Καµπυλόµορφη Γεωµορφική Αρχιτεκτονική

Transcript

1 1 Καµπυλόµορφη Γεωµορφική Αρχιτεκτονική Φανή Βαβύλη, Nίκος Tσινίκας Αρχιτέκτονες, Καθηγητές Ε' Τοµέας, Tµήµα Aρχιτεκτόνων, Α.Π.Θ. Θεσσαλονίκη, Ελλάς Περίληψη Η εργασία αυτή αναφέρεται στην γεωµορφική αρχιτεκτονική η οποία σχηµατοποιείται και χρησιµοποιεί σύγχρονα ελαφρά υλικά και καµπυλόµορφους διανυσµατικούς στατικούς φορείς. Η φύση χρησιµοποιείται ως πηγή έµπνευσης του αρχιτεκτονικού σχεδιασµού, των στατικών φορέων και της επιδερµίδας των κτιρίων. Η σπηλιά, ο λόφος, το βουνό, ο ουράνιος θόλος, το ουράνιο τόξο, το δένδρο, το λουλούδι, είναι κάποιες από τις πηγές έµπνευσης οι οποίες δρουν ως αφετηρία για τον σχεδιασµό και την κατασκευή κτιρίων. Τα πλεγµατικά συστήµατα ράβδων και καλωδίων, το χωροδικτύωµα µορφής δένδρων, οι γεωδετικοί θόλοι, είναι η επιδερµίδα του κελύφους αλλά και ως ο στατικός φορέας της κατασκευής. Τα νέα ψηφιακά ολοκληρωµένα συστήµατα σχεδιασµού (για άµεση σύνδεση αρχιτεκτονικής µορφής και στατικής λειτουργίας) δίνουν νέες προσεγγίσεις στη διαδικασία της αρχιτεκτονικής σύνθεσης. Η έρευνα για σύγχρονα εύκαµπτα, ελαφρά και έξυπνα υλικά και βιο-υλικά για την κατασκευή καµπυλόµορφων κτιρίων, συµβαδίζει µε τον φρενήρη ρυθµό της τεχνολογίας η οποία πιέζει και αυτή για την ανάπτυξη νέων υλικών και τρόπων κατασκευής ώστε να υλοποιηθούν τα µέχρι χθες απραγµατοποίητα όνειρα. Η εργασία ολοκληρώνεται µε την παρουσίαση χαρακτηριστικών κτιρίων στα οποία εφαρµόστηκαν αντίστοιχες προσεγγίσεις. Φωτ. 1 Σκαθάρι, χελιδονοφωλιά, χελώνα. Κελύφη, αντοχές, προστασία. 1. Φύση & φέροντες οργανισµοί Ο ουράνιος θόλος και το ουράνιο τόξο γίνονται αντιληπτά ως ένα τεράστιο 'προστατευτικό' κέλυφος. Οι κοιλότητες της φύσης υπήρξαν καταλύµµατα ανθρώπων και

2 2 ζώων αλλά και η πρώτη πηγή έµπνευσης για ένα προστατευτικό κέλυφος. Κοιλότητες της φύσης είναι η σπηλιά, οι κουφάλες των δένδρων, συστάδες δένδρων µε πλούσιο φύλλωµα κ.ά. Αντίστοιχες µορφές έχουν οι λόφοι και τα βουνά, τα κελύφη της χελώνας και του σκαθαριού κ.ά. Ο άνθρωπος εµπνέεται από τη φύση και κατασκευάζει καµπυλόµορφα πρωτόγονα κελύφη µε ξύλα, δέρµατα ή ακόµη και µε κοµµάτια πάγου. Φωτ. 2 Ιγκλού (ιδιοκατασκευή µε ένα πριόνι σε 15 λεπτά. 'Εξω -25 και µέσα 0 ), αφρικανική καλύβα από καλάµια, µπαµπού, ξύλο και καλύβα τσερόκι από άχυρα, ξύλα. Πλέγµατα της φύσης είναι ο ιστός της αράχνης, το δένδρο και τα κλαδιά του, το λουλούδι κ.ά. Με τα πλέγµατα της φύσης ως πηγή έµπνευσης καµπυλόµορφης αρχιτεκτονικής, οι αρχιτέκτονες σχεδιάζουν πλεγµατικά συστήµατα ράβδων και καλωδίων, χωροδικτυώµατα µορφής δένδρων, γεωδετικούς θόλους και άλλες σύνθετες µορφές που είναι ταυτόχρονα επιδερµίδα-κέλυφος και στατικός φορέας. Ο σκελετός των ζώων διδάσκει στους ανθρώπους τι σηµαίνει άρθρωση, πως ενισχύεται η αντοχή σε λυγισµό ενός κυλίνδρου, όπως το κόκκαλο, πως συνεργάζονται τα κόκκαλα µε τα νεύρα και τους µυες κ.ά. 'Ολες αυτές οι παρατηρήσεις έχουν µηχανική λογική που εύκολα 'µεταφράζεται' σε άλλες κατασκευές. Ο εύκαµπτος άξονας, οι πρόβολοι, οι ελκυστήρες-τένοντες, η µεταφορά των φορτίων από τον σκελετό στα κόκκαλα του ποδιού είναι εκεί, αρκεί να τα προσέξει κάποιος. Ολες αυτές οι φυσικές µορφές δείχνουν καθαρά την στατική τους λειτουργία και εξ' ορισµού ισχύει η αρχή 'η µορφή ακολουθεί την λειτουργία-χρήση'. Φωτ. 3 Χωροδικτυωµατικό κέλυφος αβγού (µεγέθυνση 500Χ), όστρακο λείο εσωτερικά (χώρος ζωής) και αδρό εξωτερικά (προστασία) και τοµή οστού από ευρωπαικό αγριόχοιρο µε ενισχυµένο χωροδικτύωµα (περισσότερες συνδέσεις, αντοχές). 2. Φύση & επιδερµίδα κτιρίων Στην αρχιτεκτονική, έχουν εφαρµοστεί πολλές ιδέες επικάλυψης εµπνευσµένες από µηχανισµούς της φύσης. Τα φύλλα των δένδρων, τα φτερά των πουλιών, τα λέπια των

3 3 ψαριών είναι έτσι φτιαγµένα και εξελιγµένα ώστε να προστατεύουν από το νερό όπως και τα κεραµίδια. Απλά κελύφη που προστατεύουν το περιεχόµενό τους π.χ. τα αβγά, στο µικροσκόπιο ανακαλύπτει κανείς ότι πρόκειται για χωροδικτυώµατα που δεν 'πνίγουν' το εσωτερικό του, το αερίζουν αλλά δεν βρέχεται γιατί οι σταγόνες νερού δεν περνάνε µέσα από τις µικροσκοπικές του τρύπες. Το δέρµα και οι γούνες των ζώων που διαφοροποιούνται ανάλογα µε το κλίµα αποτελούν µηχανικά ανάλογα του πάχους των θερµοµονωτικών υλικών των κτιρίων σε ψυχρά και θερµά κλίµατα. Τα µατοτσίνορα είναι κουρτίνες και περσίδες, η κόρη του µατιού ο έλεγχος του φωτισµού κ.ά. 3. Ψηφιακά ολοκληρωµένα συστήµατα σχεδιασµού Για να κατασκευαστεί ένα κτίριο που διαθέτει καµπύλα στοιχεία φέροντα οργανισµού και καµπύλα στοιχεία κελύφους ακολουθεί συγκεκριµένη διαδικασία σχεδιασµού, βασισµένη στην τεχνολογία αιχµής τόσο στον σχεδιασµό όσο και στην υλοποίηση. Θα περιγραφεί ένας τρόπος ο οποίος έχει εφαρµοστεί ήδη σε ένα µουσείο, του οποίου τα κτιριακά στοιχεία, είναι καµπύλες διπλής καµπυλότητας. Φωτ. 4 Ο σκελετός της µακέτας γίνεται µε ζυµαρικά διαφορετικών χρωµάτων και ο τρισδιάστατος ψηφιοποιητής αποτυπώνει την µακέτα σε εφαρµογή Η/Υ. Φωτ. 5 Στο ψηφιακό τρισδιάστατο µοντέλο γίνονται ρυθµίσεις και διορθώσεις και µεταφέρεται σε άλλο πρόγραµµα το οποίο υπολογίζει τις αντοχές των φορέων, του σκελετού. Δεξιά ένα τµήµα του κτιρίου κατά την κατασκευή του που θυµίζει περισσότερο 'συναρµολόγηση' παρά 'κτίσιµο' Μουσείο µουσικής ροκ στον Καναδά, αρχιτέκτων, Frank Gehry. Πρώτη προσέγγιση. Κατασκευάζεται µακέτα του κτιρίου σε κλίµακα που να διαθέτει αρκετά καλή ευκρίνεια των όγκων, των επιφανειών και του κελύφους.

4 4 Δεύτερη προσέγγιση. Το κέλυφος της µακέτας 'αποτυπώνεται' µέσω ενός τρισδιάστατου ψηφιοποιητή σαρωτή αποτυπωτή και δηµιουργείται έτσι ένα τρισδιάστατο στερεό σε σχεδιαστικό πρόγραµµα Η/Υ. Ο ψηφιοποιητής είναι ένα 'µολύβι' το οποίο ξέρει ανά πάσα στιγµή σε ποιές συντεταγµένες βρίσκεται. 'Ετσι, όσο περισσότερα σηµεία αποτυπώνονται, τόσο πειστικότερο γίνεται το ψηφιακό µοντέλο ως προς την αρχική µακέτα (πηγή: National Geographic). Τρίτη προσέγγιση. Οι όποιες αναγκαίες αρχιτεκτονικές επεµβάσεις στο κέλυφος, γίνονται πολύ πιο εύκολα στο ψηφιακό µοντέλο το οποίο έχει και µορφή πλέγµατος και έτσι, πιέζοντας ή τραβώντας ένα σηµείο τοµής δύο καµπυλών, αλλάζει το σχήµα µαζί µε τα πλέγµατα. Τέταρτη προσέγγιση. Το λίγο τροποποιηµένο ψηφιακό µοντέλο του κτιρίου φορτώνεται σε άλλο πρόγραµµα τεχνητής νοηµοσύνης όπου τα πλέγµατα αποκτούν πραγµατικές διαστάσεις φέροντα οργανισµού του κτιρίου. 'Ενα ένα τα καµπυλόµορφα στοιχεία της κατασκευής αποτυπώνονται και παραγγέλνονται σε βιοτεχνίες κατασκευής. Πέµπτη προσέγγιση. Το κτίριο, κατασκευάζεται επιτόπου ως µακέτα σε πραγµατική κλίµακα. Το παράδειγµα αυτό, δείχνει την επιτελούµενη δυναµικά σχεδόν µεταβολή της άσκησης της αρχιτεκτονικής µε αρχιτέκτονες δύο ταχυτήτων όπως ακριβώς συνέβει µε την πρωτοεµφάνιση των πρώτων Η/Υ που η τεχνολογία λόουτεκ (σχεδιαστήριο, ραπιντογράφ) έχασε από την τεχνολογία χάιτεκ (οθόνη, εκτυπωτές). Τέλος, το παράδειγµα αυτό δηλώνει µία νέα προσέγγιση-διαδικασία αρχιτεκτονικού σχεδιασµού, φωτ. 4 & 5. Φωτ. 6 Δένδρα δάσους (θόλος, προστασία), φύλλο µε υποδιαιρέσεις µίσχου, δέλτα ποταµού. 'Ιδια δοµική µορφολογία διαθέτει και το νευρικό σύστηµα. Διακλαδώσεις έχουν οι σιδηροτροχιές, τα συστήµατα αεραγωγών, κ.ά. συστήµατα Η/Μ. 4. Κυλικείο στο Νοσοκοµείο Παπανικολάου Για τον σχεδιασµό του κυλικείου επιλέχθηκε ως δοµικό και µορφολογικό στοιχείο αναφοράς το δένδρο. Η αρχιτεκτονική µορφή προκύπτει και από τη στατική λειτουργία. Πολλά δένδρα µαζί δηµιουργούν µία οροφή όπως συµβαίνει στα δάση. Σχηµατίζεται ένα µεταλλικό δάσος που ανατρέπει τα όρια ανάµεσα στο φυσικό και το τεχνητό. Ένα οικοσύστηµα που ακολουθεί τον επαναληπτικό ρυθµό µιας κρυσταλλικής δοµής όπου το µέρος ενισχύει το όλο και αντίστροφα. Πολλά δένδρα µαζί στοιχισµένα αριστερά και δεξιά σε δρόµο, δηµιουργούν έναν ηµικύλινδρο από φυλλωσιές. H εντύπωση του τόξου που µεταφέρει τα φορτία στο έδαφος είναι προφανής. H µείωση των διατοµών από τον κορµό χαµηλά προς το κλαδάκι ψηλά εµπεριέχει τη λογική της βαρύτητας και της σταθερότητας. Αν κάθε κλαδάκι µπορεί να στηρίξει γραµµάρια, το δένδρο ολόκληρο µπορεί να στηρίξει τόνους. Αν κάποιος ξυρίσει τις απολήξεις ενός δένδρου έτσι που τα κλαδιά στην κορυφή να καταλήγουν οµοεπίπεδα, τότε µπορεί να ακουµπίσει πάνω τους µία πλάκα από

5 5 σκυρόδεµα και το δένδρο να αντέξει. Tο δένδρο, ως δοµικό στοιχείο, είναι διανυσµατικός φορέας και λειτουργεί ως χωροδικτύωµα µε τάσεις θλίψης και εφελκυσµού. Φωτ. 7 Μορφές δένδρων ως στατικοί φορείς (Frei Otto). Στη µέση κτίριο του P. L. Nervi (υποστήλωµα µε κιονόκρανο και καµπυλόµορφη φατνωµατική οροφή. Σχ. 1 Προοπτική πρόσοψη & προοπτικό του κυλικείου. Σχεδιάστηκαν και κατασκευάστηκαν δώδεκα µεταλλικά δένδρα ύψους 3.50µ. Τα δένδρα αποτελούνται από τον κορµό, στον οποίο αρθρώνονται τέσσερα µεταλλικά µπράτσα, καθένα από τα οποία καταλήγει σε τέσσερεις απολήξεις-κλαδιά. Κάθε δένδρο ξεκινάει δηλαδή µε ένα κορµό και καταλήγει στην οροφή µε 16 κλαδιά, στις άκρες των οποίων κάθεται µία µεταλλική σχάρα 90x90εκ.(σε κάναβο). Φωτ. 8 Τα µεταλλικά δένδρα του κυλικείου κατά την τοποθέτησή τους. Ο κορµός του δένδρου κατασκευάζεται από κοιλοδοκό τετράγωνης διατοµής 15x15εκ. και έχει ύψος 1.80µ. Στην κορυφή του κορµού αναπτύσσονται διαγώνια (κλίση 49 ) τέσσερα µπράτσα από κοιλοδοκό τετράγωνης διατοµής 10x10εκ., µήκους 1.10µ. που σχηµατίζουν µια ανεστραµένη πυραµίδα. Στην κορυφή κάθε µπράτσου στηρίζονται διαγώνια (κλίσεις 37 & 76 ) τέσσερα µεταλλικά κλαδιά από κοιλοδοκό τετράγωνης διατοµής 5x5εκ., µήκους 1.10µ. που σχηµατίζουν επίσης µια ανεστραµένη πυραµίδα. Kάθε δένδρο (βλέπε σχέδιο άνοψης) στηρίζει εννέα φατνώµατα (90x90εκ.), δώδεκα µισά φατνώµατος (45x90εκ.) και τέσσερα τέταρτα φατνώµατος (45x45εκ.). Η επιφάνεια

6 6 στέγης κάθε δένδρου είναι 13µ2 περίπου (3.60x3.60µ.). H στέγη έχει εµβαδόν 155.5µ2 (12x13µ2). Ο εσωτερικός χώρος είναι 78µ2. Οι πόρτες τοποθετούνται αξονικά ανάµεσα στα δένδρα - υποστυλώµατα. Η υάλινη επιδερµίδα επιλέχθηκε να ακολουθεί την ανάπτυξη του δοµικού στοιχείου (δένδρου), αντί να κατασκευασθεί ένα ορθογώνιο γυάλινο παραλληλεπίπεδο. Για την κατασκευή των περιµετρικών τοίχων (επιδερµίδας) τοποθετούνται κουφώµατα αλουµινίου σε σχήµατα ορθογωνίου, τραπεζίου και τριγώνου µε διάφορες κλίσεις ως προς την κατακόρυφο. Η τελική πολύπλευρη πτυχωτή κατασκευή αντικατροπτίζει τις φυλλωσιές που περιβάλλουν το περίπτερο του κυλικείου, διατηρώντας ζωντανή τη γεωµετρία της σχέσης του φυσικού µε το τεχνητό περιβάλλον. Φωτ. 9 Ο εσωτερικός χώρος του κυλικείου. Φωτ. 10 Πρόσοψη και προοπτικά του κυλικείου Σχόλιο. Το παράδειγµα του κυλικείου αφορά µια απλή, µικρή σε µέγεθος µεταλλική κατασκευή σε σύγκριση µε όσα συµβαίνουν στην αρχιτεκτονική, παγκόσµια. Το κτίριο απαίτησε πολλές ώρες συζητήσεων και επίβλεψης. Και αυτό γιατί, οι µεταλλικές κατασκευές αυτού του τύπου δεν είναι οικείες στη χώρα µας σε αντίθεση µε τις κατασκευές οπλισµένου σκυροδέµατος.