پایان نامه رایگان درمورد طرح و ساخت

دانلود پایان نامه ارشد

و… قدمت بيشتري در اين حوزه دارند، چرا که اصولاً خاستگاه بيونيک را در اين علوم ميتوان يافت.
با توجه به طيف وسيع شاخهها و رشتههايي که علم بيونيک ميتواند در آنها اثرگذار باشد و با توجه به بخشهاي مختلف جهان آفرينش که ميتواند به عنوان منابع عظيم و نامحدود الهامگيري و الگوبرداري خلاق توسط انسان مورد استفاده قرار گيرند، ميتوان لزوم شناخت و بهرگيري هرچه بيشتر از اين علم را دريافت.
همچنين شيوه برداشت و الهام از طبيعت در بين بيونيسينها و معماران مختلف بسيار متفاوت است. در يک مورد علوم سازهاي، در مورد ديگر فرم و شکل ظاهري و گاهي نيز عملکردهاي موجود در طبيعت الهامبخش و راهگشاي يک طراح ميباشد. گستردگي و جامع بودن اجزاي طبيعت از يک سو و ارتباط تمام بخشهاي مختلف طبيعت و سازگاري آنها با يکديگر از سوي ديگر و از طرفي به نوعي جامعالعلوم بودن سازنده آن، امکان طراحي بدون عيب و نقص را براي بشر مشکل ميسازد. از اين رو بيونسينها و معماران مختلف هر کدام تنها در يک و يا چند مورد از هزاران خاصيت طبيعت موفق به تقليد و الهام از آن شدهاند. انتخاب نحوه تقليد از طبيعت در مسائل مختلف يکي از مهمترين موضوعاتي است که پيش روي يک طراح، معمار و يا يک بيونيسين قرار دارد.

فصل سوم

مباني طراحي بيونيک و پايداري

3-1- مقدمه

همانگونه که در فصل قبل عنوان شد، علم بيونيک علم رابط بين علوم ديگر است. امروزه بسياري از علوم و تخصصها به نوعي از اين نوع نگرش بهره ميجويند. برخي علوم مانند فيزيک، برق، مکانيک و… قدمت بيشتري در اين حوزه دارند، چرا که اصولاً خاستگاه بيونيک را در اين علوم ميتوان يافت.
در اين فصل برآنيم تا با شناخت اصول معماري پايدار از يک طرف و روشهاي طراحي و معماري بيونيکي از طرف ديگر، نيازمنديهاي ساختمان را در جهت رسيدن به پايداري مشخص کرده و با شناخت شيوه الگوگيري از طبيعت در طراحي و معماري بيونيکي در جهت استفاده هر چه بيشتر از طبيعت در جهت رسيدن به پايداري گام برداريم.

3-2- بيونيک و معماري بيونيک
3-2-1- شرايط، تعاريف و پيشزمينهها

اصطلاحات ديگري که هم معني واژه بيونيک هستند يا در شرايط يکساني با اين واژه بکار گرفته ميشوند عبارتند از: بيوميمتيک95،بايوميمکري96، بايواينسپريشن97، بايوگنوسيس98 و طراحي با الگوي بيولوژيکي99و کلمات و عبارات مشابهي که از واژه بيولوژي منشعب ميشوند.اين واژه براي اولين بار توسط جک اي استيل100 در سال 1960 معرفي شد. که سبب ايجاد کلمه يوناني بايون به معناي واحد زندگي شد، حال اگر پسوند ايک را به آن اضافه کنيم. واژه بيونيک101 ميتواند به معناي “مثل زندگي” تلقي شود. در ديکشنري عنوان شده که اين واژه از ترکيب دو کلمه بيولوژي و الکترونيک يا تکنيک شکل گرفته است. (P. Gruber,2008) اما بيشتر از همه اين شرايط و اهداف، تعريف اين واژه به عنوان يک مطالعه دراستفاده کاربردي از مکانيزمها و عملکردهاي موجود در طبيعت جهت الگوگيري در طراحي مهندسي، شيمي، الکترونيک و غيره ميباشد.
در دنياي زبان آلماني، اين موضوع توسط ورنر ناتيگل102کسي که واژه آلماني بيونيک103 را به عنوان ترکيبي از واژههاي بيولوژي و تکنيک تفسير نمود متأثر شد.
W. Nachtigall, p5, 2002))
در زبان انگليسي واژه بيوميمتيک متداولاً استفاده ميشود، و بيونيک به استفاده از روباتها براي ارتقاء زندگي و جايگزيني اجزاي بدن و اندامها با مدلهاي مکانيکي مربوط ميگردد. (J. Vincent, p471-482, 2006) در سال 1969، فردي به نام اتو اسميدت104که داراي معلومات عمومي زياد بود ازواژه بيوميمتيک در عنوان مقاله استفاده نمود، (O. Schmitt, p297, 1969) ولي اين واژه اولين حضور عمومياش را در فرهنگ لغت وبستر در سال 1974 شاهد بود و اين تعريف برايش آورده شده بود: “مطالعه درباره فرم، ساختار و عملکرد مواد يا ترکيبات بيولوژيکي (مثل مواد آلي با ابريشم) و مکانيسمها و فرايندهاي بيولوژيکي (مثل ترکيبات پروتئين و فتوسنتز) به ويژه براي هدف ايجاد کردن محصولات مشابهي که با الگوگيري از مکانيسمهاي طبيعي بوجود ميآيند.
(J. M. Harkness,2001)
همچنين، ناتيگل، بيولوژي تکنيکي و بيونيک را به صورت قوانيني تعريف نمود که در زمينه پيشرفت علمي مکمل يکديگر باشند. بنابراين، واژه بيونيک مورد موافقيت انجمن مهندسان آلماني در سال 1993 قرار گرفت و در سال 1998 توسط ورنر ناتيگل بسط و گسترش پيدا کرد:
“به عنوان يک قانون علمي، بيونيک از نظر سيستماتيکي با بکارگيري فني ساختارها، فرآيندها و قوانين سيستمهاي بيولوژيکي سروکار دارد.اين همچنين شامل شکلهاي متنوعي از عوامل و سيستمهاي زنده و غيرزنده نيز ميشود.” (W. Nachtigall, p3-4, 2002)
وب سايتهايي همچون شبکه آلماني بيوکن105، واژه بيونيک را به سادگي بدين صورت تعريف ميکنند:”رمزگشايي ابداعات و نوآوريهائي از طبيعت زنده و اجراي خلاقانه آنها در تکنولوژي”.(Biokon, 2010)
مرکز بيوميمتيک در يک مطالب خواندني بيوميمتيک را اين طور تعريف ميکند: “خلاصه کردن يااستخراج طرح خوب از طبيعت.”
(Centre for Biomimetics, 2007)
ورنر ناتيگل در کتاب جامع خودش واژه بيونيک را اينطور تعريف کرده است: اساس و نمونههايي براي مهندسي و دانشمندان علوم طبيعي.همچنين وي بيونيک را به 12 بخش تقسيم کرد: (W. Nachtigall, p19, 1998)
* بيونيک سازهاي (structural bionics): شامل عناصر، مواد و سطوح سازهاي.
* بيونيک ساختماني (Construction bionics): شامل ساختمانها و سطوح قابل انتقال و غيره.
* بيونيک اقليمي (climate bionics): مانند تهويه، سرمايش و گرمايش غيرفعال.
* بيونيک ساختاري(structural bionics) : عناصر و مکانيزمهاي ساختاري
* بيونيک حرکتي (Locomotion bionics): مانند راه رفتن، شنا و پرواز همچنين واکنش بر محيط اطراف
* بيونيک تجهيزات و وسايل (Derice bionics): شامل ساختارهاي کلي
* بيونيک انساني (Anathropobionics): شامل واکنشهاي انساني
* بيونيک راداري (sensorbionics): شامل سنسورها جهت تشخيص مکان
* بيونيک اعصاب (Neuro- bionics): شامل آناليز بدست آوردن اطلاعات
* بيونيک فرآيندها (process bionics): شامل فرآيندها و تبديلات
* بيونيک سازماني (organizational bionics): روابط در سيستمهاي بيولوژيکي
* بيونيک تکاملي (Evolutionary bionics): شامل تکنيکها و استراتژيهاي تکاملي
اين طبقهبندي بايد به عنوان يک رويکرد آکادميک مورد استفاده قرار گيرد، در حالي که بعضي زمينهها ممکن است تا حدودي با هم همپوشاني داشته باشند، از اين رو بسياري از نمونههايي که يک يا چند رويکرد بيوميمتيک را بکار ميگيرند ممکن است به بيش از يک زمينه فرعي نسبت و اختصاص داده شوند.
زمينههاي بکارگيري بيونيک عبارتند از:(BIONIS, 2011)
* انرژي و راندمان منابع
* حذف و کنترل مواد پرخطر
* استفاده از مواد و مصالح تجديد شدني
* ايجاد مواد و ساختارهاي عملکردي
* سطوح و پوشش خارجي
* معماري و طراحي و ساختمانهاي هوشمند
* مصالح و سازههاي سبک
* داروهاي بيولوژيکي
* تصميمات و استرتژيهاي بيولوژيکي
* رباطها، حرکت سيال، شنا، پرواز
* سنسورها، فرآيندهاي اطلاعاتي و ارتباطي
* بستهبندي
در دو بخش عنوان شده، انواع بيونيک و زمينههاي بکارگيري آن موردي که به صورت رنگي شاخص شدهاند در زمينه معماري کاربرد دارند.

3-2-2- استخراج، ترجمه

جانين بنيوس106در کتاب بيوميميکري خودش تحت عنوان “ابداع و نوآوري الهام گرفته از طبيعت” سعي داشت روندها و قوانين کلي و اصلي بيوميمتيک رااستخراج و طبقهبندي کند، تا بتواند به وسيله آن، قوانين- از مهندسي گرفته تا کشاورزي- را تجزيه و تحليل کندو طرحها و فرآيندهاي يافت شده در طبيعت را ارزيابي نمايد: (J. Benyus,1997)
1- طبيعت به عنوان مدل:بيوميميکري، علمي است که به مطالعه مدلهاي طبيعت ميپردازد واز طرح و فرآيندهاي آنها براي حل مسائل انساني الهام ميگيرد.
2- طبيعت به عنوان مقياس اندازهگيري:بيوميميکري از استاندارد اکولوژيکي براي قضاوت روي درستي ابداعات ونوآوريهاي ما استفاده ميکند. پس از 8/3 بيليون سال تکامل، طبيعت آموخته است به چه صورت کار کند، چه چيزي مناسب است، و چه چيزي بقا مييابد.
3- طبيعت به عنوان مربي و مشاور: علم بيوميميکري، يک روش کلنگرانه براي مشاهده و آموختن از طبيعت است. (شکل 27)

شکل 27- قوانين کلي بيونيک
در کتاب “ساختار طبيعي” مربوط به سال 1985، فراي اُتو107، راجع به شکل، ساختار وعملکرد چنين ميگويد:”ساختمانها داراي فرم هندسي و سازه دروني هستند، شکل و سازه از فرآيندهاي توسعهاي رايج بوجود ميآيند و به قوانين فيزيکي و شيميائي يا قدرت خلاقانه انسان بستگي دارند.” (F. Otto, p24, 1985)
جري لبدو108عنوان ميکند که:”در طبيعت، قانون عملکرد+ شکل يا فرم+ سازه مؤثر است، همه چيز بايد با محيط خود سازگار و منطبق باشد.” (J. S. Lebedew, p55, 1983)
با اين تعريف، پترا گروبر109نتيجه ميگيرد که: “همه چيزهاي موجود در طبيعت هميشه هم تحت تأثير فرآيند و پروسه و هم تحت تأثير نتيجه قرار دارند، هماهنگي شکل يا فرم، سازه و عملکرد در طبيعت سبب ميشود تا تقليد شکلي محض از طبيعت بدون توجه به فرآيندها و عملکردها بيارزش تلقي شود.” (P. Gruber, p19, 2008)
اين نتيجه بسيار مهمي براي اين مطالعه ميباشد، چون از آغاز قرن بيستم- به ويژه با آغاز کار سيستمهاي طراحي جديدو قدرتمند با کمک کامپيوتر (CAD)- طرح و ساختار ساختمانهايي که از شکلهاي بيولوژيکي و طبيعي تقليد ميکند شروع به رشد يافتن ميکنند، ولي اين به طور اتوماتيک بدين معني نميباشد که چنين ساختمانهايي به طبيعت نزديکتر هستند.مفهوم خيلي قويتر خواهد بود، اگر ما قادر به اقتباس از يک طرح نوآورانه طبيعييا الهام گرفتن از پديدههاي طبيعي به جاي تلاش شديد براي تقليد از آنها در روند طراحي باشيم.
(J. Vincent, & S. Pellegrino,2002)

3-2-3- انتقال

انتقال طبيعت در مهندسي ميتواند با مفاهيم متفاوت صورت گيرد.مطابق کتاب بيوميمتيک نوشته يوسف بارکوهن110، “نزديک شدن يا الگوبرداري از طبيعت از ديدگاه مهندسي از طريق دستهبندي قابليتهاي بيولوژيکي همچنين طبقهبنديهاي فني با استفاده از ساختار بالا به پائين و بالعکس، امکانپذير است. (Y. Bar-Cohen, p.496, 2006)
* “رويکرد بالا به پائين” (زماني روي ميدهد که بيولوژي روي طرح تأثير داشته باشد) عمدتاً بر مبناي پيشروي مطالعات تحقيقي اساسي براي يافتن مدلها و کانسپتهاي طبيعي احتمالي ميباشد به عبارت ديگر دانش طبيعي يا بيولوژيکي بر راهحل انسان در طراحي تأثير ميگذارد.
* “رويکرد پائين به بالا” (زماني روي ميدهد که طراحي به دنبال بيولوژي معلوم باشد) طرح با يک مسئله فني خاص روبرو ميگردد و مطالعات تحقيقي جهت يافتن راهحل احتمالي در طبيعت براي آن انجام ميشود. يافتههاي احتمالي به عنوان راهحل يک مسئله خاص مورد کاربرد قرار ميگيرند. (Biomimicry Guild, 2007)

3-2-3-1- رويکرد بالا به پائين / اصول بيولوژيکي مؤثر بر طراحي

احتمالاً معروفترين مثال براي اين مفهوم، تجزيه وتحليل علمي گل نيلوفر آبي ميباشد که قادر به تميز کردن برگهايش با بافت سطحي خاص و آب است.اين تجزيه و تحليل به بسياري از ابداعات طراحي، از جمله رنگ لوتوسان منتهي گرديد که سطوح را قادر به تميز کردن خودش ميکند. (شکل 28 و 29)

شکل 28- تميز شدن سطح لوتوس توسط قطره باران (تصوير سمت راست)
شکل 29- تأثير قطرات آب بر مصالح خارجي پوشيده با رنگ لوتوسان (تصوير سمت چپ)
مطالعات اقتباس شده توسط وُگل111 و بعداً وينسنت112 مشخص ميکنند که اگر طرحهاي انساني در بستر و زمينه مشابهي و منابع در دسترس يکسان در نظر گرفته شوند، بين راهحلها و تاکتيکهاي اين طرحها شباهت کمي وجود دارد.بنابراين، بيولوژي ممکن است بر انسانها به روشهايي که احتمالاً خارج از مسئله طرح از پيش تعيين شده ميباشد تأثير بگذارد.بهرهگيري از رويکرد

پایان نامه
Previous Entries پایان نامه درمورد رئالیسم تدافعی، توزیع قدرت، واقع گرایی Next Entries دانلود تحقیق در مورد سازمان ملل، وزارت امور خارجه