آنالیز فرم‌یابی دیجیتال با رویکرد معماری بایونیک در پوسته‌های مشبک خم فعال با بررسی الگوی ستارۀ دریایی

امروزه بسیاری از آثار معماری به دلیل نداشتن طراحی مناسب با انتقال نیروها و هماهنگی با طبیعت، مشکلات عدیده‌ای را در ابعاد زیست‌محیطی، اقتصادی وعملکردی ایجاد کرده است؛ لذا این پژوهش به بررسی سازه‌های پوسته‌ای مشبک خم فعال می‌پردازد که به دلیل وزن کم، صرفه‌جویی در مصالح و سهولت نصب، پاسخ‌گوی بهتری برای مشکلات ذکر شده است. با الهام از طبیعت هوشمند، فرم متقارن و قوسی‌شکل ستارۀ دریایی که از نظر استاتیکی و انعطاف‌پذیری بهینه‌سازی شده است، به‌عنوان الگویی ایده‌آل برای طراحی سازه‌های پوسته مشبک نوآورانه در معماری بایونیک به کار گرفته می‌شود. در این پژوهش با استفاده از روش معماری محاسباتی ابتدا انواع الگوهای هندسی اسکلت ستارۀ دریایی در گرسهاپر مدل‌سازی شد و سپس به کمک نرم‌افزار شبیه‌سازی کانگرو و کارامبا نیروها و محل تنش‌های ماکزیمیم بررسی و مقایسه شد و درنهایت به کمک نرم‌افزار بهینه‌سازی گالاکاپوس به یکی از انواع فرم‌های بهینۀ پوسته‌های مشبک دست یافت؛ درنتیجه مشخص شد تعداد بازوان فرم ستارۀ دریایی، تعداد مسیر و سطح مقطع اعضا در میزان جابه‌جایی و تنش‌های ماکزیمم تاثیرگذار بوده و با الهام از طبیعت، فرمی که از نظر سازه‌ای و عملکردی بهینه‌تر بوده و وزن سبکی دارد، به‌منزلۀ مناسب‌ترین گزینه برای طراحی خلاقانۀ پوسته‌های مشبک خم فعال با دهانه‌های وسیع انتخاب شد. این انتخاب ضمن پاسخ‌گویی به نیازهای طراحی معاصر، امکان ایجاد فضاهایی با کیفیت بالاتر و زیبایی بصری منحصربه‌فرد را فراهم می‌آورد.

digital form finding analysis with bionic architecture approach in active bending grid shells by examining the starfish pattern

nowadays, many architectural works have created many problems in environmental, economic and functional dimensions due to the lack of proper design with the transfer of forces and harmony with nature. therefore, in this research, active bent mesh shell structures are investigated because of their light weight and economic efficiency in terms of materials and easy installation, which is a better answer to the mentioned problems. also, with the aim of using the bionic architecture approach, the starfish form is one of the types of natural forms with a symmetrical and arc-shaped structure, which can be considered as the optimal form in terms of statics and flexibility for finding the shape of the mesh shell structure. in this research by using computational architecture method, first all kinds of geometric patterns of starfish skeleton in grasshopper modeling and then with the help of kangaroo and karamba simulation software the forces and the location of maximum stresses were checked and compared and finally with the help of galapagus optimization software, one of the forms optimum grid shells were obtained. as a result, it was determined that the number of arms of the starfish form, the number of paths and the cross-sectional area of the members were effective in the amount of displacement and maximum stresses, and finally, the form that is light weight, static and has better performance than other forms in terms of structural and architectural characteristics. it was chosen that it can be a suitable answer for creative and innovative design in the construction of active curved grid shells with wide openings by using nature.