O Bιοµορφισµός στην Aρχιτεκτονική των Xωροκατασκευών

O Bιοµορφισµός στην Aρχιτεκτονική των Xωροκατασκευών N. Tσινίκας Tµήµα Aρχιτεκτόνων A.Π.Θ., 54006 Θεσσαλονίκη, tsinikas@iktinos.arch.auth.gr Eλαφριές Kατασκευές, Xωροκατασκευές, Aρχιτεκτονική Tεχνολογία, Mορφολογία Περίληψη H εργασία αυτή αναφέρεται στους στατικούς φορείς και τα κελύφη των µορφών και των δηµιουργηµάτων της φύσης. Σήµερα τα ελαφρά υλικά και οι φέροντες οργανισµοί από ελαφρά υλικά στις κατασκευές, µας δίνουν τη δυνατότητα να δηµιουργήσουµε κτίρια ή τµήµατα κτιρίων µε επιφάνειες, π.χ. καµπύλες, που έως σήµερα παρουσίαζαν δυσκολίες κατασκευής και είχαν περιορισµένες δυνατότητες εφαρµογής. H διαδικασία σχεδιασµού των χωροκατασκευών, όπως είναι για παράδειγµα οι εφελκυόµενες µεµβράνες, ακολουθεί διαφορετικό δρόµο από τον συµβατικό αφού σε πολλές περιπτώσεις αποτυπώνονται τα προπλάσµατα σε σχέδια και όχι το αντίστροφο, που είναι το σύνηθες. Oι καµπύλες και οι µορφές που συναντάµε στη φύση, όπως για παράδειγµα οι φλόγες στο τζάκι ή τα σύννεφα, εξασφαλίζουν στα άτοµα γαλήνη και ενεργειακή ισορροπία. Tα ελαφρά υλικά που χρησιµοποιούνται για την κατασκευή των µορφών αυτών είναι συχνά ανακυκλώσιµα και εποµένως φιλικά στο περιβάλλον. H εργασία ολοκληρώνεται µε την παρουσίαση παραδειγµάτων χωροκατασκευών που η αρχιτεκτονική µορφή εκκινεί από τον κόσµο της φύσης (βιοµορφική). 1. Eισαγωγή Σε αυτή την παρουσίαση θα επιχειρηθεί η σύνδεση του κτίσµατος, ως του τελικού προϊόντος, µε την αρχική ιδέα για κτίρια που έχουν κατασκευαστεί µε ελαφρά υλικά και είχαν ως αφετηρία της έµπνευσής τους τις µορφές της φύσης και της βιολογίας. Στη συνέχεια θα παρουσιαστεί η αρχιτεκτονική µορφή σε σχέση µε την στατική λειτουργία τόσο στη φύση όσο και στα κτίρια, θα γίνει µικρή αναφορά στα ελαφρά υλικά και στις χωροκατασκευές, θα θιγεί παράλληλα η σχεδιαστική διαδικασία, θα συζητηθεί η καµπύλη σε σχέση µε τη φύση και τη βιολογία και τέλος θα παρουσιαστούν παραδείγµατα εφαρµογής αντίστοιχων προβληµατισµών. 2. Φύση, στατικός φορέας και αρχιτεκτονικό κέλυφος. H φύση, που θεωρείται σε αυτή την εργασία ως αναµφισβήτητη πηγή γνώσεων, µας δίνει παραδείγµατα κελυφών και στατικών φορέων που χρησιµοποιήθηκαν ή και µπορούν να µεταφερθούν στην αρχιτεκτονική και τις κατασκευές γενικότερα. Mας βοηθά να δούµε, να αναγνωρίσουµε και να κατανοήσουµε νέους στατικούς φορείς και

πρωτότυπα κελύφη και, µέσα από µια άλλη οπτική, να διερευνήσουµε αντίστοιχες αρχιτεκτονικές µορφές και στατική λειτουργία στον δοµηµένο χώρο. Eνα πολύ γνωστό παράδειγµα είναι η αρχιτεκτονική µορφή των γεφυρών µε καλώδια. H αισθητική τους, το σχήµα της καµπύλης των καλωδίων, προκύπτει από δυνάµεις και παραµέτρους καθοριστικές π.χ. το διάγραµµα των ροπών. Tο µόνο που θα µπορούσε να µεταβληθεί είναι η µορφή, τα υλικά κτλ. του σκελετού της γέφυρας. Σχήµα 1. P. Foggo, Στέγαστρο ενισχυµένα τόξα και Kέρατο αντιλόπης. Στους καυγάδες για την κυριαρχία και την επιβίωση στο ζωϊκό βασίλειο, τα κέρατα υπόκεινται σε συνεχή πόνηση. Ως κατασκευή, η διατοµή µειώνεται προς την άκρη του προβόλου και η αντοχή του φορέα ενισχύεται µε πολλές εγκάρσιες νευρώσεις. Στο στέγαστρο χρησιµοποιούνται ζευκτά µε οριζόντιες συνδέσεις, και διάφορα µικρά διαγώνια στοιχεία για ενίσχυση του σκελετού στις ανεµοπιέσεις και σε άλλες επιπονήσεις του κτιρίου. Σχήµα 2. A. Isozaki, Διεθνές περίπτερο οµόκεντροι κύκλοι και Στρωµατόλιθοι. Aυτοί οι στρωµατόλιθοι που βρίσκονται σε παραλία της Aυστραλίας, έχουν σχηµατιστεί από εκατοµύρια µικροοργανισµούς. Iσως γι αυτό διαθέτουν δακτύλιους. Eξοχα παραδείγµατα φορέων ιδιαίτερης στατικής λειτουργίας συναντάµε στον κόσµο της φύσης: ο χωροδικτυωµατικός σκελετός στα νούφαρα, η κατανοµή των δυνάµεων σε ένα υποστύλωµα-δένδρο, οι εξαγωνικές κυρήθρες στο µελίσσι, οι νευρώσεις στα

καλάµια, οι έξι ακτίνες στη νιφάδα του χιονιού, ο ιστός της αράχνης, τα κελύφη των εντόµων που αντέχουν βάρος πολλαπλάσιο του ίδιου βάρους, κ.ά. Στη φύση, η µορφή προκύπτει πάντα από τις λειτουργικές ιδιαιτερότητες. Eτσι, τα κόκκαλα στα ζώα έχουν αυξηµένη διατοµή στις αρθρώσεις, το φύλλο έχει νεύρα για να αντέχει τον άνεµο, το σχήµα της σταγόνας προκύπτει από τη βαρύτητα. Δεν υπάρχει αδικαιολόγητη µορφή στη φύση. Kάτι ανάλογο συναντάµε και σε κινήµατα της αρχιτεκτονικής και ανευρίσκουµε αντίστοιχες, ενδιαφέρουσες µορφές και στατικούς φορείς. Σχήµα 3. Imre Makovecz., Aίθουσα συγκεντρώσεων, Λουθερανική εκκλησία ξύλινη κυκλική στέγη και η Πρωτέα. O κεντρικός στύλος που αναρτάται ελεύθερα, συνδέει µε δοκίδες τα ακτινωτά δοκάρια που πάνε στην περίµετρο και κρατάει την κατασκευή ως αντίβαρο στις υποπιέσεις του αέρα. H όλη κωνική κατασκευή θυµίζει την πρωτέα, άνθος φυτού, της νότιας Aφρικής. Σχήµα 4. Aρχιτέκτων Buckminster Fuller, Γεωδαιτικός θόλος εξάγωνο και Σφηκοφωλιά. Tο εξάγωνο στα µαθηµατικά και το εξάγωνο στη φύση. H συµµετρία στη φύση προκύπτει χωρίς καµµία διάσταση να είναιίση µε κάποια άλλη, καµµία γωνία όµοια µε άλλη και χωρίς κανονική καµπύλη να περιβάλλει την σφηκοφωλιά. Oµως, η µορφή της σφηκοφωλιάς µας είναι τόσο γνώριµη, που σχεδόν δεν µας προκαλεί εντύπωση ενώ ο γεωδαιτικός θόλος θεωρείται, ένα εντυπωσιακό ανθρώπινο επίτευγµα.

H καταγραφή και η µελέτη τους θα επιτρέψει στους αρχιτέκτονες και στους στατικούς να κατανοήσουν τις δοµές αυτές. Παράλληλα θα διευρύνουν την δική τους αποθήκη γνώσεων, στην αναζήτηση και εφαρµογή νέων µορφών και κατασκευών. 3. Eλαφρά υλικά, χωροκατασκευές και διαδικασία σχεδιασµού. Oι ελαφριές κατασκευές αποτελούν σήµερα ένα σηµαντικό κεφάλαιο του λεξιλογίου της αρχιτεκτονικής. Aλλοτε εφήµερες, όπως είναι πολλά από τα περίπτερα εκθέσεων, και άλλοτε µικρής χρονικής διάρκειας όπως συµβαίνει στη στέγαση χώρων µε πανί, είναι πάντα στην επικαιρότητα και κατά συνέπεια ενδιαφέρουν την επιστήµη της τεχνολογίας αφού όλο και συχνότερα πολλές κατασκευές ελαφραίνουν. Σχήµα 5. A. Isozaki, Tµήµα κτιρίου κυκλικό χωροδικτύωµα και το Mανιτάρι. Στο παραπάνω κτίριο, ένα κυκλικό του τµήµα κατασκευάζεται µε δακτυλίους και ακτίνες που συνδεόµενες στον κεντρικό στύλο σχηµατίζουν ένα χωροδικτυωµατικό φορέα που µοιάζει µε µανιτάρι. Στο µανιτάρι, η θολωτή µεµβράνη συνδέεται µε τις ακτινωτές επίπεδες τριγωνικής µορφής δοκίδες και ο στύλος, στην κορυφή του, διαιρείται στις δοκίδες και στην τελική µεµβράνη. Σχήµα 6. S. Calatrava, Σιδηροδροµικός σταθµός σκελετός και το Aρµαντίλο. H χωροδικτυωµατική κατασκευή του σταθµού στη Λυών, θυµίζει, καθαρά, µυρµηγκοφάγο µε τη µουσούδα του προς τα κάτω. Oπως και ο αρµαντίλο που ζεί στη νότια Aµερική, σκάβει για την τροφή του και έχει, ανάλογες καµπύλες. Για την ενίσχυση της πανοπλίας

του, που αποτελείται από εξαγωνικά λέπια, η φύση ενίσχυσε το κέλυφος του µε τρεις ζώνες εκεί ακριβώς που είναι αναγκαίες, όπως οι ενισχυµένες ζώνες των κατασκευών. H χωροδικτυωµατικά κατασκευή που έχει προκύψει από τρισδιάστατα µοντέλα σε H/Y είναι πολύ τέλεια για να είναι τόσο όµορφη όσο ένας αρµαντίλο Σχήµα 7. N. Foster, Συνεδριακό κέντρο εξωτερικό κέλυφος και ο Aρµαντίλο. H µακέτα του συνεδριακού κέντρου στον H/Y, έχει µονταρισθεί στην φωτογραφία του οικοπέδου ώστε να δείχνει το τελειωµένο κτίριο στην πραγµατική του θέση. H πρόθεση του αρχιτέκτονα είναι διατυπωµένη στην φράση που χρησιµοποίησε ο ίδιος ο Foster περιγράφοντας το κτίριό του: σαν αρµαντίλο που σκάβει το έδαφος µε τη µουσούδα του. Tα ζώα αυτά διαθέτουν διαφορετικό αριθµό από ζώνες στην µέση τους (τρεις, έξι και εννέα ζώνες). Σχήµα 8. S&P Architects, Aναρτηµένη µεµβράνη εξογκώµατα και το Oλοθούριο. H εφελκυόµενη µεµβράνη που στεγάζει αυτό το περίπτερο εκθέσεων, στηρίζεται σε µία σειρά από στύλους των οποίων οι κορυφές συνδέονται µεταξύ τους µε καλώδια. Πρόκειται δηλαδή για µία αναρτηµένη µεµβράνη µε µεµονωµένα σηµεία ανάρτησης και σύνδεσης. H αποφυγή επίπεδων επιφανειών είναι επιβεβληµένη για λόγους αντοχών της µεµβράνης π.χ. να µην σχιστεί από τον αέρα. Oµως, όσο πιό συµµετρική είναι η κατασκευή, τόσο πιό ασφαλής αισθάνεται ένας µηχανικός που πρέπει να υπογράψει πιστοποιητικά ασφάλειας. Aπό την άλλη, τα εξογκώµατα που βλέπουµε στο ολοθούριο,

που είναι ένα αγγούρι της θάλασσας, υφίστανται για βιολογικούς λόγους όπως ότι δυσκολότερα µπορεί να φαγωθεί, ευκολότερα µπορεί να καµουφλαριστεί, κ.ά. και που µε την ασυµµετρία του ταιριάζει απόλυτα στο χάος του βυθού της θάλασσας. Oι κύριες κατηγορίες των χωροκατασκευών είναι οι φουσκωτές κατασκευές µε µεµβράνες ή ενισχυµένες µε δίκτυο από καλώδια, τα χωροδικτυώµατα µε επικάλυψη από µεµβράνες ή µε δίκτυο από καλώδια ή µε επικάλυψη από φουσκωτές κατασκευές, οι εντατήρες µε εφελκυόµενες µεµβράνες ή µε χωροδικτύωµα, το χωροδικτύωµα µε καλωδιωτή κατασκευή, οι αναρτηµένες κατασκευές και διάφοροι συνδυασµοί τους. H διαδικασία σχεδιασµού τους, έχει δεχθεί σηµαντικές αλλαγές µε την είσοδο των συστηµάτων και προγραµµάτων των H/Y. Διαφορετική διαδικασία σχεδιασµού από τα καθιερωµένα ακολουθεί κάποιος που κατασκευάζει πρώτα µία µακέτα, στη συνέχεια την ψηφιοποιεί σε τρισδιάστατο ψηφιοποιητή που τυπώνει σχέδια και αναπτύγµατα όλων των επιφανειών, παραγγέλλει τα κτιριακά στοιχεία σε εργοστάσιο και τα µοντάρει επιτόπου, σαν µια µακέτα σε κλίµακα 1/1. Πολύ πιο γνώριµη είναι η διαδικασία όπου το κτίσµα κατασκευάζεται σε µοντέλο τρισδιάστατο σε H/Y ώστε να µπορεί να αλλάζει όπως τα παραδείγµατα στα σχήµατα 6 και 7. Tέλος στις εφελκυόµενες µεµβράνες όπως συµβαίνει στην αναρτηµένη µεµβράνη στο σχήµα 8, αποτυπώνεται η µακέτα σε σχέδια που είναι η αντίθετη διαδικασία απο την συνήθη: να κατασκευάζεται η µακέτα µετά από την ολοκλήρωση των σχεδίων. 4. Bιοµορφισµός χωροκατασκευών Oλα, όσα σύντοµα εθίγησαν προηγουµένως, έχουν διεγείρει την φαντασία των αρχιτεκτόνων που παρασύρουν, σε αυτή την πρόκληση και τους πολιτικούς µηχανικούς. Στον διεθνή χώρο έχουµε πλέον πολλά κτίρια στα οποία είναι εµφανείς οι επιρροές τέτοιων. Στο παρελθόν συναντάµε πολλά παραδείγµατα αντίστοιχης έµπνευσης όπως τα φυτοµορφικά κορινθιακά κιονόκρανα, οι ζωοµορφικοί κίονες, οι φυτοµορφικές σιδεριές στο Aρτ Nουβώ κ.ά Σχήµα 9. N. Grimshaw, Kέντρο επιστηµών διαφανής θόλος και η Bελανιδόσχηµη Σκουληκοκάµπια. O διαφανής θόλος, σχήµα 9, διαθέτει τις ελάχιστες ενισχύσεις σκελετού και το µεγαλύτερο µέρος της επιφάνειάς του µπορεί να θεωρηθεί ως αυτοφερόµενο. H µαταιοδοξία των αρχιτεκτόνων για την επίτευξη του απόλυτα διαφανούς ή του απόλυτα ελαφρού στοιχείου έρχεται σε αντίθεση µε τα σύγχρονα κριτήρια του καλού περιβαλλοντικού σχεδιασµού καιτης βιοκλιµατικής αρχιτεκτονικής

όπως φυσικός αερισµός, δροσισµός, θερµοµόνωση, προσανατολισµός κτλ. Aπό την άλλη, η σκουλικοκάµπια του νερού που έχει διάσταση περίπου δύο χιλιοστά του µέτρου, διαθέτει δισεκατοµύρια µικρές βλεφαρίδες για να κολυµπάει. Σχήµα 10. N. Denari, Διεθνές forum κτίριο και το Mυρµήγκι. H φωτογραφία της µακέτας του κτιρίου, που πήρε τρίτο βραβείο στο Tόκιο το 1989, δείχνει καθαρά την άποψη του αρχιτέκτονα για την µορφή του κτιρίου. Aπό τις δύο ελλειψοειδείς αίθουσες µέχρι και τα πλευρικά στοιχεία στήριξης, το κτίριο µιµείται το µυρµήγκι, τη µέλισσα. Σχήµα 11. Jourda, Perraudin, Στέγαστρο πτερύγια και ο Kάβουρας. Tα διαφανή στοιχεία του στεγάστρου, µε τις καµπύλες που προκύπτουν από τις τάσεις, θυµίζουν τις µεµβράνες στα πόδια της πάπιας, ενώ τα στηρίγµατα θυµίζουν τα κόκκαλα των πλευρών στον θώρακα και ο κεντρικός καµπύλος φορέας την ραχοκοκκαλιά. Δίπλα στο στέγαστρο ένα καβούρι για µορφολογικό χιούµορ. Στην εργασία αυτή παρουσιάζονται, επιλεκτικά, αρχιτεκτονικά παραδείγµατα στα οποία διακρίνουµε ή έχει δηλωθεί (π.χ. Foster) η σαφής σύνδεση της αρχιτεκτονικής σύνθεσης µε τη φύση και τη βιολογία. Eδώ, η πρόκληση βρίσκεται στους αρχιτέκτονεςστατικούς (ή αρχιτέκτονες των σκελετών;) και στους πολιτικούς µηχανικούςαρχιτέκτονες (ή στατικούς της αρχιτεκτονικής). O Peter Rice είναι ένας από τους τρεις, παγκοσµίως, πολιτικούς µηχανικούς µε χρυσό µετάλλιο αρχιτεκτονικής από το RIBA.

Eχει συµβάλλει, όσο κανένας άλλος, στην πραγµατοποίηση πολλών από τα παγκοσµίως διάσηµα κτίρια γνωστών αρχιτεκτόνων, που η κεντρική συνθετική ιδέα έχει τις αφετηρίες της στη φύση: η Oπερα του Σίντνευ, οι στηρίξεις στο Mποµπούρ στο Παρίσι κ.ά. Oι δύο άλλοι πολιτικοί µηχανικοί που πήραν αυτή την διάκριση, γνωστοί σε όλους, ήταν ο Ove Arup και ο Pier Luigi Nervi. Σχήµα 12. Anthony Peake Ass., γραφείο εξωτερικό κέλυφος και έντοµο. Birds Portchmouth Russum, παραλία µορφές κτιρίων και γαρίδα. Πρόκειται για αρχιτεκτονικές προτάσεις µε βιοµορφικό χαρακτήρα, ο οποίος γίνεται άµεσα αντιληπτός και δείχνει ότι ο σκελετός των κτιρίων είναι κατασκευασµένος από ελαφρά υλικά. 4. Συµπεράσµατα Eίναι βέβαιο ότι βαδίζουµε σε µια εποχή που θα σηµατοδοτείται και από την επιστροφή στη φύση, ακόµη και στον τοµέα των κατασκευών. Aυτή η τάση θα επιταχυνθεί µε την εξέλιξη της τεχνολογίας των υλικών και των φερόντων σκελετών των κατασκευών σε συνδυασµό µε την εισαγωγή της πληροφορικής στον σχεδιασµό. Kλείνω αυτή την εισήγηση λέγοντας ότι η φύση θα είναι πάντα µια αστείρευτη πηγή έµπνευσης για την ανθρώπινη δηµιουργία. Bιβλιογραφία [1]Building Design, Tεχνικό Περιοδικό, Aγγλία [2]Burnie David, Λεξικό της Φύσης, Eκδ. Eρευνητές, Aθήνα, 1994 [3]Cook Peter, New Spirit in Architecture, Rizzoli, New York, 1991 [4]Experiment, Περιοδικό για τη Φύση, Eλλάδα [5]A. Zάννος, Aρχιτεκτονική Mορφή και Στατική λειτουργία, E.M.Π., 1983 [6]Harter Jim, Animals, Dover, New York, 1979 [7]IL, Tεχνικό Περιοδικό, Γερµανία [8]Jodido Philip, New Forms, Taschen, Koln, 1997 [9]Pearson David, Earth to Spirit, Chronical Books, San Francisco, 1995 [10] Techniques & Architecture, Περιοδικό Aρχιτεκτονικής & Tεχνολογίας, Γαλλία

O Bιοµορφισµός στην Aρχιτεκτονική των Xωροκατασκευών N. Tσινίκας Tµήµα Aρχιτεκτόνων A.Π.Θ., 54006 Θεσσαλονίκη, tsinikas@iktinos.arch.auth.gr Eλαφριές Kατασκευές, Xωροκατασκευές, Aρχιτεκτονική Tεχνολογία, Mορφολογία Περίληψη H φύση που θεωρείται, σε αυτή την εργασία, ως αναµφισβήτητη πηγή γνώσεων, χρησιµοποιείται για την κατανόηση στατικών φορέων όσο και κελυφών µε στόχο την διεύρυνση του αρχιτεκτονικού και στατικού λεξιλογίου στα σύγχρονα Σήµερα τα ελαφρά υλικά και οι φέροντες οργανισµοί από ελαφρά υλικά στις κατασκευές, µας δίνουν τη δυνατότητα να δηµιουργήσουµε κτίρια ή τµήµατα κτιρίων µε καµπύλες επιφάνειες που έως σήµερα είχαν δυσκολίες κατασκευής και περιορισµένες δυνατότητες. Tα περισσότερα παραδείγµατα εφαρµογής που παρουσιάζονται σε αυτή την εργασία, είναι κτίρια µε σκελετούς από ελαφρά υλικά, που θυµίζουν ή παραπέµπουν ή µε πολλή φαντασία αντιγράφουν τη φύση, τη βιολογία, τα φυτά και τα ζώα. O χωροδικτυωµατικός σκελετός στα νούφαρα, η κατανοµή των δυνάµεων σε ένα υποστύλωµα-δένδρο, οι εξαγωνικές κυρήθρες στο µελίσσι, οι νευρώσεις στα καλάµια, οι έξι ακτίνες στη νιφάδα χιονιού, ο ιστός της αράχνης, τα κελύφη των εντόµων που αντέχουν βάρος πολλές φορές το ίδιον βάρος τους, κ.ά. είναι κάποια χαρακτηριστικά παραδείγµατα Ως προς την διαδικασία σχεδιασµού των χωροκατασκευών, όπως είναι για παράδειγµα οι εφελκυόµενες µεµβράνες, ακολουθείται διαφορετικός δρόµος από τον συµβατικό αφού σε πολλές περιπτώσεις αποτυπώνονται οι µακέτες σε σχέδια. Oι καµπύλες και οι µορφές που συναντάµε στη φύση όπως για παράδειγµα οι φλόγες στο τζάκι και τα σύννεφα, εξασφαλίζουν στα άτοµα γαλήνη και ενεργειακή ισορροπία. Tα ελαφρά υλικά που χρησιµοποιούνται για τις καµπύλες µορφές συνήθως είναι ανακυκλώσιµα και εποµένως φιλικά στο περιβάλλον. Mε όλα αυτά υπόψιν παρουσιάζονται παραδείγµατα εφαρµογής µε βιοµορφικά χαρακτηριστικά και είναι έργα των αρχιτεκτόνων Buckminster Fuller, S&P Architects, Jourda, Perraudin, S. Calatrava, N. Grimshaw, N. Denari, N. Foster, A. Isozaki, P. Foggo, Imre Makovecz, Anthony Peake Ass., Birds Portchmouth Russum, F. Otto, Future Systems, M. Hopkins και άλλων που έχουν εµπνευσθεί από µορφές της φύσης και της βιολογίας.