ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

ΟΤΑΝ ΤΑ ΚΤΙΡΙΑ ΑΝΤΑΝΑΚΛΟΥΝ ΤΙΣ ΔΟΜΕΣ ΤΙΗΣ ΦΥΣΗΣ

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ Φοιτήτριες

Επιβλέποντες

Σαραφερα Αικατερινη Τρυψιανη Αλεξανδρα

Ουδατζη Κυριακη Τζεκακησ Εμμανουηλ

ΟΤΑΝ ΤΑ ΚΤΙΡΙΑ ΑΝΤΑΝΑΚΛΟΥΝ ΤΙΣ ΔΟΜΕΣ ΤΗΣ ΦΥΣΗΣ

ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2013

ΤΙΤΛΟΣ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ: Βιοκεντρικά Πρότυπα στην Αρχιτεκτονική.

Όταν τα κτίρια αντανακλούν τις δομές της φύσης.

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΟΤΑΝ ΟΤΑΝ ΤΑ ΤΑ ΚΤΙΡΙΑ ΚΤΙΡΙΑ ΑΝΤΑΝΑΚΛΟΥΝ ΑΝΤΑΝΑΚΛΟΥΝ ΤΙΣ ΤΙΣ ΔΟΜΕΣ ΔΟΜΕΣ ΤΗΣ ΤΗΣ ΦΥΣΗΣ ΦΥΣΗΣ

ΕΠΙΒΛΕΠΟΝΤΕΣ ΚΑΘΗΓΗΤΕΣ: Ουδατζή Κυριακή Τζεκάκης Εμμανουήλ ΦΟΙΤΗΤΕΣ: Σαραφέρα Αικατερίνη 6928 Τρυψιάνη Αλεξάνδρα 7229 ΙΔΡΥΜΑ: Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης ΣΧΟΛΗ: Πολυτεχνική ΤΜΗΜΑ: Αρχιτεκτόνων Μηχανικών ΕΚΔΟΣΕΙΣ: TypoArte Φεβρουάριος 2013

©BIOCENTRIC ARCHITECTURE S.A. 2013 All Rigths Reserved ISSN 0000-0000

ΦΟΡΜΑ ΑΙΤΗΣΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

Θέση: Σύμβουλος Προϋπηρεσία: 3.8 δισεκατομμύρια χρόνια Όνομα: Φύση Αν υποθετικά άνοιγε σε κάποια κατασκευαστική εταιρεία μία θέση εργασίας συμβούλου με καινοτόμες ιδέες, οικονομικές λύσεις και οικολογική συνείδηση, τότε σίγουρα η φύση θα ήταν ο σκληρότερος ανταγωνιστής όλων των υποψηφίων.

γιατι η φυση;

Το Ερωτημα

ΑΝ στη Γη, κάθε ζωντανός οργανισμός αντιπροσωπεύει ένα τέλειo λειτουργικό σύστημα, τότε η προσαρμογή του στο περιβάλλον είναι αποτέλεσμα των εκατομμυρίων ετών εξέλιξης. Η γνώση που αφορά στη δομή και στον τρόπο κατασκευής των βιολογικών συστημάτων, είτε αυτά είναι μελίσσια, είτε φωλιές τερμιτών, είτε κυτταρικές μεμβράνες, είναι διαθέσιμη και προσιτή στον άνθρωπο. Η αποκάλυψη του μικρόκοσμου και του μακρόκοσμου μπορεί να προσφέρει νέες διαστάσεις στα αρχιτεκτονικά πρότυπα και το σχεδιασμό των πόλεων. Μπορούμε να θεωρήσουμε τη φύση τόσο ως πρότυπο έμπνευσης όσο και ως προοπτική προόδου στον τομέα των βιο-υλικών. Αυτός είναι ένας τρόπος να ξεφύγουμε από στάσιμα πρότυπα και να συνειδητοποιήσουμε τις ολοένα αυξανόμενες δυνατότητες που μας προσφέρει η τεχνολογία, σε συνδυασμό με την αναζήτηση βιοκεντρικών προτύπων.

Εισαγωγή και ιστορία Ορισμοί Οι έννοιες βιομίμηση και βιομιμητική προέρχονται από τις ελληνικές λέξεις βίος, που σημαίνει ζωή, και μίμηση. Η επιστήμονας και συγγραφέας Benyus Janine διέδωσε τον όρο βιομίμηση (biomimicry) το 1997 στο βιβλίο της Βιομίμηση: Καινοτομία εμπνευσμένη από τη φύση. Η Benyus πιστεύει ότι τα περισσότερα από τα προβλήματα που υπήρξαν ποτέ έχουν ήδη λυθεί από τη φύση. Η ίδια προτείνει την αλλαγή της άποψης από το «μαθαίνω για τη φύση» στο «μαθαίνω από τη φύση», ως `ένα τρόπο για να λυθούν τα ανθρώπινα προβλήματα. Θέματα βιωσιμότητας είναι από εκείνα που μπορούν να αντιμετωπιστούν με την εφαρμογή της διαδικασίας της βιομίμησης σε ένα έργο. Αξιοποιώντας μια ολοκληρωμένη διαδικασία σχεδιασμού, μπορεί να βοηθήσει να ανοίξει ευκαιρίες για τον εντοπισμό βιολογικών λύσεων

στα προβλήματα κατασκευής και να περιλαμβάνει τη διάσταση της φύσης στη διαδικασία σχεδιασμού-καθώς είναι πιθανό ότι η φύση έχει ήδη προσφέρει μια λύση. Το Biomimicry Institute ορίζει τη βιομίμηση ως την επιστήμη και την τέχνη της υιοθέτησης των καλύτερων βιολογικών ιδεών της φύσης για την επίλυση των προβλημάτων του ανθρώπου. Για δισεκατομμύρια χρόνια, η φύση, τα ζώα, τα φυτά, ακόμη και τα μικρόβια, έχουν επιλύσει πολλά από τα προβλήματα που εξακολουθούν να μας απασχολούν σήμερα. Καθένα από αυτά έχει βρει το τι λειτουργεί, τι είναι κατάλληλο και τι διαρκεί. Η φύση έχει προνοήσει αυτό το πλαίσιο της συνεχούς βελτίωσης για εμάς και αυτό το χαρακτηριστικό είναι η βάση αυτής της εργασίας.

Επισκόπηση Η τρέχουσα αρχιτεκτονική πρακτική για τον αειφόρο σχεδιασμό και την κατασκευή δεν είναι ακόμη πραγματικά βιώσιμη. Σύμφωνα με κορυφαίο στοχαστή βιομίμησης Bill Reed (ο οποίος συν-προεδρεύει την ανάπτυξη των LEED προτύπων από το ξεκίνημα τους), θα μπορούσαμε να “έχουμε έναν κόσμο γεμάτο από κτίρια LEED από πλατίνα και να εξακολουθούμε να καταστρέφουμε τον πλανήτη.” Αυτά τα οικολογικότερα σχέδια, αν και προοδευτικά, συχνά προσκολλώνται πολύ στα υπάρχοντα πρότυπα με έναν τρόπο που είναι απλά «λιγότερο κακός». Δηλώνει ότι τα σχέδιά μας πρέπει να είναι «Ανανεώσιμα», πράγμα που σημαίνει ότι θα πρέπει να συμβάλλουμε στην βιοποικιλότητα με τα σχέδια μας ... μια προσέγγιση που όχι μόνο αντιστρέφει τον εκφυλισμό των φυσικών συστημάτων της Γης, αλλά δημιουργεί συστήματα που μπορούν να συν-εξελίσσονται μαζί μας , με έναν τρόπο που δημιουργεί αμοιβαία οφέλη και δημιουργεί μια γενική έκφραση της ζωής και ανθεκτικότητας. Η Βιομίμηση παρουσιάζει μια πολλά υποσχόμενη λύση για αυτό το θέμα. Αυτό οφείλεται τόσο στο γεγονός ότι είναι μια εμπνευσμένη πηγή πιθανών νέων καινοτομιών και λόγω της πιθανότητας που προσφέρει ως έναν τρόπο για να δημιουργήσουμε ένα πιο ανανεώσιμο δομημένο περιβάλλον. Στη φύση αυτό έχει τεκμηριωθεί μέσα από τα έργα των πρωτοπόρων στον τομέα της βιολογίας και της εξέλιξης. Κατά τη διάρκεια πολλών χιλιετιών οι οργανισμοί που κατοικούν σε αυτόν τον πλανήτη έχουν περάσει αμέτρητα περιβαλλοντικά φίλτρα που έχουν διαμορφώσει και συνεχίζουν να ενημερώνουν την σχήμα των οργανισμών σήμερα. Αυτή η πνευματική βάση βρίσκεται σε έναν διαρκή εξευγενισμό και επανεξετάζεται σε μια προσπάθεια να κοσκινίσει το τι θεωρείται περιττό και υπερβολικό και να καταλήξει σε ένα νέο επίπεδο κατανόησης και ικανότητας. Η φύση έχει προνοήσει αυτό το πλαίσιο της συνεχούς βελτίωσης για εμάς και είναι αυτό το χαρακτηριστικό στο οποίο βασίζεται αυτή η εργασία. Η αρχή της Βιομιμητικής αγωνίζεται να μάθει πώς η φύση έχει διδαχθεί και όχι απαραίτητα να την μιμηθεί αλλά να αποστάξει από τη φύση τις ιδιότητες και τα χαρακτηριστικά της φυσικής μορφής και τα συστήματα που μπορούν να

εφαρμοστούν στη δική μας ερμηνεία περί αρχιτεκτονικής. Ένας πιθανός τρόπος να διερευνήσουμε τις δυνατότητες των βιολογικών αρχών στη φύση είναι μέσω της εφαρμογής τους μέσα σε ένα υπολογιστικό σχεδιασμό εγκατάστασης. Αυτό που βιώνουμε αυτή τη στιγμή στην ιστορία του design είναι μία προσέγγιση για την επανεξέταση της φύσης χρησιμοποιώντας τα εργαλεία της τεχνολογίας και της επιστήμης. Η έννοια της Βιομιμητικής στο σχεδιασμό εμφανίζεται πλέον σε κολέγια και πανεπιστήμια σε όλο τον κόσμο. Η ιδέα της εύρεσης μιας ευρέως φάσματος μεθόδου για την εξέταση της φύσης γίνεται σιγά σιγά ελκυστική σε έναν κόσμο που αντιμετωπίζει περιορισμένους πόρους, διάδοση των πυρηνικών όπλων, και ένα κλίμα συνεχώς μεταβαλλόμενο. Σε μια τέτοια κατάσταση, αφήνοντας τη φύση να πάρει το ρόλο του δασκάλου, υπερπηδούνται τα ακαδημαϊκά εμπόδια και προτείνεται η μελέτη των φυσικών διεργασιών είναι ένα πολύτιμο συστατικό και, ενδεχομένως, ένας ισάξιος συνεργάτης με παραδοσιακά βιολογικά κλάδους στην έρευνα της φύσης. Αυτοματοποιώντας κάποια από τα τμήματα της διαδικασίας σχεδιασμού, οι υπολογιστές διευκολύνουν την ανάπτυξη σχεδίων μέσω πολλών εκδοχών και σταδιακής προσαρμογής. Νέα λογισμικά σχεδιασμού επιτρέπουν τη συγγραφή scripts και κωδίκων, που όταν συνδέονται με προσομοιώσεις δυναμικών δομικών και περιβαλλοντικών φορτίων έχουν τη δυνατότητα να επεκτείνουν τις διαδικασίες σχεδιασμού από την ανάπτυξη και την κατασκευή ενός μοναδικού στατικού αντικειμένου ή κτιρίου για διαφορετικές μορφές οικογενειών που μπορούν να ανταποκριθούν στις κυμαινόμενες συνθήκες.

Γιατί να επιλέξουμε ένα βιολογικό θέμα; Υπάρχουν χαρακτηριστικά σχεδιασμένων αντικειμένων όπως είναι τα κτίρια, και χαρακτηριστικά των τρόπων με τους οποίους παράγονται τα σχέδια, εξεταζόμενα τόσο σε ατομικό όσο και σε πολιτιστικό επίπεδο, τα οποία παραδόξως δανείζονται εξαιρετικά καλά την περιγραφή και την επικοινωνία μέσω βιολογικών μεταφορών. Οι ιδέες της «πληρότητας», της «συνοχής», της «συσχέτισης» και

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ της «ολοκλήρωσης», που χρησιμοποιούνται για να εκφράσουν την οργανωμένη σχέση μεταξύ των τμημάτων του βιολογικού οργανισμού, μπορούν να εφαρμοστούν για να περιγράψουν παρόμοιες ιδιότητες στο καλοσχεδιασμένο τεχνούργημα. Η προσαρμογή του οργανισμού στο περιβάλλον του, η καταλληλότητά της, μπορεί να συγκριθεί με την αρμονική σχέση ενός κτιρίου με τον περιβάλλοντα χώρο του, και, πιο αφαιρετικά, με την καταλληλότητα οποιουδήποτε σχεδιασμένου αντικειμένου για τους διάφορους σκοπούς για τους οποίους αυτό προορίζεται. «Ίσως η βιολογία αποτελεί τη σημαντικότερη όλων των επιστημών, η οποία αντιμετωπίζει για πρώτη φορά το κεντρικό πρόβλημα της τελεολογίας1, του σχεδιασμού στη φύση: και είναι πολύ φυσικό ότι από όλες τις επιστήμες, θα πρέπει για το λόγο αυτό εκείνη να προσελκύει το ιδιαίτερο ενδιαφέρον των σχεδιαστών.» (Steadman Ν. 2008) Η ζωή χρειάστηκε εκατομμύρια χρόνια να συντονίσει τους λεπτούς μηχανισμούς και τις δομές που λειτουργούν καλύτερα από τις τρέχουσες τεχνολογίες, απαιτούν λιγότερη ενέργεια και δεν παράγουν καθόλου εχθρικά απόβλητα για τη φύση. Η εξομοίωση αυτής της τεχνολογίας είναι ο στόχος της «βιομίμησης», της τέχνης της καινοτομίας και του εμπνευσμένου από τη φύση design.

Ιστορικές καταβολές Προέλευση Βιομίμησης: Ο όρος βιομίμηση εμφανίστηκε ήδη από το 1982 και διαδόθηκε από την επιστήμονα και συγγραφέα Janine Benyus το 1997 στο βιβλίο της «Βιομίμηση: Καινοτομία εμπνευσμένη από τη φύση». Η Βιομίμηση ορίζεται στο βιβλίο της ως μια «νέα επιστήμη που μελετά τα μοντέλα της φύσης και στη συνέχεια να μιμείται ή εμπνέεται από αυτά τα σχέδια και τις διαδικασίες για την επίλυση ανθρώπινων προβλημάτων». Η Benyus προτείνει να βλέπουμε τη φύση ως “Μοντέλο, Μέτρο, και Μέντορα» και τονίζει τη

βιωσιμότητα ως στόχο της βιομίμησης Κριτικοί και φιλόσοφοι από τα αρχαία Ελλάδα ακόμη, είχαν στραφεί στους φυσικούς οργανισμούς ως τέλεια προσφερόμενα μοντέλα αυτής της αρμονικής ισορροπίας και αναλογίας των μερών ενός σχεδιασμού που είναι το συνώνυμο του κλασικού ιδεώδους της ομορφιάς. Οι ιδιότητες της πληρότητας, της ακεραιότητας, της ενότητας στην κατασκευή έτσι ώστε όλα τα μέρη που συμβάλλουν στο φαινόμενο ή το σκοπό του συνόλου, και κανένα μέρος να μην μπορεί να αφαιρεθεί χωρίς κάποια βλάβη στο σύνολό της - αυτές είναι οι κεντρικές έννοιες στην αισθητική και στην η φυσική ιστορία κατά τον Αριστοτέλη, και είναι χαρακτηριστικά της αριστοτελικής άποψης τόσο των έμβιων όντων όσο και των καλύτερων έργων τέχνης. Αρχιτέκτονες και σχεδιαστές έχουν αναζητήσει στη βιολογία την έμπνευση από τις αρχές της επιστήμης στις αρχές του δέκατου ένατου αιώνα. Έχουν αναζητήσει όχι μόνο να μιμηθούν τις μορφές των φυτών και των ζώων, αλλά και να βρουν μεθόδους στο σχεδιασμό ανάλογες με τις διαδικασίες της ανάπτυξης και της εξέλιξης στη φύση. Οι βιολογική ιδέες κυριαρχούν στα συγγράμματα πολλών σύγχρονων αρχιτεκτόνων, εκ των οποίων ο Le Corbusier και ο Frank Lloyd Wright είναι απλά οι πιο διάσημοι. Ο Le Corbusier δήλωσε ότι «η βιολογία είναι η μεγάλη νέα λέξη στην αρχιτεκτονική και το σχεδιασμό». Το πρόβλημα με τη βιολογική αναλογία στην αρχιτεκτονική κατά το παρελθόν ήταν ότι ένα μεγάλο μέρος από αυτό υπήρξε ένα επιφανειακό είδος «εικονογραφημένου βιβλίου»: καλλιτεχνικές φωτογραφίες από τα θαύματα της φύσης μέσα από ένα μικροσκόπιο, να αντιπαρατίθενται με κτίρια ή προϊόντα βιομηχανικού σχεδιασμού. Όμως, η αναλογία σε ένα βαθύτερο επίπεδο, μπορεί να είναι μια πιο θεμελιώδης πηγή κατανόησης και επιστημονικής διορατικότητας, όπως έχουν επισημάνει πολλοί συγγραφείς για το θέμα αυτό. Παρά το γεγονός ότι υπάρχουν πολλά που είναι εντελώς νέα στις πρόσφατες “βιολογικές” εξελίξεις, στην πράξη και

1.Τελεολογία είναι η μελέτη και εξήγηση των πραγμάτων , διαδικασιών, και φαινομένων συναρτήσει του σκοπού τους. Ένα σύνηθες παράδειγμα της χρήσης της τελεολογίας είναι οι διδασκαλίες του Αριστοτέλη. Αυτό που υπονοείται στον όρο “τελεολογία” είναι η ύπαρξη ενός σχεδιαστή, ή Θεού , που κατευθύνει διαδικασίες και αλλαγές. Με την πρόοδο της σύγχρονης επιστημονικής σκέψης, η τελεολογία παραγκωνίσθηκε, για να παραμείνει μόνο στο χώρο της θρησκείας. Πράγματι είναι ένα πολύ σημαντικό προσόν της θεωρίας της εξέλιξης του Δαρβίνου ότι η τελεολογική άποψη της προ-Δαρβινικής θεολογίας μπόρεσε να αντικατασταθεί τόσο όμορφα από μία σκόπιμη εξήγηση.

τη θεωρία του σχεδιασμού, το έργο αυτό έχει παρ ‘όλα αυτά συχνά την τάση να απηχεί ή να επανερμηνεύει τις ιστορικά προγενέστερες ιδέες της βιολογικής αναλογίας. Η σύγχρονη έρευνα στην βιομιμητική (τεχνική ανάλυση των οργανισμών και της συμπεριφορά τους, προκειμένου να εφαρμοστούν οι ίδιες αρχές στο σχεδιασμό) δίνει ένα νέο όνομα και νέα αυστηρότητα σε ό, τι υπάρχει κάτω από το έμβλημα της “Βιοτεχνικής» ή των «Βιοτεχνικών» τη δεκαετία του 1920 και του 1930.

Ερευνητικά Η Janine Benyus (2002) απαριθμεί τρεις τύπους βιολογικών οντοτήτων τους οποίους η τεχνολογία θα μπορούσε να έχει ως πρότυπο: οι φυσικές μεθόδους (χημικής) κατασκευής, οι μηχανισμοί και οι δομές που βρίσκονται στη φύση, και οι οργανωτικές αρχές στην κοινωνική συμπεριφορά των ζώων. Κέντρα για την μελέτη της βιομιμητικής έχουν εμφανιστεί τα τελευταία χρόνια σε πανεπιστήμια σε όλο τον κόσμο, με ονόματα όπως το Βιολογικά Εμπνευσμένο Εργαστήριο Συστημάτων στη Σουηδία, το Κέντρο για Βιολογικά Εμπνευσμένα Σχέδια στο Georgia Tech, της Ατλάντα, και το Κέντρο για Βιολογικά Εμπνευσμένα Υλικά και Υλικά Συστημάτων στο Πανεπιστήμιο Duke της Βόρειας Καρολίνας. Ένα νέο περιοδικό Βιοέμπνευσης και Βιομιμητικής έχει αρχίσει τη δημοσίευσή του από το 2007. Στη Βρετανία υπάρχουν κέντρα για βιομιμητική στα Πανεπιστήμια του Bath και του Reading. Η ομάδα του Reading ιδρύθηκε από τον George Jeronomidis και την Julian Vincent, κινητοποιημένοι εν μέρει από το βιβλίο του καθηγητή τους Jim Gordon με τίτλο «Η νέα επιστήμη των ανθεκτικών υλικών» (Κέντρο Βιομιμητικής 2007). Η έρευνα στο κέντρο έχει συγκεντρωθεί στις ιδιότητες των οργανικών υλικών, όπως του οστού, του κολλαγόνο, της χιτίνης (από την οποία κατασκευάζονται τα κελύφη των εντόμων), την κυτταρίνη, και το μετάξι του ιστού της αράχνης. Ο Jeronomidis (2004) έστρεψε το ενδιαφέρον του σε πιθανές αρχιτεκτονικές εφαρμογές αυτής της έρευνας. Η ακαμψία, παραδείγματος χάριν, επιτυγχάνεται σε δομές φυτών μέσω της πίεση του ρευστού στα κύτταρα. Παρόμοιες αρχές θα μπορούσαν να εφαρμοστούν σε

υδραυλικές κατασκευές ή κατασκευές πεπιεσμένου αέρα για κτίρια, όπως πρώτος αναγνώρισε ο Frei Otto. Φυτά αλλάζουν μορφή ως απάντηση στο φως, πέταλα ανοίγουν και κλείνουν, οι ηλίανθοι παρακολουθούν τον ήλιο - παρέχοντας πιθανά μοντέλα περιβαλλοντικών ελέγχων. Οι σύγχρονοι αρχιτέκτονες και ερευνητές επιδιώκουν συγκρίσιμες αναλογίες του σχεδιασμού με την ανάπτυξη. Σε ορισμένες περιπτώσεις, πειραματίζονται με συστήματα ηλεκτρονικών υπολογιστών ότι η πρώτη «αναπτύσσονται» σχέδια, και στη συνέχεια να εξελιχθεί τους. Μια τεχνική που έχει αποδειχθεί ιδιαίτερο ενδιαφέρον για αρχιτέκτονες στο πλαίσιο αυτό είναι η γραμματική Lindenmayer ή L-γραμματική (μερικές φορές L-σύστημα) λόγω της ο βοτανολόγος Aristid Lindenmayer. το L-γραμματική είναι ένα σύστημα βασισμένο σε κανόνες για την αναπαράσταση της τοπολογίας των δομών διακλάδωσης των φυτών με τη βοήθεια των συμβόλων.

L-γραμματικές δεν περιορίζονται στην περιγραφή των φυτών οι μορφές που ομοιάζουν ωστόσο, αλλά μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή δομές και τις επιφάνειες που προσεγγίζει περισσότερο εκείνα των κτιρίων. Ο αρχιτέκτονας Dennis Dollens χρησιμοποιεί το λογισμικό με βάση L-συστήματα για το σχεδιασμό κατασκευαστικών στοιχείων με πολύπλοκες καμπύλες φόρμες για μια οργανική αρχιτεκτονική που κάνει ρητή αναφορά στη μορφολογία των ζώων και των φυτών.

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

Στόχος έρευνας Πολλές φορές έχουμε βρεθεί αντιμέτωποι με το ζήτημα: “Υπάρχει παρθενογένεση;” Πιθανότατα, όχι. Δεν υπάρχει. Άρα είμαστε «αναγκασμένοι» να αντιγράφουμε κάποιον, είτε υποσυνείδητα, είτε όχι. Αυτός ο κάποιος όμως για να είναι άξιος αντιγραφής θα πρέπει τουλάχιστον να είναι καινοτόμος, να έχει αποδειχθεί η διάρκεια του στο χρόνο και να έχει οικολογική συνείδηση. Και ποιος πληροί όλες τις παραπάνω προϋποθέσεις έχοντας επιπλέον 3.8 δισεκατομμύρια χρόνια εμπειρίας; Η φύση. Σκοπός αυτής της εργασίας είναι η συγκέντρωση των πορισμάτων της παρατήρησης, μελέτης και εφαρμογής των μεθόδων και αρχών της φύσης.

Αντικείμενο μελέτης υπήρξαν πολλές φορές τα πτηνά. Ο σκελετός των πουλιών είναι ένα κυριολεκτικά ζωντανό παράδειγμα για το πώς η φύση απαντά στην πρόκληση της πτήσης, με τη δημιουργία ενός εξαιρετικά ελαφρού, αλλά ταυτόχρονα ιδιαίτερα ισχυρού σκελετού για τις ανάγκες της προσγείωσης και απογείωσης. Ευτυχώς για μας τους νεώτερους, κάποιοι, κάποτε, αφιέρωσαν χρόνο στην παρατήρηση της φύσης, αναγνώρισαν τη διδακτική της αξία και εν τέλει μας έδωσαν το έναυσμα να κάνουμε και εμείς το ίδιο. Ένας από αυτούς, ο Leonardo Da Vinci, εφάρμοσε τη βιομίμηση από τη μελέτη των πουλιών, με την ελπίδα να καταστεί δυνατή η ανθρώπινη πτήση.

Παρατηρητές και

Όταν τα κτίρια

αρχιτέκτονες της φύσης

αντανακλούν τις δομές της φύσης

Η ίδια η φύση έχει δημιουργήσει τη δική της «σχολή» με πρωτομάστορες τους αρχιτέκτονες τερμίτες, τους ηλεκτρολόγους μηχανικούς αράχνες με τα δίκτυά τους, τους πολιτικούς μηχανικούς κάστορες με τα φράγματά τους, και τους πολεοδόμους μυρμήγκια.

έχουν γίνει ώστε τα συστήματα προσόψεων που το επενδύουν ή το αποτελούν, να το προστατεύουν, να ανταποκρίνονται και να προσαρμόζονται στο περιβάλλον, με τον τρόπο που μία φυσική επιδερμίδα θα θωράκιζε τον οργανισμό της.

Υπενθυμίζοντας στους εαυτούς μας ότι και εμείς, οι άνθρωποι, είμαστε λόγω DNA κατά βάθος της «ίδιας σχολής», ανήκουμε δηλαδή και μείς στο ζωικό βασίλειο, καταφέραμε να φτιάξουμε κάποιες από τις δικές μας «φωλιές» με τον τρόπο που η φύση θα μας συμβούλευε, είτε μορφολογικά, είτε λειτουργικά είτε και κατασκευαστικά.

Αυτές που καταφέρνουν να το πετύχουν σε μεγαλύτερο βαθμό, οφείλουν αυτή τους την επιτυχία στα «κύτταρά» τους, στα υλικά δηλαδή από τα οποία είναι κατασκευασμένες, ακριβώς γιατί αποτελούν τμήματα του ίδιου του περιβάλλοντος με το οποίο καλούνται να αλληλεπιδράσουν. Οπότε έχουμε φτάσει και πάλι στην αρχική μας συνισταμένη. Συνειδητοποιώντας ότι βρισκόμαστε σε ένα σύστημα κλειστού βρόγχου, μιας αλυσίδας τα κομμάτια της οποίας είναι αναγκαία ώστε να ολοκληρωθεί ο κύκλος αυτός. Ένα σύστημα που κατά κόρον κυριαρχεί στη φύση.

Και τι είναι αυτό που τελικά διαχωρίζει την κατασκευή από το περιβάλλον της; Είναι η «επιδερμίδα» γνωστή και ως κτιριακό κέλυφος, το βασικό μέσον για να επιτευχθεί η βιομίμηση σε αυτές τις παραμέτρους. Πολλές προσπάθειες

Κτιριακές επιδερμίδες

Βιολογικά δομικά υλικά και δυνατότητς

Περιεχόμενα σελ

. 1 Η ΦΥΣΗ ΩΣ... ,..μέντορας, πρότυπο και μέτρο.

78 Από το κτίριο στην σελ . κτιριακή επιδερμίδα

4 ΟΙ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΕΣ ΤΗΣ ΦΥΣΗΣ ΚΤΙΖΟΥΝ

80 Κινητική αρχιτεκτονική 82 Μηχανικά & Μη Μέρη Κτιριακής Επιδερμίδας

5 Αράχνες και ιστοί 10 Kάστορες και φράγματα

»» σελ.1

»» σελ.

83 Καταβολές & Μέρη

12 Mυρμήγκια και υπόγειες στοές

88 Κινητική Αρχιτεκτονική με Μηχανικά Μέρη

13 Yφαντόπουλα και κρεμαστές φωλιές

96 Κινητική Αρχτιτεκτονική χωρίς Μηχανικά Μέρη

15 Μέλισσες και κυψελωτές κατασκευές

122 Βιολογικά δομικά υλικά και δυνατότητες

16 Τερμίτες και στοές »» σελ.8

»» σελ.82

18 Όταν τα κτίρια σελ . αντανακλούν τις δομές της φύσης

»» σελ.86

βιολογικών υλικών: λειτουργίες-ιδιότητες

σελ

Παραδείγματα από κτίρια.

»» σελ.56

124 Συγκεντρωτικός κατάλογος

»» σελ.15

»» σελ.108

. 128

Βιβλιογραφία

Παρατηρητές

Η ΦΥΣΗ ως...

και αρχιτέκτονες της φύσης

_μέντορας _πρότυπο _μέτρο Οι άνθρωποι πάντα κοιτούσαν στη φύση για έμπνευση για την επίλυση προβλημάτων. Ο Leonardo da Vinci εφάρμοσε τη βιομίμηση στη μελέτη των πουλιών, με την ελπίδα να καταστεί δυνατή η ανθρώπινη πτήση. Παρακολούθησε στενά την ανατομία και την πτήση των πουλιών, και έκανε πολλές σημειώσεις και σκίτσα από τις παρατηρήσεις του και αμέτρητα σχέδια των προτεινόμενων πτητικών μηχανών. Αν και ο ίδιος δεν πέτυχε με τη δική του ιπτάμενη μηχανή, οι ιδέες του έζησαν και ήταν η πηγή έμπνευσης για τους αδελφούς Wright, οι οποίοι επίσης εμπνεύστηκαν από τις παρατηρήσεις για τα περιστέρια. Τελικά κατάφεραν να δημιουργήσουν και να πετάξουν το πρώτο αεροπλάνο το 1903. Πρόσφατες επιτυχίες υπάρχουν όσον αφορά τον τρόπο που η βιομίμηση μπορεί να εφαρμοστεί στο σχεδιασμό των κτιρίων. Επειδή τα κτίρια χρησιμεύουν για να μας προστατεύουν από ακραίες συνθήκες της φύσης, δε σημαίνει ότι δεν έχουν τίποτα να μάθουν από το βιολογικό κόσμο. Στην πραγματικότητα, η φύση συχνά χτίζει δομές με λειτουργικότητα που τα ανθρώπινα οικοδομήματα μπορούσαν να μιμηθούν χρήσιμα.

“Η ανθρώπινη λεπτότητα δεν πρόκειται ποτέ να επινοήσει μια εφεύρεση πιο όμορφη, πιο απλή και πιο άμεση από τη φύση, γιατί στις εφευρέσεις της τίποτα δε λείπει, και τίποτα δεν είναι περιττό.”

Leonardo Da Vinci

Η βιομιμητική έρευνα, επιστήμη και εφαρμογές συνεχίζουν να αναπτύσσονται και επηρεάζουν ήδη την επόμενη γενιά των οικοδομικών προϊόντων και συστημάτων, καθώς και ολόκληρο τον κτιριακό σχεδιασμό. Για παράδειγμα, τα φωτοβολταϊκά συστήματα, τα οποία συλλέγουν την ηλιακή ενέργεια, είναι ένα πρώτο βήμα στη μίμηση του τρόπου που ένα φύλλο συλλέγει ενέργεια. Έρευνες είναι σε εξέλιξη για τη δημιουργία ηλιακών κυττάρων που μοιάζουν περισ σότερο με τη φύση. Αυτά τα κύτταρα είναι βασισμένα στο watergel (ένα καύσιμο, ευαίσθητο εκρηκτικό μίγμα που αποτελείται από ένα υδατικό διάλυμα νιτρικού αμμωνίου που δρα ως

1

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ οξειδωτικό) -ουσιαστικά τεχνητά φύλλαπου συνδυάζουν τη χλωροφύλλη των φυτών με τα υλικά άνθρακα, οδηγώντας τελικά σε ένα πιο ευέλικτο και αποδοτικό ηλιακό κύτταρο. Η ανώμαλη επιφάνεια του φύλλου του λωτού λειτουργεί σαν ένας αυτοκαθαριζόμενος μηχανισμός που επιτρέπει τη βρωμιά να καθαριστεί από την επιφάνεια του νερού με φυσικό τρόπο, για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια της βροχής. Ακόμη και το μικρότερο αεράκι στο φυτό, προκαλεί μια μικρή μετατόπιση της γωνίας του φυτού επιτρέποντας στη βαρύτητα να αφαιρέσει το ρύπο χωρίς να χρειάζεται το φυτό να καταναλώσει καθόλου ενέργεια. Η ίδια ιδέα έχει εφαρμοστεί στο σχεδιασμό νέων οικοδομικών υλικών, όπως χρώματα, πλακάκια, υφάσματα και γυαλί, που μειώνουν την ανάγκη για απορρυπαντικά και εργασία και καθώς επίσης και το κόστος συντήρησης και αντικατάστασης του υλικού. Οι ερευνητές έχουν αναπτύξει επιπλέον μη τοξικές, χωρίς φορμαλδεΰδη κόλλες ξύλου που χρησιμοποιούνται τώρα σε διάφορα είδη ξύλων. Ανακάλυψαν πώς αυτό υλοποιείται, κατανοώντας τον τρόπο που τα μπλε μύδια προσκολλώνται σταθερά κάτω από το νερό με τη χρήση ευέλικτων, νηματοειδών πλοκαμιών. Η Thorny Devil, μία σαύρα της ερήμου, συγκεντρώνει όλο το νερό που χρειάζεται κατευθείαν από τη βροχή, από το στεκούμενο νερό, ή από την υγρασία του εδάφους, ενάντια στη βαρύτητα, χωρίς τη χρήση ενέργειας ή συσκευής άντλησης. Το νερό μεταφέρεται στο στόμα της σαύρας με απορροφητικότητα, μέσω ενός κυκλοφορικού συστήματος στην επιφάνεια του δέρματος του. Αυτό θα μπορούσε να εφαρμοστεί σε παθητικά συστήματα συλλογής και διανομής του φυσικού αποσταγμένου νερού, το οποίο θα μειώσει την ενέργεια που καταναλώνεται για τη συλλογή και τη μεταφορά νερού από την αντλίες (π.χ. στις κορυφές των κτιρίων), καθώς και θα παρέχει άλλες ανέξοδες τεχνολογικές λύσεις, όπως η διαχείριση της θερμότητας μέσω συστημάτων ψύξης με εξάτμιση, και η προστασία των κατασκευών από πυρκαγιές μέσω φραγμάτων νερού σε περίπτωση που χρειαστούν.

2

Παρατηρητές

και αρχιτέκτονες της φύσης

Βλάβη σε έναν οργανισμό προκαλεί φυσικά μια ανάγκη επούλωσης. Τα οστά είναι γνωστό ότι ανιχνεύουν τις βλάβες τους και μπορούν να θεραπευτούν στα όρια της αρχικής αντοχής τους. Το ίδιο έχει εφαρμοσθεί στο σχεδιασμό συνθετικών υλικών και συνέβαλε στην ανάπτυξη ενός αυτό-θεραπευόμενου πολυμερούς για να χρησιμοποιηθεί ως οικοδομικό υλικό. Οι μικροσκοπικές κάψουλες που περιέχουν έναν παράγοντα επούλωσης είναι ενσωματωμένες στο πολυμερές. Όταν το υλικό έχει υποστεί ζημιά, οι κάψουλες απελευθερώνουν αυτό το θεραπευτικό παράγοντα, ο οποίος επισκευάζει τις ρωγμές. Οι δυνατότητες αυτο-επιδιόρθωσης των υλικών μπορούν να συμβάλουν στη μείωση της συντήρησης και του κόστους της αντικατάστασης των υλικών, καθώς και στην αύξηση της αντοχής τους. Τα «αυτό-επισκευαζόμενα» υλικά μπορούν επίσης να είναι ελαφρύτερα, με αποτέλεσμα τη μείωση ενσωματωμένης ενέργειας και παραγωγής αερίων του θερμοκηπίου. Εμπνευσμένο από βιολογικά συστήματα που αυτό-θεραπεύονται όταν υποστούν βλάβη, ένα αυτόεπισκευαζόμενο πολυμερές, που δημιουργήθηκε στο Beckman Institute, στο University of Illinois, εφαρμόζεται στην ανάπτυξη ενός δομικού πολυμερικού οικοδομικού υλικού, όσον αφορά στην επένδυση και στην ικανότητα να θεραπεύει μόνο του τις ρωγμές του.

“H Thorny Devil, μία σαύρα της ερήμου (...) μειώνει την ενέργεια που καταναλώνεται για τη συλλογή και τη μεταφορά νερού από την αντλίες, και παρέχει ανέξοδες τεχνολογικές λύσεις.”

3

Παρατηρητές

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

και αρχιτέκτονες της φύσης

οι αρχιτέκτονες της φύσης

Η ίδια η φύση έχει δημιουργήσει τη δική της «σχολή» με πρωτομάστορες τους αρχιτέκτονες τερμίτες, τους ηλεκτρολόγους μηχανικούς αράχνες με τα δίκτυά τους, τους πολιτικούς μηχανικούς κάστορες με τα φράγματά τους, τους πολεοδόμους μυρμήγκια και πολλούς άλλους “πολυτεχνήτες”....

αράχνες και ιστοί

κτίζουν 4

Η αράχνη αποτελεί ένα ολόκληρο επιστημονικό εργαστήριο. Οι τρόποι που πιάνει το θήραμά της είναι διαφορετικοί από οικογένεια σε οικογένεια. Πιάνουν έντομα, μικρά πουλιά, μικρά θηλαστικά, ερπετά, ψάρια, ή κάποια άλλη μικρή μορφή ζωής. Μόλις μια αράχνη έλθει σε επαφή με το θήραμά της, θα προσπαθήσει να το δαγκώσει. Έτσι, με το δάγκωμα πρώτον προκαλούν στο θήραμα τη μηχανική ζημιά και τον πόνο, ενώ σε επόμενο στάδιο επιλέγουν να εκχύσουν δηλητήριο, συνήθως νευροτοξίνες, που παρεμποδίζουν ζωτικής σημασίας λειτουργίες των θυμάτων τους, μέχρι να επέλθει ο θάνατος τους. Η πέψη των θηραμάτων τους πραγματοποιείται εσωτερικά και εξωτερικά. Οι αράχνες

εκκρίνουν τα χωνευτικά ρευστά τους προς το θήραμα από μια σειρά αγωγών που διατρυπούν τα σαγόνια τους. Αυτά τα χωνευτικά ρευστά διαλύουν τους εσωτερικούς ιστούς του θηράματός τους. Και οι αράχνες καταναλώνουν μόνο τα υγρά τρόφιμα. Πολλές αράχνες θα αποθηκεύσουν το θήραμά τους προσωρινά, ενώ αυτή η διαδικασία της εξωτερικής πέψης συνεχίζεται. Έτσι γύρω από θήραμά τους υφαίνουν ιστούς, ώστε να καταναλώσουν αργότερα τα θύματά τους. Η αράχνη ζει κρεμασμένη στα κλαδιά των δέντρων και των θάμνων, στις γωνιές που σχηματίζουν οι τοίχοι και τα ταβάνια των σπιτιών και των χαλασμάτων. Ο ιστός της, εκτός από κατοικία, χρησιμοποιείται από την αράχνη και για το πιάσιμο της λείας της. Σ’ αυτόν αιχμαλωτίζονται διάφορα έντομα και άλλα ζώα. Κάθε φθινόπωρο η θηλυκή αράχνη γεννά μερικές εκατοντάδες αυγά που έχουν κιτρινωπό χρώμα, τα τυλίγει με ένα κουκούλι και τα κρύβει σε διάφορα μέρη. Από τα αυγά βγαίνουν τέλειες μικρές αράχνες που

5

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ αρχίζουν μόνες τους τη δική τους ζωή, χωρίς να έρθουν καθόλου σε επαφή με τους γονείς τους. Πριν από μερικά χρόνια βρέθηκε στη νότια ακτή της Αγγλίας ένας σβώλος απολιθωμένης ρητίνης που περικλείει τον αρχαιότερο ιστό αράχνης. Τα μικροσκοπικά κομμάτια ενός ιστού αράχνης που διατηρήθηκαν 140 εκατομμύρια χρόνια μέσα σε κεχριμπάρι αποκαλύπτουν ότι οι αράχνες χρησιμοποιούν τις ίδιες τεχνοτροπίες ύφανσης από την εποχή των δεινόσαυρων. Επιστήμονες από το Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης (ΜΙΤ) υποστηρίζουν, ότι ο περίτεχνος σχεδιασμός του ιστού της αράχνης, είναι εκείνος που του χαρίζει τη μεγάλη αντοχή του. Όπως διαπιστώθηκε, το γεγονός ότι ο ιστός μπορεί να αντέχει, παρά την άσκηση μεγάλων δυνάμεων, οφείλεται στο πανίσχυρο νήμα του ιστού της αράχνης, αλλά και στον ιδιαίτερο σχεδιασμό της ύφανσής του. Με σχετική τους δημοσίευση στο επιστημονικό περιοδικό Nature, οι ειδικοί αναφέρουν, ότι χάρη στην περιπλοκότητα της μοναδικής του πλέξης, όταν ένα νήμα κοπεί, όχι μόνο δεν αποδυναμώνεται ο ιστός αλλά αντίθετα ενισχύεται. «Η πραγματική δύναμη του ιστού της αράχνης δεν οφείλεται στο νήμα της της, αλλά στη δυνατότητα μεταβολής των μηχανικών του ιδιοτήτων, μέσω των δυνάμεων που ασκούνται επάνω του. Κάτι τέτοιο θα μπορούσε να έχει εφαρμογή σε πολλούς τομείς που θα ωφελούνταν από τον περιορισμό της έκτασης βλαβών» εξηγεί ο Dr. Markus J. Buehler, ένας από τους ερευνητές της μελέτης. Η δημιουργία ενός ιστού απαιτεί τεράστια αποθέματα ενέργειας από πλευράς της αράχνης , έτσι ώστε να φέρει ιδιότητες οι οποίες «φρενάρουν» την πρόκληση εκτεταμένων ζημιών που θα απαιτούσαν την ανακατασκευή του. Επίσης, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι – σε αντίθεση με οποιαδήποτε άλλη ίνα το νήμα της αράχνης έχει την ιδιότητα να μαλακώνει ή να σκληραίνει, ανάλογα με το φορτίο που δέχεται κάθε φορά. Στο πλαίσιο της μελέτης, οι ειδικοί έφτιαξαν ιστούς από τρία διαφορετικά υλικά. Είδαν λοιπόν ότι το νήμα του ιστού της αράχνης εμφάνιζε εξαπλάσια αντοχή, όταν μπλέκονταν σε αυτό αντικείμενα ή όταν ήταν εκτεθειμένο σε δυνατούς ανέμους, σε σχέση με τα υπόλοιπα υλικά. Όταν μια δύναμη ασκούνταν στον ιστό της αράχνης, έσπαγε μόνο ένα νήμα με αποτέλεσμα η αράχνη να χρειάζεται

6

Παρατηρητές Η αράχνη αποτελεί ένα ολόκληρο επιστημονικό εργαστήριο. Οι τρόποι που πιάνει το θήραμά της είναι διαφορετικοί από οικογένεια σε οικογένεια. Πιάνουν έντομα, μικρά πουλιά, μικρά θηλαστικά, ερπετά, ψάρια, ή κάποια άλλη μικρή μορφή ζωής. Μόλις μια αράχνη έλθει σε επαφή με το θήραμά της, θα προσπαθήσει να το δαγκώσει. Έτσι, με το δάγκωμα πρώτον προκαλούν στο θήραμα τη μηχανική ζημιά και τον πόνο, ενώ σε επόμενο στάδιο επιλέγουν να εκχύσουν δηλητήριο, συνήθως νευροτοξίνες, που παρεμποδίζουν ζωτικής σημασίας λειτουργίες των θυμάτων τους, μέχρι να επέλθει ο θάνατος τους. Η πέψη των θηραμάτων τους πραγματοποιείται εσωτερικά και εξωτερικά. Οι αράχνες εκκρίνουν τα χωνευτικά ρευστά τους προς το θήραμα από μια σειρά αγωγών που διατρυπούν τα σαγόνια τους. Αυτά τα χωνευτικά ρευστά διαλύουν τους εσωτερικούς ιστούς του θηράματός τους. Και οι αράχνες καταναλώνουν μόνο τα υγρά τρόφιμα. Πολλές αράχνες θα αποθηκεύσουν το θήραμά τους προσωρινά, ενώ αυτή η διαδικασία της εξωτερικής πέψης συνεχίζεται. Έτσι γύρω από θήραμά τους υφαίνουν ιστούς, ώστε να καταναλώσουν αργότερα τα θύματά τους. Η αράχνη ζει κρεμασμένη στα κλαδιά των δέντρων και των θάμνων, στις γωνιές που σχηματίζουν οι τοίχοι και τα ταβάνια των σπιτιών και των χαλασμάτων. Ο ιστός της, εκτός από κατοικία, χρησιμοποιείται από την αράχνη και για το πιάσιμο της λείας της. Σ’ αυτόν αιχμαλωτίζονται διάφορα έντομα και άλλα ζώα. Κάθε φθινόπωρο η θηλυκή αράχνη γεννά μερικές εκατοντάδες αυγά που έχουν κιτρινωπό χρώμα, τα τυλίγει με ένα κουκούλι και τα κρύβει σε διάφορα μέρη. Από τα αυγά βγαίνουν τέλειες μικρές αράχνες που αρχίζουν μόνες τους τη δική τους ζωή, χωρίς να έρθουν καθόλου σε επαφή με τους γονείς τους. Πριν από μερικά χρόνια βρέθηκε στη νότια ακτή της Αγγλίας ένας σβώλος απολιθωμένης ρητίνης που περικλείει τον αρχαιότερο ιστό αράχνης. Τα μικροσκοπικά κομμάτια ενός ιστού αράχνης που διατηρήθηκαν 140 εκατομμύρια

και αρχιτέκτονες της φύσης

χρόνια μέσα σε κεχριμπάρι αποκαλύπτουν ότι οι αράχνες χρησιμοποιούν τις ίδιες τεχνοτροπίες ύφανσης από την εποχή των δεινόσαυρων. Επιστήμονες από το Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης (ΜΙΤ) υποστηρίζουν, ότι ο περίτεχνος σχεδιασμός του ιστού της αράχνης, είναι εκείνος που του χαρίζει τη μεγάλη αντοχή του. Όπως διαπιστώθηκε, το γεγονός ότι ο ιστός μπορεί να αντέχει, παρά την άσκηση μεγάλων δυνάμεων, οφείλεται στο πανίσχυρο νήμα του ιστού της αράχνης, αλλά και στον ιδιαίτερο σχεδιασμό της ύφανσής του. Με σχετική τους δημοσίευση στο επιστημονικό περιοδικό Nature, οι ειδικοί αναφέρουν, ότι χάρη στην περιπλοκότητα της μοναδικής του πλέξης, όταν ένα νήμα κοπεί, όχι μόνο δεν αποδυναμώνεται ο ιστός αλλά αντίθετα ενισχύεται. «Η πραγματική δύναμη του ιστού της αράχνης δεν οφείλεται στο νήμα της της, αλλά στη δυνατότητα μεταβολής των μηχανικών του ιδιοτήτων, μέσω των δυνάμεων που ασκούνται επάνω του. Κάτι τέτοιο θα μπορούσε να έχει εφαρμογή σε πολλούς τομείς που θα ωφελούνταν από τον περιορισμό της έκτασης βλαβών» εξηγεί ο Dr. Markus J. Buehler, ένας από τους ερευνητές της μελέτης. Η δημιουργία ενός ιστού απαιτεί τεράστια αποθέματα ενέργειας από πλευράς της αράχνης , έτσι ώστε να φέρει ιδιότητες οι οποίες «φρενάρουν» την πρόκληση εκτεταμένων ζημιών που θα απαιτούσαν την ανακατασκευή του. Επίσης, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι – σε αντίθεση με οποιαδήποτε άλλη ίνα το νήμα της αράχνης έχει την ιδιότητα να μαλακώνει ή να σκληραίνει, ανάλογα με το φορτίο που δέχεται κάθε φορά. Στο πλαίσιο της μελέτης, οι ειδικοί έφτιαξαν ιστούς από τρία διαφορετικά υλικά. Είδαν λοιπόν ότι το νήμα του ιστού της αράχνης εμφάνιζε εξαπλάσια αντοχή, όταν μπλέκονταν σε αυτό αντικείμενα ή όταν ήταν εκτεθειμένο σε δυνατούς ανέμους, σε σχέση με τα υπόλοιπα υλικά. Όταν μια δύναμη ασκούνταν στον ιστό της αράχνης, έσπαγε μόνο ένα νήμα με αποτέλεσμα η αράχνη να χρειάζεται να κάνει μικρές επιδιορθώσεις και όχι να αναγκάζεται να τον ξαναφτιάχνει από την αρχή. Όταν πάλι αφαιρούσαν το 10% των νημάτων από διάφορα σημεία του ιστού, το σύνολο του ιστού γινόταν κατά 10% ισχυρότερο. Ακόμα, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι ο αριστουργηματικός ιστός της αράχνης είναι φτιαγμένος από δύο είδη νημάτων. Το ένα είναι άκαμπτο και ξηρό και χρησιμοποιείται περισσότερο

7

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

σε σημεία με φορά από το κέντρο προς τα έξω. Το άλλο είδος νήματος είναι λεπτότερο και πιο κολλώδες από το πρώτο, δημιουργεί τη σπειροειδή δομή του ιστού και συνήθως επάνω σε αυτό παγιδεύονται τα άτυχα θηράματα της πανούργας αράχνης. Ο περίτεχνος σχεδιασμός του ιστού της αράχνης, είναι εκείνος που του χαρίζει τη μεγάλη αντοχή του, υποστηρίζουν οι επιστήμονες από το ΜΙΤ. Μετά από αυτά, άλλοι ερευνητές κατόρθωσαν για πρώτη φορά, τροποποιώντας γενετικά μεταξοσκώληκες, να τους κάνουν να παράγουν μετάξι που διαθέτει τα ανώτερα χαρακτηριστικά του ιστού μιας αράχνης. Η ανακάλυψη, υπό τον καθηγητή βιολογικών επιστημών Malcolm Fraser του πανεπιστημίου της Notre Dame και ερευνητές της εταιρίας βιοτεχνολογίας Kraig Biocraft Labs, επιτρέπει στους μεταλλαγμένους μεταξοσκώληκες να παράγουν «τεχνητό» μετάξι που έχει χαρακτηριστικά παρόμοια με αυτά του φυσικού ιστού της αράχνης. Ο ιστός αυτός έχει ασυνήθιστες φυσικές ιδιότητες, όπως πολύ μεγαλύτερη αντοχή και ταυτόχρονα ελαστικότητα, σε σχέση με τις ίνες του φυσικού μεταξιού

8

που παράγουν οι μεταξοσκώληκες. Το σημαντικό επίτευγμα ανοίγει το δρόμο για την ανάπτυξη καλύτερης ποιότητας ινών μεταξιού που θα χρησιμοποιούνται σε ιατρικές και άλλες εφαρμογές, ιδίως στην κλωστοϋφαντουργία. Επίσης, η νέα μέθοδος, μεταξύ άλλων, μπορεί να αξιοποιηθεί για την μεγάλης κλίμακας βιομηχανική παραγωγή τεχνητών ινών μεταξιού τύπου ιστού αράχνης, οι οποίες μέχρι τώρα ήταν εφικτό να δημιουργηθούν μόνο σε πολύ μικρές ποσότητες σε ένα επιστημονικό εργαστήριο. Επίσης, σύμφωνα με τους ερευνητές, το νέο υλικό θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή αλεξίσφαιρων γιλέκων, ελαφρών και ταυτόχρονα ισχυρών υφασμάτων, νέων αθλητικών ενδυμάτων, καλύτερων αερόσακων στα αυτοκίνητα κ.α. Τηρουμένων των αναλογιών βέβαια, είναι γνωστό ότι ο ιστός που δημιουργεί μια αράχνη, είναι ισχυρότερος από το ατσάλι. Αυτό σημαίνει ότι αν πάρουμε μια ίνα από ιστό αράχνης και μια ίνα από ατσάλι του ίδιου πάχους, ο ιστός της αράχνης αντέχει μεγαλύτερο βάρος. Ο λόγος είναι σε μεγάλο βαθμό η ελαστικότητα του ιστού της αράχνης χάρη στην σύστασή του.

Παρατηρητές Πριν από μια δεκαετία περίπου, επιστήμονες της γενετικής μηχανικής κατάφεραν να αναπαράγουν την πρωτεΐνη (σύμπλοκο πρωτεϊνικό μόριο) του ιστού της αράχνης μέσα στο γάλα κατσίκας. Ειδικότερα, γενετιστές από τον Καναδά, αφού βρήκαν το γονίδιο που ευθύνεται για την παραγωγή του νήματος του ιστού της αράχνης, τοποθέτησαν αυτό στο γενετικό υλικό σε μια κατσίκα και στο γάλα της παρατηρήθηκε η παραγωγή πρωτεϊνών του ιστού της αράχνης. Βέβαια οι κατσίκες δεν παράγουν πραγματικά ιστό, αλλά τις πρωτεΐνες του. Έτσι, οι επιστήμονες ευελπιστούν ότι στο μέλλον θα μπορέσουν να παράγουν το λεγόμενο Βιο-ατσάλι, το οποίο θα είναι ακόμα πιο ισχυρό και από τις ίνες άνθρακα, ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί για αεροσκάφη, ή ακόμα και αλεξίσφαιρα γιλέκα (θα είναι πιο ισχυρό ακόμα και από το Kevlar (- είναι ένα γνωστό υλικό από τη δεκαετία του ‘70 το οποίο έχει μεγάλη αντοχή, μεγαλύτερη ακόμα και από το ατσάλι (5 φορές) και έχει ένα ευρύ πεδίο εφαρμογών από λάστιχα αυτοκινήτων, κράνη, μέχρι ειδικές στολές για διάφορα σώματα ασφαλείας, που παρέχουν προστασία από φωτιά ή αλεξίσφαιρα γιλέκα). Ο ιστός της αράχνης βέβαια έχει το 1/10 του πάχους μιας ανθρώπινης τρίχας, και στον δικό μας κόσμο με τα δικά μας μέτρα και σταθμά δεν φαντάζει τόσο ισχυρός. Οι επιστήμονες εδώ και πολύ καιρό προσπαθούν να αντιγράψουν αυτό το θαύμα της φύσης, ώστε να το εκμεταλλευτούν. Κάτι τέτοιο θα μπορούσε να οδηγήσει στην κατασκευή υλικών με πολύ μεγαλύτερη ανθεκτικότητα, σε ένα πολύ ευρύ πεδίο εφαρμογών. Χρησιμοποιώντας υπερυπολογιστές για να κάνουν προσομοίωση της κατασκευής του ιστού της αράχνης, οι ερευνητές προσπαθούν να καταλάβουν τι ακριβώς είναι αυτό, σε ατομικό επίπεδο, που κάνει τον ιστό τόσο ανθεκτικό. Δηλαδή προσπαθούν να εφαρμόσουν τη λεγόμενη αντίστροφη μηχανική (reverse engineering), ώστε να μπορούν να αντιγράψουν τη δομή του και να την εφαρμόσουν δημιουργώντας νέα υλικά. Ειδικότερα, βρήκαν ότι οι δεσμοί υδρογόνου στον ιστό της

και αρχιτέκτονες της φύσης

αράχνης, είναι του τύπου ‘’cluster 3-4’’. Συνδυασμός που είναι ισχυρότερος από τα περισσότερα μέταλλα. Το εντυπωσιακό ήταν για τους ερευνητές, ότι όταν προσπάθησαν να αναπαράγουν ένα μοντέλο με πάνω από 4 δεσμούς υδρογόνου (5 ή 6), η ανθεκτικότητα, αντί να ενισχυθεί μειωνόταν. Το ίδιο συνέβαινε και η ανθεκτικότητα του ιστού γινόταν πολύ μικρότερη, όταν χρησιμοποιούσαν 1 ή 2 δεσμούς υδρογόνου. Οι ερευνητές προτείνουν στους μηχανικούς να εμπνευστούν από την ανθεκτικότητα των ιστών της αράχνης για να περιορίσουν τις ζημιές σε κτίρια σε περιπτώσεις ακραίων συνθηκών, καθώς η Φύση έχει βρει τον καλύτερο συνδυασμό, ώστε να δημιουργήσει τον καλύτερο ιστό. Σημειώνεται ότι αυτές οι ανακαλύψεις μελλοντικά θα βοηθήσουν στην κατασκευή υλικών με πολύ μεγαλύτερες αντοχές από ότι τώρα και ελπίζεται ότι θα βρουν πάρα πολλές εφαρμογές. Και τέλος, μια απορία. Πώς καταφέρνουν οι αράχνες να γλιτώσουν από τις παγίδες που υφαίνουν για τη λεία τους; Η λύση στο μυστήριο αυτό έρχεται από ερευνητές που παρακολούθησαν τις αράχνες με κάμερες υψηλής ανάλυσης και εξέτασαν τα πόδια τους στο εργαστήριο. Στο βίντεο που συνοδεύει τη μελέτη, μια αράχνη διακρίνεται να τραβά μια ίνα μεταξιού από τον ειδικό αδένα στην κοιλιά της και να τον τεντώνει με το τέταρτο πόδι της πριν τον στερεώσει στον ιστό. Οι αράχνες, αναφέρει η ερευνητική ομάδα στη γερμανική επιθεώρηση Naturwissenschaften, φέρουν στις άκρες των ποδιών τους μικροσκοπικά, διακλαδισμένα τριχίδια, με τα οποία μπορούν να αγγίζουν και να τραβάνε τον ιστό χωρίς να κολλάνε. Επιπλέον, τα πόδια τους φαίνεται ότι είναι καλυμμένα με μια αντικολλητική επίστρωση. Όταν οι ερευνητές διέλυσαν αυτή την επίστρωση πλένοντας τα πόδια της αράχνης με εξάνιο και νερό, η αντικολλητική ιδιότητα χάθηκε. Όμως, παρά τον ειδικό σχεδιασμό των ποδιών τους, οι αράχνες δεν είναι πάντα ασφαλείς από τα ‘’εργατικά ατυχήματα’’, όπως επισημαίνουν οι ερευνητές. Και το σημαντικότερο είναι ότι ……..πρέπει να προσέχουν πού πατάνε!

9

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

Παρατηρητές

και αρχιτέκτονες της φύσης

κάστορας και φράγματα Ο κάστορας κατοικεί ως ζευγάρι και κατασκευάζει τη φωλιά του υπόγεια, κοντά σε υδάτινα ρεύματα. Για να μπορέσει μάλιστα να κρατά σε σταθερό ύψος την επιφάνεια του νερού, κατασκευάζει ολόκληρα φράγματα, τοποθετώντας κορμούς δέντρων, κλαδιά πέτρες και λάσπη. Η φωλιά του έχει κωνικό σχήμα και αποτελείται από την κυρίως κατοικία και μία αποθήκη τροφής. Το ένα άνοιγμα της φωλιάς του βρίσκεται πάντα κάτω από την επιφάνεια του νερού.

Κατασκευάζει επίσης μία τρύπα στην κορυφή, έξω από το νερό, για τον εξαερισμό, και πολλές υποβρύχιες εισόδους. Κάθε ζευγάρι καστόρων έχει ξεχωριστή φωλιά. Το χτίσιμο της φωλιάς το αναλαμβάνουν οι θηλυκοί κάστορες, ενώ οι αρσενικοί κουβαλούν τα υλικά. Μετά από πλημμύρες, οι κάστορες ανοίγουν το φράγμα τους, προκειμένου να τρέξουν γρηγορότερα τα νερά. Έτσι προστατεύσουν τη φωλιά τους, και ρυθμίζουν πάλι τη στάθμη του νερού της λίμνης τους. Μ’ αυτό τον τρόπο προστατεύουν και πιο ευαίσθητα υδρόβια φυτά της λίμνης που στη συνέχεια αποτελούν και τροφή τους.

Οι κάστορες μας έχουν διδάξει: Τεχνικές άρδευσης, φράγματα (προφανώς), προστατευτικές τάφρους, αμφίβια κατασκευή ενδιαιτημάτων, την υδροδυναμική, και τη χρήση της στέγης από χιόνι ως μονωτή.

10

11

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

Παρατηρητές

και αρχιτέκτονες της φύσης

μυρμήγκια

υφαντόπουλα

και υπόγειες φωλιές

και κρεμαστές φωλιές

Τα μυρμήγκια σχηματίζουν αποικίες με μέγεθος που ποικίλει από μερικές δεκάδες θηρευτές που ζουν σε μικρές φυσικές κοιλότητες έως κοινωνίες με υψηλή οργάνωση που καλύπτουν μεγάλες περιοχές και αποτελούνται από εκατομμύρια μέλη. Οι μεγαλύτερες αποικίες αποτελούνται κυρίως από στείρα άπτερα θηλυκά που σχηματίζουν τάξεις “εργατών”, “στρατιωτών”, ή άλλες εξειδικευμένες ομάδες.

Τα Baya Weaver είναι μικρά τροπικά πτηνά με γριζο-κίτρινο φτέρωμα και ζουν σε πυκνά δάση, επιλέγοντας υγρά κλίματα. Βασικό χαρακτηριστικό τους είναι το γεγονός ότι διαθέτουν μια μοναδική ικανότητα στην κατασκευή της φωλιάς τους, που μοιάζει με... έργο τέχνης.

Γνωστά και με την κοινή ονομασία «πουλιά-αρχιτέκτονες» υφαίνουν με λεπτομέρεια τις φωλιές τους κοντά σε ποτάμια, όπου είναι ο καλύτερος τόπος γι’ αυτά προκειμένου να εξασφαλίζουν καθημερινά εύκολα και γρήγορα την τροφή τους.Οι φωλιές τους είναι συνήθως «κρεμαστές» στα δέντρα και «πλέκονται» από τα αρσενικά με ιδιαίτερη προσοχή, τα οποία χρησιμοποιούν κυρίως λεπτά εύκαμπτα κλαδάκια αλλά και φύλλα από τα δέντρα της περιοχής.

Τα μυρμήγκια έχουν αποικίσει σχεδόν κάθε ηπειρωτική περιοχή της Γης. Τα μόνα μέρη στα οποία δεν υπάρχουν αυτόχθονες πληθυσμοί μυρμηγκιών είναι η Ανταρκτική και κάποια απομακρυσμένα ή αφιλόξενα νησιά. Τα μυρμήγκια ευημερούν σχεδόν σε όλα τα οικοσυστήματα, και αποτελούν ίσως και το 15-25% της βιομάζας των ζώων της ξηράς. Η επιτυχία τους σε τόσα πολλά περιβάλλοντα έχει αποδοθεί στην κοινωνική τους οργάνωση και την ικανότητά τους να τροποποιούν οικοτόπους, να αξιοποιούν πόρους και να αμύνονται. Η μακροχρόνια παράλληλη εξελικτική πορεία τους με άλλα είδη δημιούργησε μιμητικές, συμβιωτικές, παρασιτικές σχέσεις και σχέσεις αμοιβαιότητας. Όλες οι αποικίες παρουσιάζουν καταμερισμό εργασίας, επικοινωνία μεταξύ των ατόμων, και ικανότητα επίλυσης περίπλοκων προβλημάτων. Αυτοί οι παραλληλισμοί με τις ανθρώπινες κοινωνίες έχουν αποτελέσει πηγή έμπνευσης και αντικείμενο μελέτης.

μέσα σε κοιλότητες κορμών ή ακόμα και σε βελανίδια. Τα υλικά που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή συμπεριλαμβάνουν χώμα καθώς και υλικά προερχόμενα από φυτά, και τα μυρμήγκια επιλέγουν προσεκτικά την τοποθεσία της φωλιάς τους. Τα μυρμήγκια του είδους Temnothorax albipennis αποφεύγουν τοποθεσίες όπου υπάρχουν νεκρά μυρμήγκια, καθώς μπορεί να υποδεικνύουν την ύπαρξη παρασίτων ή ασθενειών. Εγκαταλείπουν γρήγορα τη φωλιά τους στην πρώτη ένδειξη κινδύνου.

Πολλά μυρμήγκια φτιάχνουν μεγάλες φωλιές, ενώ άλλα είδη είναι νομαδικά και δε χτίζουν μόνιμες κατασκευές. Τα μυρμήγκια φτιάχνουν είτε υπόγειες φωλιές, είτε τις κατασκευάζουν πάνω σε δέντρα. Οι μυρμηγκοφωλιές μπορεί να βρίσκονται στο έδαφος, κάτω από πέτρες, κάτω από πεσμένα τμήματα δέντρων ή μέσα σε αυτά,

Τα μυρμήγκια μας έχουν διδάξει: την κατασκευή διαδρόμων, τα μέτρα ελέγχου της κυκλοφορίας, τις αλυσίδες παραγωγής, και την αξία της εξειδίκευσης.

12

Τα Baya Weaver είναι κοινωνικά πτηνά και ζουν συνήθως πολλά μαζί, δημιουργώντας ένα είδος αποικίας, που αριθμεί περίπου 25-35 πτηνά, τα οποία φτιάχνουν τις φωλιές του τη μία κοντά στην άλλη. Σαν μεγάλα, στέρεα «κουκούλια» που προστετεύουν τα πτηνά από τους δυνατούς τροπικούς μουσώνες, οι φωλιές τους παίρνουν άριστα στο σχεδιασμό, στην ποιότητα της κατασκευής αλλά και στο... design! Τo κοινωνικό σπουργίτι υφάντρα δημιουργεί τεράστιες φωλιές σε θέση να υποδεχθούν 100-300 πτηνά, σε μια ενιαία αποικία. Οι φωλιές έχουν σχεδιαστεί με μεγάλες εισόδους σε μορφή σωλήνα από τη μεριά του πυθμένα, και η θερμική ζώνη έχει μια ευρεία διακύμανση περίπου 15 οC από το εξωτερικό προς το εσωτερικό άκρο. Κατασκευασμένες από διαφορετικά υλικά, σε διαφορετικά στρώματα, οι φωλιές είναι μόνιμες κατασκευές, με μερικές να έχουν διάρκεια ζωής πάνω από 100 χρόνια, ή και περισσότερο. Το χειμώνα, τα σπουργίτια φωλιάζουν πιο κοντά στο κέντρο, όπου

13

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ μοιράζονται τη θερμότητα του σώματός τους και η προστασία των στρωμάτων τα απομονώνει από τις σκληρές θερμοκρασίες υπό το μηδέν. Η ίδια η δομή της φωλιάς γλιτώνει από τα πουλιά το 7% της ενέργειας του σώματός τους το χειμώνα - ένα κρίσιμο ποσοστό όταν τα τρόφιμα είναι λιγοστά. Κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, για ψύξη, κινούνται προς τα εξωτερικά άκρα της αποικίας. Οι φωλιές επιλέγονται συνήθως σε ψηλά δέντρα με λείους κορμούς και ψηλά κλαδιά. Οι τηλεφωνικοί στύλοι είναι στην πραγματικότητα ιδανικοί για αυτό. Για να επαινέσουν τον αγελαίο και κοινωνικό τρόπο ζωής τους, τα υφαντόπουλα συχνά φιλοξενούν στις φωλιές τους μια ποικιλία από φιλοξενούμενους, όπως γεράκια, κουκουβάγιες, γύπες, αετούς, και σπίνους.

Παρατηρητές

και αρχιτέκτονες της φύσης

μέλισσες και κυψελωτές κατασκευες

Μέλισσες εφηύραν ουσιαστικά δ ι α μ ε ρ ι σ μ α τ ο π ο ί η σ η . Χρησιμοποιώντας το σώμα τους ως μονάδα μέτρησης, και το σχήμα της κηρήθρας σαν την πιο αποτελεσματική αξιοποίηση χώρου, οι μέλισσες έχουν δημιουργήσει πολλαπλών χρήσεων διαμερίσματα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως κατοικία, αποθήκες τροφίμων, για να μεγαλώσουν τα μικρά τους, και να θεσπίσουν κοινωνικές δομές. Τα εξαγωνικού σχήματος πλακίδια με την ελάχιστη έκταση επιφανείας, χρησιμοποιούν την ελάχιστη ποσότητα υλικού που απαιτείται για να διαιρέσει τον χώρο ομοιόμορφα από τοίχο σε τοίχο. Το σχήμα της κυψέλης είναι τόσο τέλειο, που οι αρχιμάστορες το χρησιμοποιούν στην συμβολογίας τους.

Τα κοινωνικά υφαντόπουλα μας έχουν διδάξει: την διαμερισματοποίηση, την μακροπρόθεσμα βιώσιμη πολεοδομία και τον συνεταιριστικό τρόπο ζώης με άλλα είδη.

14

Οι μέλισσες μας έχουν διδάξει: τον εξαιρετικά χαμηλό προϋπολογισμού κατασκευής κατοικιών. Σε ορισμένες χώρες, το κυψελωτό σχήμα χρησιμοποιείται για να στοιβάζετε περισσότερα “κρεβάτια - φέρετρα» (σκεφτείτε ένα δωμάτιο ξενοδοχείου, στο μέγεθος ενός φέρετρου), και στη Σλοβενία ήδη υπάρχει ένα χαμηλού προϋπολογισμού σχέδιο στέγασης που βασίζονται στα καθαρά στο σχήμα της κηρήθρας.

15

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

Παρατηρητές

και αρχιτέκτονες της φύσης

τερμίτες και στοές Οι τερμίτες ή αλλίως “λευκά μυρμήγκια” είναι πολυμορφικοί οργανισμοί. Στείροι εργάτες (Θηλυκά και αρσενικά), στείροι στρατιώτες (Θηλυκά και αρσενικά) και αναπαραγωγικά άτομα. Οι μορφές κοινοτικής ζωής κατατάσσονται σε τρία ή τέσσερα επίπεδα. Στο βασικό επίπεδο (προ-ευκοινωνικό) ο αριθμός των καστών είναι αρκετά περιορισμένος. Τα είδη του επιπέδου αυτού δεν διαθέτουν γνήσιους εργάτες, αλλά ψευδοεργάτες. Αυτοί έχουν γεννητικά όργανα, και αναπτύσσουν πτέρυγες. Η λειτουργία των γεννητικών οργάνων διακόπτεται με τις φερομόνες, που εκκρίνονται από τα αναπαραγωγικά άτομα της αποικίας. Εάν οι φερομόνες αυτές λείπουν, οι ψευδοεργάτες μπορεί να αποκτούν ξανά τη γονιμότητά τους. Τα είδη ζουν σε κομμάτια ξηρού ή σάπιου ξύλου. Το τρώνε και με αυτόν το τρόπο οι αρχικές στοές διευρύνονται σε αίθουσες. Μερικά είδη κατατρώγουν το ξύλο εντελώς αφήνοντας μόνο ένα λεπτό εξωτερικό περίβλημα. Αργότερα, όταν έχουν εκμεταλλευτεί την τροφική πηγή τα έντομα πρέπει να μεταναστεύσουν. Σπάνια οι αποικίες των ειδών αυτών ξεπερνάν τα 10.000 άτομα. Στους αδένες στην ακμή της κοιλίας κατασκευάζουν μόνο μία φερομόνη. Αυτή η φερομόνη απελευθερώνεται στην περίπτωση κατά την οποία ένα τμήμα μιας στοάς καταστρέφεται. Τότε οι στρατιώτες και οι ψευδοεργάτες ορμάνε στο σημείο αυτό. Οι στρατιώτες προσπαθούν να εμποδίσουν πιθανούς εχθρούς να εισβάλλουν στην αποικία, και οι ψευδοεργάτες αρχίσουν να επιδιορθώνουν τους τοίχους προς το εξωτερικό. Ως συμβιώντες για την πέψη των φυτικών ουσιών χρησιμοποιούνται μόνο πρωτόζωα σε αυτό το επίπεδο κοινοτικής ζωής. Στο μεσαίο επίπεδο (μεσο-ευκοινωνικό) κατατάσσονται τα είδη που ζουν μέσα στο έδαφος. Μπορούν να προφτάνουν καινούργια αποθέματα ξύλου μέσω των στοών στο χώμα. Οι αποικίες αποκτούν πληθυσμό 10.000 μέχρι και μερικές εκατοντάδες εκατομμυρίων ατόμων. Τα είδη διαθέτουν γνήσιους εργάτες που

16

δεν μπορούν να αναπτύξουν πτέρυγες και γεννητικά όργανα. Στους αδένες στην ακμή της κοιλίας κατασκευάζουν δυο διαφορετικές φερομόνες. Η μία προκαλεί την αντίδραση σε ζημίες στην αποικία, η οποία περιγράφτηκε παραπάνω. Αναφέρονται επίσης είδη, στα οποία η στρατιώτες μπορούν να προειδοποιούν τους εργάτες με ήχους. Η άλλη φερομόνη προκαλεί την ομαδική επέκταση της αποικίας προς καινούργιες πηγές τροφής με την κατασκευή καινούργιων στοών. Τουλάχιστον σε μερικά είδη οι στοές

ορύσσονται τυχαία σε σχετικά ευθεία γραμμή μέχρι να γίνει αντιληπτή η παρουσία τροφής. Οι στοές για την ανακάλυψη νέων πηγών τροφής μπορούν να καλύπτουν απόσταση μεγαλύτερη των 2 χιλιόμετρων. Οι αποικίες περιμένουν όμως απλή συσσώρευση στοών χωρίς σαφή δομή. Στα πιο εξελιγμένο επίπεδα (μεταευκοινωνικά ή υπερ-ευκοινωνικά) η διαφοροποίηση των καστών και των δουλειών τους είναι ακόμα μεγαλύτερη. Η δομή της αποικίας γίνεται εξαιρετικά πολύπλοκη. Η αποικία μπορεί να είναι τελείως ή κατά μέρος μέσα στο έδαφος, ή και πάνω σε δέντρα. Παρατηρούνται ακόμη και συστήματα αποικιών. Το υλικό κατασκευής της αποικίας ποικίλει και κατά κανόνα είναι

πολύ ανθεκτικό. Υπάρχουν αποικίες οι οποίες μπορούν να κατοικούνται πάνω από εκατό χρόνια. Υπάρχουν χωριστοί χώρους για τη βασίλισσα, νηπιαγωγεία, δωμάτια για τα περιττώματα, αποθήκες για τρόφιμα, για την καλλιέργεια μυκήτων, σύστημα αερισμού, και σταθεροποίησης της θερμοκρασίας (ομοιόσταση), της υγρασίας και του επιπέδου του διοξειδίου του άνθρακα κατά κάποιο τρόπο.

Οι τερμίτες μας έχουν διδάξει: φυσικούς τρόπους εξαερισμού και ψύξης, τα μέτρα ελέγχου της κυκλοφορίας (καθώς πάντα φαίνεται να κινούνται σαν ένα σύνολο και δεν συγκρούεται το ένα με το άλλο ποτέ), την οργάνωση μια ολοκληρωμένης κοινωνίας (αποθήκες,”τουαλέτες” κλπ)

17

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

κτίρια αντανακλούν όταν τα

τις δομές της φύσης Υπενθυμίζοντας στους εαυτούς μας ότι και εμείς, οι άνθρωποι, είμαστε λόγω DNA κατά βάθος της «ίδιας σχολής», ανήκουμε δηλαδή και μείς στο ζωικό βασίλειο, καταφέραμε να φτιάξουμε κάποιες από τις δικές μας «φωλιές» με τον τρόπο που η φύση θα μας συμβούλευε, είτε μορφολογικά, είτε λειτουργικά είτε και κατασκευαστικά.

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

MANGAL CITY, NY CHIMERA ARCHITECTS

Όταν

τα κτίρια αντανακλούν τις δομές της φύσης

και έχει την ικανότητα να προσαρμόζεται, να μετασχηματίζεται και να μεταλλάσσεται ανάλογα με το συγκεκριμένο αστικό και κοινωνικό χαρακτήρα της περιοχής». Πρακτικά, αυτό που φαίνεται να σημαίνει είναι ότι οι μεμονωμένες κάψουλες γραφείων ή κατοικίας, κάθονται σε “κλαδιά” που στην ουσία στρέφονται προς τον ήλιο για να μεγιστοποιηθεί η ποσότητα θερμότητας, το φως και η ηλιακή ενέργεια (δυνατότητα φωτοβολταϊκών) που εισέρχεται στο κτίριο. Οι εσωτερικοί χώροι και οι αρνητικοί χώροι που προκύπτουν είναι πραγματικά εντυπωσιακοί. Η δομή που κατέχουν οι κάψουλες φαίνεται εξαιρετικά ευέλικτη και ευάερη. Η ομάδα σχεδιασμού Chimera, ανέφερε επίσης σε συνέντευξή της, ότι εμπνεύστηκε από το φαινόμενο φυλλοταξία, όπου τα φυτά διανέμουν φύλλα πάνω σε κλαδιά σε διάφορα μοτίβα ανάλογα με το περιβάλλον τους.

Η ομάδα σχεδιασμού Chimera σχεδίασε μια σειρά από σπειροειδείς ουρανοξύστες, ένα περιστρεφόμενο δικτυωτό πλαίσιο για το Hudson Yards redevelopment project στη Νέα Υόρκη. Πρόκειται για μια περιοχή που διαμορφώθηκε από τα σύνθετα οικοσυστήματα που δημιουργήθηκαν από τα μανγκρόβια δέντρα (δέντρα που βρίσκονται κοντά στο νερό, που οι ρίζες τους αναπτύσσονται εν μέρει πάνω από το έδαφος). Το έργο που ονομάστηκε Mangal City, είναι ένα «αστικό οικολογικό σύστημα» που αποτελείται από αρθρωτές κάψουλες που μετακινούνται για να προσαρμόζονται στις περιβαλλοντικές συνθήκες. Ένα υπέροχο παράδειγμα βιομίμησης και σίγουρα μια πτήση φαντασίας, το σχέδιο προτείνει ένα φουτουριστικό σύστημα δόμησης που βασίζεται στην ευελιξία. Το project Mangal City αξιοποιεί βιομιμητικές αρχές δανεισμένες από διάφορες πηγές. Η δομή του ουρανοξύστη διαμορφώνεται από τα μανγκρόβια δέντρα, τα σπειροειδή μοτίβα ανάπτυξης των φυτών καθώς και την αλληλεπίδραση των φυσικών οικοσυστημάτων. Σύμφωνα με τους σχεδιαστές «το όραμά μας είναι ο καθορισμός ενός αστικού οικοσυστήματος που υποστηρίζει την κατοικία και τα πολιτιστικά προγράμματα

20

21

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

Όταν

τα κτίρια αντανακλούν τις δομές της φύσης

Το έργο ασχολείται με την πολύπλοκη τοπογραφία της περιοχής και τη συνδεσιμότητα του στο Μανχάταν. Μοντέλα από τη φύση, όπως η φυλλοταξία και η διακλάδωση ήταν τα παραδείγματα που μας οδήγησαν να καθορίσουμε μια παραμετρική μηχανή, η οποία είναι σε θέση να δημιουργήσει μια αστική οικολογία που ανταποκρίνεται.

22

23

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

DYSTOPIAN FARM, NY ERIC VERGNE

Όταν

τα κτίρια αντανακλούν τις δομές της φύσης

στις απαιτήσεις διατροφής των μελλοντικών πληθυσμών. Το τελικό αποτέλεσμα είναι ένας πύργος που όχι μόνο φαίνεται φυσικός, αλλά φιλοξενεί και έναν πλούσιο πράσινο κήπο που καταναλώνει διοξείδιο του άνθρακα και παρέχει τροφή για τον αυξανόμενο αστικό πληθυσμό. Ο Vergne οραματίζεται οι δομές αυτές να αλλάξουν δυναμικά τον

ιστό της ζωής της πόλης: «Μέσα από την παραγωγή και κατανάλωση τροφίμων, αυτός ο ουρανοξύστης δημιουργεί μια διακύμανση των διαφόρων πυκνοτήτων και συλλογών των ανθρώπων, φέρνοντας μαζί διαφορετικές κοινωνικές και πολιτισμικές ομάδες, δημιουργώντας νέες και απρόβλεπτες αστικές εμπειρίες που σχηματίζονται και διαχέονται μέσα στη ροή της ζωής στην πόλη».

Σχεδιασμένο για την περιοχή Yard Hudson του Μανχάταν, το Dystopian Farm του Eric Vergne που μοιάζει με φωλιά εντόμου, στοχεύει στο να παρέχει στη Νέα Υόρκη μια βιώσιμη πηγή τροφής, δημιουργώντας παράλληλα ένα δυναμικό κοινωνικό χώρο που ενσωματώνει τους παραγωγούς με τους καταναλωτές. Με βάση τη «λογική των υλικών των μηχανισμών των φυτών», ο βιομορφικός ουρανοξύστης διαμορφώνεται από τα φυτικά κύτταρα από φτέρες και παρέχει χώρο για αγροκτήματα, περιοχές κατοικίας, και αγορές. Αυτές οι οργανικές δομές θα αξιοποιήσουν ειδικά συστήματα ποτίσματος και ελεγχόμενο φωτισμό. Επίσης θα αξιοποιήσουν και τα επίπεδα του διοξειδίου του άνθρακα ώστε να ανταποκρίνονται

24

25

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

Όταν

τα κτίρια αντανακλούν τις δομές της φύσης

GHICAGO SPIRE, CHICAGO SANTIAGO CALATRAVA

Την πόλη του Σικάγο πρόκειται να κοσμήσει μια εκπληκτική κατασκευή που θα αναπτυχθεί πάνω από την ακτή σαν ένα ελικοειδές κοχύλι. Σχεδιασμένο από τον Ισπανό αρχιτέκτονα Santiago Calatrava, το 600μέτρων Chicago Spire θα είναι το δεύτερο ψηλότερο κτίριο στον κόσμο μετά την ολοκλήρωσή του το 2011. Είναι ένα όμορφο παράδειγμα βιομίμησης, που λαμβάνει ερεθίσματα από τη σπειροειδή δομή του ναυτίλου. Είναι μια εικονική σπείρα με μια διαχρονική μορφή. Το κτίριο θα έχει 150 ορόφους και θα διαθέτει περίπου 1.000 κατοικίες . Σε αντίθεση με άλλα ψηλά κτίρια τα οποία είναι πολυ-λειτουργικά, το chicago spire θα είναι όλο ένα κτίριο κατοικιών.

26

Ο σχεδιασμός του ήταν εμπνευσμένος από τη φύση, όπως τα περισσότερα από τα έργα του Calatrava. Ιδιαίτερη επιρροή προήλθε από τα σπειροειδή κελύφη κογχυλιών. Κάθε όροφος περιστρέφεται 2,44 βαθμούς από τον τον υποκείμενο, συνολικά 360 μοίρες, και μειώνεται σε πλάτος καθώς ο πύργος ανεβαίνει. Αυτή η σπειροειδής μορφή βοηθά στο να διαλύει τα βαριά καθοδικά ρεύματα αέρα που είναι συνηθισμένα στο Σικάγο και σε άλλες πόλεις με ψηλά κτίρια. Ο Calatrava, με την αγάπη του για τα θέματα της φύσης, έχει παρομοιάσει τη λεπτή σπείρα του με έναν κορμό δέντρου, και ένα κέλυφος κογχυλιού. Μια σπείρα φωτός που λάμπει προς τα πάνω και φωτίζει το νυχτερινό ουρανό.

27

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

2MILE HIGH ULTIMA TOWER, ANY DENSELY POPULATED URBAN ENVIRONMENT -EUGENE TSUI Ο αρχιτέκτονας Eugene Tsui, παίρνοντας έμπνευση για το σχεδιασμό του από το φυσικό κόσμο προτείνει τον Ultima Tower, μια κατασκευή με ύψος 2 μίλια. Δανείζεται τις αρχές σχεδιασμού των δέντρων και άλλων ζωντανών συστημάτων για να μειώσει την κατανάλωση ενέργειας. Το Ultima Tower είναι μια καινοτόμα πράσινη σχεδιαστική φιλοσοφία που προτείνει να χρησιμοποιεί δημιουργικά την επιφάνεια της γης και να επιτρέπει τη βιώσιμη κατανομή των πόρων μέσα σε ένα πυκνό αστικό περιβάλλον. Σχεδιασμένος για να αντέχει σε φυσικές καταστροφές, ο πύργος είναι πολύ σταθερός και αεροδυναμικός. Αντί να εξαπλώνεται οριζόντια η δομή αναπτύσσεται κάθετα από μια βάση με διάμετρο 7.000 πόδια - εμπνευσμένη εν μέρει από τις δομές των φωλιών των τερμιτών της Αφρικής, τη μεγαλύτερη δομή που δημιουργήθηκε ποτέ από ζωντανό οργανισμό. Περιτριγυρισμένο από όλες τις πλευρές από μια λίμνη, το κτίριο θα χρησιμοποιήσει ενσωματωμένα φωτοβολταϊκά ηλιακά κύτταρα για τις περισσότερες από τις απαιτήσεις ηλεκτρικής ενέργειας. Ο πύργος θα χρησιμοποιεί επίσης τη μετατροπή της ενέργειας της ατμόσφαιρας για να εκμεταλλεύεται τις διαφορές της ατμοσφαιρικής πίεσης του κάτω μέρους από την κορυφή του πύργου και θα μετατρέπει αυτή την απόκλιση σε ηλεκτρική ενέργεια. Αιολική ενέργεια από ανεμογεννήτριες θα χρησιμοποιηθεί επίσης για να τροφοδοτεί τον πύργο.

28

Όταν

τα κτίρια αντανακλούν τις δομές της φύσης

DIVES IN MISERICORDIA, ITALY RICHARD MEIER

Όπως τα δέντρα μεταφέρουν το νερό από τις ρίζες μέχρι τα εναέρια τμήματα, έτσι και οι σχεδιαστές εργάζονται σε μια μέθοδο για να μεταφέρουν το νερό από το κάτω μέρος του πύργου στην κορυφή, χρησιμοποιώντας τη διαφορά δυναμικού μεταξύ των δύο σημείων. Άλλα σημαντικά χαρακτηριστικά του σχεδιασμού περιλαμβάνουν «σώματα νερού» τοποθετημένα σε 12 διαφορετικά επίπεδα, 144 ανελκυστήρες στην περιφέρεια του κτιρίου, χρήση της κάθετης κίνησης μέσω πεπιεσμένου αέρα, ειδικά σχεδιασμένα παράθυρα με αεροδυναμικά κάλυπτρα ανέμου, καθρέφτες που αντανακλούν για να φέρουν το ηλιακό φως μέσα στο κτίριο , ανοικτά μπαλκόνια με κήπους, ηλεκτρικά αυτοκίνητα που λειτουργούν με προπάνιο και αέριο υδρογόνου και πλήρη απουσία κινητήρων εσωτερικής καύσης ή τοξικών ρύπων. Ο Tsui οραματίστηκε το κτίριο ως ένα μεγάλο οικοσύστημα γεμάτο με δομές που «ζουν και αναπνέουν».

29

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ Στην ανατολική προαστιακή περιοχή της Ρώμης, βρίσκεται η Εκκλησία του 2000 “Dives in Misericordia” από τον αρχιτέκτονα Richard Meier, που κέρδισε το διεθνή διαγωνισμό το 1996. Η εκκλησία έχει σχεδιαστεί ως μια σύνθεση βασικών στοιχείων, που αναφέρονται στην καθαρότητα του κύβου και της σφαίρας, και στους μεταξύ τους χώρους και συνδέσεις. Πλησιάζοντας την εκκλησία από την πλευρά του δρόμου, τα τρία τεράστια κοχύλια δείχνουν την παρουσία τους. Χαρακτηρίζονται από μικρού πάχους κελύφη, κυματοειδή κίνηση και απουσία ανοιγμάτων στις μεγάλες λευκές επιφάνειες σκυροδέματος. Τα περιβλήματα είναι φτιαγμένα από προκατασκευασμένα αυτόνομα καμπυλωτά πάνελ σκυροδέματος, και συναρμολογούνται στεγνά. Η Italcementi (πολυεθνική εταιρία που παράγει τσιμέντο και προκατασκευασμένο σκυρόδεμα) ανέπτυξε και κατοχύρωσε

Όταν

τα κτίρια αντανακλούν τις δομές της φύσης

με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας ένα νέο είδος λευκού αυτοκαθαριζόμενου τσιμέντου, που ονομάζεται Bianco TX Millenium και χρησιμοποιήθηκε στο κτίριο. Ο πρόβολος που επιτεύχθηκε είναι εντυπωσιακός, και σχετίζεται με το πάχος και την επέκταση των «πανιών». Στο εσωτερικό, είναι προφανής η πρόβλεψη για φυσικό φωτισμό, ο οποίος έρχεται μέσα από τα κενά μεταξύ των στερεών στοιχείων και φωτίζει ολόκληρο το χώρο: η κύρια πηγή του διάχυτου φωτός είναι η γυάλινη οροφή μεταξύ των κελυφών, αλλά νωρίς το πρωί και αργά το απόγευμα το φως του ήλιου διαπερνά την πρόσοψη της εισόδου και την πρόσοψη της Αγίας Τράπεζας, δίνοντας καταπληκτικά ατμοσφαιρικά αποτελέσματα. Η όλη ιδέα του σχεδιασμού βασίζεται στην αντίθεση μεταξύ κύβου και σφαίρας, και ο σαφής διαχωρισμός -ή σύνδεσηείναι ο κύριος χώρος της Εκκλησίας. Μερικά τετράγωνα αίθρια και πράσινες βεράντες καθιστούν μέρος του γενικού σχεδιασμού, όπως το καμπαναριό, στη δεξιά πλευρά της εκκλησίας. Η εκκλησία τυγχάνει να είναι σε μια σχετικά ανοιχτή περιοχή των πρόσφατων ρωμαϊκών επεκτάσεων, κι έτσι το πάρκο στο φόντο και το πέτρινο δάπεδο δίνουν την αίσθηση μιας πισίνας νερού που περιέχει την «πλωτή σαν σκάφος με πανιά» εκκλησία.

30

31

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

SEED CATHEDRAL, SHANGHAI THOMAS HEATHERWICK

Όταν

τα κτίρια αντανακλούν τις δομές της φύσης

Το περίπτερο του Ηνωμένου Βασιλείου στην Expo 2010, κοινώς γνωστό ως καθεδρικός ναός των σπόρων, ήταν μια γλυπτική δομή που δημιουργήθηκε από τον σχεδιαστή Thomas Heatherwick και κέρδισε το χρυσό βραβείο για τον καλύτερο σχεδιασμό περιπτέρου. Το έργο έχει πλέον διαλυθεί, με μερικές ράβδους να έχουν δωριστεί σε σχολεία, μερικές στο World Expo Museum και κάποιες να δημοπρατούνται για φιλανθρωπικούς σκοπούς. Σε μια παρουσίαση του έργου του, ο σχεδιαστής εξήγησε τη σύλληψη και τελικά πραγμάτωση της ιδέας του: «Επειδή πολλοί από τους επισκέπτες της έκθεσης θα δούνε το περίπτερο μόνο από το εξωτερικό και πολλοί άλλοι μόνο στο διαδίκτυο ή στην τηλεόραση, συνειδητοποιήσαμε ότι το εξωτερικό του περιπτέρου θα έπρεπε να εκφράζει το τι συμβαίνει στο εσωτερικό. Ο τρόπος για να επιτευχθεί αυτό ήταν το κτίριο να αποτελεί μια εκδήλωση του περιεχομένου του. Λαμβάνοντας υπόψη μας το θέμα της έκθεσης, το οποίο ήταν το μέλλον των πόλεων («καλύτερη πόλη, καλύτερη ζωή»), αρχίσαμε να διερευνούμε τις σχέσεις ανάμεσα στις πόλεις και τη φύση και τη σημασία των φυτών για την ανθρώπινη υγεία, την οικονομική επιτυχία και την κοινωνική αλλαγή. Προβλέποντας ότι πολλά από τα περίπτερα της έκθεσης θα ακολουθούσαν αρχιτεκτονικές τάσεις για τη σύλληψη της μορφής, επιλέξαμε αντ ‘αυτού να επικεντρωθούμε στη διερεύνηση της υφής. Σε αυτή την περιοχή με τους πολλούς ανέμους δίπλα στο ποτάμι, θέλαμε να κάνουμε την πρόσοψη του κτιρίου να συμπεριφέρεται σαν γρασίδι. Επίσης, φάνηκε ότι αν μεγεθύνεις αρκετά την υφή ενός κτιρίου, η υφή θα γίνει στην ουσία η μορφή του. Ήμασταν ενθουσιασμένοι με την ιδέα να είναι το εξωτερικό του κτιρίου τόσο αόριστο ώστε να μη μπορείς να χαράξεις μια διαχωριστική γραμμή μεταξύ του κτιρίου και του ουρανού, επειδή συγχωνεύονται μεταξύ τους. Αυτή η έννοια της υφής μας έδωσε έναν τρόπο να συνδέσουμε το θέμα της φύσης και των πόλεων: το περίπτερό μας θα μπορούσε να είναι ένας καθεδρικός ναός των σπόρων, οι οποίοι είναι πάρα πολύ σημαντικοί για την οικολογία του πλανήτη, την ανθρώπινη διατροφή και την ιατρική. Ο «καθεδρικός ναός των σπόρων» είναι ένα κουτί,15x10 μέτρα . Από κάθε επιφάνεια προεξέχουν ασημένιες ίνες,

32

33

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

Όταν

τα κτίρια αντανακλούν τις δομές της φύσης

που αποτελούνται από 60.000 πανομοιότυπες ράβδους καθαρού ακρυλικού, με 7,5 μέτρα μήκος, οι οποίες εκτείνονται μέσω των τοιχωμάτων του κουτιού και δημιουργούν ένα κτίριο που μπορεί να κινείται στον άνεμο. Και έτσι όλο το κατασκεύασμα θα μπορεί να κινείται απαλά όταν φυσά ο άνεμος. Και στο εσωτερικό, το φως της ημέρας, κάθε μία είναι μια οπτική ίνα και φέρνει φως στο κέντρο. Και τη νύχτα κάθε μία εκπέμπει τεχνητό φως προς τα έξω. Και μέσα δεν υπάρχει τίποτα, δεν υπάρχει η φωνή κάποιου διάσημου ηθοποιού, δεν υπάρχουν προβολές, δεν υπάρχει τηλεοράσεις, δεν υπάρχει εναλλαγή χρωμάτων, υπάρχει απλά σιωπή και μια δροσερή θερμοκρασία. Και αν περάσει ένα σύννεφο, μπορείτε να δείτε το σύννεφο στις άκρες από όπου περνάει το φως».

34

35

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

Όταν

τα κτίρια αντανακλούν τις δομές της φύσης

THE BRAIN LIBRARY, BERLIN NORMAN FOSTER Αυτή η κατασκευή είναι η φιλολογική βιβλιοθήκη του Βερολίνου, σχεδιασμένη από τον άγγλο αρχιτέκτονα Norman Foster, που άνοιξε τις πύλες της το 2005. Η βιβλιοθήκη αποτελεί μέρος του ελεύθερου πανεπιστημίου της πανεπιστημιούπολης του Βερολίνου. Για να έρχεται σε συμφωνία με το διανοητικό σκοπό του πανεπιστημίου, η βιβλιοθήκη μοιάζει με έναν ανθρώπινο εγκέφαλο. Τα κύρια συστατικά του είναι χάλυβας και γυαλί. Συνηθίζοντας αυτήν την μεταφορά, οι επισκέπτες μπορούν καλά να δουν όλο και περισσότερες ομοιότητες μεταξύ του κτιρίου βιβλιοθήκης του Foster όχι μόνο με τη μορφή αλλά και με την κατασκευή και λειτουργία του ανθρώπινου εγκεφάλου. Όπως ένα ανθρώπινο κρανίο που προφυλάσσει τον εγκέφαλο, η νέα θολωτού σχήματος βιβλιοθήκη βρίσκεται σε ένα από τα εσωτερικά προαύλια της ορθογωνικής διάταξης κτιρίων της πανεπιστημιούπολης. Ένα διπλό κέλυφος που υποστηρίζεται από μια δομή χάλυβα ευρείας έκτασης εσωκλείει τη συγκεκριμένη δομή πέντε ορόφων της βιβλιοθήκης. Το εξωτερικό περίβλημα αποτελείται από ελαφριές μεταλλικές επιφάνειες και 40% από γυάλινα στοιχεία. Η εσωτερική «μεμβράνη» είναι κατασκευασμένη από διαφανείς γυάλινες ίνες που χρησιμοποιούνται για να φιλτράρουν το φως της ημέρας, δημιουργώντας μια ατμόσφαιρα συγκέντρωσης, με διαφανή επίσης διάσπαρτα ανοίγματα που επιτρέπουν τη στιγμιαία θέα του ουρανού και αναλαμπές του φωτός του ήλιου. Η νέα βιβλιοθήκη λέγεται ότι προσέλκυσε ακόμη περισσότερο κόσμο εξαιτίας της αρχιτεκτονικής της μορφής και της μεταφοράς της με τον ανθρώπινο εγκέφαλο ως συμβολισμό. Αποτελεί σημείο αναφοράς αλλά και τοπόσημο για την περιοχή. Το διάστημα μεταξύ του εσωτερικού και εξωτερικού κελύφους χρησιμεύει ως κανάλι αέρα για το φυσικό φωτισμό

36

37

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

Όταν

τα κτίρια αντανακλούν τις δομές της φύσης

ανελκυστήρα, υγειονομικά δωμάτια και δωμάτια για τον τεχνικό εξοπλισμό. Για να πιάσουμε για ακόμη μια φορά τη μεταφορά του εγκεφάλου, οι παράλληλοι κεντρικοί πυρήνες αντιστοιχούν στο διάμεσο εγκέφαλο με το μεγάλο ταξινομημένο κατά ζεύγος δύο θαλάμων πυρήνα του. Ο διάμεσος εγκέφαλος μεταβιβάζει όλη την αισθητήρια υποδοχή από τον εξωτερικό κόσμο στον εγκεφαλικό φλοιό. Στους όρους της βιβλιοθήκης, οδηγεί τους χρήστες από τον εξωτερικό κόσμο στα γραφεία των αναγνωστών. Κοντά στο διάμεσο οι λειτουργίες του μέσου εγκεφάλου μεταφέρουν τις πληροφορίες από πάνω προς τα κάτω σαν μια οδός με τα κομμάτια νεύρων. Από την άποψη της βιβλιοθήκης, τα καλώδια που περνούν από τον κεντρικό πυρήνα στα γραφεία των αναγνωστών αντιπροσωπεύουν το νευρικό κομμάτι. Τα μισά από τα γραφεία είναι δικτυωμένα στην αριστερή πλευρά της βιβλιοθήκης, όπου στον ανθρώπινο εγκέφαλο ενσωματώνονται η γλώσσα και η επικοινωνιακή ικανότητα.

και εξαερισμό του κτιρίου. Η ροή του αέρα μπορεί να ρυθμιστεί μέσω των ελέγξιμων καλυμμάτων στο εξωτερικό κέλυφος. Αυτό το σύστημα χρησιμοποιεί περίπου 35% λιγότερη ενέργεια από μια χαρακτηριστική οικοδόμηση ενός παρόμοιου μεγέθους. Οι αγωγοί νερού που τρέχουν μέσω του συγκεκριμένου πυρήνα του κτιρίου θα επιτύχουν τη θέρμανση και την ψύξη. Το σκυρόδεμα χρησιμεύει επίσης ως ένας οικονομικός συσσωρευτής θερμότητας. Σύμφωνα με τη μεταφορά του εγκεφάλου, αυτό το άσπρο εσωτερικό κέλυφος μπορεί να προσδιοριστεί με την εγκεφαλική μεμβράνη. Το «κρανίο» καλύπτει ένα συμπαγές κτίριο με πέντε επίπεδα που έχουν σχεδόν το ίδιο πάτωμα σε κάτοψη, η οποία γίνεται μικρότερη σε μέγεθος καθώς ανεβαίνουμε στα ανώτερα επίπεδα. Πάλι, όπως ένας εγκέφαλος χωρίζεται ξεκάθαρα σε ένα δεξί και αριστερό ημισφαίριο. Το τμήμα μεταξύ των δύο λοβών του εγκεφάλου είναι ιδιαίτερα εμφανές στα τρία ανώτερα επίπεδα που υποχωρούν σε στοές γύρω από το αίθριο της περιοχής εισόδου της βιβλιοθήκης

38

στον πρώτο όροφο. Ένα κεντρικό αν όχι μικρότερο άνοιγμα από το αίθριο του πρώτου ορόφου στο υπόγειο θα δημιουργήσει μια γενναιόδωρη αίσθηση του χώρου κάτω από εκεί.

Επιπλέον, οι χρήστες θα έχουν πρόσβαση στο πανεπιστημιακό δίκτυο από το ασύρματο τοπικό δίκτυο μέσα σε ολόκληρη τη βιβλιοθήκη. Το τεχνικό κέντρο ελέγχου βρίσκεται στο κεντρικό οπίσθιο μισό του υπογείου. Αυτό είναι κατά προσέγγιση

το ίδιο μέρος όπου στον ανθρώπινο εγκέφαλο βρίσκονται η παρεγκεφαλίδα και ο μίσχος του εγκεφάλου. Οι κινητικές λειτουργίες του μίσχου του εγκεφάλου δεν έρχονται σε αντίθεση από εκείνες του τεχνικού κέντρου ελέγχου της βιβλιοθήκης, η οποία εποπτεύει το σύστημα κλιματισμού εξοικονόμησης ενέργειας συμπεριλαμβανομένης της φυσικής διατήρησης εξαερισμού και της σταθερής θερμοκρασίας. Το συνολικό ποσοστό των ραφιών κατανέμεται άνισα στα πέντε επίπεδα λόγω του υποχωρούντος σχεδίου των ορόφων. Εντούτοις, η ρύθμιση των ραφιών ακολουθεί το ίδιο σχέδιο σε κάθε επίπεδο προκειμένου να επιτευχθεί μια μέγιστη εκμετάλλευση του διαθέσιμου χώρου. Ο φωτισμός καθορίζεται στο ανώτατο όριο στη μέση των διαδρόμων, εκτός από το ανώτατο επίπεδο, όπου ο φωτισμός καθορίζεται στα ίδια τα ράφια. Οι αρχιτέκτονες έχουν αποφασίσει το χρώμα για τα ράφια να είναι γκρι προκειμένου να ταιριάζουν με τις οροφές από σκυρόδεμα και τους γκρίζους τοίχους με επικάλυψη από τάπητα. Η επιλογή του σκυροδέματος ως υλικού αλλά και το γκρι χρώμα όλων των στοιχείων της βιβλιοθήκης οφείλεται στο ότι οι αρχιτέκτονες θέλανε να δείχνει το κτίριο πιο σταθερό και κατ’ επέκταση πιο

Επίσης προτού καν μπουν οι επισκέπτες στη βιβλιοθήκη, τους προσφέρονται μερικά ντουλάπια σε μια περιοχή ελεύθερης πρόσβασης για να τοποθετήσουν τα προσωπικά τους αντικείμενα. Το γραφείο κυκλοφορίας βρίσκεται στον πρώτο όροφο, ακριβώς στο κέντρο του αιθρίου, που είναι κατά προσέγγιση η θέση όπου βρίσκεται το οπτικό νεύρο σε έναν ανθρώπινο εγκέφαλο. Η επίβλεψη, ένα από τα καθήκοντα του προσωπικού στο γραφείο κυκλοφορίας, θα υποστηριχθεί από ένα αυτοματοποιημένο σύστημα βιβλίοανίχνευσης, το οποίο θα εγκατασταθεί και στις δύο πλευρές του γραφείου. Τα διαφορετικά επίπεδα πατωμάτων συνδέονται με μια κεντρική ανοικτή σκάλα και στους δύο παρακείμενους κεντρικούς πυρήνες κτιρίων. Οι πυρήνες είναι παράλληλες κατασκευές με σκάλες έκτακτης ανάγκης, έναν

39

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

συνεπές στη μίμηση του εγκεφάλου. Τα καθίσματα των 636 αναγνωστών βρίσκονται κοντά στα ανοικτά αίθρια σε ένα συνεχόμενο γραφείο που τρέχει κατά μήκος των εξωτερικών κιγκλιδωμάτων σε κάθε επίπεδο. Τα τρία ανώτερα επίπεδα έχουν κυματοειδή μορφή όπως οι λοβοί του εγκεφάλου. Με παρόμοιο με τον τρόπο με τον οποίο η επιφάνεια του εγκεφάλου επεκτείνεται, αυτό το σχέδιο επιτρέπει έναν μεγαλύτερο αριθμό χώρων εργασίας για τους αναγνώστες. Στην πραγματικότητα, ο συνολικός αριθμός των θέσεων θα ξεπεράσει μακράν εκείνων που είναι διαθέσιμες στις αρχικές υπηρεσιακές βιβλιοθήκες. Στον ανθρώπινο εγκέφαλο τα όρια, αποκαλούμενα εγκεφαλικός φλοιός, είναι το κύριο όργανο ενσωμάτωσης του κεντρικού νευρικού συστήματος. Εκεί είναι το μέρος όπου η πραγματική λειτουργία του εγκεφάλου επιτελείται: η γλώσσα γίνεται αντιληπτή, σήματα στέλνονται για παρότρυνση κίνησης και η εμπειρία αποθηκεύεται για μνήμη. Αυτό είναι επίσης, κατά προσέγγιση, αυτό που οι αναγνώστες είναι υποτιθέμενοι ότι κάνουν στον εγκεφαλικό φλοιό της βιβλιοθήκης στα γραφεία κατά μήκος

40

Όταν

τα κτίρια αντανακλούν τις δομές της φύσης

των εξωτερικών κιγκλιδωμάτων σε όλα τα επίπεδα πατωμάτων: για να καταλάβουν, για να μετασχηματίσουν και να αποθηκεύσουν τις πληροφορίες, είτε σε χαρτί ή όπως γίνεται πάντα συχνότερα, ηλεκτρονικά. Οι χρήστες δεν έχουν καμία άμεση πρόσβαση στα γραφεία των βιβλιοθηκάριων, επειδή ολόκληρη η διοίκηση βιβλιοθηκών θα βρεθεί έξω από τον εγκέφαλο, στο κύριο πανεπιστημιακό κτίριο. Αυτός ο χωρικός διαχωρισμός του δωματίου ανάγνωσης και της διοίκησης βιβλιοθηκών είναι χαρακτηριστικός της αρχιτεκτονικής του νέου κτιρίου: η βιβλιοθήκη θα είναι έτοιμη προς χρήση από τους αναγνώστες που δεν πρέπει να έχουν επίγνωση των εργασιών που γίνονται στα διοικητικά γραφεία. Εντούτοις, τα δύο κτίρια συνδέονται φυσικά μέσω μιας μετάβασης στο υπόγειο. Αυτή η σήραγγα θα επιτρέψει επίσης στους χρήστες την πρόσβαση σε ένα δωμάτιο ομαδικής μελέτης, στο δωμάτιο κατάρτισης υπολογιστών και στις εγκαταστάσεις εκτύπωσης που βρίσκονται στο υπόγειο του κτιρίου διοίκησης.

41

Όταν

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

τα κτίρια αντανακλούν τις δομές της φύσης

BISHOPSGATE TOWER, LONDON

πρόσοψη χωρίς να χρησιμοποιηθούν κυρτά στοιχεία σύνθεσης. Τα «έξυπνα» υλικά που συνθέτουν την πρόσοψη στοχεύουν στη συλλογή ηλιακής ενέργειας και τη διευκόλυνση του φυσικού εξαερισμού. Η μορφή της βάσης του πύργου σηματοδοτεί από μακριά την είσοδο στο κοινό. Η κορυφή του πύργου επιτρέπει να ταλαντευτεί μόνο περίπου 5 εκατοστά. Ο προηγμένος σχεδιασμός μεγιστοποιεί τη χρήση του φυσικού φωτός, ενώ μειώνει τη χρήση του ηλεκτρικού φωτισμού, εξοικονομώντας ηλεκτρική ενέργεια.

KOHN PEDERSEN FOX Ο Bishopsgate Tower είναι μια έξυπνη πρόταση του Kohn Pedersen Fox για ένα πύργο γραφείων στην καρδιά της οικονομικής περιοχής του Λονδίνου. Το πολυώροφο κτίριο της οδού Bishopsgate της Βρετανικής πρωτεύουσας με τους 60 ορόφους, έχει ύψος 288 μέτρα. Ο Bishopsgate Tower είναι μια εφαρμογή ενεργειακού πύργου, που λειτουργεί καταλυτικά για το περιβάλλον, θα μπορούσαμε να πούμε «έξυπνα», συνδυάζοντας μερικές από τις βασικότερες αρχές του βιοκλιματικού σχεδιασμού. Σήμερα, σε μια εποχή υπερκατανάλωσης ενεργειών, η σύνθετη αυτή κατασκευή βρίσκει εφαρμογή στα μεγάλα αστικά κέντρα και δίνει λύσεις σε ανάγκες στέγασης γραφείων μεγάλων εταιριών ή ακόμη και κατοικιών. Ο ενεργειακός πύργος (Energy Tower) είναι μια μέθοδος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας που εφαρμόζεται σε πολυώροφα κτίρια και προσφέρει υγιεινό χώρο στους χρήστες και μεγαλύτερο σεβασμό στο περιβάλλον. Είναι μια πνευματική δημιουργία του Dr. Phillip Carlson και έχει αναλυθεί εκτενώς από τον καθηγητή Dan Zaslavsky. Ένας ενεργειακός πύργος παράγει ηλεκτρική ενέργεια με κατάλληλο σχεδιασμό και εκμετάλλευση της ενέργειας του αέρα που έρχεται σε επαφή με το σώμα του κτιρίου. Έχει το σχήμα ενός ψηλού κοίλου κυλίνδρου, που λειτουργεί με σύστημα ψεκασμού ύδατος στην κορυφή. Το νερό αντλείται και μεταφέρεται μέχρι την κορυφή του πύργου και ψεκάζεται στη συνέχεια μέσα στον πύργο, δροσίζοντας το θερμό αέρα που αιωρείται στην κορυφή. Ο δροσισμένος αέρας, που είναι πυκνότερος από τον εξωτερικό θερμότερο αέρα, πέφτει στο κατώτατο σημείο του κυλίνδρου και προκαλεί ένα στρόβιλο στο κατώτατο σημείο του κυλίνδρου. Ο στρόβιλος συνδέεται με μια γεννήτρια που με τη σειρά της

42

παράγει

την

ηλεκτρική

ενέργεια.

Ο πύργος πρέπει βέλτιστα να τοποθετηθεί σε ένα καυτό ξηρό κλίμα, το οποίο επιτρέπει έτσι τη μέγιστη εξαγωγή της ενέργειας από τον αέρα. Το νέο κτίριο έχει 52 επίπεδα γραφείων και τα επίπεδα οικονομικών εμπορικών συναλλαγών που εγκαθίστανται στα επίπεδα 3 έως 9. Κάθε όροφος εναλλακτικά μπορεί να διασπασθεί σε δύο μέρη, ενώ ακόμη και να γίνει τελείως διαμπερής. Η λεπτομέρεια της κορυφής του πύργου μοιάζει σαν τυχαία απόληξη και μετά την κατασκευή του κτιρίου είναι πιθανό ότι το κτίριο θα αποκτούσε το παρωνύμιο «helter skelter» (=τσουλήθρα). Στον 43ο όροφο υπάρχει ένα sky lobby και ένα εστιατόριο που θα αποτελούσε το πλεονεκτικότερο και το υψηλότερο δημόσιο σημείο του Λονδίνου. Το σύστημα αερισμού των προσόψεων αποτελείται από διαδοχικά αλληλοκαλυπτόμενα επίπεδα γυάλινα πάνελ, μιμούμενο το δέρμα του φιδιού και βρίσκοντας ταυτόχρονα την απάντηση για την εντυπωσιακή κυρτή

43

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

CACTUS TOWER, QATAR AESTHETICS GO GROUP

44

Όταν

τα κτίρια αντανακλούν τις δομές της φύσης

Το σχέδιο του κτιρίου που είναι εμπνευσμένο από τον κάκτο για το νέο υπουργείο δημοτικών υποθέσεων και γεωργίας στο Κατάρ, αποτελείται από ένα θεαματικό κτίριο γραφείων και ένα γειτονικό βοτανικό θόλο και είναι ένα παράδειγμα βιομιμητικής. Το ενεργειακά αποδοτικό κτίριο έχει σχεδιαστεί από τους Aesthetics GO Group. Το σχέδιο παίρνει τη μορφή του από το υψηλής αντοχής φυτό της ερήμου, τον κάκτο, και μιμείται την ικανότητά του να ευδοκιμεί ακόμη και στα σκληρά κλίματα των ερήμων με υψηλές θερμοκρασίες, παρόμοια με το κλίμα του Κατάρ, μια καυτή χώρα που καλύπτεται στην άμμο και έχει βροχοπτώσεις μόνο 3,2 ιντσών. Το κτίριο-κάκτος έχει σχεδιαστεί με γνώμονα την ενεργειακή αποδοτικότητα. Τα στέγαστρα στα παράθυρα μπορούν να ανοίγουν ή να κλείνουν για να ταιριάξουν στην επικρατούσα θερμοκρασία. Μιμείται έτσι τη δραστηριότητα του κάκτου που εκτελεί την εφίδρωση κατά τη διάρκεια της νύχτας παρά κατά τη διάρκεια της ημέρας προκειμένου να διατηρήσει το νερό. Ο θόλος στη βάση του πύργου θα στεγάσει ένα βοτανικό κήπο και για πρόσθετα «πράσινα» στοιχεία θα περιλαμβάνει εγκαταστάσεις και κατάλληλα διαμορφωμένους κήπους με τη χρήση φυτών τα οποία θα καθαρίζουν το νερό των αποβλήτων.

45

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

Όταν

τα κτίρια αντανακλούν τις δομές της φύσης

BEIJING NATIONAL STADIUM, BEIJING HERZOG & DE MEURON

Το εθνικό στάδιο του Πεκίνο, γνωστό και ως “φωλιά του πουλιού”, είναι ένα γήπεδο στο Πεκίνο, στην Κίνα, που σχεδιάστηκε από το ελβετικό γραφείο Herzog & de Meuron για τους θερινούς και τους παραολυμπιακούς αγώνες του 2008. Η παρομοίωση με φωλιά οφείλεται στον ιστό των στραμμένων τμημάτων χάλυβα που στηρίζουν τη στέγη. Η όλη δομή του γηπέδου σχηματίζει ένα πλέγμα, που μοιάζει με τα κλαδιά που υφαίνονται στις φωλιές των πουλιών.Ο αρχιτέκτονας Jaoques Herzog περιέγραψε την όψη ως “ένα αρχιτεκτονικό δάσος”. Η μορφή προήλθε από την πρόθεση των αρχιτεκτόνων να αποκρύψουν το σκελετό της αναδιπλούμενης οροφής που ήταν αρχικά σχεδιασμένη να κατασκευαστεί. Η αναδιπλούμενη οροφή αφαιρέθηκε αργότερα από το σχέδιο, αλλά είχε ήδη εμπνεύσει το πιο αναγνωρίσιμο στοιχείο του γηπέδου.

46

47

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

21st CENTURY OASIS, TAIWAN SOU FUJIMOTO ARCHITECTS

Όταν

τα κτίρια αντανακλούν τις δομές της φύσης

Το “21st Century Oasis,” είναι μια πρόταση από τους Sou Fujimoto Architects σε συνεργασία με την ταϊβανέζικη εταιρεία, Fei & Cheng associates που κέρδισε το πρώτο βραβείο στο διαγωνισμό ¨Τaiwan Tower International Competition¨. Η ιδέα για τον πύργο προήλθε από το τοπικό δέντρο Banyan που χαρακτηρίζεται από τις τεμνόμενες ρίζες του που δημιουργούν μια στέρεη βάση για να επεκταθεί το δέντρο προς τα πάνω. Η διασταύρωση των υποστυλωμάτων που απαρτίζουν την πρόσοψη του πύργου θα δημιουργήσει έναν ελκυστικό συνδυασμό του εσωτερικού και εξωτερικού χώρου που περιλαμβάνονται μέσα στην ίδια δομή. Η πορώδης φύση των τοίχων του πύργου θα δημιουργήσει φωτισμό που είναι παρόμοιος με το περπάτημα μέσα σε ένα κατάφυτο δάσος. Ο πύργος θα φτάσει σε ύψος περίπου 1.000 ποδιών από το έδαφος, αλλά δεν είναι μόνο αυτό. Ένα “νησί” στην οροφή θα κατασκευαστεί για να έχει θέα στην πόλη. Γεμάτο πράσινο, το “νησί” θα ενσωματώσει τη φύση στο ήδη υπάρχων τοπίο και ενδεχομένως

48

49

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

Ο δικτυωτός σχεδιασμός της δομής παρέχει προστασία από τους σεισμούς και ελαχιστοποιεί την ανάγκη για τον έλεγχο του κλίματος ή του φωτισμού της ημέρας. Τα συστήματα των υποστυλωμάτων θα στηρίξουν τα διάφορα εστιατόρια και καταστήματα, τα οποία θα επωφεληθούν από την συλλογή των ομβρίων υδάτων του κτιρίου, τις ανεμογεννήτριες, τους ηλιακούς συλλέκτες και το φυσικό εξαερισμό.

τα κτίρια αντανακλούν τις δομές της φύσης

SWISS RE HEADQUARTERS

να γίνει ένας πόλος για την πράσινη κατασκευή στην Ταϊβάν. Αλλά ο πύργος δεν πήρε το βραβείο του πράσινου κτιρίου του χρόνου μόνο και μόνο για έναν κήπο στον ουρανό. Θα διαθέτει καινοτόμα κατασκευή για να μειώσει τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα. Η δομή θα συλλέγει τα όμβρια ύδατα, θα δημιουργεί ενέργεια μέσω ηλιακών συλλεκτών και αντλιών θερμότητας από το έδαφος, μαζί με το φυσικό εξαερισμό του. Για τη διάρκεια της νύχτας, τα υποστυλώματα θα είναι εφοδιασμένα με φώτα LED που θα αλλάζουν σε χρώμα και ένταση. Ο πύργος θα είναι σε θέση να μεταβαίνει σε μια «κατάσταση ύπνου», όπου τα φώτα θα θολώνουν, γεγονός που θυμίζει τα κινεζικά φανάρια. Έξι όροφοι (δύο κάτω από το έδαφος, τέσσερις παραπάνω) θα στεγάσουν ένα μουσείο, ένα περιβαλλοντικό σταθμό παρακολούθησης της ποιότητας, και έναν κήπο στην οροφή που θα προσφέρει εκπληκτική θέα στο κέντρο της πόλης.

Όταν

Οι σχεδιαστές ελπίζουν να επιτευχθεί η πιστοποίηση LEED Gold για το έργο, και να δημιουργηθεί ένα αξέχαστο σύμβολο για την πράσινη ανάπτυξη στον 21ο αιώνα. Οι κυβερνητικοί εκπρόσωποι ελπίζουν να ανοίξει ο πύργος για το κοινό μέχρι το 2017, αλλά αυτοί που σχετίζονται με το έργο υποστηρίζουν ότι το χρονοδιάγραμμα μπορεί να παραταθεί λόγω ανησυχιών για την έγκριση του προϋπολογισμού. Όποτε και να ολοκληρωθεί, το «Oasis Tower» θα φέρει τα αστικά πάρκα σε μια νέα εποχή βιωσιμότητας και σχεδιασμού. Ο κ. Fujimoto λέει ότι τα υποστυλώματα ήταν εμπνευσμένα από τις ρίζες που στηρίζουν και βοηθούν την ανάπτυξη των κλαδιών των δέντρων banyan.

Το πιο αξιοσημείωτο εμπνευσμένο από σφουγγάρι κτίριο είναι η δημιουργία του αρχιτέκτονα Norman Foster στο Λονδίνο, ο πύργος Swiss Re. Ο πύργος αυτός όχι μόνο χρησιμοποιεί ένα μοναδικό σύστημα τριπλού πλέγματος δοκαριών σαν το σκελετό του σφουγγαριού, αλλά και ένα δίκτυο αξόνων και τρυπών μέσα στα πολλά πατώματα που αντιγράφει το σύστημα φιλτραρίσματος και το σύστημα κυκλοφορίας που χρησιμοποιεί το σφουγγάρι για την επιβίωσή του. Αυτό το μοναδικό σύστημα εξαερισμού επέτρεψε στο κτίριο να λειτουργεί με το μισό ενεργειακό κόστος σε σχέση με ένα τυπικό κτίριο του ίδιου μεγέθους. Φημολογείται ότι είναι ο πρώτος περιβαλλοντικός βιώσιμος ουρανοξύστης του Λονδίνου. Τα παράθυρα στους φωταγωγούς ανοίγουν αυτόματα για να ενισχύσουν το σύστημα κλιματισμού με φυσικό αερισμό, γεγονός που αναμένεται να εξοικονομεί ενέργεια μέχρι και 40% κάθε χρόνο. Οι κατόψεις διαμορφώνονται όπως τα λουλούδια, με μια κυκλική περίμετρο και εσοχές από 6 τριγωνικά φωτισμένα γήπεδα. Οι εσοχές παραμένουν σταθερού μεγέθους σε κάθε επίπεδο, ενώ ο χώρος ανάμεσά τους μειώνεται. Η κάτοψη είναι στραμμένη διαδοχικά σε κάθε όροφο, δημιουργώντας μια σειρά από σπειροειδή πενταόροφα αίθρια που εντείνουν το συνολικό ύψος του κτιρίου. Το περίφημο εξαγωνικό κέλυφος είναι εμπνευσμένο από το σφουγγάρι Venus Flower Basket Sponge ή αλλιώς Euplectella aspergillum. Αυτό το ειδικό σφουγγάρι αποτελείται από ένα πλέγμα που μοιάζει με σκελετό και είναι γυαλιστερό και λαμπερό. Τα διάφορα επίπεδα του ινώδους πλέγματος βοηθούν στο να διαχέουν τις πιέσεις του οργανισμού σε διάφορες κατευθύνσεις και το στρογγυλό σχήμα του μειώνει τις δυνάμεις των ισχυρών ρευμάτων νερού. Και οι δύο αυτές δυνατότητες εμφανίζονται και εφαρμόζονται στο σχεδιασμό του πύργου του Foster.

50

51

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

WATER BUILDING RESORT Πρόκειται για ένα πολυτελές ξενοδοχείο σε σχήμα μιας τεράστιας σταγόνας νερού που είναι σχεδιασμένο για να μετατρέπει τον αέρα σε πόσιμο νερό με τη βοήθεια της ηλιακής ενέργειας. Το Water Building Resort δεν είναι μόνο αρχιτεκτονικά εντυπωσιακό, οι σχεδιαστές του, από το γραφείο orlando de urrutia, ελπίζουν ότι θα είναι το πρώτο κτίριο στον κόσμο, ικανό να μετατρέπει τον αέρα σε καθαρό νερό χρησιμοποιώντας μια πρωτοποριακή γεννήτρια και ηλιακή ενέργεια. Η πρόσοψη του κτιρίου έχει σχεδιαστεί για να κοιτάει τον ήλιο και καλύπτεται από φωτοβολταϊκά γυαλιά, τα οποία όχι μόνο επιτρέπουν να μπει το φως, αλλά και αιχμαλωτίζουν αποτελεσματικά τις ακτίνες του ήλιου για να τις μετατρέψουν σε ηλιακή ενέργεια. Η αντίθετη πλευρά του κτιρίου χρησιμοποιεί ένα δικτυωτό σχεδιασμό για τον εξαερισμό και ο αέρας αξιοποιείται επίσης για την παραγωγή φρέσκου νερού χρησιμοποιώντας μια μοναδική γεννήτρια - την TeexMicron. Η γεννήτρια TeexMicron έχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί σε θερμά, υγρά κλίματα. Η νέα αυτή τεχνολογία επιτρέπει στη γεννήτρια να χρησιμοποιήσει τη συμπύκνωση και εξάτμιση του αέρα του ωκεανού. Το κτίριο θα διαθέτει επίσης ένα εσωτερικό και ένα εξωτερικό ενυδρείο, σπα και προβλήτα. Η βάση του κτιρίου θα στεγάσει μια δεξαμενή νερού, ένα σύστημα φιλτραρίσματος και μια μονάδα αφαλάτωσης για τον καθαρισμό του αλμυρού νερού.

Όταν

τα κτίρια αντανακλούν τις δομές της φύσης

ESPLANADE THEATER Το θέατρο Esplanade και η εμπορική συνοικία της Σιγκαπούρης από τους DP Architects και τον Michael Wilford φιλοξενεί ένα περίτεχνο κέλυφος εμπνευσμένο από το φυτό Durian. Το σύστημα εξωτερικής σκίασης αποτελείται από τριγωνικές περσίδες που προσαρμόζονται κατά τη διάρκεια της ημέρας στη γωνία και τη θέση του ήλιου. Ένα δευτερεύον πλέγμα ηλιοπροστασίας χρησιμοποιείται, με αναδιπλούμενα σκίαστρα τα οποία σταδιακά μετατρέπονται σε σχήμα και προσανατολισμό. Προκύπτει έτσι ένα δυναμικό και συνεχώς μεταβαλλόμενο πλέγμα από το ηλιακό φως και τις σκιές. Το θέατρο Esplanade είναι ένα μοναδικά σχεδιασμένο συγκρότημα με δύο διακριτά κελύφη. Οι δύο

κύριοι χώροι αποτελούνται από μια αίθουσα συναυλιών και ένα θέατρο. Το έργο χρειάστηκε 6 χρόνια για να ολοκληρωθεί, και περιέχει επίσης ορισμένα υπαίθρια θέατρα, μια γκαλερί και διάφορα στούντιο. Το αποκαλούν το Esplanade Θέατρο επειδή Esplanade είναι μια μεγάλη, ανοιχτή περιοχή όπου οι άνθρωποι περπατάνε δίπλα στο νερό. Ο σχεδιασμός των δύο τρούλων, αποτελείται από «ελαφριά, καμπύλα κουφώματα με τριγωνικά τζάμια και ένα σύστημα σκιάστρων που προσφέρουν μια βελτιστοποιημένη ανταλλαγή μεταξύ ηλιακής σκίασης και πανοραμικής θέας προς τα έξω», σύμφωνα με τους DP Architects. Οι ντόπιοι το ονόμασαν durian, ένα αγκαθωτό τροπικό φρούτο, λόγω της περίεργης αγκαθωτής εμφάνισής του. Άλλα ονόματα, όπως μάτια μύγας ή μικρόφωνα έχουν χρησιμοποιηθεί λόγω των μοναδικών αποχρώσεων του γυαλιού.

Από την άλλη, το κτίριο θα ανακυκλώνει το νερό, λαμβάνοντας το νερό της βροχής και το νερό από τη θάλασσα, και θα το καθαρίζει με εξοπλισμό ενσωματωμένο στη βάση της κατασκευής. Η γεννήτρια TeexMicron επιτρέπει να παράγει 5.000 λίτρα νερού για κάθε όγκο 21,17 m3 / 48 ανθρώπους, για τον υπολογισμό θα χρησιμοποιήσουμε κατά μέσο όρο105 λίτρα για κάθε άτομο. Ο εξοπλισμός των 5.000 λίτρων θα λειτουργεί σε θερμοκρασίες από 20 έως 40ο C και υγρασία από 30% έως 95%.

52

53

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

L’HEMISFERIC Ο Santiago Calatrava εμπνέεται και δημιουργεί παρατηρώντας τη φύση (σαν περιβάλλον αλλά και όσα την αποτελούν), την κίνηση, τον άνθρωπο. Τα περισσότερα από τα έργα και κτίριά του είναι άμεσα συσχετισμένα με το φυσικό μας περιβάλλον αλλά και την ανθρώπινη υπόσταση. Όπως ο ίδιος αναφέρει βασικά στοιχεία για αυτόν είναι η γεωμετρία αλλά και η κίνηση. Από αυτά αντλεί όλες τις πληροφορίες που συλλέγει πριν ξεκινήσει να δημιουργεί ένα γλυπτό ή να συνθέσει τη δομή ενός κτιρίου. Σαν αρχιτέκτονας ενδιαφέρεται όχι μόνο για τον όγκο του κτιρίου αλλά

54

και για το αισθητικό αποτέλεσμα που θα έχει στο συγκεκριμένο περιβάλλον που θα τοποθετηθεί, γι’ αυτό προτιμάει καθαρές φόρμες και υλικά που θα γίνονται εύκολα αντιληπτές και οικίες σε όλους. Ο Calatrava χρησιμοποιεί στις γέφυρές του το ανθρώπινο σώμα σαν κολώνα για τη στήριξη της γέφυρας. Η κίνηση εκφράζει την οργανική μορφή των κτιρίων του, τα οποία είναι ένα σύμπλεγμα εικόνων, χορού, κίνησης, ζωντανών οργανισμών και φυσικού περιβάλλοντος.

Όταν

τα κτίρια αντανακλούν τις δομές της φύσης

Οι δεξιότητές του ως μηχανικός του επιτρέπουν να δημιουργήσει πρωτότυπες γλυπτικές επιφάνειες και ασυνήθιστους χώρους. Η «πόλη των τεχνών και των επιστημών» είναι μια αρχιτεκτονική σύνθεση στην πόλη της Βαλένθια, στην Ισπανία, βασισμένη στην ψυχαγωγία. Το συγκρότημα αποτελείται από τα ακόλουθα κτίρια: L’ Hermisferic (κινηματογράφος και πλανητάριο), Museu de les Ciencies Principe Felipe (μουσείο επιστήμης), L’ Umbracle (υπαίθρια γκαλερί τέχνης με γλυπτά από σύγχρονους καλλιτέχνες), L’ Oceanografic (υπαίθριο πάρκο με ενυδρείο), El Palau de les Arts Reina Sofia (όπερα και κέντρο τεχνών), Puente de l’ Assut de l’ Or (γέφυρα που ενώνει τη νότια πλευρά με τη λεωφόρο Minorca), The main Square (η κύρια πλατεία), The Valencia Towers (ουρανοξύστες). Το L’ Hemisferic είναι ένα από τα τρία κτίρια που περιβάλλονται από τις όμορφες μπλε λίμνες που αποτελούν ένα μεγάλο μέρος της «πόλης των τεχνών και επιστήμης». Το L’ Hemisferic είναι ένας κινηματογράφος και ένα πλανητάριο που έχει 24μέτρα διάμετρο και είναι το μεγαλύτερο πλανητάριο της Ευρώπης. Το Hemisferic μοιάζει με ένα γιγαντιαίο μάτι το οποίο στεγάζει έναν μεγάλο κινηματογράφο. Το μάτι ανοιγοκλείνει με τη βοήθεια ενός μηχανισμού από χάλυβα και γυαλί που χρησιμοποιείται από υδραυλικούς ανελκυστήρες. Τη νύχτα χαρακτηρίζεται από μια θεαματική ομορφιά με βοήθεια νυχτερινών φώτων αλλά και κατά τη διάρκεια της ημέρας έχει μια επίσημη απλή ομορφιά.

55

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

THE ARK ΑΤ ΤΗΕ EARTH CENTRE

Η μορφή της πεταλούδας της οροφής εξελίσσεται για να μοιάζει με ένα τεράστιο ζευγάρι πολύχρωμων ματιών από έντομα που «φωλιάζουν» στο τοπίο. Αυτό το σχέδιο των Future Systems νίκησε στο διαγωνισμό για το earth centre, ένα καινούριο ίδρυμα αφιερωμένο στην επικοινωνία περιβαλλοντικών ζητημάτων στο κοινό. Η τοποθεσία

του κτιρίου είναι ένα τεχνητό τοπίο όπου παλιά υπήρχαν τεχνητά ορυχεία, κοντά στο Doncaster στο South Yorkshire της Αγγλίας. Πρόκειται για ένα ελαφρύ περίβλημα 10.000τ.μ. που σχεδιάστηκε το 1995 και σκόπευε να ολοκληρωθεί ως το τέλος του 2001. Παρόλα αυτά, το σχέδιο δεν μπόρεσε να υλοποιηθεί καθώς ανήκε στην τέταρτη φάση της χρηματοδότησης και μόνο όσα σχέδια ανήκαν στις φάσεις 1 και 2 χτίστηκαν.

Όταν

τα κτίρια αντανακλούν τις δομές της φύσης

THE PEARL

Το «The pearl» σχεδιάστηκε από τον David Fanchon και περιλαμβάνει μια σειρά από «παθητικές ηλιακές» αρχές που αξιοποιούν τον ήλιο για θέρμανση και επωφελούνται από την κίνηση του αέρα για φυσικό αερισμό. Τα παράθυρα είναι εφοδιασμένα με ένα αυτοματοποιημένο σύστημα εξαερισμού - κατά τη διάρκεια του χειμώνα απορροφούν τον αδύναμο ήλιο, ενώ το καλοκαίρι αυτά τα τεράστια παράθυρα επιτρέπουν σε κάθε δωμάτιο να είναι λουσμένο στο φως του ήλιου. Η λευκή ατσάλινη οροφή επίσης, αντανακλά το φως του ήλιου, για να βοηθήσει να διατηρηθεί το σπίτι δροσερό

56

στη διάρκεια του καλοκαιριού. Και δεν σταματά εκεί. Η στέγη μπορεί να μονωθεί με ένα στρώμα αέρος και σφαιρίδια από φελλό, τα εξωτερικά τοιχώματα κατασκευάζονται από συμπιεσμένο άχυρο πάχους 12 ιντσών, και ο σχεδιασμός μπορεί να ενσωματώσει γεωθερμικά συστήματα θέρμανσης. Υπάρχει επίσης μια δεξαμενή αποθήκευσης του νερού της βροχής. Ο σχεδιασμός του κτιρίου επιτρέπει να μπορεί να τοποθετηθεί σε όλα τα είδη των κλιμάτων και σε διάφορες γεωγραφικές περιοχές. Για παράδειγμα, η αεροδυναμική σχεδίαση του κελύφους βοηθά στην προστασία από τους ισχυρούς ανέμους, και το σχήμα τόξου παρέχει αντίσταση στους σεισμούς.

57

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

Όταν

τα κτίρια αντανακλούν τις δομές της φύσης

DYNAMIC WIND ROTATING TOWER Ο ιταλό-ισραηλινός αρχιτέκτονας David Fischer σχεδίασε τον Dynamic Tower Skyscraper, έτσι ώστε κάθε ένας από τους 80 ορόφους του να περιστρέφεται με φωνητική εντολή. Θέλησε να σχεδιάσει ένα χώρο όπου καθένας θα μπορεί να απολαύσει την ανατολή και τη δύση του ηλίου από το ίδιο δωμάτιο. Η περιστροφή διαρκεί έως και 3 ώρες και τροφοδοτείται από ηλιακούς συλλέκτες και 79 ανεμογεννήτριες, που βρίσκονται ανάμεσα σε κάθε όροφο. Σχεδόν ολόκληρη η δομή θα είναι προκατασκευασμένη. Η κατασκευή αναμένεται να ολοκληρωθεί μέχρι το τέλος του 2010.

Αιολική Ενέργεια: Η ενέργεια για το κτίριο, θα πρέπει να παρέχεται από οριζόντιες ανεμογεννήτριες που εγκαθίστανται ανάμεσα στους ορόφους, για να αποκρύπτονται όσο περισσότερο γίνεται και έχουν σχεδιαστεί και κατασκευαστεί από υλικά που να επιτρέπουν την αθόρυβη λειτουργία ένα απαραίτητο χαρακτηριστικό, δεδομένου ότι είναι μόλις λίγα μέτρα μακριά από τους κατοίκους. Ο αρχιτέκτονας, David Fisher, εξήγησε ότι ο άνεμος είναι ένα πρόβλημα για τους περισσότερους ουρανοξύστες, και αντ ‘αυτού αποφάσισε να τον χρησιμοποιήσει.

Ηλιακή Ενέργεια: Φωτοβολταϊκά θα τοποθετηθούν στην οροφή κάθε περιστρεφόμενου ορόφου, και επειδή είναι συνεχώς σε κίνηση, το 20% της κάθε οροφής θα είναι ανοιχτή προς τον ουρανό και τον ήλιο. Αυτές οι πηγές σχεδιάστηκαν για να παράγεται περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια από αυτή που χρησιμοποιείται στο κτίριο, και για να γίνει αυτός ο ουρανοξύστης, ο πρώτος που είναι αυτοτροφοδοτούμενος. Προκατασκευή: Οι επιμέρους μονάδες θα κατασκευαστούν εκτός του χώρου σε ένα ειδικό εργοστάσιο, μειώνοντας έτσι το κόστος κατά περίπου 10% και αυξάνοντας την αποτελεσματικότητα της κατασκευής κατά 30%. Η προκατασκευή έχει επιπλέον το πλεονέκτημα της μικρότερης χρήσης των πόρων και της ενέργειας, και της ελάχιστης διατάραξης του χώρου. Οικοδομικά Υλικά: Χρήση φυσικών και ανακυκλώσιμων υλικών, μονωμένο γυαλί και μονωτικές πλάκες.. Φυσικός Φωτισμός: Οι μονάδες του κτιρίου θα έχουν αρκετό φυσικό φως από την μεγάλη έκταση του γυαλιού και την περιστροφή.

58

59

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

SENSCITY

τα κτίρια αντανακλούν τις δομές της φύσης

CYBERTECTURE EGG σκοπούς δομών με μορφή λουλουδιών, που θα καλύπτουν μεγάλο μέρος του πάρκου, παρέχοντας τόσο σκιά όσο και δροσερό αέρα. Το κλίμα της ερήμου προσφέρει μια ιδανική ευκαιρία εκμετάλλευσης του φαινομένου ψύξης μέσω εξάτμισης, που πραγματοποιείται από την άντληση νερού μέσα από κοιλότητες στα φύλλα. Καθώς το νερό που εξατμίζεται στο φύλλο ψύχει τον περιβάλλοντα αέρα, το ύψος των λουλουδιών τα αναγκάζει να ενεργούν σαν καμινάδες με ευεργετική προς τα κάτω ροή αέρα.

Η ιδέα για το Senscity, από το Behnisch studio, αναπτύχθηκε αρχικά για έναν πελάτη στις Ηνωμένες Πολιτείες, στη συνέχεια τροποποιήθηκε ώστε να ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις ενός άλλου τόπου, με ελαφρώς διαφορετικό κλίμα στα Ηνωμένα Αραβικά Εμιράτα. Το έργο συνδυάζει στοιχεία ενός τυπικού θεματικού πάρκου, με θέατρο, αίθουσες, εστιατόρια, δημόσιους κήπους, και εκθεσιακούς χώρους, καθώς και μια σειρά από παιδικές χαρές.

Όταν

Τα φύλλα χρησιμοποιούνται ως συλλέκτες ενέργειας καθώς: φωτοβολταϊκά κύτταρα ή ηλιακοί συλλέκτες με την κατασκευή τους είναι ικανοί να μετατρέψουν την ακτινοβολία σε ηλεκτρική ενέργεια ή θερμότητα.

Στον James Law ανατέθηκε να δημιουργήσει ένα γραφείο που να μη μοιάζει με οποιοδήποτε άλλο στη Βομβάη της Ινδίας. Η 32.000 τ.μ. σε σχήμα αυγού κατασκευή, θα φιλοξενήσει 13 ορόφους γραφείων, συνδυάζοντας την εικονική αρχιτεκτονική, τον περιβαλλοντικό σχεδιασμό, τα ευφυή συστήματα και τη νέα τεχνολογία για τη δημιουργία ενός ορόσημου στην πόλη. Η ιδέα εμπνεύστηκε, σύμφωνα με τους σχεδιαστές, θεωρώντας τον κόσμο ως ένα οικοσύστημα που επιτρέπει να εξελιχθεί η ζωή. Τα στοιχεία του σχεδιασμού και των έξυπνων συστημάτων θα συνεργαστούν για να δώσουν στους κατοίκους του κτιρίου «τον καλύτερο χώρο για να

εργαστούν». Και αυτό περιλαμβάνει την παρακολούθηση της υγείας τους. Εντός του κτιρίου, θα υπάρξει μια σειρά καινοτόμων συστημάτων όπως το «cybertecture health» στην τουαλέτα, το οποίο είναι σχεδιασμένο να παρακολουθεί την υγεία των κατοίκων συμπεριλαμβανομένης της αρτηριακής πίεσης και του βάρους. Τα δεδομένα που συλλέγονται μπορούν να ανακτώνται και να αποστέλλονται σε ένα γιατρό, εάν αυτό κριθεί αναγκαίο. Η τεχνολογία και το περιβάλλον εργασίας είναι αλληλένδετα στην «πραγματικότητα του cybertecture», το οποίο δίνει τη δυνατότητα στους κατοίκους να προσαρμόζουν την αγαπημένη τους θέα και να έχουν ένα πραγματικό τοπίο από οποιοδήποτε σημείο του κόσμου, αντί της θέας που έχουν σήμερα. Το

«αυγό»

είναι

προσανατολισμένο

και

Πρωταρχικός στόχος του έργου είναι να δημιουργήσει ένα πάρκο αναψυχής που χρησιμεύει επίσης ως ένα μεγάλης κλίμακας εκπαιδευτικό εργαλείο ικανό να αποδείξει τη φύση και τους φυσικούς νόμους. Οι επισκέπτες θα είναι σε θέση να βιώσουν άμεσα το πώς οι δυνάμεις του τοπικού αφιλόξενου κλίματος ήλιος, άνεμος, και ακραίες θερμοκρασίες - μπορούν, μέσα από μια προοδευτική, βιώσιμη προσέγγιση του σχεδιασμού, να μετριαστούν προς όφελος του άμεσου μικροκλίματος, δημιουργώντας μια όαση στη μέση της ερήμου. Η μειωμένη κατανάλωση των μη ανανεώσιμων πηγών ενέργειας θα αποτελέσει βασικό στοιχείο του σχεδιασμού. Μια ολοκληρωμένη διαδικασία σχεδιασμού μεταξύ του αρχιτέκτονα και των μηχανολόγων μηχανικών οδήγησε στην ανάπτυξη μιας σειράς καινοτόμων και για πολλαπλούς

60

61

Όταν

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ στραμμένο κατά μία γωνία για τη δημιουργία μιας ισχυρής οπτικής γλώσσας αλλά και την ανακούφιση του κτιρίου από τα ηλιακά κέρδη. Υπάρχει επίσης ένας κήπος στην κορυφή του κτιρίου που εκτελεί θερμόλυση (διάχυση της θερμότητας από την επιφάνεια) .Φωτοβολταϊκά πάνελ θα εγκατασταθούν στην κορυφή του κτιρίου και μια ανεμογεννήτρια στους κήπους της οροφής θα παράγει ηλεκτρική ενέργεια. Ένα σύστημα φιλτραρίσματος του νερού θα ενσωματωθεί επίσης στο κτίριο για να ανακυκλώνει το νερό. Με τη χρήση αυτού του σχήματος “αυγού”, σε σύγκριση με ένα συμβατικό κτίριο, η δομή έχει περίπου 10-20% λιγότερη επιφάνεια. Εντός του κτιρίου, μια καινοτόμα κατασκευή, που προέρχεται από το κέλυφος του αυγού, δημιουργεί μέχρι και 30m ανοίγματα στους χωρίς κολώνες ορόφους. Η αρχιτεκτονική του είναι κομψή και σχεδιασμένη σε υπολογιστή, με τεχνολογία που δημιουργεί ένα κτίριο υψηλής ποιότητας και γεωμετρικής πολυπλοκότητας. Το κτίριο αναμένεται να ολοκληρωθεί μέχρι το τέλος του 2010. Το κτίριο είναι κατασκευασμένο από ένα μεταλλικό σκελετό με έναν πυρήνα σκυροδέματος και υπόγειο. Έτσι δημιουργείται μια δομή με τη μορφή ενός κελύφους που είναι σε θέση να υποστηρίξει πλάκες που δεν χρειάζονται κολώνες. Πρόκειται για μια υπερσύγχρονη κατασκευή με 100% ευελιξία. Αυτό το κτίριο έχει ένα οικοσύστημα περιβαλλοντικών τεχνολογιών που θα κάνουν το έργο ένα από τα πιο βιώσιμα σχέδια στον κόσμο. Αυτές θα περιλαμβάνουν: 1.Προσανατολισμός του κτιρίου: Το κτίριο είναι προσανατολισμένο προς την ιδανική κατεύθυνση απέναντι στην ήλιο για να ελαχιστοποιήσει τη θερμότητα και το ηλιακό κέρδος.

2. Sky Gardens: οι πράσινοι χώροι του κτιρίου θα παρέχουν σκίαση, αναπλήρωση του οξυγόνου, χώρους «καταφύγια» για τους ανθρώπους καθώς και ψύξη του κτιρίου και ανακύκλωση του νερού.

3. Φωτοβολταϊκά πάνελ: Τα φωτοβολταϊκά πάνελ έχουν ενσωματωθεί στην πρόσοψη που είναι

62

στραμμένη στον ήλιο για να παρέχουν μια εναλλακτική πηγή ηλεκτρικής ενέργειας.

4. Ευφυής γυάλινη πρόσοψη: τα τζάμια του κτιρίου θα έχουν μεταβλητό σχήμα και μέγεθος, βάση του προσανατολισμού στον ήλιο, καθώς και μεταβλητές αποχρώσεις και σκιάσεις.

5. Σύστημα Ανακύκλωσης Νερού: Η ανακύκλωση του πόσιμου νερού γίνεται μέσω ενός συνδυασμού των συστημάτων συλλογής βρόχινου νερού, επεξεργασίας λυμάτων και φιλτραρίσματος. Αυτά, ανακυκλώνουν αποτελεσματικά έως και 20% της κατανάλωσης νερού του κτιρίου.

6. Υπόγειο σύστημα ψύξης νερού: Σχετικά με το σύστημα ανακύκλωσης νερού, το υπόγειο σύστημα ψύξης ενσωματώνεται βαθιά στο υπόγειο, σε μια δεξαμενή που παρέχει φυσικά παγωμένο νερό για τον κλιματισμό του κτιρίου.

7. Ευφυή Συστήματα Διαχείρισης των Κτιρίων: μείωση της χρήσης ενέργειας σε λιγότερο χρησιμοποιημένες θέσεις.

τα κτίρια αντανακλούν τις δομές της φύσης

HOUSE IN THE ANDES

Η θέση αυτού του σπιτιού, σε μια περιοχή στους λόφους των Άνδεων, φαίνεται ειδυλλιακή αλλά το περιβάλλον είναι σκληρό. Οι θερμοκρασίες φθάνουν στην έρημο σε υψηλά επίπεδα κατά τη διάρκεια των πρωινών ωρών και μετά τη δύση του ηλίου φτάνουν κάτω από το μηδέν. Επιπλέον λόγω της απόστασης από τη γύρω περιοχή, το σπίτι πρέπει να είναι εξ΄ ολοκλήρου αυτάρκες και να παρέχει το νερό και την ηλεκτρική ενέργεια που του χρειάζεται. Η διακριτική μορφή του σπιτιού παρέχει τις λύσεις σε αυτά τα προβλήματα. Η μορφή και η λειτουργία του Andes House, δημιουργία των Chetwood Architects, μιμείται τον τρόπο που το αλπικό λουλούδι αντιδρά στο περιβάλλον και το κλίμα γύρω του. Κατά τη διάρκεια της ημέρας ανοίγει για να αποθηκεύσει την ηλιακή ενέργεια και καθώς πέφτει το σκοτάδι κλείνει για να προστατεύσει το εύθραυστο εσωτερικό του από το κρύο της νύχτας. Την ημέρα, η στέγη του σπιτιού που αποτελείται από μια σειρά τεράστιων πετάλων, ανοίγει προς τα πάνω και έξω για να παρέχει το εκπληκτικό θέαμα πέρα από το τροπικό δάσος σκιάζοντας έτσι ολόκληρη την ιδιοκτησία και επιτρέποντας τον αερισμό του. Η στέγη ενισχυτική

λειτουργεί πηγή του

επίσης σπιτιού

παρέχει ένα ποσοστό της απαίτησης νερού της. Τα φωτοβολταϊκά πάνελ πλαισιώνουν τα πέταλα, ενώ η στέγη στην ανοικτή θέση της διαμορφώνει μια ρηχή χοάνη έτσι ώστε να λειτουργεί ως συλλέκτης όμβριων υδάτων. Με τη βοήθεια μιας ηλιακής τροφοδοτημένης αντλίας, το νερό οδηγείται με ένα φυσικό ελατήριο βαθιά μέσα στη βουνοπλαγιά για να καταλήξει μαζί με τα όμβρια ύδατα που έχουν συλλεχθεί. Επίσης το σπίτι καθώς στηρίζεται στη βουνοπλαγιά εξασφαλίζει θερμότητα. Κατά τη διάρκεια της ημέρας, οι βράχοι που περιβάλλουν και κρύβονται κάτω από το σπίτι ζεσταίνονται στη ζεστασιά του ήλιου, κατόπιν, τη νύχτα, απελευθερώνουν αυτή τη θερμότητα πίσω στην ατμόσφαιρα, θερμαίνοντας συγχρόνως παθητικά το σπίτι. Μέσα στο κτίριο, μια σπειροειδής κεκλιμένη ράμπα ανέρχεται από το ισόγειο στο επίπεδο στεγών μέσω του πυρήνα του σπιτιού. Παρέχει την πρόσβαση σε κάθε ένα από τα πατώματα, ακόμη ενεργεί και ως αγωγός για το νερό και την παροχή ηλεκτρικού ρεύματος. Οι κρεβατοκάμαρες περικυκλώνουν την κεκλιμένη ράμπα καθώς επίσης και έναν μεγάλο υπαίθριο ζωτικό χώρο που παρέχει οπτική προς όλες τις κατευθύνσεις και με αυτό τον τρόπο διατηρείται μια σταθερή οπτική σύνδεση με το φυσικό περιβάλλον έξω.

ως και

63

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

Όταν

τα κτίρια αντανακλούν τις δομές της φύσης

GRIMSHAW TERMINAL STATION

COOP HIMMELBLAU

Ο διεθνής τερματικός σταθμός των Grimshaw αποτελεί μια προσθήκη στον ήδη υπάρχοντα σταθμό Waterloo, ένα σταθμό τρένων του Λονδίνου που κτίστηκε το 1922. Η περιοχή είναι στενή, περιορισμένη από τις υπάρχουσες διαδρομές σιδηροδρόμων, τους δρόμους και τα περιβάλλοντα κτίρια, καθώς επίσης και τις υπόγειες σήραγγες. Ακόμα, ο τερματικός σταθμός πρέπει να εξυπηρετεί 15 εκατομμύρια επιβάτες το χρόνο. Η λύση των Grimshaw ήταν να στεγάσουν τις πέντε διαδρομές που φέρνουν τα τρένα μεγάλης ταχύτητας κάτω από μια μακριά, τέμνουσα αψίδα και να επανατοποθετήσουν την παραδοσιακή συμβολή των σταθμών κάτω από τις πλατφόρμες.

Η κατασκευή αυτή είναι μια επέκταση για ένα δικηγορικό γραφείο στη Βιέννη της Αυστρίας. Το σχεδιασμό ανέλαβε το αρχιτεκτονικό γραφείο Coop Himmelblau το 1983 και η κατασκευή ολοκληρώθηκε το 1988. Παρόλο που η κατασκευή ήταν 21 μέτρα πάνω από το έδαφος, σε ένα γωνιακό κτίριο όπου ο ένας από τους δρόμους που διασταυρώνονται λέγεται Falkestrase (Falcon street, falcon = γεράκι), «δε σκεφτήκαμε ένα πουλί ή τα φτερά του, παρόλο που ήταν δύσκολο να μην το κάνουμε. Οραματιστήκαμε έναν ανεστραμμένο κεραυνό και ένα τεντωμένο τόξο», αναφέρουν οι αρχιτέκτονες. Παρόλα αυτά

Ο τελικός σωλήνας περιλαμβάνει 36 ασύμμετρες αψίδες. Ενώ μειώνονται στο μέγεθος, καθώς η δομή εκλεπτύνει, οι αψίδες είναι πανομοιότυπες στο σχεδιασμό.

64

Το σχέδιο είναι μια σύνθετη παραλλαγή μιας αψίδας χορδών τόξου. Η υπερκατασκευή είναι τοποθετημένη εξωτερικά από τη δυτική πλευρά και υποστηρίζει διαδοχικά αλληλεπικαλυπτόμενα γυάλινα πάνελ με στόχο να ταιριάξουν στο περίπλοκο καμπύλο στέγαστρο. Μέσω της διαφάνειας τους είναι ορατός ο ποταμός Τάμεσης και το κτίριο της Βουλής. Ανατολικά η κατασκευή περνάει από την αψίδα εσωτερικά και έχει επικάλυψη από ανοξείδωτο ατσάλι. Τα δύο τόξα συνδέονται μεταξύ τους αλλά και με την πλατφόρμα στο κάτω μέρος μέσω ειδικών συνδέσμων που τα επιτρέπει να κινούνται ελεύθερα στα συνδετικά τους σημεία. Έτσι λοιπόν κάθε κατασκευαστική μονάδα είναι στην ουσία δύο τριγωνικά στοιχεία αποτελούμενα από τρεις συνδέσμους. Το κάθε ένα από τα τόξα είναι κατασκευαστικά αυτόνομο, διαβεβαιώνοντας έτσι πως αν ένα από τα δύο καταστραφεί το άλλο θα σταθεί.

FALKESTRASSE

αυτή η επέκταση του τελευταίου ορόφου έχει χαρακτηριστεί από το θεωρητικό αρχιτέκτονα Charles Jencks, ως μια μίξη από συνεστραμμένα και διαστρεβλωμένα σχήματα, που μοιάζει με έναν νεκρό πτεροδάχτυλο που προσγειώθηκε ανώμαλα στην στέγη.

65

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

DRAGONFLY

Όταν

τα κτίρια αντανακλούν τις δομές της φύσης

HABITAT 2020 Ακριβώς όπως στην επιφάνεια ενός φύλλου, το κέλυφος του κτιρίου Habitat 2020 αντιδρά σε εξωτερικά ερεθίσματα, ανοίγει, κλείνει και αναπνέει κατά τη διάρκεια της ημέρας, μέσα από ένα σύστημα «κυψελοειδών» ανοιγμάτων που επιτρέπουν στα διαμερίσματα να έχουν φως, αέρα και νερό. Σχεδιασμένο για την Κίνα, το Habitat 2020 βελτιώνει την ποιότητα του αέρα στο εσωτερικό και προσφέρει φυσικό κλιματισμό. Το κέλυφος μπορεί ακόμη να απορροφήσει την υγρασία από τον αέρα και να συλλέγει τα όμβρια ύδατα πριν τα καθαρίσει και τα φιλτράρει για να μπορούν να χρησιμοποιηθούν από τους κατοίκους του κτιρίου.

Από τον Vincent Callebaut, έρχεται ένα εκπληκτικό παράδειγμα βιώσιμου σχεδιασμού που έχει ως στόχο να αντιμετωπίσει τις προκλήσεις του μέλλοντος για τροφή, στέγαση και ενέργεια. Το Dragonfly είναι μια ιδέα για ένα αστικό αγρόκτημα για το νησί Roosevelt της Νέας Υόρκης, που διαμορφώθηκε από τα φτερά του εντόμου λιβελούλα ή αλλιώς δρακόμυγα. Είναι σχεδιασμένo για να παρέχει φρέσκο, τοπικό φαγητό μέσα σε ένα αστικό περιβάλλον. Φρούτα, λαχανικά, δημητριακά, κρέας και γαλακτοκομικά προϊόντα θα παράγονται στους 132 ορόφους του Dragonfly και το σύνολο της δομής θα τροφοδοτείται από ένα συνδυασμό ηλιακής και αιολικής ενέργειας. Η όλη κατασκευή στηρίζει το βάρος του κτιρίου και επιτρέπει στο φως του ήλιου να διαπερνά το κτίριο.

66

Αυτού του είδους η γεωργία είναι υπέρ της επαναχρησιμοποίησης των βιοαποδομήσιμων αποβλήτων και της δυνατότητας διατήρησης των πόρων και των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας για το σχεδιασμό ενός συμπυκνωμένου οικοσυστήματος. Ο πύργος είναι ένας αληθινά ζωντανός οργανισμός, και γίνεται έτσι αυτάρκης σε νερό, ενέργεια και βιο-λίπασμα. Τίποτα δεν έχει χαθεί. Όλα είναι ανακυκλώσιμα σε συνεχή αυτό-τροφοδοσία.

σπίτι. Ακόμα και ο αέρας θα διοχετεύεται μέσω της επιφάνειας του κτιρίου, όπου θα φιλτράρεται για να εισέρχεται καθαρός στο εσωτερικό του κτιρίου. Ο αέρας θα συμπιέζεται και θα διαχέεται μέσα από «χωνιά» και θα ψύχεται για να εξυπηρετεί το φυσικό κλιματισμό. Προορίζεται επίσης να εκπέμπει καθαρό και χωρίς CO2 αέρα από το κτίριο. Η διαδραστική επιδερμίδα του κτιρίου σχεδιάστηκε επίσης για να συλλέγει και να διοχετεύει το νερό της βροχής στο κτίριο. Ενώ τα απόβλητα, που είναι ανθρώπινα και οργανικά θα μετατρέπονται σε ενέργεια βιοαερίου που με τη σειρά της θα χρησιμοποιείται για οικιακή χρήση.

Το Habitat 2020 είναι ένα παράδειγμα βιομιμητικής αρχιτεκτονικής που συνδυάζει τις υψηλής τεχνολογίας ιδέες με τις βασικές κυτταρικές λειτουργίες για τη δημιουργία δομών που «ζουν» και λειτουργούν σαν φυσικοί οργανισμοί. Αυτή η εμπνευσμένη από τη φύση προσέγγιση της ζωής στην πόλη εξετάζει το αστικό τοπίο σαν ένα δυναμικό και συνεχώς εξελισσόμενο οικοσύστημα. Μέσα σε αυτό το τοπίο, τα κτίρια ανοίγουν, κλείνουν, αναπνέουν και προσαρμόζονται ανάλογα με το περιβάλλον τους. Μία μεμβράνη, μεταξύ του εξωτερικού και του εσωτερικού του κτιρίου, θα απορροφάει όλα τα ζωτικά στοιχεία όπως τον αέρα, το νερό και το φως από το εξωτερικό και θα τα τροφοδοτεί στο εσωτερικό. Αυτή η διαδραστική επιδερμίδα του κτιρίου έχει σχεδιαστεί να κινείται αυτόματα στην πιο αποτελεσματική θέση για να αξιοποιεί την ενέργεια του ήλιου. Έτσι απαλλάσσεται από την ανάγκη κατανάλωσης της ηλεκτρικής ενέργειας που απαιτείται για να φωτιστεί το

67

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

WUHAN ENERGY FLOWER Εμπνευσμένο από τον κρίνο, το Wuhan New Energy Center, που ονομάζεται επίσης και Wuhan Energy Flower, είναι ένα νέο ερευνητικό ινστιτούτο που θα έχει μηδενικές εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα και μηδενική συνολική χρήση ενέργειας. Το 140m ψηλό γραφείο διαθέτει ηλιακούς συλλέκτες και ανεμογεννήτριες, φυσικό εξαερισμό και απορροή όμβριων υδάτων που ενσωματώνονται στο σχεδιασμό. «Πήραμε την έμπνευσή μας από την ίδια τη φύση για αυτό τον καινοτόμο σχεδιασμό των κτιρίων. Η συλλογική

68

επίδραση του ήλιου, του ανέμου και του νερού έχουν ενσωματωθεί στο σχεδιασμό του σχήματος λουλουδιού κτιρίου», εξηγεί ο Jos van Eldonk, αρχιτέκτονας του έργου. Η κατασκευή του κτιρίου θα ξεκινήσει το Νοέμβριο του 2010. Πράσινα γεγονότα και βραβεία - Μηδενικές εκπομπές CO2 - Ουδέτερη ενέργεια (παθητική) - Ηλιακοί συλλέκτες - Ανεμογεννήτριες - Πράσινη στέγη - Ανακύκλωση νερού

Όταν

τα κτίρια αντανακλούν τις δομές της φύσης

Η πόλη Wuhan (πληθυσμός 9 εκατ.) στα επόμενα χρόνια θέλει να γίνει η πιο βιώσιμη πόλη στην Κίνα. Στο πλαίσιο αυτό, ένας διεθνής διαγωνισμός για την κατασκευή του Wuhan New Energy Center, ένα κέντρο έρευνας στον τομέα των νέων ενέργειας και της βιωσιμότητας, με μια διεθνή φιλοδοξία έχει ξεκινήσει. Ο σχεδιασμός των Grontmij και Soeters Van Eldonk έχει βραβευτεί με την ανάθεση από τη διεθνή κριτική επιτροπή. Το κτίριο θα είναι περίπου 140 μέτρα ύψους και περιβάλλεται από εργαστήρια, με τη μορφή των φύλλων. Έχει σχεδιαστεί με τέτοιο τρόπο ώστε να βρίσκεται στη δική του σκιά τα ζεστά κινέζικα καλοκαίρια. Η οροφή του αποτελείται κυρίως

από ηλιακούς συλλέκτες για την παραγωγή ενέργειας. Τα όμβρια ύδατα συλλέγονται και χρησιμοποιούνται για την παροχή νερού στο κτίριο. Ο χαρακτηριστικός ύπερος αποτελείται από κάθετες ανεμογεννήτριες παραγωγής ενέργειας. Το χείλος της λεκάνης είναι μια ηλιοροφή που προορίζεται για τη θέρμανση και τη ψύξη του κτιρίου. Το κτίριο χαρακτηρίζεται από την αρχή του φυσικού αερισμού. Η κεντρική, πάνω από 120 m υψηλή ηλιακή καμινάδα, έχει σχεδιαστεί για το φυσικό αερισμό των γραφείων. Βρίσκεται στο Wuhan, το Wuhan New Energy Center (ονομάζεται επίσης το Λουλούδι Ενέργειας) σχεδιάστηκε για να μοιάζει με ένα κρίνο, με έναν πύργο 140 μέτρων στο κέντρο που περιβάλλεται από χαμηλότερους πύργους σε σχήμα λουλουδιών που καλύπτονται από βλάστηση. Ο κεντρικός πύργος επεκτείνεται προς τα πάνω σε ένα μπολ και είναι επικαλυμμένος με μια μεγάλη ηλιακή συστοιχία, που απορροφάει τις ακτίνες του ήλιου ακριβώς όπως ένα πραγματικό φυτό. Ένας κάθετος άξονας ανεμογεννητριών βρίσκεται πάνω από το κέντρο του πύργου σαν ύπερος. Τα όμβρια ύδατα συλλέγονται στο μπολ και η 120 μέτρων ηλιακή καμινάδα στον πύργο βοηθά στην αποβολή θερμού αέρα από το κτίριο, ενώ ¨τραβάει¨ τον κρύο αέρα προς τα κάτω.

69

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

Όταν

τα κτίρια αντανακλούν τις δομές της φύσης

EDEN PROJECT Σε μια παρουσίαση του έργου τους, οι αρχιτέκτονες του γραφείου Grimshaw Architects, εξηγούν: «Ας αρχίσουμε με τη ριζική αύξηση στην απόδοση των πρώτων υλών. Όταν δουλεύαμε στο Έργο «Εδέμ», έπρεπε να κατασκευάσουμε ένα τεράστιο θερμοκήπιο σε ένα μέρος, όχι μόνο ανώμαλο, αλλά συνεχώς μεταβαλλόμενο, επειδή ακόμη γινόταν εξόρυξη εκεί. Ήταν τεράστια πρόκληση και βιολογικά παραδείγματα ήταν αυτά που μας έδωσαν τις λύσεις. Για παράδειγμα, οι σαπουνόφουσκες μας βοήθησαν να φτιάξουμε μία κτιριακή μορφή που θα είχε αποτέλεσμα ασχέτως του τελικού επιπέδου του εδάφους.Μελετώντας τους κόκκους γύρης και τα ακτινόζωα και τα μόρια άνθρακα φτιάξαμε την πιο αποδοτική δομική λύση χρησιμοποιώντας εξάγωνα και πεντάγωνα. Η επόμενη κίνηση ήταν ότι θέλαμε να μεγιστοποιήσουμε το μέγεθος των εξαγώνων αυτών. Και γι’ αυτό, έπρεπε να βρούμε μία εναλλακτική για το γυαλί, που είναι πολύ περιορισμένο σε θέμα μεγέθους μονάδας.

70

Στη φύση, υπάρχουν πολλά παραδείγματα αποδοτικών δομών με βάση πεπιεσμένες μεμβράνες. Έτσι, αρχίσαμε να μελετούμε το υλικό ETFE, που είναι υψηλής αντοχής πολυμερές. Το τοποθετείς σε τρία στρώματα, το ενώνεις στις άκρες, και το φουσκώνεις. Το καταπληκτικό με αυτό το υλικό είναι ότι το φτιάχνεις σε μονάδες μεγέθους περίπου 7 φορές όσο η μονάδα γυαλιού, και είχε μόνο το 1% του βάρους του διπλού γυαλιού. Άρα, οικονομία 100 φορές υψηλότερη. Διαπιστώσαμε ότι μπήκαμε σε ένα θετικό κύκλο όπου η μία ανακάλυψη βοηθούσε την επόμενη.Με αυτά τα τεράστια, ελαφριά μαξιλάρια, χρειαστήκαμε πολύ λιγότερο ατσάλι. Με λιγότερο ατσάλι, παίρναμε περισσότερο φως, που σήμαινε ότι δεν χρειαζόμασταν πολλή παραπάνω θέρμανση το χειμώνα. Και με μικρότερο τελικό βάρος υπερδομής, είχαμε μεγάλη οικονομία στα θεμέλια. Στο τέλος του έργου, είδαμε ότι το βάρος της υπερδομής αυτής ήταν μικρότερο από το βάρος του αέρα εντός του κτιρίου.

Νομίζω ότι το Έργο «Εδέμ» είναι ένα καλό παράδειγμα για το πώς οι ιδέες της βιολογίας οδηγούν σε ριζική αύξηση της απόδοσης των πρώτων υλών - έχουμε την ίδια λειτουργικότητα, αλλά με ένα κλάσμα των αναγκαίων πρώτων υλών».

71

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

EASTGATE CENTRE Το East Centre στην Harare της Zim-

babwe αποτελεί ένα από τα πιο αξιόλογα δείγματα <<πράσινης>> αρχιτεκτονικής και οικολογικής προσαρμογής. Το μεγαλύτερο συγκρότημα γραφείων και εμπορικό κέντρο της χώρας αποτελεί ένα αρχιτεκτονικό αριστούργημα όσον αφορά την εφαρμογή των βιομιμητικών αρχών στη λειτουργία του. Το συγκρότημα, σχεδιασμένο από τον αρχιτέκτονα Mick Pearce σε συνεργασία με τους Arup Associates δεν έχει συμβατικό σύστημα αερισμού και θέρμανσης, καθώς μένει ρυθμισμένο κατά την διάρκεια όλου του χρόνου με την εντυπωσιακά λιγότερη κατανάλωση ενέργειας. Χρησιμοποιεί σχεδιαστικές μεθόδους που εμπνέονται από τη γηγενή αρχιτεκτονική της Ζιμπάμπουε και τις αυτό-δροσιζόμενες φωλιές των αφρικανικών τερμιτών.

Όταν

τα κτίρια αντανακλούν τις δομές της φύσης

εξωτερικός αέρας που εισέρχεται, είτε θερμαίνεται είτε ψύχεται από τη μάζα του κτιρίου βασιζόμενο στο πιο είναι το θερμότερο, το σκυρόδεμα του κτιρίου ή ο αέρας. Στη συνέχεια διοχετεύεται στα γραφεία και τα πατώματα του κτιρίου για να εξέλθει διαμέσου καμινάδων στην κορυφή. Επιπρόσθετα το συγκρότημα αποτελείται από δυο κτίρια τα οποία από άκρη σε άκρη διαχωρίζονται με έναν ανοιχτό χώρο ο οποίος καλύπτεται από γυαλί και είναι ανοιχτός στους τοπικούς ανέμους. Ο αέρας μεταφέρεται συνεχώς από τον ανοιχτό χώρο μέσω των ανεμιστήρων στον πρώτο όροφο. Στη συνέχεια ωθείται προς τα επάνω κάθετα τμήματα τροφοδοσίας των αγωγών που βρίσκονται στην κεντρική σπονδυλική στήλη σε κάθε ένα από τα δύο κτίρια. Ο

καθαρός αέρας αντικαθίσταται από τον πολυδιατηρημένο, ο οποίος ακολουθεί πορεία και εξέρχεται από το κτίριο μέσω των λιμένων εξάτμισης στα ανώτερα όρια κάθε πατώματος. Τελικά εισέρχεται στο τμήμα εξάτμισης των κάθετων αγωγών προτού να εξέλθει του κτιρίου μέσω των καπνοδόχων. Ποιος θα μπορούσε να φανταστεί πως η μορφολογία δόμησης της φωλιάς των τερμιτών, όχι μόνο θα προσέφερε λύση φυσικού κλιματισμού, αλλά θα βοηθούσε τους ανθρώπους να μειώσουν τα λειτουργικά έξοδα ενός κτιρίου...

Το East Centre μιμείται τον τρόπο με τον οποίο οι τερμίτες διατηρούν σταθερή θερμοκρασία και ιδανικά επίπεδα υγρασίας μέσα στην φωλιά τους. Οι τερμίτες φτιάχνουν, στον όροφο που βρίσκεται ψηλά στην φωλιά τους, μεγάλα παράλληλα ταμπλό στηριγμένα στην οροφή. Τα ταμπλό αυτά που είναι φτιαγμένα από ίνες, απορροφούν την υγρασία που βρίσκεται μέσα στη φωλιά. Η υγρασία εξατμίζεται από τα ταμπλό αυτά, που είναι σαν κρεμασμένα χαλιά, δεσμεύοντας θερμότητα και οδηγώντας την προς τα πάνω και έξω από τη φωλιά μέσω των διαδρόμων που υπάρχουν σε όλη την έκταση. Η εξάτμιση αυτή κατεβάζει τη θερμοκρασία της φωλιάς και μειώνει τα επίπεδα υγρασίας. Προσφέρει έτσι ένα σύστημα αυτό κλιματισμού με σταθερά χαμηλή θερμοκρασία και σταθερά χαμηλά επίπεδα υγρασίας. Το East Centre, του οποίου το μεγαλύτερο μέρος του είναι κατασκευασμένο από σκυρόδεμα, έχει ένα σύστημα αερισμού που λειτουργεί με παρόμοιο τρόπο. Ο

72

73

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

Όταν

τα κτίρια αντανακλούν τις δομές της φύσης

SINOSTEEL INTERNATIONAL PLAZA σε ένα ανώμαλο, φυσικό σχέδιο: όπως γίνεται στον πολλαπλασιασμό των κυττάρων. Αυτό το επαναλαμβανόμενο μοτίβο δίνει ζωή στο κτίριο, αλλάζοντας τον τρόπο που φαίνεται κοιτάζοντάς το από διαφορετικές οπτικές γωνίες. Οι πύργοι ξεπροβάλλουν από έναν πράσινο λόφο που λειτουργεί ως εξέδρα του ξενοδοχείου, μια έντονη αντίθεση ενάντια στις σκληρές επιφάνειες στο υπόλοιπο της νέας περιοχής Binhai. Εκτός από τις στρογγυλευμένες γωνίες και τα παράξενα παράθυρά της που την κάνουν να μοιάζει εντελώς διαφορετική με ότι έχει κατασκευαστεί στην περιοχή μορφολογικά, αυτή η περίεργη πρόσοψη εξυπηρετεί έναν πολύ σημαντικότερο σκοπό. Η κυψελωτή πρόσοψη παίζει και κατασκευαστικό ρόλο καθώς ενισχύει τη δομή του κτιρίου: το κέλυφος είναι και η δομή του. Αυτό εξαλείφει οποιαδήποτε ανάγκη για εσωτερικές δομές, ελευθερώνοντας με αυτόν τον τρόπο το κτίριο έτσι ώστε να έχει μια πιο ευέλικτη χρήση. Αυτή η νέα τολμηρή λύση θα αποτελέσει πρόκληση ως προς τη χρήση της συμβατικής κατασκευαστικής τεχνολογίας, προκειμένου να

επιτευχθεί κάτι μοναδικό: ένας τέλειος συνδυασμός δύναμης και ομορφιάς. Επιπρόσθετα η κυψελωτή πρόσοψη που έχει μορφή κηρήθρας, καθιστά τα κτίρια ενεργειακά αποδοτικά. Αν και το σχέδιο δίνει εκ πρώτης όψεως την εντύπωση ότι είναι τυχαίο, αποκρίνεται σχεδιαστικά στις ανάγκες του κτιρίου για ηλιασμό και αερισμό. Η χαρτογράφηση των διαφορετικών ροών του αέρα και

της ηλιακής κατεύθυνσης στην περιοχή, έδωσε τη δυνατότητα στους αρχιτέκτονες να είναι σε θέση να τοποθετήσουν τα διαφορετικά μεγέθους παράθυρα έτσι ώστε να ελαχιστοποιήσουν την απώλεια θερμότητας κατά τη διάρκεια του χειμώνα και τη θερμότητα το καλοκαίρι. Αυτό επιτρέπει στη δομή του κτιρίου να χρησιμοποιήσει την ελάχιστη πιθανή ενέργεια από αντίστοιχα συμβατικές πηγές ενέργειας.

Η κατασκευαστική εταιρεία MAD ανέλαβε να δημιουργήσει ένα ορόσημο, οργανικό κυψελωτό σύμβολο-κτίριο για το νέο κεντρικό εμπορικό κέντρο της νέας περιοχής Binhai της Κίνας. Σχεδίασαν δύο πύργους: ένα πύργο γραφείων (358 μέτρα) και ένα μικρότερο ξενοδοχείο (88 μέτρα) που παίρνουν τη μορφή δύο ορθογώνιων κυψελωτών κατασκευών. Όπως δηλώνουν οι ίδιοι οι αρχιτέκτονες: «θελήσαμε να απομακρυνθούμε από τη συνηθισμένη εικόνα των εμπορικών κέντρων: σειρές από κουτιά γυαλιού και χάλυβα. Το σχέδιό μας είναι φυσικό, οργανικό και φουτουριστικό». Η μορφή των δύο κτιρίων είναι πολύ απλή: ένα στρογγυλευμένο κουτί. Η πρόσοψη κατασκευάζεται από πέντε διαφορετικά μεγέθη εξαγωνικών παραθύρων, ένα παραδοσιακό στοιχείο στην κινέζικη αρχιτεκτονική. Αυτά τα παράθυρα ρέουν πέρα από το κτίριο

74

75

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

LIBRARY IN PRAGUE FUTURE SYSTEMS

Οι Future Systems, Jan Kaplicky και Amanda Levete, είναι οι δημιουργοί μερικών αξιοσημείωτων πολυώροφων, «έξυπνων» έργων. Τα σχέδιά τους όχι μόνο είναι ευφυή, αλλά και μοναδικής σχεδιαστικής αυθεντικότητας. Τα κτίριά τους χαρακτηρίζονται από ιδιαίτερο λειτουργικό εξοπλισμό, από πρωτοποριακή εμφάνιση, και συνήθως εμπνέονται από τη φύση και τις εξελισσόμενες τεχνολογίες που προέρχονται από άλλες βιομηχανίες και λειτουργούν καταλυτικά για το περιβάλλον. Οι Future Systems έγιναν ευρύτερα αναγνωρίσιμοι από το ευρύ κοινό από τα φουτουριστικά «πράσινα» κτίριά τους που πολλές φορές μοιάζουν με λοβούς ή έντομα. Πολλά από αυτά δεν έχουν πραγματοποιηθεί, αλλά δε στερούνται ποιότητας. Αγαπούν τη νέα πράσινη τεχνολογία, ειδικά τα

76

αυτουποστηριζόμενα κτίρια. Η νέα εθνική βιβλιοθήκη της Τσεχίας πρόκειται να τοποθετηθεί στην Πράγα σε μια μεγάλη πράσινη περιοχή στο οροπέδιο Letna. Το προτεινόμενο σχέδιο είναι ασυνήθιστο καθώς θυμίζει και είναι γνωστό ως κτίριο μανιτάρι. Προσφέρει άπλετο φυσικό φωτισμό μέσω των κυκλικών παραθύρων που είναι διάσπαρτα στο εξωτερικό κέλυφος του κτιρίου. Σύμφωνα με τους αρχιτέκτονες, αυτό το μοναδικό σχέδιο ελαχιστοποιεί τον όγκο αυξάνοντας το χώρο, το φως και την ορατότητα προς τα έξω. Οι Future Systems έχουν προτείνει μια μοναδική μορφή και καμπυλότητα σε σύγκριση με τη μπαρόκ αρχιτεκτονική για την οποία φημίζεται η Πράγα. Ο Kaplicky, ένας ντόπιος της

Όταν

τα κτίρια αντανακλούν τις δομές της φύσης

Πράγας, σχεδιάζει το νέο κτίριο σε πυραμιδική και ημιοργανική μορφή, που ολοκληρώνεται με το παρατηρητήριο στην κορυφή και αποτελεί μια οπτική προς την πόλη. Η κατασκευή είναι ένα πλαίσιο από χάλυβα με το εσωτερικό σκελετό της να δημιουργείται από ένα πλέγμα 19x9μ., το οποίο υποστηρίζει ένα σύνθετο πάτωμα που είναι από πλάκες χάλυβα. Οι περιμετρικές στήλες υποστηρίζουν το πάτωμα, με αποτέλεσμα τη δημιουργία μιας περιμετρικής 3μ. ζώνης κατασκευής. Η σταθερότητα των πλευρικών σκελών εξασφαλίζεται από εσωτερικούς συγκεκριμένους πυρήνες. Το κέλυφος με τα χαλύβδινα τόξα της στέγης δένεται στο εσωτερικό πλαίσιο χρησιμοποιώντας μια ακτίνα δαχτυλιδιών στον τελευταίο όροφο. Οι Future Systems είπαν ότι η εξωτερική επιφάνεια της νέας

εθνικής βιβλιοθήκης θα καλυπτόταν με κεραμίδια αλουμινίου σε σαμπανί χρώμα. Η επιφάνεια αυτή χαρακτηρίζεται από την εξασθένιση του χρώματος από το κατώτατο μέρος που είναι σκουρόχρωμο, προς την κορυφή της δομής. Σύμφωνα και με τους αρχιτέκτονες τα ειδικά χαρακτηριστικά γνωρίσματα μέσα στην εθνική βιβλιοθήκη περιλαμβάνουν στην κορυφή το παρατηρητήριο και το café με τις καταπληκτικές θέες της Πράγας, τους άνετους και ζωηρόχρωμους χώρους ανάγνωσης, το ισόγειο στο οποίο καταλήγουν οι κεκλιμένες ράμπες και οι σκάλες που ξεκινούν από τον εξωτερικό χώρο και το πάρκο στο οποίο βρίσκεται το κτίριο και την αυτοματοποιημένη αποθήκευση βιβλίων. Επίσης η νέα βιβλιοθήκη περιέχει και φυσικό εξαερισμό χρησιμοποιώντας ένα θερμικό σύστημα καναλιών, πάχους 1.2μ. στους τοίχους του υπογείου που περιβάλλουν το χώρο αποθήκευσης των βιβλίων και στα πατώματα που έτσι επιτρέπεται η κυκλοφορία του αέρα.

77

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

Από το κτίριο

στην κτιριακή επιδερμίδα

Κτιριακές

επιδερμίδες

συστήματα προσόψεων & κινητική αρχιτεκτονική

Τι είναι αυτό που τελικά διαχωρίζει την κατασκευή από το περιβάλλον της; Είναι η «επιδερμίδα» γνωστή και ως κτιριακό κέλυφος, το βασικό μέσον για να επιτευχθεί η βιομίμηση στις παραμέτρους μορφής-λειτουργείας-κατασκευής. Πολλές προσπάθειες έχουν γίνει ώστε τα συστήματα προσόψεων που το επενδύουν ή το αποτελούν, να το προστατεύουν: να ανταποκρίνονται και να προσαρμόζονται στο περιβάλλον, με τον τρόπο που μία φυσική επιδερμίδα θα θωράκιζε τον οργανισμό της.

78

Υπάρχουν δύο κατηγορίες συστημάτων προσόψεων: αυτές που έχουν μηχανικά μέρη και αυτές που αποτελούνται κατά το πλείστον από μη μηχανικά μέρη, δηλ οι βιολογικές. Η διαφορά των δυο κινητικών αρχιτεκτονικών είναι τα ίδια υλικά που τις αποτελούν και οι τρόποι με τους οποίους προκύπτει και πραγματοποιείται η κίνηση. Αυτό το κεφάλαιο είναι αφιερωμένο σε προσόψεις που αποτελούνται από ρυθμιζόμενα στοιχεία τα οποία παρέχουν προσαρμοστικότητα στα κτίρια.

79

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

Κτιριακές

επιδερμίδες

Κινητική Αρχιτεκτονική Η κινητική αρχιτεκτονική πάντα, στο επίκεντρο της τεχνολογικής πρωτοπορίας, έκανε χρήση των νέων υλικών και τεχνολογικών εξελίξεων που προέκυπταν από την έρευνα άλλων τομέων της επιστήμης. Στρεφόμενη στα σύγχρονα ζητούμενα της εξοικονόμησης ενέργειας, της εξάλειψης του ενεργειακού αποτυπώματος των κτιρίων και της βιωσιμότητας των αστικών περιβαλλόντων απέτυχε μέχρι στιγμής να κάνει τον εαυτό της απάντηση στα σύγχρονα αρχιτεκτονικά ζητούμενα παρόλο που μετρά πολλά και ικανά παραδείγματα. Η οικειοποίηση της τεχνολογίας των έξυπνων υλικών που έχουν ενσωματωμένη την ιδιότητα της κίνησης, από την αρχιτεκτονική, έχει καταφέρει να παράξει αποτελέσματα που καλύπτουν τις μέχρι τώρα ελλείψεις και αστοχίες της. Όντας ακόμη σε πειραματικό στάδιο οι κατασκευές αυτές αφήνουν ανοικτό το ενδεχόμενο ύπαρξης μιας πραγματικά οικολογικής αντιδρώσας κινητικής αρχιτεκτονικής που θα είναι εύκολα πραγματοποιήσιμη και συμφέρουσα ξεπερνώντας το κύριο μειονέκτημα της προηγούμενης, την εξάρτηση της από μηχανικά μέρη και μηχανολογικά συστήματα.

80

Το σύνολο αυτού του κεφαλαίου έχει προκύψει από μια σύνδεση, μια συγκέντρωση μεμονωμένων μελετών που εντοπιστήκαν στο διαδίκτυο και έχουν πραγματοποιηθεί στα πλαίσια μαθημάτων σχολών αρχιτεκτονικής, πειραματισμών ερευνητών κινητικών και ανταποκριτικών περιβαλλόντων κάτω από το γενικό όνομα της αντιδρώσας αρχιτεκτονικής (responsive architecture) και θεωρήθηκε πως αποτυπώνουν αυτή τη συνεχώς εξελισσόμενη τάση που υπάρχει. Το σώμα αυτό παρουσιάζεται με έναν ενιαίο τίτλο με πρωταγωνιστικό κοινό χαρακτηριστικό την κίνηση με ή χωρίς μηχανικά και μηχανολογικά μέρη. Το κεφάλαιο παρουσιάζει τι είναι η κινητική αρχιτεκτονική χωρίς μηχανικά μέρη, την σχέση της με την κλασσική κινητική αρχιτεκτονική, ποια είναι τα μηχανικά μέρη από τα οποία απαλλάσσεται και ποιά τα μη μηχανικά που αποκτά. Παραθέτει μια σειρά παραδειγμάτων άλλων αναλυτικά, άλλων ονομαστικά, που περιγράφουν την συνεχώς μεταβαλλόμενη πορεία της.

81

Κτιριακές

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

ΜΗΧΑΝΙΚΆ & ΜΗ ΜΈΡΗ ΚΤΙΡΙΑΚΗΣ ΕΠΙΔΕΡΜΙΔΑΣ

ΚΑΤΑΒΟΛΕΣ & ΜΕΡΗ ΒΙΟΛΟΓΙΚΟ ΠΡΟΤΥΠΟ

Η διαφορά των δυο κινητικών αρχιτεκτονικών που προαναφέρθηκαν όπως έχει δηλωθεί είναι τα ίδια υλικά που τις αποτελούν και οι τρόποι με τους οποίους προκύπτει και πραγματοποιείται η κίνηση. Μηχανικά τυπικά λέγονται τα μέρη που λαμβάνοντας ενέργεια παράγουν δύναμη και είναι σε θέση να κινήσουν τα συστατικά μέρη τους ώστε να προωθήσουν την κίνηση αυτή στη μηχανήσύστημα στο οποίο ενσωματώνονται. Η κινητική αρχιτεκτονική μέχρι στιγμής κάνει χρήση αυτών των συστημάτων στα οποία οφείλονται κάποια από τα μεγαλύτερα μειονεκτήματα της. Αρχικά το θέμα του κόστους αποτρέπει από την εφαρμογή τέτοιων συστημάτων, ο θόρυβος που παράγουν, η συντήρηση που απαιτούν και το κυριότερο η ποσότητα της ενέργειας που καταναλώνουν είναι μερικά από τα προβλήματα που παρουσιάζονται. Η κινητική αρχιτεκτονική όψεων για παράδειγμα στόχευε στην αντιμετώπιση των μεγάλων καταναλώσεων ενέργειας των κτιρίων που οφειλόταν στο κεντρικό σύστημα θέρμανσης και εξαερισμού τους (HVAC). Τελικά όμως ενώ έχει σχεδιαστεί με το σκεπτικό της οικονομίας δεν πετυχαίνει τους στόχους της. Τυπικό παράδειγμα είναι το κτίριο του Ινστιτούτου του Αραβικού Κόσμου του Jean Nouvel όπου τα έξοδα συντήρησης της πρωτοποριακής όψης δεν αντισταθμίζουν το ενεργειακό κέδρος της σκίασης που προσφέρει με αποτέλεσμα να μην συντηρείται και να μη λειτουργεί. Πέρα από αυτά η σύνθετη λειτουργία και ανάγκη γνώσης της χρήσης των μηχανικών συστημάτων κάνει δύσκολο για έναν μη ειδικό τον πειραματισμό με αυτά και από πλευράς κόστους και από πλευράς τεχνογνωσίας. Τα μη μηχανικά μέρη που προτείνονται εδώ έχουν να κάνουν με μια κατηγορία έξυπνων υλικών που παρουσιάζουν κινητικές ιδιότητες ενσωματωμένες στη δομή τους. Η λειτουργία-κίνηση που συντελείται στα μηχανικά μέρη εδώ γίνεται σε μοριακό επίπεδο κυρίως με τις ιδιότητες που αυτά παρουσιάζουν όταν θερμανθούν. Τέτοια υλικά αναφορικά είναι τα κράματα μνήμης σχήματος ή αλλιώς Shape Memory alloys (SMA) και ποιο συγκεκριμένα

82

επιδερμίδες

το σύρμα Niti, τα ηλεκτροενεργά πολυμερή ή αλλιώς Electroactive polymers (EAP), φυσικά υλικά όπως το ξύλο ή το χαρτί και τέλος σύνθετα μέταλλα όπως το θερμο-διμεταλλικό έλασμα ή Thermobimetal. Αυτά θα παρουσιαστούν αναλυτικότερα στο τμήμα των παραδειγμάτων. Η αρχιτεκτονική έτσι ανεξαρτητοποιείται από τους μεσάζοντες τις κίνησης έχοντας σε ένα μέλος τη μηχανή και τον ενεργοποιητή. Το σύστημα απλοποιείται αισθητά αφού παρακάμπτεται ένα ολόκληρο στάδιο στην διαδικασία σχεδιασμού και παραγωγής. Ενώ πριν χρειαζόταν η ενέργεια δηλαδή τα ηλεκτρονικά μέρη, μετά τα μηχανικά και τέλος ο ενεργοποιητής, τώρα αρκούν τα ηλεκτρονικά μέρη και ο ενεργοποιητής και σε μερικές περιπτώσεις μόνο ο ενεργοποιητής. Όπως αναφέρει ο Michael Fox η σμίκρυνση της κλίμακας της γένεσης της κίνησης αναγκάζει σε μια επανερμηνεία του μηχανικού προτύπου. Τα βιολογικά συστήματα φαίνεται να υπερτερούν των μηχανικών, τα οποία, χωρίς να αμφισβητείται η αισθητική ειλικρίνεια που προσφέρουν, μοιάζουν να έχουν φτάσει στην αρχή του τέλους τους.

Οι σύγχρονες εξελίξεις στον τομέα της κινητικής αρχιτεκτονικής σηματοδοτούν μια στροφή από ένα μηχανικό μοντέλο σε ένα βιολογικό πρότυπο που οδηγεί σε μια εξέλιξη των υλικών, της βιομιμιτικής και των συστημάτων των οποίων οι ιδιότητες λειτουργούν σε πολύ μικρή κλίμακα. Η επικράτηση του οργανικού αυτού προτύπου αλλάζει το εννοιολογικό μοντέλο που εφαρμόζουμε για να κατανοήσουμε το περιβάλλον και κατά συνέπεια τον σχεδιασμό. Η αρχιτεκτονική που ανταποκρίνεται στα κλιματικά δεδομένα έχει στηριχτεί σε αυτή την εξέλιξη. Κατανοώντας το βιολογικό αυτό πρότυπο, χωρίς να προσπαθεί να το μιμηθεί αδιάκριτα, λειτουργεί πιο πολύ σαν αυτό και όχι τόσο βάση του μηχανικού, όπως έκανε μέχρι τώρα. Εκμεταλλεύεται την εξέλιξη των υλικών κάτι που της δίνει την δυνατότητα να λειτουργήσει σε πολύ μικρή κλίμακα αφού η κίνηση όπως έχει αναφερθεί είναι ενσωματωμένη στη δομή. Λόγω αυτής της βελτιστοποίησης στην κατασκευή, η κίνηση που δημιουργείται είναι πιο ομαλή και οργανική και μπορεί να συγκριθεί με αυτή των βιολογικών μορφών.

ΚΥΒΕΡΝΗΤΙΚΗ

Η κυβερνητική χρονολογείται από το 1942 όταν ορίστηκε από τον Norbert Wiener που την περιγράφει ως την επιστήμη του ελέγχου και της επικοινωνίας του ζώου και της μηχανής. Αναφέρεται στον έλεγχο και την καθολικότητα της ροής πληροφοριών είτε αυτή προέρχεται από οργανικά είτε από ανόργανα συστήματα. Είναι σημαντική για την μελέτη των μηχανικών, φυσικών, βιολογικών, γνωστικών και κοινωνικών συστημάτων. Την σύνδεση της με την διαδραστική αρχιτεκτονική μελέτησε πρώτος ο Gordon Pask με τη δημιουργία διαφόρων θεωριών πάνω στο αντικείμενο με ποιο σημαντική την ‘Conversation Theory’ η οποία επέτρεπε στον χρήστη για πρώτη φορά να έχει καθοριστικό ρόλο στο περιβάλλον του. Λόγω της μικρής εμπορικότητας του θέματος εκείνη την

εποχή αρχικά δεν αναπτύχτηκε αρκετά8, μέχρι κάποια χρόνια αργότερα που ήρθε στο προσκήνιο και χρησιμοποιήθηκε από την αρχιτεκτονική. Ένας από τους πιο σημαντικούς αρχιτέκτονες που εμβάθυνε στην κυβερνητική είναι ο Cedric Price με το Fun Palace το 1961 που έδινε το έναυσμα για μια μεταβλητή αρχιτεκτονική. Η κυβερνητική έχει προσφέρει πολύ στην αρχιτεκτονική που ανταποκρίνεται σε κλιματικά δεδομένα παρέχοντας της το μοντέλο πρόσληψης, επεξεργασίας και απόδοσης δεδομένων (είσοδος, επεξεργασία, έξοδος / input, processing, output), δηλαδή μια καθαρή γραμμική ροή πληροφοριών που η σωστή διαχείριση τους την κάνουν αποτελεσματική σε σχέση με τους στόχους της. Η ροή αυτή έχει άμεση σχέση με το σχεδιασμό του συστήματος και το πώς αυτό αντιδρά σε σχέση με τα ερεθίσματα που λαμβάνει. Οι αισθητήρες του λαμβάνουν τις πληροφορίες από το περιβάλλον και τις τροφοδοτούν στον ενεργοποιητή μέσω μιας διαδικασία ανάλυσης και επεξεργασίας που προσδιορίζει το τελικό αποτέλεσμα. Στην μη μηχανική κινητική αρχιτεκτονική λόγω των υλικών που χρησιμοποιεί, ενώ η σειρά της διεργασίας παραμένει η ίδια με την παραπάνω, δεν είναι απαραίτητο τα στάδια της να παράγονται από διαφορετικές οντότητες όπως θα εξηγηθεί παρακάτω.

LOW-TECH

Τυπικά είναι μια περιγραφή για διαδικασίες σχεδιασμού και κατασκευής που χρησιμοποιούν μέσα που προηγούνται της βιομηχανικής επανάστασης. Ένας δεύτερος ορισμός του αφορά κατασκευές που έχουν μικρό κόστος και δεν απαιτούν για την πραγματοποίηση τους μεγάλη εξειδίκευση ή καταμερισμό εργασίας. Ηέννοια Low-tech έρχεται να περιγράψει πολλές διεργασίες και τεχνολογίες που θεωρούνται αιχμής από την άποψη ότι είναι σε πειραματικό στάδιο ή λίγο διαδεδομένες χωρίς αυτό να τις κάνει απρόσιτες ή κρυμμένες σε ένα εργαστήριο. Ο ορισμός του Low-Tech, έτσι όπως χρησιμοποιείται στα παραδείγματα που αναλύονται παρακάτω, δεν αναφέρεται τόσο στο

83

Κτιριακές

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ είδος της παραγόμενης αρχιτεκτονικής που περιγράφει ο πρώτος ορισμός, αλλά περισσότερο στις διεργασίες και τα μέσα που περιγράφει ο δεύτερος, τη λογική που διέπει το καθένα, το πώς οργανώνει τη λειτουργία-κίνησή του καθώς και στο ποσό της ενέργειας που καταναλώνει. Έτσι το Low-tech τελικά αντιπροσωπεύει μια κατασκευή που καταναλώνει ελάχιστη ενέργεια (minimum energy structure), έχει τις δυνατόν λιγότερες συνδέσεις μεταξύ των μερών του, δεν απαιτεί πολύπλοκα μέρη για τη λειτουργία του και ενίοτε από μια κατασκευαστική απλότητα προσιτή σε μη ειδικούς. Στην μη κινητική αρχιτεκτονική, και σε αντίθεση με τον ορισμό της κυβερνητικής, δεν έχει τρία διακριτά τμήματα στη διάθρωση του συστήματος του. Κάνει χρήση αισθητήρων για την πρόσληψη πληροφοριών από το περιβάλλον, τις οποίες μέσω ηλεκτρονικών συστημάτων τις μετατρέπει σε ηλεκτρικό ερέθισμα που παρέχεται στο υλικό για την κίνηση του. Το πώς θα κινηθεί το υλικό αυτό είναι ενσωματωμένο στη δομή του και προγραμματισμένο από πριν, έτσι δεν υπάρχει ανάγκη του σταδίου της επεξεργασίας στο σύστημα ούτε διαχωρίζεται ο τρόπος κίνησης με το υλικό όπως συμβαίνει στα κλασικά παραδείγματα κινητικής αρχιτεκτονικής. Μπορεί να υπάρχουν δυο τύποι ελέγχου του συνόλου της κατασκευής. Ο άμεσος και ο έμμεσος (direct, in-direct control). Στον άμεσο κάθε στοιχείο έχει το δικό του σένσορα και άρα η κίνηση του διαφοροποιείται από αυτή των άλλων στοιχείων ανάλογα με τις ανάγκες του και τα δεδομένα που λαμβάνει. Στον έμμεσο ένας κεντρικός επεξεργαστής παίρνει δεδομένα από ένα σένσορα και τροφοδοτεί δεδομένα σε όλα τα στοιχεία ανεξαιρέτως και άρα όλα έχουν την ίδια πρόσληψη ενέργειας. Παρόλο που μπορεί αρχικά να φαίνεται πως ο παλιός και ο καινούργιος ορισμός του Low-Tech δεν παρουσιάζουν κανένα κοινό σημείο, τα επιχειρήματα που προτάσσει ο παλιός θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν υπέρ του νέου. Σύμφωνα με τον Bramwell (1989) η αντιβιομηχανική πολεμική αυτή παρουσιάζει τα εξής θέματα. Το ζήτημα της ενέργειας, της ηθικής, της υγείας, της ψυχολογίας, της εργασίας, της οικονομίας, της αισθητής. Αυτά αποτελούν το ιδεολογικό σκελετό του κλασικής σημασίας του Low-Tech9. Στο πρώτο αναφέρει πως η τεχνολογία κάνει χρήση μη ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, στο δεύτερο πως καταστρέφει το φυσικό περιβάλλον,

84

στο τρίτο πως αυτή έχει επιζήμιες παρενέργειες που δεν μπορούν να προβλεφτούν, στο τέταρτο πως προβάλει την ατομικότητα του καθενός, στο πέμπτο πως δημιουργεί εργασιακή εκμετάλλευση, στο έκτο πως τα κόστη της είναι υψηλά και τέλος στο έβδομο πως τα προϊόντα της δεν είναι τόσο αισθητικά ελκυστικά όσο τα χειροποίητα. Με μια γρήγορη ανασκόπηση όσων έχουν παρουσιαστεί μέχρι στιγμής και μετά την παρουσίαση των παραδειγμάτων θα αποδειχτεί πως η μη μηχανική αρχιτεκτονική παρόλο που θεωρείται τεχνολογία αιχμής μπορεί να αντικρούσει όλα αυτά τα επιχειρήματα κάτι που την καθιστά πραγματικά χαμηλής τεχνολογίας ακόμη και σύμφωνα με τον παλιό ορισμό. Αξίζει να αναφερθεί πως τα τελευταία χρόνια στην σύγχρονη αρχιτεκτονική έχει αναπτυχτεί ένα κίνημα που λειτουργεί με τους όρους του Low-tech και αναφέρεται στην παραγωγή κινητικών κατασκευών από ανακυκλωμένα μηχανικά και ηλεκτρονικά μέρη συχνά παιχνιδιών ή πεταμένων αντικειμένων που προσφέρουν ανακυκλωμένους χαμηλής τεχνολογίας σένσορες και ενεργοποιητές.

To LowTech παρέχει μια πλατφόρμα για αρχιτέκτονες και σχεδιαστές που επιδιώκουν να πειραματιστούν με διαδραστικά και ανταποκρινόμενα συστήματα αρχιτεκτονικής, ένα πεδίο ενασχόλησης μέχρι πρόσφατα δύσκολο λόγω της μεγάλης πολυπλοκότητας και του κόστους των συστημάτων που αυτή χρησιμοποιούσε. Η έρευνα και η δημιουργία ενός πρωτοτύπου ήταν κάτι που λίγοι μπορούσαν να καταφέρουν συχνά μόνο με την εύρεση κάποιου σπόνσορα. Το πρόβλημα αυτό βρίσκει τώρα λύση αρχικά με την δημοκρατικοποίηση των ψηφιακών τεχνολογιών που έχουν κάνει προσιτές τις γνώσεις και τις τεχνικές, κατά δεύτερον με την χρήση Lowtech και ανακυκλωμένων υλικών. Όσο περισσότερο ανοίγει αυτός ο κύκλος και γίνεται προσιτός και γνωστός, ακόμη και σε μη ειδικούς, τόσο πιο πιθανή είναι και η ενσωμάτωση της κινητικής αρχιτεκτονικής στην καθημερινή ζωή. Επίσης το κίνημα αυτό σχετίζεται άμεσα με τα συστήματα ανοικτού λογισμικού (open source), προγραμματισμού μέσω ανοικτού

επιδερμίδες

H I - T E C H . . .

. . . L O W - T E C H . .

. . . O R N O - T E C H ?

85

Κτιριακές

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ λογισμικού όπως το πρόγραμμα Processing, το DIY κίνημα (Do It Yourself) και με τον μικροεπεξεργαστή Arduino, ένα εργαλείο διαχείρισης του φυσικού κόσμου μέσω υπολογιστή το οποίο χρησιμεύει στην κινητική αντιδρώσα αρχιτεκτονική ως κεντρικός επεξεργαστής έλεγχου της κίνησης, των αισθητήρων και του ρεύματος που παρέχεται στην κατασκευή. Ήδη με μια αναζήτηση στο διαδίκτυο φαίνεται η μεγάλη διάδοση που έχουν αυτοί οι νέοι τρόποι σχεδιασμού και κατασκευής οι οποίοι περιλαμβάνουν σε μεγάλο κομμάτι τους και τα έξυπνα υλικά, κυρίως το σύρμα Niti (κράματα μνήμης σχήματος, SMA) που λόγω της εύκολης προσβασιμότητας και του μικρού κόστους του έχει γίνει μέσο να αναπτυχτούν πολλές κατασκευές που προωθούν την μη μηχανική κινητική αρχιτεκτονική. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελούν οι David Benjamin και Soo-In Young (Living Architects,) που παρουσιάζονται παρακάτω στα παραδείγματα, οι οποίοι μέσω των της έρευνας και των μαθημάτων τους προωθούν τον σχεδιασμό με φτηνούς αισθητήρες, απλούς μικροεπεξεργαστές και κράματα μνήμης σχήματος. Τα περισσότερα υλικά που χρησιμοποιούνται στην κινητική αρχιτεκτονική χωρίς μηχανικά μέρη είναι σε θέση να υποστηρίξουν την εύκολη πρόσβαση τουλάχιστον στα πλαίσια του πειραματισμού. Η μη μηχανική αρχιτεκτονική που παρουσιάζεται εδώ κάνει χρήση της ίδιας τεχνολογίας αισθητήρων που χαρακτηρίζονται Low-tech.

NO-TECH

Η No-Tech στρατηγική περιγράφει κατασκευές οι οποίες δεν εξαρτώνται από την ενέργεια για τη λειτουργία τους, είναι δηλαδή εντελώς αυτόνομες από ηλεκτρονικά συστήματα και αισθητήρες και μπορούν να χαρακτηριστούν ως συστήματα μηδενικής ενέργειας (zero energy structure). Η αυτονομία αυτή προκύπτει βάσει των ιδιοτήτων των υλικών που χρησιμοποιούνται. Ενώ οι συμβατικές κατασκευές, σύμφωνα με το κυβερνητικό μοντέλο, έχουν τρία διακριτά μέρη στη διάρθρωση τους, αισθητήρα, επεξεργαστή δεδομένων και ενεργοποιητή (sensor, processing, actuator), εδώ δεν χρειάζεται τίποτα από αυτά αφού τη θέση και τη λειτουργία των τριών σταδίων την έχει ενσωματωμένη μέσα του το υλικό. Αυτό

86

επιδερμίδες

σημαίνει πως η κατασκευή λειτουργεί βάση ενός άμεσου συστήματος έλεγχου (direct system of control) όπου κάθε στοιχείο του συνόλου είναι αυτόνομο και λειτουργεί ατομικά βάση των δεδομένων που λαμβάνει. Δεν υπάρχει δηλαδή ένα κεντρικό σύστημα που να μεσολαβεί ρυθμιστικά στη συμπεριφορά των μερών του καθώς όλα τα μεμονωμένα στοιχεία είναι επιφορτισμένα με το ρυθμιστικό αυτό ρόλο.

ΚΑΤΑΤΑΞΗ ΚΙΝΗΤΙΚΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ

Η κινητική αρχιτεκτονική αναφέρεται σε διάφορα είδη κατασκευών τα οποία έχουν κατηγοριοποιηθεί κατά καιρούς από διαφορετικούς ερευνητές και με διαφορετικούς τρόπους. Οι Zuk και Clark11 δημιουργούν οκτώ κατηγορίες κινητικών περιβαλλόντων τα οποία μπορούν να εντάσσονται σε πάνω από μια κατηγορία ταυτόχρονα. Οι πρώτες τέσσερις περιγράφονται σαν κλειστού συστήματος στις οποίες οι αποφάσεις που αφορούν σε αλλαγές του συστήματος πρέπει να ληφθούν υπόψη εξ’ αρχής πριν τον σχεδιασμό του. Κάποιες από αυτές τις κατηγορίες είναι οι κινητικά ελεγχόμενες στατικές κατασκευές (Kinetically controlled static structures), οι δυναμικές αυτό-συναρμολογούμενες δομές (Dynamically self-erecting structures), τα κινητικά συστατικά (Kinetic components) , η αναστρέψιμη αρχιτεκτονική (Reversible architecture) και άλλες. Σύμφωνα με τον Michael Fox12 υπάρχουν κάποιες τυπολογίες που διαχωρίζουν τα κινητικά συστήματα ανάλογα με τη θέση και τη λειτουργία τους στην κατασκευή. Τα ενσωματωμένα συστήματα (Embedded Kinetic Structures) οποία ανήκουν σε ένα αρχιτεκτονικό σύνολο και βρίσκονται σε μια σταθερή θέση. Χρησιμοποιούνται για να ελέγχουν το σύνολο του κτιρίου σε σχέση με τις μεταβαλλόμενες ανάγκες του που προκαλούνται είτε από τον άνθρωπο είτε από μεταβολή του περιβάλλοντος του. Τα δυναμικά κινητικά συστήματα (Dynamic kinetic structures) όπως πόρτες, διαχωριστικά και περσίδες, είναι μέρος πάλι ενός συνόλου αλλά κινούνται αυτόνομα. Τέλος τα αυτόαναπτυσσόμενα κινητικά συστήματα (Deployable Kinetic Structures) είναι αυτόνομες εφήμερες κατασκευές με το πλεονέκτημα της εύκολης μεταφοράς και συναρμολόγησης, όπως περίπτερα και καταφύγια.

87

Κτιριακές

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΜΕ ΜΗΧΑΝΙΚΑ ΜΕΡΗ Εστιάζοντας στα συστήματα προσόψεων, αντιλαμβανόμαστε πως μπορούν να διακριθούν σε δύο κατηγορίες: αυτές που έχουν μηχανικά μέρη και αυτές που αποτελούνται κατά το πλείστον από μη μηχανικά μέρη, δηλαδή οι βιολογικές. Η διαφορά των δυο κινητικών αρχιτεκτονικών είναι τα ίδια υλικά που τις αποτελούν και οι τρόποι με τους οποίους προκύπτει και πραγματοποιείται η κίνηση. Μηχανικά τυπικά λέγονται τα μέρη που λαμβάνοντας ενέργεια παράγουν δύναμη και είναι σε θέση να κινήσουν τα συστατικά μέρη τους ώστε να προωθήσουν την κίνηση αυτή στη μηχανή-σύστημα στο οποίο ενσωματώνονται.

88

L’Institut du Monde Arabe - Jean Nouvel Ένα από τα πιο γνωστά παραδείγματα κινητικής αρχτιτεκτονικής με μηχανικά μέρη, το Αραβικό Ινστιτούτο στο Παρίσι, σχεδιασμένο από τον Jean Nouvel, που ολοκληρώθηκε το 1987 είναι ένα από τα πρώτα κτίρια που χρησιμοποιούν αισθητήρα με βάση την αυτοματοποιημένη απόκριση στις περιβαλλοντικές συνθήκες. Έχει εγκατεστημένα στην επιφάνειά του 25.000 φωτοκύτταρα παρόμοια με τον φακό της φωτογραφικής μηχανής ελέγχονται μέσω κεντρικού υπολογιστή για να ρυθμίσουν τα επίπεδα φωτισμού στη νότια πρόσοψη. Ο πρωταρχικός στόχος αυτής της πρόσοψης είναι να ελέγχει την ποσότητα του φωτός της ημέρας που εισέρχεται στο κτίριο. Τα φύλλα γυαλιού

είναι ακατέργαστα, παρέχοντας ένα αμιγώς αεροστεγές και υδατοστεγές φράγμα από το εξωτερικό περιβάλλον, ενώ το δεύτερο στρώμα είναι πολύ πιο περίπλοκο. Αποτελείται από 240 μονάδες μετάλλου με μία συμμετρική συστοιχία από διαφράγματα, ελεγχόμενα από κινητήρες, ή ανοίγματα που ανοίγουν και κλείνουν κάθε ώρα. Το σχέδιο είχε τις ρίζες του στα ισλαμικά μοτίβα που βρίσκονται σε οτιδήποτε αραβικό, από την υφαντουργία μέχρι και την αρχιτεκτονική. Το άνοιγμα και το κλείσιμο των εν λόγω ανοιγμάτων επιτρέπει το φιλτράρισμα και τον έλεγχο του μεγέθους του φωτός. Παρά το γεγονός ότι οι μηχανισμοί δεν λειτουργούν πλέον, εξυπηρέτησαν τουλάχιστον ως μια πρόθεση να δημιουργηθούν νέοι τρόποι εσωτερικού ελέγχου του κλίματος. Ενώ το έργο

επιδερμίδες

έχει μια δελεαστική αισθητική, η λειτουργική και προγραμματική του χρήση είναι περιορισμένη. Σε μια πρώτη φάση θα μπορούσαν να επανεξεταστούν τα υλικά, οι ηλεκτρομηχανολογικές, και οι τεκτονικές μέθοδοι που χρησιμοποιήθηκαν. Με αυτούς τους τρόπους θα μπορεί να δοθεί ένα πιο αποτελεσματικό και δυναμικό σύστημα που μπορεί να προσφέρει πολλαπλές λύσεις ταυτόχρονα. Αν και το interface περιλαμβάνει ένα εξελιγμένο επίπεδο μηχανικών συστημάτων, η πρόσοψη είναι κυρίως διακοσμητική. Μια έρευνα θα μπορούσε να προωθήσει το πώς ο Jean Nouvel αντιμετώπισε το φως και πως αυτό ανταποκρίνεται στις συνθήκες του περιβάλλοντος ώστε να επιτευχθεί η βελτίωση της απόδοσης του κτιρίου.

89

Κτιριακές

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

επιδερμίδες

UAP + Ned Kahn, αεροδρόμιο Brisbane.

Kiefer εκθετήριο technic από την Ernst Giselbrecht + Partner (AT) Το νέο κτίριο γραφείων της αυστριακής εταιρείας μετάλλου technic Kiefer που σχεδιάστηκε με βάση την πρακτική Γκρατς από τους Ernst Giselbrecht + Partner χαρακτηρίζεται από ένα δυναμικό σύστημα πρόσοψης από ηλεκτροκίνητα αναδιπλούμενα στοιχεία κατασκευασμένα από διάτρητο αλουμίνιο. Αυτές οι προσόψεις αλλάζουν συνεχώς κάθε μέρα, κάθε ώρα δείχνοντας ένα νέο «πρόσωπο», αλλά μπορούν επίσης να προσαρμόζονται αυτόνομα σε μεταβαλλόμενες συνθήκες και ανάγκες. Όταν οι κάτοικοι θέλουν να προσαρμόσουν τη θερμοκρασία ή το φως σε ένα δωμάτιο, μπορούν να ελέγξουν κάποια ή όλα τα 112 μεταλλικά πλακάκια που κοσμούν το εξωτερικό του εκθεσιακού χώρου, μέσω των 56 κινητήρων. Η κίνηση των

90

πλακιδίων είναι αθόρυβη και μπορεί να είναι συνεχής, αν το θελήσουν. Ο ίδιος ο αρχιτέκτονας εξηγεί: “Δεν πάει πολύς καιρός από τότε που κτίρια γραφείων είχαν μια σαφή δομή και ο αριθμός των αξόνων ήταν προκαθορισμένος- π.χ. πόσοι για έναν διευθυντή ή υψηλόβαθμο σύμβουλο και πόσοι για έναν απλό δημόσιο υπάλληλο. Με την εισαγωγή των λωρίδωνπαραθύρων, αυτές οι ιεραρχίες εγκαταλείφθηκαν. Σήμερα είναι δυνατόν να είναι ολόκληρη η εξωτερική πρόσοψη διαφανής, και αυτή η ίδια η διαφάνεια να υποδεικνύει ένα σύγχρονο χαρακτήρα. Παράλληλα, ιδιαίτερες απαιτήσεις κλιμακώνονται και χρειάζεται να συμβαδίσουν με την επιθυμία για μεγαλύτερη άνεση. “

Η Urban Art Projects (UAP) συνεργάζεται με τον καθιερωμένο Αμερικανό καλλιτέχνη Ned Kahn, Hassell Architecture (Σίδνεϊ) και τη Brisbane Airport Corporation για τη δημιουργία μιας οκταόροφης, 5000 τμ κινητικής πρόσοψης για το χώρο στάθμευσης του Domestic Terminal του Brisbane. Από το εξωτερικό, στη μία πλευρά του χώρου στάθμευσης αυτοκινήτων εμφανίζεται ο κυματισμός καθώς ο άνεμος ενεργοποιεί τα 250.000 αιωρούμενα πάνελ αλουμινίου. Δεδομένου ότι ανταποκρίνεται στις συνεχώς μεταβαλλόμενες μορφές του ανέμου, η πρόσοψη θα δημιουργήσει μια άμεση διασύνδεση μεταξύ του δομημένου και του φυσικού περιβάλλοντος. Είναι επίσης στολισμένη με ελαφρύ κυματισμό γραμμές και στην επιφάνεια του ποταμού Brisbane: μια τοποειδική αναφορά στο πιο εμβληματικό φυσικό χαρακτηριστικό της πόλης. Μέσα στο χώρο στάθμευσης αυτοκινήτων, περίπλοκες μορφές φωτός και σκιάς θα προβάλλονται στους τοίχους και στα δάπεδα, καθώς το φως του ήλιου περνά μέσα από την κινητική πρόσοψη. Ο σχεδιασμός παρέχει επίσης πρακτικά οφέλη για το περιβάλλον, όπως η σκίαση και ο φυσικός αερισμός του εσωτερικού. Αυτό το μεγάλης κλίμακας έργο θα δημιουργήσει μια μαγευτική εντύπωση για τους επιβάτες που προκύπτουν από τον τερματικό σταθμό, που φθάνουν με αυτοκίνητο, ή με την υπερυψωμένη πλατφόρμα AirTrain. Αναμένεται να γίνει μια αξέχαστη εικόνα για την πόλη του Brisbane.

Q1, ThyssenKrupp Quarter Essen / JSWD Architekten + Chaix & Morel et Associés Το πρόσφατα ολοκληρωμένο κτίριο κεντρικών γραφείων Q1 με έδρα στο Essen της Γερμανίας σκιάζεται από 3.150 κινητικά “φτερά” που ανοίγουν και κλείνουν με βάση τα στοιχεία που δίνουν οι χρήστες και τα δεδομένων που λαμβάνουν οι αισθητήρες.

91

Κτιριακές

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

Adaptive Building Initiative Ιδιαίτερη έμφαση θα δωθεί στα συστήματα της εταιρείας Adaptive Building Initiative. Η εταιρεία ABI, που ιδρύθηκε το 2008, είναι μια κοινή επιχείρηση μεταξύ των Buro Happold και των Hoberman Associates αφιερωμένη στον σχεδιασμό και την υλοποίηση μιας νέας γενιάς κτιρίων που βελτιστοποιούν τη διαμόρφωση τους σε πραγματικό χρόνο, με την αντιμετώπιση των περιβαλλοντικών αλλαγών. Η προσαρμογή είναι απαραίτητη για τη διαχείριση του προβλήματος της κλιματικής αλλαγής. Για την αντιμετώπιση αυτής της αυξανόμενης πρόκλησης, η ABI δημιουργεί τα συστήματα και τα εργαλεία που επιτυγχάνουν νέα επίπεδα βιώσιμης απόδοσης. Η ABI σχεδιάζει και παράγει προσαρμοστικές προσόψεις και κελύφη. Με τον έλεγχο των επιπέδων φωτός, ηλιακού κέρδους, και θερμικής απόδοσης, τα προσαρμοστικά συστήματα μας να μειώνουν την κατανάλωση ενέργειας, ενισχύουν την άνεση, και να αυξάνουν την ευελιξία του δομημένου περιβάλλοντος. Επιπλέον, αναπτύσσουν προσαρμοστικές στρατηγικές που μπορούν να εφαρμοστούν αποτελεσματικά σε ένα ευρύ φάσμα άλλων συστημάτων κτιρίου. Η ΑΒΙ βασίζεται σε ένα Portfolio συστημάτων που προσάρμοσε ώστε να παραδώσει πλήρεις, εκτενείς , και ολοκληρωμένες λύσεις για ειδικές περιπτώσεις έργων. Η επιτυχής υλοποίηση απαιτεί πλήρη συμμετοχή στην ολοκλήρωση του έργου: προσφορές της περιλαμβάνουν το σχεδιασμό, τη μηχανική και την ανάλυση, την επιτομή, την προμήθεια, τον έλεγχο ολοκλήρωσης συστημάτων, την κατασκευή και την επίβλεψη της εγκατάστασης, και ό, τι άλλο απαιτεί το έργο. Το έργο αυτό βασίζεται σε εμπειρία δεκαετιών στην ανάπτυξη και παράδοση κινητών αντικείμενα, που κυμαίνονται από αρχιτεκτονικής κλίμακας έως χειροποίητα προϊόντα. Ενώ είναι μια ανεξάρτητη οντότητα, η διεπιστημονική ομάδα της ABI συνδυάζει την εμπειρία των μητρικών εταιριών της , των Buro Happold και των Hoberman Associates. Η ομάδα βασίζεται σε κατασκευαστές, μηχανικούς, και ηλεκτρολόγους μηχανικούς, περιβαλλοντικούς αναλυτές, Αρχιτέκτονες, μηχανικούς λογισμικού, μοντελιστές και βιομηχανικούς σχεδιαστές.

Ευφυής επιφάνειες Οι λύσεις των προσαρμοστικών σκίαστρων και επενδύσεων βοηθούν τη σύνδεση ενός κατοίκου στο περιβάλλον του με νέους τρόπους. Όταν ένα κτίριο μεταμορφώνεται φυσικά, με τη σειρά του μεταμορφώνει και το περιβάλλον του θεατή είτε με χωρικές επιπτώσεις είτε μέσω του διαρκούς παιχνιδιού του φωτός από κινητικές επιφάνειες. Τα συστήματα της εταιρείας δημιουργούν αυτή την οπτική επίδραση, παρέχοντας παράλληλα οφέλη απόδοσης κατάλληλα για οποιαδήποτε γεωμετρία, κλίμα, ή και για άλλα ευρύτερα πλαίσια, και μπορούν να προσαρμοστούν σύμφωνα με το σχήμα, το μέγεθος και τη σύνθεση σε συγκεκριμένα design κτιρίων και στις ιδιαίτερες απαιτήσεις τους. ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Permea™ Δυναμικά διαπερατή επιφάνεια Το Permea είναι ένα ενοποιημένο, αυτόνομο σύστημα που ελέγχει τη διαπερατότητά του, που κυμαίνεται ομαλά μεταξύ πλήρους κάλυψης μιας επιφάνειας έως την εντελώς ανοικτή κατάσταση. Μπορεί να ρυθμιστεί ώστε να δημιουργήσει μια ασπίδα προστασίας από τη σκόνη και τα υπολείμματα σε μεγάλες εκτάσεις,να προσαρμοστεί και σε μη ορθογώνια σχήματα και να εγκατασταθεί σε μηκατακόρυφο προσανατολισμό. Τα πάνελ Permea ™ κινούνται παράλληλα με την επιφάνεια του κτιρίου, επιτρέποντας στις στρώσεις του να είναι εντελώς κρυμμένες όταν συμπτύσσονται. Πρόσθετα οφέλη περιλαμβάνουν ενοποίηση του κτιρίου, καθώς και ένα πρωτοφανές επίπεδο ελέγχου πάνω στην διάταξη. Για ειδικές καταστάσεις, το Permea ™ μπορεί να κατασκευαστεί για να λειτουργήσει ως ασπίδα προστασίας από εκρήξεις. Οφέλη προσαρμοστικότητας • Αερισμός και έλεγχος της ροής αέρα • Προστασία από σκόνη και θραύσματα • Μειωμένο ηλιακό κέρδος και αντηλιά • έλεγχος σκίασης • Έλεγχος ιδιωτικότητας

επιδερμίδες

Εφαρμογές • προσόψεις, στέγες, σκίαστρα, κελύφη • Κατακόρυφα / Οριζόντια • Εξωτερικά / Εσωτερικά • ασπίδα από έκρηξη / φωτιά • ανεξάρτητο δομικό σκίαστρο Tessellate™ Συνεχώς εξελισσόμενη αδιαφάνεια και μοτίβο.

επιφάνεια,

Το σύστημα Tessellate ™ είναι μία αυτοτελής, πλαισιωμένη οθόνη της οποίας το διάτρητο μοτίβο μπορεί να αλλάζει και να εξελίσσεται συνεχώς με τη δημιουργία ενός δυναμικού αρχιτεκτονικού στοιχείου που ρυθμίζει το φως και το ηλιακό κέρδος, τον αερισμό και τη ροή του αέρα, την ιδιωτικότητας και τη θέα.

Permea™

Το Tessellate™ αποτελείται από μια σειρά των στοιβαγμένων πάνελ που μπορούν να κατασκευαστούν από διάφορα μέταλλα ή πλαστικά. Δεδομένου ότι αυτά τα στρώματα επικαλύπτονται, το αποτέλεσμα είναι μια καλειδοσκοπική οπτική απεικόνιση των μοτίβων τα οποία ευθυγραμμίζονται και στη συνέχεια αποκλίνουν σε μια λεπτή, ελαφριά διακεχυμένο πλέγμα. Η ABI συνεργάζεται στενά με τους πελάτες της για να προσαρμόσετε το Tessellate ™ ώστε να ταιριάξει στο αρχιτεκτονικό τους όραμα από γεωμετρικά πλέγματα, σε μη καθορισμένα πρότυπα ελεύθερης μορφής.

Tessellate™

Αναπτύχθηκε από την ABI, Tessellate ™ παραδίδεται σε συνεργασία με Α. Ο.Ε. Zahner Οφέλη προσαρμοστικότητας • Πλήρως ρυθμιζόμενος έλεγχος σκίασης • Μειωμένο ηλιακό κέρδος και αντηλιά • Έλεγχος απορρήτου • Αερισμός και έλεγχος της ροής αέρα Εφαρμογές • προσόψεις, στέγες, σκίαστρα • Κατακόρυφα / Οριζόντια • Εξωτερικό / Εσωτερικό Ενσωματωμένο σε τζάμια

/

Adaptive Fritting™

92

93

Κτιριακές

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ Adaptive Fritting™ «Ζωντανό» γυαλί για τις προσόψεις κτιρίων επόμενης γενιάς Το σύστημα Adaptive Fritting είναι μια ολοκληρωμένη μονάδα γυαλιού με ένα προσαρμοσμένο κινητό γραφικό μοτίβο που μπορεί να διαμορφώσει τη διαφάνεια για τον έλεγχο του εκπεμπόμενου φωτός, ηλιακού κέρδους, της ιδιωτικότητας, και της θέας. Ενώ τα συμβατικά πορώδη γυαλιά βασίζονται σε ένα σταθερό μοτίβο,τα Adaptive Fritting ™ μπορούν να ελέγχουν τη διαφάνεια και διαμορφώνονται μεταξύ αδιαφανούς και διαφανούς κατάστασης. Αυτή η απόδοση επιτυγχάνεται με τη μετατόπιση μιας σειράς από συντηγμένες στρώσεις γυαλιού έτσι ώστε το γραφικό μοτίβο να ευθυγραμμίζεται εναλλάξ και να παρεκκλίνει. Το συντηγμένο γυαλί είναι μια καθιερωμένη αρχιτεκτονική αντιμετώπιση για την παθητικά ηλιακά συστήματα ελέγχου. Το Adaptive Fritting ™ εμπλουτίζει αυτόν τον χειρισμό με τη διευρυμένη λειτουργικότητα της κίνησης. Το όφελος είναι διπλό: Παρέχει στους αρχιτέκτονες ένα νέο σχεδιαστικό στοιχείο που είναι ένα οικείο μέρος του λεξιλογίου τους, και αυξάνει την απόδοση τυπικών fritting δημιουργώντας έτσι ένα προσαρμόσιμο σύστημα σκίασης, ενώ παράλληλα διατηρεί τη διαφάνεια όπου επιθυμείται.

όπως μέταλλο, πλαστικό και ξύλο. Αυτό το σύστημα είναι κατάλληλο για εφαρμογές στις οποίες ο μηχανισμός σκίασης είναι απαραίτητο να “εξαφανίζεται” στην υποκείμενη δομή του κτιρίου. Τα πλεονεκτήματα του Strata ™ περιλαμβάνουν και την ικανότητα να μπορεί να σχεδιαστεί σε μη ορθογώνια σχήματα, να εφαρμόζει σε τρισδιάστατες καμπύλες επιφάνειες όταν επεκτείνεται, και οπτικά να εξαφανίζεται στην υποκείμενη δομή ενός κτιρίου όταν συμπτυχθεί. Επιπλέον, μπορεί να εγκατασταθεί σε μη-κατακόρυφο προσανατολισμό ή ακόμη και ως αυτόνομο, δομικό σκίαστρο. Οφέλη προσαρμοστικότητας • έλεγχος σκίασης • Μειωμένο ηλιακό κέρδος και αντηλιά • Εξαερισμός και έλεγχος ροής αέρα Εφαρμογές • προσόψεις, στέγες, σκίαστρα, κελύφη • Κατακόρυφα / Οριζόντια • Εξωτερικά / Εσωτερικά • ανεξάρτητο δομικό σκίαστρο

Το Adaptive Fritting ™ προσφέρει την ευκαιρία για πλήρη ευελιξία στο σχεδιασμό και την αρχιτεκτονική πληρότητα . Τα πάνελ μπορούν να αποτελούνται από συντηγμένο γυαλί ή πλαστικό, σε κλίμακες που κυμαίνονται 0,5 έως 3 μέτρα. Οι επιλογές μοτίβων είναι άπειρες: γεωμετρικά πλέγματα, χρωματικές παραλλαγές και εικόνες, ντεγκραντέ αποδόσεις, ακόμη και οργανικά και μηεπαναλαμβανόμενα μοτίβα είναι πιθανά.

Strata™ Building surfaces from nearly nothing Το σύστημα Strata ™ αποτελείται από αρθρωτές μονάδες που κρύβονται μέσα σε ένα μόνο λεπτό προφίλ, όταν αυτό συμπτύσσεται. Με την ενεργοποίηση του, αυτές εκτείνονται για να σχηματίσουν μια σχεδόν συνεχή επιφάνεια που αποτελείται από μια σειρά από ράγες που μπορούν να κατασκευαστούν από διαφορετικά υλικά,

94

Strata™

επιδερμίδες

Σύστημα Flare από τους Staab Architects Το FLARE είναι ένα αρθρωτό σύστημα για τη δημιουργία ενός δυναμικού κελύφους για προσόψεις ή για οποιοδήποτε κτίριο ή κατακόρυφη επιφάνεια. Ενεργώντας σαν μια ζωντανή επιδερμίδα, επιτρέπει σε ένα κτίριο να εκφράζεται, να επικοινωνεί και να αλληλεπιδρά με το περιβάλλον του. Σε σχέση με άλλα, προσφέρει ένα από τα πιο εξελιγμένα ηλεκτρομηχανολογικά συστήματα Έτσι το σύστημα FLARE μετατρέπει την πρόσοψη του κτιρίου σε μια διαπερατή κινητική μεμβράνη, σπάζοντας όλες τις συμβάσεις που ήθελαν μέχρι τώρα τις κτιριακές επιφάνειες ως ένα στατικό δέρμα. μονάδες FLARE Το σύστημα FLARE αποτελείται από έναν αριθμό επικλινών μεταλλικών νιφάδων που συμπληρώνονται από ατομικά ελεγχόμενους κυλίνδρους πεπιεσμένου αέρα. Λόγω του εξελισσόμενου μοτίβου του, είναι επίσης αναγνωρισμένο για την ικανότητά του να προσαρμόζεται σε μια ποικιλία επιφανειών, είτε αυτές είναι επίπεδες, διπλής καμπυλώτητας, αποκλίνουσες, κλπ. καθώς μία απεριόριστη διάταξη νιφάδων μπορεί να τοποθετηθεί σε οποιοδήποτε κτίριο ή επιφάνεια τοιχώματος με το αρθρωτό σύστημα πολλαπλών μονάδων FLARE. Κάθε μεταλλική νιφάδα αντανακλά τον φωτεινό ουρανό ή το φως του ήλιου, όταν βρίσκεται σε κατακόρυφη θέση αναμονής. Όταν η νιφάδα παίρνει κλίση προς τα κάτω από το ελεγχόμενο από τον υπολογιστή έμβολο πεπιεσμένου αέρα, η όψη του είναι σκιασμένο από το φως του ουρανού και με αυτό τον τρόπο εμφανίζεται ως σκούρο εικονοστοιχείο (pixel). Αντανακλώντας το περιβαλλοντικό ή το άμεσο ηλιακό φως, οι μεμονωμένες νιφάδες του συστήματος FLARE δρουν σαν εικονοστοιχεία που σχηματίζονται από το φυσικό φως. Το σύστημα ελέγχεται από έναν υπολογιστή για να σχηματίσει οποιοδήποτε είδος απεικόνισης (animation) της επιφάνειας. Συστήματα αισθητήρων μέσα και έξω από το κτίριο επικοινωνούν τη δραστηριότητα του κτιρίου απευθείας στο σύστημα FLARE το οποίο ενεργεί ως την «πλευρική

Flare System γραμμή» του κτιρίου. [Πλευρική γραμμή: Αυτό το σύστημα βρίσκεται σε όλα τα ψάρια, συμπεριλαμβανομένων των καρχαριών. Ανιχνεύει δονήσεις ή κίνηση στο νερό. Αποτελείται από αισθητήρια κύτταρα (νευρομαστοί), τα οποία βρίσκονται μέσα σε μικρές κοιλότητες του δέρματος που επικοινωνούν με το εξωτερικό περιβάλλον μέσω πόρων.] Το πρόβλημα σχετικά με το σύστημα FLARE είναι ότι δεν παρέχει μια βιώσιμη λύση για τοποθέτηση υαλοπινάκων, καθώς τα πάνελ που χρησιμοποιούνται είναι αδιαφανή. Είναι επιρρεπές σε θραύση, δεν επιτρέπει τη θέα ή τον φυσικό φωτισμό στο εσωτερικό. Εάν χρησιμοποιηθεί ως πρόσοψη, θα πρέπει να σφραγιστεί το τοίχωμα πίσω από αυτό, και αν χρησιμοποιηθεί ως τοίχωμα το ίδιο, τότε δεν επιτρέπει τον έλεγχο των στοιχείων. Η εφαρμογή του συστήματος FLARE περιορίζεται περαιτέρω από το ότι δεν επικοινωνεί με τις περιβαλλοντικές συνθήκες. Η εφαρμογή των ηλιακών πάνελ θα μπορούσε να ενσωματωθεί πάνω στο εξωτερικό δέρμα ώστε να απορροφήσει όσο το δυνατόν μεγαλύτερο ποσοστό ηλιακής ενέργειας. Μέχρι και σήμερα ωστόσο, η πρόσοψη λειτουργεί περισσότερο για αισθητικούς λόγους ως μια διαδραστική επιφάνεια.

95

Κτιριακές

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ερευνητών κινητικών και ανταποκριτικών περιβαλλόντων κάτω από το γενικό όνομα της αντιδρώσας αρχιτεκτονικής (responsive architecture) και θεωρήθηκε πως αποτυπώνουν αυτή τη συνεχώς εξελισσόμενη τάση που υπάρχει. Το σώμα αυτό παρουσιάζεται με έναν ενιαίο τίτλο με πρωταγωνιστικό κοινό χαρακτηριστικό την κίνηση χωρίς μηχανικά και μηχανολογικά μέρη. Η εργασία παρουσιάζει τι είναι η κινητική αρχιτεκτονική χωρίς μηχανικά μέρη, την σχέση της με την κλασσική κινητική αρχιτεκτονική, ποια είναι τα μηχανικά μέρη από τα οποία απαλλάσσεται και ποιά τα μη μηχανικά που αποκτά. Παραθέτει μια σειρά παραδειγμάτων άλλων αναλυτικά, άλλων ονομαστικά, που περιγράφουν την συνεχώς μεταβαλλόμενη πορεία της.

ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΧΩΡΙΣ ΜΗΧΑΝΙΚΑ ΜΕΡΗ ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η κινητική αρχιτεκτονική πάντα, στο επίκεντρο της τεχνολογικής πρωτοπορίας, έκανε χρήση των νέων υλικών και τεχνολογικών εξελίξεων που προέκυπταν από την έρευνα άλλων τομέων της επιστήμης1. Στρεφόμενη στα σύγχρονα ζητούμενα της εξοικονόμησης ενέργειας, της εξάλειψης του ενεργειακού αποτυπώματος των κτιρίων και της βιωσιμότητας των αστικών περιβαλλόντων απέτυχε μέχρι στιγμής να κάνει τον εαυτό της απάντηση στα σύγχρονα αρχιτεκτονικά ζητούμενα παρόλο που μετρά πολλά και ικανά παραδείγματα. Η οικειοποίηση της

96

τεχνολογίας των έξυπνων υλικών που έχουν ενσωματωμένη την ιδιότητα της κίνησης, από την αρχιτεκτονική, έχει καταφέρει να παράξει αποτελέσματα που καλύπτουν τις μέχρι τώρα ελλείψεις και αστοχίες της. Όντας ακόμη σε πειραματικό στάδιο οι κατασκευές αυτές αφήνουν ανοικτό το ενδεχόμενο ύπαρξης μιας πραγματικά οικολογικής αντιδρώσας κινητικής αρχιτεκτονικής που θα είναι εύκολα πραγματοποιήσιμη και συμφέρουσα ξεπερνώντας το κύριο μειονέκτημα της προηγούμενης, την εξάρτηση της από μηχανικά μέρη και μηχανολογικά συστήματα. Το σύνολο αυτής της εργασίας έχει προκύψει από μια σύνδεση, μια συγκέντρωση μεμονωμένων μελετών που εντοπιστήκαν στο διαδίκτυο και έχουν πραγματοποιηθεί στα πλαίσια μαθημάτων σχολών αρχιτεκτονικής αλλά και προσωπικών πειραματισμών

ΜΗΧΑΝΙΚΑ ΜΗ-ΜΗΧΑΝΙΚΑ ΜΕΡΗ Η διαφορά των δυο κινητικών αρχιτεκτονικών που προαναφέρθηκαν όπως έχει δηλωθεί είναι τα ίδια υλικά που τις αποτελούν και οι τρόποι με τους οποίους προκύπτει και πραγματοποιείται η κίνηση. Μηχανικά τυπικά λέγονται τα μέρη που λαμβάνοντας ενέργεια παράγουν δύναμη και είναι σε θέση να κινήσουν τα συστατικά μέρη τους ώστε να προωθήσουν την κίνηση αυτή στη μηχανήσύστημα στο οποίο ενσωματώνονται. Η κινητική αρχιτεκτονική μέχρι στιγμής κάνει χρήση αυτών των συστημάτων στα οποία οφείλονται κάποια από τα μεγαλύτερα μειονεκτήματα της. Αρχικά το θέμα του κόστους αποτρέπει από την εφαρμογή τέτοιων συστημάτων, ο θόρυβος που παράγουν, η συντήρηση που απαιτούν και το κυριότερο η ποσότητα της ενέργειας που καταναλώνουν είναι μερικά από τα προβλήματα που παρουσιάζονται. Η κινητική αρχιτεκτονική όψεων για παράδειγμα στόχευε στην αντιμετώπιση των μεγάλων καταναλώσεων ενέργειας των κτιρίων που οφειλόταν στο κεντρικό σύστημα θέρμανσης και εξαερισμού τους (HVAC). Τελικά όμως ενώ έχει σχεδιαστεί με το σκεπτικό της οικονομίας δεν πετυχαίνει τους στόχους της. Τυπικό παράδειγμα είναι το κτίριο του Ινστιτούτου του Αραβικού Κόσμου του Jean Nouvel όπου τα έξοδα συντήρησης της πρωτοποριακής όψης δεν αντισταθμίζουν το ενεργειακό κέδρος της σκίασης που προσφέρει με αποτέλεσμα να μην συντηρείται και να μη λειτουργεί. Πέρα από αυτά η

επιδερμίδες

σύνθετη λειτουργία και ανάγκη γνώσης της χρήσης των μηχανικών συστημάτων κάνει δύσκολο για έναν μη ειδικό τον πειραματισμό με αυτά και από πλευράς κόστους και από πλευράς τεχνογνωσίας. Τα μη μηχανικά μέρη που προτείνονται εδώ έχουν να κάνουν με μια κατηγορία έξυπνων υλικών που παρουσιάζουν κινητικές ιδιότητες ενσωματωμένες στη δομή τους. Η λειτουργία-κίνηση που συντελείται στα μηχανικά μέρη εδώ γίνεται σε μοριακό επίπεδο κυρίως με τις ιδιότητες που αυτά παρουσιάζουν όταν θερμανθούν. Τέτοια υλικά αναφορικά είναι τα κράματα μνήμης σχήματος ή αλλιώς Shape Memory alloys (SMA) και ποιο συγκεκριμένα το σύρμα Niti, τα ηλεκτροενεργά πολυμερή ή αλλιώς Electroactive polymers (EAP), φυσικά υλικά όπως το ξύλο ή το χαρτί και τέλος σύνθετα μέταλλα όπως το θερμοδιμεταλλικό έλασμα ή Thermobimetal. Αυτά θα παρουσιαστούν αναλυτικότερα στο τμήμα των παραδειγμάτων. Η αρχιτεκτονική έτσι ανεξαρτητοποιείται από τους μεσάζοντες τις κίνησης έχοντας σε ένα μέλος τη μηχανή και τον ενεργοποιητή. Το σύστημα απλοποιείται αισθητά αφού παρακάμπτεται ένα ολόκληρο στάδιο στην διαδικασία σχεδιασμού και παραγωγής. Ενώ πριν χρειαζόταν η ενέργεια δηλαδή τα ηλεκτρονικά μέρη, μετά τα μηχανικά και τέλος ο ενεργοποιητής, τώρα αρκούν τα ηλεκτρονικά μέρη και ο ενεργοποιητής και σε μερικές περιπτώσεις μόνο ο ενεργοποιητής. Όπως αναφέρει ο Michael Fox η σμίκρυνση της κλίμακας της γένεσης της κίνησης αναγκάζει σε μια επανερμηνεία του μηχανικού προτύπου. Τα βιολογικά συστήματα φαίνεται να υπερτερούν των μηχανικών, τα οποία, χωρίς να αμφισβητείται η αισθητική ειλικρίνεια που προσφέρουν, μοιάζουν να έχουν φτάσει στην αρχή του τέλους τους. ΚΑΤΑΒΟΛΕΣ ΚΑΙ ΜΕΡΗ ΒΙΟΛΟΓΙΚΟ ΠΡΟΤΥΠΟ Οι σύγχρονες εξελίξεις στον τομέα της κινητικής αρχιτεκτονικής σηματοδοτούν μια στροφή από ένα μηχανικό μοντέλο σε ένα βιολογικό πρότυπο που οδηγεί σε μια εξέλιξη των υλικών, της βιομιμιτικής και των συστημάτων των οποίων οι ιδιότητες λειτουργούν σε πολύ μικρή κλίμακα. Η επικράτηση του οργανικού αυτού προτύπου αλλάζει το εννοιολογικό μοντέλο που εφαρμόζουμε για να κατανοήσουμε το περιβάλλον και κατά συνέπεια τον σχεδιασμό. Η

97

Κτιριακές

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ αρχιτεκτονική που ανταποκρίνεται στα κλιματικά δεδομένα έχει στηριχτεί σε αυτή την εξέλιξη. Κατανοώντας το βιολογικό αυτό πρότυπο, χωρίς να προσπαθεί να το μιμηθεί αδιάκριτα, λειτουργεί πιο πολύ σαν αυτό και όχι τόσο βάση του μηχανικού, όπως έκανε μέχρι τώρα. Εκμεταλλεύεται την εξέλιξη των υλικών κάτι που της δίνει την δυνατότητα να λειτουργήσει σε πολύ μικρή κλίμακα αφού η κίνηση όπως έχει αναφερθεί είναι ενσωματωμένη στη δομή. Λόγω αυτής της βελτιστοποίησης στην κατασκευή, η κίνηση που δημιουργείται είναι πιο ομαλή και οργανική και μπορεί να συγκριθεί με αυτή των βιολογικών μορφών. ΚΥΒΕΡΝΗΤΙΚΗ Η κυβερνητική χρονολογείται από το 1942 όταν ορίστηκε από τον Norbert Wiener που την περιγράφει ως την επιστήμη του ελέγχου και της επικοινωνίας του ζώου και της μηχανής. Αναφέρεται στον έλεγχο και την καθολικότητα της ροής πληροφοριών είτε αυτή προέρχεται από οργανικά είτε από ανόργανα συστήματα. Είναι σημαντική για την μελέτη των μηχανικών, φυσικών, βιολογικών, γνωστικών και κοινωνικών συστημάτων. Την σύνδεση της με την διαδραστική αρχιτεκτονική μελέτησε πρώτος ο Gordon Pask με τη δημιουργία διαφόρων θεωριών πάνω στο αντικείμενο με ποιο σημαντική την ‘Conversation Theory’ η οποία επέτρεπε στον χρήστη για πρώτη φορά να έχει καθοριστικό ρόλο στο περιβάλλον του. Λόγω της μικρής εμπορικότητας του θέματος εκείνη την εποχή αρχικά δεν αναπτύχτηκε αρκετά8, μέχρι κάποια χρόνια αργότερα που ήρθε στο προσκήνιο και χρησιμοποιήθηκε από την αρχιτεκτονική. Ένας από τους πιο σημαντικούς αρχιτέκτονες που εμβάθυνε στην κυβερνητική είναι ο Cedric Price με το Fun Palace το 1961 που έδινε το έναυσμα για μια μεταβλητή αρχιτεκτονική. Η κυβερνητική έχει προσφέρει πολύ στην αρχιτεκτονική που ανταποκρίνεται σε κλιματικά δεδομένα παρέχοντας της το μοντέλο πρόσληψης, επεξεργασίας και απόδοσης δεδομένων (είσοδος, επεξεργασία, έξοδος / input, processing, output), δηλαδή μια καθαρή γραμμική ροή πληροφοριών που η σωστή διαχείριση τους την κάνουν αποτελεσματική σε σχέση με τους στόχους της. Η ροή αυτή έχει άμεση σχέση με το σχεδιασμό του συστήματος και το πώς αυτό αντιδρά σε σχέση με τα ερεθίσματα που λαμβάνει. Οι αισθητήρες του λαμβάνουν τις πληροφορίες από το περιβάλλον και

98

τις τροφοδοτούν στον ενεργοποιητή μέσω μιας διαδικασία ανάλυσης και επεξεργασίας που προσδιορίζει το τελικό αποτέλεσμα. Στην μη μηχανική κινητική αρχιτεκτονική λόγω των υλικών που χρησιμοποιεί, ενώ η σειρά της διεργασίας παραμένει η ίδια με την παραπάνω, δεν είναι απαραίτητο τα στάδια της να παράγονται από διαφορετικές οντότητες όπως θα εξηγηθεί παρακάτω.

LOW-TECH Τυπικά είναι μια περιγραφή για διαδικασίες σχεδιασμού και κατασκευής που χρησιμοποιούν μέσα που προηγούνται της βιομηχανικής επανάστασης. Ένας δεύτερος ορισμός του αφορά κατασκευές που έχουν μικρό κόστος και δεν απαιτούν για την πραγματοποίηση τους μεγάλη εξειδίκευση ή καταμερισμό εργασίας. Η έννοια Low-tech έρχεται να περιγράψει πολλές διεργασίες και τεχνολογίες που θεωρούνται αιχμής από την άποψη ότι είναι σε πειραματικό στάδιο ή λίγο διαδεδομένες χωρίς αυτό να τις κάνει απρόσιτες ή κρυμμένες σε ένα εργαστήριο. Ο ορισμός του Low-Tech, έτσι όπως χρησιμοποιείται στα παραδείγματα που αναλύονται παρακάτω, δεν αναφέρεται τόσο στο είδος της παραγόμενης αρχιτεκτονικής που περιγράφει ο πρώτος ορισμός, αλλά περισσότερο στις διεργασίες και τα μέσα που περιγράφει ο δεύτερος, τη λογική που διέπει το καθένα, το πώς οργανώνει τη λειτουργία-κίνησή του καθώς και στο ποσό της ενέργειας που καταναλώνει. Έτσι το Low-tech τελικά αντιπροσωπεύει μια κατασκευή που καταναλώνει ελάχιστη ενέργεια (minimum energy structure), έχει τις δυνατόν λιγότερες συνδέσεις μεταξύ των μερών του, δεν απαιτεί πολύπλοκα μέρη για τη λειτουργία του και ενίοτε από μια κατασκευαστική απλότητα προσιτή σε μη ειδικούς. Στην μη κινητική αρχιτεκτονική, και σε αντίθεση με τον ορισμό της κυβερνητικής, δεν έχει τρία διακριτά τμήματα στη διάθρωση του συστήματος του. Κάνει χρήση αισθητήρων για την πρόσληψη πληροφοριών από το περιβάλλον, τις οποίες μέσω ηλεκτρονικών συστημάτων τις μετατρέπει σε ηλεκτρικό ερέθισμα που παρέχεται στο υλικό για την κίνηση του. Το πώς θα κινηθεί το υλικό αυτό είναι ενσωματωμένο

στη δομή του και προγραμματισμένο από πριν, έτσι δεν υπάρχει ανάγκη του σταδίου της επεξεργασίας στο σύστημα ούτε διαχωρίζεται ο τρόπος κίνησης με το υλικό όπως συμβαίνει στα κλασικά παραδείγματα κινητικής αρχιτεκτονικής. Μπορεί να υπάρχουν δυο τύποι ελέγχου του συνόλου της κατασκευής. Ο άμεσος και ο έμμεσος (direct, in-direct control). Στον άμεσο κάθε στοιχείο έχει το δικό του σένσορα και άρα η κίνηση του διαφοροποιείται από αυτή των άλλων στοιχείων ανάλογα με τις ανάγκες του και τα δεδομένα που λαμβάνει. Στον έμμεσο ένας κεντρικός επεξεργαστής παίρνει δεδομένα από ένα σένσορα και τροφοδοτεί δεδομένα σε όλα τα στοιχεία ανεξαιρέτως και άρα όλα έχουν την ίδια πρόσληψη ενέργειας. Παρόλο που μπορεί αρχικά να φαίνεται πως ο παλιός και ο καινούργιος ορισμός του Low-Tech δεν παρουσιάζουν κανένα κοινό σημείο, τα επιχειρήματα που προτάσσει ο παλιός θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν υπέρ του νέου. Σύμφωνα με τον Bramwell (1989) η αντι-βιομηχανική πολεμική αυτή παρουσιάζει τα εξής θέματα. Το ζήτημα της ενέργειας, της ηθικής, της υγείας, της ψυχολογίας, της εργασίας, της οικονομίας, της αισθητής. Αυτά αποτελούν το ιδεολογικό σκελετό του κλασικής σημασίας του Low-Tech. Στο πρώτο αναφέρει πως η τεχνολογία κάνει χρήση μη ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, στο δεύτερο πως καταστρέφει το φυσικό περιβάλλον, στο τρίτο πως αυτή έχει επιζήμιες παρενέργειες που δεν μπορούν να προβλεφτούν, στο τέταρτο πως προβάλει την ατομικότητα του καθενός, στο πέμπτο πως δημιουργεί εργασιακή εκμετάλλευση, στο έκτο πως τα κόστη της είναι υψηλά και τέλος στο έβδομο πως τα προϊόντα της δεν είναι τόσο αισθητικά ελκυστικά όσο τα χειροποίητα. Με μια γρήγορη ανασκόπηση όσων έχουν παρουσιαστεί μέχρι στιγμής και μετά την παρουσίαση των παραδειγμάτων θα αποδειχτεί πως η μη μηχανική αρχιτεκτονική παρόλο που θεωρείται τεχνολογία αιχμής μπορεί να αντικρούσει όλα αυτά τα επιχειρήματα κάτι που την καθιστά πραγματικά χαμηλής τεχνολογίας ακόμη και σύμφωνα με τον παλιό ορισμό. Αξίζει να αναφερθεί πως τα τελευταία χρόνια στην σύγχρονη αρχιτεκτονική έχει αναπτυχτεί ένα κίνημα που

επιδερμίδες

λειτουργεί με τους όρους του Low-tech και αναφέρεται στην παραγωγή κινητικών κατασκευών από ανακυκλωμένα μηχανικά και ηλεκτρονικά μέρη συχνά παιχνιδιών ή πεταμένων αντικειμένων που προσφέρουν ανακυκλωμένους χαμηλής τεχνολογίας σένσορες και ενεργοποιητές. To Low-Tech παρέχει μια πλατφόρμα για αρχιτέκτονες και σχεδιαστές που επιδιώκουν να πειραματιστούν με διαδραστικά και ανταποκρινόμενα συστήματα αρχιτεκτονικής, ένα πεδίο ενασχόλησης μέχρι πρόσφατα δύσκολο λόγω της μεγάλης πολυπλοκότητας και του κόστους των συστημάτων που αυτή χρησιμοποιούσε. Η έρευνα και η δημιουργία ενός πρωτοτύπου ήταν κάτι που λίγοι μπορούσαν να καταφέρουν συχνά μόνο με την εύρεση κάποιου σπόνσορα. Το πρόβλημα αυτό βρίσκει τώρα λύση αρχικά με την δημοκρατικοποίηση των ψηφιακών τεχνολογιών που έχουν κάνει προσιτές τις γνώσεις και τις τεχνικές, κατά δεύτερον με την χρήση Low-tech και ανακυκλωμένων υλικών. Όσο περισσότερο ανοίγει αυτός ο κύκλος και γίνεται προσιτός και γνωστός, ακόμη και σε μη ειδικούς, τόσο πιο πιθανή είναι και η ενσωμάτωση της κινητικής αρχιτεκτονικής στην καθημερινή ζωή. Επίσης το κίνημα αυτό σχετίζεται άμεσα με τα συστήματα ανοικτού λογισμικού (open source), προγραμματισμού μέσω ανοικτού λογισμικού όπως το πρόγραμμα Processing, το DIY κίνημα (Do It Yourself) και με τον μικροεπεξεργαστή Arduino, ένα εργαλείο διαχείρισης του φυσικού κόσμου μέσω υπολογιστή το οποίο χρησιμεύει στην κινητική αντιδρώσα αρχιτεκτονική ως κεντρικός επεξεργαστής έλεγχου της κίνησης, των αισθητήρων και του ρεύματος που παρέχεται στην κατασκευή. Ήδη με μια αναζήτηση στο διαδίκτυο φαίνεται η μεγάλη διάδοση που έχουν αυτοί οι νέοι τρόποι σχεδιασμού και κατασκευής οι οποίοι περιλαμβάνουν σε μεγάλο κομμάτι τους και τα έξυπνα υλικά, κυρίως το σύρμα Niti (κράματα μνήμης σχήματος, SMA) που λόγω της εύκολης προσβασιμότητας και του μικρού κόστους του έχει γίνει μέσο να αναπτυχτούν πολλές κατασκευές που προωθούν την μη μηχανική κινητική αρχιτεκτονική. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελούν οι David Benjamin και Soo-In Young (Living Architects,) που παρουσιάζονται παρακάτω στα παραδείγματα, οι οποίοι μέσω των

99

Κτιριακές

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ της έρευνας και των μαθημάτων τους προωθούν τον σχεδιασμό με φτηνούς αισθητήρες, απλούς μικροεπεξεργαστές και κράματα μνήμης σχήματος. Τα περισσότερα υλικά που χρησιμοποιούνται στην κινητική αρχιτεκτονική χωρίς μηχανικά μέρη είναι σε θέση να υποστηρίξουν την εύκολη πρόσβαση τουλάχιστον στα πλαίσια του πειραματισμού. Η μη μηχανική αρχιτεκτονική που παρουσιάζεται εδώ κάνει χρήση της ίδιας τεχνολογίας αισθητήρων που χαρακτηρίζονται Lowtech.

NO-TECH Η No-Tech στρατηγική περιγράφει κατασκευές οι οποίες δεν εξαρτώνται από την ενέργεια για τη λειτουργία τους, είναι δηλαδή εντελώς αυτόνομες από ηλεκτρονικά συστήματα και αισθητήρες και μπορούν να χαρακτηριστούν ως συστήματα μηδενικής ενέργειας (zero energy structure). Η αυτονομία αυτή προκύπτει βάσει των ιδιοτήτων των υλικών που χρησιμοποιούνται. Ενώ οι συμβατικές κατασκευές, σύμφωνα με το κυβερνητικό μοντέλο, έχουν τρία διακριτά μέρη στη διάρθρωση τους, αισθητήρα, επεξεργαστή δεδομένων και ενεργοποιητή (sensor, processing, actuator), εδώ δεν χρειάζεται τίποτα από αυτά αφού τη θέση και τη λειτουργία των τριών σταδίων την έχει ενσωματωμένη μέσα του το υλικό. Αυτό σημαίνει πως η κατασκευή λειτουργεί βάση ενός άμεσου συστήματος έλεγχου (direct system of control) όπου κάθε στοιχείο του συνόλου είναι αυτόνομο και λειτουργεί ατομικά βάση των δεδομένων που λαμβάνει. Δεν υπάρχει δηλαδή ένα κεντρικό σύστημα που να μεσολαβεί ρυθμιστικά στη συμπεριφορά των μερών του καθώς όλα τα μεμονωμένα στοιχεία είναι επιφορτισμένα με το ρυθμιστικό αυτό ρόλο.

στατικές κατασκευές (Kinetically controlled static structures), οι δυναμικές αυτό-συναρμολογούμενες δομές (Dynamically self-erecting structures), τα κινητικά συστατικά (Kinetic components) , η αναστρέψιμη αρχιτεκτονική (Reversible architecture) και άλλες. Σύμφωνα με τον Michael Fox υπάρχουν κάποιες τυπολογίες που διαχωρίζουν τα κινητικά συστήματα ανάλογα με τη θέση και τη λειτουργία τους στην κατασκευή. Τα ενσωματωμένα συστήματα (Embedded Kinetic Structures) οποία ανήκουν σε ένα αρχιτεκτονικό σύνολο και βρίσκονται σε μια σταθερή θέση. Χρησιμοποιούνται για να ελέγχουν το σύνολο του κτιρίου σε σχέση με τις μεταβαλλόμενες ανάγκες του που προκαλούνται είτε από τον άνθρωπο είτε από μεταβολή του περιβάλλοντος του. Τα δυναμικά κινητικά συστήματα (Dynamic kinetic structures) όπως πόρτες, διαχωριστικά και περσίδες, είναι μέρος πάλι ενός συνόλου αλλά κινούνται αυτόνομα. Τέλος τα αυτόαναπτυσσόμενα κινητικά συστήματα (Deployable Kinetic Structures) είναι αυτόνομες εφήμερες κατασκευές με το πλεονέκτημα της εύκολης μεταφοράς και συναρμολόγησης, όπως περίπτερα και καταφύγια. Η κατηγοριοποίηση του Maziar Asefi περιλαμβάνει δυο τύπους μετασχηματιζόμενων κινητικών κατασκευών. Αυτές που αποτελούνται από μετασχηματιζόμενες εφελκιστικές δομές (Transformable tensile structures) και μετασχηματιζόμενες δομές κάμψης και συμπίεσης (Transformable bending and compression structures) όπως χωρικά πλαίσια. Άλλοι που έχουν προβεί σε τέτοιες αναλύσεις είναι οι Michael Schumacher και Michelle Addington.

ΚΑΤΑΤΑΞΗ ΚΙΝΗΤΙΚΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ Η κινητική αρχιτεκτονική αναφέρεται σε διάφορα είδη κατασκευών τα οποία έχουν κατηγοριοποιηθεί κατά καιρούς από διαφορετικούς ερευνητές και με διαφορετικούς τρόπους. Οι Zuk και Clark δημιουργούν οκτώ κατηγορίες κινητικών περιβαλλόντων τα οποία μπορούν να εντάσσονται σε πάνω από μια κατηγορία ταυτόχρονα. Οι πρώτες τέσσερις περιγράφονται σαν κλειστού συστήματος στις οποίες οι αποφάσεις που αφορούν σε αλλαγές του συστήματος πρέπει να ληφθούν υπόψη εξ’ αρχής πριν τον σχεδιασμό του. Κάποιες από αυτές τις κατηγορίες είναι οι κινητικά ελεγχόμενες

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ Οι τρόποι εφαρμογής αυτών των υλικών και τα τελικά προϊόντα που αυτά παράγουν αναπόφευκτα μπορούν να ομαδοποιηθούν με πολλά κριτήρια. Ενώ πιθανόν μια κατηγοριοποίηση σε σχέση με την λειτουργία του καθενός, από τη στιγμή που συζητάμε για αρχιτεκτονική, να ήταν λογική κρίνεται πως η βέλτιστη αφορά όχι τη λειτουργία του όλου δηλαδή τη χρήση, αλλά τη λειτουργία και τη θέση του κάθε υλικού μέσα στη σύνθεση, τη σχέση υλικού και αρχιτεκτονικού μέλους. Είναι εμφανές ότι κάποια από αυτά είναι τα ίδια το αρχιτεκτονικό μέλος

100

ενώ άλλα εμπεριέχονται (embedded) σε αυτό και αποτελούν μόνο το ‘μηχανισμό’ που εκτελεί την κίνηση, όχι αυτό που μορφοποιεί τη λειτουργία. Μέσα σε αυτές τις δυο μεγάλες κατηγορίες μοιράζονται τα παραδείγματα, όχι σαν μονάδες, αλλά σαν σύνολα ορισμένα από τα είδη των υλικών. Επίσης παρατηρήθηκε πως τα παραδείγματα αυτά, ανεξαρτήτως υλικού ή τρόπου ενσωμάτωσης (μέλους-μη μέλους) μοιράζονται και σε δυο άλλες κατηγορίες. Η πρώτη τα διαχωρίζει σε αυτά που παράγουν ένα αποτέλεσμα 1:1 είναι δηλαδή πρωτότυπα και σε αυτά που αποτελούν απλές μακέτες της τελικής πρότασης. Αυτό έχει σημασία διότι ενώ στα πρώτα η κατασκευή είναι μια αποδεδειγμένα βιώσιμη και λειτουργική λύση, τουλάχιστον τεχνικά, στα δεύτερα η πραγματική κατασκευή δεν περιλαμβάνει τα υλικά αυτά τα οποία θα αντικατασταθούν στην μεγάλη κλίμακα με μηχανικά μέρη. Η δεύτερη κατηγορία τα χωρίζει ανάλογα με την προέλευση του ερεθίσματος που δέχονται. Αυτά που ενεργοποιούνται απευθείας από το περιβάλλον χωρίς ηλεκτρονικά μέρη (μόνο actuators / θερμοκρασία / υγρασία / αέρας) ανήκουν στην No-Tech κατηγορία, ενώ αυτά που λαμβάνουν ερεθίσματα μέσω σενσόρων και ηλεκτρισμού (sensors + actuators / ηλεκτρονικά κυκλώματα / θερμότητα / ρεύμα) στην Low-Tech. Στην παρούσα εργασία η πλειοψηφία είναι παραδείγματα που αποτελούν πρωτότυπα και προτείνουν τελικά αποτελέσματα χωρίς μηχανικά μέρη που μπορούν να είναι είτε NoTech είτε Low-Tech. Ακόμα όμως και αυτά που παρουσιάζονται που δεν είναι σε πραγματική κλίμακα προτείνουν τελικά αποτελέσματα με τα ίδια υλικά. Οι κατηγορίες αυτές δεν χρησιμοποιούνται για κατάταξη παρά μόνο για μια καλύτερη κατανόηση του εύρους του θέματος. Τέλος παρόμοια παραδείγματα με μια χρονική διαφορά στην υλοποίηση τους δεν θα παρουσιάζονται εκτενώς παρά μόνο αυτό που είναι πιο ολοκληρωμένο. Αυτό που χαρακτηρίζει ως επί το πλείστον το σύνολο και ήταν το πρωταρχικό κριτήριο επιλογής τους είναι η ανταπόκριση τους σε κλιματικά δεδομένα και όχι η διάδραση με ανθρώπους (είτε αυτό είναι απλά παρουσία είτε κίνηση σε ένα χώρο). Πέρα από αυτά που παρουσιάζονται εδώ το θέμα αυτό περιλαμβάνει έναν σημαντικό αριθμό άλλων εργασιών μεγάλων και μικρών που θα παρουσιαστούν αναφορικά στο τέλος σε χρονολογική σειρά ώστε να παρουσιαστεί το εύρος της εξάπλωσης των υλικών αυτών και οι δυνατότητες

επιδερμίδες

που προσφέρουν. Σε αυτό το ‘timeline’ βρίσκονται δουλειές που λαμβάνουν ερεθίσματα και από τον άνθρωπο και από το περιβάλλον. Τέλος η πειραματική φύση και εφαρμογή των παρακάτω παραδειγμάτων αφήνει ανοικτά κάποια ερωτήματα σε σχέση με τη δυνατότητα ευρείας εφαρμογής τους σήμερα στο αστικό και μη περιβάλλον. ΜΕΛΟΣ = ΥΛΙΚΟ ELECROACTIVE POLYMERS _ DIELECTRIC ELASTOMERS Τα ηλεκτροενεργά πολυμερή (EAP) είναι πλαστικά που μπορούν να μεταβάλλουν τη μορφή και το μέγεθος τους, δίνοντας την αίσθηση της κίνησης, όταν τους παρέχεται ηλεκτρικό ρεύμα. Χαρακτηριστικό τους είναι ότι ενώ διατηρούν την παραμόρφωση αυτή μπορούν να υποστηρίζουν μεγάλα βάρη. Εκτός από ρεύμα τα πολυμερή ενεργοποιούνται μέσω περιβαλλοντολογικών συνθηκών, διαφόρων διαλυμάτων (αλκαλικά, όξινα) και άλλων ειδών ερεθισμάτων ακόμα και μέσω pΗ. Παρόλα αυτά έχει υπερισχύσει η έρευνα βάση ηλεκτρικού ερεθίσματος κυρίως για την ευχρηστία και τη δυνατότητα μίμησης βιολογικών συστημάτων. Η μελέτη του υλικού ξεκίνησε το 1880 όταν ο Wilhelm Röntgen φορτίζοντας ένα πλαστικό λαστιχάκι με ηλεκτρικό ρεύμα παρατήρησε την αλλαγή στο μέγεθος του. Ο αριθμός ερευνητών που ακολούθησαν είναι μεγάλος και τα ευρήματα σημαντικά. Αξίζει να αναφερθεί η ανακάλυψη τις αρχές του 1990 ιονικών συνθέτων από πολυμερή και μέταλλων με ηλεκτροενεργές ιδιότητες που έχουν την δυνατότητα μεγαλύτερης παραμόρφωσης τροφοδοτούμενα με πολύ λιγότερο ρεύμα (1-2 volt). Διαχωρίζονται σε δυο βασικές κατηγορίες ανάλογα με τη σύσταση τους και τα αποτελέσματα της ενεργοποίησης. Στην πρώτη, τα διηλεκτρικά – ηλεκτρονικά EAP, η κίνηση προκύπτει μέσω ηλεκτροστατικής δύναμης που αναπτύσσεται μεταξύ δυο ηλεκτροδίων στις δυο πλευρές του πολυμερούς. Αυτά πλεονεκτούν λόγω της μεγάλης παραμόρφωσης τους, της γρήγορης αντίδρασης και της μεγάλης πυκνότητας ενέργειας που απαιτούν. Χρειάζονται μεγάλη τάση ρεύματος παρόλα αυτά κάνουν χρήση πολύ λίγης ενέργειας. Για να διατηρήσουν το σχήμα τους δεν απαιτείται συνεχής παροχή ενέργειας. Τα συνηθέστερα υλικά από

101

Κτιριακές

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ τα οποία κατασκευάζονται τα σύγχρονα πολυμερή είναι η σιλικόνη και τα ακρυλικά. Η δεύτερη κατηγορία είναι τα ιονικά ΕΑΡ στα οποία η κίνηση παράγεται από την μετακίνηση των ιόντων στο εσωτερικό του πολυμερούς. Για αυτά απαιτείται μικρή τάση ρεύματος και μεγάλη ποσότητα ενέργειας που πρέπει να προσφέρεται διαρκώς προκειμένου να διατηρήσουν την παραμόρφωση τους. Τα πειράματα που παρουσιάζονται εδώ κάνουν χρήση διηλεκτρικών ΕΑΡ. Τα ηλεκτροενεργά πολυμερή εφαρμόζονται κυρίως στην ρομποτική τεχνολογία και πιο ειδικά στα βιομιμιτικά συστήματα. Η φύση τους τούς επιτρέπει να μιμηθούν σε μεγάλο βαθμό ανθρώπινους μύες, έχουν υψηλή αντοχή σε θραύση και πολύ καλή αντιμετώπιση και διαχείριση των κραδασμών. Η εύκολη κατασκευή τους επιτρέπει την δημιουργία μιας μεγάλης γκάμας σχημάτων. Αυτό σε συνδυασμό με τα πλεονεκτήματα που προαναφέρθηκαν τα βάζει στην πρώτη γραμμή της έρευνας. Ένας από αυτούς που έχουν συνεισφέρει δραματικά στο πεδίο αυτό είναι ο Yoseph Bar-Cohen, φυσικός και ιδρυτής του συνεδρίου SPIE’s Electroactive Polymer Actuators and Devices (EAPAD). Η έρευνα του ασχολείται με την ενσωμάτωση του υλικού στην επιστήμη της ρομποτικής και στην δημιουργία τεχνιτών μελών και μυών (artificial muscles) όπως πολύ συχνά αποκαλούνται τα EAP. Άλλες πιθανές χρήσεις τους είναι η ενσωμάτωση σε μικρο-ηλεκτρο-μηχανικά συστήματα (MEMS) για τη δημιουργία έξυπνων ενεργοποιητών, μικρών τρομπών για ιατρικές χρήσεις, οπτικών μεμβρανών και οθόνων Braille. Τέλος δεν είναι μακριά η εποχή, όπως προτείνει ο Yoseph BarCohen, που τα ΕΑΡ θα κατασκευάζονται μέσω της στερεολιθογραφίας και της τρισδιάστατης εκτύπωσης (3d printing).

102

SHAPE SHIFT ΧΡΟΝΟΛΟΓΙΑ / 2010 ΔΗΜΙΟΥΡΓΟΣ / Εργαστήριο στο Computer Aided Architectural Design, μεταπτυχιακό πρόγραμμα στο ETH, Ζυρίχη, Swiss federal laboratories for material sciences and technology (EMPA) ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ / Manuel Kretzer ΦΟΙΤΗΤΕΣ / Edyta Augustynowicz, Sofia Georgakopoulou, Dino Rossi Stefanie Sixt ΥΛΙΚΑ / electro-active polymers, laser-cut acrylic, silicon, high voltage converters (5v to 5000v) LOW-TECH Αυτό είναι το πρώτο δημοσιευμένο πείραμα της έρευνας του ΕΤΗ για τα ηλεκτροενεργά πολυμερή που προσπαθεί να αποδείξει πως το υλικό αυτό είναι ικανό να δώσει βιώσιμα και εφαρμόσιμα αρχιτεκτονικά αποτελέσματα. Συνδυάζοντας την τεχνολογία υλικών με τον ψηφιακό σχεδιασμό στόχος είναι η δημιουργία μιας επιδερμίδας που αρχικά θα προσφέρει ένα αποδεκτό αισθητικό αποτέλεσμα, που θα μεταβάλει την εμπειρία του δομημένου περιβάλλοντος με πιο ρευστές και μαλακές μορφές και θα είναι συνεπής στα σύγχρονα ζητούμενα ενέργειας. Ταυτόχρονα στοχεύει στη βέλτιστη ένωση της ακαδημαϊκής έρευνας με την πραγματικότητα προωθώντας την χρήση πειραματικών υλικών σε πραγματοποιήσιμες και ρεαλιστικές εφαρμογές. Το Shape Shift προορίζεται για την πρόσοψη του κτιρίου. Είναι ένα σύστημα όψης που λειτουργεί για την σκίαση και τον αερισμό κάνοντας μια οργανική κίνηση που αποτελείται από πολυαξονικές ελαστικές παραμορφώσεις συγκεκριμένου σημείου διαρροής. Η αλληλεπίδραση του με το περιβάλλον προκαλείται από ηλεκτρικό ρεύμα το οποίο παρέχουν καλώδια συνδεδεμένα σε αυτό και το οποίο λόγω της φύσης του υλικού μετατρέπεται σε μηχανική δύναμη. Η κίνηση που πραγματοποιείται οφείλεται στο υλικό από το οποίο είναι φτιαγμένο, το διηλεκτρικό ηλεκτροενεργό πολυμερές και δημιουργείται λόγω της ταυτόχρονης συντέλεσης δυο αντιδράσεων. Αρχικά εξαιτίας της έλξης των αντίθετων φορτίων

ανάμεσα στα ηλεκτρόδια των δυο πλευρών το πάχος μειώνεται μέχρι και 380% και κατά δεύτερον λόγω της απώθησης των ιδίων φορτίων παρατηρείται μια γραμμική μεταβολή που αυξάνει την επιφάνεια του κάθε στοιχείου. Η μεταβολή αυτή πραγματοποιείται όταν διοχετεύεται ρεύμα, δηλαδή όταν δεν παρέχεται ρεύμα τα στοιχεία έχουν μεγαλύτερο πάχος και μικρότερη επιφάνεια ενώ όταν παρέχεται αυτά ανοίγουν και λεπταίνουν καλύπτοντας περισσότερη επιφάνεια. Επιστρέφουν στην αρχική θέση με την διακοπή του. Έρευνα σε διάφορα παραμετρικά μοντέλα με τη βοήθεια ψηφιακών τεχνολογιών σχεδίασης (Rhino, Grasshopper) παρήγαγε τις δυο διαφορετικές γεωμετρίες που δοκιμαστήκαν . Και οι δυο βασίζονται στην στρεβλή παραμόρφωση του τετραγώνου και κάνουν χρήση μεμονωμένων στοιχείων που ενώνονται μεταξύ τους και δημιουργούν ένα μορφολογικά πολύπλοκο σύστημα αλληλοεξαρτώμενο από τα μέλη του. Το σχήμα των μεμονωμένων στοιχείων είναι το ίδιο σημαντικό με το σχέδιο της επιφάνειας και το πώς αυτά θα συνδεθούν μεταξύ τους. Η κατασκευή, έχοντας πρώτα μελετήσει και αποκλείσει τα στατικά, χρησιμοποιεί δυναμικά συστήματα στήριξης, δηλαδή συστήματα που κάμπτονται μαζί με το υλικό. Έτσι με αυτή τη λογική ο τρόπος διάρθρωσης των στοιχείων της επιφάνειας γίνεται ακόμα πιο σημαντικός. Το ηλεκτροενεργό πολυμερές έχει τοποθετηθεί σε εύκαμπτα πλαίσια τα οποία περικλείουν την ηλεκτροενεργή επιφάνεια. Τα πλαίσια αυτά έχουν μεγάλο βαθμό ευκαμψίας ώστε να μην αποτρέπουν την κίνηση του πολυμερούς αλλά παράλληλα να μπορούν να το στηρίξουν και επηρεάζουν αρκετά τη μορφή της κίνησης. Ενώνοντας όλα αυτά μαζί δημιουργείται μια αυτοφερόμενη μορφή η οποία έχει μεγάλο βαθμό περιπλοκότητας αφού κάθε στοιχείο επηρεάζει και παραμορφώνει το μέγεθος και το μήκος του συνόλου. Η κατασκευή του ηλεκτροενεργού πολυμερούς έγινε στο RapLab (rapid architectural prototyping laboratory) του ETH. Τα ακριλικά πλαίσια έχουν 1,5 χιλ. πάχος και είναι κομμένα σε μηχανήματα κοπής laser. Για την μεταφορά του ρεύματος

επιδερμίδες

στην επιφάνεια το κεντρικό διηλεκτρικό ελαστομερές φιλμ έχει καλυφτεί και από τις δυο πλευρές με σκόνη μαύρου άνθρακα και κατόπιν έχει επικαλυφτεί με ένα λεπτό στρώμα σιλικόνης ώστε να μονωθεί και να προστατευτεί αυξάνοντας έτσι τον κύκλο ζωής του. Τέλος έχουν χρησιμοποιηθεί μετασχηματιστές που μετατρέπουν την τάση από 5V σε 5ΚV, την απαραίτητη για τη λειτουργία του πειράματος και την εκτέλεση της κίνησης. Πλεονεκτήματα του, όπως έχει αναφερθεί, είναι η εύκαμπτη σύσταση του, το ελάχιστο βάρος του, η ομαλή γρήγορη και αθόρυβη κίνηση του καθώς και η ελάχιστη ενέργεια που καταναλώνει. Μπορεί να μορφοποιηθεί σε μια πληθώρα γεωμετριών και τα πλεονεκτήματα του οδηγούν σε μείωση τους κόστους μεταφοράς στην κατασκευή και στην απλοποίηση των κατασκευαστικών μεθόδων. Αστοχίες στο υλικό υπάρχουν και αποδεικνύονται κατά τη διάρκεια των πειραμάτων. Τα μειονεκτήματα που παρατηρούνται ή αναφέρονται είναι η έλλειψη επαρκούς μόνωσης καθότι η τάση του ηλεκτρικού ρεύματος που απαιτείται είναι αρκετά μεγάλη, όπως επίσης και η εύκολη καταστροφή των στοιχείων, το σκίσιμο τους, κατά τη διάρκεια της κίνησης κάτι που μπορεί να αποδοθεί όχι μόνο στη φύση του υλικού αλλά σε λάθη κατά την κατασκευή. Ακόμη θα μπορούσαμε να παρατηρήσουμε την αβέβαιη και ασταθή κίνηση που πραγματοποιείται η οποία δε φαίνεται να είναι ιδανική για όψη κτιρίου, κάτι που μπορεί όμως να αποδοθεί στις συνθετικές επιλογές ή στις μικρές διαστάσεις του υπό εξέταση κομματιού. Το σύστημα αυτό κατατάσσεται στην κατηγορία low-tech αφού χρειάζεται ένα εξωτερικό ερέθισμα για να προκαλέσει την κίνηση, το ρεύμα. Στην πραγματικότητα για να είναι αυτό το σύστημα βιώσιμο το ηλεκτρικό ρεύμα διοχετεύεται όταν σένσορες που λαμβάνουν δεδομένα από το περιβάλλον το επιτρέπουν κάτι που εδώ γίνεται χειροκίνητα από την ομάδα. Οι σένσορες αυτοί μπορούν να λαμβάνουν πάνω από ένα είδος ερεθίσματος, στην συγκεκριμένη περίπτωση από τον ήλιο και από τον άνεμο. Στην ουσία αυτό είναι ένα κλειστό σύστημα γιατί τα ηλεκτροενεργά πολυμερή έχουν θεωρητικά την δυνατότητα να λειτουργούν σαν μπαταρίες19. Το σύνολο μπορεί να τρέχει χωρίς την παροχή νέας ενέργειας σε κάθε κίνηση

103

Κτιριακές

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ αρκεί να αποθηκεύει αυτά τα 5V που χρειάζεται για την πρώτη. Οι κανόνες κίνησης είναι ίδιοι για όλα τα στοιχεία του συνόλου. Το μόνο σημείο διαφοροποίησης τους είναι το πόσο ρεύμα λαμβάνει το καθένα. Αυτό επηρεάζει την μορφή, της κίνησης του και κατ’ επέκταση την τελική γεωμετρία του συνόλου που θα είναι κάθε φορά διαφορετική εκτός από τις ακραίες θέσεις (νύχτα). Η συνέχεια του πειράματος αυτού έρχεται με το Phototropia δυο χρόνια μετά. Αυτό δεν αποτελεί μια τελική πρόταση όψης όπως το Shape Shift αλλά προτείνει ένα συνολικό μοντέλο αξιοποίησης των υλικών αυτών. Εδώ γίνεται η πρόσθεση των φωτοβολταικών πανέλων που αναφέρθηκαν και έτσι αποδεικνύεται πως μπορεί να δημιουργηθεί ένα αυτόανακυκλούμενο σύστημα που είναι σε θέση να υποστηρίζει ενεργειακά τα υλικά αυτά. Τα ηλεκτροενεργά πολυμερή, οι ηλεκτροφωτοβόλες οθόνες (electroluminescent screens) και οι ευαισθητοποιημένες μέσω βαφής ηλιακές κυψέλες (dye-sensitized solar cells) που έχουν χρησιμοποιηθεί έχουν όλα κατασκευαστεί στο εργαστήριο από την ομάδα εργασίας. Η χρήση οικολογικών βιοπλαστικών κάνει το μοντέλο ακόμα πιο φιλικό στο περιβάλλον στόχος του οποίου είναι με την πάροδο του χρόνου η πλήρης αποσύνθεση του.

PHOTOTROPIA ΧΡΟΝΟΛΟΓΙΑ / 2012 ΔΗΜΙΟΥΡΓΟΣ / Εργαστήριο στο Computer Aided Architectural Design μεταπτυχιακό πρόγραμμα στο ETH, Ζυρίχη M6 Customized materials (ETHZ DARCH CAAD MAS /http://www.mas.caad.arch.ethz.ch/) ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ / Manuel Kretzer ΥΛΙΚΑ /electro-active polymers, screen-printed dye-sensitized solar cells, microcontrollerNXP-

104

LPC1769, Infrared Proximity Sensor- Sharp GP2Y0A21YK, ecofriendly bioplastics///LOW- TECH Σύμφωνα με την ομάδα20, η δουλειά έχει επηρεαστεί από τις αρχιτεκτονικές αρχές του Yona Friedman και την τέχνη του Constant Nieuwenhuys. Με μια περιέργεια για τα χειροποίητα έξυπνα υλικά και την απέχθεια για τα μηχανικά συστήματα κινητικής αρχιτεκτονικής, στοχεύει στη δημιουργία μιας πειραματικής μορφής που ενώ είναι εύκολα διασπώμενη, λόγω των υλικών κατασκευής της, μπορεί ταυτόχρονα να είναι αυτόνομη και να αυτοσυντηρείται, απαντώντας έτσι στη σύγχρονη εποχή, αυτή της παγκοσμιοποίησης και της ψηφιοποίησης. Στόχος εδώ είναι μια λιγότερο αποτελεσματική αρχιτεκτονική σε σχέση με το πρόγραμμα χρήσεων της αλλά περισσότερο δυναμική, ευέλικτη, προσωρινή και ευμετάβλητη. Ο συνολικός χρόνος κατασκευής είναι τέσσερις εβδομάδες εκ των οποίων οι τρεις για τον πειραματισμό και την κατασκευή των υλικών. Η διάδραση εδώ ενεργοποιείται με την ανθρώπινη παρουσία και εκφράζεται με το φωτισμό και την κίνηση. Το μοντέλο αναπαριστά μια κατασκευή σαν στέγαστρο η μορφολογία του οποίου έχει βασιστεί σε ένα κλασσικό αναδιπλούμενο σχέδιο origami το οποίο έχει δυο τελικές θέσεις, μια κλειστή και μια ανοικτή. Η πτυχωτή επιφάνεια που δημιουργείται αποτελείται από τη συρραφή δυο διαφορετικών ειδών τριγώνων. Το πρώτο είδος είναι ηλεκτροφωτοβόλες οθόνες οι οποίες παράγουν το φωτισμό, με προσανατολισμό της ’ωφέλιμης’ επιφάνειας προς τα κάτω και είναι τα κομμάτια που κρύβονται όταν η γεωμετρία κλείνει ενώ το δεύτερο είναι ευαισθητοποιημένες μέσω βαφής ηλιακές κυψέλες οι οποίες απορροφούν την ηλιακή ενέργεια αποθηκεύοντας την σε μπαταρίες στη βάση με στόχο όλο το μοντέλο να τροφοδοτείται από αυτές. Τα πανέλα αυτά αποτελούν την πάνω επιφάνεια του στεγάστρου ακόμα και όταν η γεωμετρία είναι κλειστή. Όλο το σύστημα στηρίζεται σε διαφορετικών διαστάσεων καθ’ ύψος χυτές κολόνες

από βιοπλαστικό που στο εσωτερικό τους φιλοξενούν την απαραίτητη, για τη μεταφορά της ενέργειας στις μπαταριές, καλωδίωση. Στη συνέχεια μικροεπεξεργαστές διοχετεύουν το ηλεκτρικό ρεύμα που συλλέχτηκε στις οθόνες και σε αρχιτεκτονικά στοιχεία φτιαγμένα από ηλεκτροενεργά πολυμερή τοποθετημένα κάτω από το στέγαστρο. Όταν οι αισθητήρες απόστασης αντιληφτούν κίνηση τα μεν αυξομειώνουν το φωτισμό τους, τα δε δημιουργούν ένα κινούμενο τοπίο, πραγματοποιώντας ανάλογα με την απόσταση του θεατή μια ελάχιστη κίνηση που μοιάζει να έχει το ρυθμό αναπνοής. Η χρησιμότητα του συγκεκριμένου μοντέλου σαν πραγματική κατασκευή θα μπορούσε να αμφισβητηθεί αρκεί όμως να αναλογιστούμε τι πλεονεκτήματα θα είχε τουλάχιστον το στέγαστρο στην εφαρμογή του στο δημόσιο χώρο και πόσο αποτελεσματικό θα ήταν στην οικονομία πόρων ειδικά σε μια εποχή οικονομικής αλλά και περιβαλλοντικής κρίσης. Το παράδειγμα αυτό κατατάσσεται στη low-tech κατηγορία γιατί κάνει χρήση αισθητήρων για να δημιουργήσει την κίνηση. Ένα άλλο ζήτημα που επισημαίνει αυτή η έρευνα, κάτι που αποτελεί σαφώς ένα από τα πλεονεκτήματα της σύγχρονης αρχιτεκτονικής, είναι η διεπιστημονική σύμπραξη που ενθαρρύνει. Για το συγκεκριμένο έργο η ομάδα εργασίας πήρε τεχνογνωσία διαφορετικών κλάδων και την ενσωμάτωσε στη δουλειά της, κάτι που έκανε το έργο της πιο αποτελεσματικό σε σχέση με τους στόχους του. Για παράδειγμα οι ευαισθητοποιημένες μέσω βαφής ηλιακές κυψέλες είναι δημιουργημένες βάσει της έρευνας του Michael Graetzel21 και είναι, λόγω χρήσης διοξειδίου του τιτανίου αντί για σιλικόνη που έχουν τα συμβατικά φωτοβολταϊκά πανέλα, πολύ περισσότερο αποδοτικές και οικολογικές. Σε μια εποχή που η βελτιστοποίηση των διαδικασιών και των κατασκευών καθώς και η περιβαλλοντολογική βιωσιμότητα είναι ζητούμενα οι επιλογές οφείλουν να είναι προσανατολισμένες στις λύσεις που προσφέρουν την καλύτερη αναλογία κόστους – υλικού.

ΦΥΣΙΚΑ ΥΛΙΚΑ / ΚΑΠΛΑΜΑΣ_ΞΥΛΟ Το ξύλο, ένα από τα παλιότερα οικοδομικά υλικά, έχει μελετηθεί και αναλυθεί σε τέτοιο βαθμό που

επιδερμίδες

σίγουρα δεν ήταν αναμενόμενο να βρεθεί στα μέσα του εικοστού πρώτου αιώνα ένας νέος τρόπος χειρισμού του. Στο επίκεντρο εδώ δεν είναι το ξύλο σαν υλικό ευρείας χρήσης αλλά αυτές οι ιδιότητες του που θεωρούνται ανεπιθύμητες. Το ξύλο είναι ένα ανομοιογενές φυσικό υλικό με μεταβαλλόμενη μηχανική αντοχή στις διάφορες κατευθύνσεις του. Ανάμεσα στα πολλά χαρακτηριστικά του ξεχωρίζουν δυο. Είναι υγροσκοπικό, δηλαδή συρρικνώνεται και διογκώνεται με την απώλεια ή πρόσληψη υγρασίας από την ατμόσφαιρα και ανισότροπο, δηλαδή διαφοροποιείται η δομή του, η μηχανική αντοχή του και οι ιδιότητές του στις τρεις κύριες κατευθύνσεις του. Η υγροσκοπικότητα του οφείλεται στη χημική σύνθεσή του αφού τα συστατικά του, κυτταρίνη, ημικυτταρίνες, πηκτινικές ουσίες και λιγνίνη είναι υγροσκοπικά. Εξαιτίας της ιδιότητάς αυτής περιέχει πάντοτε υγρασία είτε ως κορμός δένδρου, είτε ως στρογγύλη, είτε ως πριστή ξυλεία. Το σημείο κορεσμού είναι η μέγιστη υγρασία που μπορεί να συγκρατήσει και εξαρτάται από τους κενούς χώρους που υπάρχουν στη μάζα του. Ανάλογα με το είδος του ξύλου όταν τα τοιχώματα γεμίζουν με νερό, οι εσωτερικές κοιλότητες αδειάζουν. Το πόσο νερό θα εξατμιστεί από το εσωτερικό του, άρα πόσο θα συρρικνωθεί, εξαρτάται από την υγρασία της ατμόσφαιρας. Σε περίπτωση 100% υγρασίας δεν θα αποβάλει καθόλου εσωτερική υγρασία, ενώ για 0% θα την αποβάλει όλη. Αυτό εξαρτάται άμεσα από την πυκνότητα του ή αλλιώς το ειδικό βάρος του. Η μείωση των διαστάσεων του ξύλου, όταν αποβάλλει υγρασία κάτω από το σημείο ινοκόρου (30-32%) ονομάζεται ρίκνωση του ξύλου. Αυξάνει τις διαστάσεις του, δηλαδή διογκώνεται, όταν η υγρασία του αυξάνεται από μία χαμηλή υγρασία ή υγρασία 0% μέχρι το σημείο ινοκόρου. Στις μεταβολές αυτές υπάρχει και η αντίστοιχη αύξηση και μείωση των διαστάσεων του και στις τρεις κατευθύνσεις του, την εγκάρσια, την ακτινική και την εφαπτομενική. Για μεταβολές της υγρασίας πάνω από το σημείο ινοκόρου, δηλαδή μέσα στις κυτταρικές κοιλότητες του ξύλου, δεν παρατηρούνται μεταβολές στις διαστάσεις του ξύλου. Οι παράγοντες που επηρεάζουν τη ρίκνωση και τη διόγκωση του ξύλου είναι η υγρασία, η πυκνότητα, η δομή του και η χημική

105

Κτιριακές

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ σύσταση του. Η ρίκνωση και η διόγκωση του ξύλου δεν είναι ίδιες στις διάφορες κατευθύνσεις του ξύλου. Οι μεγαλύτερες μεταβολές στις διαστάσεις παρατηρούνται στην εφαπτομενική κατεύθυνση ενώ η ακτινική ρίκνωση και διόγκωση είναι μικρότερη, περίπου 40-60% της εφαπτομενικής. Η αξονική μεταβολή είναι μικρή και δεν λαμβάνεται καθόλου υπόψη. Η κίνηση του υλικού προκύπτει από τις παραπάνω ιδιότητες οι οποίες και αυτές όπως τα τεχνητά μέταλλα (SMA) χρειάζονται τον κατάλληλο προγραμματισμό. Αυτό σημαίνει πως αφενός τα χαρακτηριστικά της πρώτης ύλης είναι σημαντικά και καθορίζουν το τελικό αποτέλεσμα αφετέρου η σωστή διαχείριση και ο σχεδιασμός τους είναι αυτά που θα δώσουν το επιθυμητό αποτέλεσμα. Η διαχείριση αυτή είναι το κομμάτι του σχεδιασμού που καθορίζει για παράδειγμα τη σχέση σχεδίου με τις κατευθύνσεις του ξύλου και άρα την επιθυμητή κίνηση. Έτσι το κάθε είδος ξύλου αντιδρά διαφορετικά εφόσον έχει διαφοροποιημένα χαρακτηριστικά όπως πυκνότητα, χημική σύσταση κλπ. και δίνει διαφορετικό αποτέλεσμα, μέσω της πειραματικής και σχεδιαστικής διαδικασίας όμως καθορίζεται πιο είναι καταλληλότερο και για ποια εργασία.

BIOMIMETIC RESPONSIVE SURFACE STRUCTURES: RESPONSIVE SURFACE STRUCTURE I ΧΡΟΝΟΛΟΓΙΑ / 2006-07 ΔΗΜΙΟΥΡΓΟΣ / Steffen Reichert / HfG Offenbach ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ / Achim Menges ΥΛΙΚΑ / Ξύλο – καπλαμάς /// NO-TECH RESPONSIVE SURFACE STRUCTURE II ΧΡΟΝΟΛΟΓΙΑ / 2008 ΔΗΜΙΟΥΡΓΟΣ / Steffen Reichert / HfG Offenbach ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ / Achim Menges ΥΛΙΚΑ / Ξύλο – καπλαμάς /// NO-TECH Αφετηρία για αυτή την έρευνα είναι οι ανισότροπες και υγροσκοπικές αντιδράσεις που παρατηρούνται στη φύση και διαχειρίζονται τα διαφορετικά κλιματικά δεδομένα προκαλώντας μεταβολές μεγέθους και σχήματος στους οργανισμούς. Οι οργανισμοί όντας στατικά επαρκείς πραγματοποιούν κινήσεις χωρίς τη χρήση μυών, η κινητική ιδιότητα δηλαδή είναι ενσωματωμένη στο υλικό μαζί με την αισθητηριακή και ρυθμιστική ικανότητα. Τα συστήματα

106

αυτά προσφέρουν ένα καινοτόμο θεωρητικό και πρακτικό πλαίσιο για μια πραγματικά περιβαλλοντολογικά μεταβαλλόμενη αρχιτεκτονική όπου δεν χρησιμοποιούνται ούτε ηλεκτρονικά ούτε μηχανικά συστήματα έλεγχου και κίνησης24.

RESPONSIVE SURFACE STRUCTURE I Το Responsive Surface Structure I είναι το πρώτο πρωτότυπο στην ακολουθία κατασκευών που έχουν προέρθει από την συνεργασία των Menges και Reichert, η οποία καταλήγει στο Hygroscope που θα παρουσιαστεί παρακάτω. Η εργασία αυτή διερευνά τις δυνατότητες εκμετάλλευσης της σχηματικής αλλαγής του ξύλου που προκαλείται από αλλαγές των τιμών της υγρασίας του περιβάλλοντος. Μέσω μιας επαγωγικής λογικής σχεδιασμού και μελέτης βιολογικών αρχών στόχος είναι η δημιουργία μιας επιδερμίδας που θα αναπνέει όπως οι έμβιοι οργανισμοί. Η αντίδραση πραγματοποιείται από την αλλαγή υγρασίας που έχει απορροφήσει το υλικό και ενεργοποιείται μέσω παραμορφώσεων των στοιχείων της επικάλυψης που στη συνέχεια επηρεάζουν τη διαπερατότητα όλης της κατασκευής. Οι καπλαμάδες που αποτελούν την επικάλυψη της σκεβρώνουν ελεγχόμενα όταν οι τιμές υγρασίας είναι αυξημένες με αποτέλεσμα να ανοίγουν οπές στην επιδερμίδα ενώ όταν μειώνονται αυτές επιστρέφουν στην αρχική επίπεδη θέση τους. Η αλλαγή αυτή σε μια κατάσταση ακραίων τιμών, μεγάλης δηλαδή αυξομείωσης, διαρκεί λιγότερο από είκοσι δευτερόλεπτα και είναι απολύτως αντιστρεπτή. Μια μεταβολή σε πραγματικές συνθήκες δε θα

είναι τόσο γρήγορη αλλά θα είναι σίγουρα αντιληπτή. Οι υδροσκοπικές ιδιότητες του ξύλου είναι αυτές που του επιτρέπουν να παραμορφώνεται. Η φορά των νερών του σε σχέση με τον σχεδιασμό είναι αυτή που του δίνει την κινητική συμπεριφορά του. Η φυσική διεργασία που προσπαθεί να αναπαράγει η δουλεία είναι το παράδειγμα του κουκουναριού. Αυτό είναι σχεδιασμένο ώστε πέφτοντας από το δέντρο να περιμένει τις κατάλληλες κλιματολογικές συνθήκες για να αποβάλει τους σπόρους που έχει μέσα του. Μην έχοντας καμία περεταίρω επαφή με το δέντρο από το οποίο έπεσε ανοίγει στην αύξηση της υγρασίας για να αποβάλει τους σπόρους και μετά κλείνει, διαδικασία που μπορεί να επαναληφτεί για μεγάλο αριθμό κύκλων. Σε σχέση με το υλικό κατασκευής μια εκτεταμένη έρευνα έχει προϋπάρξει της έρευνας που αφορά στα διάφορα είδη σύνθετων καπλαμάδων, τα μεγέθη τους, τη φορά των νερών τους, τους χρόνους διάδρασης και των σχημάτων που προκύπτουν βάση αυτών. Οι περιορισμοί του υλικού και το επιθυμητό τελικό μορφολογικό αποτέλεσμα παγιώνουν το σχήμα των επιμέρους σχημάτων σε ορθογωνικές γεωμετρίες που είναι εύκολα διαχειρίσημες. Η κίνηση γίνεται παράλληλα στη φορά των νερών και τηρείται η επιπεδότητα ώστε η επιφάνεια να κλείνει εντελώς. Ταυτόχρονα, η ψηφιακή μορφογένεση στοχεύει να ακολουθήσει και τις σχεδιαστικές αρχές του κουκουναριού με τα διαφορετικά μεγέθη των επιμέρους στοιχείων κάνοντας όμως μια απλούστευση ώστε να προκύψουν μονάδες εύκολα κατασκευάσιμες και συναρμολογήσημες. Και εδώ παρατηρούμε την μόρφωση ενός στοιχείου, μιας μονάδας η οποία

επιδερμίδες

επαναλαμβανόμενη παράγει την τελική επιφάνεια. Η κατασκευή αποτελείται από δυο συστήματα. Ο φέρον οργανισμός, από pvc, αποτελείται από πολλά στοιχεία επικολλημένα μεταξύ τους, κάθε ένα εκ των οποίων σχηματίζει δυο τριγωνικά πλαίσια στην πάνω του πλευρά πάνω στα οποία επικολλούνται κατά τη διαγώνιο οι καπλαμάδες. Οι καπλαμάδες αυτοί, που καλύπτουν όλη την επιφάνεια, είναι από ένα είδος σφενδάμου το οποίο προτιμήθηκε λόγω του μικρού συντελεστή ελαστικότητας που παρουσιάζει. Η επιφάνεια διατηρεί ένα σύστημα αξόνων σε όλα τα στοιχεία της τα οποία έχουν ευθυγραμμιστεί με τις καμπυλώσεις της. Ως αποτέλεσμα κάθε ένα από τα 600 στοιχεία που την απαρτίζουν είναι μοναδικό και κατέχει συγκεκριμένη θέση σε αυτήν. Όσον αφορά το ψηφιακό σχεδιασμό έχει χρησιμοποιηθεί ένας εξελικτικός μαθηματικός αλγόριθμος που επαναξιολογεί συνεχώς τα αποτελέσματα βάση των δεδομένων που προαναφέρθηκαν, δηλαδή τις τιμές υγρασίας και την επιθυμητή φορά των νερών σε σχέση με την κίνηση, καθώς και τις μεταξύ των στοιχείων δημιουργούμενες μακρόμικρό- θερμοδυναμικές σχέσεις.Αυτό επιτρέπει στη δημιουργία ενός ψηφιακού μοντέλου άμεσα συνδεδεμένου με τα δεδομένα του περιβάλλοντος όπου η ανατροφοδότηση των στοιχείων επηρεάζει το σχέδιο καθολικά όχι μόνο το τρισδιάστατο μοντέλο αλλά και τα αναπτύγματα των κομματιών που χρειάζονται για την κοπή και κατασκευή.

RESPONSIVE SURFACE STRUCTURE I Ι Η δεύτερη φάση της έρευνας ακολούθησε πλήρως της αρχές της πρώτης με τη διαφορά ότι εστίασε στη δημιουργία μιας πιο εξελιγμένης

107

Κτιριακές

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ μορφής που έχει την ιδιότητα να είναι αυτοφερόμενη, δηλαδή ο φέρον οργανισμός και η επικάλυψη να είναι ένα. Η λειτουργία και η συμπεριφορά ως προς τα κλιματικά δεδομένα είναι η ίδια με την κατασκευή της πρώτης φάσης της έρευνας. Η επιφάνεια της κατασκευής όταν είναι κλειστή προσομοιάζει τη γεωμετρία του διαμαντιού με διαφορετικών μεγεθών κωνικά πολύγωνα τα οποία αποτελούνται από τριγωνικές επιφάνειες καπλαμάδων που ανοίγουν ακτινωτά από το κέντρο προς την περίμετρο, σαν να ξεφλουδίζουν. Η ιεράρχηση των τετράπλευρων έως επτάπλευρων πολυγώνων είναι προϊόν αλγοριθμικού σχεδιασμού και στοχεύει στην επίλυση των στατικών καταπονήσεων και αναγκών κάθε περιοχής. Έτσι προκύπτει μια διπλά καμπύλη επιφάνεια με μεταβαλλόμενη πυκνότητα στοιχείων. Εναλλαγές στο πάχος και στη φορά των ινών των επιμέρους στοιχείων αυτών δημιουργούν ένα σύστημα που δεν έχει ανάγκη από περαιτέρω στήριξη. Και εδώ κατασκευάστηκε ένα λειτουργικό μοντέλο που αποδεικνύει πως το υλικό μπορεί να είναι ταυτόχρονα στατικός φορέας, επιδερμίδα, αισθητήρας, κινητικό στοιχείο και ρυθμιστής χωρίς τη χρήση εξωτερικών τεχνολογιών. Η έρευνα αυτή προχώρησε ακόμη παραπέρα όταν η τεχνογνωσία των ερευνών με τη μορφολογία του Responsive Surface Structure IΙ εφαρμόστηκαν στο FAZ Pavilion Frankfurt27 το οποίο υλοποιήθηκε το 2010 από τους Scheffler + Partner και Steffen Reichert στη βόρεια κοίτη του ποταμού Main στο κέντρο της πόλης της Φρανκφούρτης. Αυτό το καλοκαιρινό υπόστεγο προσφέρει στην πόλη ένα υπαίθριο χώρο όπου τις μέρες με ηλιοφάνεια και μικρό ποσοστό υγρασίας η επιφάνεια είναι ανοικτή ενώ όταν η υγρασία αυξάνεται λόγω επικείμενης βροχής αυτή κλείνει δημιουργώντας ένα υδατοστεγές στέγαστρο.

108

HYGROSCOPE: METEOROSENSITIVE MORPHOLOGY ΧΡΟΝΟΛΟΓΙΑ / 2012 ΔΗΜΙΟΥΡΓΟΣ / Achim Menges , Steffen Reichert, Boyan Mihaylov / ICD, Institute For Computational Design, Universität Stuttgart, Transsolar Climate Engineering ΥΛΙΚΑ / Ξύλο – καπλαμάς, κόντρα πλακέ, Ureol blocks /// NO-TECH Το Hydroscope ακολουθεί στην έρευνα για την κίνηση χωρίς μηχανικά και ηλεκτρονικά μέρη. Όπως τα πειράματα που έχουν προηγηθεί, τα Responsive Surfaces Structures I και II που προαναφέρθηκαν και ασχολούνται με τα ίδια υλικά και αρχές, το Hydroscope χρησιμοποίει τις εγγενείς ιδιότητες του ξύλου από το οποίο είναι σχεδιασμένο ώστε να μεταβάλλει τη γεωμετρία του σε σχέση με την υγρασία του περιβάλλοντος. Η διάδραση ενεργοποιείται με την υγρασία και πραγματοποιείται μέσω κίνησης των διαφραγμάτων που κλείνουν τις οπές της γεωμετρίας. Το σύστημα χρησιμοποιεί πάλι την υγροσκοπική ιδιότητα του ξύλου για να απορροφά την υγρασία όταν είναι στεγνό και να την αποβάλλει όταν είναι υγρό. Όταν αυτή αυξάνεται μέσα στην προθήκη που είναι τοποθετημένη η κατασκευή, το σύστημα ανοίγει, σαν να αναπνέει, ώστε να καταφέρει να αποβάλει την περίσσια στον αέρα, ενώ όταν μειώνεται κλείνει. Η κατεύθυνση με την οποία κινούνται τα διαφράγματα αυτά οφείλεται στα ανισότροπα χαρακτηριστικά του ξύλου και έχει σχέση με την φορά των νερών του. Κατά τη διαδικασία απορρόφησης ή αποβολής υγρασίας το υλικό αλλάζει καθώς μόρια υλικού και νερού ενώνονται ή διαχωρίζονται. Έτσι η απόσταση μεταξύ των παριών της επιφάνειας του μεταβάλλεται επηρεάζοντας την αντοχή και τις διαστάσεις του. Με τους καταλλήλους μορφολογικούς χειρισμούς αυτή η μεταβολή δημιουργεί και την κίνηση του μέλους. Η αλλαγή στα επίπεδα υγρασίας είναι τεχνητή και επιτυγχάνεται μέσω μιας προθήκης στην οποία είναι τοποθετημένο το Hygroscope και αναπαράγει με μια

επιτάχυνση τις τιμές της σχετικής υγρασίας στην περιοχή του Παρισιού. Ταυτόχρονα ένα δεύτερο σύνολο μεταβλητών που επηρεάζεται από τον αριθμό των επισκεπτών και την υγρασία που αυτοί εκπέμπουν στο χώρο καθορίζει την απόλυτη υγρασία. Τα δυο σύνολα συνδυάζονται ώστε οι αλλαγές που παρατηρούνται στη μορφολογία να έχουν μια σύνθετη και μη γραμμική ανταπόκριση στα κλιματικά δεδομένα ώστε το αποτέλεσμα να μην είναι κυκλικό χρονικά. Η εισαγωγή του Hygroscope στην προθήκη γίνεται γιατί σε κάθε άλλη περίπτωση οι αλλαγές των φύλλων δε θα ήταν εύκολα αντιληπτές λόγω του μεγάλου χρόνου μεταβολής, της έλλειψης θορύβου της κίνησης και του εντελώς ελεγχόμενου περιβάλλοντος του χώρου στον οποίο βρίσκεται (ανήκει στην μόνιμη συλλογή του κέντρου Pompidou, Παρίσι) στον οποίο η υγρασία είναι σταθερή. Στην πραγματικότητα, σε εξωτερικές συνθήκες, η μεταβολή της υγρασίας από 35-40% σε 75-80%, όπως παρατηρείται στο Παρίσι είναι ικανή να προκαλέσει την μεταβολή των στοιχείων. Η διαδικασία του ψηφιακού σχεδιασμού περιλαμβάνει την ανάπτυξη κώδικα ο οποίος σχεδιάζει τη μορφολογία του συστήματος βάση κάποιων μεταβλητών εγγενών σε αυτό και κάποιων εξωτερικών, από τα κλιματικά δεδομένα. Ένας αλγόριθμος κάνει επαναληπτικά περάσματα μέσα σε ένα πεδίο τιμών της υγρασίας της ψηφιακής αναπαράστασης της γυάλινης θήκης και δίνει τα στοιχεία για τη διαδικασία της ψηφιακής μορφογένεσης. Μέσω της δυναμικής της οντογενετικής ανάπτυξης ένας δεύτερος επαναληπτικός αλγόριθμος τρέχει το σύστημα μέσω γραμμικών μοντέλων και εστιάζει σε συγκεντρώσεις σε κλιματικά ασταθείς περιοχές. Στη διαδικασία αυτή συνέβαλε και μια σειρά περιορισμών όπως η απαραίτητη επιπεδότητα του κάθε ξεχωριστού κομματιού καπλαμά οι οποίοι δε θα πρέπει να αλληλεπικαλύπτονται στις ακρότατες θέσεις τους και οι μικρές διαστάσεις του κάθε ενός από αυτούς. Το κομμάτι που παρουσιάζεται στην προθήκη είναι ένα μέρος του συνόλου του σχεδίου το οποίο επεκτείνεται προς τα πάνω. Αποτελείται από δυο είδη σκελετού τα οποία επιλέγησαν ανάμεσα σε άλλα λόγω της καλύτερης υποστήριξης που παρέχουν στους καπλαμάδες. Το πρώτο σύστημα που

επιδερμίδες

καταλαμβάνει τις περιοχές ανάμεσα στα κυκλικά στοιχεία καθώς και το κέντρο τους αποτελείται από πολύγωνα τα οποία διαιρούνται με τα τρίγωνα των καπλαμάδων που τα επικαλύπτουν. Το δεύτερο είναι ένα σύστημα από στρεβλά τετράγωνα που καλύπτουν όλα τα κενά ανάμεσα από τα διαφράγματα των κυκλικών στοιχείων και καλύπτονται από 2 τρίγωνα το κάθε ένα. Η μορφολογία του συνόλου του σκελετού σχεδιάστηκε ώστε να δημιουργεί όγκους και εσοχές στις οποίες θα μπορεί να κατακρατείται υγρασία. Τα στοιχεία αυτά μπορούν να προγραμματιστούν να αλλάζουν σχήμα βάση πέντε παραμέτρων. Της κατεύθυνσης των νερών του ξύλου, της διάταξης των φυσικών και τεχνιτών μερών του υλικού, των διαστάσεων του κάθε κομματιού (πλάτος–μήκος–πάχος), τη γεωμετρία του κάθε στοιχείου και της πιο σημαντικής παραμέτρου από όλες, του έλεγχου της υγρασίας κατά την διαδικασία παραγωγής. Μετά την ολοκλήρωση του παραμετρικού σχεδιασμού ο τρόπος με τον οποίο τα 4000 διαφορετικά γεωμετρικά στοιχεία θα απλωθούν στο ψηφιακό χαρτί ώστε να κοπούν σε cnc (Zund cut-plotter) έχει άμεση σχέση όπως προαναφέρθηκε με το είδος ,τη φορά και διεύθυνση της παραμόρφωσης που θα έχουν αυτά τα στοιχεία από τη στιγμή που η φορά των ινών είναι καθοριστική. Έτσι η υλικότητα και ο ψηφιακός σχεδιασμός είναι άρρηκτα συνδεδεμένα. Οι καπλαμάδες, ένας συνδυασμός καπλαμά σφενδάμου και τεχνιτών συνθετικών, είναι καλυμμένοι στη μια τους πλευρά με ίνες γυαλιού. Ο σύνθετος σκελετός που συντίθεται από τους δυο τύπους είναι εξ’ ολοκλήρου κατασκευασμένος από κόντρα πλακέ εκτός από τις περιοχές που αποτελούνται από τα πολύγωνα τα οποία είναι από UREOL-blocks (σκληρός συνθετικός αφρός που συνήθως χρησιμοποιείται για πρωτότυπα) και έχει συναρμολογηθεί με ένα βιομηχανικό ρομπότ Kuka KR 125/2 έξι αξόνων. Η έρευνα και ο σχεδιασμός διήρκεσε τρεις μήνες ενώ η κατασκευή και η συναρμολόγηση άλλους τρεις. Ο τρόπος ενεργοποίησης της διάδρασης εδώ, μέσω κλιματικών δεδομένων, είναι και ο μόνος ο οποίος είναι εφικτό να υπάρξει σε αυτή την κατασκευή. Ενώ με τη χρήση ηλεκτρονικών κυκλωμάτων οι αισθητήρες και οι ενεργοποιητές θα ήταν δυο ξεχωριστές οντότητες (αισθητήρες = ηλεκτρονικά , ενεργοποιητές = υλικό +ιδιότητες) και το είδος του αισθητήρα θα μπορούσε να

109

Κτιριακές

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ αλλάξει χωρίς να μεταβάλει τον τρόπο με τον οποίο αντιδρά το σύνολο, εδώ τα δυο αυτά είναι συγχωνευμένα σε ένα υλικό. Το ξύλο έχει διττό ρόλο, αισθάνεται την υγρασία και παραμορφώνεται λόγω αυτής. Αυτή η στρατηγική του no-tech αντλείται από το βιολογικό παράδειγμα το οποίο αποτυπώνεται εδώ τόσο στην λειτουργία και στον τρόπο κίνησης του όσο και στη μορφή του. Δεν χρειάζεται τίποτα παραπάνω από το υλικό και τον τρόπο σχεδιασμού, δηλαδή τον αλγόριθμο. Η δουλειά αυτή, όπως και οι προηγούμενες της (Responsive Surfaces Structures I και II) δείχνει την στερεότυπη αντίληψη που έχει κυριαρχήσει για τα υλικά. Το ξύλο έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως και πάντα είχε τις ίδιες ιδιότητες. Η αδυναμία του ανθρώπου να διαχειριστεί δεδομένα τα οποία θεωρεί εξ αρχής ψευδή ή λανθασμένα, (εδώ η υγροσκοπική ιδιότητα του ξύλου) και εν συνεχεία ανεπιθύμητα, τον εμποδίζει από το να διαχειρίζεται τα υλικά αυτά με τον καλύτερο δυνατό τρόπο.

THERMOBIMETAL_BIMETALLIC STRIP Το θερμο-διμεταλλικό έλασμα (thermobimetal) ή διμεταλλική ταινία (bimetallic strip) είναι σύνθετο έλασμα που μετατρέπει την θερμότητα σε μετατόπιση, δηλαδή σε κίνηση. Αποτελείται από δυο μεταλλικούς αγωγούς με διαφορετικό συντελεστή διαστολής κολλημένων μεταξύ τους μέσω ήλωσης ή συγκόλλησης. Όταν το έλασμα θερμανθεί τα δυο τμήματα του αγωγού διαστέλλονται ανισομερώς και προκαλούν την κάμψη του. Όταν η θερμοκρασία του ελαττωθεί περισσότερο από την φυσιολογική κάμπτεται από την αντίθετη πλευρά από όταν ζεσταθεί. Σε όλη τη διάρκεια της μεταβολής της θερμοκρασίας το σχήμα του παραμένει παραμορφωμένο ενώ όταν αυτή επιστρέψει στα φυσιολογικά επίπεδα επανέρχεται στην αρχική του θέση, έχει δηλαδή μνήμη. Το μέταλλο με τον υψηλότερο συντελεστή θερμικής διαστολής είναι στην εξωτερική πλευρά της καμπύλης όταν η ταινία θερμαίνεται ενώ όταν κρυώνει είναι στην εσωτερική.

110

Αυτό λέγεται ενεργό στρώμα ενώ το μέταλλο με το μικρότερο συντελεστή ονομάζεται παθητικό28. Σε μερικές περιπτώσεις παρεμβάλλεται και ένα ενδιάμεσο, το ρυθμιστικό. Τα δυο μέταλλα που αλληλεπιδρούν είναι συνήθως ατσάλι και χαλκός που μερικές φορές αντικαθίσταται από ορείχαλκο και μαγνήσιο. Μπορούν να λάβουν αντιοξειδωτική επίστρωση από χρώμιο ή χαλκό. Όσο μεγαλύτερο το μήκος του τόσο μεγαλύτερη η ευαισθησία του. Η διαβάθμιση στην θερμοκρασία του μπορεί να προέλθει από ακτινοβολία, από θερμικούς αγωγούς, από την έκθεση του στο περιβάλλον ή από παροχή ρεύματος. Το πρώτο έλασμα κατασκευάστηκε το 1759 από τον John Harrison, Άγγλο ωρολογοποιό και προοριζόταν για το υποβρύχιο χρονόμετρο του. Η πιο κοινή χρήση του είναι σε ηλεκτρικούς διακόπτες ή ασφάλειες. Η ροή του ρεύματος μέσω του ελάσματος είναι αυτή που προκαλεί τη θέρμανση και όταν αυτό υπερθερμανθεί αυτή διακόπτεται. Άλλες χρήσεις είναι σε θερμοστάτες, θερμόμετρα και ρολόγια, ηλεκτρονικές συσκευές, παιχνίδια. Για παράδειγμα το θερμοδιμεταλλικό έλασμα TB 1577 (DIN 1715) είναι το περισσότερο χρησιμοποιημένο29 και το οικονομικότερο. Το παθητικό στρώμα του είναι από Invar (FeNi36 / invariable / κράμα νικελίου και ατσαλιού) και το ενεργό από κράμα ατσαλιού νικελίου και μαγνησίου (FeNi20Mn6). Παρουσιάζει πολύ μεγάλη ευαισθησία σε θερμότητες από -20 μέχρι +200° C. Σαν πλεονεκτήματα του υλικού αναφέρονται η εύκολη διαθεσιμότητα του, η προσιτή τιμή του, η δυνατότητα ρύθμισης του από τον χρήστη, η γραμμική διαστολή του, η μέχρι 650° C δυνατότητα που καλύπτει και η σταθερότητα του. Σαν μειονεκτήματα η μικρή δύναμη που παρουσιάζει και ο ένας μόνο τρόπος που παραμορφώνεται. Παράγεται σε μεγάλο είδος σχημάτων. Στην αρχιτεκτονική έχει χρησιμοποιηθεί σε πολύ μικρο ποσοστό και πότε για όψεις κτιρίων. Μέχρι τώρα χρήση περιλαμβάνει τη τοποθέτηση σαν πτερύγιο εξαερισμού σε θερμοκήπια και σε πυροπροστασία.

BLOOM ΧΡΟΝΟΛΟΓΙΑ / 2011 ΔΗΜΙΟΥΡΓΟΣ / Doris Kim Sung σε συνεργασία με τους Ingalil Wahloos-Ritter , Matthew Melnyk ΥΛΙΚΑ / Thermo-bimetal , Aluminum /// NO-TECH Το Bloom είναι μια αυτοφερόμενη κατασκευή με σκοπό τη σκίαση και τον σωστό εξαερισμό του χώρου στον οποίο είναι τοποθετημένο, στην προκειμένη περίπτωση μια αυλή. Συνδυάζει την βιοκλιματική λειτουργία με τον ψηφιακό σχεδιασμό και τα έξυπνα υλικά και έχει σχεδιαστεί ώστε να προσφέρει το μέγιστο της απόδοσης του στην αρχή του θερινού ηλιοστασίου στις 20 Μαρτίου του 2012 . Η διάδραση του έχει να κάνει με την θερμοκρασία του περιβάλλοντος και την θέση του ηλίου κατά τη διάρκεια της ημέρας, το κατά πόσο δηλαδή ο ήλιος κτυπάει τα κομμάτια του υλικού και άρα τα θερμαίνει. Όσο η θερμοκρασία του αυξάνεται οι γλώσσες του κελύφους κυρτώνουν και ανοίγουν αφενός για να κάνουν περισσότερη σκιά αφετέρου για να επιτρέψουν στον θερμό αέρα να φύγει προς τα έξω επιτυγχάνοντας τον σωστό εξαερισμό του χώρου γύρω του. Η κύρτωση αυτή επιτυγχάνεται μέσω της κατασκευής του υλικού. Δυο κομμάτια μετάλλου τα οποία έχουν διαφορετικούς ρυθμούς διαστολής επικολλούνται μαζί και έτσι η σκέβρωση που υπόκεινται λόγω της αύξησης της θερμοκρασίας δημιουργεί την κίνηση. Στόχος του παραδείγματος αυτού δεν είναι μόνο να παρουσιαστεί η βιοκλιματική λειτουργία του θερμοδιμεταλλικού ελάσματος αλλά και να αποδειχτεί πως μια κατασκευή μπορεί να λειτουργεί ως αποφερόμενο κέλυφος παρόλο που είναι διάτρητη και επιτρέπει σε φως και αέρα να τη διαπεράσουν. Ο σκελετός είναι ψηφιακά σχεδιασμένος και αποτελείται από 414 υπερβολοειδή - παραβολοειδή πανέλα όπου το κάθε ένα αποτελείται από μια διπλά κυβερνημένη επιφάνεια θερμοδιμεταλλικού ελάσματος και ένα αναδιπλούμενο αλουμινένιο σκελετό γεγονός που την κάνει ελαφριά. Ο τρόπος κατασκευής των πανέλων δεν είναι ο ίδιος για όλο το σώμα και μεταβάλλεται για να ενισχύσει ανάλογα με την κάθε περιοχή και την στατικότατα της. Έτσι ανάλογα με τη θέση τους είτε έχουν περισσότερες συνδέσεις είτε είναι πιο παχιά. Ταυτόχρονα η

επιδερμίδες

γεωμετρία των επιφανειών του υλικού μεταβάλλεται ανάλογα με την θέση τους στην κατασκευή, αφού δεν είναι όλα τα πανέλα εκτιθέμενα στο ίδιο ποσοστό ηλιοφάνειας, οπότε κάποια σημεία του κελύφους είναι πιο κλειστά ή έχουν λιγότερα κινητά μέρη και κάποια πιο ανοιχτά. Στο σύνολο της η κατασκευή αποτελείται από 14,000 κομμάτια κομμένα σε laser μηχάνημα κοπής. Το παράδειγμα αυτό εντάσσεται στον No-tech σχεδιασμό γιατί δέχεται ερεθίσματα απευθείας από το περιβάλλον χωρίς καμία παρέμβαση από ηλεκτρονικά συστήματα, σένσορες ή ηλεκτρισμό. Σε αυτό το σημείο πρέπει να παρατηρήσουμε κάτι που ισχύει για αυτό όπως και για άλλα παρόμοια παραδείγματα. Η μορφή, η γεωμετρία, δεν έχει πρωτεύουσα σημασία εδώ. Η κατασκευή παρουσιάζεται όχι σαν μια έκφραση ενός υποκειμενικού σχεδιαστικού ‘γούστου’, αλλά για να αναδειχτούν τα υλικά και οι διαδικασίες, δηλαδή ακριβώς οι ίδιες αρχές και υλικά θα μπορούσαν να υποστηρίξουν μια άλλη γεωμετρία που μπορεί να απέδιδε περισσότερο αισθητικά κατά την υποκειμενική κρίση του καθενός και με περισσότερη συνέπεια στη δοθείσα χρήση σε σχέση και με τα συγκεκριμένα υλικά.

TBM BLOCKS / TBM DOUBLE GLAZED PANELS ΧΡΟΝΟΛΟΓΙΑ / 2012 ΔΗΜΙΟΥΡΓΟΣ / Doris Sung ΥΛΙΚΑ / Thermo-bimetal , Aluminum /// NO-TECH Σε ερευνητικό ακόμα επίπεδο η Sung μελετά την χρήση του θερμοδιμεταλλικού ελάσματος σε δυο συστήματα όψεως για κτίρια που αξίζει να αναφερθούν, το και το TBM DOUBLE GLAZED PANELS. Το TBM BLOCKS περιορίζει την κίνηση του υλικού σε ένα σύστημα βαλβίδων ενώ στόχος είναι η μετατροπή του τοίχου από τσιμεντόλιθους (CMU Wall – Concrete Masonry Unit) σε ένα σύστημα διαπερατό και αεριζόμενο. Σύμφωνα με την έρευνα χρησιμοποιείται η 3d print-

111

Κτιριακές

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ing (additive manufacturing) τεχνολογία ώστε να κατασκευαστεί ένα δομικό στοιχείο (πιθανότατα ακόμα και από τσιμέντο – contour crafting) με σχισμές ανά διαστήματα τις οποίες θα φράζει το υλικό αυτό. Καθώς η θερμοκρασία θα μεταβάλλεται αυτό θα κινείται με τέτοιο τρόπο ώστε να κλείνει ή να ανοίγει τις σχισμές και να επιτρέπει την διέλευση αέρα. To TBM DOUBLE GLAZED PANELS βασίζεται στη θερμότητα που εγκλωβίζεται ανάμεσα στα τζάμια ενός διπλού υαλοστασίου. Όταν η θερμοκρασία αυξάνεται το θερμοδιμεταλλικό έλασμα ενεργοποιείται κυρτώνει και κλείνει. Όταν μειώνεται, οι γλώσσες ισιώνουν και επιτρέπουν στο φως να περάσει και να ζεστάνει το χώρο. Και τα δυο παραδείγματα αυτά στοχεύουν στην εξοικονόμηση ενεργείας από τα συστήματα ψύξης - θέρμανσης των κτιρίων, η τεκμηρίωση τους όμως μπορεί μέχρι στιγμής να γίνει μόνο θεωρητικά καθώς η συνεργασία της με εταιρίες είναι σε εξέλιξη και φυσικό μοντέλο δεν έχει παρουσιαστεί ακόμα. ΜΕΛΟΣ + ΥΛΙΚΟ SHAPE MEMORY ALLOYS_SMA WIRE – FOILS Τα κράματα μνήμης σχήματος (Shape memory alloys - SMA) ανήκουν στην κατηγορία των έξυπνων υλικών. Το βασικό χαρακτηριστικό τους είναι η δυνατότητα να θυμούνται το αρχικό τους σχήμα στο οποίο επιστρέφουν μέσω αλλαγής της θερμοκρασίας τους που μπορεί να προέρχεται είτε από εμβάπτιση σε νερό είτε από παροχή ηλεκτρικού ρεύματος. Η επίδραση της μνήμης σχήματος σχετίζεται επίσης με το φαινόμενο της υπερελαστικότητας, της ικανότητας που έχει ένα υλικό να υφίσταται πολύ μεγάλες ελαστικές, μη μόνιμες, παραμορφώσεις. Άλλα σημαντικά χαρακτηριστικά είναι το πολύ μικρό βάρος τους, η αθόρυβη κίνηση και η στέρεα δομή τους. Οι δυο κύριες κατηγορίες είναι τα κράματα χαλκούαλουμινίου- νικελίου και τα κράματα νικελίου-τιτάνιου (NiTi). Μπορούν να έχουν δυο διαφορετικά αποτελέσματα ανάλογα με το πώς έχουν προγραμματιστεί, το μονόδρομο και το αμφίδρομο φαινόμενο μνήμης στα οποία διαφέρουν οι τελικές θέσεις που επανέρχεται το υλικό31. Τα κράματα NiTi (nitinol) είναι τα ποιο ευρέως διαδεδομένα. Το υλικό αυτό ανακαλύφθηκε το 1962 στο Naval Ordnance Laboratory από τους J. Buehler και F. Wang. Η ονομασία του προέρχεται

112

από τα συστατικά του νικέλιο και τιτάνιο. Συνηθίζεται να λέγεται και Nitinol το οποίο προέρχεται από τα αρχικά των συστατικών και του τόπου ανακάλυψης του. Συχνά αναφέρεται και σαν Flexinol το οποίο είναι ονομασία προϊόντος και παραπέμπει σε συγκεκριμένη εταιρία παραγωγής. Ο τρόπος με τον οποίο λειτουργεί οφείλεται στην μαρτενσιτική δομή του. Αυτά τα κράματα υπάρχουν σε τελική μορφή προϊόντος σε δύο διαφορετικές εξαρτώμενες από τη θερμοκρασία κρυσταλλικές καταστάσεις ή φάσεις. Η φάση της αρχικής και υψηλότερης θερμοκρασίας καλείται ωστενική κατάσταση. Η φάση της χαμηλότερης θερμοκρασίας καλείται μαρτενσική κατάσταση. Οι φυσικές ιδιότητες ενός υλικού στην ωστενική και μαρτενσική κατάσταση είναι διαφορετικές. Το υλικό στην ωστενική είναι δυνατό και σκληρό, ενώ στη μαρτενσική φάση είναι μαλακό και εύπλαστο. Η αντίδραση της μνήμης του σχήματος που προκαλείται θερμικά έχει σχέση με τις διαφορετικές φάσεις. Στο πρωταρχικό περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας, το υλικό είναι σε ωστενική φάση. Με την ψύξη το υλικό γίνεται μαρτενσιτικό. Όταν επέρχεται ψύξη δεν συμβαίνει καμία μεταβολή σχήματος, όμως το υλικό μπορεί να παραμορφωθεί μηχανικά και θα παραμείνει παραμορφωμένο ενώ είναι παγωμένο. Όταν θερμαίνεται, η ωστενική δομή εμφανίζεται ξανά και το υλικό επανέρχεται στο αρχικό του σχήμα. Η θερμοκρασία της αλλαγής μεταξύ των δυο λέγεται θερμοκρασία μετασχηματισμού και στην πραγματικότητα αποτελείται από τέσσερα στάδια. Η μεταβολή είναι στιγμιαία και αναστρέψιμη. Το σχήμα στο οποίο βρίσκεται το σύρμα κατά την ωστενική φάση είναι αυτό στο οποίο θα επιστρέψει μετά από τη θέρμανση του. Η διαδικασία της επαναφοράς παράγει μεγάλη πίεση που οφείλεται στην πολυμεταλλική κατασκευή του. Μια άλλη κατηγορία του ίδιου υλικού είναι το R-phase SMA το οποίο θα παρουσιαστεί παρακάτω. Η διαδικασία παραγωγής του Nitinol δεν είναι εύκολη καθώς απαιτεί πολύ προσεκτικό χειρισμό του τιτάνιου τα τελευταία χρόνια ωστόσο είναι δυνατόν να παράγεται σε μεγάλες ποσότητες χωρίς μεγάλο

κόστος. Τα SMA παράγονται σε μια ευρεία γκάμα σχημάτων όπως σύρματα με διαφορετικά πάχη, ελατήρια με εύρος ελαστικότητας 10 με 30 φορές μεγαλύτερο από τα κοινά ελατήρια, φύλλα και άλλα. Χρησιμοποιούνται στην αεροδιαστημική, στη ρομποτική, στην αυτοκινητοβιομηχανία, στην ιατρική. To 1974 o Ridgway Banks κατασκεύασε μια μηχανή θερμότητας στέρεης φάσης (solid state heat engine) με τη χρήση συρμάτων Niti υποδεικνύοντας πως το υλικό αυτό μπορεί να προσφέρει δωρεάν απεριόριστη ενέργεια.

LIVING GLASS ΧΡΟΝΟΛΟΓΙΑ / Flash research : 2004-2005 ΔΗΜΙΟΥΡΓΟΣ / ‘The Living’ > David Benjamin , Soo-in Yang ΥΛΙΚΑ / Flexinol wire®, liquid silicone cast Plexiglas mold, microcontroller , infrared presence sensor, carbon dioxide sensor /// LOW-TECH Οι Living Architects είναι μια ομάδα δυο αρχιτεκτόνων που ασχολείται με τον πειραματισμό, την προώθηση της διαδραστικής κινητικής αρχιτεκτονικής και των νέων υλικών μέσω της λογικής του συμμετοχικού σχεδιασμού, του χαμηλού κόστους και του ανοιχτού ελεύθερου λογισμικού (open source) που τελευταία εξαπλώνεται.

επιδερμίδες

Σύμφωνα με τη λογική αυτή τα μέσα που χρησιμοποιούνται σε μια έρευνα οφείλουν αρχικά να είναι ανοικτά προς όλους, το κόστος να είναι μειωμένο και προσιτό και η τελική πρόταση ρεαλιστική. Έχουν ονομάσει αυτό τον τρόπο εργασίας ‘Flash Research’ όπου μέσα σε 3 μήνες με το ποσό των 1000 δολαρίων κάθε πείραμα πρέπει να παράξει ένα μοντέλο σε φυσικό μέγεθος που να αποδεικνύει την υπόθεση εργασίας. Με αυτή τη διαδικασία έχει προκύψει το Living Glass, μια όψη που αναπνέει. Την κίνηση προκαλεί το ηλεκτρικό ρεύμα του οποίου η ροή ενεργοποιείται είτε από την ανθρώπινη παρουσία είτε όταν τα επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα στο χώρο είναι αυξημένα. Όταν συμβαίνει αυτό η επιφάνεια διαστάσεων 61x30,5 εκ., που φέρει μια σειρά 16 διαδοχικών σχισμών σχήματος ενταμένου τελικού ς με 8 κομμάτια ίσιου σύρματος Flexinol τοποθετημένων ανά δυο σχισμές , ενεργοποιείται τοπικά ανάλογα με την τοπολογία του ερεθίσματος και μεταβάλλει τη γεωμετρία της επιφάνειας ώστε να αφήνει τον αέρα να κυκλοφορήσει και να ανανεωθεί. Η κίνηση που παράγεται προσομοιάζει την κίνηση που κάνουν τα βράγχια του ψαριού όταν αυτό αναπνέει στο νερό. Η επιφάνεια, πάχους 1,6 χιλ., είναι κατασκευασμένη από χυτή σιλικόνη σε καλούπι από πλεξιγκλάς στο οποίο έχουν στερεωθεί με ακρίβεια τα σύρματα ώστε να έχουν την κατάλληλη θέση και το κατάλληλο βάθος στο πάχος του υλικού. Μετά την στερεοποίηση της προκύπτουν μονάδες, η ένωση των οποίων γίνεται πάλι με χυτή σιλικόνη, δημιουργώντας μια ραφή που έχει τη δυνατότητα να περιέχει τα καλώδια και τους αισθητήρες που λαμβάνουν τα εξωτερικά δεδομένα και είναι απαραίτητα για τη λειτουργία της κατασκευής. Εδώ η γεωμετρία είναι πολύ απλή και στην ουσία όποια παραλλαγή από την επιπεδότητα οφείλεται στο συνδυασμό της ελαστικότητας της σιλικόνης, στον τρόπο με τον οποίο τα σύρματα έχουν τοποθετηθεί και στο σχήμα των σχισμών. Η γεωμετρία των συρμάτων σε αντίθεση με αυτή των σχισμών είναι ευθύγραμμη. Η επιφάνεια έχει αντιμετωπιστεί σαν ένα φύλλο χαρτί που η ανάπτυξη στο χώρο προκύπτει από το κόψιμο και το τράβηγμα του. Μέσα στα πλαίσια αυτής της ‘Flash Research’ και των περιορισμών που αυτή θέτει δοκιμάστηκαν διαφορετικού πάχους

113

Κτιριακές

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

επιφάνειες από κόντρα πλακέ και πλαστικό με ποικίλα κοψίματα και σχέδια καθώς και διαφορετικές συστοιχίες συρμάτων, λόγω όμως της διαφάνειας της επιλέχτηκε για το τελικό μοντέλο η σιλικόνη. Επιπλέον αυτή έχει και την ιδιότητα της πλήρους ηλεκτρομονώσης της κατασκευής. Όλες οι παραλλαγές που δοκιμάστηκαν εντάσσονται στην ίδια λογική σχεδιασμού. Με τη χρήση της στερεολιθογραφίας (3d printing) διερευνήθηκε και η γεωμετρία της επιφάνειας των καλουπιών σε σχέση με την υφή που αυτά θα παρήγαγαν. Εγκοπές, σχήματα ή κάναβοι στη σιλικόνη μπορούν να επηρεάσουν την γενική συμπεριφορά της επιφάνειας ή την μορφή της κίνησης της. Η διεργασία που προκύπτει είναι lowtech αφού ηλεκτρονικά μέρη (αισθητήρες –καλώδια) μεσολαβούν για την λήψη, μεταφορά και μετασχηματισμό των εξωτερικών ερεθισμάτων σε κίνηση. Το είδος των σενσόρων αυτών, δηλαδή τι ερεθίσματα λαμβάνουν, που εδώ είναι επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα (carbon dioxide sensor) και ανθρώπινης παρουσίας (IR presence sensor), μπορεί να είναι οτιδήποτε από θερμοκρασία μέχρι επίπεδα υγρασίας ή και συνδυασμοί αυτών μαζί. Μετά, τα δεδομένα αυτά μέσω αλγορίθμων μετατρέπονται σε μεταβαλλόμενες τιμές ηλεκτρικού ρεύματος. Ακόμα και οι αλγόριθμοι αυτοί δεν είναι κάτι σταθερό και ο τρόπος που επεξεργάζονται τα δεδομένα μπορεί να ρυθμιστεί. Η κατασκευή αυτή επιδεικνύει μια σημαντική διαφοροποίηση από

114

προηγούμενα παραδείγματα κινητικής αρχιτεκτονικής όψεων. Επίσης είναι από τα πρώτα δείγματα μιας μεγάλης πορεία έρευνας του συγκεκριμένου υλικού που κρατά μέχρι σήμερα και μπορεί ακόμη να μην έχει παράξει μαζικά προϊόντα είναι όμως σίγουρα πολλά υποσχόμενη. Σημαντικά πλεονεκτήματα της κατασκευής είναι η δημιουργία ενός συστήματος χωρίς μηχανικά και μηχανοκίνητα μέρη που δεν παράγει κανένα ήχο και κατά προέκταση ηχορύπανση στο εσωτερικό και εξωτερικό περιβάλλον. Διατηρώντας μια οργανική αισθητική είναι διαφανής και άρα διαπερατή από το φως, έχει ελάχιστο βάρος και είναι αναβαθμιζομένη και εύκολα αντικαταστάσιμη. Είναι ένα σύστημα που θα μπορούσε να λαμβάνει την αναγκαία ενέργεια για την λειτουργία του από λεπτά φωτοβολταικά στρώματα ενταγμένα στην κατασκευή του. Τέλος το μοντέλο έχει κατασκευαστεί σε φυσική κλίμακα. Αυτό σημαίνει πως δεν είναι εφικτή η χρήση μιας μονάδας σαν κάλυψη ενός ολόκληρου διάκενου όψης (από πάτωμα σε ταβάνι και από κολώνα σε κολώνα). Η ποσότητα και τα πάχη των συρμάτων που έχουν χρησιμοποιηθεί επαρκούν μόνο για το συγκεκριμένο μέγεθος. Έτσι, όπως προτείνεται και από τους ιδίους, τοποθετείται είτε σαν μέρος όψης όπου μπαίνουν οι μονάδες σε παράθεση η μια δίπλα στην άλλη στο ύψος του ανθρώπινου κεφαλιού είτε σαν ‘τρύπα’ εξαερισμού σε

κάποια σημεία της όψης. Το θέμα της κλίμακας είναι κάτι που ακόμη δεν έχει διερευνηθεί πλήρως στις σύγχρονες κατασκευές με αυτά τα υλικά. Συνήθως η κλίμακα που κατασκευάζεται το μοντέλο είναι και αυτή της τελικής κατασκευής. Παρόλο που υπάρχουν διάφορα πάχη υλικού στην αγορά, η σύσταση, η φύση πιθανόν του υλικού, δεν επιτρέπουν μεγάλης διαμέτρου σύρματα να υπάρξουν όπου ακόμα και αν το πάχος λυθεί το ηλεκτρικό φορτίο που θα χρειάζεται για την κίνηση του θα είναι πολύ μεγάλο. Όλα τα πραγματοποιημένα πειράματα είναι σε μικρές κλίμακες, σε σχέση με ένα κτίριο ή ένα άνοιγμα, με μικρά στοιχειά που αλληλεπιδρούν. Δημιουργείται άρα ένα σύστημα από μικρές μονάδες που όμως όλα μαζί φτιάχνουν πολύπλοκα συστήματα (complexity - emergence). Η σπουδαιότητα της δουλειάς των ‘Living Architects’ βρίσκεται στο διπλό χαρακτήρα της. Εξίσου βασικό με την έρευνα πάνω στο υλικό, που είναι η μία διάσταση της δουλειάς τους, είναι το πλαίσιο στο οποίο αυτή υπάρχει και εξελίσσεται, με τι όρους, αποδέκτες και μέσα. Κινούμενοι από τη ανάπτυξη του ελεύθερου λογισμικού, που αυτοί πέτυχαν στην αρχή της, θέτουν ζητήματα όχι μορφολογικά αλλά διαδικασιών παραγωγής ‘ελεύθερων’ ιδεών, ιδεών δηλαδή που προσφέρονται ελεύθερα σε όποιον τις χρειαστεί χωρίς copyright και πατέντες. Αυτό το αποδεικνύουν έμπρακτα με την

επιδερμίδες

έκδοση του βιβλίου τους Life Size32 όπου παραθέτουν οδηγίες για να φτιάξει κάποιος τις κατασκευές τους (DIY- do it yourself). Η επιλογή τους να κινούνται σε low-tech λύσεις κάνει δυνατή την πραγματοποίηση αυτών των κατασκευών από μη ειδικούς με πολύ μικρό κόστος κάτι που είναι για αυτούς ένα ζητούμενο (flash research). Τέλος προωθούν την ανταλλαγή και επαναχρησιμοποίηση πληροφοριών που έχουν προσέλθει από άλλα γνωστικά πεδία σαν αποτελεσματικό τρόπο δημιουργίας κάτι πρωτοποριακού. Θεωρούν πως οι μη ειδικοί είναι πιο επιρρεπείς στον ωφέλιμο σχεδιασμό από τους ειδικούς που έχουν ήδη ένα παγιωμένο τρόπο θέασης των πραγμάτων και άρα λιγότερες πιθανότητες να αμφισβητήσουν ή σκεφτούν κάτι εκτός του κουτιού.

Decker Yeadon Η Decker Yeadon έχει βασισμένη έρευνα στην αρχιτεκτονική πρακτική που αναπτύσσει αυτή τη στιγμή πολλές εφαρμογές σχεδιασμού έξυπνων υλικών και της νανοτεχνολογίας. Μεταξύ αυτών είναι η «Homeostatic Facade System» και το «Smart Screen» εμφανίζεται παρακάτω. Η μη-μηχανική φύση αυτών των συστημάτων θέτει προσέγγισή τους ξεχωριστά. Το πορώδες της επιφάνειας είναι χημικώς εγγενές στα κατασκευαστικά στοιχεία και απευθείας

115

Κτιριακές

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ διεγείρεται από θερμότητα ή ηλεκτρικά ρεύματα. Για παράδειγμα, το «Ομοιοστατικό Σύστημα Πρόσοψης» ενεργοποιείται με θερμότητα όταν ποικίλη επέκταση των μη ομοειδών υλικών προκαλεί την εσωτερική στοιβάδας να παραμορφώνεται. Το Homeostatic Facade System αποτελείται από ένα χάος ασημένιων «μουτζούρων» που ανοίγουν και κλείνουν σε απάντηση στη θερμότητα, που ρυθμίζουν αποτελεσματικά θερμοκρασία σε όλη εσωτερικό ενός κτιρίου. Το κλειδί είναι κάτι που ονομάζεται ελαστομερές διηλεκτρικό που χρησιμοποιεί ηλεκτρική ενέργεια για να αλλάξει το σχήμα. Η ηλεκτρική ενέργεια που παραμορφώνει τις μουτζούρες, διευρύνοντας τους όταν είναι ζεστό και ηλιόλουστο και συστέλλοντας τους όταν είναι κρύο.

SMART SCREEN III (+I II) ΧΡΟΝΟΛΟΓΙΑ / 2010 ΔΗΜΙΟΥΡΓΟΣ / DECKER YEADON NEW YORK ΥΛΙΚΑ / R-phase SMA actuator spring, ABS, Acetal/nylon/glass bearings, aluminum, fabrics /// NO-TECH Φέρνοντας στο προσκήνιο το συνεχώς αυξανόμενο ποσοστό εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου (υδρατμοί, διοξείδιο του άνθρακα, μεθάνιο, όζον, κατάλοιπα βιομηχανιών) από κτίρια στην Αμερική και παγκοσμίως και αναγνωρίζοντας την αναγκαιότητα συστημάτων όψεων για την εξωτερική επικάλυψη κτιρίων οι Decken και Yeadon αποσκοπούν στη δημιουργία ενός

116

συστήματος που δεν συμβάλει στο ποσοστό αυτό αλλά λειτουργεί βοηθητικά στα συστήματα θέρμανσης και ψύξης των κτιρίων (HVAC : heating, ventilating, air conditioning). Βασικός στόχος της κατασκευής είναι η ενεργειακή απελευθέρωση της, η μηδενική χρήση ενέργειας και ηλεκτρισμού στην κίνηση των στοιχείων που σκιάζουν. Το πείραμα αυτό είναι μια από τις πιο συμβατικές τουλάχιστον μορφολογικά λύσεις που έχουν σχεδιαστεί με SMA. Παρόλα αυτά είναι πρωτοποριακό στον τύπο του υλικού που κάνει χρήση καθώς και στον τρόπο με τον οποίο το ενεργοποιεί. Κύριο μέλημα των Decken και Yeadon είναι η απόδειξη της υπόθεσης εργασίας με την κατασκευή ενός πλήρους λειτουργικού πρωτοτύπου. Η ιδέα αυτή έχει εξελιχτεί βάση κάποιων τεχνικών προδιαγραφών και έχουν προκύψει τρεις παραλλαγές της που η κάθε μια ακολουθεί και καλύπτει τις ατέλειες και τα προβλήματα της προηγούμενης. Η κίνηση γίνεται βάση αλλαγής της θερμοκρασίας του δωματίου στο οποίο είναι εγκατεστημένο το σύστημα. Το υλικό αντιλαμβάνεται τις εναλλαγές που αυτή κάνει και μεταβάλλει το μέγεθος του ανάλογα. Η τελική πρόταση αποτελείται από δυο κατακόρυφα διαφανή πολυμερή πλαστικά υφάσματα που φέρουν τυπωμένες πάνω τους ρίγες ιδίου πλάτους από άλλο υλικό μη οπτικά διαπερατό. Στην ανοιχτή θέση οι ρίγες της κάθε στρώσης ευθυγραμμίζονται αφήνοντας τον ήλιο να εισχωρήσει στο εσωτερικό ενώ στην κλειστή δημιουργούν μια αδιαπέραστη επιφάνεια. Η κίνηση, δηλαδή είναι η αντίθετης διεύθυνσης μετατόπιση των δυο στρώσεων υλικού, αντί να προκαλείται από μοτέρ δημιουργείται από SMA ελατήριο. Η απόσταση μεταξύ των στρώσεων είναι πολύ μικρή με αποτέλεσμα να μην δημιουργεί καθόλου σκίαση όταν ο ήλιος είναι επιθυμητός, κάτι που δεν συμβαίνει στα συνηθισμένα συστήματα περσίδων. Το πάνω μέρος των υφασμάτων αυτών είναι ελαφριά στερεωμένο σε μια ράβδο που τους επιτρέπει να τυλιχτούν σε αυτή με τρόπο τέτοιο ώστε η μεταξύ τους σχέση να μεταβάλλεται με όσον το δυνατόν λιγότερη

τριβή. Ο μηχανισμός ενεργοποιείται από το πλαϊνό τμήμα όπου βρίσκεται κατάλληλα τοποθετημένο το SMA υλικό και περιστρέφει τη ράβδο ανάλογα με τις τιμές που δέχεται από το περιβάλλον ώστε να φέρει τα δυο επίπεδα σε σωστή μεταξύ τους θέση. Το εύρος θερμοκρασιών που επηρεάζουν το σύστημα είναι μεταξύ 21 και 26 βαθμών κελσίου. Στην χαμηλή θερμοκρασία οι ρίγες ευθυγραμμίζονται και το φως εισέρχεται ενώ στην υψηλή κλείνουν. Λόγω του βασικού περιορισμού που έχει τεθεί, την μη κατανάλωση ενέργειας, η μόνη διεργασία που μπορεί να προκύψει είναι βάση ορισμού η notech. Αυτό σημαίνει ότι η αντίδραση δεν πρέπει να προκαλείται μέσα από ηλεκτρονικά μέρη αλλά μόνο μέσω των ιδιοτήτων του υλικού, δηλαδή από την έκθεση του στη θερμοκρασία. Εδώ συναντάται το βασικό πρόβλημα. Οι φάσεις αλλαγής του κλασικού SMA υλικού (Flexinol®) δεν ενεργοποιούνται σε θερμοκρασίες δωματίου αλλά σε μεγαλύτερες (60°c-90°c). Απαιτούν δηλαδή πολύ μεγαλύτερη ποσότητα θερμότητας για να κάνουν την μετάβαση που δημιουργεί κίνηση στη δομή τους. Η επιτάχυνση της μεταβολής αυτής της κρύας φάσης σε θερμή επιτυγχάνεται μέσω ηλεκτρισμού και άρα δεν μπορεί να αποτελέσει λύση για την συγκεκριμένη περίπτωση. Έτσι σε συνεργασία με εταιρία μετάλλων χρησιμοποιήθηκε το Rphase SMA το οποίο μπορεί να πραγματοποιεί κύκλους αλλαγής σε θερμοκρασίες δωματίου. Ωστόσο αυτό έχει το μειονέκτημα της μικρής παραμόρφωσης. Ενώ το κανονικό υλικό έχει ποσοστό παραμόρφωσης 7% αυτό έχει μόνο 1%. Η ιδιότητα αυτή είναι ένας σημαντικός παράγοντας που έχει επηρεάσει όλες τις παραλλαγές. Ο μηχανισμός που έχει σχεδιαστεί περιλαμβάνει εκτός από το ελατήριο SMA και ένα δεύτερο απλό ελατήριο στο κάτω μέρος του που ρυθμίζει βοηθητικά την κίνηση του πρώτου. Στην κρύα φάση το βοηθητικό ελατήριο συμπιέζει το πρωτεύον έτσι ώστε να δημιουργήσει περιστροφή και να ευθυγραμμίσει τα υφάσματα. Στην ζεστή το πρωτεύον πιέζει το δεύτερο ώστε τα στρώματα να σκιάζουν. Η ύπαρξη του δευτέρου ελατηρίου λειτουργεί σαν αντίβαρο που διασφαλίζει την κίνηση του μηχανισμού μόνο μέσα στο επιθυμητό φάσμα

επιδερμίδες

θερμοκρασιακών τιμών. Η θήκη στην οποία προσαρμόζονται τα ελατήρια είναι κατασκευασμένη μέσω της 3d printing τεχνολογίας από πλαστικό (ABS). Μειονέκτημα του είναι η δημιουργία μεγάλης τριβής που αποτρέπει την ομαλή λειτουργία του συνόλου. Το πρόβλημα αυτό αντιμετωπίστηκε με τον επανασχεδιασμό του σε πιο λείες φόρμες. Ωστόσο ένα μικρό ποσοστό τριβής παραμένει και εναλλακτικά προτείνεται η χρήση αλουμινίου, κάτι το οποίο δεν έχει αποδειχτεί πειραματικά. Για αυτή την εξάλειψη των νεκρών φορτίων, της τριβής και την ομαλή εκκίνηση της κίνησης αντιμετωπίστηκαν και άλλα ζητήματα που σχετίζονται με τα υλικά των επιμέρους στοιχείων όπως η επιλογή του σωστού υφάσματος και ο τρόπος σύνδεσης του με την οριζόντια ράβδο. Κατασκευάστηκαν τέσσερα κουτιά ελεγχόμενης θερμοκρασίας μεταξύ των οποίων τρία για τα πρωτότυπα και ένα ελέγχου. Όλα εξοπλίστηκαν με αισθητήρες θερμοκρασίας ώστε να καταγράφονται τα εύρη των τιμών. Μέσω αυτών αποδείχτηκε η υπόθεση εργασίας και ακολούθησε η δεύτερης φάσης βελτιωμένη κατασκευή. Έχουν υπάρξει διάφορες παραλλαγές στα σχέδια που φέρουν τα υφάσματα πάνω τους (ρίγες, μικροί και μεγάλοι κύκλοι) η βασική λογική λειτουργίας όμως παραμένει η ίδια. Όσον αναφορά την πορεία που οδήγησε στο τελικό αποτέλεσμα, το πρώτο σχέδιο περιλαμβάνει την δημιουργία μιας όψης από ύφασμα στο οποίο ενσωματώνονται σύρματα σε ένα ισόδομο σύστημα. Κάθε κατακόρυφα

117

Κτιριακές

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ τοποθετημένο σύρμα ενώνεται στις δυο άκρες του με δυο σχισμές του υφάσματος (πάνω και κάτω). Όταν η θερμοκρασία του χώρου μειώνεται τα σύρματα συστέλλονται και ανοίγουν τρύπες στην υφασμάτινη επιφάνεια. Όταν η θερμοκρασία του χώρου αυξάνεται τα σύρματα διαστέλλονται και τα ‘παράθυρα’ της επιφάνειας κλείνουν. Η λύση αυτή δεν πραγματοποιήθηκε αφενός για θεωρήθηκε προβληματικός ο μεγάλος αριθμός των συρμάτων που θα έπρεπε να ενσωματώνει, αφετέρου γιατί το εύρος κίνησης που μπορεί να κάνει το R-phase SMA υλικό δεν καλύπτει το επιθυμητό για την περίσταση. Για την ιδέα αυτή δεν κατασκευάστηκε πρωτότυπο. Μπαίνοντας στην λογική της μέγιστης οικονομίας και έχοντας υπόψη τα μειονεκτήματα της πρώτης πρότασης ορίζεται πως ο αριθμός των συρμάτων που θα χρησιμοποιηθούν σε όλα τα επόμενα πειράματα θα είναι το πολύ ένα, δεδομένου ότι αυτό αρκεί για την κίνηση του συνόλου. Αυτό εξυπηρετεί σε δυο πράγματα. Διατηρεί το κόστος και τις ενεργειακές ανάγκες χαμηλά και γίνεται πιο εύκολη η απεμπλοκή ενός μόνο σύρματος σε περίπτωση χειροκίνητης προσαρμογής. Βάση αυτών των δεδομένων συνεχίστηκε η διερεύνηση για την παραγωγή της βέλτιστης λύσης που καλύπτει όλες τις προϋποθέσεις που έχουν αναφερθεί. Η δεύτερη πρόταση στην ουσία καταργεί σχεδόν την πρώτη όσο άφορα το μορφολογικό αποτέλεσμα και τείνει προς την τελική. Αποτελείται από δυο κατακόρυφες στρώσεις ελικοειδών σχημάτων που εκτελούν μια περιστροφική κίνηση. Στην κλειστή θέση τα σχήματα καλύπτουν τα μεταξύ τους κενά και σκιάζουν ενώ στην ανοικτή περιστρέφονται και αλληλοκαλύπτονται. Δεν είναι γνωστό αν υπάρχει πρωτότυπο για αυτήν. Ενώ σε άλλα παραδείγματα το σύρμα συνδέεται περισσότερο με τη μορφολογία της επιφάνειας, στον τρόπο με τον οποίο μπορεί να την επηρεάσει ανάλογα με τη θέση του, εδώ χρησιμοποιείται αυστηρά σαν αντικατάσταση των μηχανικών μερών που θα χρειάζονταν κανονικά. Η πλήρης αντικατάσταση του μοτέρ από το SMA δείχνει το βασικό χαρακτηριστικό που διαχωρίζει και μορφοποιεί αυτή την κατηγορία όπου το υλικό δεν είναι μέλος. Ακόμη είναι η πρώτη φόρα που γίνεται χρήση του R-phase SMA σε αρχιτεκτονικό πλαίσιο και γενικότερα των SMA χωρίς ηλεκτρικό ερέθισμα. Η πρόταση που εκφράζεται στην αρχή σαν κανόνας σχεδιασμού, η θέληση δημιουργίας ενός βιοκλιματικού στοιχείου που έχει όσον το δυνατόν ελάχιστη

118

επιδερμίδες

εξάρτηση από την ενέργεια έχει χρησιμοποιηθεί σαν στόχος σε μια σωρεία πειραμάτων κινητικής αρχιτεκτονικής χωρίς ποτέ να έχει στην πραγματικότητα επιτευχτεί. Μήπως τελικά αυτό οφείλεται στο ότι το τελικό αποτέλεσμα στοχεύει σε μια περιπλοκότητα που αφήνει την ουσία να του διαφύγει? Η χρήση ασυνήθιστων υλικών δεν σημαίνει απαραίτητα και την επιστράτευση περίπλοκων γεωμετριών και συμπλεγμάτων. Μερικές φορές το πιο απλό είναι και το πιο δημιουργικό. Εδώ τόσο η υπόθεση εργασίας όσο και το αποτέλεσμα είναι απόλυτα συνεπή στους αρχικούς στόχους, την κατασκευή μιας μηδενικής ενέργειας συσκευής σκίασης.

PROGRAMMABLE MATTER BY FOLDING ΧΡΟΝΟΛΟΓΙΑ / 2009 ΔΗΜΙΟΥΡΓΟΣ / E.Hawkes, B. An, N. M. Benbernou, H. Tanaka, S. Kim, E.D. Demaine, D. Rus, R. J. Wood (HARVARD+MIT) ΥΛΙΚΑ / SMA Nitinol foil, stretchable electronics, magnets, silicon based elastomeric joints, glass reinforced composites /// LOWTECH Η κατασκευή αυτή βρίσκεται ακόμη σε αρκετά πειραματικό στάδιο και έρχεται να ενταχτεί σε ένα μεγάλο ερευνητικό πεδίο που βρίσκεται υπό εξέλιξη, την ρομποτική και πιο συγκεκριμένα τα αυτό-οργανούμενα ρομπότ. Αυτά είναι κινητικές ρομποτικές μηχανές με μεταβαλλόμενη μορφολογία, μπορούν δηλαδή να αλλάξουν τη μορφή τους μέσω του μετασχηματισμού και της αναδιάταξης των στοιχείων που τα αποτελούν. Με αυτόν τον τρόπο μπορούν να ανταποκριθούν σε μεταβαλλόμενες συνθήκες, σε νέα προγράμματα χρήσης ακόμα και να αυτοεπισκευαστούν. Η δουλειά αυτή είναι καινοτόμος στον τομέα της γιατί προτείνει την δημιουργία μορφών όχι μέσω του ρομποτικού μοντέλου που περιγράφηκε παραπάνω αλλά μέσω μιας επίπεδης επιφάνειας, ενός αναδιπλούμενου φύλλου, που μετασχηματίζεται. Η γεωμετρία που το βοηθά να

πραγματοποιεί τις μορφές για τις οποίες έχει προγραμματιστεί προκύπτει μέσω της τεχνικής των origami (κινέζικη τέχνη διπλώματος χαρτιού). Για την υλοποίηση του δημιουργήθηκε μια γεωμετρική θεωρία που καθορίζει τον τρόπο και το σχέδιο των πτυχώσεων της και μια αλγοριθμική που αναλύει και οργανώνει τις παραμέτρους της κατασκευής και της κίνησης. Το φύλλο ενεργοποιείται μέσω παροχής ηλεκτρισμού που αυξάνει τη θερμοκρασία του SMA υλικού (Joule heating) το οποίο έχει τη μορφή μικρών συνδέσμων τοποθετημένων σε σημεία που ενώνονται μεταξύ τους με ηλεκτρονικά κυκλώματα. Αυτό τοποθετεί την κατασκευή στην low-tech κατηγορία. Στην παρούσα έρευνα η επιφάνεια ξεκινά από ένα δυσδιάστατο φύλλο με πάχος μικρότερο από 0.5 χιλιοστά και γενικές διαστάσεις 4x4 εκατοστά και μετασχηματίζεται, ανάλογα με το ποια σύνολα συνδέσμων ενεργοποιούνται, σε ένα αεροπλάνο ή ένα καράβι. Δεύτερη επιφάνεια από άλλη φάση πειραμάτων έχει προγραμματιστεί να παίρνει τη μορφή τραπεζιού ή ανεμόμυλου. Ο κάνναβος που διαγράφεται πάνω της είναι αυτός που την αφήνει να ‘τσακίσει’ και να πάρει τις μορφές αυτές ενώ οι SMA σύνδεσμοι είναι αυτοί που προσφέρουν τον τρόπο για να συμβεί αυτό χωρίς μηχανικά μέρη. Στην ομάδα περιλαμβάνονται άτομα με χρόνια εμπειρίας στην δημιουργία origami μορφών μέσω υπολογιστών (computational origami) και εδώ προσπαθούν να διευρύνουν την

μελέτη πάνω στο άκαμπτο origami. Η γεωμετρική θεωρία που κατασκεύασαν για αυτό στηρίζεται σε μια παλιά αξίωση που υποστηρίζει τη δυνατότητα μόρφωσης οποιουδήποτε πολύεδρου από ένα τετράγωνο χαρτί. Αυτό δίνει τη δυνατότητα χρήσης ενός συνεχόμενου και καθολικού μοτίβου πτυχώσεως που μπορεί να εξυπηρετήσει πολλές λύσεις ταυτόχρονα. Έτσι η καταληκτική επίπεδη γεωμετρία αποτελείται από ένα τετραγωνικό κάναβο (box-pleat pattern) 1x1 εκατοστού του οποίου κάθε τετράγωνο διαιρείται κατά τα μέσα και τις διαγώνιους δημιουργώντας ισοσκελή τρίγωνα. Με τον τρόπο αυτόν προκύπτουν πανομοιότυπες συνδέσεις που ελαχιστοποιούν την πολυπλοκότητα του συστήματος και βελτιώνουν τη συμπεριφορά του. Η επιφάνεια έχει κατασκευαστεί από 32 τέτοια τρίγωνα που χωρίζονται μεταξύ τους από ένα διάκενο το οποίο επιτρέπει την κάμψη. Ο κάνναβος αυτός μπορεί να αυξομειώσει την ανάλυση του, δηλαδή τον αριθμό των υποδιαιρέσεων του για να εξυπηρετήσει οποιοδήποτε μέγεθος αντικειμένου χωρίς να χρειαστεί να διαπεράσει τον εαυτό του. Το θέμα του μεγέθους εξαρτάται και από τη δυνατότητα των υπόλοιπων μερών να μεγαλώσουν ή να μικρύνουν και όχι μόνο από την ανάλυση του κανάβου της βάσης. Η δημιουργία συστήματος ενός μέρους παρέχει πλεονεκτήματα σε σχέση με ένα σύνολο μερών καθώς αποφεύγει την πολυπλοκότητα. Με τον τρόπο αυτό εξαλείφεται η ανάγκη ύπαρξης διαφορετικών συνδέσμων και

119

Κτιριακές

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ πολύπλοκων διατάξεων συναρμολόγησης μεταξύ των μονάδων. Η κατασκευή απλουστεύεται λόγω της χρήσης δυσδιάστατων τεχνολογιών κοπής και μειώνεται ο χρόνος και το κόστος της. Το ίδιο ισχύει και για την συναρμολόγηση αφού όλα τα τμήματα προσαρμόζονται σε ένα οριζόντιο επίπεδο. Επίσης με την ανάγκη μιας πηγής τροφοδοσίας σε σχέση με τις (ν) που θα χρειάζονταν για τις (ν) μονάδες του συστήματος οι ενεργειακές ανάγκες ελαττώνονται. Ο σχεδιασμός ωστόσο, παρόλο που απλουστεύεται και αφορά αρκετά απλά σχέδια, προς το παρόν έχει ένα βαθμό δυσκολίας που έγκειται στην χρήση αλγορίθμων που ορίζουν και αναλύουν το κάθε βήμα. Για τον σχεδιασμό χρησιμοποιήθηκαν τέσσερις διαφορετικοί αλγόριθμοι. Το αρχικό δεδομένο που τροφοδοτείται στην διαδικασία είναι το τρισδιάστατο σχέδιο ενός χαρτιού που απεικονίζει το τελικό αποτέλεσμα. Η συνθήκη που πρέπει να ακολουθεί είναι να αναπαριστά ένα εφικτό σχέδιο, να μπορεί να υπολογιστεί από το ψηφιακό πρόγραμμα είτε να κατασκευαστεί από έναν άνθρωπο. Ο πρώτος αλγόριθμος ξετυλίγει το κάθε σχήμα. Κάνει τη διεργασία αυτή για κάθε σχέδιο ξεχωριστά. Ενώ τυπικά λειτουργεί για το δίπλωμα εδώ χρησιμοποιείται αντίστροφα (reverse engineering). Το τελικό αποτέλεσμα αποτελεί την καταγραφή της τροχιάς κίνησης κάθε ακμής της επιφάνειας. Ο δεύτερος αλγόριθμος παίρνει αυτά τα μονοπάτια και τα οργανώνει σε ένα πλήρες σχέδιο διπλώματος, σαν οδηγίες χρήσεις, δηλαδή ποιες ακμές θα διπλωθούν προς τα μέσα, ποιες προς τα έξω καθώς και σε ποιο χρονικό σημείο της διαδικασίας θα γίνει αυτό. Ομαδοποιεί αυτές τις κινήσεις χρονικά σε φάσεις, όπου συγκεκριμένες κινήσεις γίνονται ταυτόχρονα. Εδώ υπάρχουν τρεις φάσεις (A-C) και αυτός εκτελείται σε κάθε σχέδιο ξεχωριστά. Ο τρίτος αλγόριθμος λαμβάνει τις προηγούμενες πληροφορίες για όλα τα επιθυμητά σχέδια και τις συνδυάζει σε ένα. Επαναομαδοποιεί τις φάσεις του δεύτερου σε σχέση με την χρονική σειρά τους και εφαρμόζεται για όλους τους διαφορετικούς συνδυασμούς στους οποίους μπορούν να τοποθετηθούν τα επιμέρους σχέδια (περιστρεμμένα μεταξύ τους κατά 90 ή 180 μοίρες κλπ). Ο τέταρτος αλγόριθμος επιλέγει το βέλτιστο αποτέλεσμα του τρίτου βάση της λιγότερης χρήσης συνδέσμων ή ομάδων τους. Η ελάχιστη χρήση συνδέσμων εξοικονομεί ενέργεια ενώ η χρήση λιγότερων ομάδων ελαττώνει τον αριθμό κυκλωμάτων και το

120

χρόνο διπλώματος. Οι ομάδες εδώ είναι πέντε και μέσω του αλγορίθμου αυτού έχουν χρησιμοποιηθεί 14% λιγότεροι σύνδεσμοι από ότι θα χρειάζονταν χωρίς αυτό το βήμα. Τέλος γίνεται έλεγχος για λανθάνουσες επικαλύψεις και ανταγωνιστικές διπλώσεις. Αυτές θα απαιτούσαν μια ακμή να διπλώνει και προς τις δυο κατευθύνσεις για κάθε σχήμα (από τη μια για το ένα σχήμα, από την άλλη για το δεύτερο). Αυτό, δεδομένου ότι αυξάνει την πολυπλοκότητα του συστήματος, αποκλείεται από τη διαδικασία. Η αναπλήρωση της κινητικότητας των κατηργημένων ακμών γίνεται μέσω παθητικής κίνησης που αυτές λαμβάνουν από τις γειτονικές τους ενώ διπλώνονται. Για παράδειγμα όταν ενεργοποιούνται οι ομάδες 1, 2 και 3 οι εννέα σύνδεσμοι της φάσης Α ζεσταίνονται και φτιάχνουν το καράβι. Όταν ενεργοποιούνται οι ομάδες 2 και 4 η φάση Β φτιάχνει τα φτερά του αεροπλάνου. Οι ομάδες 3 και 5 ενεργοποιούν τη φάση C που κάνει τις τελικές πτυχώσεις του αεροπλάνου. Ανάμεσα στις διαδικασίες σχεδιασμού και υλοποίησης και της θεωρητικής απόδειξης της κατασκευής παρατηρούνται κάποια κενά. Η μεταφορά της πρακτικής του origami στον ψηφιακό κόσμο δεν λαμβάνει υπόψη κάποια σημαντικά στοιχεία. Οι υπολογιστικές μέθοδοι δεν είναι σε θέση να διαχειριστούν μεγάλο βαθμό λεπτομέρειας, πόσο μάλλον σε σχέση με αυτά που παράγουν άνθρωποι, και δεν μπορούν να είναι συμβατοί με οποιαδήποτε ανάλυση του χαρτιού. Επίσης δεν λαμβάνουν υπόψη το πάχος του υλικού κάνοντας υπολογισμούς για μηδενικά πάχη κάτι το οποίο δημιουργεί προβλήματα όταν οι διπλώσεις είναι διπλές και τριπλές. Το υλικό που χρησιμοποιείται είναι σχετικά δύσκαμπτο και δεν επιτρέπει μεγάλο βαθμό κυρτώσεων κάτι που επίσης η θεωρία των origami δεν υποστηρίζει. Η φάση της κατασκευής αποτελείται από τρία στάδια. Την κατασκευή της επιφάνειας, την κατασκευή των συνδέσμων από SMA και την δημιουργία των εύκαμπτων ηλεκτρονικών συστημάτων που είναι απαραίτητοι για την ενεργοποίηση

της κίνησης. Η επιφάνεια έχει σαν βάση ένα τετράγωνο φύλλο πάχους 300 μm από fiberglass εμποτισμένο με ρητίνη (laminated sheet of sixteen-layer E-glass fiber με ρητίνη RS-30) και τα 32 τριγωνικά κομμάτια της ενώνονται μεταξύ τους με συνδέσμους από θερμοπλαστικά σιλικονούχα ελαστομερή. Πάνω σε αυτό το φύλλο ανοίγονται οπές όπου αργότερα θα τοποθετηθούν μαγνήτες. Αυτοί χρησιμοποιούνται για την ελαχιστοποίηση της απαιτούμενης ενέργειας και τη σταθεροποίηση της κατασκευής. Όταν κάποιο τρίγωνο συνδεθεί με έναν από τους τρεις γείτονες του οι επιφάνειες τους έλκονται και η χρήση ενέργειας γίνεται μηδενική αφού η διατήρηση του σχήματος δεν οφείλεται σε αυτήν αλλά στην έλξη των μαγνητών. Με αυτόν τον τρόπο μειώνεται και ο χρόνος διπλώματος. Η σύνθεση αυτή χωρίς τους μαγνήτες και τα τριγωνικά κομμάτια σκληραίνεται στους 140° C για τέσσερις ώρες και επεξεργάζεται για τη μόρφωση των χαράξεων των διπλώσεων. Τα υπόλοιπα κομμάτια τοποθετούνται με μεγάλη ακρίβεια. Οι ενεργοποιητές της κίνησης, οι SMA σύνδεσμοι, έχουν πολύ μικρό πάχος της τάξης των 100μm και πρέπει να αναλαμβάνουν αρκετή ροπή ώστε να είναι σε θέση να υποστηρίξουν το βάρος του φύλλου. Στα 32 τριγωνικά κομμάτια έχουν ενσωματωθεί συνολικά είκοσι ενεργοποιητές. Είναι σχεδιασμένοι έτσι ώστε οι προεξοχές που φέρουν στα άκρα τους να θηλυκώνουν πάνω στην επιφάνεια και να έχουν δυνατότητα λυγισμού μέχρι και 180 μοίρες. Έχουν προγραμματιστεί με τέτοιο τρόπο ώστε όταν θερμαίνονται να κλείνουν, να λαμβάνουν δηλαδή την επιθυμητή τελική θέση που δημιουργεί το αεροπλάνο ή το καράβι. Άρα όταν η κατασκευή δεν θερμαίνεται, δεν παίρνει ηλεκτρικό ρεύμα, είναι επίπεδη ή σε όποιο άλλο σχήμα τοποθετηθεί. Όταν θερμαίνεται, δηλαδή όταν δέχεται ηλεκτρικό ερέθισμα, ενεργοποιείται το υλικό και μετασχηματίζεται στα συγκεκριμένα θέματα. Η λογική της κίνησης τους μοιάζει με αυτήν των μεντεσέδων σε μια πόρτα. Μια βελτιωμένη έκδοση της κατασκευής περιλαμβάνει συνδέσμους που η ενεργοποίηση τους δεν γίνεται με τον κλασικό τρόπο της θέρμανσης μέσω ηλεκτρισμού (Joule Heating) λόγω του

επιδερμίδες

ρεύματος που απαιτεί αλλά μέσω ενός νέου που περιλαμβάνει εξωτερικούς θερμαντήρες ειδικά σχεδιασμένους για τους συνδέσμους. Οι θερμαντήρες αυτοί είναι από φύλλο νικελίου (Ni alloy 600 sheet DuPont Kapton KH) και προκαλούν πολύ πιο γρήγορη αντίδραση των μερών. Σε μια εποχή που όλα τείνουν στην ποιο λεπτή και ελαφριά τους μορφή δεν είναι δύσκολο και αυτό το σύστημα να εξελιχτεί όσο αναφορά την αυτονομία του. Εύκαμπτα φωτοβολταικά πινέλα που μπορούν να προσαρμοστούν στην κατασκευή πάνω στην επιφάνεια είναι εφικτό να προσφέρουν την πηγή τροφοδοσίας του συστήματος. Το τελικό μέρος της κατασκευής είναι οι ελαστικές ηλεκτρονικές συνδέσεις. Αυτές πρέπει να λυγίζουν και να επιμηκύνονται για να μπορούν να ακολουθούν σωστά τη διπλωμένη γεωμετρία. Για αυτό το λόγω τα κυκλώματα έχουν κατασκευαστεί από φύλλα πολυιμιδίου (Kapton by DuPont) με χάλκινη επικάλυψη και φέρουν πάνω στην επιφάνεια τους μικρές τομές που τους επιτρέπουν να μετασχηματιστούν ελεύθερα. Το κάθε κύκλωμα συγκολλείται πάνω στους SMA συνδέσμους ανάλογα με τις ομάδες που προκύπτουν από τον τέταρτο αλγόριθμο. Το ρεύμα που χρειάζεται είναι της τάξης του ενός αμπέρ με resistors των 0.25 ωμ που παράγουν 1- 2.25 Watt. Κάθε φάση χρειάζεται 6 -22.5 Joule ενέργειας και 6 -10 δευτερόλεπτα να λυγίσει. Η ταχύτητα μπορεί να αυξηθεί με μεγαλύτερη παροχή ενέργειας. Ο διακόπτης του συστήματος είναι μια σειρά ηλεκτρονικών αυτοκόλλητων που δίνουν στο σύστημα την εντολή ποια σχήματα να πραγματοποιήσει. Αυτά τα αυτοκόλλητα προγραμματισμού επιτρέπουν στον χρήστη να αποφασίσει ποιό από τα προβλεπόμενα σχήματα θέλει να φτιάξει και να το κάνει χωρίς τη χρήση υπολογιστή ή γνώσης προγραμματισμού. Η βασική ιδέα της ομάδας είναι να δημιουργηθεί ένα φύλλο που θα περιλαμβάνει όλα τα ηλεκτρονικά κυκλώματα εκτός από αυτά που ενώνουν τους ενεργοποιητές και τις ομάδες μεταξύ τους. Έτσι ο χρήστης θα λαμβάνει ένα αυτοκόλλητο για κάθε πιθανό σχήμα. Ο προγραμματισμός αυτός είναι παρεμφερής με αυτόν που χρησιμοποιείται για τον σχεδιασμό των υπολοίπων μερών και παράγει τον σχεδιασμό των κυκλωμάτων και των

121

Κτιριακές

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ αντιστοίχων αυτοκόλλητων. Η λειτουργία αυτής της κατασκευής μπορεί εύκολα να αμφισβητηθεί λόγω του μικρού μεγέθους της και των μη χρηστικών σχεδίων που προς το παρόν παράγει. Έχοντας αντιμετωπίσει διάφορα προβλήματα και στόχους σε σχέση με την χρήση ενέργειας και λοιπά τεχνικά θέματα συνεχίζει να μην υπάρχει μια κοινή σύνδεση μεταξύ της λειτουργίας, του σκοπού και της κλίμακας. Είναι φανερό πόσο μια αντίστοιχη κατασκευή μεγαλύτερου μεγέθους θα μπορούσε να εξυπηρετήσει όχι μόνο στην καθημερινή ζωή για την αντικατάσταση απλών χρηστικών αντικειμένων αλλά και σε καταστάσεις εκτάκτου ανάγκης όπου χρειάζονται υποτυπώδεις στεγαστικές λύσεις (καταφύγια) που απαιτούν πολύ μικρό χρονικό διάστημα κατασκευής, κόστος και τεχνογνωσία. Ακόμα και σε ένα όχι τόσο εξεζητημένο σενάριο η κατασκευή θα μπορούσε να προγραμματιστεί να μετασχηματίζεται σε μια απλή σκηνή ή ακόμα περισσότερο σε μια μεταβαλλόμενου σχήματος ανάλογα με την ανεμοπίεση που δέχεται, σε φωτοβολταικά πανέλα που θα προσαρμόζουν το σχήμα τους στον ήλιο ή απλά εσωτερικά χωρίσματα και οροφές δωματίων που θα κινούνται σε σχέση με τον ήχο και τη χρήση. Όπως χαρακτηριστικά αναφέρει33 η Daniela Rus, μέλος της ομάδας, σε ένα πολύ μακρινό μέλλον η τεχνολογία αυτή θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή της τρισδιάστατης εικόνας αντικειμένων, όπως την παραγωγή της τοπογραφίας μιας περιοχής του χάρτη.

Β ιολογικά Δ ομικά Υ λικά & Δ υνατότητες Αναδυόμενες

ιδιότητες

υλικών,

σημερινές

δυνατότητες και προοπτικές

Η σημερινή τεχνολογική επανάσταση γίνεται στο «πολύ μικρό». Η έρευνα αιχμής ασχολείται με τις μοριακές ιδιότητες των υλικών. Οι τομείς που περιλαμβάνει εκτείνονται από την διάγνωση της σεισμικής συμπεριφοράς, την αναχαίτιση υλικών καταστροφών, την βελτίωση των μηχανικών ιδιοτήτων παραδοσιακών υλικών έως την διάδραση με τον χρήστη για την δημιουργία μεταβαλλόμενων – ευφυών περιβαλλόντων διαβίωσης με την χρήση έξυπνων υλικών. Μετά τα κτήρια – high-tech, τους εικονικούς χώρους, και τα κτήρια- blobs

122

της δεκαετίας του 90, όλα δείχνουν ότι επιστρέφουμε στην υλικότητα μέσα όμως από μία διαφορετική προσέγγιση. Η ψηφιακή διάσταση της αρχιτεκτονικής υποστηρίζει παρά καθορίζει την μορφή καθώς αυτή αποτελεί μια μόνη εκδοχή ανάμεσα σε πολλαπλούς μορφογενετικούς μετασχηματισμούς. Επεμβαίνει στη δομή μια και παραμετρικοποιεί τα αντικείμενά της, δημιουργώντας «πραγματικούς» χώρους που αλληλεπιδρούν με τον χρήστη. Τέλος με τη δυνατότητά της για διασύνδεση και δημιουργία ad hock καταστάσεων ωθεί στη διεπιστημονική συνεργασία. Υπολογιστές διασκορπισμένοι παντού και πουθενά δημιουργούν μικρομεταβολές, μεταφέρουν δεδομένα, επεξεργάζονται πληροφορία, θυμούνται για μελλοντική ανάγκη. Στόχος η δημιουργία κτηρίωνπεριβαλλόντων με λειτουργίες και ιδιότητες που πλησιάζουν αυτές ενός ζωντανού οργανισμού ίσως ακόμα και εμπλουτισμένες με ανθρώπινη νοημοσύνη. Περιβάλλοντα που λειτουργούν με πολλαπλούς τρόπους και ταυτόχρονα διαντιδρούν με τις μεταβαλλόμενες συμπεριφορές και επιθυμίες των ανθρώπων. Η ευφυΐα τους είναι ροϊκή και ελεύθερη για αυτό και δεν αποτελούν ένα ιδανικό σύστημα αλλά «μια ρευστή διάδραση ανάμεσα στον άνθρωπο και στο περιβάλλον». Τα υλικά ως δυναμικά συστήματα Τα υλικά σήμερα δεν περιορίζονται στις δύο διαστάσεις, δεν αποτελούν μόνο επιφάνειες που καλύπτουν το κτήριο. Είναι 3-διαστάσεων, καταλαμβάνουν χώρο. Είναι 4-διαστάσεων, εξελίσσονται στο χρόνο. Είναι ακόμα και 5- διαστάσεων καθώς μεταφέρουν ή μεταδίδουν πληροφορία. «Ήδη εδώ και δεκαετίες έχουν αρχίσει να κοιτάνε τα υλικά ως δυναμικά συστήματα και όχι με στατικούς όρους». Και αυτό έχει σαν αποτέλεσμα μια διαφορετική αντίληψη για τη σχέση υλικού και μορφής καθώς αυτή δεν επιβάλλεται απ’ έξω αλλά αναδύεται μέσα από ένα ενεργό υλικό. «Οποιοδήποτε

υλικό, ανεξάρτητα από το πόσο απλή είναι η συμπεριφορά του, έχει ενδογενείς τάσεις και ικανότητες». Μέσα από σημεία κρίσης, περνώντας από μία κατάσταση σε μία άλλη αυτό το οποιοδήποτε υλικό γίνεται ενεργό. Αναδύονται δηλαδή ιδιότητες που ανταποκρίνονται κάθε φορά σε μία πολύπλοκη δυναμική συμπεριφορά των συστατικών του. Έως τώρα αντιλαμβανόμασταν το κτήριο σαν το όριο ανάμεσα σε ένα εσωτερικό και σε ένα εξωτερικό περιβάλλον. Αυτό μας οδήγησε στο σχεδιασμό πολύπλοκων συστημάτων υψηλής τεχνολογίας κυρίως για τις όψεις, τα δάπεδα και τις οροφές που διαχειρίζονται – περιφρουρούν με σταθερότητα κάθε είδους διαφορά – μεταβολή των συνθηκών ανάμεσα στο έξω και το μέσα, εξασφαλίζοντας ένα ενιαίο και ισότροπο εσωτερικό περιβάλλον. Για τους φυσικούς όμως το όριο δεν είναι πράγμα αλλά δράση. Τα περιβάλλοντα θεωρούνται ως ενεργειακά πεδία και τα όρια ανάμεσά τους ως ενεργές ζώνες μεσολάβησης, ως τόποι των αλλαγών και όχι απεικόνισης. Έτσι «η εικόνα του κτιριακού ορίου ως την οριοθέτηση ανάμεσα σε δύο διαφορετικά περιβάλλοντα – ένα ομοιογενές εσωτερικό και ένα περιρρέον εξωτερικό – μπορεί ενδεχομένως να αντικατασταθεί από την ιδέα των πολλαπλών ενεργειακών περιβαλλόντων ροϊκά αλληλεπιδρώντας με το κινούμενο σώμα». Τα έξυπνα υλικά Τα έξυπνα υλικά «έχουν μεταβλητές ιδιότητες και ανταποκρίνονται σε εφήμερες ανάγκες. Έχουν την ικανότητα να αποκρίνονται σε πολλαπλές καταστάσεις αντί να βελτιστοποιούνται για μία μοναδική κατάσταση». Σε αντίθεση με τα καθιερωμένα στατικά υλικά που αντέχουν στις δυνάμεις, «τα έξυπνα υλικά είναι δυναμικά δηλαδή συμπεριφέρονται σε απόκριση των ενεργειακών πεδίων». Δεν είναι εύκολο να συλλάβει κανείς ένα τελικό αποτέλεσμα, καθώς αυτά τα υλικά υπόκεινται σε συνεχείς μετασχηματισμούς δράσης και αλληλεπίδρασης. Θα μπορούσε

επιδερμίδες

ενδεχομένως να πει κανείς πως μιλάμε περισσότερο για σειρές ενεργειών, για ένα σύνολο ή συναρμογή ιδιοτήτων παρά για υλικά αναγνωρίσιμα και ποσοτικοποιήσιμα από την μοριακή δομή τους. Είναι αρκετά δύσκολο να ορίσει κανείς τι είναι αυτό που κάνει ένα υλικό έξυπνο τη στιγμή που ό,τι μπορεί να κάνει ένα έξυπνο υλικό μπορεί να το κάνει και ένα συμβατικό. Πολλές φορές η εξυπνάδα ταυτίζεται με την αυτοματοποίηση και τα καθολικά έμμεσα κατασκευαστικά συστήματα που είχαμε έως τώρα για τη διαχείριση των μεταβολών θερμοκρασίας, φωτός, κ.τ.λ. Συστήματα που κάθε άλλο από ξεχωριστά και άμεσα δεν είναι. Τα έξυπνα υλικά μας αναγκάζουν να σκεφτούμε σε μικρή κλίμακα: τι χρειάζεται το σώμα και όχι τι χρειάζεται το κτήριο. Δίνουν τη δυνατότητα να σχεδιάσουμε άμεσα και ξεχωριστά περιβάλλοντα για το σώμα, αλλά «δεν έχουμε οδηγό για την εφαρμογή τους σε αυτή την σημαντική αρένα». Έτσι αντί να επιλέγονται αφού έχει ολοκληρωθεί ο σχεδιασμός, τα υλικά και οι ιδιότητές τους αποτελούν το σημείο εκκίνησης. Το κτήριο δεν αποτελεί πια ένα αυτόνομο αντικείμενο αλλά έναν τόπο μεταβαλλόμενο στον οποίο συνυπάρχουν και αλληλεπιδρούν πολλαπλά συστήματα, όχι απαραίτητα όλα αρχιτεκτονικά. Τα έξυπνα υλικά δεν φαίνονται και δεν σχεδιάζονται σαν να ήταν γνωστά αντικείμενα εγκαταστημένα σε ένα τόπο. Και αυτό επηρεάζει και τον ίδιο τον σχεδιασμό που πρέπει να εστιάζει περισσότερο στο τι θέλουμε να κάνουν αυτά τα υλικά και όχι στο πως φαίνονται τελικά. Έχοντας πια τη δυνατότητα να σχεδιάζουμε αρχίζοντας από το πολύ μικρό, από μια μόνη κίνηση και να δημιουργούμε τοπικά και διασυνδεδεμένα γεγονότα, το πρόβλημα της εμπειρίας, του τι αισθάνονται οι χρήστες και πώς θα μπορούσαν να διαντιδρούν με το περιβάλλον τους, επιστρέφει στο προσκήνιο της αρχιτεκτονικής.

123

Κτιριακές

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

Συγκεντρωτικός κατάλογος βιολογικών υλικών: λειτουργίες-ιδιότητες

Φτερό πεταλούδας

Τα χρώματα στην φύση γίνονται αντιληπτά από το ανθρώπινο αισθητήριο σύστημα κυρίως με δυο τρόπους ή και με τον συνδυασμό των δυο.

Φύλλο ρυζιού

Η δομή του φύλλου του ρυζιού μοιάζει μικροσκοπικά με αυτή του φύλλου του λοτού. Τόσο το φύλλο του ρυζιού, όσο και αυτό του λοτού αποτελούνται από μια δομή η οποία επαναλαμβάνεται σε μια διάσταση. Η υψηλή τραχύτητα της επιφάνειας του φύλλου του ρυζιού είναι υπεύθυνη για την υπερυδροφοβία που παρουσιάζει η εν λόγω επιφάνεια. Επιπλέον, η επαναλαμβανόμενη μονοδιάστατη δομή του φύλλου είναι υπεύθυνη για τα φαινόμενα κατευθυντικής διαβροχής του φύλλου. Έτσι μια σταγόνα νερού η οποία βρίσκεται πάνω στο φύλλο είναι πολύ ευκολότερο να ‘γλιστρήσει’ σε κατεύθυνση παράλληλη των μονοδιάστατων δομών του φύλλου, παρά σε κάθετη. Το φαινόμενο που περιγράφηκε παραπάνω, δεν είναι άλλο από αυτό της ανισοτροπικής διαβροχής. Με τον τρόπο αυτό τα φύλλα του ρυζιού οδηγού με έναν έξυπνο τρόπο την υγρασία προς το εξωτερικό του ρυζιού, η υγρασία αυτή όπως είναι φυσιολογικό είναι απαραίτητη για την περεταίρω ανάπτυξη του καρπού. Παρόμοια συμπεριφορά έχει επιτευχθεί στο παρελθόν με τεχνητά κατασκευασμένες επιφάνειες αποτελούμενες από μονοδιάστατη επαναλαμβανόμενη δομή νανοσωλήνων άνθρακα. Τεχνητά υλικά ή τροποποιημένες επιφάνειες με αυτά τα χαρακτηριστικά είναι πολύ σημαντικά στον τομέα της δόμησης / κατασκευής κτιρίων και αναμένεται να χρησιμοποιηθούν στο μέλλον. ‘Έξυπνες’ επιφάνειες οι οποίες απωθούν την υγρασία, ή ακόμη ‘εξυπνότερες’ οι οποίες οδηγούν την υγρασία με ακρίβεια προς την επιθυμητή κατεύθυνση, είναι βέβαιο ότι θα μιμούνται την αρχή λειτουργίας του φύλλου του ρυζιού. Γίνεται δηλαδή λόγος για συστήματα κλιματισμού τα οποία είναι ενσωματωμένα στα ίδια τα υλικά από τα οποία είναι κατασκευασμένα τα κτίρια.

124

Το πρώτο φαινόμενο είναι αυτό του ιριδισμού ή γωνιοχρομισμού (ή δομικού χρωματισμού). Το φαινόμενο αυτό, το οποίο είναι χαρακτηριστικό επιφανειών δομημένων με συγκεκριμένο ακριβή και περιοδικό τρόπο, σχετίζεται με την φαινομενική αλλαγή του χρώματος μιας επιφάνειας όταν αλλάζει η γωνία φωτισμού της επιφάνειας αυτής. Ο τρόπος με τον οποίο φαινομενικά αλλάζει το χρώμα μιας σαπουνόφουσκας από σημείο σε σημείο αποτελεί ένα κλασικό παράδειγμα ιριδισμού. Το δεύτερο φαινόμενο με το οποίο γίνονται αντιληπτά τα χρώματα είναι αυτό του χρωμισμού. Στο φαινόμενο αυτό κάθε αντικείμενο γίνεται αντιληπτό από το ανθρώπινο αισθητήριο σύστημα σαν αντικείμενο διαφορετικού χρώματος διότι απορροφά ακτινοβολία διαφορετικής συχνότητας. Η ιδιότητα εκλεκτικής απορρόφησης της ακτινοβαλίας (ή η αντίληψη από εμάς διαφορετικού χρώματος) έχει τις ρίζες της βαθειά στη μοριακή και ατομική δομή κάθε υλικού. Το φτερό της πεταλούδας είναι ένα παράδειγμα από την φύση που παρουσιάζει το φαινόμενο του ιριδισμού. Το φτερό της πεταλούδας παρουσιάζει φαινομενικά τέτοια ποικιλία στον χρωματισμό της διότι αποτελείται από επαναλαμβανόμενες δομές στην μικροκλίμακα (10-6 m) και στην νανοκλίμακα (10-9 m). Έτσι υπάρχει μια συνεχής εναλλαγή της γωνιάς φωτισμού του φτερού με αποτέλεσμα την αντίληψη διαφορετικών χρωμάτων. Ο χρωματισμός των φτερών της πεταλούδας δεν είναι τίποτα

διαφορετικό από τον χρωματισμό της σαπουνόφουσκας που αναφέρθηκε παραπάνω (εκτός του ότι είναι πιο εντυπωσιακό το φαινόμενο). Επιπλέον οι μονοδιάστατες δομές των φτερών της πεταλούδας παρέχουν το φαινόμενο της κατευθυντικής διαβροχής και της υπερυδροφοβίας, φαινόμενο ανάλογο με αυτό των φύλων του ρυζιού. Η δομή και η λειτουργία του φτερού της πεταλούδας έχει αναπαραχθεί πρόσφατα, με την κατασκευή περιοδικών δομών από νανοσωματίδια πολυστηρενίου (πολυμερές). Το φαινόμενο του δομικού χρωματισμού είναι πολύ χρήσιμό στον τομέα της δόμησης κτιρίων. Όταν και εφόσον κατασκευαστούν τεχνητές επιφάνειες σε μεγάλη κλίμακα και με χαμηλό κόστος οι οποίες θα παρουσιάζουν το φαινόμενο του δομικού χρωματισμού, θα αλλάξουν εντελώς την αντίληψη και την αλληλεπίδρασή μας με τα κτίρια που ζούμε. Οι επιφάνειες αυτές θα παρουσιάζουν διαφορετικό χρωματισμό σε διαφορετικές γωνιές πρόσπτωσης του φωτός άρα και σε διαφορετικές χρονικές στιγμές κατά την διάρκεια μιας ημέρας. Αντιγράφοντας δηλαδή από την φύση το φαινόμενο του ιριδισμού ενδέχεται να είναι σε θέση να κατασκευάσει ο άνθρωπος κτίρια με επιφάνειες οι οποίες να παρουσιάζουν φαινόμενα διαφορετικού χρωματισμού ή σκίασης κατά την διάρκεια της ημέρας. Οι δομές αυτές είναι ιδιαιτέρα χρήσιμες τόσο για την κατασκευή κτιρίων χαμηλής ενεργειακής κατανάλωσης όσο και για την κατασκευή κτιρίων με διαφορετική αισθητική.

Πόδι σκνίπας

Ένα από τα όνειρα του ανθρώπου, από αρχαιοτάτων χρόνων είναι να έχει την δυνατότητα να περπατήσει επάνω στο νερό. Μπορεί ο άνθρωπος να μην έχει κατορθώσει να το κάνει, ωστόσο όμως υπάρχει ένα παράδειγμα το ζωικό βασίλειο που μας λέει ότι αυτό δεν είναι και τόσο ανέφικτο. Η κοινή σκνίπα που όλοι μας έχουμε δει σε ποτάμια και έλη, έχει την ικανότητα να περπατά επάνω στην επιφάνεια του νερού δίχως να βουλιάζει.

επιδερμίδες

Πως όμως το κάνει; Τελευταίες μελέτες στον τομέα της βιομιμητικής έχουν αποδείξει ότι τα πόδια της σκνίπας αποτελούνται από εκατομμύρια ‘μικροσύριγγες’ οι οποίες γεμίζουν με αέρα. Το αποτέλεσμα είναι παρόμοιο με αυτό μιας μπάλας με αέρα επάνω στην επιφάνεια του νερού. Η μπάλα δεν είναι δυνατόν να βουλιάξει διότι δεν το επιτρέπει η άνωση (η άνωση είναι η κάθετη δύναμη που ασκούν τα υγρά σε οποιοδήποτε σώμα βυθίζεται μέσα τους). Η φύση δηλαδή έχει κατασκευάσει τα πόδια της σκνίπας με τέτοιο τρόπο έτσι ώστε να είναι σε θέση να δημιουργείται κατά βούληση τεράστια τεχνητή άνωση. Είναι χαρακτηριστικό ότι κάθε πόδι της σκνίπας μπορεί να υποστηρίζει επάνω στην επιφάνεια του νερού (χωρίς να βουλιάζει) 15 περίπου φορές το βάρος της σκνίπας, δηλαδή η σκνίπα αντέχει να περπατά στη επιφάνεια του νερού σηκώνοντας 60 περίπου φορές το βάρος της! Το φαινόμενο που παρουσιάζουν τα πόδια της σκνίπας ενδέχεται να έχει τεράστιες εφαρμογές στον τομέα της ναυσιπλοΐας και των πλωτών κατασκευών. Με την ενσωμάτωση δηλαδή τέτοιων τεχνητών υλικών σε αυτούς τους κατασκευαστικούς τομείς ενδέχεται να δημιουργήσει πλωτές κατασκευές ικανές να αντέξουν βάρος πολύ μεγαλύτερο από το δικό τους.

Μάτι εντόμου

Έχει αναρωτηθεί ποτέ κανείς για πιο λόγο είναι πολύ δύσκολο να πιάσει ένας άνθρωπος μια μύγα (αν και κάποιοι άνθρωποι το κάνουν); Κάποιος θα μπορούσε να ισχυριστεί απλοϊκά ότι τα οι μύγες έχουν πιο εξελιγμένα αντανακλαστικά από τον άνθρωπο. Στην πραγματικότητα το σύστημα όρασης της μύγας είναι από τα πιο εξελιγμένα συστήματα όρασης που έχει κατασκευάσει η φύση. Το μάτι της μύγας αποτελείται από χιλιάδες μικρά μάτια τα οποία ονομάζονται ομματίδια τοποθετημένα με περιοδικό τρόπο. Το μάτι της μύγας έχει αντι-ανακλαστικές ιδιότητας, δηλαδή απορροφά μεγάλο μέρος της ακτινοβολίας, ελαχιστοποιώντας έτσι το ποσό της ανακλώμενης ακτινοβολίας. Με άλλα λόγια το μάτι της μύγας είναι ένα υπερευαίσθητο οπτικό όργανο που εκμεταλλεύεται ακόμα και τα ελάχιστα ποσά ακτινοβολίας που φτάνουν σε αυτό και αντιλαμβάνεται τον κόσμο με πολύ γρηγορότερη απόκριση σε σχέση

125

Κτιριακές

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ με τον άνθρωπο. Επίσης οι μικροδομές αυτές των ομματιδίων παρέχουν στο μάτι υπερυδροφοβικές ιδιότητες κάνοντας ικανή την μύγα ή το κουνούπι να πετά και να βλέπει με ευκολία σε περιβάλλον υψηλής υγρασίας. Οι τεχνητές αντι-ανακλαστικές επιφάνειες, παρόμοιες με αυτές του ματιού της μύγας, ενδέχεται να φανούν χρήσιμες στον τομές κατασκευής κτιρίων. Έτσι μα επιφάνεια η οποία έχει την ικανότητα να αποθηκεύει μεγάλο μέρος της ηλιακής ακτινοβολίας ελαχιστοποιώντας ταυτόχρονα την ανακλώμενη ακτινοβολία, λειτουργεί σαν παγίδα θερμότητας, συλλέγοντας θερμότητα από το περιβάλλον και δημιουργώντας με τον τρόπο αυτό μια ενεργειακά αυτόνομή κατασκευή. Οι αντι-ανακλαστικές επιφάνειες επίσης είναι πολύ χρήσιμες σε μεγάλες γυάλινες κατασκευές στις οποίες πρέπει να αποφευχθεί η αντανάκλαση της ακτινοβολίας προς τυχαίες κατευθύνσεις.

Πέταλο τριαντάφυλλου

Κάθε άνθρωπος εντυπωσιάζεται με τα έντονα και τόσο διαφορετικά χρώματα των τριαντάφυλλων. Είναι χαρακτηριστικό ότι υπάρχουν πάνω από 100 ποικιλίες τριαντάφυλλων με διαφορετικά χρώματα. Τα πέταλα των τριαντάφυλλων αποτελούνται από μια επαναλαμβανόμενη οργανική δομή στην μικροκλίμακα. Η περιοδικότητα αυτή, όπως και σε μερικές από τις παραπάνω περιπτώσεις προσδίδει στα πέταλα μερικές ιδιότητες όπως υπερυδροφοβικότητα και δομικό χρωματισμό.

Λέπι ψαριού

Τα λέπια του ψαριού είναι κατασκευασμένα με τέτοιο τρόπο έτσι ώστε να προσδίδουν στο ψάρι μοναδικές ιδιότητες. Τα λέπια είναι κατασκευασμένα από την φύση με κατευθυντικό τρόπο και αυτό δίνει στα ψάρια τεράστιες υδροδυναμικές ιδιότητες. Τα ψάρια μπορούν να κολυμπούν με ευκολία μέσα στο νερό ελαχιστοποιώντας τις τριβές ανάμεσα στα λέπια και στο νερό ακόμα και σε αντίθετα θαλάσσια ρεύματα. Επιπλέον τα λέπια του ψαριού έχουν χαρακτηρίζονται από ένα φαινόμενο που ονομάζεται υπερελαιοφοβία. Τα λέπια είναι ικανά να απωθήσουν κάθε έλαιο ή και οργανική ουσία από το δέρμα τους. Με άλλα λόγια είναι επιφάνειες που παρουσιάζουν ικανότητα αυτοκαθαρισμού. Το φαινόμενο αυτό σχετίζεται με τις μικροσκοπικές δομές νερού που βρίσκονται μέσα στα λέπια των ψαριών και όπως είναι γνωστό από

126

το σχολείο το νερό και το λάδι απωθούνται μεταξύ τους. Αυτοκαθαριζόμενες μεγάλης κλίμακας τεχνητές επιφάνειες, όπως για παράδειγμα γυάλινες επιφάνειες έχουν ήδη ενσωματωθεί σε μεγάλους ουρανοξύστες. Στις επιφάνειες αυτές δεν υπάρχει η έννοια του καθαρισμού τους, διότι είναι αυτοκαθαριζόμενες!

Θαλάσσιος αστερίας

Ο θαλάσσιος αστερίας είναι από τις αρχαιότερες δομές που έφτιαξε η φύση και παρουσιάζουν ορισμένα πολύ ενδιαφέροντα χαρακτηριστικά. Καταρχήν παρουσιάζουν απίστευτες μηχανικές ιδιότητες διότι είναι σκληρά . Πέραν όμως των μηχανικών τους ιδιοτήτων οι αστερίες παρουσιάζουν πολύ ιδιαίτερες οπτικές ιδιότητες. Είναι χαρακτηριστικό ότι ο αστερίας μεταβάλει το χρώμα του από καφέ κατά την διάρκεια της ημέρας σε γκρί κατά την διάρκεια της νύχτας, ενώ είναι εκπληκτικός ο τρόπος με τον οποίο προσαρμόζεται χρωματικά σε σχέση με το περιβάλλον του εστί ώστε να καλύπτεται από εχθρικές επιθέσεις. Το δέρμα του αστερία αποτελείται από εκατομμύρια μικροσκοπικούς φακούς οι οποίοι έχουν την ικανότητα του βιοφθορισμού. Ο βιοφθορισμός είναι το φαινόμενο εκπομπής φωτός από ζωντανούς οργανισμούς σε διαφορετικές συχνότητες. Με λίγα λόγια δηλαδή ο αστερίας είναι ικανός να μεταβάλει τον χρωματισμό του κατά βούληση. Η κατά βούληση αλλαγή του χρωματισμού είναι επίσης μια ιδιότητα που μπορεί να δανειστεί ο άνθρωπος από την φύση προκειμένου να κατασκευάσει έξυπνες και λειτουργικές δομές. Για παράδειγμα υπάρχουν εμπορικά διαθέσιμα φωτοχρωμικά τζάμια και καθρέπτες των οποίων η φωτεινότητα μεταβάλλεται σε σχέση με το φως που προσπίπτει επάνω τους. Η ιδιότητα του φωτοχρωμισμού ενδέχεται να χρησιμοποιηθεί από την βιομηχανία δόμησης σαν τεχνητό μέσω σκίασης μιας κατασκευής, το οποίο μάλιστα μεταβάλλεται ανάλογα με το προσπίπτων φως.

Ιστός αράχνης

Οι αράχνες είναι οι μηχανικοί της φύσης, κατασκευάζοντας απίστευτα

περίπλοκες δομές με τον ιστό τους ο οποίος παρουσιάζει ορισμένες αξιοσημείωτες ιδιότητες, ιδιότητες που ακόμα και τεχνητές δομές κατασκευασμένες από τον άνθρωπο δεν είναι σε θέση να τις μιμηθούν ακόμα και σήμερα. Οι μηχανικές ιδιότητες του ιστού είναι αυτές που ξεχωρίζουν. Ο ιστός παρουσιάζει μεγάλη υδροφιλικότητα, απορροφώντας μεγάλες ποσότητες υγρασίας από το περιβάλλον (σχήμα 8β). Λόγω της απορρόφησης αυτής, ο ιστός παρουσιάζει ένα φαινόμενο υπερσύσπασης, αυξάνοντας την διάμετρο του ιστού και ταυτόχρονα μειώνοντας το μήκος του, αφού ολοκληρωθεί η κατασκευή τους. Η υπερσύσπαση αυτή, προσδίδει ιδιαίτερη μηχανική σταθερότητα σε μια κατασκευή ιστού, η οποία είναι ικανή να συγκρατήσει φορτία πολύ μεγαλύτερα σε σχέση με το βάρος της. Ο ιστός της αράχνης αν και εύκαμπτος παρουσιάζει άλλη μια μοναδική ικανότητα, αυτής της μνημόνευσης της ίδιας του της στρέψης. Πιο συγκεκριμένα γίνεται πολύ εύκολα αντιληπτό ότι αν ένα υλικό όπως ένα μεταλλικό σύρμα στραφεί γύρω από τον εαυτό του θα διατηρήσει την κατάσταση στρέψης του. Αυτό όμως είναι σχεδόν αδύνατο σε εύκαμπτα υλικά όπως για παράδειγμα υφασμάτινες ίνες. Όμως ο ιστός της αράχνης αν και μοιάζει περισσότερο με υφασμάτινη ίνα παρά με μεταλλικό σύρμα έχει την ικανότητα μνημόνευσης της ίδιας του της στρέψης. Η ενσωμάτωση τεχνιτών ‘σχοινιών’ από νανοσωλήνες άνθρακα με ιδιαιτέρες μηχανικές ιδιότητες σαν αυτές του ιστού της αράχνης, στις

επιδερμίδες

ήδη υπάρχουσες κατασκευές μεγάλης κλίμακας ενδέχεται να δημιουργήσει στο μέλλον κτίρια με βαθμούς ελευθερίας όσον αφορά την κατασκευή τους, που δεν μπορεί να τα φανταστεί ακόμη ο άνθρωπος.

Θαλάσσιο όστρακο

Πολλοί οργανισμοί έχουν την δυνατότητα να παράγουν άλατα, να αναπτύσσουν και να εξελίσσουν έτσι διάφορα όργανα του σώματός τους. Ο σκελετός, και τα δόντια (που αποτελούνται στον μεγαλύτερο όγκο τους από ασβέστιο) για παράδειγμα στα θηλαστικά είναι αποτέλεσμα μιας τέτοιας διεργασίας. Ερπετά όπως η χελώνα και το σαλιγκάρι χρησιμοποιούν την διαδικασία αυτή για την κατασκευή ενός κελύφους προστασίας από εχθρικές επιθέσεις. Το όστρακο είναι επίσης ένα παράδειγμα από τον θαλάσσιο κόσμο, το οποίο χρησιμοποιεί την διεργασία αυτή για την ανάπτυξή του. Τα θαλασσιά όστρακα παρουσιάζουν απίστευτες μηχανικές ιδιότητες, όπως μηχανική σταθερότητα και σκληρότητα παρόμοια με αυτήν των ανθρώπινων οστών. Όπως και στην περίπτωση του φτερού της πεταλούδας, έτσι και στην παρούσα περίπτωση, το όστρακο παρουσιάζει το φαινόμενο του δομικού χρωματισμού. Ομοίως με το φτερό της πεταλούδας, ο δομικός χρωματισμός οφείλεται στην περιοδική δομή του οστράκου στην μικρο και νανοκλίμακα. Τέλος τα θαλάσσια όστρακα μέσω της διεργασίας παράγωγής άλατων, είναι αυτά που μας χαρίζουν τα τόσο πολύτιμα, για τις γυναίκες κυρίως μαργαριτάρια! Υλικά φτιαγμένα από την φύση με τόσο σταθερές μηχανικές ιδιότητες όπως αυτή του όστρακου ίσως μας οδηγήσουν μια μέρα στην χρήση διαφορετικών υλικών σε σχέση με αυτά που χρησιμοποιούνται σήμερα για την δόμηση κατασκευών μεγάλης κλίμακας.

127

Βιβλιογραφια

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ Βιβλιογραφία +Addington M., Schodek D. Smart materials and new technologies: For the architecture and design professions. Architectural Press. 2004

Πηγές

παραδειγμάτων

shape shift:

+Manuel Kretzer, Dino Rossi, Shape Shift, Leonardo Journal +Asefi M. Transformable and Kinetic Architectural Structures. Vdm Verlag Dr. Mueller. 2010 volume 45, issue 5, 2012, +Bullivant L. Responsive Environments: Architecture, Art and Design. V&A Publishing. 2006 http://www.mitpressjournals.org/doi/abs/10.1162/leon_a_00 +Field M. Future Systems. Phaidon Press Ltd. 1999 451 +Fox M., Kemp M. Interactive Architecture, Princeton Architectural Press. 2009 +Manuel Kretzer, συνέντευξη στο +Garcia M. Patterns of architecture. John Wiley. 2009 http://we-make-money-not-art.com +Ginatta C. Architecture without architecture: biomimicry design. VDM Verlag Dr. Müller. 2010 phototropia:

+Gruber P. Biomimetics in architecture: Architecture of life and buildings. Springer Verlag.

2011

+Έκδοση της ομάδας,

+Heatherwick T. Thomas Heatherwick: Making. The Monacelli Press. 2012

http://issuu.com/responsivedesign/docs/phototropia

+Jenkins D. Norman Foster: Works 3. Prestel. 2008

+CAAD Blog,

+Jodidio P. Architecture Now (v.3). Taschen. 2004

http://www.caad.arch.ethz.ch/blog/phototropia/

+Jones W. Unbuilt Masterworks of the 21st century- inspirational architecture for the digital age. Thames & Hudson. 2009

+Video: http://vimeo.com/42289939 biomimetic responsive surface structures:

+Monninger M. Coop Himmelblau: Complete Works 1968-2010. Taschen. 2010 +Biomimetic responsive surface structures, ICD Institute for +Pawlyn M. Biοmimicry in architecture. Riba Publishing. 2011 computational design, http://icd.uni-stuttgart.de/?p=5655 +Ritter A. Smart materials in architecture, Interior architecture and design. Birkhäuser Architecture. 2006

+Responsive surface structure 1, ICD Institute for

+Thomas K. Material Matters: Architecture and Material Practice. Routledge. 2007

computational design, http://www.achimmenges.net/?p=4411

+Tzonis A. Santiago Calatrava: Complete Works, Expanded Edition.

+Responsive surface structure 2, ICD Institute for

+ Usman Haque, Architecture, Interaction, Systems, AU: Arquitetura & Urbanismo, AU 149,

computational design, http://www.achimmenges.net/?p=4638

August, 2006

+Steffen Reichert, Responsive surface structure, http://steffenreichert.com/projects/surface/surface.html +Faz Pavillion Frankfurt, http://www.achimmenges.net/?p=4967 hygroscope:

+ Steffen Reichert, Hygroscope, http://steffenreichert.com/projects/hygroscope/hygroscope.html + Hydroscope: Meteorosensitive morphology, ICD Institute for computational design, http://www.achimmenges.net/?p=5083

128

129

Βιβλιογραφια

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ bloom:

Περιοδικα - Αρθρα

+ DoSu Studio Architecture,

+ Lucy Bullivant, Alice in Technoland, AD 4dsocial interactive design environments,

http://dosustudioarchitecture.blogspot.gr/

July/August 2007, Vol 77 no 4

+ Kim Doris Sung, Thermobimetal research,

+ Usman Haque, Distinguishing concepts: Lexicons of interactive art and architecture, AD

http://tbmresearch.blogspot.gr

4dsocial interactive design environments, July/August 2007, Vol 77 no 4

+ M&A, Materials and Applications architecture and landscape

+ Michael Fox, Catching up with the past: A small contribution to a long history of interactive

research, http://www.emanate.org/

environments, Digitally-driven architecture, Footprint no.6, Delft School of Design Journal,

+Video http://www.youtube.com/watch?v=r40u7gp-8hy,

Spring 2010

http://www.youtube.com/watch?v=-ms5qomo3gq

+ Henriette Bier, Terry Knight, Digitally-driven architecture, Footprint no.6, Delft School of

smart screen:

Design Journal, Spring 2010

+Decker Yeadon,

+ Lucy Bullivant, Introduction, AD 4dspace interactive architecture, Jan/Feb 2005, Vol 75 no 1

http://www.deckeryeadon.com/projects.html# + Antonino Saggio, Interactivity at the centre of avant-garde architectural research, AD +The Buckminster Fuller Challenge, 4dspace interactive architecture, Jan/Feb 2005, Vol 75 no 1 http://challenge.bfi.org/application_summary/1144# + Michelle Addington, Contingent Behaviours, AD Energies: New material boundaries, +Paper: Smart screen controlling solar heat gain with shapememory systems, May/June 2009, Vol 79 no 3 http://www.docstoc.com/docs/21927824/smartscreencontrolling-solar-heat-gain-with-shapememory-systems#

+ Michelle Addington, Functionality rather than good intentions in design, AD Manmademodular-mega-structures, Jan/Feb 2006, Vol 76 no 1

programmable matter by folding:

+Joe Kaplinsky, Biomimicry versus humanism, AD Manmade-modular-mega-structures, +PNAS, Proceedings of the National Academy of Sciences of the Jan/Feb 2006, Vol 76 no 1 United States of America, + Michael Hensel, Defne Sunguroglu, Achim Menges, Material Performance, AD Versatility http://www.pnas.org/content/early/2010/06/24/0914069107, and vicissitude, Performance in Morpho-Ecological Design, March/April 2008, Vol 78 no 2 http://micro.seas.harvard.edu/papers/pnas10_hawkes.pdf + Antoine Picon, Architecture and the virtual towards a new materiality, Praxis: Journal of http://micro.seas.harvard.edu/papers/icmc11_paik.pdf writing and building, Issue 6: New technologies new architectures, Praxis inc, March, 2004 +Shape-shifting robots, MIT news, http://web.mit.edu/newsoffice/2010/programmable-matter-0805.html +Shape-shifting robots, MIT news, http://web.mit.edu/newsoffice/2010/programmable-matter-0805.html +Scientific American, Shifty Science, Programmable matter takes shape with self-folding origami sheets, John Matson, http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=computation al-origami-robot

130

131

Βιβλιογραφια

ΒΙΟΚΕΝΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ Διαδίκτυο /

05-02-2013

+MIT Media lab, http://www.media.mit.edu/

+Archdaily(2009), Church of 2000 / Richard Meier & Partners Architects, http://www.archdaily. com/20105/church-of-2000-richard-meier/

+Moins J., (2009), New Skyscraper Farm Mimics Nature, http://www.ecogeek.org/component/ content/article/2575

+Basantani M., (2008), HABITAT 2020: Future Smart ‘Living’ Architecture, http://inhabitat. com/habitat-2020-off-the-grid-future-abode/

+Murray J., (2010), Green Architect, Designer of the Eden Project: A Case Study, http://www. sustainablebuild.co.uk/designer-eden-project-case-study.html

+Basantani M., (2008), Rotating Wind Power Tower to begin construction in Dubai, http:// inhabitat.com/rotating-wind-powered-tower-to-begin-construction-in-dubai/

+Open materials, http://openmaterials.org/

+Basantani M., (2011), Miles High Ultima Tower: Vertical Eco City Works Like a Tree, http:// inhabitat.com/ultima-tower-the-vertical-green-city-that-works-like-a-tree/ +Chino M., (2008), Spiraling Calatrava Chicago Tower to be World’s 2nd tallest, http://inhabitat. com/santiago-calatrava-chicago-spire/

+Ouroussoff N., (2008), Olympic Stadium With a Design to Remember, http://www.nytimes. com/2008/08/05/sports/olympics/05nest.html?pagewanted=2&_r=0&ref=design +Reilly A., (2011), Enormous ‘Banyan Tree’ Tower Wins Taiwan Competition, http://www. huffingtonpost.com/2011/11/29/enormous-banyan-tree-tower_n_1119589.html#s522015 +Responsive materials catalogue, http://www.designinsite.dk/htmsider/md950.htm

+Chuck Hoberman, Craig Schwitter, (2008), Adaptive Structures: Building for performance and sustainability, http://www.di.net/articles/adaptivestructures-building-for-performance-andsustainability/

+Salomonsen J., (2012), Top 10: The best copies of Nature (Part 1), http://sciencenordic.com/ top-10-best-copies-nature-part-1

+David Benjamin, Soo-in Young, Living Architecture, Responsive kinetic systems lab, http://www. thelivingnewyork.com/livingarchitecture/07f-columbia/livingarch-descriptionf07c.pdf

+Springer, (2011), Aiola Island Bridge, http://architecturelinked.com/profiles/blogs/aiola-islandbridge

+Doan A., (2012), Biomimetic Architecture: Green Building in Zimbabwe Modeled After Termite Mounds, http://inhabitat.com/building-modelled-on-termites-eastgate-centre-in-zimbabwe/

+Warren E., (2010), Spiraling Skyscraper Pod City, http://inhabitat.com/spiraling-skyscraper-podcity-for-a-future-london/mangal-ed03-2/

+Edgerton M., (2008), Metaphors and materials meet in Beijing’s National Stadium, http:// fabricarchitecturemag.com/articles/0508_f3_stadium.html

+Wikiarquitectura(2010): National Library of the Czech Republic, http://en.wikiarquitectura.com/ index.php/National_Library_of_the_Czech_Republic

+Ehsaan, (2010), Biomimetic Shading Techniques of the Esplanade Theatre, http://www. biomimetic-architecture.com/2010/biomimetic-shading-techniques-of-the-esplanadetheatre/

+Wikipedia(2013): Beijing National Stadium, http://en.wikipedia.org/wiki/Beijing_National_Stadium

+Ehsaan, (2010), Lord Foster’s Natural Inspiration: The Gherkin Tower, http://www.biomimeticarchitecture.com/2010/lord-fosters-natural-inspiration-the-gherkin-tower/

+Wikipedia(2013): Kinetic architecture, http://en.wikipedia.org/wiki/Kinetic_architecture

+Wikipedia(2013): Eastgate Centre, Harare, http://en.wikipedia.org/wiki/Eastgate_Centre,_Harare

+Wikipedia(2013): Responsive architecture, http://en.wikipedia.org/wiki/Responsive_architecture +Elana Leoni, (2010), Open source: A Do-It-Yourself movement to change education from the bottom up, http://www.edutopia.org/opensource-drupalcon-do-it-yourselfeducation +Etherington R., (2008), Sinosteel International Plaza by MAD, http://www.dezeen. com/2008/07/30/sinosteel-international-plaza-by-mad/ +Evolo(2012): Mountain Band-Aid, http://www.evolo.us/competition/mountain-band-aid/ +Gretchen, (2006), Foster’s Green Berlin Library, http://inhabitat.com/fosters-green-berlinlibrary/

+Wikipedia(2013): Rooftop Remodeling Falkestrasse, http://en.wikipedia.org/wiki/Rooftop_ Remodeling_Falkestrasse +Wikipedia(2013): Smart material, http://en.wikipedia.org/wiki/Smart_materials +Young N., (2008), ‘Cybertecture’ design offers provocative intelligence systems in India with the Cybertecture Egg office, http://www.worldarchitecturenews.com/index. php?fuseaction=wanappln.projectview&upload_id=2361

+IAD Interaction Design, http://iad.zhdk.ch/en +Jones D., (2011), Solaleya’s Shell-Shaped Solar “Pearl” House is a Breezy Green Retreat, http://inhabitat.com/solaleyas-shell-shaped-solar-pearl-house-is-a-breezy-green-retreat/ +Kain A., (2011), Water Droplet Resort Will Convert Air into Purified Water, http://inhabitat. com/water-building-resort-will-convert-air-into-purified-water/ +Meinhold B., (2009), Qatar Sprouts a Towering Cactus Skyscraper,http://inhabitat.com/qatarcactus-office-building/ +Meinhold B., (2010), Wuhan’s Lily-Shaped Zero Carbon Energy Center Set to Bloom in China, http://inhabitat.com/wuhans-lily-shaped-zero-carbon-energy-flower-set-to-bloom-in-china/

132

133