بخشی از مقاله
بررسی ویژگی های تکنولوژیکی سازه های تغییر شکل پذیر برای تقرب به انعطاف پذیری در بخشهایی از معماری
چکیده
در سازه های تغییر شکل پذیر با به کارگیری مکانیزم های مختلف، تغییر شکل برای اعضای این سازه ها امکان پذیر می گردد. بدیهی است که در طراحی یک سازه با قابلیت تغییر شکل ، نیازمند استفاده از یک یا ترکیبی از مکانیزم ها جهت رسیدن به اهداف پروژه می باشد. به کارگیری هر یک از مکانیزم ها و یا ترکیب آنها تنها جهت پاسخگویی به نیاز های صرفا فرمی سازه نخواهد بود بلکه پارامتر های متعدد دیگر و گاه منحصر به فردی نیز در استفاده از آنها موثر است . آنچه در فرایند انتخاب این مکانیزم ها تعیین کننده است ، دستیابی به حالت بهینه پارامتر های مختلف موثر در پروژه می باشد. عواملی همچون هندسه طرح، مصالح سازه ای و پوشانه های مناسب، شرایط اقلیمی، ویژگی های ابعادی طرح، نوع کاربری ، میزان تغییر شکل، امکانات اجرایی، هزینه های اجرا و نگهداری و قابلیت جابجایی، پارامتر هایی هستند که علاوه بر نیاز های فرمی پروژه در انتخاب مکانیزم های تغییر شکل تاثیر گذار است. شناخت و ترکیب ویژگی های تکنولوژیکی این مکانیزم ها می تواند سازه های تغییر شکل پذیر متنوعی را خلق کند که پاسخی مناسب به انعطاف پذیری فضاهای معماری باشند. معماران نه تنها مسئول ترکیب مناسب این عوامل هستند بلکه مسئول هماهنگی مصالح و نصب آن ها بر روی سازه برای رسیدن به بهترین کیفیت می باشند. این نوشتار سعی در بررسی ویژگی های تکنولوژیکی و مکانیزم های سقف متحرک کرده است و در گام های بعدی به سیستم متحرک و باز و بسته شونده به عنوان پاسخی مناسب برای دست یابی به یک معماری انعطاف پذیر اشاره می کند. در این راستا از روش تحقیق ترکیبی ( توصیفی- تحلیلی) با استفاده از مطالعات کتابخانه ای - اسنادی در چارچوب پژوهش های کاربردی و اقدام در عمل استفاده شده است
مقدمه
در جهان امروز ساختمان های با ساختار های صلب و غیر قابل تغییر، جواب توسعه های اتی را نمی دهند و مثلا در هنگام تغییرات ناچار، محکوم به تخریب یا تغییر اساسی در ساختار می شوند، علاوه بر آن توسعه روز افزون شهری و گسترش علوم و فنون نیاز به ساختمان هایی با عمر طولانی را الزامی کرده است که بتوانند در طرح ها و برنامه ریزی های کلان شهری سالها فعالیت کنند. لزا برای طراحی ساختمانی به این منظور باید ساختمان را برای برنامه ای طولانی مدت برنامه ریزی نمود و امکان ایجاد تغییر و توسعه آتی را در ساختمان در نظر گرفت که تغییرات شامل پیش بینی پلانی منعطف و نیز سازه ای قابل توسعه و گسترش می باشد.
در دهه های اخیر سقف های باز و بسته شونده و گسترش پذیر به دلیل قابلیت های آنها در دستیابی به یک معماری انعطاف پذیر و پویا مورد توجه معماران و مهندسان قرار گرفته است. تطبیق پذیری با شرایط محیطی، کاهش مصرف انرژی، و نیز پاسخگویی مناسب به الزامات عملکردی یک بنا در جهت آسایش کار بران آن ، استفاده از این گونه سقف ها را در فضای معماری افزایش داده است.
استفاده از سقف های باز و بسته شونده و گسترش پذیر پدیده جدیدی نمی باشد و سابقه آن به قرن های گذشته بر کی گردد. ابتدا سقف های متحرک زیادی در ابعاد کوچک در سراسر دنیا ساخته شدند. با پیشرفت تکنولوژی در طراحی و ساخت سازه ها و نیز تولید مصالح با ویژگی های مقاومتی بالا، سبب ساخت این گونه سقف ها در ابعاد چشم گیرتری با عملکرد های متنوع معماری شد.2 با این حال عواملی هنوز مانع از توسعه فراگیر تر این سازه ها در معماری شده است که بر طرف کردن آن ها نیازمند پژوهش های گسترده ، و آزمایشات طولانی و سرمایه گذاری و امکانات کافی می باشد. عواملی همچون هماهنگی سازه حین باز شدن با عملکرد های معماری، پایداری در برابر نیرو های خارجی، دوام و ماندگاری، هزینه های نگه داری، ایمنی کاربران و ... از جمله موانع فنی توسعه این سازه ها می باشد که با شناخت هرچه بهتر آنها تلاش برای رسیدن به فضای انعطاف پذیر تغییر شکل شده است.
سازه های تغییر شکل پذیر
به صورت کلی سازه های متحرک به دو گروه کلی قابل تقسیم اند:
1. سازه های با اسکلت ثابت و پوشانه3 متغیر و متحرک
2. سازه های متحرکی که کل سازه در حرکت است.
انواع مختلفی از سازه های متحرک بسته به شرایط و دلایل مختلف و استفاده های متفاوت هم چون .1 کاربری .2 شرایط محیطی .3 شرایط منطقه ای ( محیطی پروژه) . 3 شرایط مدیریتی و کنترلی در مجموعه و ... ساخته می شوند. در جدول زیر تقسیم بندی کلی در ارتباط با انواع سیستم های متحرک صلب، ارائه شده است.
سیستم هایی که دارای اعضای قابل باز و بسته شدن هستند و سازه های خرپایی که قابلیت باز و بسته شدن دارند، با هدف ساخت سریع در کارگاه، انتقال آسان به سایت، استفاده مناسب و با سرعت در آنجا، به وجود آمدند. این نوع سازه ها گزینه مناسبی برای سازه های امروزی به حساب می آیند.. ( والکارسل، (1920
مکانیزمهای مختلف در سازههای باز شونده و جمع شونده
طراحی و اجرای تغییر شــکل های گوناگون و متنوع برای ســازه های تغییر شــکل پذیر با به کارگیری مکانیزم های مختلف تغییر شکل برای اع ضای این سازه ها امکان پذیر می گردد. بدیهی ا ست که در طراحی یک سازه با قابلیت تغییر شکل ، نیازمند ا ستفاده از یک یا ترکیبی از مکانیزم ها جهت رسیدن به اهداف پروژه وجود خواهد داشت. به کارگیری هر یک از مکانیزم ها و یا ترکیب آنها تنها جهت پاسخگویی به نیاز های صرفا فرمی سازه نخواهد بود بلکه پارامتر های متعدد دیگر و گاه منحصر به فردی نیز در استفاده از آنها موثر خواهند بود . آنچه در فرایند انتخاب این مکانیزم ها تعیین کننده خواهد بود ، دســـتیابی به حالت بهینه پارامتر های مختلف موثر در پروژه می باشد. عواملی همچون هندسه طرح، مصالح سازه ای و پوشانه های مناسب، شرایط اقلیمی، ویژگی های ابعادی طرح، نوع کاربری ، میزان تغییر شکل، امکانات اجرایی، هزینه های اجرا و نگهداری و قابلیت جابجایی، پارامتر هایی ه ستند که علاوه بر نیاز های فرمی پروژه در انتخاب مکانیزم های تغییر شکل تاثیر گذار خواهند بود. مکانیزم های تغییر شکل را می توان به دو شیوه تق سیم بندی نمود. ابتدا از نظر نوع حرکت و جابجایی مکانیکی اعضـا سـازه ای حین تغییر شـکل پذیر و سـپس از نظر فعال یا غیر فعال بودن که بر اساس عملکرد و مسائل زیبایی شناسی است، می توان این مکانیزم ها را دسته بندی نمود. از نظر شیوه و نوع حرکت مکانیکی، مکانیزم ها به هشت نوع اصلی تقسیم می شوند.
هدف از طراحی مکانیزم های فعال، ایجاد تغییر شکل های کنترل شده در سازه های تغییر شکل پذیر است. این سیستم کنترلی با استفاده از آرایش مناسب مجموعه ای از سنسورها که در بخش های مختلف سازه قرار داده شده اند، اقدام به جمع آوری داده ها از محیط می کند. پس از پردازس داده های دریافتی بر اساس شرایط محیطی سازه و نیاز کاربران، دستورات لازم برای حرکت مکانیکی
اعضا و در پی آن تغییر شکل سازه را صادر می کند.این مکانیزم اغلب برای تداعی و یا ایجاد مفاهیم خواص مورد نظر طراحان در ذهن کاربران ف ضا به کار گرفته می شوند. به بیان دیگر کاربران این ف ضا ها ، مفاهیمی ورای حرکت ظاهری عنا صر سازه ای را به صورت تصویری در ذهن خود مجسم مس کنند. در واقع می توان گفت آنچه که در ذهن بیننده از فضا باقی خواهد ماند، مجموعه ای از عناصر سازه ای متحرک نیست بلکه مفاهیمی است که مکانیزم های حاکی بر سازه آن ها را ایجاد کرده اند.
ترکیب مکانیزم های فعال و غیز فعال یا کاربرد جدا گانه هر کدام از آنها می تواند سازه های تغییر شکل پذیر متنوعی را خلق کند. معمارارن نه تنها مسئول ترکیب مناسب اینها هستند بلکه مسئول هماهنگی مصالح و نصب انها بر روی سازه برای رسیدن به بهترین کیفیت می باشــند.صــرف نظر از مکانیزم نورد اســتفاده ، پمپ های هیدرولیکی و نیو ماتیکی برای رســیدن به بهترین کیفیت الزامی هستند. یکی از مهمترین پارامتر های مهم در سازه های تغییر شکل پذیر، رابطه میان میزان تغییر شکل پذیری و انرژی مصرفی است. بهره گیری از انرژی های درونی سی ستم سازه ای با تنظیم منا سب مکانیزم های تغییر شکل ، راهکار های منا سب برای کاهش انرژی مصرفی مورد نیاز جهت تغییر شکل سازه می باشد.
عوامل موثر در معماری تغییر شکل پذیر
تغییر شکل پذیری
ساختارهای تغییر شکل پذیر می تواند هم در تک تک اجزای خرد ساختاری آنها ایجاد گردد و هم در کلیت سی ستم وجود داشته باشد. به طور واضح ساختارهای تغییر شکل پذیر مزایای بسیاری همچون کاهش حجم و از بین بردن دید مزاحم، سهولت حمل و نقل و ... دارا خواهد بود.
هندسه تغییر شکل
از دیگر موارد بسیار مهم و با اهمیت در ساختمان یک سیستم متحرک، هندسه تغییر شکل می باشد. این عامل در شکل گیری نوع م صالح مورد ا ستفاده و نحوه ارتباط بین تک تک اجزای سازه ای و غیر سازه ای ب سیار دخیل بوده و قابل ملاحظه ا ست.یکی از عوامل تاثیر گذار هند سی نوع حرکت یک ساختار متحرک بوده که شامل تا شوندگی، باز شدن و گ سترش یافتن، لغزیدن، خو شه ای شدن، چرخیدن و غلتیدن می باشـد. دیگر فاکنور هندسـی تاثیر گذار جهت حرکت بوده که چهار مورد اصـلی آن بر اسـاس نظریه اتو جهات موازی، مرکزی، دوار و محیطی می باشد.
در اکثر عوامل هندسی تغییر شکل می تواند به دو صورت خرد8 با جزئیات متحرک یا کلی9 تقسیم بندی گردد.
مصالح مورد استفاده
نوع مصالح مورد استقاده می تواند در ساختمان این سازه ها بسیار مهم باشد. به طور کلی مصالح مورد استفاده را می توان در دو بخش اصلی مصالح انعطاف پذیر و مصالح صلب طبقه بندی نمود. ویژگی های مصالح و نیز نحوه اتصال آنها به یکدیگر در انتخاب نوع حرکت، سیستم عامل و جهت حرکت بسیار تاثیر گذار است.
سطوح پوشاننده
این سطوح متشکل از یک پوسته یا پوشش بوده که دیواره پیرامونی محوطه فضای داخلی را تامین می نمایند. اغلب سطوح نیازمند به فراهم شدن درجات مختلفی از پایداری سازه ای ، انتقال بار ها، مقاومت در برابر آب، عایق بودن در برابر بخار و صوت و کنترل نور روز می باشــند. تمامی ســطوح می باســیت در برابر تمامی بار های وارده باد و برف مقاومت تموده و تمامی آنها را به ســازه یا تکیه گاه انتقال دهند. سطوح می توانند بخشی از سازه اولیه بوده و یا به عنوان سازه ثانویه عمل کند. همچنین ساختار آن نیز می تواند منعطف، صلب یا مرکب باشد. سطوح نغییر شکل پذیر می توانند به مانند سازه های تغییر شکل پذیر دسته بندی شده و دو گروه اصلی سطوح جنبشــی و ســطوح غیر جنبشــی طبقه بندی گردد. تمامی ســطوح انعطاف پذیر ذاتا تغییر شــکل پذیر بوده و این ویژگی آنها را برای سیستم های متحرک بسیار ایده آل می سازد.
