چکیده

از ابتداي تمدن بشري ، دنیاي پر جاذبه طبیعی منبعی بسیار غنی براي نو آوري والهام بخشی بزرگترین هنرمندان و معماران بوده است. دنیاي طبیعی پیرامون ما در حال حاضر به سطح بالایی از توسعه در طول میلیونها سال تکامل تدریجی خود رسیده است و دنیاي امروز از دوران تغییرات طولانی عبور کرده تا به سطحی از زیبایی که ما امروز آن را می بینیم و درك می کنیم، دست یابد.طبیعت در همه جا تاثیر گذار است و معماري نیز از آن مستثنی نیست . با توجه به لزوم ارتقاي دانش فنی سازه اي در فرآیند طراحی می توان براي تفهیم دانش فنی از این تکامل تدریجی استفاده نمود هدف ازاین پژوهش بررسی وضعیت و جایگاه فعلی دانش فنی سازه اي معماران وهمچنین ارائه راه کارهایی براي ارتقا آن با توجه به مانایی سازه هاي طبیعی است و در آخر به بررسی نمونه هاي موفق ازساختمان هاي دوران معاصر که از طبیعت الهام گرفته اند می پردازیم که با پیروي ازطبیعت توانسته اند به سازه هایی زیبا،پایدار و مانا برسند.

واژگان کلیدي:مفاهیم سازه اي،مهندسی معماري، مانایی، سازه هاي طبیعی

۱

مقدمه

امروزه بسیاري از معماران و دانشجویان معماري در مورد اهمیت معلومات سازه اي در دانش معماري متقاعد شده اند ، اما اکتساب چنین علمی را از آنچه تصور می کنند ، مشکلتر می یابند..پیشرفت سریع تکنیک هاي ساختمان سازي که در اثر استفاده از مواد جدید (مانند بتن مسلح ، بتن پیش تنیده یا پلاستیک ها ) به وجود آمده است و یا مشکلات محاسبات پیچیده ریاضی که جزء لاینفک محاسبه و طراحی فرم هاي ساختمانی جدید (مانندسقف هاي بزرگ با شکل هاي گوناگون) می باشد ، باعث می شود که براي هر معمار بدون زمینه ي تکنیکی و سازه اي ، فهم امکانات و خصوصیات روش هاي جدید ساختمان سازي غیر ممکن باشد. لذا بایستی شرایطی فراهم گردد تا دانشجویان معماري در دانشکده ها بدون آموزش دقیق ریاضیات ،فیزیک واقتصاد موفق به درك کاملی از جنبه سازه اي معماري شوند و جهت طراحی بناهاي همگام با تکنولوژي روز، ضروریات عملکرد سازه اي بدون آموزش ریاضی و فیزیک از جانب معماران درك شود. بنابر این بایستی تمایزي روشن بین مفهوم اصول سازه اي و دانش دقیق تجزیه و تحلیل سازه ها بر قرار نمود.

در این مقاله پس از بررسی دانش فنی سازه اي معماران به ارائه مثالهایی از سازه هاي طبیعی می پردازیم که با توجه به مانایی آنها می توان دانش فنی معماران را ارتقاء داد. منظور از مانایی سازه وجود سازه واستمرار وجود در طول زمان است.

اهمیت آموزش دروس سازه به معماران

سازه وسیله اي کارآمد و موثر در خدمت هنر معماري است و معمار باید بتواند در خلق آثار خود از قابلیت هاي آن به نحو هنرمندانه اي بهره برداري کند.براي رسیدن به این امرباید از آشنایی هاي سطحی و کسب مهارت هاي اولیه فراتر رفت و به درك بالاتري از مفاهیم سازه اي دست یافت.خلاقیت و نوآوري از مسائل بسیار مهمی است که با وجود تدریس دروس آن در کشور هاي پیشرفته، نبود آن در در نظام آموزشی ایران بسیار بارز و مورد توجه است( .(Taylor,1982,24

البته منظور این است که اطلاعات معماران صرفا در حد آشنایی با جنبه هاي سازه اي پروژه هاي خود یا حد برقراري ارتباط منطقی با مهندسین سازه و حتی گاهی اوقات محاسبه بعضی از اجزاي سازه اي ، محدود و مختصر نشود بلکه هدف متعالی تر کردن بهره برداري هوشمندانه و تمام عیار از توان سازه در تمام طول مراحل طراح است.براي دست یافتن به چنین قدرت و توانایی دانشجویان باید به درك عمیق تر و دقیق تر از رفتار سازه اي ساختمان ها دست یابند(مگردیپیان،۶۷،.(۱۳۷۶

روسی۱ در زمینه لزوم آموزش مهندسی در دانشکده هاي معماري می گوید:آرزویم خلق دانشکده اي است که نامش ترکیبی از معمار ، مهندس عمران و نقشه بردار باشد.چنین دانشکده اي دیگر دانشکده معماري نخواهد بود (مهدوي،۷۳،.(۱۳۷۶ نروي۲ درباره لزوم آشنایی معماران با دانش سازه اي چنین می گوید : حتی معماران محاسبات سازه ها را به یک متخصص واگذار می کنند باید خودشان توانایی ایجاد و دادن تناسبات صحیح به آن را داشته باشند، تنها در آن شرایط یک سازه می تواند سلامت حیات و احتمالا زیبایی را تواما در بر داشته باشد(سالوادوري،۴،.(۱۳۷۴سالوادوري معتقد است از آنجا که گفتگو بین معمار و مهندس محاسب ، ضروري است معمار باید علوم سازه اي لازم را فراگیرد. یادگیري این علوم به ویژه در دوران کنونی که تکنیک هاي سازه اي به سرعت در حال پیشرفت بوده و داراي رفتار پیچیده اي هستند،ضروري است.در غیر این صورت فهم امکانات و خصوصیات سازه اي جدید غیر ممکن خواهد بود و معمار فاقد

Aldo Rossi Pier Luigi Nervi

۱

۲

۲

دانش سازه اي از میدان معماري معاصر بیرون رانده خواهد شد(سالوادوري،۵،(۱۳۷۴ پیامد دو گانگی اي ایجاد شده میان معماران و مهندسان سازه در قرن بیستم، مدارس معماري در غرب تاسیس شدند که در آنها دروس سازه اي نیز تدریس می شد، به گونه اي که هماهنگی هاي لازم براي معماران مهندسان صورت پذیرد.یکی از این مدارس که جهت نزدیکی معماري به مهندسی ساختمان تاسیس شد،مدرسه باهاوس بود.گروپیوس۱ موسس مدرسه معتقد بود معمار بایستی صنعتگر هم باشد،کار با مصالح را فرا گیرد،خواص و قابلیت هاي آن را بشناسد و همراه با آن نظریه هاي فرو وطراحی را هم بیاموزد(گیدیون،۴۱۸،.(۱۳۵۰

گوتمان۲در مقاله طراحی دوباره مدارس معماري ، کمبود هاي آموزش معماري را مطرح می کند. از جمله این کمبود ها تاکید بیش از حد برنامه هاي درسی بر طراحی و تاریخچه نظري ایده هاي طراحی است، در حالی که معلوماتی که در مورد تکنولوژي ساختمان و اجرا داده می شود، بسیار کم است.به همین دلیل دست اندرکاران صنعت ساختمان اغلب از کمبود اطلاعات فنی معماران شکایت می کنند.بنابراین معمار باید از دانش سازه اي کافی برخوردار
باشد( (Gutmann,1956,21

وضعیت فعلی دانش فنی سازه اي معماران

امروزه در دانشکده هاي معماري، آموزش سازه به عنوان یکی از دروس مهم واساسی تحت عنوان درس “ایستایی” به دانشجویان معماري تدریس می شود.اما در اکثر دانشکده هاي معماري این درس به صورت استاد محور تدریس می گردد بطوري که استاد، درس را به صورت تئوري گفته و دانشجویان برداشت می کنند.حتی براي درس ایستایی در تعیین نوع واحد ، ۲ واحد نظري در نظر گرفته اند و واحد عملی براي آن در نظر گرفته نشده است .در حالیکه در دانشکده هاي معماري دیگر کشورها بلاخص کشور هاي پیشرفته این درس به صورت ۱ واحد نظري و۱ واحد عملی (کشور هاي فرانسه،انگلستان،اسپانیا،ایتالیا) و یا ۱ واحد نظري و۲ واحد عملی(دانشگاه بریتیش کلمبیا،ژاپن،آلمان،سوییس،دانشگاه کالیفرنیا درایالات متحده آمریکا) در نظر گرفته شده است.((Alcom,2003,42

راه کارهایی براي ارتقاء سطح دانش فنی سازه

نتیجه ي تحقیقات انجام شده بر روي مدل تدریس درس ایستایی در دیگر کشورها و پیاده سازي آن در دانشکده هاي داخل،بهره گیري از مدل هاي مفهومی برگرفته از طبیعت به عنوان روشی جایگزین با اثر بخشی بیشتر در آموزش مفاهیم سازه به مهندسان معمار پیشنهاد می گردد.۳که در این روش ارائه به صورت کامل وموفق انجام می شود.منظور از “ارائه کامل وموفق”،تمهید وسایل و ایجاد امکان درك تجربی و عملی مفاهیم دروس کاربردي در مکان و زمان و شرایط مناسب براي دانشجو است که در پایان درس اعتماد به نفس نسبی براي استفاده از آموخته ها و یا حداقل قدرت بحث و طرح سوالات بنیادین نسبت به آنها را داشته باشد.مثالهایی در مورد استفاده از فرم هاي طبیعی، در طراحی معماري ،که توسط آنها می توان به یادگیري دانشجویان در مفاهیم سازه کمک کرد.

۱ Walter Grupios 2 Robert Gutmann ھانیه اخوت-مجتبی انصاری-ارزیابی چگونگی ارتقاءسطح یادگیری دانشجویان مهندسی معماری در فراگیری مفاھیم سازه ۳

۳

درختان

امام جعفر صادق (ع) در کتاب توحید مفضل فرموده اند: »نمی بینی که ستون خیمه ها را چگونه به طناب ها از هر جانب می کشند تا راست بایستد و نیفتد وبه جایی میل نکند،همچنین درختان و سایر نباتات،ریشه ها در زمین کشیده است تا از افتادن و میل کردن جلوگیري کند.اگر چنین نمی بود، چگونه درختان طویل عظیم مانند نخل و صنوبر و چنار برپا می ایستادند و از بادهاي تند نمی افتند. پس نظر کن بر روي حکمت حکیم که چگونه پیش از آنکه بشر درصناعت خود تدبیر کنند بر طبق آن تقدیر فرموده بلکه صنعت خیمه و مانند آن را از روي خلق درخت و امثال آن برداشته اند زیرا خلقت بر صنعت مقدم است.آنچه در مورد فرم، زیبایی و ساختار درختان وجود دارد،بسیار منطقی و طبیعیست. با نگاهی دقیق به ساختار یک درخت در می یابیم که تنه درخت در پایین پهن وهر چه به سمت شاخه ها می رود باریکتر می شود.

شکل -۱ سلسله مراتب در ساختار یک درخت

شکل-۲ پل طره اي Forth در اسکاتلند

۴

درختان نکات بسیاري را در مورد طراحی و ساخت سازه هاي مانا به ما می آموزند.در حقیقت درخت یک طره عمودي بزرگ است که در یک سمت توسط ریشه ها نگاه داشته شده است و شاخه ها خود نیز طره اي کوچکترند که به تنه درخت و شاخه هاي بزرگتر متصل شده اند.در یک طره مقدار تنش در تکیه گاه بیشتر است و به سمت انتهاي طره کاهش می یابد. با چنین استدلالی، مصالح در طره ها باید در تکیه گاه متمرکز شوند و به سمت انتهاي آن کاهش یابند این چیزي است که در شکل طبیعی درخت می توان مشاهده کرد. همان گونه که درخت با چنین ساختاري مانایی خود را تضمین می کند می توان گفت سازه اي با چنین ساختار می تواند مانا باشد.منطق موجود در ساختار درخت منبع اصلی نوآوري و ابداع در بسیاري از فرم هاي سازه اي بوده است.مانند سقف فرودگاه اشتوتگارت در آلمان و فرودگاه استنستد در انگلستان که شکل ستون ها درختی است.

شکل-۳ ستون هاي درختی در فرودگاه استنستد شهر لندن

شکل -۴ فرودگاه اشتوتگارت،طراحی شده توسط فن گرگان

۵

قوس هاي طبیعی

در بسیاري از نقاط در سراسر جهان، طبیعت به ما می آموزد که چگونه یک قوس می تواند بارهاي وارده در طول یک دهانه را تحمل کند.پونت د آرك در فرانسه، پل رین باو در آریزونا و قوس لنداسکیپ در یوتا آمریکا از بزرگترین و مشهورترین نمونه ها هستند.

شکل-۵ ساختمان اپراي سیدنی، نمونه اي از فرم قوسی در معماري معاصر

شکل-۶قوس طبیعی لنداسکیپ در آریزونا

رمز بقاي چنین سیستمی شکل آن است.صخره ها در برابر فشار مقاوم هستند ولی در برابر کشش ضعیف می باشند.به همین دلیل قوس بهترین فرم براي انتقال نیروهاي وارده در طول یک دهانه است که تحت فشار خالص است.به همین دلیل است که در طبیعت صخره هاي صاف یا با قوس معکوس پیدا نمی کنیم، چون در این صورت چنین فرمی داراي تنش هاي کششی ناپایدار شده و سیستم دچار خرابی شده و فرو می ریزد.در واقع مانایی خود را از دست می دهد.

۶

صدف هاي دریایی

در بعضی موارد به دلیل فرم بدن موجود زنده نیاز به مقاومت خمشی می باشد و استفاده از فرم هاي قوسی میسر نیست.مسئله اي که در این رابطه پیش می آید،استفاده از مصالح حداقل با حداکثر کارایی است.کاغذ صافی برداشته وخم می کنیم،می توان دید که چنین صفحه کاغذي در برابر خمش هیچ گونه مقاومتی ندارد.اما اگر در همین صفحه تا خوردگی هاي متعددایجاد نماییم،متوجه می شویم که کاغذ در برابر نیروهاي خمشی مقاومت قابل توجهی دارد.اگر در طبیعت دقت نمایید می بینید که صدف دریایی هم، چنین چین خوردگی هایی را دارد که با حداقل مصالح مقاومت خمشی مناسبی را تامین می کند.