سازه متحرک دو جهته با قابلیت انطباق‌پذیری (ترکیب مفصل جلو و عقب رونده به همراه ساختار اتصال‌دهنده)

سمیاری رودباری, میلاد; حمزه نژاد, مهدی; اخلاصی, احمد

doi:10.22034/ats.2023.725733

سازه متحرک دو جهته با قابلیت انطباق‌پذیری (ترکیب مفصل جلو و عقب رونده به همراه ساختار اتصال‌دهنده)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

میلاد سمیاری رودباری ¹

مهدی حمزه نژاد ²

احمد اخلاصی ³

¹ دانشجوی کارشناسی ارشد معماری فناوری، دانشکده معماری و شهرسازی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران.

² استادیار گروه معماری، دانشکده معماری و شهرسازی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران.

³ دانشیار گروه معماری، دانشکده معماری و شهرسازی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران. نعت ایران

https://doi.org/10.22034/ats.2023.725733

چکیده

معماری متحرک و محیط‌های انطباق پذیر از موارد قابل‌توجه در عرصه معماری هستند. نحوه دستیابی به محیطهای خود ساختار باقابلیت انطباق‌پذیری مسئله اصلی پژوهش است که این روش دستیابی، از کوچک‌ترین جزء تا بزرگ‌ترین بخش آن را در برمی‌گیرد. هدف اصلی این تحقیق دستیابی به طراحی و ساخت محیطی متحرک و پاسخگو است که بتواند با جمع‌آوری داده‌های محیطی الگوی مناسب را انتخاب و استفاده کند. روش تحقیق از نوع کاربردی است که با استفاده از اصول موجود در پژوهش‌های پایه، به دنبال توسعه روش‌های موجود است. مهم‌ترین جزء تحقیق، طراحی مفصل از طریق احجام منتظم و امکان‌های باز و بسته شدن است. پژوهش دو مورد از مناسب‌ترین این احجام یعنی هشت‌وجهی و بیست‌وجهی منتظم را مبنای بررسی قرار داد. این پژوهش از طریق بررسی هندسه‌های چندوجهی و مدل‌سازی آن در نرم‌افزار راینو 6 و امکان‌سنجی از طریق نرم‌افزار سالیدورک 2021 سرویس پک 4 و تحلیل محیط از طریق پایتون و صدور فرمان به‌وسیله سیستم‌عامل رباتیک انجام شد. مطالعات نشان داد که با استفاده از هندسه‌های هشت‌وجهی و بیست‌وجهی می‌توان به ساختار مدولاری دست‌یافت که قابلیت حرکت در محیط و ایجاد سامانه‌ای خود ساختار را دارد. همچنین امکان خودآگاه کردن ساختار با استفاده از واحدهای ادراکی و عملگر وجود دارد. سازه طراحی شده در حالت هشت‌وجهی فشرده و بسته است و از دو جهت می‌تواند به حالت بیست‌وجهی تبدیل شود که این دو حالت از یک سو آن را به عقب و از سوی دیگر محرک آن رو به جلو است و به‌این‌ترتیب می‌تواند حرکت سازه را تداعی کند. در بین دو مفصل طرفین، سازه ایستا و لولایی ساده با حداقل حرکت قرار می‌گیرد که مفاصل متحرک را به هم وصل کرده و یکپارچگی موجود را ایجاد می‌کند.

کلیدواژه‌ها

معماری انطباق پذیر

مدولار

متحرک

خود ساختار

خودآگاه

موضوعات

معماری تطبیقی

عنوان مقاله English

Two-way Movable Structure with Adaptability (Combination of Forward and Backward Joint with Connecting Structure)

نویسندگان English

Milad Samyari Rudbari ¹

Mehdi Hamzehnejad ²

Ahmad Ikhlasi ³

¹ Master's student in Architecture Technology, Faculty of Architecture and Urban Planning, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran.

² Assistant Professor, Department of Architecture, Faculty of Architecture and Urban Planning, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran.

³ Associate Professor, Department of Architecture, Faculty of Architecture and Urban Planning, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran. Naat Iran

چکیده English

Mobile architecture and adaptive environments are significant considerations in the realm of architecture. Achieving an environment with adaptable structures is the main focus of the research, encompassing methods from the smallest component to the largest assemblies. The primary objective of this research is to design and construct a mobile and responsive environment capable of selecting and utilizing the appropriate models by collecting environmental data. The research methodology is applied, aiming to develop existing methods by leveraging principles from foundational research. The focal point of the research lies in detailed joint design through regular volumes and exploration of opening and closing possibilities. Two of the most suitable volumes, octahedron, and regular icosahedron, serve as the basis of investigation. This research employs an examination of multimodal geometries and their modeling in Rhino 6 software, feasibility studies using SolidWorks 2021 Service Pack 4 software, environment analysis through Python, and command issuance through robotics operating system. Findings showed that using octahedral and icosahedron geometries enables the creation of modular structure capable of mobility within the environment and the establishment of self-structuring system. Moreover, it is feasible to imbue the structure with self-awareness using perceptual and operator units. The designed structure is compact and closed in the octahedral state, with the ability to transform into a twenty-sided configuration from two directions. This transformation drives the structure both backward and forward, facilitating movement. Between the two lateral joints, a static and straightforward hinged structure with minimal movement is positioned, connecting the movable joints and fostering structural integrity.

کلیدواژه‌ها English

Adaptive architecture

modular

mobile

self-structure

self-aware

1- آصفی، مازیار؛ و احمدی‌نژاد کریمی، مجید(1395). فناوری معماری متحرک اصول نظری و عملی معماری تغییرشکل‌پذیر. تهران: پرهام نقش.
2- آقاجانی، مریم(1400). کتاب هوش مصنوعی: از مقدماتی تا پیشرفته. تهران: انتشارات نسل روشن.
3- باقری، حسین؛ حسینی، سیدباقر؛ و وفامهر، محسن(1393). چگونگی بهره‌گیری از سازه‌های ایرانی در معماری متحرک. اولین کنفرانس ملی شهرسازی، مدیریت شهری و توسعه پایدار.
4- حیاتی، حامد؛ و صفرزاده کاوری، هاشم(1397). نانو تکنولوژی فناوری جدید در معماری پایدار و صنعت ساخت‌وساز. اولین همایش ملی اندیشه‌ها و فناوری‌های نو در معماری.
5- خیرخواه، مجید(1400). سیستم‌های هوشمند (سازه‌های انعطاف‌پذیر) همسو با معماری متحرک، با بررسی برج تاشو برای امدادرسانی اضطراری، لهستان. اولین کنفرانس بین‌المللی مکانیک، برق و علوم مهندسی.
6- سوداگر، حسین؛ و سوداگر، شراره(1398). پوسته متحرک هوشمند. سومین کنگره بین‌المللی عمران، معماری و شهرسازی معاصر.
7- شیخی نشلجی، مهدی؛ و مهدی‌زاده سراج، فاطمه(1401). طراحی سایبان هوشمند برای ساختمان اداری جهت کنترل ورود نور مستقیم خورشید مبتنی بر کاهش بار سرمایشی با الگوبرداری از گره-های ایرانی اسلامی. پژوهش‌های معماری نوین، 2(1)، 7-26.
8- شیرمحمدلو، زهرا؛ و غفوریان، میترا(1395). معماری انطباق‌پذیر: ارائه راهکار برای استقرار انطباق‌پذیری در ساختمان. اولین کنگره بین‌المللی معماری هدف.
9- طیبی، محمد(1399). ساختمان‌های هوشمند: گامی در ایجاد شهرهای هوشمند. تهران: انتشارات زرین اندیشمند.
10- مسلمی، آرمان؛ و شاکری، اقبال(1393). ارائه الگو جهت کاهش زمان فازهای پروژه‌های ساخت‌وساز. دومین همایش ملی پژوهش‌های کاربردی در عمران، معماری و مدیریت شهری.
11- ملک، آرزو؛ و طلایی، آویده(1401). مطالعه تطبیقی نماهای متحرک ساختمان‌های اداری تهران بر اساس آسایش بصری ساکنین با شاخص (sDG)، (DGP). پژوهش‌های معماری نوین، 2(3)، 85-101.
12- Anane, W., Iordanova, I., & Ouellet-Plamondon, C. (2022). Modular robotic prefabrication of discrete aggregations driven by BIM and computational design. Procedia Computer Science, 200, 1103-1112. doi:10.1016/j.procs.2022.01.310
13- Barozzi, M., Lienhard, J., Zanelli, A., & Monticelli, C. (2016). The sustainability of adaptive envelopes: developments of kinetic architecture. Procedia Engineering, 155, 275-284. doi:10.1016/j.proeng.2016.08.029
14- Graessler, I., Hentze, J., Poehler, A. (2019). Self-Organizing Production Systems: Implications for Product Design. Procedia CIRP, 79, 546-550. doi:10.1016/j.procir.2019.02.092
15- Joswig, M., & Theobald, T. (2013). Polyhedral and algebraic methods in computational geometry. Springer Science & Business Media.
16- Körner, A., Born, L., Bucklin, O., Suzuki, S., Vasey, L., Gresser, G. T., ... & Knippers, J. (2021). Integrative design and fabrication methodology for bio-inspired folding mechanisms for architectural applications. Computer-Aided Design, 133, 102988. doi:10.1016/j.cad.2020.102988
17- Kronenburg, R. (2005). Transportable Environments: Technological Innovation and the Response to Change. Transportable Environments 3, 116. doi:10.4324/9780203023853
18- Lim, Y. W., Ling, P. C., Tan, C. S., Chong, H. Y., & Thurairajah, A. (2022). Planning and coordination of modular construction. Automation in Construction, 141, 104455. doi:10.1016/j.autcon.2022.104455
19- Mahmoud, A. H. A., & Elghazi, Y. (2016). Parametric-based designs for kinetic facades to optimize daylight performance: Comparing rotation and translation kinetic motion for hexagonal facade patterns. Solar Energy, 126, 111-127. doi:10.1016/j.solener.2015.12.039
20- Paydar, M. A. (2020). Optimum design of building integrated PV module as a movable shading device. Sustainable Cities and Society, 62, 102368. doi:10.1016/j.scs.2020.102368
21- Peng, J. L., Pan, A. D., Rosowsky, D. V., Chen, W. F., Yen, T., & Chan, S. L. (1996). High clearance scaffold systems during construction—I. Structural modelling and modes of failure. Engineering structures, 18(3), 247-257. doi:10.1016/0141-0296(95)00144-1
22- Ramzy, N., & Fayed, H. (2011). Kinetic systems in architecture: New approach for environmental control systems and context-sensitive buildings. Sustainable Cities and Society, 1(3), 170-177. doi:10.1016/j.scs.2011.07.004
23- Rudy, V., & Lešková, A. (2013). Modular systems for experimental modelling in the design process of flexible workstations. Int. J. Interdiscip. Theory Pract, 1, 2344-2409.
24- Shin, J., Moon, S., Cho, B. H., Hwang, S., & Choi, B. (2022). Extended technology acceptance model to explain the mechanism of modular construction adoption. Journal of Cleaner Production, 342, 130963. doi:10.1016/j.jclepro.2022.130963
25- Toyong, N. M., Mokhtar, S. H. B., Hasan, Z., & Saliang, P. (2018). Role and Function of Geometric Forms in Modern Design. In Proceedings of the Art and Design International Conference (AnDIC 2016) (pp. 299-307). Springer Singapore. doi: 10.1007/978-981-13-0487-3_33
26- Wallance, D. (2021). The future of modular architecture. Routledge. doi:10.4324/9781003031932
27- Yasuda, G., Takai, H., & Tachibana, K. (1993). Performance evaluation of a multimicrocomputer-based software servo system for real-time distributed robot control. IFAC Proceedings Volumes, 26(2), 673-678. doi:10.1016/S1474-6670(17)49028-8
28- Yi, H., & Kim, Y. (2021). Self-shaping building skin: Comparative environmental performance investigation of shape-memory-alloy (SMA) response and artificial-intelligence (AI) kinetic control. Journal of Building Engineering, 35, 102113. doi:10.1016/j.jobe.2020.102113