لوگوسازه فضایی
شرکت فضاسازه نقش جهان
سقفی به اندازه یک جهان
 ایران پرچم
پرچم
پرچم

زیبا شناسی سازه ای

واژه کلیدی:معماری،هنر،سازه،زیبایی شناسی،ساختمان،معمار،مهندس

چکیده

براساس تعاریف متداول و پذیرفته شده در مهندسی ساختمان هدف طراحی سازه ایجاد فرم هایی است که ضمن تامین نیازهای کاربردی،بارهای وارد بر ساختمان را با اقتصادترین روش و بالاترین بازده سازه ای تحمل نمایند.هدف طراحی سازه باید ایجاد فرم هایی باشد که علاوه بر دستیابی به نتایج فوق از نظر عملکردی و نیز زیبایی شناسی تامین کننده معیارهای مورد نظر در طراحی معماری ساختمان باشد. نتیجه مشارکت و همکاری نزدیک میان معماران و مهندسین سازه ارائه طرح هایی است که هم ازنظر پایداری و هم از لحاظ زیبایی شناسی واجد شرایط لازم باشند بطوریکه سازه ساختمان نیز شرایط تحقق معیارهای زیبایی شناسی معماری را فراهم نموده و صرفا کاربردی و ارزان نباشد.

معمار و مهندس ساختمان باید در تمام مراحل طراحی ساختمان،از مراحل اولیه که طرح در حد مفاهیم اولیه در ذهن معمار تجسم می یابد تا مراحل طراحی تفصیلی و اجرا همکاری و مشارکت بسیار نزدیک با یکدیگر داشته باشند.

در این مقاله با استفاده از مطالعات نظری و بررسی های تحلیلی انجام شده و نیز نقد دیدگاه های مختلف در زمینه معماری و مهندسی ساختمان نحوه استفاده از دانش مهندسی سازه در زمینه خلق مفاهیم تازه و ایجاد فرم های سازه ای بدیع با استفاده از سیستم های ساختمانی جدید مورد بررسی قرار می گیرد و نقش هنر مهندسی سازه در شکل گیری فرم های بدیع در معماری امروز جهان با ارائه نمونه های برجسته از طرح های اجرا شده بصورت تحلیلی بیان می شود.

مقدمه

در ذهن عموم مردم،مهندسی سازه محدود به درک مفاهیم ریاضی،تجزیه و تحلیل سازه،تجسم تفصیلی سیستم های سازه ای و طراحی آن می باشد.تصور اکثر افراد از وظایف مهندس سازه جوابگویی به نیازهای یک معماری برای ایجاد یک سیستم سازه ای است که ضمن تحمل نیروهای وارده رفتار شناخته شده ای در شرایط مختلف بارگذاری داشته و از ایمنی لازم برخوردار باشد. فرآیندی از طراحی که نیاز به محاسبات بسیار زیاد جهت تعیین تنش ها و تغییر شکل ها دارد.هر چند مهندسین ساختمان واقعا چنین محاسباتی را انجام می دهند اما باید سهمی بسیاراز محاسبات سازه ای در شکل گیری یک طرح معماری بدیع و نوین داشته باشند.

هدف از طراحی سازه به وجود آوردن ساختمان های مقاومی است که تامین کننده نیازهای کاربردی و نیز زیبایی شناسی مورد نظر باشند. طراح نه تنها باید دامنه وسیعی از انتخاب های مختلف را مد نظر داشته باشد،بلکه باید رفتار این سیستم ها را در شرایط مختلف بارگذاری دقیقا بررسی نماید و از تامین سایر نیازهای طرح اطمینان حاصل نماید.

در این مقاله نقش و تاثیر اساسی مهندسین سازه در شکل گیری یک معماری صحیح،خوب و قابل قبول مورد تجزیه وتحلیل قرار می گیرد و راه های ممکن برای تحقق نقش واقعی و شایسته مهندس سازه در طراحی فرم و شکل گیری اجزای مختلف ساختمان ارائه می گردد.همچنین به تفصیل تاثیر خلاقیت مهندسین سازه و بکارگیری دانش مهندسی سازه در ارائه فرم های سازه ای که تامین کننده خواسته های معماری و معیارهای زیبایی شناسی ساختمان باشند مورد بررسی قرار می گیرد.

اهداف طراحی سازه

برای یک طراحی خوب،صحیح و مناسب تعاریف متعددی ارائه گردیده است.ویترویوس سه مرتبه برای معماری قائل است:سودمندی ،پایداری و زیبایی. از مجموع آنچه که در تعریف یک طراحی صحیح از گذشته تا به حال بیان شده است و براساس آنچه که در طراحی سازه به عنوان هدف نهایی در نظر گرفته می شود می توان نتیجه گرفت اساسا یک طرح خوب واجد مشخصاتی بشرح زیر می باشد:

الف- سادگی

ب-وحدت

ج- ضرورت

هریک از این مشخصات باید در تمامی مراحل طراحی مورد توجه قرار گیرد و حتی در مرحله تعیین جرئیات و طراحی اجزاء ساختمان بطور دقیق رعایت گردد.

1-      سادگی(Simplicity)

این اصل در تمامی هنرها بنحو گسترده مورد توجه می باشد و یک اصل مشترک در زمینه های مختلف طراحی از طراحی معماری تا طراحی صنعتی بشمار می رود و نتیجه آن احساس آرامش و آسایشی است که حاصل کوشش فراوان طراح جهت تحقق این اصل بسیار مهم است.سازه ای که در آن تامین نیازها و خواسته ها و آسایش استفاده کنندگان به سختی محقق می گردد داری سادگی نیست. ساده بودن به معنی ابتدایی بودن نیست،سازه ای که منطبق با نیازهای طرح بوده،به سهولت قابل اجرا باشد و در عین حال دارای پیچیدگی تحلیلی و محاسباتی نباشد را می توان یک سازه واجد اصل سادگی دانست. ریچارد راجرز(Richard Rogers) در طرح ساختمان پت سنتر(Patcenter)در پرینستون(تصویر شماره 1) بخوبی از این ویژگی جهت ارائه طرح های بدیع و نوین با بکارگیری مفاهیم اولیه و ساده استفاده نموده است.

سازه

2-      وحدت(Unity)

وحدت در یک طرح به معنای هماهنگی،یکپارچه و منسجم بودن است و نه یک شی واحد بودن.تعریف وحدت در یک پل هوایی کوچک بسیار متفاوت است با تعریف آن در یک نیروگاه تولید برق.این ساختمان از اجزاء متفاوتی تشکیل می شوند که باید در راستای تحقق یک هدف معین قرار گیرند.چنانچه اجزاء یک طرح در راستای نیل به یک هدف مشخص طراحی شده باشند،وحدت در تمامی اجزای طرح قابل مشاهده خواهد بود. نوعی وحدت تصنعی نیز وجود دارد که باید از آن احتراز نمود. مجموعه ای از اجزاء غیرمتناسب ،ناهماهنگ و ناموزون را ممکن است در کنار یکدیگر قرار داد ولی عدم دستیابی این مجموعه به یک هدف واحد نتیجه ای جز غیرقابل قبول بودن طرح به همراه نخواهد داشت.

در استادیوم المپیک مونیخ(تصویر شماره 2) از طراحی های فرای آتو (Frei Otto) اجزاء طرح در عین زیبایی دارای وحدت و یکپارچگی می باشند.

استادیوم المپیک

3-      ضرورت (Necessity)

این اصل به نوعی کلید حل معمای طراحی می باشد،بهترین نتیجه هنگامی به دست می آید که تمامی نیازهای پیش بینی شده در یک پروژه تحقق یابد. این اصل ناشی از توجه به ویژگی فطری انسان است.ذهن انسان در پذیرش آنچه مورد نیاز است احساس آرامش می کند و در جضور عناصر زائد و ساختگی احساسی ناآرام دارد.

طراحی هوشمندانه و استثنایی پیتر باسبی(Peter Busby)در طرح ساختمان ایستگاه قطار برنت وود (Brentwood Skytrain Station) در بریتش کلمبیا(تصویر شماره3) که با استفاده از فرم های سازه ارگانیک انجام شده است نشان دهنده بکارگیری صحیح اصول پایداری سازه و رفتار مناسب ساختمان در برابر نیروها همراه با رعایت اصل ضرورت در طراحی سازه و ساختمان می باشد.

این اصول(سادگی،وحدت و ضرورت) را نباید به عنوان مراحل تحقق یک طرح در روند طراحی در نظر گرفت.بلکه این ویژگی ها به منزله معیارهایی هستند که می توان یک طرح خوب را توسط آن ها ارزیابی نمود.

ساختمان ایستگاه قطار

4-      عملکرد،ایمنی،اقتصاد

بطور معمول نیازهای اصلی که یک سیستم سازه ای باید به آن پاسخ دهد شامل عملکرد،ایمنی و اقتصاد می باشد.میزان موفقیت ساختمان در تحقق این نیازها را می توان با توجه به ویژگی بیان شده مورد بررسی قرار داد.بدین ترتیب طرحی که نیازهای کاربردی را به طور عملی و نیز اقتصادی تامین می نماید فقط به حداقل انتظاراتی که از یک طرح وجود دارد پاسخ داده است. وظیفه سنگین طراح برای دستیابی به سادگی ،وحدت و ضرورت تلاش و کوشش بسیار در جهت رسیدن به مناسب ترین راه حل های سازه ای و تحقق این ویژگی ها را الزامی می نماید.در ساختمان 100 طبقه مرکز جان هنکاک (John Honcock) (تصویر شماره 4) در شیکاگو،طرح معماری با رعایت اصل سادگی و براساس نیازهای سازه ای از سیستم لوله ای (Tube System) که ساختمان تماما بصورت یک لوله عمودی با مقطع متغیر در برابر نیروها مقاومت می نماید و برای تامین پایداری جانبی ساختمان،اعضا مهاربندی قطری براساس ضرورت در نمای ساختمان قرار گرفته اند.

ساختمان جان هنکاک

مهندس سازه،تصور و انتظارات

مهندسی سازه تخصصی نوین و پدیده نسبتا جدیدی است.برای مدت های زیادی هیچ تمایزی بین طراحان،معماران و مهندسین و حتی بین مهندسین و سازندگان وجود نداشت . در پی جدا ساختن تخصص های گوناگون و تفکیک وظیفه طراحی سازه از طراحی معماری و تعریف مهندس سازه و تعیین وظایف خاص و محدود برای مهندسین سازه در زمینه محاسبات سازه ای،از آنان تصویری فاقد خلاقیت و تخیل بوجود آورده است بنحوی که مهندسین سازه عموما بعنوان افرادی که فقط علاقمند به ریاضیات محض و محاسبات پیچیده در ارتباط با نیروها و تغییر شکل ها می باشند شناخته می شوند.به همین دلیل امروزه مهندسین سازه مشکلات فراوانی برای اثبات خلاقیت و قدرت تخیل خویش دارند. جک زونز(Jack Zunz) این مشکل را چنین بیان می نماید:

“…،اگر سعی کنید تا بفهمید چه کسی هواپیمای کنکورد را طراحی کرده است،چنین تصوری در ذهن شکل می گیرد که گروهی شامل صنعتگران،برنامه ریزان،ناظران و سازندگان آن را ساخته اند و اقتصاد آن نیز تحت کنترل مدیرانی است که افراد با تخصص های مختلفی را بکار می گیرند و در نهایت و آخر از همه طراحان را نیز شامل می شود.این تصویر بسیار عادی وبعضا شبیه کاریکاتور نشان دهنده القاء این مطلب در ذهن بسیاری از انسان هاست که دنیای مهندسی در یک محیط انتزاعی و دور از معانی و مفاهیم واقعی گم شده است.”

غرفه سازه امریکایی

باکمینستر فولر(Buckminster Fuller) با بهره گیری مناسب از خصوصیات مصالح و درک صحیح از رفتار سازه ای پربازده گنبدهای ژئودزیک (Geodesic Dome) وبا طراحی ساختمان های بدیع همچون غرفه امریکا در نمایشگاه جهانی مونترال(تصویر شماره 5) (American Pavillion,World Exposition,Montereal)موفقیت های بزرگی در زمینه اجرای این سازه ها کسب نمود و امتیازات قابل توجه این سیستم ساختمانی را بخوبی در معرض قضاوت و استفاده معماران و مهندسان قرار داد.

برای بسیاری از افراد و حتی متخصصان در اغلب موارد بسیار مشکل است تا نقش واقعی مهندسی را بشناسند. بخش عمده کار مهندسی از نظرها مخفی می ماند و به همین دلیل درک آن آسان نمی باشد . در چنین شرایطی جای تعجب نیست که معمارانی به مهندسین سازه طرح مانند یک تکنسین نگاه کنند. واقعیتی که ریچارد راجرز نیز درمورد آن اظهار تاسف می کند و اضافه می نمایند که:

“اکثر اوقات حقایق به اندازه کافی مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار نمی گیرند،زیرا برای همه آسان تر است که روش ساده و متداول را برای حل مشکلات انتخاب نمایند، البته نباید فراموش کرد که مهندسین سازه هر چند از دانش فنی و مهارت بالایی برخودار باشند بندرت تمایل به در میان گذاشتن عقاید خود دارند.از سوی دیگر تجربه اندکی در بیان این که از دید خود آنها چه کسی یک مهندس سازه موفق تلقی می شود دارند.”

تبادل نظر لازمه دستیابی به شرایط لازم برای یک همکاری موفق بین معمار و مهندس ساختمان است.مهندسین باید رفتار و عکس العمل یک ساختمان را در شرایط متفاوت بارگذاری تحلیل نمایند.این مسئولیت،مهندسین ساختمان را نسبت به سایرین یعنی کسانی که اطلاعات فنی را بخوبی درک نمی نمایند،محافظه کار تر می کند.

در ساختمان مرکز فرهنگی ژرژپمیدو(Georges Pompidou Center) در پاریس (تصویر شماره 6)طراحی ریچارد راجرز (Richard Rogers) و رنزپیانو(Renzo Piano) همکاری مشترک بین معمار و مهندس سازه و قرار گرفتن سازه در بیرون ساختمان سبب گردد.در نتیجه می توان فعالیت های مختلف و نمایشگاه های متعدد را باحفظ خصوصیات هر یک در آن برگزار نمود.

مرکز فرهنگی در پاریس

در مقابل پیتر رایس (Peter Rice) که در سال های گذشته برجسته ترین طراحی های سازه ای را برای مهمترین طرح های معماری قرن بیستم در قالب شرکت اوو آروپ و شرکاء(Ove Arup & Partneres) ارائه نموده است در سخنرانی خویش هنگام دریافت نشان افتخار آکادمی سلطنتی معماران بریتانیا(RIBA) در سال 1992ادعا می نماید که مهندسین ساختمان نیاز به هویتی مستقل دارند:

“….برای تعیین حدود و یا بیان فرق بین مهندسی سازه و معماری ،به نظر من معمار روشی ذهنی را در کار خود مورد توجه قرار می دهد درحالیکه مهندس سازه روش های عینی را بکار می گیرد.اما این دنیای عینی مهندسی عناصر فراوانی دارد که در مورد بسیاری از آنها هنوز شناخت کاملی وجود ندارد. معمار مکانی را در نظر می گیرد و می گوید به نظر او چه چیزی باید در آن مکان قرار داده شود. در حالی که مهندس با استفاده از داده ها و اطلاعات ذهنی خویش باید بیشتر سعی در اختراع فرم ها نماید تا تعریف فضاها. “

طراحی پل ژاپن(Japan Bridge) به دهانه 100 متر در ناحیه لادفانس پاریس (La Defense,Paris)(تصویر شماره 7) که توسط پیتر رایس که و با بهره گیری از یک فرم قوسی بدیع انجام شده است ،بخوبی تاثیر بکارگرفتن این روش های عینی را در طراحی چنین سازه ای همراه با نوآوری و ابداع فرم های جدید نشان می دهد.

پل ژاپن

این نقش های متفاوت و در عین حال یکسان از نظر اهیمت که برای رسیدن به یک هدف واحد در نظر گرفته می شوند.باید کاملا درک شوند تا بتوان به ارزیابی صحیح و تشخیص درست در مورد اهمیت کار و حرفه یک مهندس دست یافت.در آن صورت رابطه بین طراحی و ساختار نه تنها به یک رقابت تبدیل نخواهد شد بلکه معمار و مهندس پذیرای نقش واقعی یکدیگر در شکل گیری یک معماری خوب خواهند بود.

نتیجه چنین تفکری بخوبی توسط نورمن فاستر در طراحی برج 840 متری میلینیوم(Millinnium Tower)(تصویر شماره 8) بکار گرفته شده است. در این طرح از سیستم لوله ای (Tube System) با شکل مخروطی و مهاربندی هایی در نمای بیرونی ساختمان برای پایداری در برابر نیروهای قائم و افقی استفاده شده است.

زیبایی شناسی سازه ای

بدون تردید درک مهندسی احتیاج بیشتری به روش های فنی تر وعملی تر دارد تا دریافت زیبایی های بصری،مهندس باید ضمن تامین اهداف کاربردی،قوانین علم فیزیک و اصول پایداری سازه را مد نظر داشته باشد و همزمان به ساده ترین،اقتصادی ترین و بهترین روش دست یابد.نتیجه ای که باید بصورت همزمان تمامی خواسته های طراحی را تامین کند و نه فقط یک خواسته را به دلایل بالا یک طراحی مهندسی برای شخصی که قدرت درک اصول مهندسی و طراحی را تامین کند و نه فقط یک خواسته را به دلایل بالا یک طراحی مهندسی برای شخصی که قدرت درک اصول مهندسی و طراحی سیستم ها را ندارد قابل لمس نخواهد بود.

برای اینکه بتوان به بررسی و ارزیابی خلاقیت های سازه ای پرداخت و یا در مورد زیبایی شناسی مهندسی و یا سازه های معماری قضاوت نمود،احتیاج به زبان خاصی برای این نقد و بررسی می باشد.یک عبارت قدیمی با ظرافت و اجمال درک بصری رفتار ساختمان را چنین توصیف می نماید:”اگر بنایی بنظر درست می آید پس آن بنا درست است”. چنین نظریه ای در محدوده قضاوت های مهندسی نیز وجود دارد.اما این اصطلاحات به هیچ وجه در آموزش افراد و یا بالا بردن درک و احساس آنان از طرح های مهندسی کمکی نمی نماید و همچنان استفاده از روش ها و معیارهای پذیرفته شده توسط محققان و صاحبنظران برای نقد و ارزشیابی یک طرح ضروری است.در ساختمان خانه اپرای سیدنی طراحی یورن اوتزن(Jorn Utzon)آن استفاده از محاسبات ریاضی برای دستیابی به زیبایی در طرح معماری بخوبی مشهود است(تصویر شماره 9).

با این وجود هنگام نقد یک طرح مهندسی معمولا سوالاتی و با ابهاماتی وجود دارد،به عنوان مثال دانستن اهداف اصلی یک مهندسی در ارائه یک طرح کاری دشوار است.این اهداف معمولا تحت تاثیر عواملی خارج از کنترل طراح قرار می گیرند،عواملی مانند نظرات کارفرما،محدودیت های زمان،هزینه اجرا و غیره.

خانه اپرای سیدنی

براساس تحقیقات و بررسی های انجام شده در ارتباط با تعداد بسیاری از طرح ها موارد زیر می تواند بعنوان معیارهای سنجش و قضاوت در مورد زیبایی شناسی مهندسی سازه مورد استفاده و استناد قرار گیرد:

–          استفاده از رفتار سازه ای خالص از قبیل کشش،خمش و یا رفتار پوسته ای

–          سادگی اتصالات و عناصر سازه ای

–          طراحی سازه به صورت یک کل و بعنوان یک مجموعه واحد

–          صداقت و صراحت سازه

–          وجود تناسب میان ظرافت و استحکام

–          استفاده مناسب از مصالح با توجه به مقاومت و رفتار سازه ای آنان

–          ارائه طرح به عنوان راه حلی که مانع بوجودآمدن مشکلات احتمالی می گردد و نه آنکه درصدد پنهان ساختن آن ها باشد.

–          ارائه و بیان عملکردهای سازه ای در اتصالات

–          ترکیب مناسب مصالح و رفتار عناصر سازه ای در اتصالات

–          نشان دادن و ارائه مسیر انتقال نیروهای وارده بر سازه و تنش های درونی حاصل از آن فرم یا هندسه سازه

–          استفاده از فرم های خالص هندسی و یا اشکال طبیعی مانند دایره،مکعب،منحنی زنجیری

–          انتخاب فرم های سازه ای که امکان توصیف و قضاوت را بخوبی فراهم می نماید

–          کاربرد صحیح نشانه هایی از نمونه های پیشین در تاریخ ،فرهنگ و یا طبیعت محل اجرای طرح

–          تناسب و همبستگی بین عناصر سازه ای و عناصر غیر سازه ای ساختمان،مانند تاسیسات ساختمان،عناصر تکمیلی و پوشش ساختمان

–          بیان روش و مراحل احداث سازه به وسیله خود ساختمان

طراحی موزه هنر میلواکی(Milwaukee Art Museum)(تصویر شماره 10)توسط سانتیاگو کالاتراوا در ویسکانسین،امریکا با ترکیبی خلاقانه از سازه های کششی،فرم های آزاد و سقف های دارای انحنا و ادغام آن با پل عابر پیاده کابلی پاسخی مناسب به معیارهای فوق الذکر بشمار می رود.رعایت همین اصول و توجه به این معیارها در طراحی موزه هنر میلواکی علت اصلی موفقیت این طرح بوده است.طرحی که می تواند از نظر نوآوری با قصربلورین(Crystal Place)جوزف پاکستون (Josef Paxton)مقایسه شود.

موزه هنر میلواکی

مهندسی ساختمان باید با الگوهای موفق هنر در زمینه طراحی چه در گذشته و چه در حال آشنا باشد،همچنان که معماران،هنرمندان و موسیقی دانان معمولا این گونه هستند.مهندسین ساختمان می توانند به قدرت تخیل و درک بسیار بالا دست یابند آن گاه که این قابلیت را پیدا کنند که بتوانند توضیح دهند چرا یک بنای خاص خوب طراحی شده و چرا بنای دیگری طراحی خوبی ندارد و یا اینکه چرا پیرلوئیجی نروی(PierLuigi Nervi)،میلارت (Robert Maillart)،فلیکس کاندلا(Felix Candela) و ادوارد تروجا(Edward Torroja) و افرادی نظیر آنان در عصر حاضر مانند پیتررایس(Peter Rice)و سانتیاگو کالاتراوا(Santiago Calatrava) مهندسین سازه موفقی بوده اند.چنین بحث هایی به آنها این امکان را خواهد داد تا بتوانند طبیعت و ویژگی های طراحی مهندسی را بخوبی دریابند و به دریافت های دقیق تری از نحوه موفقیت طرح های برجسته دست یابند و از آن در طراحی های خویش بهره گیرند.

در ساختمان استادیوم فوتبال سیدنی جایگاه های منحنی شکل استادیوم که با استفاده از دال های بتنی پله ای ساخته شده است و سقف خرپای طره ای با رفتار خالص کششی و فشاری بخوبی با شکل پلان معماری استادیوم هماهنگی داشته و مهارت مهندس سازه آن را در استفاده از اشکال مختلف سازه ای نشان می دهد(تصویر شماره 11).

استادیوم فوتبال سیدنی

مهارت های مهندس سازه

برای کسی که مهندس سازه نیست معمولا درک مهارت های لازم در روند طراحی مهندسی امری دشوار است.این امر بدان دلیل است که تنها اثر باقیمانده از فعالیت طراحی که افراد مشاهده می کنند همان بنای تکمیل شده است که معمولا سازه ساختمان در آن پنهان است. شناخت مهارت های مهندس سازه شامل آنچه که مهندسین سازه می دانند و فعالیت هایی است که آنان در روند طراحی سازه انجام می دهند.این مهارت ها می توانند در مسیر دست یابی به اصول زیبایی شناسی سازه ای موثر واقع شود.

موارد زیر مختصری از این مهارت های را شامل می گردد:

–          پیش بینی بارگذاری های ممکن یک بنا و نقش عکس العمل های آن

–          بررسی گسیختگی های احتمالی سازه تحت تاثیر نیروها هم از نظر رفتار اعضای تشکیل دهنده و هم از نظر پایداری کل سازه در برابر نیروهای وارده بعنوان یک مجموعه واحد

–          قابلیت ارزیابی نیروهای وارد برساختمان هم از نظر کیفیت و هم از نظر کمیت

–          داشتن احاطه نسبت به خصوصیات و رفتار مواد و سازه ها

–          توانایی نطبیق نحوه تفکر و نگرش به مصالح،سازه و رفتار آن به تناسب موقعیت های مختلف

–          توانایی بوجود آوردن روندی برای طراحی و ساخت سازه ای که تاکنون اجرا نشده است.

–          توانایی خلق مدل ریاضی سازه با استفاده از هندسه،جبر،مثلثات،احتمالات و غیره

–          ساختن مدل های نمونه ای در ابعاد کوچکتر به منظور ارزیابی و آزمایش تئوری های سازه ای

–          قدرت تفسیر نتایج بدست آمده از نمونه های ساخته شده برای کاربرد در ابعاد واقعی

–          انتخاب معیارهای اجرایی براساس ارزیابی یک سازه و تعیین حدودی که نباید مقادیر و کمیت ها در طراحی از آن ها فراتر رود

ساختمان مرکزی

–          درک تاثیر متقابل سایر خواسته ها ومعیارهای طرح(از قبیل هزینه ساخت،تاسیسات ساختمان،خدمات،عمر مفید،دوام،مقاومت در برابر آتش و غیره)بر سازه ساختمان و بالعکس

–          ارزیابی قابلیت و امکان ساخت طرح های پیشنهادی

–          ارائه طرح هایی که به سهولت و با هزینه کمتر قابل اجرا می باشند

–          قابلیت درک اینکه در چه زمانی و با در چه شرایطی طراحی سازه به نحو مناسب تکمیل شده است.

طراحی ساختمان مرکزی بانک هنگ کنگ(Hong Kong Bank Headquarter) به ارتفاع 180 متر و با 47 طبقه توسط نورمن فوستر(Norman Foster) نشان دهنده بکارگیری صحیح و هوشمندانه این مهارت در یک طرح بی نظیر و استثنایی(از نظر معماری،طراحی سازه و کیفیت اجرا)می باشد(تصویر شماره 8).به گفته نورمن فوستر مسیر نیروی وزن طبقات معلق،بازوهای کششی شیب دار و برج های نگهدارنده نیروی عمودی بطور کامل در نمای ساختمان دیده می شوند و همراه با آویزه های نگهدارنده نحوه عملکرد سقف معلق را بخوبی مشخص می کنند.

معماران و مهندسان

هر چند سازه ساختمان و عملکرد آن متمایز از هم بنظر می رسند ولی همواره سازه اثری تعیین کننده بر معماری ساختمان دارد.سازه اولا بخش ضروری و غیرقابل حذف ساختمان است،ثانیا سازه باید همواره تابع قوانین طبیعت و فیزیک باشد و به همین دلیل نمی تواند هر خواسته ای را در طراحی معماری تامین کند،ثالثا هر چند سازه یک بخش ضروری ساختمان است ولی اکثر پنهان است و در بسیاری موارد چنین به نظر می رسد که ظاهرا تاثیری بر معماری ساختمان ندارد و سرانجام ایجاد سازه در بردارنده هزینه هایی است. البته هزینه ایجاد سازه در مقایسه با دیگر هزینه های ساختمان رقم اصلی را شامل نمی شود.اما به هر حال هزینه هایی ایجاد خواهد نمود و عموما در ساختمان ها هزینه ایجاد سازه یک چهارم تا یک سوم هزینه کل ساختمان است.در بعضی ساختمان ها مانند پل ها یا سالن های با دهانه زیاد،هزینه سازه مهمترین بخش از هزینه کل ساختمان است.

سازه عاملی است که می تواند منجر به اختلاف نظر بین معمار و مهندس ساختمان شود.امروزه یک معمار خوب باید دارای دانش عمومی در مورد رفتار سازه ها باشد.بعلاوه او باید یک هنرمند باشد و مقید و متعهد به رعایت اصول طراحی معماری و معیارهای زیبایی شناسی . از طرف دیگر مهندس سازه بدلیل نحوه نگرش خاص او به مسائل ساختمان یک فرد عمل گراست.طرحی کاملا موفق خواهد بود که معمار آن رفتار سازه ها را بخوبی درک کند و مهندس سازه آن به طراحی معماری و معیارهای زیبایی شناسی آگاه و متعهد باشد. در نهایت معمار رهبر تیمی است که فرآیند طراحی و اجرای ساختمان را برعهده دارد و تمام مسئولیت و نیز افتخار موفقیت پروژه در این بخش نصیب وی خواهد شد.در ساختمان سالن ورزش پلازتو دلو اسپرت در شهر رم،پیرلوئیجی نروی با انتخاب فرم کاملا مناسب ستون ها و سقف پوسته ای از بتن مسلح با فرم گنبد لاملا(Lamella)،یکی از بهترین و زیباترین آثار معماری قرن بیستم را که نشان دهنده درک صحیح و دقیق وی از رفتار سازه ها می باشد،با کیفیتی تحسین برانگیز طراحی و اجرا نموده است.(تصویر شماره 13)

سالن ورزشی در رم

نتیجه گیری

همچنانکه در بخش”اهداف طراحی سازه ” نشان داده شد،طراحی یک ساختمان باید قبل از هر چیز بعنوان یک فعالیت مشترک و یک کار گروهی با مشارکت معمار و مهندس سازه شناخته شود و به همین دلیل نسبت دادن طرح های مهندسی به اشخاص معین کار دشواری است.یک طراحی بدیع و نوین برای یک ساختمان هنگامی میسر خواهد بود که فرآیند طراحی و شکل گیری مراحل مختلف طرح نتیجه همفکری،همکاری و تلاش معمار،مهندس ساختمان،مهندس تاسیسات و حتی سازندگان آن در چنین مسیری می باشد.

مباحث مطرح شده در بخش”مهندس سازه،تصورات و انتظارات” نشان می دهد مهندس سازه عضوی از تیم طراحی و ساخت می باشد که به خوبی به ویژگی های مصالح و رفتار سازه ها تحت تاثیر بارهای متفاوت واقف است.همچنین فرآیند ساخت و تولید اجزاء را بخوبی درک می کند.مهندس سازه باید در روند شکل گیری یک طرح معماری،وظیفه خطیر طراحی سازه و اجزاء آن را در قالب محاسبات ساختمانی،طراحی فرم سازه،طراحی اعضا سازه و اتصالات آن باتحقق معیارهای طراحی ،الزامات و محدودیت های طرح در ابعاد مختلف بعهده گیرد.

از بررسی مباحث “زیبایی شناسی سازه ای “می توان نتیجه گرفت هدف اصلی طراحی معماری باید ایجاد فرم هایی باشد که هم نیازهای کاربردی ساختمان را تامین نمایند وهم از نظر زیبایی شناسی موفق باشند وهدف اصلی طراحی سازه باید ایجاد فرم های سازه باشد که ضمن تامین نیازهای کاربردی،بارهای اعمال شده را نیز به بهترین نحو و بصورت اقتصادی تحمل نمایند. در همکاری نزدیک که باید بین معماران و مهندسین سازه وجود داشته باشد وظیفه مهندسین سازه آفرینش طرح هایی است که از نظر عملکردی پاسخگوی نیازهای طرح بوده و از نظر فنی،اجرایی واقتصادی دارای شرایط لازم باشند و علاوه بر آن از نظر مطلوبیت های فرم ظاهری ساختمان مکمل حس زیبایی شناسی معماری باشند.باید تفاوت میان نقش های متفاوت و در عین حال بسیار مهم معمار و مهندس بخوبی درک شود تا ارزش واقعی کار هریک بخوبی شناخته شود. در نهایت رابطه بین طراحی و ساخت تنها زمانی به رقابتی مثبت وسازنده تبدیل خواهد شد که این شناخت بخوبی تامین شده باشد.

بخش”مهارت های مهندس سازه”و بررسی “نقش معماران و مهندسان” نشان می دهد هنر مهندسی سازه استفاده از تئوری های محاسبه و طراحی سازه برای تبدیل ایده ها و مفاهیم به ساختمان هایی است که بتوانند خوب عمل نمایند،از مواد و مصالح به نحو اقتصادی استفاده نمایند و به نیازهای زیبایی شناسی در ساختمان پاسخ مثبت دهند. در چنین شرایطی مهندس سازه در جهت تقویت طراحی معماری ساختمان عمل خواهد نمود.در این “مهندسی سازه یک هنر است” که هدف آن ایجاد ساختمان هایی است که جوابگوی نیازهای عملکردی،معیارهای زیبایی شناسی ،نیازهای دوران بهره برداری و محدودیت های مربوط به شرایط اجرای ساختمان باشد.مهندس سازه در این مسیر نه تنها باید اصول طراحی سازه را در انتخاب مناسب ترین سیستم های سازه ای مورد نظر قرار دهد،بلکه باید عملکرد این سیستم ها را نیز در شرایط متفاوت برای رسیدن به خواسته ها ومعیارهای فوق دقیقا مورد بررسی و ارزیابی قرار دهد تا فرآیند طراحی معماری و محاسبات سازه ای به یک نتیجه واحد و مشترک که تامین کننده تمامی نیازهای طرح باشد،منتهی گردد.

تهیه کننده:دکتر محمود گلابچی

تمامی حقوق سایت محفوظ می باشد