…استفاده از فن‌آوری نانو جهت تهیه مصالح مناسب و با ویژگی‌های مورد نظر در بخش‌های مختلف ساختمان، در کاهش مصرف انرژی به صورت مستقیم وغیر مستقیم نقش به‌سزایی خواهد داشت. به‌عنوان مثال با پیشرفت سلول‌های فتوولتاییک وحضور نسل دوم این دسته از سلول‌ها، تحولاتی در نوع طراحی ونحوه‌ی استفاده از آن‌ها نمایان شد.
در این پژوهش چگونگی بهره‌گیری از نانوتکنولوژی در زمینه انرژی خورشیدی وتاثیر آن بر سلول‌های فتوولتاییک مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است…


منتشر شده در: فصلنامه طراح / شماره ۵، بهار ۱۳۹۱ ، تکنولوژی ، صفحه ۱۲۲

به قلم: دکتر هاشم هاشم نژاد، ساناز شبیری


چکیده
از حدود سه دهه پیش تاکنون شرکتی به نام «معماری دینامیک» ‍‍‍‍۱ به سرپرستی معمار ایتالیایی- اسرائیلی به نام دکتر «دیوید فیشر» ۲ اقدام به طراحی برج‌های گردان نموده است. اولین پروژه این شرکت در دبی اجرا می‌گردد و بعد از آن در سایر نقاط دنیا از جمل‍ه مسکو، میلان، نیویورک، و توکیو شاهد پروژه‌هایی مشابه خواهیم بود.
در طراحی چنین مجموعه‌هایی بعد چهارم یعنی زمان نیز وارد شده است و هر طبقه به طور مجزا قادر به چرخش می‌باشد و در نتیجه در طول زمان فرم کلی مجموعه تغییر می‌نماید و برج دارای فرم ثابت ،صلب و واحد نخواهد بود. چنین مجموعه‌هایی قادر خواهند بود تا بعد زمان را در سیما و منظر شهری نیز وارد نمایند و آن را نیز تحت تاثیر قرار دهند. با توجه به مطلب فوق، شناخت چنین مجموعه‌هایی می‌تواند توجه معماران را علاوه بر طراحی مجموعه‌های صلب، به طراحی مجموعه‌ها و شهرهایی همراه با بعد زمان نیز جلب نماید.
در راستای معرفی این مجموعه، بررسی بر روی نحوه و چگونگی ساخت، تکنیک‌های ویژه ساخت، راهکارهای تامین انرژی مورد نیاز برج، ارتباط بنا با محیط زیست و عوامل محیطی طبیعی (به خصوص انرژی باد و انرژی خورشیدی) و همچنین به بحث‌های تعادل، پایداری و تاسیسات پرداخته می‌شود.
می‌توان گفت که چنین مجموعه‌هایی بر سه عامل و کانسپت اصلی استوار هستند. این سه عامل عبارتند از: ۱- طرح دینامیک: به این معنا که هر طبقه می‌تواند به طور مجزا و جدا از سایر طبقات به چرخش بپردازد و در نتیجه شکل ساختمان دائما درحال تغییر می‌باشد.
۲- معماری سبز: به این معنا که این برج‌ها می‌توانند انرژی مورد نیاز خود را از طریق باد و خورشید(انرژی های تجدیدپذیر) تامین نمایند و در نتیجه این برج‌ها از نظر تامین انرژی خودکفا بوده و دوستدار محیط زیست می‌باشند. ۳- تولید صنعتی: به این معنا که بخش عمده‌ای از این برج‌ها (حدود ۹۰%) از قطعات پیش ساخته‌ای تشکیل گردیده که این قطعات در طی یک فرآیند تولید صنعتی در کارخانه تولید گردیده و در طی ساخت فقط به محل مورد نظر منتقل می‌گردند.
واژه‌های کلیدی: برج پویا- ساختمان دینامیک – زمان – صنعت پیش ساختگی- معماری پایدار

مقدمه
همان‌طور که در بخش چکیده بیان گردید، دراین مقاله ساختمان‌های دینامیک خصوصا بررسی موردی برروی اولین برج گردان دنیا یعنی برج گردان دبی انجام گرفته است. با ساخته شدن ساختمان‌های دینامیک (برجهای گردان) ما در ساختمان‌ها با بعد چهارمی به نام زمان مواجه خواهیم بود و به این ترتیب نمی توان تصویر خاصی را به سایت و بنا تحمیل نمود. به‌عنوان مثال ساختمان هرگز دارای نمای ثابتی نخواهد بود و با توجه به حرکت آزادانه هر طبقه، امکان ایجاد تعداد بی شماری نما برای ساختمان وجود خواهد داشت. این برج‌های سبز که بر ایده معماری پایدار استوار هستند نه تنها خط آسمان شهرها را تغییر خواهند داد، بلکه قادر خواهند بود تا با طرح دینامیک خود ،امکان استفاده از طبیعت را به‌عنوان منبع تولیدکننده انرژی فراهم آورند.
با توجه به این رویکرد، از حدود سه دهه پیش تا کنون شرکت «معماری دینامیک»۱ به سرپرستی معمار ایتالیایی -اسرائیلی به نام «دکتر دیوید فیشر»۲ اقدام به طراحی برج‌های گردان نموده است. پروفسور فیشر معتقد است که این ساختمان‌ها با «زندگی» شکل می‌گیرند و با «زمان» طراحی می‌شوند.۳
با توجه به مطالب فوق یافتن پاسخ به پرسش‌های زیر در راستای معرفی مجموعه مد نظر می‌باشد:
۱- وارد شدن بعد چهارم (زمان) در ساختمان به چه معناست و چه تغییراتی را در معماری و سیما و منظر شهری به وجود می‌آورد؟ ۲- با وارد شدن بعد چهارم در ساختمان آیا نیاز به راهکارها و راهبردهای جدید و ویژه‌ای درمراحل ساخت بنا وجود دارد؟ اگر پاسخ مثبت است این موارد کدامند؟ ۳- آیا نوع مصالح به کارگرفته شده می‌تواند مانند قبل باشد یا نیاز به مصالح با تکنیک جدید و ویژگی‌های خاص وجود دارد؟ ۴- نحوه تامین انرژی‌های مورد نیازبرج چگونه است؟ ۵- این بنا با طبیعت چگونه ارتباط برقرار می‌کند و از نظر مبحث «پایداری» و «معماری پایدار» در چه مرحله و رده‌ای قرار دارد؟ ۶- مباحث سازه‌ای نظیر تعادل و پایداری در این ساختمان به چه ترتیبی می‌توانند در نظر گرفته شوند؟ ۷- ساخت این بنا چه قدر زمان احتیاج دارد؟ ۸- اقتصاد و مسائل اقتصادی در این برج چگونه توجیه می‌شوند؟ آیا می‌توان اقتصاد بلند مدت را برای آن در نظر گرفت؟
در شرح این مجموعه‌ها و همچنین در راستای پاسخ به سئوالات فوق در ادامه نخست به معرفی برج داوینچی۴ پرداخته می‌شود و سپس چگونگی و نحوه ساخت برج، تامین انرژی در برج، چرخش در برج ، تعادل و پایداری در برج و تاسیسات برج مورد بررسی قرار خواهد گرفت:
۱- معرفی کلی اولین برج گردان: «برج گردان دبی» (برج داوینچی)۴
اولین برج از مجموعه برج‌هایی که توسط شرکت «معماری دینامیک» طراحی واجرا می‌گردد در دبی ساخته خواهد شد. موقعیت در نظر گرفته شده برای ساخت این برج، در خیابان شیخ زاید و در نزدیکی دو برج به نام «برج‌های امارات»۵ می‌باشد.
ساخت این برج از سال ۲۰۰۸ آغاز گردیده و پروفسور فیشر، طراح اصلی آن پیش‌بینی می‌کرد که تا سال ۲۰۱۰ به پایان رسد که البته به دلیل برخی مشکلات سرمایه‌گذاری اجرای آن به تعویق افتاده است.
ارتفاع این برج ۴۲۰ متر و دارای ۸۰ طبقه می‌باشد. در این برج ۸۰ طبقه‌ای از آپارتمان‌هایی با مساحت ۱۲۴ متر مربع تا ویلاهایی با مساحت ۱۲۰۰متر مربع و دارای پارکینگ اختصاصی موجود در طبقه را شاهد خواهیم بود.
از طبقه اول تا بیستم این برج قسمت‌های اداری وجود دارد، در طبقات بیست و یکم تا سی و پنجم، یک هتل ۶ ستاره وجود دارد، در طبقات سی و ششم تا هفتادم بخش‌های آپارتمان‌های مسکونی قرار گرفته است و در طبقات آخر این برج یعنی از طبقه هفتادم تا هشتادم، ویلاهای بسیار لوکس به همراه پارکینگ‌های اختصاصی در هرویلا قرار گرفته است.
قطر هسته مرکزی در این برج حدودا بیست و دو متر است و مساحت هر طبقه حدود ۱۸۰۰ مترمربع می‌باشد.هسته مرکزی که از بتن مسلح ساخته شده کلیه بارهای عمودی را حمل خواهد کرد و کلیه طبقات که برپایه فلزی ساخته می‌شوند همانند کنسول تا ماکسیمم ۱۵ متر به این هسته بتنی متصل خواهند شد.
این برج پویا قادر خواهد بود که اشکال مختلف و متنوعی را در طول زمان تجربه نماید، که این اشکال متنوع تحت تاثیر عوامل زیر می‌باشد:۱- جهت حرکت هر طبقه، ۲- سرعت حرکت هر طبقه، ۳- شتاب و۴- نسبت حرکت هر طبقه به طبقات دیگر. سرعت حرکت هر طبقه می‌تواند بین ۶۰ دقیقه (۱ ساعت) تا ۲۴ ساعت برای یک دور گردش کامل هرطبقه در نظر گرفته شود. این سرعت برای کسانی که مالک کل یک طبقه هستند به طور آزادانه و تحت فرمان مستقیم آن‌ها قابل اجرا و تنظیم می‌باشد؛ اما در مورد تنظیم چرخش سایر طبقات باید افزود که این تنظیم تنها توسط معمار، شهردار و یا مسئولی که رمز ورود به نرم افزار کامپیوتری مربوطه را داشته باشد امکان‌پذیر خواهد بود. پروفسور فیشر معتقد است که این برج‌ها توسط خود افراد (کاربرین) و با توجه به نیاز و وضعیت روحی آن‌ها و تمایل آن‌ها به «حرکت» طراحی می‌شود.

۲- چگونگی و نحوه ساخت برج
طراحی این برج بر اساس هسته بتنی مرکزی و کنسول‌های طبقات است، در هسته مرکزی ارتباط‌های عمودی و تاسیساتی قرار دارد که استوانه‌ای بتنی آن‌ها را در برگرفته است. هر طبقه به‌صورت مجزا از قطعاتی مانند برش‌های کیک تشکیل شده که این قطعات کاملاً پیش ساخته هستند. نصب این قطعات بدین صورت است که با قرارگیری یک جرثقیل در بالای استوانه و دو ریل عمودی در ارتفاع برج، قطعات تک تک بر روی ریل‌ها بالا رفته و با چرخش جای قطعه بعدی را باز می‌کند.
این سبک معماری در چگونگی ساخت نیز دارای نوآوری است و در واقع این بنا اولین ساختمانی است که بیش از ۹۰% آن به طور پیش ساخته و در کارخانه تولید می‌شود و تنها ۱۰% آن که شامل هسته مرکزی بتنی است، به روش رایج تهیه بتن مسلح در سایت، تهیه و اجرا می‌گردد. اما این پیش ساختگی چه تاثیر مثبتی در ساخت می‌تواند داشته باشد؟
۱- آن چنان که پروفسور فیشر بیان می‌نماید، این روش (استفاده به اندازه ۹۰% از قطعات پیش ساخته) باعث کاهش هزینه‌ها تا ۲۰%می گردد. باید توجه داشت که ساخت این برج حداقل هزینه‌ای معادل ۳۵۰ ملیون دلار خواهد داشت که تنها تقریبا ۲۵% گران‌تر از ساختمان‌های معمولی است و یکی از دلایل این مطلب استفاده از روش پیش ساختگی می‌باشد.
۲- با استفاده از این روش به تعداد کمتری نیروی ساخت احتیاج است و این به معنای کاهش خطای انسانی در پروسه ساخت می‌باشد. سازنده این برج ادعا کرده تنها با ۹۰ نفر نیروی انسانی می‌توان این برج را ساخت، در صورتی که پروژه‌هایی از این قبیل حداقل احتیاج به ۲۰۰۰ نفر نیروی کار در یک زمان دارند.
۳- با استفاده از این روش به طور عمده‌ای در زمان ساخت صرفه‌جویی میگردد. پروفسور فیشر گفته است که هسته بتنی در عرض ۶ ماه تکمیل می‌گردد و سپس واحدهای پیش ساخته به آن متصل می‌شوند. ساخت هرطبقه با این سیستم پیش ساخته سه روز زمان کاری احتیاج دارد در حالی که در پروژه‌های معمول دبی ساخت یک طبقه حداقل سه هفته زمان می‌برد. در کل زمان ساخت این برج می‌توان گفت که سیستم پیش ساختگی باعث ۳۰% صرفه‌جویی در زمان ساخت می‌شود.
۴- بالا رفتن کیفیت در اجرا از دیگر مزایای پیش‌ساختگی است. با توجه به اینکه قطعات پیش ساخته توسط دستگاه‌های صنعتی در کارخانه‌ها تهیه می‌گردند ،خطای انسانی در حین ساخت کاهش می‌یابد و در نتیجه کیفیت اجرا بالاتر می‌رود.


باید افزود که پیش ساختگی در یونیتها بر پایه سه اصل کلی و مهم انجام می‌گیرد که این سه اصل عبارتند از:
۱- وزن سبک(Light Weight) ، ۲ – سازه فولادی (Steel Structure) و ۳- پوشش آلومینیومی (Aluminum Cladding).
باید افزود که استفاده از سیستم پیش ساخته زمانی می‌تواند مفید و کارا باشد که در طرح کلی مجموعه از طرح مدولار استفاده کرده باشیم. این برج با وجود داشتن ۸۰ طبقه و همچنین کابری‌های مختلف، تنها دارای ۱۲ مدول طراحی است که این مدول‌ها در تصویر نشان داده شده‌اند. با توجه به تصویر فوق و با کمی دقت در این سیستم می‌توان فهمید که در بسیاری از بخش‌های طبقات، قسمت‌های مشابه وجود دارد که اغلب به صورت قرینه قرار گرفته‌اند. این مطلب می‌تواند باعث آن شود که قطعات پیش ساخته از طرح‌ها و ابعاد مشابه‌تری برخوردار باشند و این مسئله خود می‌تواند در افزایش سرعت ساخت مفید و تاثیرگذار باشد. باید افزود که محدوده هسته مرکزی در همه این طبقات ثابت است ولی در پلان و عناصر قرار گرفته آن در طبقات مختلف (خصوصا در قسمت ویلا‌ها که پارکینگ اختصاصی در طبقه وجود دارد) تفاوت‌هایی وجود دارد که در قسمتهای بعد این مقاله به آن پرداخته خواهد شد.

۳- تامین انرژی در برج
در طراحی این برج جهت تامین انرژی الکتریکی مورد نیاز برج، از توربین‌های بادی و پنل‌های خورشیدی، استفاده می‌گردد. ۷۰ توربین بادی که در فواصل مابین طبقات قرار خواهد گرفت و همچنین پنل‌های خورشیدی که بر بام(سقف) قرار خواهند گرفت، قادر خواهند بود که کلیه انرژی مورد نیاز این بنا را از طریق جریان باد و خورشید تامین نمایند.
به‌کارگیری این روش در جهت تولید انرژی باعث گردیده که ساختمان هیچ نوع آلودگی برای محیط زیست ایجاد ننماید و در واقع این برج یک مجموعه دوستدار محیط زیست محسوب می‌شود.
باید دقت داشت که با وجود آنکه این توربین‌ها در فواصل مابین طبقات واقع گردیده است، ولی فواصل به گونه‌ای تنظیم شده‌اند که مانع چرخش طبقات نشوند. توربین‌ها با توجه به جریان باد خواهند چرخید و سپس به ژنراتور متصل می‌گردند و از طریق آن انرژی‌های الکتریکی مورد نیاز ساختمان از جمله انرژی لازم برای چرخش طبقات را فراهم می‌کنند.
هریک ازاین توربین‌ها که از نوع«محور عمودی»۶و دارای «پره‌های کوچک»۷ هستند قادر خواهند بود که ۲۰۰ کیلووات انرژی تولید نمایند. سرعت باد به طور متوسط در ارتفاع این توربین‌ها، با توجه به ویژگی‌های جغرافیایی دبی، ۱۶متر بر ثانیه در نظر گرفته می‌شود. با توجه به موارد فوق انتظار می‌رود که سالانه ۴۶۰.۰۰۰ کیلووات ساعت انرژی تنها توسط یک توربین تولید شود. با توجه به این‌که مصرف انرژی یک خانوار به طور متوسط ۲۴.۰۰۰ کیلووات ساعت در سال می‌باشد، بنابر‌این یک توربین می‌تواند انرژی مورد نیاز ۱۹ خانوار را تولید نماید.
با توجه به این مطلب که در طراحی این برج ۴۲۰ واحد آپارتمان در نظر گرفته شده است، می‌توان با در نظر گرفتن محاسبات فوق به این نتیجه رسید که تنها ۳۵ توربین بادی قادر خواهند بود که انرژی مورد نیاز کل برج را تامین نمایند؛ بنابراین اگر ما از ۷۰ توربین مابین ۷۸ طبقه استفاده نماییم، ۳۵ توربین انرژی مازاد بر مقدار مورد نیاز برج را تولید خواهند نمود که که این مقدار می‌تواند به‌مصرف هم‌جواری‌های برج نیز برسد.
به‌کارگیری فیبرهای کربنی۸ در پره‌های این توربین‌ها و نیز امواج صوتی فعال ۹ به عنوان راهکاری برای حل مسائل آکوستیک در نظر گرفته شده است.
باید افزود که در این برج علاوه بر توربین‌های با محور عمودی، از توربین‌های افقی نیز استفاده می‌شود که عملکرد آن‌ها در تولید انرژی همانند نمونه‌های عمودی می‌باشد و تنها تفاوت آن‌ها این است که محور اصلی آن‌ها به جای عمودی، افقی در نظر گرفته شده اند. از توربین‌های افقی از طبقه دهم به بالا استفاده می‌گردد.
همان‌طور که ذکر گردید در جهت تولید انرژی علاوه بر توربین‌های بادی، از پنل‌های خورشیدی۱۰ نیز استفاده می‌شود که این پنل‌ها بر روی بام(سقف) قرار خواهد گرفت. با استفاده از این روش از انرژی خورشید به‌عنوان یک منبع تجدیدپذیر انرژی می‌توان استفاده نمود، به عبارت دیگر با این روش نیز هیچ نوع آلودگی برای محیط زیست ایجاد نمی‌شود.

مزایای به‌کارگیری توربین‌های بادی و پنل‌های خورشیدی در تولید انرژی عبارتند از:
۱- این روش می‌تواند در کاهش آلودگی محیط زیست موثر باشد و در واقع با استفاده از این روش، برج به‌عنوان یک ساختمان سبز و یک مجموعه دوستدار محیط زیست۱۱ به حساب می‌آید.
۲- با استفاده از این روش سالانه ۷ میلیون دلار انرژی تولید می‌شود که همان‌طور که ذکر گردید مقدار مازاد انرژی مورد نیاز این برج، می‌تواند به مصرف هم‌جواری‌های آن نیز برسد. بنابراین اگرچه ساخت این برج حداقل هزینه‌ای معادل ۳۵۰ ملیون دلار خواهد داشت که تقریبا ۲۵ درصد ‌گران‌تر از ساختمان‌های معمولی است، اما در مبحث اقتصاد بلند مدت باید در نظر داشت که ساختمان به عنوان یک تولیدکننده انرژی و منبع تولید درآمد خواهد بود. باید دقت داشت که مقوله اقتصاد تنها یک مبحث کوتاه مدت نیست و اهمیت این مسئله در مورد ساختمان‌های نمادین و دارای عمر طولانی بسیار حائز اهمیت خواهد بود.

۴- چرخش در برج
همان طور که در قسمت معرفی کلی برج بیان گردید، سرعت حرکت هر طبقه می‌تواند بین ۶۰ دقیقه (۱ ساعت) تا ۲۴ ساعت برای یک دور گردش کامل هرطبقه در نظر گرفته شود. این سرعت برای کسانی که مالک کل یک طبقه هستند به طور آزادانه و تحت فرمان مستقیم آن‌ها قابل اجرا و تنظیم می‌باشد؛ اما در مورد تنظیم چرخش سایر طبقات باید افزود که این تنظیم تنها توسط معمار، شهردار و یا مسئولی که رمز ورود به نرم افزار کامپیوتری مربوطه را داشته باشد امکان‌پذیر می‌باشد.
هر طبقه به‌صورت انفرادی قادر است به آهستگی چرخش ۳۶۰ درجه حول مرکز خود در هر لحظه داشته باشد، سرعت چرخش می‌تواند به ۶ متر بر دقیقه هم برسد به‌صورتی که این حرکت درداخل بدون نگاه کردن به بیرون قابل احساس نیست. هم چنین برای هماهنگی حرکت طبقات می‌توان از یک ضرب آهنگ کلی برای چرخش طبقات استفاده کرد.

۵- تعادل و پایداری در برج
یکی از مهم‌ترین و بحث برانگیزترین چالش‌ها در این برج برقراری تعادل و پایداری در این برج می‌باشد. در ساختمان‌های معمولی معادلات تعادل مطابق زیر تعریف می‌شوند:

Fx=0 ∑Mx=0∑
Fy=0 ∑My=0∑
Fz=0 ∑Mz=0∑
(در رابطه فوق F، نیرو و M، گشتاور می باشد.)
اما باید دقت داشت که این معادلات تعادل در حالت استاتیکی برای ساختمان‌ها در نظر گرفته می‌شوند و این در حالی است که برج دارای حرکت می‌باشد. اما سئوالی که در اینجا مطرح می‌شود این است که آیا سرعت حرکت برج در ایجاد تعادل نقش دارد؟
سرعت چرخش می‌تواند به ۶ متر بر دقیقه هم برسد به صورتی که این حرکت درداخل بدون نگاه کردن به بیرون قابل احساس نیست. با توجه به این مطلب می‌توان فهمید که حرکتی که در این برج وجود دارد «حرکت استاتیکی» می‌باشد و برج دارای «تعادل دینامیکی» می‌باشد.
این مطلب بدین معناست که با توجه به ماکسیمم سرعت حرکت در این برج که ۶ متر بر ثانیه می‌باشد، می‌توان حرکت موجود در این مجموعه را که یک مقوله دینامیک است به صورت استاتیک در محاسبات مربوط به تعادل لحاظ نمود. بنابراین معادلات تعادل همانند قبل نیستند و با توجه به «روابط حدی» و در بازه‌های زمانی t, t+▲ مطابق زیر تعریف می‌شوند:

Fx, Fy,Fz=0 ∑ Mx, My,Mz=0 ∑
(t, t+▲(▲ ۰) t, t+▲(▲ ۰
با توجه به معادلات فوق می‌توان فهمید که تعادل در این برج نیز با توجه به بعد چهارم(زمان ) قابل تعریف می‌شود و در توضیح بیشتر باید افزود که در سنجش و بررسی وضعیت تعادل در یک لحظه مشخص، باید موقعیت برج را نسبت به یک بازه زمانی بسیار کوتاه، قبل و بعد از لحظه مورد نظر مورد بررسی قرار دهیم.
در توضیح چگونگی برقراری پایداری در این برج باید گفت که این پایداری سازه‌ای از طریق به کارگیری هسته مرکزی بتنی ایجاد شده است. قطر هسته مرکزی در این برج حدودا بیست ودو متر است.هسته مرکزی که از بتن مسلح ساخته شده کلیه بارهای عمودی را حمل خواهد کرد و کلیه طبقات که برپایه فلزی ساخته می‌شوند همانند کنسول تا ماکسیمم ۱۵ متر به این هسته بتنی متصل خواهند شد. اما باید دقت داشت که قسمت‌های کنسول شده(یونیت های پیش ساخته) بر پایه سه اصل وزن سبک، سازه فولادی و پوشش آلومینیومی شکل می‌گیرند و بنابراین هسته بتنی به قطر ۲۲ متر توانایی تحمل کنسول ماکسیمم ۱۵ متر از جنس یونیت‌های سبک را خواهد داشت.
باید دقت داشت که در بخش محاسبات مربوط به تعادل و پایداری در این برج ،حالات مختلف چرخش در نظر گرفته شده وقطر هسته مرکزی و طول کنسول ماکسیمم با توجه به «بحرانی‌ترین» وضعیت چرخش و حالت برج محاسبه گردیده است.
باید افزود که در کلیه محاسبات سازه‌ای این برج باید نمودارهای مربوط به حالات مختلف چرخش را در نظر گرفت. با توجه به آن‌که برج تعداد بی‌شماری وضعیت را در طول زمان تجربه خواهد نمود باید بررسی انجام شود که کدام یک از این حالات بحرانی‌ترین وضعیت خواهد بود که تشخیص این وضعیت با مدل‌سازی‌های مختلف کامپیوتری و شبیه‌سازی مجازی قابل محاسبه و اندازه‌گیری می‌باشد.

۶- تاسیسات در برج
در این بخش به چگونگی انتقال انرژی الکتریکی تولید شده توسط توربین‌ها و مبحث تاسیسات مکانیکی برج پرداخته می‌شود. کلیه موارد مربوط به سازه و تاسیسات این برج توسط گروهی به نام «روبرتسن» ۱۲طراحی و اجرا می‌گردد. این گروه تاکنون مسئولیت صدها برج و آسمان خراش را در اقصی نقاط دنیا را پذیرفته است و از جمله فعالیت این گروه می‌توان به مرکز تجاری نیویورک۱۳ اشاره نمود. این گروه نحوه انتقال انرژی الکتریکی به واحدها را این طور تعریف می‌کند: «اصول همانند حرکت یک قطار است که انرژی مورد نیاز خود رااز یک ریل سوم یا خط هوایی۱۴ دریافت می‌کند.همچنین بسیاری از وسایل الکتریکی قادر خواهند بود که انرژی مورد نیاز آن را در یک سیستم بدون سیم دریافت نمایند.»

در مورد تاسیسات مکانیکی برج، از «سیستم آب فشان»۱۵ استفاده می‌گردد. این روش شامل موارد زیر می باشد: ۱- یک یا چند منبع آب خودکار،۲- شبکه‌ای از لوله‌ها با اندازه و طرح خاص ۳- آب فشان هایی که طبق الگویی روش‌مند به لوله‌ها متصل هستند،۴- شیری که هریک از لوله‌های سیستم را کنترل می‌نماید، ۴ – وسیله‌ای هوشمند برای به کار اندازی سیستم. در این روش در قسمت‌های ورود آب به داخل ساختمان( مثلا در سینک‌ها) نیاز به ابزارهای کنترل فشار از جمله اجزای کاهنده فشار می‌باشد.

آن‌چنان که گروه مذکور توضیح می‌دهند در قسمت تاسیسات مکانیکی این برج از لوله‌های انعطاف‌پذیر(همانند لوله خرطومی) استفاده می‌شود که مطابق با نیاز کاربرین و البته با توجه به موقعیت طبقه و چرخش ساختمان، دارای تغییر شکل و انعطاف‌پذیری می‌باشند.

نتیجه‌گیری
معماری دینامیک و مبحث ساختمان‌های پویا مقوله‌ای است که قادر خواهد بود تا سیما و منظر شهرهای ما را تغییر دهد. در این ساختمان‌ها، هرطبقه می‌تواند به صورت مجزا و جدا از سایر طبقات به حرکت و چرخش بپردازد. در این مجموعه‌ها بعد چهارم، یعنی «زمان» نیز در طراحی مورد توجه قرار گرفته است و بدین ترتیب در طول زمان، ساختمان حالت‌های متفاوت و بی‌شماری را تجربه خواهد کرد و چهره ساختمان ثابت باقی نخواهد ماند. ایده وارد نمودن «زمان» در ساختمان، نخستین بار توسط یک معمار ایتالیایی- اسرائیلی به نام «دیوید فیشر» مطرح گردیده است و در حال حاضر شرکتی به نام «معماری دینامیک» به سرپرستی وی به طراحی و اجرای برج‌های گردان می‌پردازد. اولین پروژه این شرکت در دبی اجرا می‌گردد و بعد از آن در سایر نقاط دنیا از جمله مسکو، میلان، نیویورک، و توکیو شاهد پروژه‌هایی مشابه خواهیم بود.
سرعت حرکت طبقات به گونه‌ای است که این حرکت در داخل، بدون نگاه کردن به بیرون قابل احساس نیست. همچنین برای هماهنگی حرکت طبقات می‌توان از یک ضرب آهنگ کلی برای چرخش طبقات استفاده کرد.
طرح کلی برج(و سایر برجهای گردان)بر پایه یک هسته مرکزی بتنی و کنسول از جنس یونیت‌های پیش ساخته شکل گرفته است. در هسته مرکزی ارتباطی‌های عمودی و تاسیساتی قرار دارد که استوان‌های بتنی آن‌ها را در برگرفته است. هر طبقه به‌صورت مجزا از قطعاتی مانند برش‌های کیک تشکیل شده که این قطعات کاملاً پیش ساخته هستند و در سایت تنها بایستی به محل مورد نظر منتقل شوند. نصب این قطعات بدین صورت است که با قرارگیری یک جرثقیل در بالای استوانه و دو ریل عمودی در ارتفاع برج، قطعات تک تک بر روی ریل‌ها بالا رفته و با چرخش، جای قطعه بعدی را باز می‌کند. استفاده به اندازه ۹۰% از قطعات پیش ساخته در این برج، باعث کاهش هزینه‌ها تا ۲۰% می‌گردد با استفاده از این روش(پیش ساختگی) به تعداد کمتری نیروی ساخت احتیاج است و این به معنای کاهش خطای انسانی در پروسه ساخت می‌باشد.
جهت تامین انرژی الکتریکی مورد نیاز برج ،از توربین‌های بادی و پنل‌های خورشیدی، استفاده می‌گردد ومازاد انرژی تولید شده می‌تواند به مصرف هم‌جواری‌های برج نیز برسد.
در پایان باید بیان کرد که برج‌های گردان که دارای طرح دینامیک و پویا هستند، بر پایه پیش ساختگی از جنس یونیت‌های سبک، مدولار سازی، معماری پایدار و با در نظر گرفتن بعد چهارم(زمان) شکل می‌گیرند و قادر خواهند بود تا سیما و منظر شهری را تحت تاثیر به‌سزایی قرار دهند.

.

* دانشیار دانشکده معماری و شهرسازی, دانشگاه علم و صنعت ایران
** MPhil/PhD researcher-school of architecture and built environment-University of Wesminster-London, U.K
۱- Dynamic Architecture
۲- Dr.David Fisher
۳-( The tower is shaped by life, designed by time.)
۴- Da Vinci Tower
۵- Emirates Towers
۶- Vertical Axes Turbine
۷- Mini wing
۸- Carbon Fibre
۹- Active sound wave
۱۰-Photovoltaic Panel
۱۱- Green Environmental Tower
۱۲- Les Robertson
۱۳- New York World Trade Centre
۱۴- Overhead line
۱۵- Sprinkler

.

Novel Technologies in Dynamic Architecture with Specific Consideration on Da Vinci Tower

Abstract:
It is about three decades that a company called “Dynamic Architecture” with leadership of an Italian Architect called Dr. David Fisher has started to design dynamic towers. The first one will be executed in Dubai called “Da Vinci tower” and later on, similar ones will be performed in cities including Moscow, Milan, New York, Tokyo, Paris, London and etc.
“Time” will enter such buildings as the forth dimension and each floor would be able to rotate separately and as the result the total shape of the tower will be dynamic and urban landscape, facades and skylines will be greatly affected.
Such buildings are based on three fundamental concepts: They are DYNAMIC because each floor can rotate independently from the others allowing the buildings to change their shapes continuously, they are GREEN because they produce their own energy from the wind and from the sun, they are INDUSTRIALLY PRODUCED being made of prefabricated modules and then assembled on sites.
These green buildings based on sustainability concept will change the skyline of the cities not only due to their dynamic shape but mainly as they may finally help us to enjoy nature.
In order to get familiar to these towers’ systems, their engineering systems, special functional techniques, green energy supplies (by wind and sun) and their environmental advantages will be described in this article.

.

.

منتشر شده در: فصلنامه طراح / شماره ۵، بهار ۱۳۹۱ ، تکنولوژی ، صفحه ۱۲۲

به قلم: دکتر هاشم هاشم نژاد، ساناز شبیری

.

کپی‌رایت این مطلب متعلق به «دوهفته نامه طراح امروز» می‌باشد. لذا بازنشر آن در نشریات و فضای وب (وب‌سایت‌ها یا شبکه‌های اجتماعی) با هر شکل و عنوان، فقط با پذیرش کتبی شرایط گروه رسانه‌ای طراح در ثبت مرجع و ماخذ امکان‌پذیر است.