بخشی از مقاله
سیستم های سازه ای نوین راهکاری در راستای
پاسخ به نیازهای عملکردی معماری
چکیده
امروزه سیستمهای ساختمانی و تکنولوژی های ساخت جدید همگام با علوم دیگر به سرعت رشد داشته و امکان استفاده از سیستمهای متنوع کاربردی و انعطاف پذیر را در طراحی معماری و در راستای پاسخگویی به نیازهای عملکردی فراهم ساخته است. با افزایش شهرنشینی و بالطبع افزایش ساخت و ساز شهری نیاز به ساختمانهای با کارکردهای گوناگون هم راستا با رشد صعودی نمودار تکنولوژی نیاز به ابداع و نوآوری در طراحی سیستمهای سازه ای و طراحی فنی به ویژه طراحی جزئیات اجرایی ساختمان در حوزه معماری امری بدیهی بوده و در صورت بکارگیری و اجرای صحیح موارد یاد شده تحسین برانگیز خواهد بود. ناگفته نماند که در این راستا تصمیم گیری در دستیابی به این طرح ها و انتخاب نوع سیستمهای سازه ای از وظایف اصلی طراح معمار با تعامل مهندس سازه بوده که در این صورت با طراحی خلاقانه می توان به طرح های موثر، زیبا و کارامد در ساختمانهای گوناگون دست یافت.
در این مقاله سعی بر این است که در قالب مطالعه ای توصیفی با استفاده از منابع کتابخانه ای و مطالعات موردی ضمن آشنایی با برخی از سیستمهای سازه ای که با روش های پیشرفته ساخته و طراحی شده اند، معیارهای کیفی معماری و سازه ای را در ارتقای نیازهای عملکردی ارائه دهیم.
روش تحقیق در این مقاله مطالعه کتابخانه ای است.
واژههای کلیدی: سیستم های سازه ای، تکنولوژی، نیازهای عملکردی.
1
-1 رابطه بین معماری و فناوری
در جسـتجوی مفهـوم و معنـای هنـر و تکنولـوژی، از هنـر بـه عنـوان کارآزمودگی و م هارت و ارا ئه ا ثر و از تکنو لوژی به ع نوان طر یق تول ید و ما شین ها و ابزار های ف نی برای ن یل به ان جام عم لی برای رسیدن به رفاه و معیشت یاد می کنیم.
دایره المعارف های مختلف نیز هنر از واژه آرس به معنای مهارت می آ ید و ت مام ر شته های ادب یات، شعر، مو سیقی، درام، ر قص و نقا شی، مجسمه سازی و معماری را شامل می شود. در واقع هنر بکاربردن مهارت و تخ یل در خ لق مو ضوعات زی بایی شنا سانه ا ست. همچ نین تکنو لوژی که معادل فارسی آن فناوری است از دو واژه یونانی تخنه3 به معنی هنر و
پی شه و لو گوس به مع نای کلام ال هی و ا صل بن یادین معر فت گرف ته شده
ا ست. و ع بارت ا ست از ب حث در باره ه نر و صنعت. ا ین واژه اک نون به
مفهوم صنعتگری است و به طریقه ساخت و ایجاد چیزها ارجاع می شود. صنعت و هنر تکنولوژیک از ضروریات دنیای معاصر محسوب می شود و لذا بهره گیری از آنها نیز در همه حال ضروری و لازم است. [1]
-2 تکنولوژی معماری
تکنولوژی4، ریشه در لغت یونانی techne دارد و مربوط به هنر و مهـارت می شود. هنر ساختن. بنابراین، تکنولوژی معماری، هنر ساختمان سازی ا ست. زمی نه ای که هدفش اج ماع هنرم ندی، م هارت عم لی و آ یین نا مه هاست، آمیزه ای از سه مقوله جدا از هم بخش هنری، که دامنه ای از
خلاق یت طراح بوده، برای تح قق و کم یت پذیری، م شکل و همی شه ذه نی
ا ست. ب خش عم لی، که دام نه ای از ساخت و مون تاژ مواد، م صالح و
تکنیک ها است و فیزیکی و کمیت پذیر است.
طرا حی می توا ند در ع مل، یک مو ضوع پیچ یده با شد، ح تی ا گر روی هم
رف ته، هدف ها خی لی ساده با شند. مع ماری، ه نر و فرای ندی از تول ید
علمی، رعایت اصول زیبایی شناسی، علایق ساختمانی و نیز توانایی درک ذهنی در پروسه 5طراحی جزئیات و مراخل اجرایی است. بدون اینکه هـدف طرا حی از ل بین برود. از م هم ترین چیز ها، ات صال و ارت باط بین انتخاب مصالح و همکاری بین طراحی و تولید در قلمرویی از تکنولوژی معماری و افرادی است که با دیدگاهی به جزئیات و توانایی برای درک و استفاده از ایده طرح، برای موفقیت عملی، تلاش می کنند. [2]
-3تکنولوژی و تاثیر آن در معماری
ان قلاب صنعتی و پیا مدهای نا شی از آن به ع نوان رو یدادی بزرگ در کنار عوامل دیگر موجب از هم گسستگی ارتباط معماری و مهندسی سازه گرد ید . ان قلاب صنعتی در ب سیاری از زمی نه های عل می و ف نی مو جب پیشرفتهای شگفت انگیز در غرب شد و به تناسب تاثیر روز افزونش بر علوم و فن آوری بر سرنوشت معماری نیز تاثیر گذار گردید [11]. ن یاز م برم مردم به سرپناه، راه ها و تاسی سات شهری ، ارتبا طات ،
هواپیما ، رایانه های هوشمند و پرداختن به افق های ناشناخته دور دست و سفر به فضا باید در روندی منطقی ، تاثیر خود را در رویکرد معماری بگذارد و اصولا سازنده انسانی نوین ، مسلح به ابزاری جدید و با رویکرد فلسفی پیشرو باشد.[6] نمای شگاه های م لی که در آن ها پی شرفتهای ف نی و صنعتی به م عرض
نمایش گذاشته شد سابقه ای دیرین دارند و تقریبـا از سـال 1798 کـه
2
مهما ندار آن پاریس بود ، مع جزات صنعتی را به ن ظر بین ندگان و مشتاقان می رساندند . اصول فنی که در پلهای آهنی بکار گرفته شد ( و آن نیز سابقه ای قدیمی تر از سال 1851 دارد . ) نشـان داده بـود که ا صول ف نی ساختمان که اک نون ب عد از گذ شت صدها سال و ب عد از آنکه رویدادها نبوغ خود را در زمینه پل سازی با استفاده از طاقی
و ب کار بردن سنگ و آ جر به ع نوان م صالح ساختمانی به من صه بروز
ر ساندند جانی تازه میا بد و راه هایی م شاهده می شود که پیش از آن
حتی تصور آنها به ذهن خطور نمی کرد . بی تردید همه این رویدادهای ، فنی در گشودن چشم معماران به امکانات جدید موثر بود [6].
-4 سیر سازه گرایی در معماری جهان
انقلاب صنعتی7 را می توان به درستی نقطه تمایز دنیای قـدیم و جدیـد بر شمرد. مرزی که قل مرو ع صر جد ید از ع صر ک هن را تع یین می ک ند.
نبا ید از ن ظر دور دا شت که ان قلاب صنعتی که پیا مدی چون ت حول فن
آوری را دربردا شت خود حا صل ت حول اندی شه ای بود که م ستقیماً بر
دگر گونی ا صول باور ب شر تک یه دارد. با تو جه به تعری فی که برای
فرهنگ می توان بر شمرد و به همین ترتیب برای مظاهر فرهنگی ویژه خود را پدیدار می سازند، تاثیر این تحول و دگرگونی باور و اندیشه
همچنان که در سایر عر صه ها آ غاز گرد ید، در مع ماری ن یز به ع نوان
مظ هر فرهن گی بروز ن مود. در ا ین ز مان ع لم و ف ناوری د ست در د ست
ی کدیگر نهاد ند و با اهم یت روز ا فزون تکنو لوژی، سازه به ع نوان
شاخه ای از ع لم اهم یت پ یدا کرد و پی شرفت ن مود و راه جدای از
معماری را پیمود.
با درک واگرای معاری و سازه تلاش جهت همگرایی سازه و معماری آغاز گرد ید که تا به ا مروز ادا مه یاف ته ا ست و در ا ین م یان ت عدادی از معماران نیز توانستند که بدون تصنع و تقلید ساختمانهای جالبی را
در انط باق با م حی و در آ شتی با صنایع ، فن آوری و ز ندگی ا مروز
ای جاد کن ند. بدین ترت یب فن آوری در مع ماری ب کار گرف ته شد تا
انط باق پذیری مت عارفی با نیاز های ز ندگی که پو یا و دائ ما در حال
تغییر هستند، به کمال تامین گردد.[12]
مراد از سازه گرا یی ا ین ا ست که عوا مل سازنده و پا یدار ن گاه
دارنده ساختمان مانند تیر و ستون و قوس - ولی نه صـرفا آنهـا – در
ساختن فرم مع ماری ن قش ا صلی پ یدا کن ند . رو شن ا ست که مع ماری با
سازه خوشاوندی نزدیک دارد و روزگاری این دو بهم پیوسته بودند به ق سمی که مم کن ن بود ی کی را از دی گری جدا کرد م گر آن که ا ستواری و زی بایی ساختمان در هم بر یزد . شواهد ب سیار از ا ین پیو ند در معماری مصری ، یونانی و در معماری ایرانی و گوتیک داریم [11].
-5 زیبایی سازه معماری و تحولات آن
نوع ارتباط سازه و فضا می تواند عاملی موثر در شکل دهی فضای معماری و تعیین کیفیت ارتباط مخاطبین بت آن محسوب شود. این تعامل میان سازه و فضا در دوره کلاسیک حاصل تاثیر سازه در ایجاد زیبایی هندسی و در پی آن شکل دهی به فضاها بوده و به بیانی دیگر فضای معماری دارای هویتی وابسته به سازه است. محتوای اصول زیبایی شناسی تاثیر گذار در این دوره بر پایه زیبایی و تناسبات، نظم و هندسه است. این تناسبانت علاوه بر تامین زیبایی فرمی ناشی از
3
تقارن، تعادل، تکرار و تامین زیبایی های بصری، شکل دهنده کیفیت های فضایی به منظور برآوردن فعالیت ها و عملکردها هستند. اما در دوره مدرن اولیه در پی بالا رفتن امکانات صنعتی و تغییر بینش نسبت به زیبایی فضای معماری و تلاش برای ایجاد تداوم فضایی، سازه هویتی مستقل یافته و فرم های غیر هندسی در جهت تامین عملکرد به کار گرفته شده است. در دوره های اخیر با توجه به اصول زیبایی شناختی، سازه در جهت ایجاد فرمهای معنا گرا که ریشه در پیشینه های فرهنگی، اجتماعی و مذهبی مردم دارند و ایجاد کننده تداعی ذهنی هستند، بکار گرفته می شود. بنابر این این گونه می توان نتیجه گیری نمود که در دوره های مختلف تاریخی به هر دو جنبه های فرمی و معنایی زیبایی شناختی بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. کیفیت رابطه میان سازه و فضا با توجه به اصول زیبایی شناختی می تواند نقش موثری در شکل دهی فرم، تامین عملکرد و اقا معانی فضای ساخته شده داشته باشد.
نقش سازه در شکل گیری فضا و معانی و برآورد عملکرد که همانا هدایت کنندگی است.
استفاده از سازه در تامین عملکرد به واسطه فرم. استفاده از سازه برای تداعی مفاهیم معناشناسانه. [7]
-6ترکیب فرم سازه ای با طراحی معماری
ساختمانهای بلند دارای پیچیده ترین سازه ها می باشند، زیرا تعداد بسیار زیادی از نیازهای متضاد که باید با یکدیگر در طرح ساختمانهای بلند لحاظ شوند، وجود دارد. ساختمانهای بلند امروزی دائماً در حال مرتفع تر و در عین حال باریک تر شدن می باشند، که این امر موجب می شود امکان نوسان آنها در مقایسه با ساختمانهای بلند اولیه بیشتر شود. بنابراین تاثیر نیروهای جانبی مانند باد و زلزله بر آنها مهم ترین جنبه در طراحی است. پیشرفت سیستم های ساختمانی در ساختمانهای بلند می تواند به خوبی به چنین نیازهایی پاسخگو باشد.
سازه های دارای اسکلت که در ساختمانهای بلند امروزی و جدید بکار می روند، نتیجه کاربرد متناسب و عقلانی فولاد و بتن می باشند. در بین خصوصیات اصلی این مصالح می توان به تقلیل اعضای باربر برای به حداقل رساندن ابعاد اعضا و هزینه و بیان واضح و روشن از تقسیم بندی بین اعضای سازه ای و غیر سازه ای اشاره کرد، در این حالت اسکلت ساختمان ترکیبی است از اتصالات صلب بین تیرها و ستون ها. قاب فولادی یا بتنی یک فرم مناسب برای ساختمانهای بلند و چند طبقه است. مقاومت زیاد مصالح بکار رفته در ساختمانهای جدید این امکان را فراهم می سازد که ساختمانهایی با ارتفاع و تعداد طبقات بیشتر برای دستیابی به نیازهای تجاری برای کاربردی کاملتر ساخت.
از نقطه نظر سازه ای، در طراحی بهینه ساختمان باید مصالح سازه ای را برای حداکثر اندازه ممکن بکار برد. برای یک ساختمان مستطیل
شکل، به عنوان مثال، 4 ستون بزرگ و حجیم در هر گوشه که بوسیله
اعضا مورب و قطری بزرگ به یکدیگر متصل شده اند، می تواند برای
خلق یک سیستم سازه ای کارا برده شود. هر چند، یک سیستم دارای
هسته مرکزی که به ستون های خارجی به یکدیگر متصل شده اند.ترجیح
داده می شود. دیگر راه حل های سازه ای شامل سوپر فریم ها، لوله
4
های تلسکوپی یا یک سازه از یک لوله توخالی عظیم شوند. راه حل سازه ای هر چه که باشد، باید از نظر معماری عملکردی، کارا بوده و از نظر زیبایی شناسی خوش آیند به نظر آید.
-7 پایه های تکنولوژی مدرن
تفاوت اساسی بین معماری و مهندسی، زمانی مشخص شد که مهندسین شروع به کاربرد آهن ورزیده و مشتقاتش در صنعت ساختمان نمودند. در طی 51 سال پس از معرفی آهن، به عنوان ماده ای کارخانه ای و ضد آتش، مهندسین با اطمینان این ماده را جهت پوشش سالنهای اجتماعات، ایستگاههای راه آهن و پل زدن بر روی دره های عمیق و دهانه های رودخانه ها بکار انداختند. هیچ گونه حساب تخمینی و سرانگشتی، بر خلاف کارهای معماری سنتی در این مورد جایز نبود. برای چنین کارهای
خلاقانه، جدید و تکنیکی، می باید دانشی نوین از اطلاعات علمی مدرن
در حوزه مکانیک پدید آمده باشد تا به تحلیل سازه های مدرن
بپردازد. بدین تزتیب دانش نوین، معماری سنتی را بشدت تحت تاثیر قرار داد و در امر ساخت، دانستن علوم و ریاضیات، لازم بنظر می رسد.
با ظهور عصر بخار، مهندسین در هر جایی آماده بودند تا علوم جدید
را بکار گیرند تا اینکه بتوانند شکلهای جدیدی را به پلهای عبوری
از دره های عمیق بدهند. انتشار بسیار سریع آهن ورزیده که توام با
کشف بتن مسلح شده بود، بعد از 1881 میلادی، جایگاه مهندسی سازه را
در ورود رسمی به شاخه اصلی معماری بشدت مستحکم نمود.
با نگاهی کوتاه به تاریخ تکنولوژی و معماری، می توان نتایج جالبی
گرفت: رنسانس و باروک، پایه ریز دوران مدرنیسم بودند و چهره های
برجسته علمی از جمله گالیله، نیوتن، کپلر و ... در این دوران به
جامعه معرفی شدند. پیشرفت سریع تکنولوژی و علوم و فنون و علاقه
انسان جدید به توسعه و فراموشی سنتها، سرانجام انقلاب صنعتی و عصر
بخار را بدنبال خود داشت که چهره قرن نوزده را بکلی تغییر داد و
موجب شکل گیری عصر مدرن و پدید آمدن انسان مدرن، آن هم با سرعتی
سرسام آور و علاقه ای همگانی گردید. بدنبال پیشرفت سریع تکنولوژی و
ماشین، عرصه مهندسی مکانیک و ماشی آلات مجال یافت تا خود را به
جامعه بین المللی معرفی کند. پیامد آن، کشف آهن ورزیده ساختمانی و
بتن مسلح بود که به نوبه خود، انقلاب عظیم تری در عرصه ساختمانهای
قرن نوزده و خصوصاً قرن بیستم ایجاد نمود و اولین حضور رسمی و
مستقل مهندسی در عرصه معماری و فراموشی بسیاری از اصول غیر کلاسیک
را بدنبال داشت که حتی معماران را نیز تا حدودی منزوی کرد.[5]
-8 عملکرد اصلی سیستم های سازه ای
توسعه و تکامل سازه ها پاسخی است به سیر تکاملی ارمان گرایی
اجتماعی و فرهنگی انسانی که همواره جویای کمال و ارتقا بیشتر
بوده است. طراحی یک سیستم سازه ای با مشخص شدن نیازها، خواسته ها
و دلایلی که ساختمان برای آن ساخته می شود آغاز می گردد. این
نیازها، خواسته ها و دلایل غالباً بصورت اهداف طرح توس کارفرما و
یا معمار ساختمان بیان می شوند. این اهداف شامل مفاهیم و خواسته
هایی در ارتباط با عملکرد بنا، فرم و ظاهر ساختمان، محدودیت های
هزینه و یا زمان اجرای ساختمان و مانند آن می باشد. بسته به نوع بنا اهداف دیگری نیز می توانند وجود داشته باشند از قبیل نحوه عملکرد سازه تحت تاثیر شرای بارگذاری ( مانند رفتار دینامیکی
5
