طراحی یکپارچه در معماری ایرانی
مقدمه
همیشه سوالات زیادی موقع طراحی به ذهنمون میاد که این سوالات هم به پاسخ های متناسب با خواستههای طراحی و شرایط پروژه نیاز دارن. با وجود تاثیر خواستههای کارفرما و شرایط مشابه بر تصمیمات طراحی، هدف طراحی باید بر اساس همهی قواعد و شرایط موجود تنظیم بشه. فرم، عملکرد، ساختگاه (سایت)، مسائل زیست محیطی، استانداردهای پایداری، مصرف بهینه انرژی، سازه، زیبایی شناسی و هر وجهه دیگهای از فرآیند طراحی معماری باید در یک نگاه و مرتبط به هم دیده بشه که این نگاه یکپارچه، تضمین کننده پاسخ مناسب معمار به سوالاتیه که در فرآیند طراحی به ذهنش میزنه؛ در واقع اونو به سمت “طراحی یکپارچه” هدایت میکنه.
ما در دنیایی پیچیده زندگی میکنیم. پیشرفت در هرکدوم از حوزههای علمی، باعث پیچیدگی بیشتر مباحث توی اون حوزه میشه و معماری جایی در بین این پیچیدگیها قرار داره چون ” معماری کاملا یه حوزهی بین رشتهایه“. از طرفی ساختن بناها هر روز حساستر میشه چون تاثیر متقابل اونها بر دنیای ما، هر روز بیشتر دیده میشه. پیچیدگی هر طراحی باید ساده بشه تا فهمیده بشه. پارامترهای زیادی در حال تعریف شدن هستن که درواقع رویکردهای حال حاضر، این پارامترهای طراحی رو معین میکنن. از طرفی استاندارهای زیادی هم موجوده که تسلط بر این پیچیدگیها و فهم شون رو آسونتر میکنه. اما تعداد زیادی از طراحیها فقط با توجه به همین استانداردها و به دور از خلاقیت انجام میشه درحالی که این استانداردها اونقدری قابل انعطاف هستن که دست مارو توی فرایند طراحی باز بزارن. حالا سوال اینجاست که این فرآیند خلاق باید چطوری تعریف بشه؟؟
بیایید با هم نگاهی داشته باشیم به یک پژوهش که سعی در رسیدن به “طراحی یکپارچه” داشته.
معماری ایران، پر از ایده های Multi-Functional
این پژوهش توسط مهدی فرد بعنوان پایان نامه ارشد انجام شده. ایده اصلی این پژوهش بر اساس دو معیار اصلی در معماری ایرانی یعنی سازه و انرژی تعریف شده و سوال اصلی این پژوهش این بود که: «طراحی سازه چطور میتونه قابلیت هماهنگی معماری با مسائل مرتبط با انرژی رو ایجاد کنه؟»
این سوال ما رو به گذشتهی معماری ایرانی میبره، جایی که نمونههایی از پاسخ به این سوال وجود داره. “کاربندی” ، نمونهی شگفت انگیزی از پاسخ به الزامات سازهای در کنار فراهم کردن شرایط مناسب برای الزامات حوزهی انرژیه. از نمونههای استفاده خلاقانه از این المان، برج آزادی رو میشه نام برد. این عنصر با تقابل به راس نیروهای وارده و خنثی کردن بارهای جانبی بوسیله ریخت هندسی خود، عملکرد بسیار مناسبی از نگاه سازهای داره. از طرفی به این دلیل که در طول روز آفتاب، به نیمی از سازههای گنبدی شکل میتابه، در نتیجه نیم دیگهی اونها رو سایه تشکیل میده که این اتفاق باعث ایجاد جریان همرفت در فضای زیرین اونها میشه. این موضوعات از معماری ایرانی، چیزیه که تو این پژوهش سعی داریم با استفاده از تکنولوژی امروز به اونها برسیم.
طراحی مدول
وقتی قراره یه ایده رو به واقعیت نزدیکش کنی، به چیزی نیاز داری که این ایده رو روش آزمایش کنی. درنتیجه اول یه فرم ساده رو بعنوان یه پاویون برای اجرای این ایده انتخاب کردیم و بعد اون، مدولهای سازندهی این فرم رو بر اساس هندسه متقاطع کاربندی طراحی کردیم. این ترکیب هندسی اجازه این رو میداد که نیرویهای وارده با تقابل با همدیگه خنثی بشن. حالا نوبت این بود که این مدولها، یعنی ایدهی ما آزمایش بشه.
سازه و فرم یابی
باید فرآیند طراحی رو از تمامی جهات یکپارچه میکردیم. این یکپارچگی میتونست تسلط و روانی بیشتری رو به پروژه تزریق کنه. این یعنی فرآیند طراحی باید به سمتی میرفت که با کنترل پارامترهای طراحی بشه مواردی مثل فرم یابی بهینه، طراحی پنلهای سازنده، طراحی و محاسبهی سازه و استانداردهای انرژی رو کنترل کرد. طراحی سازهای با الگوگیری از معماری ایرانی، کار جسورانهای بود که ما برای دستیابی به یک سازه پایدار در کنار یک طراحی چشم نواز انجام دادیم.
تعریف المانهای سازنده پاویون
موضوعی که داره المانهای ما رو تعریف میکنه رفتار سازهای هرکدوم از اونها در کل سازه است. طراح باید از ویژگیهای المانها استفاده کنه تا بتونه تقسیم بار در بین اونها رو کنترل کنه. این ویژگیها میتونه شامل خصیصههای ماده سازنده تا خصوصیات مکانیکی المان باشه و تمامی اونها باید در نظر گرفته بشه. میشه گفت حتی در معماری سنتی ایران هم این قضیه صادقه؛ طراحیهای اونها بر اساس ویژگیهای یک “آجر” بوده. تمام کاری که اونها میکردن، از ویژگیهای متریال سازنده تا پایداری سازه رو یکپارچه میکرده و در کنار هم قرار میداده. میشه گفت در اینجا هم باز با طراحی یکپارچه سر و کار داریم.
تحلیل رفتارهای پاویون
بعد از تعریف هر یک از بخشهای سازهی اصلی، بارگذاری اونها رو بر اساس شرایط محیطی انجام دادیم. یکی از جذابترین چالش ها در این پژوهش، تعریف تمام نیروها بصورت کششی یا فشاری در بین اعضای سازنده پاویون، یعنی قطعات چوبی و طنابهای بین اونها بود؛ هر مدول باید در انتها از نظر بارهای وارده بصورت خنثی قرار میگرفت. در نهایت هم کل سازه بصورت مطلوبی در برابر بارهای نقطهای و خطی عمل میکرد.
عملکرد سازهها از نظر انرژی، از گذشته تا به امروز
در این پاویون دو نوع سنسور کنترل کننده موقعیت قرار دادیم: سنسور دما و سنسور رطوبت. این دو سنسور حرکت موتورهای مرتبط با خودشون رو بصورت پیوسته برای تطبیق با شرایط آسایش کنترل میکردن. سه حالت مختلف هم برای اون تعریف کردیم. اول موقعی که دما زیر ۱۵ درجه سانتی گراد باشه که در این صورت موتور ارتفاع مدول رو به پایین ترین حالت خودش میبره. (موقعیت A) حالت دوم موقعیه که دما بالای ۴۰ درجه است، که در این صورت مدول به شکل (موقیت B) درمیاد. حالت سوم هم موقعیه که دما در بین ۱۵ و ۴۰ درجه باشه که موقعیت موتور در میانگین این دو حالت قرار میگیره. موقعیت Aبیشترین تابش رو برای فضای زیر پاویون فراهم میکنه و جریان هوا رو به حداقل میرسونه تا دمای سرد رو تعدیل کنه. از طرفی موقعیت B کمترین تابش خورشید رو باعث میشه و میتونه در داخل جریان هوای بیشتری ایجاد کنه تا به کاهش دما کمک کنه.
ساخت نمونهها و اتصال بین سنسورها
فرآیند ساخت و آزمایش نمونهها با رویکرد طراحی تطبیق پیدا کرده بود. در واقع باید متریالی مثل SMA(Shape Memory Alloy) رو برای پاسخگویی به تمامی وجوه یک طراحی یکپارچه انتخاب می کردیم. اما در اینجا اون رو با یک موتور استپر (stepper motor) جایگزین کردیم. این موتور با یک سنسور DHT22، که دما و رطوبت رو بصورت همزمان رصد میکرد، هماهنگ شده بود. این اطلاعات سنسور بواسطه یک آردوینو(Arduino) جمع آوری میشد و درنهایت ترجمه میشد به تعداد دورهایی که موتور باید بچرخه.
از تابش خورشیدی به سمت مجموعه دادهها
فرآیند رسیدن به دستورات نرمافزاری از تابش خورشید نیاز به تعریف مجموعهای از الگوریتمها و اطلاعات داشت که بصورت پویا با مدول طراحی شده در ارتباط باشن. مدول پاویون واکنشی مثل نفس کشیدن رو در پاسخ به تغییر دما در طول روز انجام میداد. اطلاعات دما و رطوبت هر روز بعنوان اطلاعات پایه جمع آوری میشد و موتور سعی در چرخیدن در جهت مناسب برای رسیدن به شرایط متناسب رو داشت.
چالش بین نرمافزار و سخت افزار
هدف این فرآیند دسترسی به ایدههایی خاص برای کنترل انرژی بر اساس شرایط محیطی و بر پایه منبع تولید انرژیه. تمامی این وجوه باید بصورت همزمان با پارامترهای دیگه عمل کنن تا یکپارچگی لازم رو بین نرمافزارها از طریق الگوریتم نویسی و سخت افزارها، از طریق سنسورها ایجاد کنن.
فرآیند ساخت مدولها
مدولها بر اساس ترکیب قوسها در کاربندی طراحی کردیم. این طراحی در نتیجه ایده اصلی این پژوهش، یعنی کنترل بار و فشار وارده به کل سازه از طریق هندسه متقاطع، شکل گرفت. این مدول باید در کنار سایر مدولها در نظر گرفته بشه و به تنهایی استقامت نداره. کابلها هم بصورت نوارهای کششی عمل میکنن که یک مدول رو در کنار مدولهای دیگه نگه میدارن. درکنار اینکه در تحمل کشش در سازه نهایی هم کابلها نقش مهمی دارن.
در انتها باید بگیم که تلاش ما در این پژوهش دسترسی به بخشی از ایدهی مطرح شده، یعنی طراحی یکپارچه بود. از طرفی در این پژوهش سعی در ایجاد نگاهی نو و فارغ از توصیف به معماری ایرانی داشتیم. دسترسی به طراحی یکپارچه و در نظر داشتن تمامی موارد و جنبههای تاثیر گذار بر طراحی کاریه که میتونه در ادامه این پژوهش صورت بگیره.
منبع
درباره حسن اکبری
حسن اکبری هستم. بعنوان مدیر تیم، نویسنده، مدرس و متخصص در زمنیه طراحی مولد (Generative Design) در آردائنا فعالیت میکنم.
نوشته های بیشتر از حسن اکبری