ریاضی در معماری

مطلب زیر با کمی تغییر از مقاله دکتر محمد جواد مهدوی نژاد با نام دستور زبان معماری ریاضی: باز شناسی جایگاه ریاضیات جدید در معماری معاصر ؛ مجله معماری و شهرسازی 76-77 ، تابستان 1383 ؛ ص 33 برگرفته شده است.

ریاضی یکی از کارآمد ترین ابزار های توسعه دانش بشری است که قدمت استفاده از ان به هزاران سال قبل باز می گردد. بشر اولیه از همان آغاز کار دانست که می تواند تعداد اشیا پیرامون خود را به وسیله انگشتان دست خویش نشان دهد و پس از اندک زمانی، با استفاده از نشانه های تصویری آن ها را به نمایش گذاشت. استفاده از نشناه های عددی در بیان تعداد اشیا آغاز حضور ریاضی در زندگی انشان نامیده شده است؛ نشانه هایی که به سرعت از گزاره های ساده و مستقیم، به نماد هایی پویا و گسترده تبدیل شدند. مثال هایی از این دست را می توان در تقدی اعداد خاص برای بشر و یا اهمیت برخی نسبت ها در زندگی انسان اولیه جسنجو کرد. ریاضیات در طول هزاران سالی که از قدمت آن می گذرد، همواره متناسب با نیاز های مخاطبان خویش توسعه یافته و ابزار های جدیدی متناسب با آن نیاز ها پیشنهاد کرده است. پیگیری تاریخی ریاضیات نشان می دهد که رشد ریاضیات همواره یک گام پیش تر از رشد سایر علوم بوده است؛ به گونه ای که هرگاه گامی در علوم ریاضی برداشته شده، بی درنگ می توانیم نتیجه عملی آن را در علوم دیگر مشاهده نماییم. رونق و شکوفایی بسیاری از علوم معاصر نیز حاصل آمیزش آنها با علوم ریاضی است، آن چه امروزه به عنوان فیزیک و شیمی میشناسیم با آنچه تا پیش از آمیزش با ریاضی از آنها می شناختیم، قابل مقایسه نیست. ریاضیات جدید زمینه های نفوذ خویش را به حوزه هایی چون زیبایی شناختی نیز گسترش داده است به گونه ای که بحث درباره کارایی اندیشه های ریاضی در علوم مختلف غیر ضروری به نظر می رسد.

کاربرد علوم ریاضی در دانش معماری را در شرایط کلی می توان به چهار گروه اصلی تقسیم کرد:

1.برنامه ریزی: یکی از کلیدی ترین نقش های ریاضیات جدید ، استفاده از ابزار های دسته بندی مفاهیم و انطباق آن با ویژگی های سایت پروژه ، امکانات و محدودیت های طراحی است. معماران و دیگر طراحانی که در فرآیند طراحی خویش با برنامه ریزی سرو کار دارند، مخاطبان این توانایی ریاضیات جدید به شمار می آیند. درر بسیاری از پروژه های بزرگ ساختمانی، مدل های مربوط به قدری پیچیده اند که ارزیابی و برنامه ریزی بر اساس آنها، بدون دانش ریاضی و استفاده از تکنیک های پیشرفته رایانه ای عملا نا ممکن است.

2.شکل دهی مفاهیم: یکی از مهمترین فعالیت هایی که معماران بر عهده دارند، تولید و طراحی کالبد هایی مناسب و کار آمد برای مفاهیم فرهنگی ، معنوی و انسانی است. بسیاری از مفاهیم پیچیده ماورایی و روحانی در ریاضیات به صورت مجموعه ای بستارهای حسابی و هندسی مطرح می گردند که استفاده آنها در طراحی بنا ها و ساختمان ها را ممکن می شازد. اعداد و نشانه های تصویری مقدس، که در اغلب فرهنگ ها با آنها مواجه می شویم مثال هایی از همین موضوع به شمار می روند.

3.طراحی معماری: افزایش کیفیت و درستی طراحی معماری مهمترین دستاورد استفاده و به کار گیری دانش ریاضی در معماری به شمار می رود.کاربرد ریاضیات در طراحی معماری در سه مرحله قابل بررسی و ارزیابی است. نخست: در طراحی فرم معماری و هر آنچه با ظاهر بنا مرتبط است. دوم: در بهینه سازی عملکرد و تناسبات عملکرد های پروژه و سوم: در طراحی سازه و ساختار طرح معماری.

4.نیاز های دوران بهره برداری: ریاضیات ابزاری کاآمد برای ارزیابی نیاز های دوران بهره برداری بنا به شمار می رود. رویکرد ما به استفاده از ریاضیات در این قسمت به دو مرحله مربوط می شود. نخست مراجعه به نمونه های موجود و شبیه سازی کیفیت کاربری بنای مورد نظر در دوران بهره برداری. دوم: مدل سازی خواسته های پروژه و مقایسه با ویژگی های طرح در جهت تعریف حالت های بهینه و کارآمد. اهمیت شیوه های پیشرفته مدل سازی ریاضی آن است که می توان پیش از احداث بنا ، کارآیی لازم را بر اساس مدل های مربوط تحلیل و بررسی کرد.

5.طراحی سازه معماری: ایجاد ارتباط تنگاتنگ میان سازه و معماری از آرمان های اساسی معماری معاصر است. در مجلات معتبر علمی و همایش های حرفه ای موضوع وحدت و هماهنگی سازه و معماری از موضوعات بحث انگیز به شمار می آید که تکرار از اهمیت و تازگی آن نکاسته است. در اغلب پروژه های برتر و موفق معماری با سازواره ای پنهان مواجه می شویم که ارتباطی تنگاتنگ و کم نظیر میان سازه و معماری ایجاد کرده است. به گونه ای که تفکیک آنها عملا نا ممکن است. برای ایجاد ارتباطی تنگاتنگ، هدف گذاری شده و موثر میان سازه و معماری راه حل های گوناگونی در عرصه مهندسی معماری پیشنهاد شده است که اگر نگوییم تمامی آنها در ارائه رویه همیشگی و پایدار نا موفق بوده اند، لازم است اقرار نماییم که موفقیت قابل توجهی نیز کسب نکرده اند. ریاضیات جدید راه حل هایی برای پاسخگویی به این نیاز اساسی پیشنهاد کرده است که اگر چه هنوز به قدر کافی پخته نشده اند، موفقیت های قابل قبولی تا کنون کسب کرده اند.

ظرفیت هایی که طراحی مقداری در اختیار فرآیند طراحی معماری قرار می دهد:

الف: امکان ساخت: یکی از مهممترین مشکلاتی که در فاصله میان طراحی اولیه و طراحی نهایی در برابر معماران قرار دارد ساماندهی و معین ساختن فرم های نا مشخصی است که در اسکیس های خود یادداشت کرده اند. بسیاری از معماران عادت دارند که فرآیند طراحی را با اسکیس های آزاد و متنوع آغاز می کنند. در اغلب مواقع فرم های آزادی که در این اسکیس های یادداست شده اند اغلب غیر قابل باز آفینی هستند. زیرا از برنامه از پیش تعیین شده ای پیروی نمی کنند. استفاده از نمودار های کارآمد و متنوع ریاضی این امکان را برای معماران جوان مهیا می سازد که فاصله میان طراحی اولیه و نهایی را به حداقل ممکن کاهش دهند. بدیهی است که اگر آشنایی معماران با اندیشه های جدید ریاضی به حدی برسد که بتوانند به صورت همزمان طراحی را با استفاده از نمودار های ریاضی هدایت نمایند، حاصل عمل آنها موفقیت چشمگیری خواهد داشت. در نتیجه آنچه معمار به آن می اندیشد به راحتی قابل اجرا خواهد بود.

درروش های متداول طراحی ، طراحان سعی می کنند در مرحله نخست احساس خویش را در محور تصمیم گیری قرار دهند. لذا ابداع ایده های جدید خارج از نظام منطقی اندیشه به انجام می رسد. این امر موجب می شود که معمار همواره در مرحله اول از اصول منطقی و در مرحله دوم از خلاقیت و ابتکار غافل شود. مشکل دیگری که در سر راه اندیشه های حسی قرار دارد کاهش امکان بازنگری سازنده است. به این معنا که تا پیش از تجسم کامل معمار نمی تواند به هدف نهایی نزدیک شود و اگر طرح در ذهن معمار شکل گرفت امکان ایجاد تغییر در آن به شدت کاهش می یابد. به عبارت دیگر فاصله غیر قابل جبرانی میان اندیشه منطقی و خلاقیت هنری به وجود می اید.این فاصله اگر چه هم اکنون در میان معماران کم تجربه به عنوان امری گریز ناپذیر پذیرفته شده است، در اندیشه های معماران ریاضی به مسئله ای قابل حل تبدیل شده است.

استفاده از انداشه های ریاضی به معماران امکان می دهد تا همواره از امکان ساخت ایده های خلاقانه خویش مطمئن باشند. قابل تکرار بودن نمودار های ریاضی و امکان دخالت سازنده در محصول نهایی آنها گزینه هایی است که این مسئله را به راحتی مرتفع می سازد. آنچه پیشتر از این با عنوان اصل زایندگی مفاهیم ریاضی از آنها یاد شد در حقیقت ابزاری است که موجب پویایی هر چه بیشتر فرآیند طراحی می شود. امکان تکثیر و توالی که در نمودار های ریاضی به صورت گسترده دیده می شود ، رهیافت کم نظیری در جهت ایجاد امکان ساخت اندیشه های بدیع و خلاقانه در اختیار معماران قرار می دهد.

ب: سازگاری فرم و سازه: رونق استفاده از نرم افزار های رایانه ای در طراحی معماری مسئله ای جدید را در عرصه طراحی معماری ایجاد کرده است. قابلیت نرم افزار های رایانه ای در ترسیم منحنی های آزاد موجب سده است تا بسیاری از منحنی های طراحی شده در عمل قابل ساخت نباشند و یا اگر هم قابل ساخت هستند از لحاظ اقتصادی توجیهی برای ساخت آنها وجود نداشته باشد. در بسیاری از مسابقات معماری نیز با چنین فرم هایی رو به رو می شویم که طراح تنها تناسبات بصری را در نظر گرفته است و از مفاهیم و تناسبات ریاضی در آنها اثری نیست. استفاده از مبانی تعریف شده ریاضی و یا اصول عمومی ریاضیات جدید می تواند به عنوان گامی موثر در بهبود این مشکل پرهزینه تلقی شود. فرم ها و تناسبات ریاضی در بطن خویش سازگاری غیر قابل انکاری با اصول حاکم بر طراحی و محاسبه سازه های ساختمانی دارند.

خطوط ایزواستاتیک و منحنی های توزیع بار اغللب به کمک توابع معروف ریاضی محاسبه می شوند. در مواردی که پیچیدگی های مبنایی وجود دارد نیز می توان با اندکی رواداری آن ها را به فرمول های ساده تر تجزیه کرد. آشنایی سازنده و مفید با این مفاهیم سازه ای مشکلی است که معماران کم تجربه اغلب با آن دست به گریبان اند. استفاده از نمودار ها و تناسبات ریاضی اغلب فرصتی ک نظیر در اختیار معماران قرار می دهد تا حداقل به صورت ناخودآگاه به این پریش ها پاسخی منطقی بدهند. فرم هایی که به کمک مفاهیم ریاضی عمومی ترسیم شده اند اغلب کیفیت انتقال نیرو ها در سازه را به صورتی هدفمند هدایت می نمایند. معماری که از این فرم ها بهره می برد در حقیقت طراحی سازه را همزمان با طراحی معماری مدیریت کرده است.

http://ahooramazdaa.mihanblog.com/post/5

ریاضی در معماری

مطالب مشابه :

آشنایی با مراحل طراحی ساختمان

معماری پایدار چیست؟

مفاهیم طراحی، ضوابط و استانداردها و تحلیل نمونه ها

ریاضی در معماری

نقش تفکر در معماری - به قلم مهندس احسان داریوشی کاندیدای شورای شهر کرمانشاه

هویت فراموش شده در معماری ایران

میس ون درروهه