Workshops
FaBRICKate | فبریکیت
Persian
نام ورکشاپ: فبریکیت
مکان: اصفهان
معمار: گروه آداپت
طرح و اجرا: محمد احسنی، سروش اسدی، عرفان عکاف زاده، پوریا بنی آدم، امیر بیات، محمدسروش جوشش، ادیب خائیز، سارا داوودی، نیلوفر رحیمی، حسن شفیعی، پانیذ فرخ سیر، علی نصوحیان
میزبان و مشاور: گروه کاما
تاریخ: تابستان 1395
مساحت: 16 مترمربع
حداکثر ارتفاع: 2.65 متر
نوع: سازه، پاویون /پروژه تحقیقاتی
عکاسان: محمد سروش جوشش، نیلوفر رحیمی
گروه اداپت توسط تعدادی از معماران جوان و دانشجویان معماری با هدف فعالیت های پژوهشی و نوین در معماری و ساخت شکل گرفت. قریب به اتفاق اعضای این گروه تجربه شرکت در ورکشاپ های معماری رایانشی و ساخت دیجیتال زیر نظر اساتید بزرگ این حوزه را داشته اند. همین امر موجب شکل گیری گروهی شد که بتواند به صورت مستقل و خودگردان پروژه هایی را در این زمینه آغاز و اجرا نماید. از دیگر دغدغه های این گروه در تقابل با پروژه ها انجام شده تا کنون عبور از پروتوتایپ ها و نزدیک شدن به جریان واقعی معماری و سازه است. فبریکیت اولین پروژه این گروه است که پژوهشی است بر ساخت طاق های با فرم آزاد کاملا فشاری که فرم یابی آن به صورت دیجیتال و با کمک نرم افزار انجام می گیرد. استودیو معماری کاما در اصفهان در زمینه های مختلف از جمله تامین سایت، جذب اسپانسر و فراهم نمودن امکانات اجرایی با این گروه همکاری نمود.
سازه های سنتی طاق و گنبد که از سال های دور در ایران و سایر جهان با استفاده از مصالحی مانند سنگ و آجر که مقاومت کششی آن ها بسیار پایین می باشد، ساخته می شده اند به دلیل هندسه خاص که در طراحی آن ها شکل می گرفت، پا برجا بوده و ایستایی آن مبتنی بر فرم متقارن آن بود. با پژوهش های نوینی که در زمینه طاق ها و سازه های فشاری انجام شده و به کمک رایانه و نرم افزار های جدید می توان سازه هایی طراحی نمود که ایستایی آن ها مستلزم یک هندسه متقارن نیست و اصطلاحا سازه ای با فرم آزاد نامیده می شود. مدل معلق که توسط گائودی شکل گرفت بر اساس تئوری زنجیر معکوس کار می کند. اگر یک زنجیر را از دو نقطه آویزان کنیم زنجیر به صورت طبیعی یک شکل مشخصی به خود می گیرد که به آن فرم زنجیرواره می گویند. این فرم به گونه ایست که تنها نیروهای کششی در تمام زنجیر وجود دارد. اگر فرم زنجیرواره را معکوس کنیم شکلی قوس مانند به وجود می آید که تمام نیروها معکوس شده و فقط به صورت فشاری عمل می کنند. نرم افزار راینو والت بر اساس همین الگو کار می کند و فرم هایی را ایجاد می کند که تمام نیرو ها در آن فشاری بوده و هیچگونه تنش کششی در فرم ایجاد نشود.
این پروژه با مطالعاتی پیرامون سازه های فشاری و تحقیقات انجام شده توسط معمارانی چون گائودی و ایسلر و کار بر روی نرم افزار راینو والت (RhinoVault) شکل گرفت. این نرم افزار که یک پلاگین برای نرم افزار راینو می باشد توسط گروه تحقیقاتی بلاک (BRG) در دانشگاه ETH زوریخ نوشته شده است. با استفاده از راینووالت می توان به فرم هایی دست یافت که از نظر انتقال نیروی فشاری در بهینه ترین حالت قرار دارند و می توان این فرم ها را با مصالحی مانند سنگ و آجر که مقاومت کششی ندارند، اجرا نمود. در نخستین فاز پروژه این پلاگین توسط چند تن از اعضای گروه که مهارت بیشتری در آن داشتند به کل گروه آموزش داده شد. پس از آن به صورت گروهی به طراحی فرم هایی با استفاده از آن پرداخته شد.
پس از طراحی هایی که به صورت گروهی به منظور یادگیری بهتر راینووالت میان اعضا انجام گرفت، چهار گروه مشخص تشکیل گردید تا فرآیند طراحی سازه اصلی را به طور جدی آغاز نماید. این گروه ها هرکدام چند آلترناتیو برای نقاط مختلف سایت که امکان احداث بنا وجود داشت طراحی نمودند. در این طراحی ها معیار های متفاوتی از جمله موقعیت، ابعاد و اندازه، سیرکولاسیون حرکتی، امکان عملکردی و زیبایی شناسی فرمی مدنظر قرار گرفت. در نهایت پس از بررسی آلترناتیو های مختلف و ژوژمان داخلی میان اعضای گروه یک طرح به عنوان طرح نهایی انتخاب گردید. طرح نهایی پس از انتخاب درجهت بهبوداز نظر سازه ای و عملکردی بارها مورد بازبینی قرار گرفت و بهینه سازی فرمی روی آن انجام گردید. با اینکه فرم به دست آمده از راینووالت از نظر سازه ای بسیار قابل اطمینان می باشد با این حال سازه نهایی با استفاده از نرم افزار های تحلیل سازه از نظر بار مرده و زنده و مقاومت مصالح مورد آنالیز قرار گرفت.
یکی از مراحل اصلی کار طراحی قالب زیر کار می باشد که فرم کلی کار و موقعیت لایه آجر را مشخص می کند. قالب کار مانند مدل تست دارای سازه وافل می باشد اما یک شبکه فلزی نیز بر روی آن قرار می گیرد. سازه وافل دارای دو بخش می باشد وافل اصلی و وافل کوچک. وافل اصلی با چوب MDF با ضخامت 16 میلی متر برای ایجاد کلیت فرم و وافل کوچک در قسمتی از کار که انحنای زیادی دارد با فیبر 3 میلی متر طراحی شدند. روی سازه وافل اصلی شبکه ای از میلگرد ها تعریف شد تا فضاهای بین صفحات چوبی را پر کند و قالب ریزتری را برای آجر چینی فراهم کند. به منظور مشخص شدن فرم میلگرد ها برای نشستن روی کار یک نقشه بزرگ طراحی شد که میلگرد ها بر اساس آن خم بشود. یک ماکت یک دهم برای فهم بهتر نحوه سرهم کردن سازه وافل و همچنین چیدمان میلگرد ها ساخته شد.
پس از طراحی قالب، سایتی که به عنوان موقعیت طرح نهایی درنظر گرفته شده بود باید مورد تسطیح و آماده سازی قرار می گرفت تا برای چیدن و سرهم کردن وافل قابل استفاده باشد. برای مقاوم سازی زمین در محل پایه های طاق، پی مسلح به صورت منفرد ریخته شد و پس از مسطح سازی سطح زمین موقعیت دقیق قرارگیری پایه ها نشانه گذاری شد و برای قرارگیری قالب مشخص گردید. همزمان با این مرحله فایل های نقشه برش صفحات چوب برای CNC آماده و ارسال شد. پس از پایان برش ها و آماده شدن قطعات، وافل بزرگ و کوچک که هرکدام شامل حدود بیست قطعه مجزا بودند در محل پروژه سرهم شدند تا فرم کلی قالب را شکل دهند. صفحات چوبی در دو جهت عمود برهم با شیار هایی در داخل هم قرار گرفتند و با بست های مناسب به زمین متصل شدند. نقشه خم میلگرد ها رو صفحات بزرگ چاپ شد تا حدود سی میلگرد بر روی آن خم شود و در موقعیت مناسب بر روی کار قرار بگیرد.
با اتمام کار اتصال میلگرد ها و کامل شدن شبکه میلگرد و قالب، آجرچینی لایه اول آغاز گردید. از میان روش های مختلف آجرچینی، به دلیل بازدهی بهتر و سرعت بالاتر، چیدمان عمودی برای لایه اول انتخاب شد و از هرپایه ردیف های آجر چیده و روی هم قرار گرفت. در لبه دهانه های ورودی و سوراخ های طاق، به منظور نظم دهی به چیدمان و زیبایی کار، آجر ها به صورت هره قرار گرفت. برای ملات لایه اول ترکیبی از چسب بتن، خمیر چسب کاشی و گچ گیپتون به کار رفت. پس از پایان لایه اول، قالب چوبی باید از زیر کار خارج شود تا دسترسی بهتری به زیر طاق میسر شود. به دلیل حساسیت بالای قالب، این مرحله از کار می بایست با دقت زیاد انجام شود تا در حین برداشتن قطعات چوبی، ضربه ای به لایه آجری وارد نشود.
بر روی لایه تمام شده اول یک لایه نازک آب بند برای جلوگیری از نفوذ آب باران به لایه اول به کل سازه اعمال شد. دومین و آخرین لایه آجر پس از یک لایه سیمانی در بین دو لایه، چیده می شود. برای لایه دوم به دلیل ظاهر بهتر کار چیدمان آجر به صورت مورب انجام گرفت. از سیمان و پودر سنگ به عنوان ملات به کار رفته برای لایه دوم استفاده شد. پس از پایان آجرچینی لایه دوم، میلگرد های زیر کار نیز بریده و خارج شد. با توجه به استفاده از مصالح بومی مانند آجر در این سازه ها و عدم نیاز به فن آوری های گران قیمت و پیچیده و همچنین تناسب آن ها با بافت شهری، این سازه ها می تواند جایگزین سازه هایی شوند که سنخیتی با هویت شهری ایرانی اسلامی ندارند. این نوع سازه ها به دلیل فرم آزاد و عدم محدودیت در طراحی می توانند در غرفه های نمایشگاهی، استراحتگاه ها، سایه بان ها، مبلمان های شهری و سایر فضاهای موقتی و دائم برای ایجاد پوششی در برابر آفتاب و بارش های جوی به کار برده شود. با توجه به نازک بودن این نوع پوسته ها برخلاف سازه های سنتی، استفاده از این سازه ها موجب صرفه جویی در مصالح و هزینه ها می شود و می تواند در ساخت و ساز های شهری نقشی ویژه ایفا نماید. با ظهور این روش از ساخت و ساز می توان برای معماران جوان، دانشجویان و سایر علاقه مندان معماری و سازه کارآفرینی نمود و موجبات احیا و رونق گرفتن دوباره مصالح سنتی چون خشت، آجر و ملات را به وجود آورد.
حامیان فبریکیت
گروه چیدمان کویر /پشتیبان مالی
شرکت آجر آذرخش /تهیه آجر
محمد فرزادی /تهیه و برش پنل ، جوشکاری
شرکت اسپادانا /شستشوی طاق
مجله مساحت /رسانه
هلدینگ پرشیان
English
Name: FaBRICKate Project
Location: Isfahan City, Isfahan, Iran
Architects: ADAPt
Design and Fabrication Team: Erfan Akafzade, Soroush Asadi, Mohamad Ahsani, Pooria Baniadam, Amir Bayat, Sara Davoodi, Paniz Farrokhsiar, Mohammad Soroosh Jooshesh, Adib Khaeez, Ali Nosoohiyan, Hasan Shafiei, Niloufar Rahimi
Associate and Host: CAMA Circle
Date: Summer 2016
Material: Brick
Maximum Height: 2.65 m
Area: 16 sqm
Type: Pavilion, structure
Photographers: Mohammad Soroosh Jooshesh, Niloufar Rahimi
The ADAPt is formed by a group of young architects and architecture students looking for innovative and experimental activities in architecture and fabrication. Quiet all members have experiences in computational architecture and digital fabrication workshops taught by masters in this field. Hence, it was the notion for the formation of this group which can initiate independent projects of this matter. Another concern of the group is to cross the prototyping and approach the actual affair of the architecture and structural design. The FaBRICKate is the first project of this group which is an experiment on free-form compression-only vaults that the form finding process is done using digital tools and programs. The CAMA Circle in Isfahan associated with the group in different fields such as hosting, attracting sponsors and preparing facilities.
The traditional vault and domes which had been built in Iran and the rest of the world using non-tensional materials such as brick and stone, have been stable due to the special geometry and symmetry of the their plans. The recent studies on the vaults and compressional structures and upon the help of computers and new programs it is now possible to design and build stable vaults which are not symmetrical and are called free-form structures. The hanging model is based on the theory of the "reversion of the catenary." A chain suspended from two points will hang spontaneously in the shape of a so-called "catenary". Only tension forces can exist in the chain. The form of the catenary upside down gives a perfect shape for an arch of stone masonry, and in such an arch only reversed forces of tension, being compression, will occur.
The Rhinoceros® Plug-In RhinoVAULT emerged from current research on structural form finding using the Thrust-Network-Approach to intuitively create and explore compression-only structures. Using reciprocal diagrams, it provides an intuitive, fast method, adopting the same advantages of techniques such as Graphic Statics, but offering a viable extension to fully three-dimensional problems. The first step after initiation of the official gathering was learning the RhinoVAULT plugin instructed by the ones who had more proficiency in the software. At first the basic rules about the Thrust network analysis and general commands in the program was tutored. In sequence the process of designing a vault has been experienced through some examples. After learning general techniques in the program, the team divided into small groups to get more experience in using RhinoVAULT through designing a vault in each group.
Different issues should be considered in designing the final form of the vault including location of the vault, function, optimization of the dimensions, formal aesthetics and etc. Alternatives have been designed for distinct locations of the general site and have been judged from different attitudes and led to picking one ultimate form. The final form was modified several times for considering functional and structural issues and get optimized. Although the result from the RhinoVAULT is completely reliable as a stable compression-only structure, some extra analysis has been made for the wind force and material properties using the Karamba and Grasshopper.
Designing the formwork of the structure was a major difficulty in the process of fabrication, A waffle structure was used in combination with a grid mesh from steel rods. The waffle structure was divided into two parts, the main waffle and the mini waffle. The main waffle formed the overall shape of the vault and the mini waffle was used to define the form in the parts that had a higher curvature deviation. The second part of the formwork structure was made from steel rods to create a finer grid. To define how the rods should be curved to stay correctly on the waffle structure, two large 2d map was printed and used as guides. To know how exactly the panels should be assembled and the steel grid should be put on the waffle, a scaled model was created and assembled.
The site which was finally allocated for the vault had to be prepared and leveling of the terrain should be done that the Formwork can be assembled and put on the site. The wood panels in two different thickness for large and small waffles was cut via CNC machines to be ready for assembling. About twenty parts of the main waffle and twenty parts of the mini waffle was assembled in the site in a specific order to create the final formwork. Thirty steel rods in two different axes was curved according to the map and were put on the waffles to complete the formwork.
The main part of the whole project was the placement of the bricks which leads to the formation of the vault. The first layer of break laying was started with ground row and the edges. The bricks could be placed in different ways to form the desired shape. The vertical layout was selected to its more efficiency and quickness. The binder in the first layer was a composition of concrete adhesive, tile paste adhesive and gipton plaster. After finishing the first layer the panels of the formwork had to be driven out for better access to beneath the vault. When the decentering of the formwork was done, a thin layer of sealant and a thick layer of cement was applied. Then the second layer of bricklaying was started, for this one the diagonal layout was worked. A composition of cement and stone powder was used as the binder of the second brick layer. After the completion of the second layer the steel rods were also removed.
Sponsors:
- Chideman kavir Co (Financial support)
- Azerakhsh Brick Co (Brick)
- Mohamad Farzadi (Panels, CNC and Metal work)
- Espadana Co ( Brick cleaning)
- masahat.ir (Media)
- Persian holding