ευχαριστίες Tις ευχαριστίες μου σε όσους και όσες με βοήθησαν στην εκπόνηση της παρούσας ερευνητικής εργασίας.

ευχαριστίες Tις ευχαριστίες μου σε όσους και όσες με βοήθησαν στην εκπόνηση της παρούσας ερευνητικής εργασίας. Στην επιβλέπουσα της εργασίας κυρία Μαρία Βογιατζάκη, Αναπληρώτρια Καθηγήτρια του Τμήματος Αρχιτεκτόνων Μηχανικών Α.Π.Θ., η οποία προσέφερε άμεσα την πολύτιμη βοήθεια της. Οι συνεχείς και αποτελεσματικές συζητήσεις που είχαμε, με βοήθησαν να ολοκληρώσω την εργασία ενώ παράλληλα διεύρυναν τους μαθησιακούς μου ορίζοντες. Η παρουσία της ήταν δυναμική σε όποια προβλήματα παρουσιάστηκαν και οι γνώσεις που μου μετέδωσε κρίνονται σημαντικές σε αυτή τη μελέτη. Επίσης στον υποψήφιο διδάκτορα του τμήματος Αρχιτεκτόνων Μηχανικών Α.Π.Θ. Γουρδούκη Δημήτρη, στην Δαδάτση Δομινίκη και στον Αδαμαντίδη Ερμή, για τη συνεισφορά και τις ωφέλιμες παρεμβάσεις τους. Μιρτσόπουλος Ιωάννης Θεσσαλονίκη, Ιούνιος 2012

στην Θάλεια

Περιεχόμενα Πρόλογος 07 1_ Φορέας και αρχιτεκτονική μορφή 13 i. Από την αρχαιότητα στον 18ο αιώνα 14 ii. Από τον 19ο αιώνα ως τις αρχές του 20ου 16 iii. Μοντερνισμός 20 a. Έκφραση της στατικής λειτουργίας 23 b. Η έννοια του αβαρούς 23 c. Πειραματισμοί και χρήση μοντέλων 24 d. Υπολογισμοί & χρήση ηλ.υπολογιστών 29 iv. Μετά το μοντερνισμό εποχή 33 v. Digital προσέγγιση 35 a. Computerization or Computation? 39 b. Parametric or Algorithmic? 40 c. Structural optimization 43 2_ Προγραμματισμός και λογισμικά 54 3_ Εφαρμογές 65 Συμπεράσματα 71 Βιβλιογραφία 75

Η σχέση μορφής και φορέα στην ψηφιακή προσέγγιση της αρχιτεκτονικής Η μορφή και η στατική λειτουργία, δύο από τα κυριότερα συστατικά της αρχιτεκτονικής, έχουν μια ιδιαίτερη σχέση μεταξύ τους. Οι κανόνες, από τους οποίους καθορίζεται η μεταξύ τους σχέση, συχνά καθορίζουν το αρχιτεκτονικό αποτέλεσμα. Η ανάπτυξη της τεχνολογίας, η είσοδος ψηφιακών μέσων στη διαδικασία σύλληψης ενός αρχιτεκτονήματος και η δυνατότητα διαχείρισης πολύπλοκων σχέσεων (μαθηματικών ή όχι), έχουν θέσει νέους κανόνες στο παραπάνω δίπολο. Είναι κοινά αποδεκτό πως η ψηφιακή προσέγγιση της αρχιτεκτονικής απαιτεί μια διεπιστημονική αντιμετώπιση όλων των ζητημάτων ή αλλιώς συστατικών - που τη διαμορφώνουν. Βασικό ερώτημα όμως αποτελεί ποια είναι τελικά η νέα σχέση που έχει διαμορφωθεί και κατά πόσο αυτή έχει επηρεάσει τη γραμμική και διαδοχική φύση του σχεδιασμού όπου ο φορέας «επιλύεται» αφότου έχει γεννηθεί η αρχιτεκτονική μορφή. Η μορφή προπορεύεται της εξασφάλισης στατικής λειτουργίας ή το τελικό κέλυφος είναι αποτέλεσμα της ταυτόχρονης θεώρησης μορφής και φορέα στο σύγχρονο ψηφιακό παράδειγμα της αρχιτεκτονικής; Πιο συγκεκριμένα, στις περιπτώσεις μορφογενετικών αλγορίθμων, έχει ανατραπεί αυτή η λογική κι αν ναι με ποιόν τρόπο;

Πρόλογος Μελετώντας την ιστορία της αρχιτεκτονικής, γίνεται αντιληπτό πως η μορφή και η στατική λειτουργία, εκτός από δύο κύρια συστατικά που την ορίζουν, έχουν μεταξύ τους μια σχέση τόσο στενή, όσο και παλιά. Οι κανόνες, από τους οποίους καθορίζεται, αλλάζουν μέσα στο χρόνο και επαναπροσδιορίζονται σε κάθε αρχιτεκτονική περίοδο. Σήμερα, δεν σχετίζονται μόνο με την αέναη αναζήτηση της πολυπόθητης μορφής, αλλά και με την αυξημένη χρήση ψηφιακών τεχνολογιών, τις οποίες δε θα μπορούσαν να αγνοήσουν οι κλάδοι της αρχιτεκτονικής και της μηχανικής. Η πληροφορική και η τεχνολογία έχουν εισβάλει σε όλα τα στάδια της αρχιτεκτονικής διαδικασίας, από τη γέννηση της αρχιτεκτονικής μορφής, που συχνά πηγάζει μέσα από υπολογιστικά μοντέλα και πειραματισμούς, αναπαραστάσεις στον τρισδιάστατο χώρο μαθηματικών εκφράσεων και εξισώσεων, μέχρι την υλοποίησή της. Δεδομένης της ταχύτητας εξέλιξής τους, το κτισμένο περιβάλλον συνεχώς μεταβάλλεται, φιλοξενώντας τέτοιες μορφές, με συνέπεια η αρχιτεκτονική να αποκτά μια καινούρια ταυτότητα. Ο πειραματισμός αποτελεί σχεδόν πάντα χαρακτηριστικό της εκάστοτε avant-garde αρχιτεκτονικής. Στα μέσα του 20ου αιώνα, η εφεύρεση και ανάπτυξη των υπολογιστών ανοίγει νέους ορίζοντες. Η είσοδός τους στη 09 Πρόλογος

μηχανική ολοένα και περισσότερο τη δεκαετία του 1960 και η εκτεταμένη χρήση τους σήμερα διευκόλυνε πολύ τη διαδικασία του πειραματισμού και επέτρεψε πολλές επαναλήψεις των πειραμάτων σε ελάχιστο χρόνο. Ήδη από το 1961 ο Konrad Wachsmann, στο βιβλίο του Turning-point in building, επέμενε ότι στο μέλλον οι αναλύσεις των φορέων κάθε είδους κτιρίου, δε θα επικεντρώνονται σε αυτό ως οντότητα, αλλά στον τρόπο με τον οποίο αυτό φτιάχνεται έρευνα που προηγείται της κατασκευής και ότι καινούριοι τρόποι μελέτης και έρευνας θα αναπτυχθούν για αυτό το λόγο. Προσωπικότητες της ίδιας εποχής, όπως ο Buckminster Fuller και ο Frei Otto, είχαν ήδη υιοθετήσει στη δουλειά τους τη συστηματική ανάλυση των αρχών και των ιδιοτήτων των κατασκευών, αγνοώντας παράλληλα τη σύνδεση της μορφής με την κάτοψη (Frei O., 2005). Αξίζει επίσης να σημειωθεί πως η μέθοδος φωτογραμμετρίας των μοντέλων που εφάρμοζε ο Frei Otto υπήρξε ο προάγγελος των μετέπειτα εξεζητημένων και εξελιγμένων λογισμικών αναζήτησης αρχιτεκτονικής μορφής (Frei O., 2005). Τα τελευταία 15 χρόνια, η αρχιτεκτονική προσεγγίστηκε με γνώμονα τις κοινωνικές και πολιτισμικές ιδιαιτερότητες του ατόμου. Συγκεκριμένα, περνώντας στη δεκαετία του 1990, η αρχιτεκτονική σύνθεση επικεντρώθηκε σε εξατομικευμένα χαρακτηριστικά. Η τάση αυτή δημιούργησε την ανάγκη εξατομίκευσης της αρχιτεκτονικής μορφής. Αυτή με τη σειρά της οδήγησε σε νέους πειραματισμούς για την αναζήτηση νέων, μη συμβατικών κατασκευών σε επίπεδο μορφής, φορέα και υλικών. Συγκεκριμένα ο φορέας, ενσωμάτωσε πολλά στοιχεία που σχετίζονταν με τον τρόπο με τον οποίο προέκυψαν οι κατασκευές, το πολιτιστικό υπόβαθρο που ενθάρρυνε τη δημιουργία τους και την τεχνογνωσία που απαιτούνταν προκειμένου να υλοποιηθούν (Voyatzaki M., 2011). Έκτοτε, ο φορέας των κατασκευών δεν αντιμετωπίζεται ως ένα ερώτημα που πρέπει να απαντηθεί ξεχωριστά από τη μορφή, αλλά ως ένα αναπόσπαστο κομμάτι 10

της, που πρέπει να επιλεγεί με τέτοιο τρόπο, ώστε να εναρμονίζεται και να ενσωματώνεται σε αυτή. Η αρχιτεκτονική της τελευταίας δεκαετίας προσπαθεί να υιοθετήσει αυτή τη λογική. Προκειμένου όμως η μορφή και ο φορέας να θεωρηθούν ταυτόχρονα κατά τη διαδικασία μορφογένεσης, η ανάγκη για ψηφιακές τεχνολογίες, έρευνα και καινοτομίες μέσα από μια διεπιστημονική προσέγγιση είναι πιο έντονη από ποτέ. Η επιθυμία του Cecil Balmond για φορείς οι οποίοι δεν υπακούν σε έναν κάνναβο, δε θυμίζουν παρατεταγμένους φαντάρους σε στρατιωτική παρέλαση και δεν ακολουθούν μονότονες ρυθμικές επαναλήψεις υποστυλωμάτων και δοκαριών, αποτελεί πραγματικότητα (Balmond C., 2002). Η υλοποίηση της προϋποθέτει εργαλεία και μέσα που μόνο η σημερινή εποχή μπορεί να παρέχει. Οι δυνατότητες που προσφέρει η εποχή δεν είναι μονομερώς προσανατολισμένες στη σχέση μορφής και φορέα. Έχουν επηρεάσει συνολικά την αρχιτεκτονική σκέψη και την υλοποίηση της. Μέχρι πρότινος οι φορείς των κατασκευών, ακολουθούσαν τα πρότυπα που καθιερώθηκαν κατά το μοντέρνο και μεταμοντέρνο κίνημα, τόσο σε επίπεδο υλικών όσο και διατομών (Voyatzaki M., 2011). Οι διαθέσιμες, για την εποχή, πληροφορίες και δυνατότητες έπρεπε να χρησιμοποιηθούν ως υλικά μιας συνταγής που θα οδηγούσε σε έναν φορέα συγκεκριμένων χαρακτηριστικών, με αποτέλεσμα αυτός να θεωρείται σε δεύτερη φάση του σχεδιασμού. Ως αποτέλεσμα, αναζητούνταν η βέλτιστη λύση του, με βάση την οποία ικανοποιούνταν η μορφή ή το κέλυφος. Σήμερα, η λογική αυτή εγκαταλείπεται. Ο φορέας μελετάται την ώρα που η μορφή, ή οποιαδήποτε άλλη παράμετρος, αλλάζει μέσω αλγορίθμων ή γλωσσών προγραμματισμού που συμμετέχουν στη διαμόρφωση του κελύφους του αρχιτεκτονήματος. Η διεργασία αυτή συχνά υιοθετεί το στοιχείο του πειραματισμού, ο οποίος πραγματοποιείται σε ελεγχόμενες συνθήκες, επιτρέποντας στο χρήστη την αλλαγή επιμέρους παραμέτρων, 11 Πρόλογος

προκειμένου να αξιολογήσει την αρτιότητα του συστήματος φορέα μορφής. Η παράμετρος της υλικότητας δεν παραμελείται σε αυτό το σύστημα. Αποτελεί κομμάτι της ερευνητικής διαδικασίας και του πειραματισμού και δεν είναι λίγες οι φορές που απαιτεί ιδιαίτερους χειρισμούς και καινοτομίες ώστε να συμπληρώσει τις δομικές-μορφολογικές απαιτήσεις των κατασκευών. Φυσικά ως συνδετικός κρίκος των παραπάνω αναγνωρίζεται η διεπιστημονική προσέγγιση του θέματος, όπως παραδέχεται και ο Peter Rice: Οι καλές ομάδες στελεχώνονται από διαφορετικούς ανθρώπους. Ανθρώπους που με τη διαφορετικότητα και τη συμπεριφορά τους συνεισφέρουν, και με την πρόθεση τους να συνεργαστούν και να αποδεχτούν την παρουσία και τη συμπεριφορά των συναδέλφων τους, για λίγο τουλάχιστον, μπορούν και σημειώνουν συνεχώς νέες επιτυχίες. [ ] Προσωπικά θα ήμουν «φτωχότερος» χωρίς δυό εξαίρετους συναδέλφους, μεταξύ πολλών που εμπιστεύτηκα καθ όλη τη διάρκεια αυτής της μακράς πορείας. John Blanchard, [ ] και Turlogh O Brien [ ] 1 (Rice P., 1996: 31-2) Συνεπώς, η αρχιτεκτονική της παραμετροποίησης, ή της ψηφιακής εποχής όπως αναφέρεται, περιλαμβάνει τις τρεις παραπάνω «παραμέτρους» η αλληλεπίδραση των οποίων δεν σταματά παρά μόνο όταν το αποτέλεσμα είναι ικανοποιητικό: 1 Good teams are made up of different people, people whose separateness and attitude complement each other, and who by their individual willingness to work together and accept the presence and contribution of all of the others, for a while at least, make possible real momentum.[ ] I would be poorer without two exceptional individuals, among many others I have relied upon throughout this long period. John Blanchard, [ ] and Turlogh O Brien [ ] 12

[ ] Η διαδοχή των βημάτων προς τη λύση είναι: λογισμικό αναζήτησης μορφής ακολουθούμενο από ταύτιση (φέροντα οργανισμού) με τη μη γραμμική καμπύλη, μετά ανάλυση, και ξανά πίσω στην ταύτιση με την καμπύλη, και ξανά αλλαγές μεταξύ των δύο μέχρι να βρεθεί μια ικανοποιητική απάντηση 2 (Balmond C., 2002: 363) 2 [ ] The sequence of solution is: form finding program followed by a non-linear curve fitting, then analysis, and back again to curve fitting, switching between the two until a satisfactory answer is found 13 Πρόλογος

1_ Φορέας και αρχιτεκτονική μορφή Στην ιστορία της αρχιτεκτονικής γίνεται συχνά λόγος για αρχιτεκτονικές περιόδους και στυλιστικά ιδιώματα. Κάθε μια από αυτές περιέχει κοινά αρχιτεκτονικά γνωρίσματα και στυλιστικά χαρακτηριστικά, τα οποία μόλις εξαντλήσουν τις δυνατότητες της μορφολογικής τους έκφρασης, παραχωρούν τη θέση τους σε νέα μορφολογικά σχήματα, που οδηγούν σε μια νέα στυλιστική έκφραση, με δικούς της κανόνες και αρχές (Λάββας Π.Γ., 2006). Οι αρχιτεκτονικές μορφές όλων των περιόδων, έχουν άμεση σχέση με τον τρόπο, τα μέσα κατασκευής και τα υλικά που χρησιμοποιούνται στην κάθε εποχή. Η στατική λειτουργία της αρχιτεκτονικής εξασφαλίζεται με το φέροντα οργανισμό (φορέα), δηλαδή την κατασκευή που έχει σκοπό να παραλάβει και να μεταβιβάσει στο έδαφος τα φορτία και γενικά να αντισταθεί στις δυνάμεις που της ασκούνται. Συνεπώς, δε θα μπορούσε να μείνει ανεπηρέαστος από τον τρόπο και τα μέσα κατασκευής καθώς και τα υλικά που τελικά καθορίζουν την αρχιτεκτονική. Χαρακτηριστική είναι η τοποθέτηση του Pier Luigi Nervi στη σχέση που αυτά τα χαρακτηριστικά έχουν: Μια τεχνικά άρτια δουλειά μπορεί αισθητικά να μην είναι εκφραστική, αλλά δεν υπάρχει ούτε στο παρελθόν ούτε στο παρόν, αρχι- 15 Φορέας και αρχιτεκτονική μορφή

τεκτονικό έργο το οποίο αναγνωρίζεται ως άριστο παράδειγμα από αισθητική άποψη, το οποίο δεν είναι άψογο και από τεχνική άποψη 3 (Nervi P.L., 1967: 1) Γι αυτό, η εξέταση της αρχιτεκτονικής μορφής κατά τις διάφορες περιόδους της ιστορίας της αρχιτεκτονικής, πρέπει να συμπεριλαμβάνει και την εξέταση του φέροντος οργανισμού που καλείται να εξασφαλίσει τη στατική της λειτουργία. i. Από την αρχαιότητα στον 18ο αιώνα Η στατική λειτουργία είναι ένας από τους πολλούς παράγοντες που επηρέασαν, επηρεάζουν και θα επηρεάσουν τη διαμόρφωση του αρχιτεκτονικού έργου στο μέλλον. Οι μορφές που επικράτησαν στην αρχιτεκτονική της Αιγύπτου ήταν μονολιθικές για λόγους εξασφάλισης της στατικής τους λειτουργίας. Παραπλήσιες τάσεις μορφολογίας και δομής επικράτησαν και στην αρχιτεκτονική της Περσίας και της Μεσοποταμίας. Ωστόσο, σταδιακά καθιερώθηκαν συστήματα θολοδομίας και δοκού επί στύλου. Η ελληνική αρχιτεκτονική του «χρυσού αιώνα», χρησιμοποίησε τη στατική λειτουργία του συστήματος κατασκευής της δοκού επί στύλου που υπήρξε το κύριο σύστημα κατασκευής όχι μόνο για την εποχή εκείνη, αλλά και για ολόκληρο τον 20ο αιώνα. Η σημαντική 3 A technical perfect work can be aesthetically inexpressive but there does not exist either in the past or in the present, a work of architecture which is accepted and recognized as excellent from the aesthetic point of view which is not also excellent from a technical point of view ΑΡΙΣΤΕΡΑ Πυραμίδες και Σφίγγα, Αρχαία Αίγυπτος [1] ΚΕΝΤΡΟ Ερέχθειον, Αρχαία Ελλάδα [2] ΔΕΞΙΑ Πάνθεον, Αρχαία Ρώμη [3] 16

ΑΡΙΣΤΕΡΑ Αγία Σοφία, Κωνσταντινούπολη [4] ΚΕΝΤΡΟ Τρούλος Brunelleschi [Duomo], Φλωρεντία [5] ΔΕΞΙΑ Notre Dame, Παρίσι [6] συμβολή της Ρωμαϊκής εποχής στην αρχιτεκτονική είναι η μεγάλη ανάπτυξη της οικοδομικής τέχνης και η καθιέρωση του θόλου όχι μόνο σαν οικοδομικό σύστημα, αλλά και σαν μορφολογικό στοιχείο των αρχιτεκτονημάτων, παράλληλα με το σύστημα της δοκού επί στύλου. Στη Βυζαντινή εποχή, η χρήση των θόλων και των τρούλων, έφτασε στο απόγειό της και η στατική τους αντιμετώπιση άγγιξε τα όρια της τελειότητας, δίνοντας στο θεατή την εντύπωση της αιώρησης. Ακολούθως, στη γοτθική εποχή, οι θόλοι και οι τρούλοι αναλύθηκαν σε αψίδες και σε νευρώσεις και οι τοίχοι σε σκελετό. Στη νέα σημαντική περίοδο ακμής της αρχιτεκτονικής που διαδέχθηκε τη γοτθική, στην Αναγέννηση, παρατηρείται, σχετικά με την έκφραση της στατικής λειτουργίας μέσω της μορφής, μια μορφολογία που έχει ομοιότητες με αυτή της ρωμαϊκής αρχιτεκτονικής (Ζάννος Αλ., 1970). Οι διάφοροι αρχιτεκτονικοί ρυθμοί που διαδέχθηκαν την Αναγέννηση, ο κλασικισμός, ο εκλεκτικισμός, κλπ, δεν παρουσιάζουν κάτι το διαφορετικό σε επίπεδο έκφρασης της στατικής λειτουργίας, καθώς επικεντρώνονται σε θέματα που αφορούν κυρίως διακοσμητικά στοιχεία. Συμπερασματικά, μπορεί να πει κανείς πως ο πιο διαδεδομένος τρόπος έκφρασης της στατικής λειτουργίας του συστήματος της δοκού επί στύλου σε όλη την ιστορία της αρχιτεκτονικής, είναι δημιούργημα της κλασικής ελληνικής εποχής. Αντίστοιχα, οι σημαντικότερες εκφράσεις του κατασκευαστικού συστήματος της θολοδομίας είναι έργα της Βυζαντινής και της γοτθικής 17 Φορέας και αρχιτεκτονική μορφή

αρχιτεκτονικής. Οι μορφές που προέκυψαν από αυτούς τους δύο τύπους φορέων χρησιμοποιήθηκαν σχεδόν αποκλειστικά στην αρχιτεκτονική της Ευρώπης μέχρι τα τέλη του 20ου αιώνα. ii. Από τον 19ο αιώνα ως τις αρχές του 20ου Από τον 19ο αιώνα, άρχισαν ήδη να διατυπώνονται κάποιες διαφοροποιήσεις και νέες τάσεις που επικράτησαν τελικά τον 20ο. Ο 19ος αιώνας χαρακτηρίστηκε από μια άρνηση συνομιλίας με το παρελθόν (σε αντίθεση με τους προηγούμενους αιώνες), από ανεξαρτησία και δοκιμή νέων μεθόδων παραγωγής ιδεών και μεθόδων κατασκευής, υλικών και μορφών που δε θεωρούνταν μέχρι τότε ότι ανήκουν στην περιοχή της Αρχιτεκτονικής. Όπως αναφέρει ο Γεώργιος Λάββας στο βιβλίο του Επίτομη Ιστορία της Αρχιτεκτονικής, είναι έργα «κατώτερα», έξω από τα πλαίσια της «επίσημης» της αρχιτεκτονικής, όχι άξια να απασχολήσουν τους ΚΑΤΩ Πύργος του Eiffel, Παρίσι [7] 18

αρχιτέκτονες 4. Παρόλα αυτά, εφαρμόστηκαν ποικίλα συστήματα κατασκευής φερόντων οργανισμών, ως νέα και πρωτότυπα, ως αποτέλεσμα της ανάπτυξης των τεχνολογικών γνώσεων, γενικότερα, και ειδικότερα των γνώσεων της στατικής. Εκτός αυτών, αξιοσημείωτη είναι η εισαγωγή ενός νέου υλικού στην αρχιτεκτονική, όχι όμως και στη βιομηχανία, του σιδήρου 5. Παρατηρείται πως η εφαρμογή του, και συνεπώς η δημιουργία των νέων μορφών που προέκυψαν από αυτό, σε τεχνικά έργα όπως οι γέφυρες, προηγείται της εφαρμογής του σε κτίρια. Η χρήση του στα πρώτα έργα (γαλαρίες, αποθήκες, εργοστάσια κλπ.) ξεκίνησε λόγω της ασφάλειας που παρείχε εναντίον της πυρκαγιάς και δεν αξιοποίησε τις δυνατότητες βελτίωσης της στατικής λειτουργίας τους. Η διαφορά στην εξοικονόμηση χώρου και στην ποιότητα φωτισμού μεταξύ ξύλινης και μεταλλικής στέγης ήταν παράγοντες που έγειραν την πλάστιγγα προς όφελος των μεταλλικών κατασκευών. Οι πρώτοι κτιριακοί τύποι στους οποίους εξαπλώνεται η χρήση του χάλυβα και του σιδήρου είναι τα κτίσματα των Διεθνών Εκθέσεων (Crystal Palace, Λονδίνο, 1851 και Palace of Industry, Παρίσι 1855). Μερικές δεκαετίες αργότερα, χτίζεται ο πρώτος ουρανοξύστης από χάλυβα από τον William Le Baron Jenney 6. Ο ίδιος μηχανικός, το 1889, κατασκεύασε το Leiter Building, όπου η κατασκευή δέσποζε της όλης δομής. Χαρακτηριστικό του κτιρίου ήταν πως η μορφή 4 Λάββας Π.Γ., 2006 5 Ήδη από το τέλος του 18ου αιώνα, κάτω από την πίεση των αναγκών της βιομηχανικής παραγωγής αναπτύχθηκαν νέες μέθοδοι επεξεργασίας του, ( Puddle method του Άγγλου Henry Cort, 1783, για την τήξη και διαχωρισμό του), οι οποίες επέτρεψαν την εκτεταμένη εφαρμογή του ως οικοδομικό υλικό. Οι πρώτες εφαρμογές του ήταν σε τεχνικά έργα, όπως γέφυρες, αντικαθιστώντας την πέτρα (Λάββας Π.Γ., 2006). 6 1883-85, παραγγελία της Home Insurance Company. Πρόκειται για δεκαώροφο κτίριο με μεταλλικό σκελετό, αλλά ιστορικίζοντα στοιχεία στην πρόσοψη του, που κρύβουν την κατασκευαστική του ιδιαιτερότητα. 19 Φορέας και αρχιτεκτονική μορφή

προέκυψε καθαρά από την κατασκευή και τη λειτουργία, στοιχεία που αποτελούσαν τη θεωρητική θέση των πρωτοποριακών αρχιτεκτόνων της εποχής (Λάββας Π.Γ., 2006). Οι ριζοσπαστικές νέες εκφάνσεις της αρχιτεκτονικής μορφής και η ολοένα αυξανόμενη συνεισφορά του δίπτυχου της γνώσης της στατικής λειτουργίας και των νέων ιδιοτήτων των υλικών χαρακτηρίζει την περίοδο της Art Nouveau. Η απόρριψη των γεωμετρικών σχημάτων και η τάση προς οργανικές μορφές, δεν θα μπορούσε να επιτευχθεί χωρίς τη χρήση του χάλυβα και του σιδή- ΔΕΞΙΑ Πειραματισμοί Antonio Gaudi, Sagrada Familia [8] 20

ρου. Ακόμη, η μελέτη της στατικής λειτουργίας, στην περίπτωση του Antonio Gaudi και της Sagrada Familia, απέδειξε πως ο παράγοντας της στατικής έκφρασης της αρχιτεκτονικής όχι μόνο δεν αποτελεί περιορισμό στη διαδικασία της μορφογένεσης, αλλά μπορεί να λειτουργήσει προς όφελος της μορφής, χωρίς να θίγεται η δημιουργικότητα του αρχιτέκτονα. Επιβεβαιώνεται πως η μελέτη και γνώση της στατικής λειτουργίας σε συνδυασμό με τη χρήση υλικών, με νέες ιδιότητες, διευκολύνει την επινόηση νέων μορφών. ΑΡΙΣΤΕΡΑ Frankin street building, Παρίσι, [Perret] [9] ΔΕΞΙΑ Leiter Building, Σικάγο [Jenney] [10] Η εξέλιξη της αρχιτεκτονικής συνδέεται άμεσα με τη χρήση του σιδηρομπετόν, το οποίο καθιερώθηκε ως οικουμενικό υλικό του 20ου αιώνα, από Γάλλους πρωτοπόρους αρχιτέκτονες, όπως ο Hennebique, ο Perret και ο Garnier. Το νέο αυτό υλικό χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά από τον A. Perret στην πολυκατοικία της οδού Franklin (1903). Ο σκελετός είναι ορατός, η κάτοψη είναι ελεύθερη κι ευέλικτη (χάρη στη διάκριση φερόντων και φερόμενων οριζόντιων στοιχείων), η πρόσοψη έχει κινητικότητα (εξάρσεις, εσοχές, προβόλους) και όλο το κτίσμα χαρακτηρίζεται από ελαφρότητα και διαφάνεια πρωτόγνωρη για κτίρια μαζικής κατοικίας (Λάββας Π.Γ., 2006). 21 Φορέας και αρχιτεκτονική μορφή

iii. Μοντερνισμός Ο φορέας συγκέντρωνε ολοένα και περισσότερο την προσοχή των αρχιτεκτόνων και των μηχανικών των αρχών του 20ου αιώνα. Μάλιστα οι τάσεις της ζωγραφικής της περιόδου εκείνης επηρέασαν και την αρχιτεκτονική. Συγκεκριμένα ο Κυβισμός, έδωσε ιδιαίτερη έμφαση στη διαφάνεια, διακρίνοντας δύο έννοιες μέσα από τις οποίες αυτή πραγματώνεται. Την πραγματική διαφάνεια, που προέρχεται από τη φύση του υλικού και τη φαινομενική ή μεταφορική διαφάνεια, η οποία αναφέρεται στον τρόπο οργάνωσης στοιχείων και λιγότερο στις ιδιότητες του υλικού (Λάββας Π.Γ., 2006). Η πρώτη εκφράστηκε στην αρχιτεκτονική, μέσα από τη διάδοση της χρήσης του γυαλιού και την τάση καθιέρωσης μεγάλων ανοιγμάτων στο κέλυφος του κτιρίου. Η δεύτερη εκφράστηκε έμμεσα με τον παραγκωνισμό δομικών υλικών, όπως η πέτρα, και την αντικατάστασή τους από το μέταλλο, το οποίο χαρακτηρίζεται από ελαφρότητα και σε τελική ανάλυση επιτρέπει τη διαφάνεια. Χαρακτηριστικό της υιοθέτησης της έννοιας της διαφάνειας από την αρχιτεκτονική είναι η λογική της αποκάλυψης του εσωτερικού χώρου, που καθιερώθηκε σε αυτήν, ως αποτέλεσμα της χρήσης του γυαλιού και του μετάλλου, και η πρόθεση του αρχιτέκτονα να οργανώσει διαφανείς και αδιαφανείς επιφάνειες ως ορίζοντα ή φέροντα στοιχεία. Σε επόμενες εκφάνσεις της, η διαφάνεια συνδέεται με μια τάση απομάκρυνσης του κτιρίου από το έδαφος, για να δίνει την αίσθηση ότι ο όγκος αιωρείται στο χώρο. Κοινώς θέτει τις βάσεις μιας αρχιτεκτονικής που εφαρμόζεται στη διάρκεια του μοντερνισμού. Πρακτικά, αυτή ΔΕΞΙΑ Απόψεις του Barcelona Pavillion, Βαρκελώνη, [Mies Van der Rohe] [11], [12] 22

ΑΡΙΣΤΕΡΑ Seagram Building, Νέα Υόρκη [Mies Van der Rohe] [13] ΔΕΞΙΑ Unité d Habitation, Marseille [Le Corbusier] [14] υλοποιήθηκε, στηρίζοντας την κτιριακή μάζα στα pilotis και χρησιμοποιώντας γυάλινες επιφάνειες στο ισόγειο. Μιλώντας για μια έννοια που χαρακτηρίζει την αρχιτεκτονική της συγκεκριμένης περιόδου, και επιτάσσει νέους χειρισμούς, τόσο σε επίπεδο σύνθεσης όσο κατασκευής γίνεται εύκολα αντιληπτό πως η αρχιτεκτονική περνά το κατώφλι μιας νέας περιόδου, του μοντερνισμού. Όμως παρά τις νέες, για την εποχή, στυλιστικές εκφράσεις της κτιριακής αρχιτεκτονικής που επιτυγχάνονται κυρίως εξαιτίας των νέων υλικών, ο τρόπος έκφρασης της στατικής λειτουργίας δε διαφέρει από αυτόν που χρησιμοποιήθηκε στην αρχαία Ελλάδα, το σύστημα της δοκού επί στύλου. Η πρωτοποριακή αρχιτεκτονική του μοντερνισμού περιλαμβάνει επιμέρους ιδέες και στόχους, οι οποίες συνοψίζονται σε κάποιες κοινές βασικές θέσεις 7. Μεταξύ αυτών, έμφαση δίνεται στο θαυμασμό της διαφάνειας, η οποία 7 α) αποστροφή προς τον ιστορισμό των μορφών (με ή χωρίς απόρριψη των αρχών κλασικής συνθέσεως και του ιστορικού πολιτιστικού πλαισίου), β) στροφή προς τη μηχανή και τις δυνατότητες της (που οδηγεί σε σχήματα, όπως η «κατοικία - μηχανή»), γ) ορθολογισμός στην οργάνωση και χρήση των υλικών (οικονομία των μέσων, προτυποποίηση, προκατασκευή κτλ.) και τέλος δ) θαυμασμός για τη διαφάνεια, το δυναμισμό και την κίνηση της μορφής. (Λάββας Π.Γ., 2006) 23 Φορέας και αρχιτεκτονική μορφή

όπως περιγράφηκε παραπάνω, υλοποιείται λόγω της τεχνολογικής εξέλιξης της εποχής και ταυτόχρονα θέτει κάποιους περιορισμούς σε επίπεδο κατασκευής. Συγκεκριμένα, για να μπορέσει να επιτευχθεί η διαφάνεια στη μοντέρνα αρχιτεκτονική απαιτείται ο φορέας, είτε είναι μεταλλικός, είτε από σιδηρομπετόν, να χαρακτηρίζεται από ελαφρότητα, η οποία με τη σειρά της θα την εξασφαλίσει. Με άλλα λόγια, θέτει περιορισμούς στη διαστασιολόγηση του φέροντος οργανισμού, αποθαρρύνοντας μεγάλες διατομές που θα αναιρούσαν την έννοια της διαφάνειας. Ακολούθως, οι εν λόγω απαιτήσεις, οδήγησαν σε μια νέα λογική μορφοπλασίας. Η νέα μορφή, πρέπει μεταξύ άλλων να ικανοποιεί τους στόχους και τις ανάγκες που τη δημιουργούν και να ακολουθεί τη λειτουργία (φονξιοναλισμός), μια διατύπωση που αποτέλεσε το έμβλημα σε πολλές από τις αρχιτεκτονικές δημιουργίες της περιόδου του Μεσοπολέμου. Μάλιστα η φράση του Sullivan form follows function, στην ίδια περίοδο μετασχηματίζεται σε form follows function and construction (Λάββας Π.Γ., 2006). Έτσι, η αρμονική σχέση μορφής, λειτουργίας και κατασκευής, διαμορφώθηκε ως ο κύριος προβληματισμός του μοντέρνου κινήματος, ένα πανάρχαιο, όσο και η αρχιτεκτονική, ζήτημα. Όπως σχολίασε και ο Maekawa, σε ένα κείμενό του το 1965, με τίτλο Thoughts on Civilization in Architecture, Η μοντέρνα αρχιτεκτονική είναι και πρέπει να παραμείνει ξεκάθαρα βασισμένη στα σταθερά επιτεύγματα της σύγχρονης επιστήμης, τεχνολογίας και μηχανικής (Frampton K., 1999: 234). Η εμμονή των εκπροσώπων της μοντέρνας αρχιτεκτονικής, στη διάρκεια του μεσοπολέμου, στο τρίπτυχο μορφή, λειτουργία και κατασκευή, δεν κρατήθηκε στα σωστά μέτρα, γεγονός που έμελλε να έχει αρνητικές επιπτώσεις στην αρχιτεκτονική του μοντερνισμού. Δημιούργησαν την ψευδή εντύπωση πως τα εν λόγω χαρακτηριστικά ήταν αρκετά για να δώσουν τη σωστή 24

μορφή. Η ομορφιά και οι αισθητικές απαιτήσεις που πρέπει να συγκεντρώνει ένα αρχιτεκτόνημα, θεώρησαν πως επιτυγχάνονται αυτόματα, αρκεί να εξασφαλιστεί η λειτουργικότητά του (φονξιοναλισμός) (Λάββας Π.Γ., 2006). Εννοιολογικά, ο φονξιοναλισμός παρομοιάστηκε με μηχανή, αφού αυτή συγκεντρώνει όλες τις αρχές που όριζε ο μοντερνισμός. Η εμμονή στην φονξιοναλιστική λογική της αρχιτεκτονικής υπήρξε τόσο έντονη, ώστε ακόμη και η φέρουσα κατασκευή αντιμετωπίστηκε ως μέρος μιας μηχανής. a. Έκφραση της στατικής λειτουργίας ΑΡΙΣΤΕΡΑ Buckminster Fuller [15] ΚΕΝΤΡΟ Eduardo Torroja [16] ΔΕΞΙΑ Pier Luigi Nervi [17] Η στατική λειτουργία στην αρχιτεκτονική του μοντερνισμού, στο μεγαλύτερο μέρος του και από τους σημαντικότερους εκπροσώπους του (βλ. Le Corbusier, Mies Van der Rohe, Frank Lloyd Wright κ.ά.), εξασφαλίστηκε, στην πλειοψηφία του, μέσω του συστήματος δοκού επί στύλου. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν κατασκευές της εποχής του μοντερνισμού, μέσα από τις οποίες, είτε χρησιμοποιώντας το πιο διαδεδομένο υλικό της εποχής, το σιδηρομπετόν (βλ. Pier Luigi Nervi, Eduardo Torroja, Jørn Utzon, Oscar Niemeyer κ.ά), είτε όχι (βλ. Frei Otto, B. Fuller κ.ά.), αναζητήθηκαν νέες μορφές που κατέρριψαν το συγκεκριμένο στατικό σύστημα. Οι νέες μορφές προέκυψαν μέσα από πειραματισμούς και έρευνες, άλλοτε μελετώντας τη φύση (οργανικές μορφές) και άλλοτε προσπαθώντας να παρακάμψουν τη βαρύτητα. b. Η έννοια του αβαρούς Η έννοια του αβαρούς απασχόλησε τους αρχιτέκτο- 25 Φορέας και αρχιτεκτονική μορφή

νες όλων των εποχών. Δε θα μπορούσε να αφήσει αδιάφορους τους συναδέλφους τους στην εποχή του μοντερνισμού. Όπως αποδεικνύει η ιστορία, οι προσπάθειές τους, οι κατασκευές να παρακάμπτουν τη βαρύτητα, τους ώθησαν σε πειραματισμούς από τους οποίους συχνά προέκυπταν νέες μορφές. Ο αεροναυπηγός A. Beukers στο βιβλίο Lightness The inevitable renaissance of minimum energy structures αναφέρει πως το να κάνεις τα πράγματα ελαφρύτερα, δεν είναι μόνο θέμα επιλογής ελαφρών υλικών 8. Κάθε υλικό έχει τις δικές του ιδιότητες όσον αφορά στις μορφές που μπορεί να ακολουθήσει και τις τεχνικές επεξεργασίας που μπορεί να υποστεί (Beukers A., 1999). Μάλιστα η καθιέρωση υπολογιστικών μοντέλων και πειραμάτων μετά τον Β Παγκόσμιο Πόλεμο συνέβαλε στην εμφάνιση κελυφών από οπλισμένο σκυρόδεμα. Ιστορικά τα πρώτα κελύφη πραγματοποιήθηκαν από τον Pier Luigi Nervi κaι τον Eduardo Torroja. Λάτρης των πειραμάτων, αλλά και των ελαφρών κατασκευών, o Frei Otto καθιέρωσε τον πειραματισμό με φυσικά μοντέλα στην αναζήτηση της αρχιτεκτονικής μορφής, μελετώντας ταυτόχρονα τη σχέση μορφής και φορέα. Ο Angus Palmer εύστοχα σχολιάζει: Στο σχεδιασμό δομικών συστημάτων, είναι απαραίτητο να γνωρίζεις τη σχέση μορφής και φορέα: είτε ο φορέας ακολουθεί συγκεκριμένα φυσικά χαρακτηριστικά, όπως το σχήμα μιας αναρτημένης αλυσίδας, είτε είναι ένα σύστημα που στηρίζεται κυρίως στο λυγισμό, ως φέρων μηχανισμός 9. c. Πειραματισμοί και χρήση μοντέλων Σε περιπτώσεις προϊόντων μαζικής παραγωγής, οι αναγκαίες μελέτες και υπολογισμοί συγκεκριμένων χαρακτηριστικών τους (π.χ. αντοχή υλικών αυτοκινήτων) πραγ- 8 Beukers A., 1999: 23 9 Spyridonidis C., Voyatzaki M. (ed), 2003: 141 26

ματοποιούνται μέσω δοκιμών σε αντίγραφα, τα οποία πολλές φορές καταστρέφονται. Τα συμπεράσματα που συγκεντρώνονταν εφαρμόζονται σε νέα αντίγραφα, τα οποία με τη σειρά τους βελτιώνουν ολοένα περισσότερο τα αντίστοιχα προϊόντα (Addis W., 2007). Μετά από ένα μεγάλο αριθμό επαναλήψεων της παραπάνω διαδικασίας, το προϊόν μπορεί να περάσει στην παραγωγή. Κάτι αντίστοιχο δε θα μπορούσε να συμβεί στην περίπτωση της αρχιτεκτονικής και των έργων της. Γι αυτό οι πειραματισμοί περιορίστηκαν σε τμήματα κατασκευών (π.χ. δοκάρια χυτού σιδήρου) ή σε μακέτες υπό κλίμακα, ήδη από τη δεκαετία του 1920, όταν ο Antonio Gaudi πραγματοποίησε όλες τις μελέτες για τη Sagrada Familia, που αφορούσαν στα υποστυλώματα και στον διάκοσμο, με τη χρήση μακετών κλίμακας 1:10. Στα επόμενα χρόνια, η χρήση τους υπήρξε ιδιαίτερα διαδεδομένη σε έρευνες που πραγματοποιήθηκαν κυρίως σε πανεπιστήμια, και όχι μόνο, και αφορούσαν τη μελέτη της αεροδυναμικής και κατασκευαστικής συμπεριφοράς. Από τη δεκαετία του 1950 και έπειτα, καθιερώθηκαν και χρησιμοποιήθηκαν για προβλήματα που δεν μπορούσαν να αντιμετωπιστούν με την υπάρχουσα εμπειρία. Δεν υπάρχει καλύτερο παράδειγμα από την Sydney Opera House, για να παρουσιαστεί ο τρόπος με τον οποίο μακέτες κλίμακας 1:1 ή 1:10, σε συνδυασμό με τη θεωρητική ανάλυση, χρησιμοποιήθηκαν για να αντιμετωπιστούν προκλήσεις που δεν είχαν ποτέ στο παρελθόν αντιμετωπιστεί. 27 Φορέας και αρχιτεκτονική μορφή Frei Otto Οι πειραματισμοί δεν χρησιμοποιήθηκαν μόνο για την αντιμετώπιση και την απάντηση άγνωστων μέχρι πρότινος ζητημάτων. Πολλές φορές λειτούργησαν και ως μηχανισμοί αναζήτησης νέων μορφών. Ο Frei Otto ξεκίνησε τους πειραματισμούς τη δεκαετία του 1940 και αφιέρωσε το έργο του στην έρευνα και την αναζήτηση νέων, οργανικών μορφών. Υπήρξε παράλληλα ένας από τους πρώτους υπέρμαχους της οικολογίας, της

βιωσιμότητας, της προστασίας των φυσικών πόρων και της οικονομίας υλικού. Τις έννοιες αυτές κατάφερε να ενσωματώσει, μετά από προσπάθειες, στα έργα του, για τα οποία κύριο μέλημά του ήταν ο φορέας και η κατασκευή (Glaeser Ludwig, 1978). Ο ίδιος δήλωνε πως ως αρχιτέκτονες θα πρέπει να σκεφτόμαστε πολύ, να ερευνούμε περισσότερο και στη συνέχεια να εφευρίσκουμε και να εξελίσσουμε (Otto F., 2005). Επικεντρώθηκε σε μορφογενετικά πειράματα που ακολουθούσαν τους νόμους της φύσης (πχ. βαρύτητα) και την πλήρη απουσία ελέγχου από το σχεδιαστή (Glaeser Ludwig, 1978). Οι μακέτες ήταν απλές, δεν απαιτούσαν πολύ χρόνο προετοιμασίας και χρησιμοποιούνταν σε πολλές επαναλήψεις του ίδιου πειράματος. Οι έρευνες που πραγματοποιούσε στηριζόμενος σε αυτά τα μοντέλα, σήμερα διεκπεραιώνονται με μεγαλύτερη ακρίβεια και ταχύτητα μέσω λογισμικών προγραμμάτων (Otto F., 1995). Παρ όλα αυτά ο ίδιος συνέχιζε να αναζητεί τη μορφή μέσα από πειραματισμούς και απλοϊκές μεθόδους, αντίστοιχες του Antonio Gaudi στις αρχές του 20ου αιώνα, ακόμη και όταν συνεργάτες του στο Lightweight Structures Institute ανέπτυξαν μια μαθηματική τεχνική που προσομοίωνε τη συμπεριφορά μη γραμμικών κατασκευών. Ειδικότερα, η εφαρμογή της τεχνικής, που ΔΕΞΙΑ Frei Otto, Soap Films [18] 28

προέκυψε από τη συνεργασία των Peter Rice και Alistair Day, ακολουθούσε χρονικά τους πειραματισμούς και αναπαρήγαγε τις μορφές που είχαν ήδη προκύψει. Βέβαια, οι δυνατότητες των υπολογιστών της εποχής εκείνης δεν επαρκούσε για εκτενή και σε βάθος ανάλυση που θα επέτρεπε την κατανόηση των επιδόσεων. Ξεχωριστή θέση στο έργο του κατέχουν οι τεχνικές inverting the suspended shape με τη χρήση αναρτημένης αλυσίδας που εφάρμοσε για περιπτώσεις θολωτών κατασκευών. Η λογική τους ξεκίνησε όταν ο Frei Otto διαπίστωσε πως οι εφελκυστικές δυνάμεις που ασκούνται σε ένα μοντέλο μετατρέπονται σε θλιπτικές, μετά την περιστροφή, κατά 180ο, του μοντέλου. Η ίδια διαπίστωση έγινε για πρώτη φορά το 1676 από τον Robert Hooke, ο οποίος θέλησε να την εφαρμόσει στην κατασκευή του τρούλου της καθολικής εκκλησίας του Αγίου Παύλου στο Λονδίνο (Glaeser Ludwig, 1978). Σε κάθε περίπτωση, ο Antonio Gaudi ήταν ο πρώτος που εφάρμοσε την εν λόγω τεχνική για πρώτη φορά στην πράξη. Sydney Opera House Ένα από τα αριστουργήματα της παγκόσμιας αρχιτεκτονικής, η Sydney Opera House, ανήκει χρονικά στην περίοδο του μοντέρνου κινήματος. Παρ όλα αυτά το ΑΡΙΣΤΕΡΑ Sydney Opera House [19] 29 Φορέας και αρχιτεκτονική μορφή