معماری دیجیتال در ساخت نمایشگاه “لندزگارتن”

Landesgartenschau Exhibition Hall

معماری پارامتریک معماری دیجیتال

سازه  نمایشگاه “لندزگارتن”- Landesgartenschau Exhibition Hall یک پروتوتایپ یا نمونه اولیه از محصولی مبتنی بر تکنولوژی در حوزه معماری دیجیتال است. این نمایشگاه ویترین پیشرفت های حال حاضر طراحی محاسباتی و ساخت رباتیک برای سازه های چوبی سبک وزن است. پروژه با سازه اولیه از صفحات تخته چند لایی پیش ساخته، با کمک ربات ایجاد شده است . بودجه نمایشگاه “لندزگارتن” توسط اتحادیه اروپا و ایالت Baden-Württemberg تامین گشته است.

این سازه چوبی نه تنها خلاقیت های معمارانه در طراحی فرم را ارائه میدهد، بلکه عملکرد بهینه سازه ای را به نمایش می گذارد. به طوریکه پوسته باربر سازه ای فقط ۵۰ میلیمتر ضخامت دارد. این امکان فقط از طریق تلفیق طراحی محاسباتی، شبیه سازی، ساخت و روشهای کنترل و بررسی (فرآیند) میسر می شود.
این نمایشگاه به عنوان بخشی از پروژه تحقیقاتی دانشگاه اشتوتگارت تحت عنوان ” رباتیک در سازه های چوبی” و با همکاری Müllerblaustein Holzbau GmbH و Landesgartenschau Schwäbisch Gmünd 2014 GmbH و اداره کل جنگلبانی Baden-Württemberg و KUKA Robotics GmbH ساخته شده است.

معماری پارامتریک معماری دیجیتال

همکاری انستیتوهای معماری دیجیتال در پروسه طراحی

این سازه سبک چوبی پیش ساخته رباتیک توسط انستیتو طراحی محاسباتی آخیم منگز (Achim Menges) و انستیتو طراحی جن نیپرز (Jan Knippers) و انستیتو مهندسی ژئودزی ولکر شوایگر ( Volker Schwieger ) و با همکاری Müllerblaustein Holzbau GmbH توسعه داده شده است. ساختمان بخشی از دوسالانه نمایشگاه لندزگارتن، جایی که میزبان نمایشگاه های اداره کل جنگلبانی است، میباشد.
چوب یکی از قدیمی ترین مصالح ساختمانی شناخته شده بشر است. ظهور معماری دیجیتال و فرایند ساخت رباتیک در کنار طراحی محاسباتی، کارآمدی بیشتری به این متریال ارزشمند می دهد. در ادامه جنبه خلاقانه این پروژه با پنج ویژگی اصلی زیر مشخص می شود:

۱-رویکرد بیومیمتیک(روش همانندسازی فرآیندهای بیوشیمیایی)

سازه های بیولوژیکی طبیعی در مقایسه با سازه های ساخته شده توسط بشر، درجه بالایی از تمایز مورفولوژیکی (شکل و ساختار دقیق مواد) را نشان می دهند. این تمایز در فرم و ساختار و همچنین استفاده از متریال کمتر همگی باعث عملکرد بهتر آنها می شود. به همین دلیل، اصول مورفولوژی ساختاری اغلب می تواند به معماری و ساخت و ساز هم منتقل شود.

الهام از اسکلت جوجه تیغی

در نمایشگاه لندزگارتن پوسته ی صفحه ای چوبی اهمیت خاصی دارد. زیرا این پوسته یک سیستم ساخت و ساز عملکردی است که از عناصر جداگانه ساخته شده است. اسکلت جوجه تیغی های دریایی یک سیستم مدولار می باشد که از صفحات کربنات کلسیم ساخته شده است. این صفحات توسط اتصالات میکروسکوپی در امتداد لبه ها ( شبیه به مفاصل انگشت دست انسان ) به یکدیگر متصل و چفت می شوند. این نحوه اتصال در طراحی سازه لندزگارتن در نظر گرفته شده است.

 نمایشگاه "لندزگارتن"- Landesgartenschau معماری پارامتریک معماری دیجیتال

۲-طراحی محاسباتی و شبیه سازی

ساخت سازه پیچیده نمایشگاه از طریق طراحی محاسباتی پیشرفته و روشهای شبیه سازی ممکن شد. این موارد منتج به تولید، شبیه سازی و بهینه سازی ساخت بیومیمتیک در معماری می شود.  طراحی محاسباتی که در نمایشگاه “لندزگارتن”Landesgartenschau به کار رفته است، باعث می شود که ویژگی های متریال و پارامترهای ساخت در فرایند طراحی لحاظ شوند.
صفحات به جای طراحی از طریق سنتی و دستی، در یک فرآیند فرم یابی کامپیوتری وشبیه سازی و بهینه سازی قرارمیگیرند. در این روش پارامترها و محدودیت های ساخت رباتیک لحاظ می شوند. استفاده تمام عیار از ابزارهای معماری دیجیتال در این سازه مشهود است.

معماری پارامتریک معماری دیجیتال

۳-ساخت رباتیک

در این پروژه تمرکز بر فرایند معماری دیجیتال از مرحله تولید و ایجاد هندسه تا تجزیه و تحلیل سازه و نهایتا ساخت دیجیتال بوده است. این فرایند شامل ساخت رباتیک ۲۴۳ صفحه متفاوت از نظر هندسی (تخته چند لایی از جنس چوب راش) و همچنین ساخت دیجیتال عایق، پوشش ضد آب و روکش سازه می باشد. یکی از مهمترین چالش ها و نوآوریها، ساخت رباتیک ۷۶۰۰ مفصل انگشتی جداگانه برای اتصال درهم فرورونده (برای پایداری بهتر سازه) بوده است.

 نمایشگاه "لندزگارتن"- Landesgartenschau معماری پارامتریک معماری دیجیتال

نوع اتصالات

اتصالات انگشتی که در فضای داخلی ساختمان قابل مشاهده است، از اتصالات میکروسکوپی نوعی جوجه تیغی دریایی الهام گرفته شده است. این اتصالات فقط با یک سیستم ساخت رباتیک هفت محوره قابل تولید می باشند. انعطاف پذیری هندسی رباتهای صنعتی یک اصل اساسی برای تولید چنین هندسه های پیچیده ای است. در نتیجه این واقعیت که تمام صفحات تخته چند لایی از نظر هندسی منحصر به فرد هستند( مشابه اسکلت جوجه تیغی دریایی)، هیچ مشکل اضافی ایجاد نمی کند. درنهایت پیش ساختگی المان های پوسته تنها ۳ هفته زمان می برد.

۴-تحقیقات پیشرفته

در مقایسه با روشهای پیش ساخته معمول، تکنیک ساخت پیشرفته از دقت بسیار بالاتری برخوردار است. در واقع چالش مهم تضمین کیفیت کلیه صفحات ساخته شده می باشد. در نتیجه به یک ردیاب لیزری نیاز است که بتواند صفحات را در محدوده زیر یک میلی متر از نظر خطا بررسی کند. علاوه بر این، ساختمان نهایی به طور مکرر به صورت سه بعدی اسکن می شود تا رفتار بلند مدت سازه مورد تجزیه و تحلیل قرارگیرد.

معماری پارامتریک معماری دیجیتال

در این مرحله می توان نتیجه گرفت میانگین مربع انحراف های صفحه تخته چند لایی از سطح تراز، تنها ۰٫۸۶ میلی متر است که این نشان دهنده دقت ساخت می باشد. در مقایسه با تاب سازه های چوبی معمول، این یک مقدار فوق العاده کم است. به ویژه با توجه به اینکه ساختار سازه پوسته ای است که به طور همزمان نمای داخلی را نیز شکل می دهد. این دقت برای هندسه اتصالات در سازه های چوبی، در اجرا یک اصل حیاتی است. دقت بالا به کمک فرآیندهای معماری دیجیتال و تولید رباتیک فراهم شده است.

معماری پارامتریک معماری دیجیتال

۵-خلاقیت در سازه چوبی

این نمایشگاه اولین ساختمانی است که سازه اولیه اش شامل صفحات تخته چند لایی ساخته شده به کمک ربات است. مشابه ادغام عملکرد در بسیاری از سیستمهای بیولوژیکی، سیستم صفحه ای همزمان سازه و نما را شکل می دهد. بارهای سازه به طورکارآمدی توسط اتصالات انگشتی ساخته شده به کمک ربات، در لبه ی صفحات انتقال می یابد. تکنیک ساخت جدید این سازه چوبی اجازه داده است که ضخامت صفحات تخته چند لایی بسیار کم (۵۰ میلیمتر) باشد. بکارگیری چوب راش موجود در محل نه تنها مطابق با استراتژی های آینده جنگل کاری در اروپای مرکزی است، بلکه به دلیل ویژگی های مکانیکی عالی و مناسب ساخت سازه های چوبی سبک وزن می باشد.

ابعاد ومشخصات سازه

این سازه با مساحت ۲۴۵ مترمربع و ابعاد ۶*۱۱*۱۷، فضای کف ۱۲۵ متر مربع و حجم ناخالص ۶۰۵ مترمکعب را فراهم می کند. سازه باربر بسیار ظریف فقط ۱۲ مترمکعب تخته چند لایی از جنس راش نیاز داشته است. تقریباً تمام متریال پرت حاصل از برش قطعات سازه، مجدداً به عنوان پارکت کف مورد استفاده قرار گرفته اند. پس از ساخت رباتیک سازه پیش ساخته چوبی، لایه های دیگر ساختمان مانند لایه ی عایق، ضد آب و روکش، تنها در چهار هفته در محل اجرا شدند.

معماری پارامتریک معماری دیجیتال نمایشگاه "لندزگارتن"- Landesgartenschau

تصاویری از مراحل مونتاژ پانل های سازه

معماری پارامتریک معماری دیجیتال

تصویری از مرحله پوشش آب بند سازه

 زون های نمایشگاه “لندزگارتن”- Landesgartenschau

این سالن نمایش متشکل از دو ناحیه یا زون فضایی جداگانه است که از طریق هندسه کلی ساختمان متمایز می شوند: فضای ورودی و فضای نمایش. در هر دو ناحیه ساختار صفحه به شکل گنبدی متشکل از صفحات چند ضلعی محدب است. فضای میانی این دو که مانند شکل زین می باشد، از صفحات چند ضلعی مقعر تشکیل شده است. بازدیدکنندگان از طریق قسمت کوچکتر وارد ساختمان می شوند. آنها با باریک شدن سازه، به فضای اصلی با ارتفاع ۶ متر و با نمای شیشه ای مشرف به چشم انداز هدایت می شوند.
فضای داخلی نه تنها صرفا با هندسه کلی بلکه با صفحات تخته چند لا و اتصالات انگشتی آنها، مشخص می شود. اصول ساختاری که از تمایز هندسی سیستم های بیولوژیکی به دست آمده است، یک تجربه معمارانه می باشد.

معماری پارامتریک معماری دیجیتال

معماری پارامتریک معماری دیجیتال

معماری دیجیتال در ساخت نمایشگاه "لندزگارتن"

 

سخن پایانی

برپایی نمایشگاه لندزگارتن نشان می دهد که ساخت رباتیک، معماری دیجیتال، معماران و مهندسان سازه را قادر می سازد تا به صورت میان رشته ای و همچنین متریال محور و ساخت محور فعالیت کنند. این امر نشان دهنده فرصت های جدیدی برای ایجاد سازه های چوبی کارآمد از چوب تجدیدپذیر و در دسترس و نیز ایجاد معماری غنی  می باشد.

مرجع:

https://icd.uni-stuttgart.de/?p=11173

مقالات مرتبط:

http://clickhouse.ir/2019/07/25/parametric_architecture/

مترجم:کاملیا کلانتری

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Fill out this field
Fill out this field
لطفاً یک نشانی ایمیل معتبر بنویسید.

فهرست