مقدمه
قبل ازهر بحثی لازم به توضیح در مورد معماران این بنا لازم است:
خاویرجی.پیوز دارای مدرک دکترای معماری از مادرید است|:مدرک فوق لیسانس خود را در طرحی بنا از دانشگاه کلمبیا گرفته.در طول تحصیل خود برنده بورس های تحصیلی مختلفی از آکادمی هنرهای زیبا در روم سالزبورگ و....هم بوده است.پیوزازسال 1987مشغول تدریس در رشته معماری دانشگاه پلی تکنیک مادرید و سوپریرتکنیکال اسکول مادرید و معماری سی.ان.یواست.
ماریا رزا سرورا نیز دارای مدرک دکترای معماری از دانشکده معماری سوپریر تکنیال اسکول مادرید است.او نیز همانند پیوز در دوران تحصیل خود برنده بورسیه های تحصیلی بسیاری شده است.از سال 2001 مشغول تدریس درس ترکیب معماری در دانشکده معماری الکالاست ضمن اینکه از سال 1988 تا 2002 نیز استاد معماری سی.ای.یو در مادرید بوده است.وی در سال 2004 به عنوان رئیس دانشکده معماری سوپریر تکنیکال اسکول بر گزیده شد.
در سال 1993 ماریا رزا سرورا و خاویر پیوز کارگاه آموزشی بین المللی بیونیک و معماری را در کوئنکا(اسپانیا) پایه گذاری کردند که از آن زمان تا به حال پیشرفت های بسیاری در زمینه آموزشی و پژوهشی در راستای آموختن از طبیعت و تاثیر گذاری آن بر تفکرات هنرها و معماری معاصر کرده است.از سال 1998 این گروه فعالیت های حرفه ای خود را به بسط معماری،تجدیدو نظریات طراحی شهری که از شناخت عمیق منطق قوانین مربوط به انعطاف پذیری،قابلیت سازگار شدن با محیط و صرفه جویی در انرژی موجود در تمام اجزای طبیعت ناشی می شود،اختصاص داده است.
در سال 1985 شرکت شروع به اولین تجربه طراحی و ساخت سازه های پیچیده و پویا complex and dynamic کرد. در سال 1992 سرورا و پیوز فعالیت های پژوهشی خود را به سازه های بیولوژیکی در طبیعت و تاثیر آن بر مهندسی سازه های مدرن و معماری اختصاص دادند.نتیجه این تجربیات،کشف یک سازه جدید و مفهومی نوین برای ساخت و ساز بود:بیواستراکچر (bio_structure )ثمره این پژوهش ها دستیابی به یک مدل جدید و خارق العاده از فضاهای عمومی بود که رکورد ارتفاعی راتا 1228 متر افزایش می داد.پس از ممکن شدن چنین ارتفاعی،بسط و گسترش مدل شهری جدید برای کلانشهرها بر اساس اهداف پایدار و ارزش های انسانی قرار گرفت.
ریچارد کربی در کتاب خود به نام شهرنشینی در چین نوشته است:(شهرهای چینی اغلب به طرزی گسترده تعداد چشمگیری از بخش های همجوار را ضمیمه نواحی اداری خود می سازند تا کنترل نیازهای ذخیره حیاتی شهری همچون مخازن آب و کارخانه های تولید نیروی برق را تامین کنند. در نتیجه بسیاری از شهرهای چین نواحی وسیع روستایی را در بر می گیرند که مردم ساکن در آنها چندین مایل دور از شهر زندگی می کنند در عین حال که رقم رسمی جمعیت شهر راافزایش می دهند.
جمعیت جهان در سال 1990 حدود یک میلیارد و 250 میلیون نفر محاسبه شده بود.در سال 2000 این جمعیت به شش میلیارد نفر رشد پیدا کرد.خوشبینانه ترین احتمال برای سال 2050 بالغ بر دوازده میلیارد نفر است.در طول صد سال اخیر:شهرها برنامه ریزی و استراتژی های شهری خود را بر اساس متمرکزسازی های با اهمیت آسمانخراش هاو گستردگی مناطق مسکونی با جمعیتی متمرکز تغییر داده اند.مرسوم شدن این روند باعث از بین رفتن تصاعدی لایه های نباتی زمین و اتلاف نامعقول انرژی و تاراج محیط زیست شده بود.
ده میلیون نفر نمی توانند در جامعه ای که بر اساس قوانین و ارتباطاتی که برای ده درصد همان مقدار جمعیت برنامه ریزی شده است زندگی کنند.
ناتوانی مدل های شهری که در قرن بیستم استفاده می شدند برای شانگهای غیر قابل استفاده بودند و قادر به حل مشکلات ناشی از جمعیت زیاد و رشدسریع آن نبودند.هر چند همان جمعیت نیز نشانه هایی از ناکار آمدبودن مدل های سنتی شهری را نشان می دادند.به نظر می رسد فلسفه شهری موجود بر اساس تجزیه نگران کننده یک حقیقت نگاشته شده است:
ما باید شعار کهنه اثرات حداقل محیط پیرامون را با شعار جدید نفوذ هر چه بیشتر محیط پیرامون جایگزین کنیم...
بیواکولوژی شهری:مدلسازی واقعی
بیونیکو بیواکولوژی دو مفهوم سازنده از فلسفه شهری هستند:پذیرش بی چون و چرای رشد عمودی شهرها با منطق استفاده عاقلانه از انرژی با گسترش بدون مرز و ایجاد شهرهای کوچکتر وابسته به هسته مرکزی(ایجاد شهرهای اقماری)مواجه شد.
مدل های موجود آسمانخراش هابه خاطر محدودیت های تکنولوژیک و طبیعت غیر انسانی شان بسیار غیر موجه هستند.اینمدل ها نمی توانند پاسخ مناسبی برای بخش عمده گسترش عمودی شهرها باشند.از زمان ساخت بنای امپایراستیت در سال 1931 با ارتفاع 380 متری اش تا برج های امروزه پتروناس با 450 متر ارتفاع تنها توانسته ایم ارتفاع را 70 متر افزایش دهیم.
بعد از فلسفه بیولوژیک با شعار طبیعت اولین و بهترین بیونیک در اواسط قرن بیستم در روسیه به عنوان شاخه ای از علم سایر علوم طبیعی و نکنیک های مهندسی متولد شد.بیونیک قصد داشت یک نظام ارتباطی بین بیولوژی و تکنولوژی صنعتی باشد.موضوع آن مطالعه سازه ها و فرایند های مختلف موجود در پدیده های بیولوژیک است تا فهم بهتر این موضوعات باعث پیشرفت گسترش و انسانی کردن محیط مصنوع افراد بشر شود.
شهر عمودی و برج بیونیک
برج بیونیک اولین مدل موجود از سازه های شهری بیواکولوژیکال است که بر مبنای شرایط و قواعد محیط های شهری و اجتماعی شهرهایی که ساخته می شوند پایه ریزی شده بود.نگاهی به فرم بنا محدودیت های حداکثر را برای امکان رشد بنا با دانش امروزی نشان می دهد.
هر شهری در دنیا صرف نظر از سطح پیشرفت اجتماعی و اقتصادی اش ساخت عمودی شهری را آغاز کرده است.ساخت و سازی که میزان رشد ارتفاع و گسترش آن با افق آینده شهر مورد نظر به شدت مربوط است.
بلند و سبک وانعطاف پذیر
شهر عمودی بر اساس مدل های طبیعی طراحی شده است:سبکی و استحکام استخوان های پرندگان انعطاف پذیری ساختار سبزیجات و رشد بر اساس مدل طبیعی ساختار یک درخت و ریشه های پراکنده آن.
شهر عمودی بیونیک برای دو مجموعه شهری بیواکولوژیک در نظر گرفته شده است که یکی از آنها درون دیگری قرار دارد.مجموعه شهری اول رشد و گسترشی عمودی و دیگری افقی دارد.مورد اول یعنی برج بیونیک برای 12 همسایگی عمودی که ارتفاع هر یک به طور متوسط 89 متر است در نظر گرفته شده است.هر طبقه شامل دو گروه از ساختمان ها می شود:داخلی و خارجی.هر دو نوع این ساختمان ها گرد یک باغ عمودی بسیار وسیع قرار گرفته اند.مورد دوم یا پایه جزیره محدودهای به قطر یک هزار متر است که بناهایی با ارتفاع های متفاوت باغ های وسیع دریاچه ها و فضاهای ارتباطی در آن پراکنده شده اند.آینده نگری برای کاربری های آتی هر دو مجموعه بسیار متنوع و متعدد است:هتل ها شرکت ها و ادارات مجموعه های مسکونی تجاری ورزشی موقوفات فرهنگی فضاهای بازی پژوهش در خصوص برج بیونیک از سال 92 توسط تیم علمی سرورا و پیوز آغاز شد که نتیجه آن نشر یک نظریه جدید بیونیک بر مبنای قواعد ساختاری قطعات بیولوژیک قابل انعطاف و مستحکم بود.مدل ساختاری عمدتا از تجلیل علمی تغییرات ساختاری که در سبزیجات به وجود می آیند الهام گرفته شده بود که حد و مرز ارتفاعی معمول را به طرز قابل توجهی افزایش می داد.
طبیعت با تیر و ستون ساخته نشده
بلکه با قوانین رشد بر پا شده است.
منطق ساخت طبیعت باعث صرفه جویی در انرژی
قابلیت سازگار شدن و انعطاف پذیر بودن می شود.
سازه بیونیکی فرکتال
با انتشار نام سازه بیونیکی فرکتال،یک انقلابدر رشد سازه و تکنولوژی مربوط به آن در دنیای علم ایجاد شد که همچنان در حال گسترش و توسعه است و بر مبنای یک ایده ساده و معمولی قرار دارد:تقسیم کردن پیوسته سیستم های پیچیده فرکتال به ریزترین اجزای آن.ساخت و سازه های رایج معمولا بر مبنای یک سیستم ساده قرار دارد:ستون، تیر، کانال های تاسیساتی و...
اما طبیعت بر اساس توسعه پایداری از سیستم های پیچیده بنا شده است:سیستمهای پویا و قوانین رشد.
سه هزار سال پیش جنگجویان و کارگران چینی آجرها و سنگها را در مسیرهای پر فراز و نشیب بر روی هم گذاشتند تا با ساخت سمبلی شکوهمند از اقتدار و درایت خود،طولانی ترین بنای افقی جهان را به نام خود ثبت کنند.
بیونیک
انسان از ابتدای آفرینش به نوعی از محیط زیست اطراف خود الهام گرفته است و در ساخت و طراحی وسایل مورد نیاز خود از آن ها استفاده نموده است.
"بیونیک"در لغات نامه به معنای "زیستار شناختی"یا به کارگیری اندام های ساختگی طبیعت است که برای اولین بار این واژه توسط دانشمند آمریکایی به نام "جک ای.استیل"در سال 1959 به کار برده شد، وی بیونیک را علم سیستم هایی که شالوده و پایه تمامی آن ها سیستم های زنده اند، می داند. بیونیک دانان هم چون رابطی اند که پدیده های گوناگون را با الگوهای زنده مقایسه مب کنند.به عبارتی دیگر برای هر پدیده، الگوی زنده می یابند.
امروزه هر جا سخن از تکنولوژی به میان می آید، انواع ماشین ها، کامپیوترها، ساختمان های بزرگ، وسایل ارتباط جمعی و دیگر ابزار و آلات موجود در صنایع و نقش موثر آن ها در اقتصاد و فرهنگ جامعه، در ذهن انسان تصویر می شود.طبیعی است که این وسایل همان دستاوردهای تکنولوژی است که پاسخگوی نیازهای اساسی برای انسان معاصر می باشند، اما چنان چه به مسیر تکنولوژی بنگریم، کم و بیش به منشا برخی پدیده ها پی می بریم، به این که هر پدیده صنعتی یا ساختمانی از کدام الگوی زنده طبیعت الهام گرفته است، شاید در آن صورت تکنولوژی جلوتر از زمان گام بردارد. بنابراین لازم است ارتباطی با اصول منطقی و علمی بین سیستم های ماشینی و سیستم های زنده پایدار شود.سال هاست که محققان در پی یافتن چنین ارتباطی هستند تا از طریق آن چگونگی شکل گرفتن سیستم های مختلف زندگی را ارزیابی کنند. این محققان با تلفیق دو واژه "بیولوژی"و"تکنیک"، علم "بیونیک" را بنا نهاده اند.
معماری بیونیک
"چارلی لوکستون"از پیشگامان عرصه معماری بیونیک می باشدو استفاده بجا از مواردی که موجب استحکام ساختمان و ایجاد تنوع به طوری که باعث ایجاد آرامش در آن فضا شود را مد نظر معماران بیونیک می داند. در اصل مهم ترین چیز برای معماران بیونیک آن است که ساختمان تپش و زنده بودن خود را القا کند.
بیونیک و معماری بیونیک علمی است که به الهام یابی فنی از ساختمان ها،رفتارها و ارتباطات گوناگون عالم جانداران می پردازد. انسان در طول زندگی خود سعی دارد که برای ساخت و طراحی مکان ها وسایل مورد نیاز خود از طبیعت و محیط زیست اطراف خود الهام بگیرد.(جواد ایرجی، مقاله معماری بیونیک)
به عنوان مثال، ساختمان بدن خفاش برای " لـوناردو داوینچی" ایده ای بود تا بتواند ماشین پرنده را طراحی کند. نیروهای عضلانی و در عین حال سرعت زیاد دلفین ها، جرقه ای برای ساختن زیر دریایی بود یا می توان به "سامار"اشاره کرد که این میوه پس از جدا شدن از گیاه مورد نظر، بال هایش را با زاویه ای مشخص باز کرده به صورت منحنی و با وزش باد شروع به چرخش کرده و سپس آرام به زمین می افتد.دانشمندان با الهام گیری از این گیاه به طراحی بالگرد روی آوردند.(لوسین ژراردن، بیونیک،ترجمه دکتر محمود بهزاد و مهندس پرویز قوامی،الهام از جهان زنده برای ساخت جانداران مصنوعی)
در زمینه خود معماری و ساخت با وسایل خود ساختمان نیز معماران و مهندسین از عالم طبیعت بهره گرفته اند. بنا ها در معماری بیونیک با معماری طبیعی یا با استفاده از مواد شکننده و ناپایدار ساخته می شوند ویا از یک مکان طبیعی که در زمین یا صخره شکل گرفته استفاده می شده است. یکی از این مکان های طبیعی،غارها هستند.معماری غاری که معمولا جنبه ای از معماری مقابر است از عصر باستان وجود داشته واز بارزترین نمونه های این سبک معماری می توان به معابد"کاتوکو مب"رم و " ناپل" و مقابری در لبنان اشاره کرد.کیلیساهای سنگی در ارمنستان و نیز غارهای بسیار بزرگ مسکونی مکشوف در "گورمه"ترکیه و "مانرا"در جنوب ایتالیا نیز از دیگر نمونه های این سبک معماری است. این بناها احتمالا چیزی شبیه به لانه های بزرگ موریانه ها که هزاران موریانه را در خود جای می دهند، بوده اند.معماری گلی یا خاکی را نیز می توان یکی از شاخه های معماری طبیعی در نظر گرفت.
شهرهای قدیمی و تاریخی هم چون معماری بیونیک، فقط محدود به چند نقطه خاص در دنیا نیست.از گرمترین نقطه دنیا تا سردترین نقطه، سعی در الهام گیری از طبیعت بوده است.در کلبه های برگ و چوب بومیان آمازون، بناهای اسکیموهای بومی آلاسکا و گریلند نیز الهام گیری به وضوح دیده می شود.
طی نزدیک به 4 میلیاردسال از آفرینش زمین، طبیعت خود، تبدیل به طراح و معمار نهایی شده است.در این مدت گیاهان و جانداران توانسته اند با تزیینات و طراحی های لازم بر مشکلات محیط زیست خود فایق آیند و انسان نیز در طول زندگی خود همیشه سعی داشته برای ساخت و طراحی مکان ها و وسایل مورد نیازخود از طبیعت و محیط زیست اطراف خود الهام بگیرد.
به عنوان مثال 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 مطمن برای خود طراحی می کنند، .(محمد جدیری عباسی، مقاله معماری بیونیک،ص2 )، موریانه ها خانه های خود را در بیابان و در هوای بسیار گرم می سازند و تلاش می کنند با کندن راه هایی پیچیده در خاک، سیستم گرمایی و تهویه داخل لانه های خود را خنک و متعادل نگه دارند.
خاک انباشت لانه های آن ها به صورت یک مجموعه کامل طراحی شده تا بتوانند نیازهای طبیعی خود را تامین کنند، این ها همه معماران طبیعت اند.
به طور کلی معماری بیونیک مبارزه ای است با خشنودی از خود و تمایلی است به باز سازی.
نمونه هایی که در آن ها از دانش بیونیک در طراحی استفاده شده می توان به استادیوم المپیک مونیخ آلمان، بانک کارموز در فرانکفورت آلمان، ساختمان اینولیک در کمبریج، پروژه نخل در دبی، برج شانگهای چین، و مرکز تحقیقات لندن که در ساخت آن از گیاهی به نام لوتوس الهام گرفته شده است.
ارتفاع 1228 متر، ساکنین 100 هزار نفر، تعداد طبقات: 300 طبقه، مساحت کل: 2 میلیون متر مربع، 360 آسانسور عمودی و افقی با سرعت 15 متر در ثانیه.
تمامی این موارد تعادل شگرفی بین برج بیونیک و طبیعت ایجاد می‌کند. صد هزار نفر به جای اشغال کردن محدودهای به شعاع دو کیلومتر، در شهر عمودی به شعاع نیم کیلومتر ساکن شده‌اند تا به شمار "طبیعت اولین و بهترین" فلسفه بیولوژیکی پاسخ گویند و زمین را به طبیعت باز گردانند و این احترام به طبیعت شاید یکی از نکاتی باشد که در آینده بتواند این پروژه در حال اجرا را ماندگار کند.
اولین و مهمترین نکته‌ای در ساخت بنایی مرتفع باید به آن توجه شود، مقاومت آن در برابر باد و زلزله است. این مسئله در برج بیونیک با ساخت پی‌های محکم از ریشه درختان تنومند حل شده است.
ریشه‌های شناور در خاک درخت، این سازه بی‌نظم را قادر می‌کند تا نیروی باد را به صورت متلاشی و خرد شده به زمین منتقل کند و در برابر نیروهای حرکتی حاصل از زلزله مقاومت لازم را داشته باشد.
پیوز و سرورا با علم به این نکته و همچنین آگاهی از این که پی‌های افقی برای مقاوم‌سازی سازه‌ای بلندتر از پانصد متر مناسب نیستند. طرح خود را بر روی فونداسیونی ریشه مانند مستقر کردند.
همچنین قسمت فوقانی این بنا قابلیت نوسان، توانایی ایستادگی در مقابل بادها و طوفان‌های سنگین را دارد، البته این نوسان به قدری آرام انجام می‌گیرد که برای ساکنین آن محسوس نیست.
حجم کلی آوندی شکل برج بیونیک به وضوح ایده گرفتن آن را از طبیعت نشان می‌دهد.
اما این تنها شکل ظاهری آوند نیست که در این طرح از آن استفاده شده است. سیستم سازه‌ای آوندی در قسمت‌های مختلف برج دیده می‌شود.
عملکرد همه نود و دو ستون برقرار کننده ارتباط عمودی این برج بوسیله سیستم آوندی تعریف شده اند. وظیفه این ستون‌های خیابانی جابجا کردن ساکنان، آب، انواع مختلف سیالات موجود و انرژی لازم برای کل محدوده است (درست مانند وظیفه آوند در ساختار گیاهی).
ساختار این ستون‌های خیابانی، سوراخی است که با غشای نازک و پیچ و تاب خورده‌ای شکل گرفته و اطرافش با بتن‌های خاصی پوشانده شده و در نهایت شکلی کپسول مانند به خود گرفته است.
پیچ خوردگی غشا باعث بالا رفتن استحکام مجموعه و همچنین قابلیت انعطاف در برابر بار غیر متمرکز و بی‌نظم فشار باد می‌شود.
یکی از مشکلات دایمی برج‌های بلند، آتش سوزیهایی است که خانه و محل آسایش ساکنین را به جهنمی تبدیل می‌کند، حتی تصور این فاجعه که صدهزار نفر داخل تله‌ای آتشین در حال خفگی هستند، غیر قابل تحمل است. سرورا و پیوز پاسخ این مشکل را نیز در طبیعت یافته‌اند.
حلقه‌های متحدالمرکز داخل درخت‌ها جای دارند، مانند لایه‌های هوا باعث خفگی آتش و مانع گسترش آن می‌شوند. برج بیونیک نیز اینچنین طراحی شده است که مانند این حلقه‌های متحدالمرکز عمل می‌کنند و در حقیقت مانند تشک‌های هوایی هستند که آتش وارد آنها نمی‌شود و خروج از بنا را برای ساکنین میسر می‌کند.
تهویه برج بیونیک با الهام از آشیانه پرندگان صورت می‌گیرد؛ پوسته خارجی این برج همانند این آشیانه‌ها در عین استحکام متخلخل است. این پوسته اجازه می‌دهد نور و هوا به صورت کنترل شده داخل فضا شوند و یک سیستم تهویه مطبوع طبیعی در فضای داخلی بوجود آید. این سیستم اجازه می‌دهد با وجود امکان پذیر نبودن بازکردن پنجره‌ها به دلیل وجود بازشوهایی در پوسته آلومینیومی خارجی بنا، هوای تازه وارد فضا شود. پیوز و سرورا پس از پژوهشی چندین ساله کار طراحی خود را در سال 2000 به پایان بردند و این پروژه با برآورد هزینه‌ای بالغ بر پانزده میلیارد دلار در حال اجرا و از مزیت‌های آن اسکان حین اجرا است. طراحان و مهندسان این پروژه می‌گویند که به محض اتمام طبقه اول امکان ساکن شدن مالکین این طبقات میسر است و این یعنی پانزده سال قبل از اتمام کامل ساخت برج بیونیک.
منابع و ماخذ
1- احمدی شلما نی، محمد حسین(1364)، آشنایی با معماری بیونیک، نو آوران دانشگاه پارسه، تهران.
2- گلپرور، نازنین(1358)، انسان-طبیعت-معماری، انتشارات طحان، تهران.
3- مجله 36 معماری و فرهنگ.
