بخشی از مقاله
چکیده
انسان ها از زمان برپاسازی نخستین سرپناه های سکونتی تاکنون همواره در پی یافتن راه حل های بهینه جهت ایستایی اجزای ساختمان بودند. سازه های فضایی حاصل پیشرفت فناوری هوایی با ورود به معماری، ساختار پوششی سبک با دهانه های وسیع را در اختیار معماران قرار داد و شبکه هندسی مدولار اجزای سازه ای در مشبک های فضایی، ایده های معماری را با بن مایه ی فرم زا غنا بخشیده است. این نوشتار با هدف کنکاش رابطه معماری و سازه های مشبک فضایی، به بررسی وزن کیفی سازه در فرایند طراحی معماری و تفسیر اصطلاحات "سازه به مثابه معماری" و "سازه فرم زا" می پردازد. با توجه به ماهیت موضوع، راهبرد تحقیق با هدف تفسیر شرایط موجود، کیفی و روش تحقیق در این بررسی توصیفی- تحلیلی است. از آنجا که بیان بصری سازه فضایی جزو برنامه زیباشناختی اثر معماری می باشد، با بررسی نمونه های موجود، یافته های اصلی پژوهش نشان می دهد سازه های فضایی معاصر بیش از پیش در بیان معمارانه فضا سهیم می باشند.
نمایانی اجزای سازه های مشبک فضایی به شکل شبکه ای حجیم و گسترده در دید بصری ناظر، برتری سازه را به معماری القاء می نماید. گویی فناوری با بار تکنیکی خود به فضای معماری مسلط می شود و بیانی زیبایی شناسانه از سازه را به فضا می بخشد. مفهوم آزادی پلان و تأثیر غالب فرم سازه بر فرم معماری، نقش پررنگ آن را در کیفیت مکانی تأکید می نماید. آشنایی طراحان با فرمول بندی سازههای فضایی مدولار مشبک و بهرهگیری از فرمهای پوشانههای معماری ایرانی از جمله "قوس، طاق و گنبد" که آنها نیز سازههایی مدولار بودند، امکان مداخله طراحان را در کشورهای اسلامی در شکل پوششها و از طرفی بهرهگیری از ارزشهای پایدار معماری اسلامی را در بازنمایی نمادها و نشانه های معماری مساجد گذشته با هدف طراحی مساجد معاصر فراهم می آورد.
واژه های کلیدی: "سازه مشبک فضایی" ، "معماری" ، "فرم" ، "زیبایی شناسی" ، "کشورهای اسلامی".
مقدمه
یافتن راه حل های بهینه برای ساخت و بازآفرینی کالبد معماری جهت سکنا گزینی انسان ها با هدف بهره وری سازه ای، دغدغه ای است که از سوی معماران و مهندسان مبتکر در طول تاریخ همواره با اقبال مواجه بوده است. از آنجا که همواره ساخت فضاهایمسقفِ ایستا و وسیع با تکیه گاه های کمتر، مورد نظر معماران و مخاطبان آثار معماری بوده است، با صنعتی شدن و توسعه دنیای مدرن، بیش از پیش تقاضا برای سازه های نوین و کاراتر افزایش یافت. اگر چه همه سازه هاذاتاً فضایی هستند و توزیع نیروها در همه ی بخش های اجزای تشکیل دهنده سازه رخ می دهد، اما به لحاظ هندسی، روند ابداع سازه ها از نمونه های نخستین تا امروز؛ به شکل تکامل اجزای دوبعدی ساده، دوبعدی پیشرفته و سه بعدی در آغاز قرن بیستم را نشان می دهد.از آنجا که نمی توان سازه های فضاکار را بر روی صفحه مدل سازی کرد و بردارهای انتقال نیرو در دستگاه مختصات سه بعدی قرار می گیرند، اصطلاح سازه های سه بعدی رایج گردیده است. این نوع سازه ها که ابتدا با هدف پیشبرد فناوری هوایی و هوانوردی ابداع شد - . - Eekhout, 1989
با نگاهی نوآورانه به سیستم توزیع بار و از طرفی تنوع و انعطاف پذیری بسیار، ابزار ارزشمندی جهت طراحی و ساخت فرم های ساختمانی نوین گردیدند. سازههای فضایی به عنوان طرحهای سازهای برای مقاصد ساختمانی از حدود 200 سال قبل شناخته شدند. سازه های مشبک فضایی به عنوان رایج ترین نوع سازه های فضاکار از مجموعه ی عناصر خطی و نقطه ای تشکیل شدند که در کنار یکدیگر شبکه هندسی منظم و پیوسته ای را تولید می کنند . - مور،. - 1391آشنایی طراحان با قابلیت های فرم آفرینی سازه های فضاکار مشبک و بهره گیری از فرم پوشانه های معماری ایرانی که آنها نیز سازه هایی مدولار بودند، امکان مداخله طراحان را در شکل پوشش ها و از طرفی بهره گیری از ارزش های معماری ایرانی- اسلامی را فراهم می آورد. رویکرد معماری به سازه های مشبک، آنها را از سازه هایی فرم زا به فناوریی نوین در خدمت معماری فرم زا سوق می دهد.
توصیف سازههای فضایی
به نظر می رسد تفاوت بین سازههای فولادی زمینی و سازههای هوانوردی، تفکر سه بعدی را در میان طراحان برانگیخت. همانگونه که یک هواپیما مستقل از هر تکیهگاهی پرواز می کند، ساختارهای مختلف با ویژگیهای تصادفی در طراحی سازه هواپیما کاربردهای متنوع یافت. یک سازه در حال پرواز باید سیستم سازه ای بسته داشته باشد که تنشهای کششی و فشاری را با هم دراجزای خود نسبت به همه بارهای خارجی تحمل کند. در ساختمان که با تثبیتکنندهها و مهارهای اضافی نسبت به زمین قرار میگیرد، از نیروهای کششی- فشاری افقی و عمودی آزاد میشود، حال آنکه هواپیما باید با وجود همه نیروها طراحی شود.
با وجود اینکه در مهندسی سازه، خرپاهای فضایی توسط گوستاو ایفل توسعه یافتند، - مور، - 1391 میتوان به آن به عنوان همبندی خرپاهای دوبعدی نگاه کرد. طرحهای اولیه هواپیما نشان میدهد که معین و مطلق بودن پایداری فضایی سازه هواپیما، موجب شد ساختارهای سه بعدی توسعه بیشتری یابند. بال هواپیمای الکساندرگراهام بل به عنوان اولین تلاش برای ساخت خرپاهای سه بعدی با واحدهای مدولار یکسان از گوی و اعضای لولهای بود. بل همچنین مدل بال چند لایه هواپیما را با استفاده از گرهها و هموندهای فولادی ساخت که با پردههای کتانی پوشانده شده بود تا سطح بیشتری ایجاد کند - شکل. - 1
بنابراین اولین قابهای فضایی با اولین تلاشهای موفق در تکنولوژی پرواز همزمان بود.بررسی تاریخ معماری نشان می دهد فناوری سازه و ساخت از صنعت ساختمان به صنایع هوایی وام داده شد و با شتاب بسیار در هوانوردی توسعه یافت. حال آنکه امروزه تکنولوژیهای هوایی دوباره با صنعت ساختمان وفق داده شدند. این گونه ارتباطات نشان میدهد که کلمه سازههای فضایی، به شکل استعاره تا حدودی درست و قابل استفاده است. توصیف واژه سازههای مشبک فضایی از نقطه نظرات مختلف مورد توجه است - - Eekhout, 1989 ؛
- سازهای: سازههای فضایی، سازههایی باربر میباشند که در واقعیت به شکل سه بعدی قابل آنالیز میباشند و به نام اجزای دو بعدی با هم یا در صفحه قابل تحلیل نمیباشد. اصطلاح "سازه فضاکار" یا "سازههای فضایی" مخففی از سازههای پایدار فضایی به عنوان دلالتی بررفتارسازهای آنها میباشد.
- شکل شناسی: سازهای مشبک فضاییدر معماری اکثراً سازههایی مجاور فضا نسبت به کالبد معماری هستند که بیشتر در فضا هستند تا در زمین، سازههایی سقفی هستند تا زمینی.
-معماری: سازههای فضایی، سازههایی با اثر بخشی گسترده هستند که همهی سه بعد را درپیرامون ناظر درگیر میکنند. در واقع جذابیت معمارانه دلیل اصلی حضور بصری سازههای فضایی در ساختمان است.
-زبان شناختی: سازههای فضایی، سازههایی در فضای بیرونی هستند. از فضای بیرونی یا در اتصال با وجه هوایی می باشند.
- عملکردی: سازههای مشبک فضایی به فضای سه بعدی برای عمل کردن نیاز دارند. حجیم هستند و حجم بزرگی از هوا را اشغال میکنند همانند سازههای بادی.
-فلسفه: سازههای فضایی تمایل به نمایش ارتباط بین سازههای زمینی و سازههای هوایی دارند، بیانی از چالش با قوانین جاذبه و رابطه با فناوری تولید که از علوم هوانوردی گرفته شده است.
ایده های معماری در سازه های مشبک فضایی
بر اساس فناوری های رایج گذشته تا کنون، ساختار فضاهای محصور ایجاب کرده است، مصالح و اجزای دارای وزن در شرایط فیزیکی ایستا نسبت به یکدیگر قرار گیرند. از این رو نیروهای مختلف بایستی از طریق اجزای سازه به زمین منتقل شوند. مصالح اصلی دردسترس برای ساخت ساختمان ها تا اواسط قرن هجدهم سنگ، چوب و آجر بود.فلزات کاربرد محدودی داشتند و معمولاً برای ایجاد اتصال بین قطعات ساخته شده از سایر مصالح به کار می رفتند - چیلتون، . - 1388 از آنجا که مصالح سنگی و آجر مقاومت فشاری کافی دارند اما در برابر کشش ضعیف عمل می کنند، آرایش و سازماندهی قطعات تشکیل دهنده اجزای ساختمانی در گذشته براساس انتقال نیروی فشاری انجام می شد. سازه های آجری و سنگی به شکل دیوار و پوشش های منحنی طاق و گنبد با رفتار سه بعدی در جهت ایجاد مسیرهای انتقال نیرو به شکل فشاری به زمین، طراحی و ساخته می شدند که محدودیت هایی در ساخت دهانه های وسیع همراه داشت.
با وقوع انقلاب صنعتی، تولید آهن و سپس فولاد گسترش یافت. مقاومت فشاری و کششی بسیار زیاد فولاد و استفاده از آن در صنعت ساختمان، سیستم های سازه ای جدیدی را در دسترس مهندسان قرار داد که ابعاد کوچک اجزای باربر ازجمله ستون ها و تیرها، به دگرگونی فضای معماری و جدایی سازه از آن منتهی گردید. تقریباً در همان زمان محاسبات ریاضی برای طراحی و پیش بینی رفتار سازه ها به سرعت توسعه یافت. از سویی توسعه راه آهن و صنعتی شدن تولیدات کالاها، تقاضا جهت سازه های با دهانه وسیع برای پل ها، پایانه ها، نمایشگاه ها و کارخانه ها افزایش یافت. سهولت دسترسی به پروفیل های فولادی با مقاطع مختلف و توسعه فناوری اتصال آنها، روند دگرگونی و پیشرفت سیستم های سازه ای را وارد مرحله ی جدیدی نمود.
پس از رونق سیستم سازه ای قاب - تیر و ستونی - به شکل عناصر خطی در اواخر قرن نوزدهم میلادی، خرپاهای دوبعدی شکل گرفتند و در ادامه آرایش عناصر باربر در سه بعد به وجود آمد. رواج استفاده از سازههای فضاکار، شهرت خود را اساساً در سالهای بعد از جنگ جهانی دوم به دست آورد. اقبال عمومی به سازههای فضاکار در طول زمان از سازههای پوستهای با صفحات کششی چادری، خرپاهای فضایی و سازههای بادی به سازههای صلب تغییرکرد. واژه سازهی فضاکار یا سازهی فضایی در دنیای معماری و مهندسی سازه، به سازههای باربری اشاره میکند که برای عمل و پایداری به فضای سه بعدی نیاز دارند.
سازه های مشبک فضایی، رایج ترین سیستم سازه ای فضاکار با تکرار عناصر خطی بر پایه هندسه چندوجهی ها، شبکه ای از اعضای باربر را در فضای سه بعدی کنار هم قرار می دهند که در آنها همه ی هموندها در تحمل وانتقال بار نقش دارند. به عبارت دیگر توزیع نیروها در شبکه هموندی انجام می شود. از آنجا که انسان معاصر فضاهای آزاد، سیال و گاه نامنظم را بدون محدودیت های سازه جستجو می کند - زرکش، - 1387، بنابراین ظهور این فرم ها نیازمند سیستم های با فناوری نوین، متفاوت از سیستم های سازه ای کلاسیک هستند. پوشش دهانه های بزرگ، جلوه ی زیبا، وزن کم، سرعت و سهولت همبندی و نصب، تولید صنعتی آسان و مدولار عواملی هستند که
