معماری بیونیک

بشر از دیرباز همواره در حال الهام گیری از طبیعت در ساخت و ساز خود بوده است. در طول تاریخ تکامل، هرگاه مسیر حرکت بشر از رفتار طبیعت فاصله گرفته ؛ سبب شده است پدیده های مشهودی به عنوان آسیب های طبیعی یا معضلات ویژه پدید آیند. پیروی او از طبیعت در آثار مهندسی و هنر معماری دیده می شود که موجب خلق آثار بسیار زیبا و گوناگونی شده است. معماری بیونیک به مفهوم الهام پذیری از طبیعت در طراحی بنا می باشد. بیونیک، به معنای زیستار شناختی یا به کار گیری اندام های ساختگی طبیعت می باشد. آنچه امروزه نمود ویژه ای در طرح های مهندسی دارد در آن است که متخصصین از زوایای گوناگون معماری و مهندسی سعی در حرکت به این سمت دارند. ولی آنچه که در طراحی ساختمان ها در هزاره سوم نیاز می باشد، موضوع معماری بیونیک هماهنگی و تعامل معماری و فناوری در این امر می باشد.

برای خواندن مطالب مربوط به معماری مدرن لینک روبرو را کلیک کنید: سبک معماری مدرن

شهر علم و هنر

معماری بیونیک طی حدود ۳.۸ میلیارد سال از آفرینش زمین، طبیعت خود، تبدیل به طراح و معمار نهایی شده است، طی این مدت گیاهان و جانوران توانسته اند با تزئینات و طراحی های لازم بر مشکلات محیط زیست خود فائق آیند و انسان نیز در طول زندگی خود، همیشه سعی داشته برای ساخت و طراحی مکان ها و وسایل مورد نیاز خود از طبیعت و محیط زیست اطراف خود الهام بگیرد، بعنوان مثال ساختمان بدن خفاش برای لئوناردو داوینچی ایدهائی بود که بتواند ماشین پرنده را طراحی کند یا نیروی عضلانی و در حین حال سرعت زیاد در دلفینها جرقهائی برای ساختن زیر دریائی بود، عنکبوت ها با طراحی و بافتن ریسمان هایی که به استحکام پولاد هستند برای خود آشیانه می سازند، زنبورها با رعایت کلیه قوانین هندسی پناهگاهی امن و مطمئن برای خود طراحی می کنند، موریانه ها خانه های خود را در بیابان و در هوائی بسیار گرم می سازند و تلاش می کنند با کندن راه هایی پیچیده در خاک، سیستم گرمائی و تهویه داخل لانه های خود را خنک و متعادل نگه دارند، خاک انباشت لانه های آنها به صورت یک مجموعه کامل طراحی شده تا بتوانند نیازهای طبیعی خود را تأمین کنند، این ها همه معماران طبیعت اند.

دفاتر مرکزی بی‌آه در امارات‌متحده‌عربی

بیونیک در لغت نامه به معنای «زیستار شناختی» یا» بکار گیری اندامهای ساختگی طبیعت» است که برای اولین بار این واژه توسط دانشمند امریکائی بنام جک. ای. استیل(۱) در سال ۱۹۵۹ بکار برده شد، وی بیونیک را علم سیستم هایی که شالوده و پایه تمامی سیستمهای زنده است، می داند. بطور کلی بیونیک و معماری بیونیک علمی است که به الهام یابی فنی از ساختمان ها، رفتارها و ارتباطات گوناگون عالم جانداران می پردازد .

برای خواندن مطالب مربوط به معماري مدرن لینک روبرو را کلیک کنید: معماری ایرانی مدرن ، اصول معماری مدرن

شهر فرهنگ کاليجيا

چارلی لوکستون (۲) از پیشگامان عرصه معماری بیونیک از کسانی است که ما را به تخته طراحی طبیعت برمی گرداند تا به چگونگی معماری، طراحی و مهندسی، نظام موجود در معماری طبیعت را پی ببریم، ویاستفاده بجا از مواردی که موجب استحکامساختمان و ایجاد تنوع بطوری که باعث ایجاد آرامش در آن فضا شودرا مد نظر معماران بیونیک می دانند. روح بخشیدن به ساختمان یکی از تمایلات معماری بیونیک است که به کمک خطوط مستقیم و یا منحنی خالص و با توجه به قدرت سازه برای تنفس( زنده نمایی) و القاء آهسته تمامیت خود به آن دست پیدا می کند و این به همراه باریک بینی در اجراء مختلف ساختمان بدست می آید، این جنبه باید در همه موارد معماری بیونیک در نظر گرفته شود، مهمترین چیز برای معماری بیونیک آن است که ساختمان تپشوزنده بودن خود را القاء کند .

موزه ی هنرهای نمایشی ابوظبی

این یک باور متعالی که با زنده بودن محیط زیست، هماهنگی کامل ایجاد شود، شاید یک طريقه معتبر و قوی برای آیندگان، ترویجروش اصلاح طلبی و توجه به واقعیتها از طریق « معماری بیونیک» باشد، بطور کلیمعماری بیونیک مبارزه ای است با خشنودی از خود و تمایلی است به باز سازی همه چیز ، بنابراین انگیزه ای است منحصر بفرد.

موزه ی هنر میلواکی

قرن هاست که بشر در رابطه ای تنگاتنگ با طبیعت به سر برده و برای رفع نیازهای اولیه خود از آن الهام می گیرد. معماری بیونیک در ابتدا و در تاریخ تمدن فراعنه در مصر، شاهنشاهی ایران، پادشاهی یونان و امپراطوری روم و بیزانس به صورت مشهودی قابل ردیابی می باشد. در واقع مهندسین و طراحان عصر باستان به اجبار و با بهره گیری از رفتار طبیعی مواد در شکل گیری بناها همت گماشتند که تا به امروز پایدار هم هستند. لئوناردو داوینچی- نابغه ی عصر رنسانس از اولین کسانی بود که برای ساخت ماشین پرواز، دانشهای بیولوژی» و «تکنیک» زمان خود را در آمیخت و برای حل مسائل فنی زمانش به جستجو و تحقیق در ساختار جانداران پرداخت. آنچه که قدرت داوینچی را در خلق آثار گوناگون افزایش داده است یکپارچگی تفکر ایشان در طراحی از منظر هنر، سازه و فناوری می باشد. امروزه پانصد سال پس از داوینچی؛ مهندسان رشته های مختلف برای ایجاد ارتباط بین قوانین علوم فنی با دنیای جانداران، تلاشی مشابه دارند که متاسفانه در نیمه دوم قرن بیستم این نوع تفکر یکپارچه فراموش شده و تنها منظر هنر، فناوری و دانش نیز به صورت مجرد با هم آمیخته شده اند. در واقع تا قبل از قرن هفدهم به دلیل محدود بودن دانش، آمیختگی معماری و مهندسی به عنوان جزء لاینفک به شمار رفته و به صورت طبیعی به دلیل ضعف دانش بشری، مهندسین معماران) طرح خود را بر مبنای رفتار طبیعی مواد و الهام گرفته از آن به صورت طبیعی ارائه میدادند و در نتیجه تفکیکی بین مهندسی و معماری نمی توان قائل شد و حجم معماری بنا همان سازه بنا بوده است. ارتباطی که با آغاز قرن بیست و یکم و رشد روز افزون رایانه ها؛ جایگاهی خاص یافته و دنیای اندیشه های مهندسی و معماری را نیز تحت تأثیر قرار داده است و دانشمندان را به سمت وحدت مجدد علوم در امر کاربرد می تواند سوق دهد. استفاده از آفرینش های طبیعی برای نوآوری در معماری با بهره گیری از تکنولوژی در ابتدای نیمه دوم قرن نوزدهم مشاهده شد. متخصصان انگلیسی در سال ۱۸۴۶ برای نخستین بار موفق به پرورش نوعی نیلوفر آبی عظیم در اروپا شدند که قطر برگهای آن به دو متر می رسید. پاکستون – معمار انگلیسی تبار – با دیدن استحکام برگهای وزین نیلوفر آبی به مطالعه قفسه بندی مدور و ساختار شعاعی این گل پرداخت. حاصل این تفحص ابداع ساختار جدیدی برای سقف سبک شیشه ای در ساختمان بود که در قصر کریستال نمایشگاه جهانی لندن در سال ۱۸۵۱ عرضه و موفق به جلب نظر منتقدان شد. موارد دیگری همچون همکاری و مطالعه ی بین رشته های ساختار استخوان های ران انسان برای ساخت سازه های سبک و مرقوم به صرفه در قرن نوزدهم مشاهده می شود. با شروع قرن بیستم (before modernism) و سپس سالهای ابتدای دوران مدرن کم و بیش به تلاش های مشابهی برخورد می شود که البته بیشتر به صورت نظری باقی ماندند. علاقهء لوکوربوزیه به صدف داران و بررسی ساختار بدن این جانداران می تواند مثالی در این زمینه باشد ولی تکامل مستقل دانش مسیر صعودی به خود گرفت.

غرفه امارات در نمایشگاه  2020

پس از جنگ جهانی دوم و با آغاز دهه ی شصت در قرن بیستم؛ تبادل علمی بین گرایش های علوم طبیعی و فنی مجددأ رونق گرفت. در جریان همایشی در اوهایو که نیروی هوایی آمریکا در سال ۱۹۶۰ برگزار کرد، برای اولین بار واژه ای به نام «Bionic» از ترکیب دو لغت «Biology» و «Technique» زاده شد که می توانیم به فارسی «علم فرآیند زیستی» ترجمه کنیم. این واژه در برگیرنده کار همه ی متخصصانی است که تلاش دارند برای حل مشکلات فنی خود از دانسته های طبیعت در پرتو فناوری الهام بگیرند. طیف گسترده ای از اختراعات را در نیمه دوم قرن گذشته می بینیم که می توان آنها را در مجموعهء بیونیک جای داد. الهام از نقش پولکها و ساختار پوست کوسه برای اختراع نوعی رنگ هواپیما که نیروی اصطکاک هوا را به شدت کاهش می دهد؛ فقط یک نمونه از دستاوردهای مهندسی این برخورد جدید بود. نمایشگاه مونترال (۱۹۶۷) اثر فرای اتو با الهام از تارهای مستحکم عنکبوت یا ایستگاه ته ژه وه شهر لیون (۱۹۸۹) اثر سانتیاگو کالاتراوا با الهام از بدن سبک پرنده می باشند. اما بیونیک در معماری تنها به کندوکاو در ساختار بهینه جانداران و کاوش در «نحوه ی عملکردها» خلاصه نمی شود.

مرکز حمل و نقل تجارت جهانی

طیف گسترده ای از برخوردهای جدید را می توان امروزه به بیونیک نسبت داد. مباحثی چون بررسی فرآیندهای زنده و الهام از آنها برای بهینه سازی کلان طرح ها، تجزیه مراحل طراحی و سازماندهی مجدد آن به کمک مدل های پیچیده ریاضی شکل گرفت. الگوریتم های ریاضی مبتنی بر طبیعت سبب ابداع و استفاده از الگوریتم های ژنتیک در تحلیل سازه و سیستم های نیازمند به پیش بینی، روش شبکه های عصبی، روشهای جبر فراکتل و جبر آشفته (Cheas) برای یافتن آشکال و تحلیل فرمهای بهینه در اواخر قرن بیستم گردیده است و این موضوع را بیان می دارد که حتی روش های ریاضی تحلیل سیستم نیز از الگوهای طبیعی پیروی می کنند و لذا ساختار فعلی طراحی باید کاملا دگرگون گردد.

برج مسکونی Turning Tors0

نمونه هایی از الهام گیری معماری بیونیک انسان از طبیعت در دوران معاصر:

ساختمان لودویک ارهاردهاس

این ساختمان که در برلین آلمان واقع شده و معمار آن نیگلاس گریمشاو است؛ نمونه ای از یک طراحی کارآمد با نتیجه مطلوبی از زیبایی و حاصل الهام گیری آن از طبیعت است. قوس های بیضوی تکرار شده که از اسکلت یک نوع گور كن الهام گرفته شده اند، برای آویزان کردن طبقات بر روی آتریوم بلند به شکلی موثر استفاده شده اند. شکل کار آمد سازه ای از نظر زیبایی لذت بخش است، زیرا با ارتباطات حسی انسان با اشکال زیستی پیوند برقرار می کند.

برج مخابراتی بارسلونا

کالاتراوا سازه ای درخت مانند نیز ساخته است، ولی این طرح نیز فرم اسکلت را به ذهن متبادر میکند. پشت این قضیه اصل تکرار می باشد. چه در درختان و چه در ستون فقرات، یک فرم دیکته شده و ساختمان هایی جهان شمول دیده می شود که در آن شالوده (پایه) ضخیم تر از تارک (رأس) است.

ایستگاه راه آهن فرودگاه شهر لیون

نگرانی دراز مدت کالاتراوا ساختن بنایی مانند یک چشم بود که پس از چند بار تلاش و آزمایش در مجسمه سازی ، نهایتا به دیدگاهیرسید که مبنای طراحی ایستگاه راه آهن فرودگاه لیون شد. او براین اعتقاد بود که ساختمان ها باید با محیط اطرافشان پیوستگی و ارتباط داشته باشند و یک بسته و منظر هرگز نباید ایستا و ساکن دیده شود و همواره موضوعات متحرک و پویایی وجود دارند.او این جنبه پویای محیط را می شناخت و در کار خود از آن استفاده می کرد.

پل آلاميلو پل آلاميلو در شهر سویل اسپانیا

یکی از شاهکارهای سانتیاگو کالاتراوا است که برای برگزاری نمایشگاه 92 Expo در شهر سویل طراحی و به عنوان ورودی اصلی دانشگاه در نظر گرفته شد. کالاتراوا در طراحی این پل همانند سایر آثارش؛ مرزهای بین مهندسی، معماری، هنر و کاربری را ادغام کرده و اثری زنده و پویا به وجود آورده است که حرکت را در ذهن تداعی میکند.

وجه تمایز اصلی بین پل آلاميلو و سایر پل های کابلی ، عدم استفاده از کابل های نگه دارنده در دو طرف دکل پل و استفاده از وزن اضافی دکل برای ایجاد تعادل در پل است. به عبارت دیگر، برای جبران عدم تعادل در دکل اصلی پل که ناشی از نیروی کششی کابل های متصل به دکل در یک طرفان است، داخل دکل طبق محاسبه ای دقیق با بتن پر شده است و این اضافه وزن توازن را در کل سازه پل برقرار میکند. در ابتدا قرار بود که دو پل با این شکل و به صورت متقارن و با فاصله ۱.۵ کیلومتر از یکدیگر اجرا شوند، ولی به علت هزینه بسیار زیاد اجرای یکی از آنها لغو شد .

نمونه ای از کاربرد معماری بیونیک در علوم مختلف

دولفين با نیروی عضلانی کم به سرعت در آب حرکت می کند و در طول بدنش جریان پر تلاطمی به وجود می آید. بدن دولفين از دو لایه تشکیل شده است. لایه نازک بیرونی قابل ارتجاع و لایه ضخیم درونی شبیه لوله های پر شده از ماده اسفنجی است. پوست قابل ارتجاع بیرونی فشار را به لایه اسفنجی ( که مانند فنر عمل می کند ) منتقل و جریان پرتلاطم از بین میرود. برای ساختن زیر دریایی از پوست بدن دولفين الهام بگیرند تا از تلاطم آب کاسته و زیر دریائی با سرعت زیادتری حرکت کند.

مطالب پیشنهادی:

معماری سبز

معماری پایدار

انواع الگو برداری از سازه های طبیعی در معماری

منبع:نعمت اللهی, مریم و سیدمجتبی میر حسینی، ۱۳۹۵، بیونیک در معماری، اولین همایش بین المللی ایده های نوین در معماری شهرسازی جغرافیا و محیط زیست پایدار، مشهد، شرکت دانش بنیان ساج گستر کاسپین – پژوهشکده محیط زیست دانشگاه تربیت مدرس، https://www.civilica.com/Paper-AUGES01-AUGES01_044.html