فرم یابی

اهداف : یکی از راه حل هایی که در دهه اخیر جهت برقراری ارتباطی مؤثر میان معماری و مهندسی سازه پیشنهاد شده است، طراحی هم زمان سازه و معماری بوسیله بهینه سازی توپولوژی است. بهینه سازی توپولوژی یکی از انواع بهینه سازی سازه ای است که به دلیل تأثیر مستقیم بر فرم در حوزه معماری ظهور نموده است. هدف از این پژوهش آشنایی طراحان با پتانسیل های این روش و بکارگیری آن در طراحی معماری است. روش ها: ابتدا به تشریح مفاهیم نظری بهینه سازی توپولوژی و مدلسازی عددی اجزای محدود پرداخته، سپس کاربردهای استفاده از بهینه سازی توپولوژی در معماری با ذکر مصادیق متنوع مورد بررسی قرار گرفته و فرایند بکارگیری این روش در طراحی معماری با استفاده از الگوریتم های معرفی شده و نرم افزارهای موجود توضیح داده شده است. یافته ها: در طراحی با استفاده از بهینه سازی توپولوژی عموما تاثیر تصمیمات آغازین بر فرم های حاصله از ابتدا مشخص نیست، به همین جهت تهیه دیاگرام های فرم شناسی برای حالات مختلف باعث می شود که طراح بتواند از تسلط بیشتری برفرم های حاصل از روش بهینه سازی توپولوژی برخوردار باشد. تهیه و استفاده از جداول فرم شناسی، که نشان دهنده تاثیر نوع و محل شرایط تکیه گاهی و دیگر عوامل موثر بر طراحی پل های با دهانه های متوسط و بلند با شرایط مشابه هستند، راه حلی جهت شفاف تر نمودن فرآیند طراحی معماری با استفاده از بهینه سازی توپولوژی فراهم خواهد آورد. نتیجه گیری: در این تحقیق چهارچوبی مشخص از روند فرم یابی برای معماران ، اطلاعات مورد نیاز جهت بهره گیری از بهینه سازی توپولوژی در طراحی و چگونگی طراحی یک پل عابرپیاده شهری با استفاده از این روش توضیح داده شده است.

اهداف: یکی از راه حل هایی که در دهه اخیر جهت برقراری ارتباطی مؤثر میان معماری و مهندسی سازه پیشنهاد شده است، طراحی هم زمان سازه و معماری بوسیله بهینه سازی توپولوژی است. بهینه سازی توپولوژی یکی از انواع بهینه سازی سازه ای است که به دلیل تأثیر مستقیم بر فرم در حوزه معماری ظهور نموده است. هدف از این پژوهش تدوین چهارچوبی جهت به کارگیری این روش بهینه سازی و بهره گیری از قابلیت های آن در فرآیند طراحی معماری است. روش ها: ابتدا به تشریح مفاهیم نظری بهینه سازی توپولوژی و مدلسازی عددی اجزای محدود پرداخته، سپس کاربردهای استفاده از بهینه سازی توپولوژی در معماری بررسی شده است و فرایند بکارگیری این روش در طراحی معماری با استفاده از الگوریتم های معرفی شده و نرم افزارهای موجود بیان شده است. یافته ها: در طراحی با استفاده از بهینه سازی توپولوژی عموما تاثیر تصمیمات آغازین بر فرم های حاصله از ابتدا مشخص نیست، به همین جهت تهیه دیاگرام های فرم شناسی باعث می شود که طراح بتواند از تسلط بیشتری بر فرم های حاصل از این روش برخوردار باشد. تهیه و استفاده از جداول فرم شناسی، که نشان دهنده تاثیر نوع و محل شرایط تکیه گاهی و بارگذاری بر طراحی پل های با شرایط مشابه هستند، راه حلی جهت شفاف تر نمودن فرآیند طراحی معماری با استفاده از بهینه سازی توپولوژی فراهم خواهد آورد. نتیجه گیری: در این تحقیق اطلاعات مورد نیاز جهت بهره گیری از بهینه سازی توپولوژی در طراحی و چگونگی طراحی یک پل عابر پیاده با استفاده از این روش توضیح داده شده است و چهارچوبی مشخص از روند فرم یابی و استفاده از روش بهینه سازی توپولوژی در دل فرآیند طراحی معماری ارائه گردیده است.

سازه های غشایی به سبب ویژگی هایی همچون قابلیت حمل و نقل، سهولت در برپایی و برچیدن و همچنین سبک بودن، از دیرباز مورد استفاده بسیاری از مردم به ویژه عشایر بوده است. امروزه نیز به سبب وزن کم و قابلیت بالای این سازه ها در خلق فرم های بدیع، زیبا و متنوع توجه بسیاری از طراحان و معماران به این سازه ها بیش از پیش جلب شده است. با پیدایش کامپیوترها و پیشرفت در روش های محاسباتی، در زمینه فرم یابی سازه های غشایی پژوهش های گسترده ای صورت گرفته است. از آنجایی که هندسه سطوح غشایی فرم آزاد توسط روابط ریاضی پیچیده تعریف می شوند، فرم یابی این سطوح نیز فرآیندی پیچیده و زمان بر می باشد. هدف این پژوهش، بررسی انواع روش ها و فرآیند فرم یابی سازه های غشایی فرم آزاد و ارائه الگویی برای این فرآیند می باشد. برای این منظور، با مطالعه منابع کتابخانه ای، انواع سازه های غشایی و روش های فرم یابی آن ها و نرم افزارهای مورد استفاده در این حوزه مورد بررسی قرارگرفت. درنهایت، با فرم یابی یک سطح غشایی به روش رایانشی توسط نرم افزار راینو و پلاگین گرس هاپر و افزونه کانگورو الگوریتمی برای نحوه انجام فرآیند طراحی و فرم یابی هندسی این نوع سازه ها ارائه گردید. الگوریتم ارائه شده طراح را قادر می سازد تا بتواند هرنوع سازه غشایی با فرم آزاد را طراحی و فرم یابی کند.

در سازه های باز و بسته شونده ی معمول، تغییر شکل براساس ریخت شناسی مفصل ها هستند، درحالی که در سازه های انعطاف پذیر درنتیجه تغییر شکل ارتجاعی عناصر می باشد. می توان از این ویژگی سازه های انعطاف پذیر و خمش فعال در ساختار های متحرک استفاده کرد. چنین انعطاف پذیری ذاتی که در سیستم های خمش فعال هست، مکانیسم مهمی برای کشف راه حل های جدید برای ساختارهای سازگار است. در این مقاله به معرفی مکانیزم های انعطاف پذیر به عنوان راهکاری برای معماری سبک و متحرک پرداخته شد. سپس در مورد انواع و ویژگی های ساختارهای انعطاف پذیر توضیح داده شد. دهه گذشته شاهد افزایش علاقه علمی و ساخت ساختارهای انعطاف پذیر و خمشی فعال بوده ایم. این امر منجر به ظهور چندین محیط نرم افزاری شده است که به سوالات مربوط به فرم یابی و ارزیابی ساختارهای خمشی فعال می پردازند، که به توضیح و مقایسه این روش ها پرداخته شد. به دلیل مزایای زیاد این ساختارها و پیشرفت تکنولوژی و ظهور محیط های شبیه سازی پیشرفته در آینده شاهد استفاده روز افزون این ساختار در معماری خواهیم بود.

در سال های گذشته، الگوریتم های بسیاری معرفی شدند تا به طور خاص مسائل بهینه سازی مختلفی در زمینه رشته های معماری و شهرسازی را حل کنند که ردپای طبیعت در اکثر این الگوریتم ها به چشم می خورد. انگیزه چنین الگوریتم هایی حل مسائل پیچیده ی مطرح مانند بهینه سازی انرژی، سازه، قطعات نما، حل چالش های موجود در طراحی گره های شهری، مسیریابی بهینه راه آهن و شریان های شهری، مدیریت ترافیک و دیگر بحث های مرتبط در مقیاس های خرد و کلان می باشد. هدف این پژوهش در گام نخست بررسی الگوریتم های هوش جمعی و در گام بعدی، سنجش رفتاری الگوریتم بهینه سازی فیزاروم در فرم یابی شبکه راه آهن شهری تهران با تعریف چهار پارامتر شامل گسل ها، بناهای تاریخی، زیرگذرها و پل ها-تقاطع ها، به عنوان موانعی برای رشد و مسیریابی در فضای مسئله می باشد. روش پژوهش حاضر، استدلالی و گردآوری مطالب مبتنی بر روش کتابخانه ای جهت آشنایی با اصول و قوانین حاکم بر الگوریتم های هوش جمعی است. در ادامه نیز به کمک مدل سازی ها و شبیه سازی های نرم افزاری، به بررسی و سنجش رفتاری الگوریتم بهینه سازی فیزاروم در برخورد با موانع تعریف شده در فرم یابی شبکه راه آهن شهری تهران خواهد پرداخت. یافته ها و نقشه های خروجی حاصل از مسیریابی فیزاروم در فضای مسئله حاکی از شناسایی درست موانع تعریفی و فرم یابی دقیق و البته بدیعی از شبکه راه آهن شهری تهران است. الگوریتم بهینه سازی فیزاروم توانسته با دقت و بدون خطا، فرم یابی شبکه را بدون تقاطع با موانع تعریف شده انجام دهد.