Geometry, topology and materiality

پی یر لوییجی نروی، آنتونیو گودی، سانتیاگو کالاتراوا و رنتزو پیانو تنها چند نام از فهرست مهندس سازه-آرشیتکت‌هایی هستند که تفکیک فرم معماری و سازه در آثار آنها و تشخیص این که کدام یک در شکل گیری ایده‌ی اولیه مقدم بوده، ناممکن است. حتا می‌توان این فرایند واحد طراحی فرم و ساختار بنا را دلیل اصلی غنای معماری و ماندگاری این آثار دانست. از این دیدگاه سخنرانی پنجشنبه شب گذشته‌ی الیور تسمان (Oliver Tessmann) از اهمیت خاصی برخوردار بود. محل سخنرانی او- بار (O-bar) استکهلم بود و موضوع آن: هندسه، توپواوژی، مصالح؛ پارامترهای یک رویکرد همگرایانه در طراحی؛ و البته منظور از همگرایی در اینجا همگرایی مهندسان معمار و سازه در طی روند طراحی بناست. تسمان در دفتر طراحی مهندسی بولینگر و گرومان در فرانکفورت به عنوان آرشیتکت مشغول به کار است که با دفاتر معماری شناخته شده ای همچون کوپ هیمل بلاو، سانا و زاها حدید در طرح و اجرا همکاری می‌کند.

در این نشست پروژه های متعددی معرفی شد، چگونگی شکل گیری فرم و سازه، فرم ِ سازه و سازه‌ی فرم ِ بناها شرح داده شد و چگونگی تعامل مهندسان معمار و سازه از منظر هندسه، توپولوژی و مصالح مورد بررسی قرار گرفت. استفاده از دستاوردهای نوین فن آوری اطلاعات و visualization در طرح و اجرای فرم‌های پیچیده و – به طور اخص – قوس‌های دوطرفه محور اصلی بحث بود. پیمانکاران طراز اول همواره توانایی ساخت سطوح دارای قوس دوطرفه را با هرنوع مصالح و با بهترین کیفیت دارند. اما آن چه گروه‌های طراحی به دنبال آن هستند سهولت بیشتر و کاهش هزینه‌ی ساخت این عناصر است. چندین دهه پیش راهکار سازه‌های پوسته‌ای برای تولید قوس دوطرفه‌ی بتنی با حداقل ضخامت و حداکثر مقاومت ابداع شد. اما این سطوح تنها در اشکالی متقارن و منظم قابل استفاده بود و کیفیت‌های معماری بنا را محدود می‌کرد. توانایی‌های محاسباتی نوین این امکان را فراهم کرده که قوس‌های پیچیده‌ی – برای مثال – زاها حدید و کوپ هیمل بلاو به شیوه ای شبه صنعتی و نه با روش‌های زمان بر و طاقت فرسا مانند ِ – برای مثال – برج اینشتینِ مندلسون تولید شوند. سهولت ساخت صنعتی، حمل به سایت محل استقرار، نصب، تعمیر و جایگزینی آتی قطعات نیازمند جداول شماره گذاری، تعیین ابعاد و مشخصه نویسی عظیم و پیچیده ای است که تولید آن در دفاتر طراحی جز با کمک فن آوری‌های جدید نرم افزاری ممکن نیست. فن آوری‌های نوین سخت افزاری همچون لیزر نیز در کنترل ابعاد و کیفیت نصب قطعات پیش ساخته و یا آرماتورها (بسته به نوع مصالح پوسته) کاربردی روزافزون دارد و بخشی جدایی ناپذیر از فرایند ساخت سطوح دارای قوس دوطرفه است.

دست باز طراح در خلق و چینش عناصر ساختمانی یکی از ویژگی‌های طراحی عصر جدید است. تسمان جا به جا به عوامل خود به خودی (randomness) و آزمون و خطا در طراحی فرم‌های آزاد اشاره می‌کند. برای مثال، مهندسان سازه بر مبنای طرح اولیه‌ی معمار یک سیستم سازه ای خلق و این سامانه به نوبه‌ی خود فرم‌های جدیدی را تولید می‌کند که می‌باید برای کنترل تاثیرات غیر سازه ای آن مجددا به گروه طراحی ارجاع داده شود.

نکته‌ی جالب دیگری که تسمان در معرفی پروژه ها به آن اشاره کرد، بخشی از طراحی بود که در مرحله‌ی ساخت و پس از بروز مشکلات اجرایی صورت می‌پذیرد. دتایل پیچیده‌ی اتصال قطعات قوس‌دار شیشه ای به یکدیگر و نیز به پروفیل نگهدارنده‌ی متصل به سازه در یکی از پروژه‌ها مثال مناسبی بود. طراحی این بخش از چند جنبه‌ی متفاوت دارای اهمیت است: طراحی این حد فاصل – که بخشی از پوشش سقف است – می باید به شکلی انجام شود که مرز میان پانل‌ها و نیز گاترهای دفع آب حتی الامکان نامریی شود تا از قدرت و قوت بصری کلیت طرح کاسته نشود. در عین حال، قوس‌های دوطرفه‌ی پانل‌ها با هندسه‌ی متفاوت وجود مفصلی را ایجاب می‌کند که آزادی گردشی بالایی داشته باشد و تولید و جایگزینی صنعتی و کم هزینه‌ی آن ممکن باشد. مفصلی با ویژگی‌های فوق الذکر در دفتر معماری طراحی و اولین نمونه‌های آن به کارگاه ارصال شد. با وجود طرح دقیق و اصولی این قطعه در عمل ثابت شد که تغییر و تثبیت زاویه‌ی قرارگیری مفصل برای نصب قطعات مختلف کاری دشوار و تقریبا نشدنی است. نتیجتا برای تنظیم موقعیت نصب پانل‌های شیشه ای از قطعات پلیمری استفاده شد.

مورد دیگری از مشکلات اجرایی مورد بحث، ساخت پوسته های متقاطع است. فصل مشترک نظری این سطوح یک خط منحنی فضایی است که محاسبات اولیه برای طراحی مفصل بین سطوح براساس آن انجام می‌شود. اما فصل مشترک واقعی این سطوح در زمان ساخت و حتی هنگام ساخت ماکت‌ شکل متفاوتی به خود می‌گیرد: سطوح دارای ضخامتی هستند که به جنس آنها و نیروهای وارده بستگی دارد. طراحی نهایی عناصر در چنین شرایطی جز از طریق آزمون و خطا و آنالیز کامپیوتری هزاران حالت ممکن، انتخاب حالت‌های بهینه، ساخت و آزمایش نمونه‌ی واقعی و لحاظ کردن نتایج، معایب و مزایای استفاده از هر گزینه در طرح نهایی امکان‌پذیر نیست.

رویه‌ی فوق در طرح بناهای خاص امروزه دو تفاوت عمده با چندین دهه پیش دارد: اول این که ضرورت همگرایی و فعالیت موازی معمار و مهندس سازه به منظور صنعتی کردن تولید، ساخت، نصب و جایگزینی قطعات پیش‌ساخته‌ی غیر یکسان و – در نتیجه – کاهش هزینه‌ها در حال حاضر بسیار بیشتر مورد توجه است. دوم این‌که پیش‌تر طراحان سعی بیشتری در بهینه‌سازی (optimization) بنا داشتند؛ حال آن‌‌که امروزه ارتقای کارکرد (enhancing performance) بنا اولویت اصلی است. این بدان معنی است که در طرح نهایی می‌باید فاکتورهای متعدد طراحی – و نه تنها یک یا چند اولویت - در راستای ارتقای کارکرد عمومی بنا لحاظ و در طراحی بنا تاثیر داده شوند. از این میان می‌توان به فاکتورهای زیست محیطی بنا (fitness criteria) اشاره کرد که بخشی جدایی ناپذیر از مقتضیات طرح بناهای امروزی است.

پ.ن. این نوشتار ترکیبی است از بازگویی سخنرانی الیور تسمان و مطالب و تعابیر تکمیلی از طرف خودم و این دو بخش را خیلی از هم متمایز نکرده ام که شاید مقتضای حال و هوا و زبان نیمه رسمی وبلاگ نویسی هم باشد.