پردازيم .
آمفي تئاتر کارلوس موسيلي در سال ١٩٨٧ توسط گروه معماري FT طراحي شده است . مهندسان سازه آن ام _ جي مک لارن و بورو هاپولد بودند. ايده اصلي در برپايي اين بنا بر اين اساس بود که پوشش آن به گونه اي طراحي شود که نصب و بازکردن مجدد آن ظرف مدت چند ساعت امکان پذير باشد. اين پروژه يک پيشرفت جديد با ساختار کششي مکانيکي است که کل مجموعه با پنج نيمه تريلر و دو کاميون به محل آورده مي شوند که اين تريلرها بعدا نقش مهمي در نگهداري سازه دارند . به شرط وجود يک زمين محکم و وجود دسترسي به وسايل نقليه ، بر افراشتن کل مجموعه در ٦ ساعت مي تواند انجام شود. بعد از جمع کردن پوشش با مساحت ٢٨٨ متر مربع (٢٧٦ متر مربع از آن زير پوشش سقف ) اين سازه مي تواند در روز بعد و در يک محل ديگر برپا شود .
و در نهايت به اين نتيجه مي رسيم که ارائه ايده هاي بديع از سمت معماران و طراحان سازه همراه با پيشرفت تکنولوژي در اين عرصه اين امکان را به ما مي دهد که بتوان از فضاهاي ساختماني استفاده مطلوب تري داشته و به انعطاف پذيري فضا بيافزاييم .
1
کلمـات کليـدي: ســازه هــاي متحــرک ، ســازه هــاي بــاز و بســته شــونده ، آمفي تئاتر کارلوس موسيلي
مقدمه
در دوران معاصر ترکيب و تلفيق سازه و معماري بعنوان دو عنصر ضروري و جدايي ناپذير براي ساختن هر ساختمان ، نمود بيشتر و بارزتري يافته و توجه نکردن به هر يک از اين عوامل و دخالت ندادن آن در ساخت موجبات بوجود آمدن نقص در شکل گيري و کاربرد ساختمان خواهد شد. اما در برخي موارد درآفرينش ساختمان ، هماهنگي و تلفيق معماري و ملاحظات سازه اي بيش تر به عرصه بروز مي رسند. در اين راستا يکي از ايده هايي که امروزه مورد توجه معماران و تکنولوژي ساخت قرار گرفته است استفاده از معماري متحرک ويا ساخت بنا با سقف متحرک و باز و بسته شونده است تا بتوانددر اقليم هاي مختلف و در شرايط آب و هوايي متفاوت ، نسبت به عملکرد خود پاسخگو باشد . به طوري که امروزه سقف بيشتر ورزشگاهها و بعضي از آمفي تئاترها به گونه اي طراحي مي شوند که قابليت باز شدن و بسته شدن را با توجه به شرايط محيطي و در فصول مختلف ، دارا هستند .
تاريخچه اي از سقف هاي باز و بسته شونده و متحرک
ســاخت بناهــايي بــا ســقف منعطــف از اعصــار پيشــين رواج داشــت . بناهــاي تاريخي ب سياري با سقف باز شو و جود دارد. از "ولا"١ هاي رو مي تا چادر عشاير .
ولا هاي رو مي نوع اول يه تاتر رو مي مر کب از تير هاي چوبي و تر که هاي ع مودي ا ست که با ط ناب به هم مت صل شدند. ط ناب ها ميتوان ستند به طور موازي مابين تير ها حر کت کن ند. با ک شيدن طناب ها ، ميتوان ستند زاو يه قرارگيري سقف را با توجه به نور خورشيد تغيير دهند .
قديميترين ت صوير باقيما نده از سقف چ تري شکل ، متع لق به ١٣ قرن ق بل از مــيلاد تصــوير پادشــاه آشــور، "آشــوربانيپال " ٢ را بــا چتــر خورشــيدي، نشانگر قدرت و سلامت جاويـدان ، نشـان ميدهـد. ايـن سـاختمان پـس از گذشـت سال ها همچ نان به شکل اول يه خود باقي ما نده ا ست . پرده با ن يروي کششي و تير مرکزي است که نيروي فشاري هر واحد را تحمل ميکند. [١٠]
"در قـرن پـانزدهم مـيلادي لئونـاردو داوينچـي بـر اسـاس مطالعـات فـراوان سـازه اي، يـک مکـانيزم مسـطح سـاده قابـل گسـترش را طراحـي و در جلـد اول کتاب ٣ خود معرفي کرد." ٤
در باغســـازي دوران قاجـــار ايـــران ، ســـازه هاي ســـبک در باغ هـــا بـــراي برافراشتن چادر ميـان چمـن رواج داشـت . در زيـر ايـن چادرهـا در تابسـتان فضــايي مفــرح بــراي گــذران اوقــات فراغــت و برپــايي ميهمانيهــا و مراســم جشن و عزا به وجود ميآمد .
2
همچ نين چادر ا يلات و ع شاير در ا يران نمو نه بارز انعطاف پذيري م طابق با شرايط اقلي مي منط قه ميبا شد. که قابل يت باز و ب سته شدن و بر پايي مجــدد آنهــا در مکــاني ديگــر بــه راحتــي امکــان پــذير اســت . برپــايي چادر ها در ف ضاهاي تفرج گاهي براي ا ستفاده م حدود ه نوز ا ستفاده ز يادي دارد. در ا ين حا لت سازه بي شتر از آن که به ع نوان ح صار ع مل ک ند به عنوان يک فيلتر عمل ميکند. [١٠]
شکل ١ : نمونه اي از سازه هاي چادري متحرک عشايران
بررسي سازه هاي باز و بسته شونده در عصر حاضر
از جمله تحقيق هاي رسمي که در مورد سازه هاي باز و بسته شونده انجام گرفت براي پايگاه فضايي ايالات متحده آمريکا بود ."سازه هاي قابل گسترش در ابتدا براي حفظ حالت باز و بسته شونده خود در اندازه هاي کوچک ساخته ميشدند . در پي تصميم دو لت ا يالات مت حده آمريکا در سال هاي ١٩٨٠ براي تا سيس يک پايگاه فضايي، ناسا هزينه تحقيق در خصوص سازه هاي باز و بسته شونده را فراهم کرد.
هدف از اين تحقيق ساخت سيستم هاي مهندسي باز و بسته شونده اي بود که بتواند جهت حمل به فضا در فضاپيما جاي گيرد. اين سازه ها ميبايست پس از حمل به فضا گسترش يافته و به اصطلاح منبسط يا منفجر شوند." ۵ به اين طريق حجم هـاي مثل آنتن ها و خودروي فضايي بسته بندي شده ساخته شد تا زمانيکه به مدار يا سطح سياره رسيدند باز شوند. حجم بسته بندي کم ، سرهم بندي سريع و گسترش و بسته شدن آسان از معيارهاي طراحي اين سازه ها بود ."٦ اگر چه طرح مـذکور در سطح کلان اجرا نشد، ولي هنوز هم سازه هاي کوچک يا اشياء باز و بسته شونده اي مانند گيره خورشيدي و آنتن ها، کماکان مورد استفاده است [٣] [٧] .
3
"دان شگاه کم بريج از جم له مراج عي ا ست که در زمي نه سازه هاي باز و ب سته شونده تحقيق کرده است . "سرجيو پلگرينو"٧ از اين دانشگاه حلقه اي را ساخت که قا بل گ سترش ا ست . حل قه از مي له و کا بل ت شکيل شده و ت عداد مي له ها در هر ات صال ٤ عدد ا ست که در و سط طول دو به دو به شکل قي چي به ي کديگر لولا شده اند. ات صالات را ت عدادي کابل هاي ف عال و غ ير ف عال به ي کديگر مت صل ميکن ند. به ا ين ترت يب که با حر کت و گ سترش سازه ، کابل هاي ف عال تو سط قرقر ها ج مع شده و رف ته رف ته کابل هاي غير ف عال وارد عمل م شوند تا در نهايت در کشش کامل قرار گرفته و سازه شکل نهايي خود را ثابت کند . از اين سازه مي توان در ساخت آنتن هاي بشقابي استفاده کرد ."٨
شکل ٢ : سازه باز و بسته شونده با مکانيزم قيچي اثر سرجيو پلگرينو [٣]
سازمان فضايي و هوانوردي ژاپن نيز تحقيقات جامعي در خصوص سازه هاي باز و بسته شونده انجام داده است . "کورير ميورا"٩ با همکارانش توانسته اند اصول پيچيده رياضي را با هنر سنتي "اوريگامي "١٠ ترکيب نموده و بـه سـطوح قابـل گسترش دست يابند. در واقع همان طور که در شکل شماره ٣ نشان داده شده است وي از طريق رساندن انحنا به صفر ( سطح مسطح ) و استفاده از صفحات تاشو ، به صفحات مسطح باز و بسته شونده د ست يا فت . صفحات قا بل گسترش ابتکاري م يورا قادر ا ست تن ها با حر کت يک مي له تل سکوپي ، به دف عات ز ياد بدون ايجاد تنش هاي قابل ملاحظه باز و بسته شوند .که اين ويژگي در صفحات گيرنده خورشيدي که مدام باز و بسته مي شوند کاربرد فراوان دارد . [١٠] [٣]
4
شکل ٣ : صفحات باز و بسته شونده کوريو ميورا حاصل هنر اورگامي و روابط رياضي [٣]
در دو د هه اخير هزينه بر پايي مسابقات ورز شي و کن سرت ها به نحو چشمگيري افزايش يافته و هزينه هاي لغو هر کدام از آنها بيش از پيش سنگين تر گرديده ا ست . در فا صله ز ماني بين سال هاي ١٩٩٨ تا ٢٠٠٢ نه مرتبه مسابقات تنيس "ويمبلدون "١١ در شرايط آب و هواي باراني برگزار گرد يد. به دليل نياز چمن زمين به نور خورشيد و لزوم سرباز بودن زمين ، يافتن را هي براي سرپو شيده نمودن مرکز زمين در زمان هاي مقتضي ضرورت يافت . براي غلبه بر چنين مشکلاتي ساخت استاديوم ها و استخرها با سقف متحرک رواج يافت . ايده ساخت سقف متحرک از سوي پينه رو مطرح شد. او سازه قابل بسطي را به کمک مکانيزم قيچي طراحي کرده بود."١٢ به دليل عمر کوتاه پينه رو تمام تحقيقات او در اين خصوص تنها ٩ سال به طول انجاميد .اما تاثيرات شگرفي بر آيندگان داشت . او درکل بر روي دو نوع سازه مختلف کار کرد .
-١سازه مشبک مجزا
-٢سازه باز و بسته شونده
5
شکل ٤ : سازه باز و بسته شونده اميليپرز پينرو [٣]
اکثر سازه هايي که پينه رو به آن توجه داشت ، اغلب در حوزه تمرين و قدم هاي نخستين يک حرکت بود ند. سامانه سازه قا بل گسترش او به لحاظ آساني و سرعت ع مل در باز و ب سته شدن ، ا يده هايي را که تا آن ز مان در ا ين خ صوص و جود دا شت ، مت حول ن مود . او از ترک يب ور قه اي نازک حج هاي م سطح و م حدب پد يد آورد."١٣ [١٠] [٥] [٤]
در شکل شماره ۴ ترکيب دونوع سازه اي که پينرو کار کرد يعني سازه مشبک و سازه باز و بسته شونده قابل مشاهده است .
در سال ١٩٦٤ معمار آلماني " فراي اتو”١٤ موسسه اي براي تحقيق در خصوص سـقف هاي مت حرک را بن يان ن هاد. فراي ا تو و هم کارانش سي ستم طب قه ب ندي آ نرا تو سعه داد ند. آن ها بين سقف هاي صلب و سقف هاي پو سته اي ت مايز قا يل شدند.
همچنين در اين راستا فرم هاي ممکن سقف هاي متحرک را در يک ماتريس طبقه بندي کردند. [١٠]
در دو دهه اخير توان بشر براي ساخت سقف هاي متحرک افـزايش بينظيـري يافتـه است . اساس اين تحول انعطاف پذيري و بهينه شدن اقتصادي اجراي آنها نسبت بـه ساير سقف هاي ثابت و سنتي است که معيار ارزيابي مزيت اين گونه سازه ها نيـز گرديده است ."١٥ امروزه سقف بيشتر ورزشگاه ها از سقف متحرک ساخته مي شوند.
6
از لحاظ تطابق سقف هاي منعطف با اقليم منطقـه در تمـام روزهـاي سـال مزيـت چشمگيري است که اين سازه ها نسبت به ساير روش ها دارند.
شکل ۵ : گنبد باز و بسته شونده چاک هابرمن [٣]
شکل ۶ : سازه باز و بسته شونده فيلکس اسکرگ که بر اساس مکانيزم قيچي واقتباس از سازه هاي پينرو ساخته شده است [٣]
"امروزه فن آوري هاي نوين به ما امکان مي د هد تا سازه هاي دائمي را به شکل سازه هاي موقت و داربستي بنا کنيم يعني با همان سرعت و با سر هم کردن قطعات و مجموعه هايي که باز و بسته مي شوند ، سازه دائمي بنا شده و پوشش نهايي بر روي همين سازه نصب مي شود . شايان ذ کر است که سازه باز و بسته شونده با سازه پيش ساخته تفاوت دارد . به آن معني که در همه ساختمان ها نوعي پيش ساختگي وجود دارد براي مثال مصالح فولادي در ساختمان توليد نمي شود بلکه به اشکال و مقاطع مختلف از پيش ساخته شده به محل ساختمان منتقل مي شود . البته يک سازه باز و بسته شونده هم از اين قاعده مستثني نيست با
7
اين تفاوت که کل سازه بنا در کارخانه کاملا" سر هم مي شود و سپس به منظور حمل و نقل به کارگاه به ترتي بي ( با باز کردن بعضي اتصالات يا بردا شتن بعضي از قطعات سازه به نحو مو قت قابليت تا شدن و جمع شدن مي يابند) به اصطلاح باد آن خالي شده و سازه شکل متراکم و جمع و جوري مي يابد تا بعد در محل ساختمان يک جا چون گلي باز و گسترده شود و سازه کل ساختمان را يک جا به دست دهد ."١٦
پوشش نهايي بر روي اين سازه هاي باز و بسته شونده و متحرک معمولا" از جنس يک مصالح سبک و قابل حمل است که استفاده از چادر در بسياري موارد رواج زيادي داشته است زيرا به لحاظ ارزاني مصالح ، سهولت اجراو سرعت برپايي بسيار جذاب مي باشند .
از اولين کاربرد هاي اين نوع چادر ها در سالن هاي نمايشي و سيرک ها و چادر هاي ارتش مي باشد . پيشرفت فن آوري هاي امروز باعث شده است تا
بسياري از مشکلات استفاده از چادر مرتفع شود و از آن جمله : (١دوام و طول عمر چادر بيشتر شود .
(٢مقاومت در برابر آتش سوزي بيشتر شود .
(٣گسترش حريق و دودهاي ساطعه کاهش يابد .
(٤انرژي کمتري براي تنظيم شرايط محيط حاصل شود .
مثلا در مناطق گرمسير با استفاده از اين غشاء هاي چادري مي توان مقدار
زيادي از نور خورشيد را منعکس کرده و دماي ساختمان را با صرف انرژي کمتري تنظيم نمود و در مناطق سردسير با بهره گيري از لايه هاي عايق حرارتي که منعطف و مات مي شوند با انژري کمتري شرايط مطبوع حاصل مي شود . [١٣]
8
بررسي نمونه موردي : احداث آمفي تئاتر موسيقي کارلوس موسيلي
در ا ين پروزه يک سازه مو قت پار چه اي تو سط نيکلاس گ لد ا سميت از گروه معماري FTI در سال ١٩٨٧ طراحي شد مهندسان سازه آن ام _ جي مک لارن و بورو هاپولد بودند و در طراحي آکوستيک اين پروژه متخصصان آکوستيک جافه فعاليت داشتند. و ساخت آن ٣.٤ ميليون دلار هزينه داشت .
" اين مجموعه به عنوان محلي براي برگزاري کنسرت ها ي تابستاني گروه اپراي مترو پوليتن و گروه فيلارمون يک نيو يورک در پارک هاي نيو يورک طرا حي شد .
عملکرد اوليه اي که براي اين مجموعه در نظر گرفته شده بود ايجاد سرپناهي براي نوازندگان و اجراکنندگان بود . اما اين پوشش بايد به گونه اي طراحي مي شد که نصب و بازکردن مجدد آن ظرف مدت چند ساعت امکان پذير باشد اين سرعت به اين دليل الزامي بود که بتوان آن را پس از پا يان برنا مه براي اجرا در محل بعدي به آنجا منتقل و مجددا" سوار نمود. در اين پروژه اين سوال مطرح بود که براي بر پا کردن ا ين چنين سرپناهي از چه سازه اي مي توان استفاده کرد که پس از جمع کردن مجمو عه اثري بر جاي نما ند . که در ا ين مرح له بود که نظر يه مر بوط به مع ماري مو قت و قا بل ح مل و ن قل مورد برر سي قرار گر فت و شايد بتوان ا ين پروژه را نمودي کا مل از ا ين نظر يه قديمي معماري دانست . "١٧
10
