مجله تخصصی معماری و ساختمان نشریه معماری و ساختمان
طاق زنی بدون خشت
سرپرستان دوره: حسن اسناوندی، سروش اسدی
دانشجویان/ شرکت کنندگان: عليرضا پرتولاله، سعيد پرچمی‌‌جلال، نيلوفر پوربختياری، محمدحسن ابراهیمی، نيوشا دروديان، مهتا شاملو، گلرخ صامت، سوده صوفی، فاطمه قرباني، کيارس کلاقه‌چي، ناهيد کمندي، حسين کوشش، نيروانا کیوانی، دينا مرادی، شاهین وحدتیان، نژلا وفاييان، ياسمن هدايت
هماهنگ کننده: فرزاد بهمنش
پشتیبان فنی: فرهود مقدم
با تشکر از: پانیذ فرخ‌سیر، امیرارسلان مقاره عابد، علی نجفی، سپهر رضوانی
محل اجرای طرح: تهران
سال ساخت 1395
مساحت 65 مترمربع
مدت ساخت 12 روز
پاییز 1395 ، سومین دوره ی این استودیو با حضور ۱۷ شرکت کننده در مرکز معماری ایران برگزار شد. پیشنهاد طراحی و اجرای سرپناهی برای حیاط مرکز به عنوان موضوع کار این دوره در حالی به سرپرستان آن داده شد که بیشتر شرکت کنندگان آشنایی چندانی با بستر های سخت افزاری و نرم افزاری هماهنگ با رویکرد های استودیو نداشتند و سرپرستان اصرار داشتند که همه مراحل طراحی، از طراحی معماری تا دیتیل های اجرایی به صورت جمعی و در کنار شرکت کنندگان انجام شود.
موضوع خاص این دوره، تحلیل سازه ای را نیز در کنار سایر ضرورت های طراحی قرار می داد. برای تحلیل های سازه ای ۳ گزینه در دسترس ما قرار داشت. افزونه های الگوریتمیک karamba3d و millipede(ابزاری مشابه karamba3d اما رایگان) در بستر grasshopper و همچنین افزونه ی RhinoVault در بستر نرم افزار Rhinocerose که افزونه ای ویژه ی طراحی سازه های تمام فشاری بر پایه ی روش تحلیل شبکه های نیرو (TNA) است. رویکرد های زیبایی شناختی در کنار بعضی محدودیت ها ما را به انتخاب RV به عنوان ابزار دیجیتال هدایت کرد. به ویژه که تجربه های قبلی کار با این ابزار، اطمینان پذیری آن را نیز برای ما به اثبات رسانده بود.
همزمان با آموزش های نرم افزاری، شرکت کنندگان به ۳ گروه تقسیم شدند و از آنها خواسته شد که ابتدا بدون هیچ پیش فرض نرم افزاری ای و صرفا با تأکید بر جنبه های معماری، به طراحی حیاط بپردازند. پس از این مرحله و همراه با پیشرفت آموزش از آنها خواسته شد که طراحی های خود را با کمک نرم افزار و در هندسه ی یک پوسته تمام فشاری، مدل سازی کنند. با پیشرفت این فرایند، به تدریج یکی از طرح ها به صورت گروهی انتخاب شد و در ادامه، تمرکز بر روی انتخاب از میان گونه های مختلف آن فرم و همچنین بهینه سازی آن از نظر سازه و همچنین امکان ساخت قرار گرفت.
طراحی دیتیل ها نیز همزمان با طراحی و بهینه سازی فرم در جریان بود و پس از ساعت ها کار گروهی، دیتیل هایی انتخاب شدند که از نظر هزینه، سادگی در اجرا و اطمینان پذیری، بهینه ترین گزینه ها به حساب می امدند.
آزمایش در کنار رایانش
ما تصمیم گرفتیم یک نمونه ۱ به ۱ از بخشی از سرپناه بسازیم تا کد های تولید کننده ی نقشه های ساخت کنترل شوند. همچنین امکان ارزیابی زیبایی شناسانه دیتیل های طراحی شده در کنار ارزیابی رفتار استاتیکی آنها فراهم شود. مقایسه داده های حاصل از آزمایش این نمونه در بارگذاری های آزمایشگاهی که در آزمایشگاه مقاومت مصالح دانشگاه شریف انجام گرفت، با داده های آنالیز نرم افزاری سازه، اطمینان لازم برای ادامه ی کار را به ما داد.پس از نهایی شدن طراحی ها کار ساخت قطعات آغاز شد و در اخرین مرحله، در زمانی نزدیک به 2 هفته همه ی قطعات بر اساس نقشه ها و به وسیله ی شرکت کنندگان در محل پیش بینی شده سرهم بندی شد.
حیاط محدود، طراحی نامحدود
سایت طراحی حیاط جنوبی ساختمانی حدوداً 50 ساله در محدوده ی خیابان قایم مقام فراهانی (محل فعلی مرکز معماری ایران) بود. حیاطی با مساحتی کمتر از 65 متر مربع که 6 درخت جوان و 6 درخت بزرگ سال در حاشیه و میانه ی آن جا داشتند. تنها دسترسی عمومی این حیاط از مسیر راهرویی در زیرزمین ساختمان بود.
درخواست مرکز، طراحی سرپناهی برای این حیاط بود تا دانشجویان در فصل سرما و بارش نیز بتوانند از این فضا برای استراحت در زمان فراغت از کلاس یا صرف یک نوشیدنی یا غذا استفاده کنند. سرزندگی و هیجان، کیفیتی بود که ما می بایستی در کنار پاسخ به برنامه ی فیزیکی به این فضا می افزودیم.
اصلی ترین چالش معماری پیش روی ما مداخله در فضایی بود که در وضعیت اصلی هم چندان فضای بازی به حساب نمی آمد و هر تغییری می توانست حس خفگی را به مخاطبان القا کند. تعداد زیاد درختان نیز ویژگی دیگری بود که برخلاف بالا بردن کیفیت های فضایی، امکانات طراحی را نیز تا اندازه ی زیادی محدود می کرد.
پاسخ به همین ویژگی ها خطوط اصلی طراحی ما را روشن می کرد. طرح پیشنهادی ما می بایست حداکثر ارتباط ممکن را با آسمان حفظ می کرد ، در مسیر طبیعی رشد درختان حیاط قرار نمی گرفت و فضای مفید قابل استفاده را نیز کاهش نمی داد. برخلاف آنکه باید در تمامی فضای مفید حیاط در برابر باران، برف و افتاب پوشش ایجاد می کرد.
از جنبه ی سازه ای ـ فرمی، انتخاب ما طراحی یک پوسته ی نازک تمام فشاری بود. خانواده ای از فرم ها که باید از میان حالت های ممکنشان انتخاب کرد یا به اصطلاح آنها را فرم یابی کرد. (شاید بتوان این خانواده را از این جنبه با سازه های چادری مقایسه کرد). این شیوه در گذشته به وسیله ی معمارانی چون گایودی (Antoni Gaudi) و ایشلر (Heinz Isler) نیز به کار گرفته شده بود. اما به کمک امکانات نرم افزاری، تکرار شیوه ی مدلسازی فیزیکی و برداشت که آنها برای طراحی به کار می گرفتند، دیگر ضرروی نبود و تمام مراحل مدل سازی در کامپیوتر انجام گرفت.
در طول فرایند طراحی گزینه های فرمی زیادی ارایه شد که این فرایند می توانست با توجه به محدودیت های طراحی به صورت نامحدود ادامه پیدا کند. آلترناتیوهای ارائه شده از جنبه های زیبایی شناسی، کیفیت فضایی، کارکرد و امکان ساخت با توجه به محدودیت های خاص سایت و همچنین هزینه ها با یکدیگر مورد مقایسه قرار گرفت. در پایان پس از چندین مرحله تولید این گزینه ها و توسعه ی گونه های آنها با هدف بهبود ویژگی های زیباییشناسانه و عملکردی، یکی از گزینه ها به عنوان طرح نهایی انتخاب شد.
طرح نهایی دارای یک دهانه ی یکپارچه ی 12 متری در سوی شمالی تاق است. ویژگی ای که بهترین راهکار برای حفظ پیوستگی فضای حیاط بود. تعداد زیاد پایه ها در این طرح، انتخابی بود هماهنگ با رویکرد کلی ما در طراحی فرمی سیال و آزاد. که همچنین با پخش بار در سطح پوسته به کارکرد سازه ای تاق نیز کمک می کند. در میانه ی سطح تاق یک گشودگی وجود دارد (ویژگی ای که تقریبا در همه ی طراح ها دیده می شد)چرا که امکان ادامه ی رشد درخت میان حیاط نباید از بین می رفت. این گشودگی همچنین به افزایش ارتباط با آسمان نیز کمک می کند بی انکه چندان برنامه ی فیزیکی فضای زیر تاق را تحت تاثیر قرار دهد. سطح رویی تاق از لبه ی همین گشودگی به داخل حرکت کرده و با تبدیل شدن به یک ستون به زمین می رسد. این حرکت نیز کارکرد سازه ای تاق را بهبود می بخشید. اما دلیل اصلی انتخاب آن ترجیح های زیبایی شناسانه ی ما بود . چرا که این حرکت هیجان فرمی در عین یکپارچگی سطوح را دوچندان می کرد. کیفیتی در جهت خواست ما.
معجزه متریال
ضعف اصلی سازه های تمام فشاری رفتار آنها در برابر بارهای جانبی است. کاستی ای که می توان آن را، با اجرای آنها با متریال هایی که دارای مقاومت کششی هم باشند، جبران کرد. این همان رویکردی ست که معمارانی چون نروی (Pier Luigi Nervi) نیز در طراحی های خود به کار بستند.
با توجه به بودجه ای که در اختیار داشتیم ورق خام پلای وود (Plywood) بهترین گزینه ی در دسترس به عنوان متریال اصلی سازنده ی پوسته بود؛ متریالی که هم مقاومت فشاری و کششی مناسبی دارد و هم بافت و رنگی نزدیک به چوب طبیعی.
اما اتصال مستقیم، لب به لب و بی درز و قطعات پلای وود به یکدیگر، آن هم در زاویه های ناهمسانی که این صفحات با هم می ساختند، شیوه های ساخت پرهزینه ای چون wood CNC milling را نیاز داشت. از همین رو انتخاب ما طراحی اجزای دیگری برای اتصال صفحات پلای وود در زوایای مورد انتظار بود.در این مرحله ما با دو استراتژی اساسی روبرو بودیم : یکی طراحی کار به شکل یک خرپای فضایی که بار به وسیله گره ها و عضو های طولی در ان انتقال پیدا کند. و دیگری طراحی کار به شکل پوسته ای باربر که اجزای ان در لبه ها به هم متصل باشند نه گره ها. برای استفاده از حداکثر ظرفیت متریال (پلای وود) ما استراتژی دوم را انتخاب کردیم. در ادامه مرحله طراحی های گوناگونی انجام شد که هر یک برتری ها خود را داشتند. ولی در نهایت آنچه که انتخاب شد قطعات خم شده ی فلزی بود. چرا که برش ورق فلز به وسیله ی ماشین CNC Lasercut و همینطور خم ان به وسیله ی ماشین CNC Bending گزینه ای کمابیش در دسترس و نسبت به سایر روش ها مقرون به صرفه بود.
اب بند بودن پوسته ضرورتی بود که در تمام مراحل انتخاب متریال و طراحی دیتیل ها مورد توجه قرار گرفت. به همین منظور علاوه بر طراحی قطعات فلزی به شکلی که تمامی طول درز را پوشش دهد، قطعه ای قرقره ای شکل نیز طراحی شد و با لاستیک سیلیکون ریخته شد. فرایندی که شامل چندین بار اصلاح قالب و چندین آزمایش با متریال های مختلف در درصد های فشردگی مختلف آنها بود.
همچنین برای اطمینان از رفتار سازه ای درست هره ها (لبه های ازاد سطح تاق) به ویژه در هنگام تحمل بارهای جانبی، اتصالتی فلزی طراحی شد تا لبه ی آزاد پنل های همسایه را در طول هره ها به یکدیگر بدوزند.
ساخت
پس از نهایی شدن طراحی ها، کار ساخت با برش حدود 350 جفت قطعه ی پلای وود با ماشین CNC wood router اغاز شد. حدود 700 قطعه ی فلزی نیز پس از برش به وسیله ی لیزر با دستگاه خم CNC تا خورده و رنگ آمیزی شدند . همچنین 150 قطعه لاستیکی نیز از جنس سیلیکون نیز قالب گیری شدند.
همزمان با آماده شدن قطعات، سایر آماده سازی ها از جمله انجام اخرین نقشه برداری ها ، نصب تکیه گاه های فلزی روی دیوار ها و همچنین ساخت پداستال های بتنی نیز به کمک شرکت کننده ها انجام گرفتند.
به منظور کوتاه تر شدن فرایند سرهمسازی تاق (که حدودا 12 روز به طول انجامید) فرم به مجموعه ای از دسته های چند تایی از پنل ها و نوار هایی از پنل ها بین این دسته ها تقسیم شد. ابتدا قطعات دسته های چندتایی روی زمین به یکدیگر متصل شدند . سپس این دسته ها با استفاده از حلقه های پیشبینی شده روی آنها بالا برده شدند. تا در موقعیت نسبی شان در نقشه های 3بعدی قرار گیرند. سپس نوار خالی مانده بین هر جفت از این دسته ها با دسته ی مجاور با پنل هایی به قطعات متعلق به آن نوار، به صورت یک به یک پر شدند.
منتشر شده در شماره 51، بهار96
