بخشی از مقاله
سازه هاي متحرک و پاسخگو به محيط بر اساس الگوهاي برگرفته از طبيعت
چکيده
تطبيق پذيري و معماري پاسخگو به عنوان يک واژه کليدي در معماري امروز و به ويژه هنگام بحث از طراحي آينده به کار مي رود تا معماري بتواند در طول زمان پاسخگوي شرايط محيطي و نيز نيازهاي کاربران خود باشد.
با توجه به رشد و توسعه بحث معماري پايدار و دغدغه صرفه جويي در مصرف انرژي در جهان امروز ، نياز به ارائه سيستم هاي جديد ساختماني براي پاسخگويي به اين مهم ضروري مي باشد سيستم هاي سازه اي مرسوم اغلب صلب بوده و در طول عمر خود ثابت باقي مي مانند و در خوشبينانه ترين حالت براي بحراني ترين شرايط سال از نظر محيطي و نيز نيازهاي آن زمان کاربران خود طراحي مي شوند ، در حالي که با استفاده از مکانيسم سازه اي متحرک مي توان بنايي پايدارتر طراحي کرد . در اين راستا مي توان از الگوهاي مکانيسم هاي طبيعي در جهت رسيدن به يک سازه پاسخگو و تطبيق پذير،استفاده کرد. با بررسي اين مکانيسم ها و منطق نظامي که در سيستم هر يک از آنها قرار دارد مي توان به الگويي مناسب براي سازه هاي معماري دست يافت و بنايي به مانند سازه هاي طبيعي طراحي کرد که قادر به تغيير خود و استفاده بهينه از امکانات محيط اطراف خود باشد.
اين مقاله به بررسي ارکان معماري تطبيق پذير و پاسخگو پرداخته است و مزايا آن و نيز مکانيسم هاي موجود در طبيعت را مورد بررسي قرار داده است و در نهايت با ارائه چند نمونه موردي ، به نحوه استفاده از اين مکانيسم ها در معماري اشاره مي کند.
واژه هاي کليدي: ارگانيسم هاي طبيعي ، سازه هاي متحرک ، انطباق پذيري ، معماري پايدار، معماري پاسخگو.
١- مقدمه
چهره زندگي در تغيير و تحول مداوم است . نياز ها و پيش بيني ها در حال تغيير است و از همه مهمتر چهره طبيعت به صورت دوره اي تحول مي يابد. اثر معماري به عنوان ظرف شکل زندگي انسان ، فارغ از تغييرات نمي باشد و براي جلوگيري از قطع ارتباط حقيقي انسان با جهان پيرامون ، بايد بتواند جريان حيات را در خود منعکس سازد، چرا که اين زندگي است که به اثر معماري معنا مي بخشد و به آن هويت مي دهد. لذا جهت پاسخگويي به اين تغيير و تحولات دائم ، بايد به سه ارزش بنيادي معماري ويترويوسي که عبارتند از زيبايي، ايستايي، عملکرد ، عنصر ديگري نيز اضافه گردد و آن جوهر " تغيير " است . در اينگونه معماري ، اثر به مثابه يک موجود زنده مي باشد که عناصر و اجزاي آن به کمک يک اتاق فرمان هدايت و کنترل مي شود و مي تواند در شرايط گوناگون به حيات خود ادامه دهد.
توجه به اين مسئله از دير باز در معماري وجود داشته و تطبيق با شرايط به طرق مختلفي در آثار متفاوت اعمال شده است . در اين ميان مي توان از اصول و مکانيسم هاي طبيعت جهت يک اثر منطبق بر طبيعت استفاده کرد . مطالعه طبيعت مي تواند الگوهاي شايان توجهي براي طراحي معماري به ارمغان بياورد. معماران پيوسته در طول تاريخ به الگوبرداري از طبيعت در صورت هاي مختلف توجه داشتهاند و در اين راستا به راه حل هاي مختلفي دست يافتهاند. امروزه نيز معماران سعي دارند تا فرم ها، ساختارها و فرايندهاي ساخت و ساز طبيعت را درک کرده و با به کار بستن دانش حاصل از آنها بناهاي خود را با دنياي طبيعي سازگار نمايند. در اين مقاله ابتدا اصول سازه اي طبيعت بررسي مي شود و در ادامه الگوبرداري طراحان و مهندسين از طبيعت ، در طراحي انواع سيستم هاي ساختماني مورد بررسي قرار مي گيرد.[ ٧]
٢- هدف تحقيق
هدف تحقيق حاضر دستيابي به دانشي سازمان يافته و کاربردي براي پاسخگويي به نياز تنوع پذيري و خلق معماري پايدار با استفاده از قابليت هاي معماري متحرک ، در معماري امروز مي باشد.بنابراين
اهداف اين تحقيق عبارتند از :
بررسي مفهوم تغيير پذيري و پايداري در معماري.
بررسي مزيت هاي يک معماري تغيير پذير .
ارائه مکانيسم هاي موجود در راستاي تغيير پذيري در طبيعت .
ارائه نمونه هايي از اين مکانيسم ها در سازه هاي معماري پايدار و پاسخگو.
٣-معماري پايدار
يکي از جريانات بزرگ معماري معاصر اختصاص به مسائل مربوط به پايداري دارد . بحران هاي انرژي ، معضلات زيست محيطي ، استفاده از منابع اوليه، روند توليد مصالح و انرژي و بسياري ديگر از مواردي هستند که در سالهاي پاياني قرن بيستم بشر با آنها مواجه گشته است . در واقع توسعه پايدار نوعي واکنش نسبت به مدرنيسم و انقلاب صنعتي و مصرف بي رويه مواد اوليه بدون توجه به بازدهي و کارايي مناسب آن است . توسعه پايدار توجه به کيفيات زندگي است و هدف از آن ارتقاء سطح کيفي زندگي براي انسان و نسل هاي بعدي است که در سه حيطه ي پايداري محيطي ، اقتصادي و اجتماعي، داراي مضامين عميقي است . برخي از راهکارهايي که معماران و شهرسازان
جهت نيل به اهداف پايداري در پيش گرفته اند ، عبارتند از : کاهش اتلاف و پخش انرژي در محيط .
استفاده از مواد و انرژي هاي تجديد پذير و قابل برگشت به محيط .
افزايش آسايش انساني در فضاي زندگي .
کاهش عوامل تاثير گذار بر سلامت انسان ها.
مسائل مربوط به بازيافت .
يکي از اصول پايداري در معماري انعطاف پذيري و قابليت انطباق با تغييرات آينده است و چون سازه زير بناي معماري است و ترکيب شکلي آن را مستحکم مي سازد ، ضروريست که خود نيز انعطاف پذير باشد . همچنين مطابق اصول پايداري لازم است تا مصالح به کار گرفته شده در ساختمان قابليت بازگشت به طبيعت را داشته باشد و ساختار ساختمان مي بايد پذيراي توسعه آتي باشد، و تمهيداتي در آن ديده شود تا در هر زمان بر حسب ضرورت تغيير پذيرد.
بدين ترتيب ميتوان مشخصات زير را براي يک سازه پايدار نتيجه گرفت :
موثر و کارا باشد : بدين معني که مصالح به کار رفته در آن قابليت برگشت پذيري به محيط زيست را داشته باشد در عين حال قابل استفاده مجدد در همان بنا يا در بناهاي ديگر باشند .
قابل نگهداري باشد : اجزاي آن قابليت جايگزين شدن داشته باشند تا در موارد اضطرار به صورت موضعي قابل تعويض باشند . و مصالح جايگزين قابليت بازگشت به طبيعت را داشته باشند.
تطبيق پذير باشند : بتوانند به نيازهاي متغير در زمان هاي متغير در طول زندگي شان جواب دهند و بر حسب شرايط متغير با محيط خود را تطبيق دهند.
ساختمانهايي با ساختاري صلب و غير قابل تغيير ، جواب توسعه هاي آتي را نمي دهند و مثلاК در هنگام تغييرات ناچار محکوم به تخريب يا تغيير اساسي در ساختار مي شوند ، علاوه برآن توسعه روز افزون شهري و گسترش علوم و فنون نياز به ساختمانهايي با عمر طولاني را الزامي کرده است که بتوانند در طرح ها و برنامه ريزي هاي کلان شهري سالها فعايت کنند . لذا براي طراحي ساختماني به اين منظور بايد ساختمان را براي برنامه اي طولاني مدت برنامه ريزي نمود و امکان ايجاد تغيير و توسعه آتي را در ساختمان در نظر گرفت که تغييرات ، شامل پيش بيني پلاني منعطف و نيز سازه اي قابل توسعه و گسترش مي باشد .
از طرفي براي اينکه بنايي در طول دوره اي از سال بتواند حداقل انرژي را مصرف کند و باقي انرژي مورد نياز خود را از محيط اطراف خود دريافت کند بايد بتواند خود را با تغييرات آب هوايي در طول فصول و حتي در طول يک روز منطبق کند. [٨]
٤- اصول اساسي در ارگانيسم هاي طبيعي
طبيعت هميشه ثابت کرده است که مي تواند بهترين معلم براي بسياري از رشته ها و علوم باشد . سازه هاي بيولوژيکي مهمترين اشکال طبيعي هستند که معماران و مهندسان را تشويق مي کنند و موارد بسياري مي تواند در طبيعت يافت شود ولي اينکه چگونه مي توانند به زبان انساني ترجمه شوند روشن نيست ( يا حداقل تعريف نشده است ) و به بررسي ها و تحقيقات پايداري نيازمندند. باک مينستر فولر عقيده دارد که در طبيعت تکنولوژي هاي بزرگي ديده مي شود که از ميليون ها سال پيش وجود داشته است و او ايده سازه ها و تکنولوژي هاي امروزي را نمي تواند از طبيعت جدا کند.(١٩٩٧ ,De Varco)
. توضيح منظور فولر را مي توان از روي طرح گنبد ژئو دزيکش درک کرد .در اين گنبدها نيز مي توان سلولهاي سازه اي بسياري را يافت
.
شکل ١: نمونه اي از گياه Passive که فرم خود را در شرايط مختلف تغيير
مي دهد .( منبع : www. CarnivorousPlants.mht)
مکانيسم قابل تغيير شکل در طبيعت مي تواند در دو حوزه اصلي ديده شود :
پروسه ارگانيسم هاي گياهي .(گل و درخت )
در حرکت فعال يا نقل و انتقال ارگانيسم هاي حيواني .
٤-١ - تطبيق پذيري
اگر يک سازه ساختماني بخواهد به صورت پايدار عمل کند بايد اصول طبيعي را در خود داشته باشد . يکي از اصول مهم در ارگانيسم هاي طبيعي اين است که مي توانند خود را با محيط اطراف خود تطبيق دهند و در شرايط گوناگون قابليت پاسخگويي به محيط اطراف خود را داشته باشند و با قابليت تطبيق و تغيير خود تداوم خود را در طبيعت حفظ نمايند . براي مثال گياهان با حساسيت چشمگيري دست کم ١۵ متغير محيطي متفاوت را پيوسته بررسي مي کنند. از جمله جاپايي که روي خاک باقي مي ماند يا سنگي که در جوار گياهي قرار دارد، درک مي شود و روي گياه اثر مي گذارد . پاسخ هاي هماهنگ و يکپارچه پس از رجوع به بانک اط لاعات دروني ايجاد مي شود. اين بانک ، وضعيت بوم شناختي محيطي را که گياه در آن به سر مي برد، مشخص مي کند.
اما پاسخ هاي هماهنگ و يکپارچه به برقراري ارتباط نياز دارد.
سلول ها و بافت هاي گياهي به کمک مولکول هاي متنوعي با هم ارتباط برقرار مي کنند.
پروتئين ها، پپتيدها، هورمون ها، ليپيدها، قطعاتي از ديواره سلولي و ديگر کربوهيدرات هاي پيچيده مي توانند نقش پيام رسان را ايفا کنند. پيام هاي مکانيکي، هيدروليکي ، اکسيداسيوني و الکتريکي نيز در برقراري ارتباط موثرند. ما انسان ها هوش را با تشخيص حرکت مي شناسيم . اما اين تعريف کاملي نيست . عمل رفتار هوشمندانه در هر جانداري، افزايش سازگاري با محيط است . در گياهان انعطاف پذيري رفتاري، جايي است که هوش خود را نشان مي دهد. براي اينکه هر جانداري پاسخ هوشمندانه يي از خود بروز دهد، شرايط محيطي چالش زا نياز است . ساقه در حال رشد مي تواند با کمک نور مادون قرمز، نزديک ترين همسايه هاي رقيب خود را حس کند، نتيجه فعاليت هاي آنها را پيش بيني کرده و اگر لازم باشد به نحوي مانع وقوع آن شود. شکل ساقه ، رشد و جهت گيري آن براي حفظ بهترين موقعيت نسبت به نور خورشيد، تغيير مي کند. موقعيت برگ ها براي دريافت نور مناسب اصلاح مي شود. براي مثال وقتي همسايه هاي رقيب به نخل استيلت نزديک مي شوند، کل گياه با رشد متفاوت ريشه هاي پشتيباني که ساقه را حمايت مي کنند، به سادگي جابه جا مي شود.
ريشه ها، شيب رط وبت و مواد معدني را در خاک دنبال مي کنند . وقتي ريشه به بخش هاي غني خاک مي رسد، بر ميزان رشد خود مي افزايد، اما وقتي ريشه هاي رقيب نزديک مي شود، رشد خود را کند مي سازد. [٩]
اين مکانيسم هماهنگي با محيط را مي توان در ساختمان چشم انسان نيز مشاهده کرد. زماني که انسان وارد محيط تاريک مي شود انسان باز مي شود تا حداکثر نور محيط را جذب کند و برعکس وقتي به محيطي با نور شديد وارد مي شود با جمع کردن خود مانع از ورود نور زياد و آسيب به چشم مي شود.(شکل ٢)
شکل ٢: نماي هوشمند که از مکانيسم مردمک چشم ايده گرفته است به طوري که
مدول ها در مواقع لزوم باز يا بسته مي شوند ( منبع :
(http:..intelligentskins.serero.com.?page_id=2 , 2012.06.07
٤-٢- بهينه سازي انرژي
اصل ديگري که بر سازه هاي طبيعي حاکم است قانون استفاده از حداقل انرژي براي بالاترين سطح بهره وري است و اين که خود را در جهت استفاده بهينه از همه امکانات طبيعي تغيير مي دهند و در مواردي نيز تهديد هاي طبيعي را به فرصت تبديل مي کنند. با استفاده از اين قانون و اصل محيطي مي توان سازه هاي ساختماني طراحي کرد تا حداکثر پايداري و انطباق بر طبيعت را داشته باشد .
و راهکار بيولوژيکي استفاده حداقل از مصالح است براي ايجاد بيشترين استفاده از فرم سازه اي که در واقع يکي از اصول مهم در معماري پايدار نيز مي باشد .
٤-٣-رشد و توسعه
در طبيعت پروسه رشد بيولوژيکي و توسعه آگاهي ها و پاسخ ، اصلي ترين ويژگي هايي هستند که در واکنش به تغييرات داخلي و خارجي به کار مي روند هر نوع حيوان و گياهي از يک تک سلولي شروع به رشد مي کند و پروسه رشد با تقسيم سلولي اتفاق مي افتد. هسته هر يک از سلولها مقداري از DNA را در خود نگه مي دارند ، که شامل کدهاي اطلاعاتي و برنامه مورد نياز براي شاخت و اجراي کل ارگانيسم است .
وقتي يک تک سلولي به دو سلول تقسيم مي شود ، و اين پروسه به طور تشريحي ادامه مي يابد ، همه سلول ها شامل اطالاعات مشابهي مبني بر دستور العمل طراحي و رشد هر قسمت از ارگانيسم مي شوند . نکته ضروري در اينجا اين است که هر سلول نقش خود را در ارگانيسم به اين دليل اين که سلولها به يکديگر سيگنالهايي را ارسال مي کنند که بر چيستي و چگونگي انجام وظايفشان دلالت دارد ، به خوبي مي شناسد. در واقع ساختار يک موجود زنده مانند يک کليت عمل نموده که مي تواند خود را با هر شرايطي تطبيق دهد و براي اين منظور کل سلولها وارد عمل مي شوند. براي مثال فعاليت متابوليستي ، يعني فرايند شيميايي تبديل غذا به کار مکانيکي و حرارت ، گرمايي را که بيش از نياز بدن انسان توليد مي شود با روشي منظم به وسيله خون به سطح خارجي بدن هدايت کرده و از بدن خارج مي کند. بدين ترتيب که اگر دماي پوست بدن کمتر از ميزان طبيعي باشد ، رگ هاي زير جلدي بدن منقبض مي شوند و در نتيجه جريان خون در زير پوست کند و از سرعت اتلاف حرارت کاسته مي شود در حالي که اگر دماي پوست بيشتر از حد طبيعي باشد عکس اين عمل اتفاق مي افتد . پس انسان از سيستم پيچيده اي براي تنظيم گرماي بدن
