102.16 Διαφραγματικές επιφάνειες σε ενεργή κάμψη

Τίτλος διπλωματικής εργασίας: "Διαφραγματικές επιφάνειες σε ενεργή κάμψη"
Φοιτήτρια: Ρίζου Άννα
Επιβλέπων καθηγητής: Γ. ΠΑΡΜΕΝΙΔΗΣ
Σύμβουλος καθηγητής: Π. Βασιλάτος
Σχολή Αρχιτεκτόνων ΕΜΠ
Ημερόμηνια παρουσίασης: Μάρτιος 2016

Στόχος αυτής της διπλωματικής εργασίας ήταν η έρευνα μέσω του σχεδιασμού και ελέγχου της υλικής ελαστικής ικανότητας αρχικά επίπεδων ή γραμμικών στοιχείων με σκοπό την παραγωγή επιφανειών και κελυφών διπλής καμπυλότητας. Ο χειρωνακτικός πειραματισμός τροφοδοτεί τον αλγοριθμικό ψηφιακό κώδικα που οργανώνει παρατηρήσεις σε γεωμετρικούς και υλικούς περιορισμούς. Σχεδιαστής και υλικό συνεργάζονται και ανανεώνουν διαρκώς τα δεδομένα σε όλη τη διάρκεια της διαδικασίας σχεδιασμού.

Πρόκειται για μια απόπειρα ενεργοποίησης του υλικού ως σχεδιαστή, που δεν είναι μια ιδέα νέα. Ανατρέχοντας στον 20 αιώνα, βρίσκουμε την πρακτική του Frei Otto, πατέρα της έννοιας της μορφογένεσης, που επιστρατεύει υλικούς πειραματισμούς, για να πετύχει το σχεδιασμό βελτίστων στατικά κελυφών, ελαφριάς κατασκευής και ελαχίστου, επομένως, οικολογικού αποτυπώματος. Περιγράφει τη διαδικασία μορφογένεσης ως την έρευνα σε δομικές μορφές που οδηγούν στην δημιουργία νέων μορφών (Form-finding), ο σχεδιασμός δηλαδή του κανόνα, και το σχεδιασμό της διαμόρφωσης μορφής, την εφαρμογή του κανόνα με σκοπό την εύρεση της καταλληλότερης για την εκάστοτε περίσταση(form-making), η συστηματοποίηση του κανόνα για αρχιτεκτονικές εφαρμογές.Αντίστοιχα, και o Buckminster Fuller  βρίσκει στην ελαφριά κατασκευή την λύση στο θέμα της εφημεροποίησης, της επίτευξης δηλαδή προοδευτικά περισσότερων παρά τα περιορισμένα τεχνολογικά και υλικά μέσα.

Σήμερα, η στρατηγική του να σχεδιάζει κανείς με γνώμονα τα υλικά γίνεται εφικτή με μεγάλη ακρίβεια σε υπολογισμούς, χάρη στα διαθέσιμα μέσα και την σχετική γνώση που διαθέτουμε που μας οδηγεί στο να μπορούμε να μιλάμε με όρους όπως, ευφυία, πληροφορία, υπολογισμός και ικανότητα υλικών. Αυτή η γνώση είναι που έχει οδηγήσει σε ένα νέο μοντέλο σχεδιασμού, όπου η υλικότητα νοείται ως παράγων ενεργός στη διαδικασία σχεδιασμού, κα όχι ως ιδιότητα που αποδίδεται σε μια ύστατη φάση.

Μια κατεξοχήν στρατηγική μορφογένεσης, είναι αυτή που βιβλιογραφικά αναφέρεται ως ενεργή κάμψη(Active Bending). Η διαδικασία δηλαδή κατά την οποία ευθύγραμμα ή επίπεδα στοιχεία κάμπτονται με σκοπό τη δημιουργία σταθερού προεντεταμένου συστήματος σε κελύφη διπλής καμπυλότητας. Με καταβολές ήδη σε παραδοσιακές αρχιτεκτονικές, η μελέτη των δομών αυτών διακρίνεται σε προσεγγίσεις εμπειρικές, αναλυτικές και ολιστικές. Πρόκειται για έναν τομέα έρευνας που τροφοδοτεί αμοιβαία την επιστήμη των υλικών, καθώς είναι οι ιδιότητες των υλικών και ιδιαίτερα η αντοχή τους σε κάμψη που καθιστούν εφικτές τις δομές αυτές.

Φυσικά σε αυτές τις εφαρμογές αποδεικνύεται πως τα υλικά, εκτός από ευφυία, συμπεριφορά, κλπ  έχουν και έναν κύκλο ζωής.Στις δομές ενεργής κάμψης, και ειδικά στις κινητικές εφαρμογές-αυτές που κάμπτονται επαναλαμβανόμενα δηλαδή μέσα σε σχεδιασμένες κινητικές εγκαταστάσεις, σοβαρά προβλήματα είναι η πλαστικοποίηση της παραμόρφωσης, η αλλοίωση δηλαδή των ισορροπιών και η απώλεια της προέντασης. Το ζήτημα της παράτασης στην απόδοση μιας συμπεριφοράς επίσης τροφοδοτεί διαρκώς την έρευνα στην επιστήμη των υλικών, ειδικά στον τομέα των πολυμερών, όπου αντικείμενο γίνεται ο σχεδιασμός υλικών με σύσταση μελετημένα ανισότροπη για την εκάστοτε συμπεριφορά.Για το σχεδιασμό ενός πρωτότυπου οικοδομικού συστήματος μέσω κάμψης, πρώτα περνώ από μια αναγνωριστική φάση των υλοποιημένων παραδειγμάτων, που αποδεικνύουν τη μη ύπαρξη ενός γενικού κανόνα ως προς τη συμπεριφορά.

Στη συνέχεια, μέσω μιας σειράς πειραματισμών καταλήγω στη στοιχειώδη εκείνη σχέση μορφογένεσης ενός δομικά ισχυρού κελύφους που ενσωματώνει υποδομή και επιδερμίδα. Λογικές και χειροπιαστές πράξεις εξέλιξης αυτής της σχέσης έχουν ως αποτέλεσμα ένα ευρύτατο ρεπερτόριο μορφών και κινητικών δυνατοτήτων που διαπραγματεύονται την συμπαγή ή διαφραγματική επιφάνεια που σχεδιάζω.

3 εφαρμογές διαφορετικών κλιμακών αποδεικνύουν την πολυδύναμη φύση του δομικού συστήματος της κάμψης των φύλλων ξυλείας/κόντρα πλακέ: ένα φωτιστικό σώμα ρυθμιζόμενης εκπομπής φωτός, ένα σύστημα ηλιοπροστασίας για εξωτερικές όψεις κτιρίων/ανοιγμάτων, και μια αναρτημένη οροφή αίθουσας εκδηλώσεων με ακουστικές και φωτιστικές δυνατότητες.

Το φωτιστικό σώμα:
Μικρότερης κλίμακας εφαρμογή, ανάλογα μικρότερα τα βέλη κάμψης που θα προσεγγίζω, άρα και οι αναλογίες του υλικού.Φύλλα καπλαμά, ενισχυμένα με φιλμ υφάσματος, αφενός επιτρέπουν τη διαφραγματική λειτουργία του στερεού μέσω περεταίρω σύσφιξης, αφετέρου διαπερνώνται από την πηγή φωτός.

Οι περσίδες Ηλιοπροστασίας:
Με την ευχέρεια χειρισμού που μου επιτρέπει η παραπάνω μελέτη του συστήματος,  διατυπώνω έναν κανόνα κατά τον οποίο εφαρμόζω κελύφη που θα εμφανίζουν διαφράγματα σχετιζόμενα με τον προσανατολισμό του εκάστοτε ανοίγματος. Σχεδιάζω τις αρθρωτές σχέσεις που επιτρέπουν την ανάρτηση στο εξωτερικό του κτιρίου.

Η οροφή:
Αναρτημένη δομή που μέσω του αναλυτικά σχεδιασμένου αρθρωτού μηχανισμού σύσφιξης ακολουθεί το λειτουργικό πρόγραμμα της αίθουσας στην οποία εγκαθίσταται: συμπαγές κέλυφος με ιδιότητες ανάκλασης κατά τη διάρκεια των εκδηλώσεων, διαφραγματική επιφάνεια από τις οπές της οποίας εκπέμπεται ο φωτισμός στις λοιπές ώρες.