چکیده

معماری بیونیک علمی است که به الهامیابی فنی از ساختار، رفتار و ارتباطات گوناگون عالم جانداران در جهت حل مشکلات فنی موجود در مهندسی میپردازد. معماری به عنوان بخشی از محیط زیست باید خود را با شرایط اقلیمی مثل باد، تابش خورشید و نیازهای ساکنین در هر لحظه هماهنگ کند. این اهداف در طراحی ساختمان های چهار بعدی که شکل خود را مطابق با شرایط اقلیمی و نیاز ساکنین تغییر می دهند و با ایجاد تنوع در نماهای شهری، شهری پویا می سازند، میسر می شود. ساختمان های مذکور با معماری مبتکراته قادر به حرکت و تغییر شکل مداوم خود باشند اما با مشکلاتی مانند قطع لوله های تاسیساتی و عدم پایداری سازه ای روبه رو هستند. براساس علم بیونیک با رجوع به طبیعت و الهام گرفتن از ویژگی های استخوان بندی گردن جغد و نیز ویژگی منحصر به فرد شریان های گردن جغد، که امکان گردش سریع را بدون آسیب به مهره های گردن و قطع شریان به این حیوان می دهد، گامی در جهت طراحی ساختمان های متحرک برداشت.

در این مقاله، سعی بر آنست تا با استفاده از مطالعات کتابخانه ای، تحلیلی و الهام از ساختار استخوان بندی و ویژگی های شریان های گردن جغد، ساخت ساختمان متحرکی که هر طبقه به گونه ای مجزا، بنا به نیازهای اقلیمی ساکنین و بدون ایجاد مشکلات تاسیساتی و سازه ای، ساختمان پایدار بماند، مورد بررسی قرار گیرد.

واژه های کلیدی: معماری بیونیک، ساختمان متحرک، طراحی همساز با اقلیم، آناتومی گردن جغد

مقدمه

یکی از چالش های قرن اخیر معماری، طراحی و اجرای ساختمان های متحرک است ساختمان هایی که امکان حرکت بر اساس شرایط اقلیمی و خواست کاربر را دارند. ساختمان های متحرک باعث ایجاد پویایی در نماهای شهری می شوند. حرکت درساختمان ها بر اساس شرایط اقلیمی باعث صرفه جویی در مصرف انرژی و در نتیجه گامی در جهت معماری پایدار و همساز با اقلیم خواهد بود. از جمله مشکلاتی که در طراحی و اجرای ساختمان های متحرک وجود دارد، عدم تأمین ایستایی کامل اسکلت این نوع از ساختمان ها به دلیل متحرک بودن ساختمان و نیز قطع شدن لوله های تاسیساتی در اثر چرخش ۳۶۰ درجه و مشکلاتی است که در طراحی جزییات اتصالات سازه ای قابل چرخش وجود دارد .

یکی از راهکارهای مهم طراحی درمعماری و درسایر علوم و هنرها، الگو گرفتن از طبیعت بوده است. تقلید از طبیعت مزایای بسیاری دارد. هر جاندار کنونی دارای چندین میلیون سال تکامل است، در این فاصله زمانی طبیعت هر چه را که سازگاری نداشته از بین برده است و این امیدواری را بوجود آورده که بشر بتواند با مطالعه فرآیند تکامل، مکانیسمهای جدید فناوری را از روی موجودات زنده نسخهبرداری کند. [۱]

بنابراین در پی ارائه روشی برای طراحی و ساخت ساختمان های متحرک که با الگو گیری از طبیعت به صورت بهینه امکان حرکت بدون مشکل را برای ساختمان فراهم کند بوده، از میان موجودات زنده فقط جغد قادر است سر خود را ۲۷۰ درجه بدون آسیب به مهره های گردن و قطع شدن جریان خون بچرخاند، به دلیل

عملکرد مشابه با موضوع؛ این پرنده مورد مطالعه قرار گرفت تا شاید بتوان از این ویژگی جغد برای طراحی بهینه و قابل ساخت ساختمان های متحرک استفاده کرد و روش حل این مشکل در طبیعت را مورد مطالعه قرار داد .

در ابتدا پس از توضیح مختصر در مورد علم بیونیک با معرفی جغد به عنوان پرنده ای که به دلیل عدم توانایی حرکت چشم های خود برای دنبال کردن مسیر حرکت طعمه می تواند سر خود را بچرخاند، پرداخته شده است .

در قسمت آناتومی جغد، به بررسی آناتومی این پرنده و ویژگی های ساختاری بدن آن طی چرخش گردن و نیز مقایسه آناتومی این پرنده با جانداران دیگر می پردازد. در ادامه در بخش نمونه موردی چند نمونه از بهره گیری از ویژگی های جغد در علوم دیگر مورد بررسی قرار می گیرد و در نهایت برداشت های معماری که می توان از ویژگی های این پرنده برای طراحی ساختمان های متحرک استفاده کرد بیان می شود .

بایونیک

استفاده از طبیعت و موجودات زنده در تمامی هنرها از جمله معماری همواره برای هنرمندان اهمیت داشته است. همانطور که پل کله«paul klee» نویسنده و نقاش سوئیسی -۱۸۷۹) (۱۹۴۰ عنوان نموده است: “ارتباط با طبیعت ضروری ترین شرط برای هنرمند است. هنرمند انسان است، او خود طبیعت است، بخشی از طبیعت و در میان فضای طبیعی.” [۲]

واژه بیونیک از دو لغت لاتین “بیو+نیک”))bio+nic تشکیل شده است که د رآن “بیو” مأخذی از زبان یونانی به معنای زیست و حیات است و حروف”نیک” پسوند شبیه ساز هستند به معنای “مثل” و “مانند”.

بیونیک در لغت به معنای زیستار شناختی یا به کارگیری اندام های ساختگی طبیعت است. [۳] بطور کلی بیونیک و معماری بیونیک علمی است که به الهام یابی فنی از ساختمان ها، رفتارها و ارتباطات گوناگون عالم جانداران می پردازد. [۴]

واژه بیونیک نخستین بار در سال ۱۹۵۹ توسط جک ای استیل امریکایی به کار برده شد. تعریف وی از بایونیک بسیار ساده بود: بایونیک علم سیستم هایی است که شالوده سیستم های زنده است. [۵] بیونیک عبارتست از هنر بکار گرفتن دانش سیستم های زنده برای حل مسائل فنی. به بیانی دیگر الهام یابی فنی از ساختمان ها، رفتار ها و ارتباطات گونان عالم جانداران، موضوع این علم است.

بایونیک یا علم بررسی نظام حیات جاندارن امروزه به عنوان یکی از سه علم برتر جهان(IT،Nano،(Bionic معرفی گردیده است.
[۶]

اگرچه خود بایونیک هنوز علمی نوپاست، اما فعالیت بایونیک دانان را که همواره در جستجوی یک الگوی زنده برای توجیه هر پدیده هستند، می توان در حوزه علوم کاربردی مطرح کرد.

(strigidea) و تیتونیدا .(tytonidea) کوچکترین جغد وزنی در حدود ۳۱ گرم و ۱۳/۵ سانتی متر طول دارد. بزرگترین جغد حدود ۷۶ سانتی متر طول دارد.(شکل[۹](۱

شکل :۱ جغد

(http://commons.wikimedia.org)

قرن ها است که بشر در رابطه تنگاتنگ با طبیعت به سر برده و برای تولید مایحتاج خود از آن الهام می گیرد. بایونیک فرآیند طراحی و مهندسی نوین بر اساس سامانه های موجود در طبیت است. اساسا پیوند میان سیستم های طبیعی و ساختارهای مصنوعی ساخته دست بشر به این دلیل دارای اهمیت است که پویایی موجود در طبیعت سامانه های آن را بهینه ساز و اثرگذارتر پیش می برد.

جغد

معرفی پرنده

جغد (بوف، بوم) و )owl) نام پرنده ای شکاری و از راسته بوف سانان است. [۷] جغد ها در همه قاره ها به استثنای قطب جنوب

æ برخی از جزایر دورافتاده زندگی می کنند و حدود ۲۲۰ گونه از آن ها تا به حال شناخته شده است.[۸] این پرندگان معمولا شب رو و پگاه رو هستند ( یعنی هنگام پگاه و شفق از لانه بیرون آمده
æ شکار می کنند). جغد ها عمدتا از پستانداران کوچک، حشرات، پرندگان و بعضی از گونه های ماهی ها تغذیه می کنند. به طور کلی جغدها به دو خانواده تقسیم می شوند: استریگیدا

جغد سری بزرگ، صورت پهن و منقار قویِ قلاب مانند و چنگال های تیز و نیرومندی دارد. در دو طرف سرش ۲ دسته پر شبیه گوش گربه دارد که گوش پر نامیده می شود.این پرنده دارای قدرت شنوایی و بینایی بسیار بالایی است که این قدرت بینایی بسیار زیاد به دلیل چشم های بزرگی است که در قسمت جلوی صورتش قرار گرفته، در حالی که چشم های پرندگان دیگر در دو طرف سرشان قرار دارد. این ویژگی چشم های جغد امکان استفاده از هر دو چشم در یک زمان را به پرنده می دهد و دید دو چشمی را برای او فراهم می کند که برای برآورد فاصله تا طعمه به هنگام شکار در نور کم سودمند است.[۱۱]

چشم های جغد ثابت است و امکان حرکت ندارد، از این رو برای دنبال کردن حرکات طعمه، جغد ناچار است سر خود را ۲۷۰ درجه بچرخاند.(شکل(۲

شکل:۲ امکان چرخش ۲۷۰ درجه ای سر جغد

(http://www.trussty.com)

نیروی شنوایی جغدها قوی است و شکل پهن و قرص مانند صورت آن ها به هدایت صدا به سوی گوش ها کمک می کند.
[۱۳]

منقار رو به پایین آن ها نیز کمترین مانع را برای دریافت صدا ایجاد می کند. در بیشتر گونه های جغد، یکی از گوش ها بالاتراز گوش دیگر قرار گرفته تا صداها را درحالت حرکات عمودی طعمه نیز دریافت و دنبال کند.جغد با این قدرت شنوایی خود می تواند جهت طعمه را با دقت بالایی تشخیص دهد. برخی از جغد ها دارای چنان قدرت شنوایی هستند که می توانند یک طعمه را در تاریکی مطلق تشخیص دهند.[۱۱]

جغدها بسیار سریع پرواز می کنند؛ فرم و شکل پر های جغد امکان پرواز بدون صدا را به او می دهد. تمام ویژگی هایی که در بالا ذکر شد جغد ها را تبدیل به یکی از موفق ترین شکارچیان در طبیعت کرده است.