پاورپوینت سازه های طبیعی و هندسه فراکتال

این پاورپوینت در مورد سازه های طبیعی و هندسه فراکتال است و به بررسی فرم های طبیعی، ساختارهای سازه ای و تاثیر هندسه فراکتال در معماری معاصر می پردازد.

مقدمه

از آغاز تمدن بشر تاکنون، طبیعت با جلوه های بی نظیر و شگفت انگیز خود، سرچشمه ای پایان ناپذیر برای نوآوری، الهام و آفرینش هنری بوده است. این دنیای پویای طبیعی الهام بخش بزرگ ترین نقاشان، مجسمه سازان، معماران، موسیقی دانان، شاعران و اندیشمندان بوده است. صدای جاری آب در بستر رودخانه، رنگ های درخشان رنگین کمان، ضرباهنگ منظم برخورد امواج با صخره ها، رایحه ی دل انگیز گل های سرخ، نظم شگفت آور کندوی عسل، تنوع رنگ ها در پاییز، و شکوه آسمان در دل طوفان یا انکسار نور خورشید در روزی برفی، تنها گوشه ای از شگفتی های طبیعت اند که همواره ذهن خلاق انسان را درگیر خود کرده اند.

جای شگفتی نیست اگر بگوییم طبیعت پیرامون ما حاصل میلیون ها سال تکامل، تطبیق و بهینه سازی بی وقفه است. آنچه امروز در قالب فرم های طبیعی زیبا، مقاوم و کارآمد مشاهده می کنیم، بازتابی از انتخاب طبیعی و فرآیند پیچیده ی تکامل تدریجی است؛ فرآیندی که در آن، تنها ساختارهای پایدار، انعطاف پذیر و هوشمندانه دوام آورده اند.

این میراث عظیم طبیعی، گنجینه ای الهام بخش است که در طول تاریخ، آثار بی شماری در هنر، معماری و علم را شکل داده است. ارسطو از نخستین متفکرانی بود که طبیعت را منبعی عظیم برای شناخت زیبایی و عملکرد دانست؛ او باور داشت که حتی در کوچک ترین مخلوقات نیز نظمی شگفت و زیبایی نهفته است.

ما انسان ها اغلب از طبیعت نه تنها به خاطر ساختار و نظم درونی اش، بلکه از طریق حواس مان الهام می گیریم: از رنگ، صدا، رایحه، فرم و بافت. گاه بدون آن که معنای ژرف تری جست وجو کنیم، صرفاً از زیبایی بی واسطه طبیعت تاثیر می پذیریم و آن را در خلق آثار هنری مان بازتاب می دهیم. بی تردید، برخی از ماندگارترین قطعات موسیقی کلاسیک، نقاشی های شاهکار، و معماری های چشم نواز، وامدار همین پیوند اصیل و بی واسطه با طبیعت اند.

سازه های طبیعی

استفاده از سازه های طبیعی یکی از نخستین روش های بشر برای تامین سرپناه و امنیت در برابر خطرات محیطی بوده است. پیش از آن که انسان بتواند محیط پیرامون خود را دگرگون سازد، طبیعت به او پناه می داد. غارها نخستین سرپناه های انسان های اولیه بودند و از درختان نه تنها برای پنهان شدن از شکارچیان بلکه برای عبور از رودها و موانع طبیعی نیز بهره گرفته می شد. اجداد ما با بهره گیری ناخودآگاه از فرم های سازه ای طبیعی، در واقع از بزرگ ترین معلم خود یعنی طبیعت درس می گرفتند.

در دنیای طبیعت، تنها فرم هایی باقی می مانند که توان پاسخ گویی به عملکرد مورد نظر را داشته باشند. اگر صخره ای نتواند دهانه غاری فرسوده را حفظ کند، سقف آن فرو خواهد ریخت. درختی که ریشه هایش در خاک محکم نباشد، با نخستین طوفان سقوط می کند. این قواعد سختگیرانه، طبیعت را به الگویی بی نقص برای مهندسی تبدیل کرده اند. سازه های طبیعی با آزمون های مکرر بقا مواجه اند و تنها ساختارهایی باقی می مانند که کارایی و استحکام را توامان دارا باشند.

با گذشت زمان، انسان اولیه از مصرف کننده ناآگاه منابع طبیعی به موجودی فنی و تحلیل گر بدل شد که نه تنها از طبیعت تقلید می کرد، بلکه راه حل هایی برای مسائل خود ارائه می داد. فرم های طبیعی به مثابه راهکارهایی کارآمد، همچنان الهام بخش طراحی های مدرن هستند. امروزه نیز طراحان سازه ها با نگاهی علمی به سازه های طبیعی، به دنبال دستیابی به تعادلی میان پایداری، سبکی و مصرف بهینه مواد هستند.

طبیعت در طراحی خود مصالح اضافی مصرف نمی کند و هر انحراف کوچکی از تعادل، می تواند به حذف سازه منجر شود. حیوان سنگین وزنی که نمی تواند با سرعت شکار کند، زنده نمی ماند؛ همان گونه که شکار سبک وزنی که توان فرار ندارد، قربانی خواهد شد. این منطق سخت گیرانه طبیعت، الگویی است که معماران و مهندسان امروزی نیز به دنبال آن هستند: ساخت سازه هایی کارآمد با حداقل منابع. بی دلیل نیست که سازه های طبیعی همچنان در کانون توجه طراحان خلاق قرار دارند، زیرا هدف نهایی طراحی، رسیدن به بالاترین بهره وری با کمترین هزینه است.

طبیعت ترکیب زیبایی و فرم سازه ای

هنگامی که به یک گل طبیعی می نگریم، آنچه در نگاه اول ما را مجذوب می سازد، عطر خوش و فرم ظاهری دل نشین آن است. اما اگر با دقت بیشتری به ساختار آن توجه کنیم، متوجه خواهیم شد که طبیعت ترکیب زیبایی و فرم سازه ای را به گونه ای خارق العاده محقق ساخته است. گل ها در برابر وزش باد نوسان می کنند اما نمی شکنند و بلافاصله به حالت اولیه بازمی گردند. این خاصیت برگرفته از مفاصل انعطاف پذیر در ساختار گیاهان است که با کمترین میزان ماده سخت کننده، بیشترین کارایی و دوام را ارائه می دهند. طبیعت هرگز چیزی را بیهوده مصرف نمی کند و در طراحی های خود نهایت صرفه جویی و بهره وری را به کار می گیرد.

درک این نکته که در طبیعت، فرم زیبا و عملکرد موثر همزمان تحقق می یابند، ما را به سوی مفهومی ژرف تر از طراحی سوق می دهد. طبیعت ترکیب زیبایی و فرم سازه ای را نه از طریق تزئینات، بلکه از راه بهینه سازی عملکرد، مصالح و ساختار ممکن می سازد. با مشاهده دقیق گیاهان، حیوانات و ساختارهای طبیعی، در می یابیم که فرم، تنها برای زیبایی نیست؛ بلکه حاصل پاسخ به نیروها، نیازها و محدودیت ها است. زیبایی طبیعی، نتیجه مستقیم کارایی در مصرف مصالح، تناسب ساختاری، و هماهنگی با محیط پیرامون است.

امروزه طراحان، معماران و مهندسان با الهام از طبیعت، به دنبال استخراج قوانینی هستند که بتوانند در خلق سازه هایی زیبا، مقاوم و اقتصادی به کار روند. معماران در پی درک منحنی ها، تناسبات و حجم های الهام گرفته از طبیعت هستند و مهندسان نیز اصول ایستایی و مقاومت را از ساختارهای طبیعی تحلیل می کنند. این هم افزایی میان زیبایی شناسی و علم مهندسی باعث شکل گیری طرح هایی شده است که به واقع به فرم های طبیعی نزدیک اند.

از منظر فلسفی، طبیعت پیوندی بی نظیر میان زیبایی، عملکرد و بهره وری مصالح ایجاد کرده است؛ پیوندی که هنوز دست ساخته های بشر به کمال آن نرسیده اند. با این حال، بسیاری از مفاهیم موجود در طبیعت امروزه به خوبی در طراحی سازه های انسانی ترجمه شده اند. وقتی زیبایی و کارایی در یک فرم سازه ای با الهام از طبیعت ترکیب می شوند، می توان آن را نقطه اوج طراحی دانست؛ جایی که ساخت بشر، به نمونه های طبیعی بسیار نزدیک می شود.

نمونه های طبیعی

درختان

ساختار درختان نمونه ای شگفت انگیز از ترکیب زیبایی و فرم سازه ای در طبیعت است. با دقت در فرم درخت، می توان دریافت که تنه آن در پایین پهن تر و هرچه به سمت بالا می رود، باریک تر و نازک تر می شود. این ویژگی نه تنها از نظر زیباشناختی جذاب است، بلکه بیانگر منطق مهندسی در توزیع مصالح نیز هست. درخت را می توان یک طره ی عمودی عظیم دانست که در یک انتها با ریشه ها مهار شده و شاخه های آن همچون طره های کوچکتر، به طور سلسله مراتبی به تنه یا شاخه های اصلی متصل شده اند. همان طور که در تحلیل سازه ای مشخص است، تنش در ناحیه تکیه گاه بیشتر است و به سمت انتهای طره کاهش می یابد؛ بنابراین منطقی است که مصالح در پایه متمرکز و در انتها کمتر باشند. این اصل دقیقاً در ساختار طبیعی درخت مشاهده می شود. طبیعت، با طراحی هوشمندانه ی خود، به ما می آموزد که چگونه می توان بین زیبایی، عملکرد و بهره وری سازه ای تعادل برقرار کرد.

از دیرباز، طراحان و مهندسان الهام بخشی از طبیعت را در ساختارهای خود به کار گرفته اند. ماریو سالوادوری نیز در کتاب ارزشمند خود در حوزه مهندسی سازه (1990، Salvadori) به این اصل اشاره می کند. نیازی نیست مهندس یا معمار برای تشخیص ناکارآمدی یک تیر طره ای، همچون آنچه در تصویر شماره ۵ دیده می شود، آموزش خاصی ببیند؛ چرا که این فرم، از نظر زیبایی شناختی ناموزون، ناپسند و فاقد آرایش منطقی است. اما این تشخیص شهودی از کجا می آید؟ آیا نه به دلیل آن است که ذهن ما به ساختارهای آشنا و طبیعی، مانند فرم درختان، عادت کرده است؟ ساختار درختان که نمونه ای از ترکیب زیبایی و فرم سازه ای در طبیعت به شمار می رود، الهام بخش بسیاری از ایده ها و نوآوری های معماری و مهندسی بوده است. نمونه ای بارز از این تاثیر، طراحی فرودگاه استنستد در انگلستان است که با الگوبرداری از ستون های درختی، تعادلی میان عملکرد و زیبایی به وجود آورده است. طبیعت، با منطق ساختاری خود، همواره راهنمایی برای خلق فرم های سازه ای نوآورانه و کارآمد بوده است.

قوس های طبیعی سنگی

قوس های طبیعی سنگی نمونه های شگفت انگیزی از مهندسی طبیعی هستند که در سراسر جهان به چشم می خورند. این فرم های منحصر به فرد، نشان می دهند که طبیعت چگونه از اصول سازه ای برای انتقال بار استفاده می کند. در مکان هایی مانند پونت دآرک در فرانسه، قوس لنداسکیپ در یوتا آمریکا و پل رین بَو در آریزونای ایالات متحده، می توان نمونه های عظیم و چشمگیر قوس های طبیعی سنگی را مشاهده کرد. همچنین نمونه های کوچک تری از این پدیده ها در مناطقی که صخره ها بر اثر فرسایش آبی شکل گرفته اند، قابل مشاهده هستند.

رمز پایداری این ساختارها در فرم خاص آن ها نهفته است. سنگ ها در برابر فشار مقاومت بالایی دارند، اما نسبت به کشش بسیار ضعیف ترند. به همین دلیل، فرم قوس که بارها را از طریق فشار خالص منتقل می کند، در طبیعت پایدارترین گزینه محسوب می شود. به ندرت می توان صخره هایی با شکل های صاف یا قوس های معکوس را در طبیعت یافت، چرا که چنین فرم هایی در برابر نیروهای وارده دوام نمی آورند و دچار فروپاشی می شوند.

قوس های طبیعی سنگی، الهام بخش طراحی های مهندسی و معماری در طول تاریخ بوده اند و به خوبی نشان می دهند که چگونه طبیعت بهترین راهکارها را برای حل مسائل سازه ای ارائه می دهد.

کاربرد فرم قوسی در معماری معاصر

پوسته تخم پرندگان

پوسته تخم پرندگان نمونه ای شگفت انگیز از کارایی سازه ای با استفاده از حداقل مصالح است. این پوسته نازک، ضمن محافظت از جوجه در حال رشد، به گونه ای طراحی شده که نه تنها وزن آن افزایش نیابد، بلکه هنگام خروج جوجه نیز به راحتی شکسته شود. استفاده بیش از حد از مصالح در این ساختار طبیعی، می تواند هم به بدن مادر آسیب وارد کند و هم فرآیند تولد جوجه را دشوار نماید.

از منظر سازه ای، پوسته تخم پرندگان را می توان یک فرم قوسی سه بعدی دانست که در آن، نیروها به صورت فشاری انتقال می یابند. همین اصل، الهام بخش طراحی بسیاری از ساختمان های تاریخی و مدرن بوده است که از گنبدها و فرم های پوسته ای استفاده می کنند. این ساختار طبیعی، الگویی کامل از ترکیب هوشمندانه عملکرد، سبکی و پایداری است؛ موضوعی که معماران و مهندسان همواره در طراحی های خود به آن توجه دارند.

صدف های دریایی

صدف های دریایی نمونه ای بی نظیر از هوشمندی طبیعت در استفاده از حداقل مصالح برای دستیابی به حداکثر مقاومت خمشی هستند. در برخی شرایط، به دلیل نیاز بدن موجودات زنده به مقاومت در برابر خمش، استفاده از فرم های قوسی ممکن نیست. در این موارد، طبیعت راهکارهای متفاوتی ارائه می دهد که یکی از بهترین آن ها در ساختار صدف های دریایی دیده می شود.

برای درک این پدیده، کافی است یک ورق کاغذ صاف را خم کنیم؛ در این حالت کاغذ به راحتی تا می شود و مقاومت چندانی در برابر خمش ندارد. اما اگر در همان ورق، تاخوردگی های منظمی ایجاد کنیم، مشاهده خواهیم کرد که مقاومت آن در برابر خم شدن به طرز چشمگیری افزایش می یابد. صدف های دریایی نیز با بهره گیری از همین اصل طبیعی، دارای چین خوردگی هایی هستند که بدون افزایش وزن یا مصرف زیاد مصالح، مقاومت خمشی بالایی ایجاد می کنند.

این ساختار الهام بخش، بار دیگر نشان می دهد که طبیعت چگونه در طراحی فرم های سازه ای، هم به صرفه جویی در مصالح توجه دارد و هم به عملکرد موثر و پایدار. از همین رو، صدف های دریایی به الگویی الهام بخش برای طراحی های صنعتی، معماری و مهندسی تبدیل شده اند.

ترکیبات شیمیایی

برخی از نمونه های سازه های طبیعی تاثیر مستقیمی بر زندگی انسان های اولیه نداشته اند، اما در سطح میکروسکوپی نیز می توان نمونه هایی از تلاش طبیعت برای رسیدن به سادگی، مقاومت و زیبایی را مشاهده کرد. یکی از نمونه های قابل توجه، آرایش مولکولی در ترکیبات شیمیایی است؛ جایی که فرم های سازه ای در مقیاس اتمی با دقت و ظرافتی چشمگیر طراحی شده اند.

پریمو لوی، شیمی دان برجسته ایتالیایی که بعدها به نویسنده ای موفق تبدیل شد، در توصیف زیبایی شناسی حاصل از صحت و دقت در فرم های مولکولی، دیدگاهی الهام بخش دارد. او می گوید:
«در حقیقت، آنچه در شیمی رخ می دهد، مشابه چیزی است که در معماری مشاهده می کنیم. در معماری، ساختمان هایی که بزرگ، ساده و متقارن هستند، معمولاً مستحکم و نیرومند نیز می باشند. خلاصه اینکه، همان اصولی که در مولکول ها به کار رفته، در قوس یک پل یا گنبد کلیسای جامع نیز دیده می شود. کاربرد واژه “زیبایی” در اینجا نه عجیب است و نه متافیزیکی؛ بلکه کاملاً منطقی و عینی است.»

در واقع، انسان همواره در پی دستیابی به حداکثر دوام با حداقل هزینه بوده است و پس از تحقق این هدف است که احساس زیبایی به وجود می آید. البته در تمام دوران ها این گونه نبوده؛ قرن ها، مفهوم زیبایی با تجمل، تزیینات و عناصر غیرضروری گره خورده بود. اما زیبایی اصیل را می توان در اشکال طبیعی مانند فرم سنگ ها، بدنه کشتی ها یا بال یک هواپیما یافت.

آیا پریمو لوی زمانی به تماشای فرم های باورنکردنی باک مینستر فولر نشسته بود؟ همان ساختار هندسی الهام گرفته از آرایش مولکولی کربن که بعدها در سال 1990 به عنوان الگویی در فناوری نانو معرفی شد. سازه ای پایدار، قوی و شگفت انگیز که نوید استفاده از مصالحی مقاوم تر و کارآمدتر را در آینده ای نزدیک می داد.

استخوان بدن حیوانات

استخوان ها اجزای اصلی قاب اسکلتی بدن حیوانات هستند که وظیفه حمل وزن بدن را بر عهده دارند و از این جهت می توان آنها را با سازه های متشکل از تیر و ستون در ساختمان های بزرگ امروزی مقایسه کرد. در این قاب اسکلتی، بخش هایی که کارایی سازه ای ندارند و صرفاً باعث افزایش وزن می شوند، به تدریج حذف می گردند تا ساختاری سبک و مقاوم شکل گیرد.

سانتیاگو کالاتراوا، معمار و مهندس مشهور اسپانیایی، در بسیاری از طرح های خود از فرم ها و اصول طبیعت الهام گرفته و سازه هایی طراحی کرده که شبیه به اسکلت بدن حیوانات هستند. نمونه های برجسته این رویکرد را می توان در ساختمان ورودی ترمینال فرودگاه لیون در فرانسه و پل لوسیتانیا در شهر مریدا اسپانیا مشاهده کرد؛ آثاری که تلفیقی از زیبایی، کارایی و سازه ای پایدار را به نمایش می گذارند.

سازه های دارای اسکلت

اگر بخواهیم درباره نوع باربری در اسکلت موجودات زنده تحقیق کنیم، درمی یابیم که در بسیاری از فرم های پیشرفته، سازه اصلی بدن شامل دو بخش مجزا است: یک پوسته بیرونی که از بدن در برابر محیط محافظت می کند و اجزای داخلی را حفظ می نماید، و یک اسکلت درونی مستحکم که درون بدن مخفی است. این ترکیب باعث می شود ساختار بدن هم مقاوم باشد و هم انعطاف پذیری مناسبی داشته باشد. پوسته خارجی قابلیت ترمیم و تجدید دارد؛ به طوری که خرابی آن به راحتی ترمیم می شود و آسیب سازه ای جدی به وجود نمی آورد. اما خرابی در اسکلت درونی بسیار بحرانی است و می تواند منجر به فروپاشی کل سازه شود. این ساختار دوگانه با مقاومت بالا و انعطاف پذیری مطلوب، نمونه ای پیشرفته از سازه های طبیعی است که طی سال ها تکامل یافته است.

از سوی دیگر، در فرم های طبیعی دیگر، انعطاف پذیری معمولاً اولویت کمتری دارد و مشخصات دیگری اهمیت بیشتری می یابد. به عنوان مثال، در مواردی که مصالح محدود است یا اندازه طرح تاثیر زیادی بر وزن سازه دارد، طبیعت نمی تواند مقاومت و انعطاف کافی را تنها با یک پوسته خارجی تامین کند. برای نمونه، پوسته تخم پرندگان نیازی به انعطاف ندارد و فقط باید جوجه را با حداقل مصالح محافظت کند. همچنین در درختان، ترکیب سازه و پوسته با توجه به اندازه درخت تعیین می شود.

این قیاس را می توان در سازه های انسانی نیز مشاهده کرد. در ساختمان های ساده تر مانند خانه های قدیمی یا کلیساها، معمولاً پوسته خارجی و اسکلت درونی یکی هستند. البته استثناهایی مانند چادر سرخ پوستان به نام «ته پی» وجود دارد که اسکلت مجزا و پوشش بیرونی متفاوتی دارد.

برای سادگی، در سازه های کوچک و با عملکرد ثابت، فرم های سازه ای اغلب مشابه اند. اما در سازه های بزرگ تر با دهانه آزاد، مانند دفاتر اداری، فروشگاه ها و سالن های ورزشی، معمولاً از سیستم های سازه ای متفاوتی استفاده می شود که شامل تیر و ستون (مشابه اسکلت داخلی حیوانات) است و نمای ساختمان نقش پوسته خارجی را ایفا می کند. در برخی موارد، وزن زیاد مصالح پوشش خارجی که نقشی در باربری ندارند، باعث کاهش پایداری سازه می شود. در این حالت، پوسته خارجی به عنوان تکیه گاه اصلی در نظر گرفته می شود که نمونه بارز آن گنبدها هستند.

درس هایی از طبیعت برای طراحان

در طبیعت، تمایل عمیق و بی قید و شرطی به ترکیب کارایی سازه ای و عملکرد به وضوح دیده می شود. فرم هایی مانند حرکت بال پرندگان در پرواز، نوسان شاخه های درخت در باد، یا قدرت و زیبایی پرش یک اسب یا گربه، نمونه هایی از زیبایی خوشایند هستند که طبیعت خلق کرده است. فرآیند شکل گیری این فرم های طبیعی که به آن ها «ذات» می گوییم، طی میلیون ها سال تکامل یافته است. این فرم ها در طول قرون متمادی برای پاسخگویی به نیازهای محیطی مانند اقلیم، دسترسی به غذا و پناهگاه توسعه یافته اند. تحلیل عوامل و محدودیت های عملکردی و سازه ای، بسیاری از این نیازها را خلاصه می کند.

پیشرفت های تصادفی در فرم های سازه ای که در دوره های مختلف رخ می دهد، می تواند منجر به برتری فرم های جدید نسبت به فرم های پیشین یا بالعکس به شکست و خرابی آن ها شود. وقتی شکست رخ می دهد، یعنی نیازهای سازه ای و ایده آل های عملکردی به خوبی هماهنگ نبوده اند. به عنوان مثال، جهش ژنتیکی ممکن است استخوانی با مقاومت دو برابر و نصف مصالح مصرفی نسبت به نمونه های قبلی ایجاد کند، اما اگر رباط های اتصال دهنده استخوان به سایر بخش ها تغییر نکرده باشند، چنین فرمی، باوجود مقاومت بیشتر، کاربردی نخواهد بود. مثال دیگر افزایش طول بال پرندگان است که می تواند ارتفاع پرواز را افزایش دهد، اما اگر سازه بال ضعیف باشد و در هنگام بال زدن بشکند، این فرم هرچند عملکردی، کارایی سازه ای لازم را نخواهد داشت و محکوم به شکست است. موفقیت واقعی زمانی به دست می آید که ترکیبی متعادل از نیازهای سازه ای و عملکردی تامین شود.

این بحث در طراحی ساختمان ها نیز صادق است؛ نمی توان گفت طرحی کاملاً موفق یا کاملاً ناموفق است. در همه ساختمان ها باید تعادلی بین نیازهای سازه ای و اهداف عملکردی برقرار باشد و در عین حال ساختمان به عنوان یک کل از نظر زیبایی شناسی نیز خوشایند باشد. مقایسه ساختمان ها با آنچه در طبیعت شکل گرفته، تنها بخشی از نیازهای طراحی را پوشش می دهد، چرا که طراحی ساختمان تحت تاثیر گستره وسیعی از عوامل سیاسی، اجتماعی، انسانی و زمینه محیطی قرار دارد؛ عواملی که بیشتر از نیروهای طبیعی در نتیجه نهایی اثرگذارند. بنابراین نمی توان هیچ طرح ساختمانی را دقیقاً مشابه فرم های طبیعی کاملاً صحیح یا نادرست دانست، زیرا تعادل میان این عوامل متعدد، انتخاب های متنوعی را ایجاد می کند.

تقلید از طبیعت

در بعضی موارد هنگام بحث در مورد فرم سازه ای ، مقایسه ای غلط بین فرم های طبیعی و دست ساخته های انسان صورت می گیرد. به عنوان مثال می توان به مقایسه اشتباه بتن که اطراف آرماتور های فولادی را می پوشاند با ماهیچه های بدن حیوانات که اطراف استخوان ها را می پوشانند ، اشاره کرد. ظاهرا این چهار عامل( فولاد، بتن،ماهیچه و استخوان ) با هم مشابه اند ولی در حقیقت اگر نقش هر یک از اجزا را در ترکیبات آنها یعنی بتن مسلح و استخوان و ماهیچه در نظر بگیریم، چنین مقایسه ای کاملا اشتباه است. استفاده از ماهیچه و استخوان برای تامین مقاومت خمشی نمونه ای عالی از تکنولوژی موجود در طبیعت است. به عنوان مثال در بازوی انسان، هنگامی که دست انسان یک وزنه را به شکل افقی و رو به پایین نگاه می دارد(تصاویر 18 و 19)، طره بازو، خمشی رو به پایین را تجربه می کند. هر عضو سازه ای (مانند بازوی انسان)در مقابل خمش با تولید نیروهای کششی و فشاری به شکل زوج نیرو که منتج به ایجاد گشتاور می شوند، مقاومت می کند.

در بازوی انسان نیروی فشاری توسط استخوان ها و نیروی کششی توسط ماهیچه ها تامین می شود در حالی که در یک تیر بتی مسلح ، میله ای فولادی مقاومت کششی و بتن مقاومت فشاری ایجاد می نماید. علیرغم شباهت ظاهری بین استخوان ها با میله های فولادی و بتن،این اجزا نقش کاملا متفاوت در تامین مقاومت خمشی دارند. با وجود عدم شباهت ظاهری ماهیچه و استخوان با اعضای عمودی در پنجره ها(تصویر 20)، این نمونه ای مناسب برای مقایسه دست ساخته انسان با آن چیزی است که در طبیعت اتفاق می افتد. در این حالت اعضای عمودی به عنوان تیر های عمودی عمل می کنند که پانل های شیشه ای را نگاه می دارند. هنگامی که نیروی فشار باد از یک سمت به جداره شفاف وارد می شود ،این اعضا باید در مقابل نیروی نیروی خمشی در دو جهت مقاومت نمایند ،مانند بازوی انسان که باید در برابر نیروهای وارد بر دست در دو جهت رو به بالا و رو به پایین مقاومت نماید.

فهرست مطالب

مقدمه ۴
فصل اول
بخش ۱: سازه های طبیعی … ۵
بخش ۲: نمونه های طبیعی ۱۱
بخش ۳: سازه های دارای اسکلت ۲۶
بخش ۴: درس هایی از طبیعت برای طراحان ۳۰
بخش ۵: تقلید از طبیعت …. ۳۴
بخش ۶: نتیجه گیری ۴۷
فصل دوم
بخش ۱: معماری طبیعی ….. ۵۰
بخش ۲: اصل و مبدا معماری …. ۵۲
بخش ۳: دگرگونی مدرنیسم ….. ۵۷
بخش ۴: انواع سازه ها . ۶۰
بخش ۵: ساختمانی همخوان با باد …. …..۶۹
بخش ۶: عکس هایی از ماکت استخر
که از طرح صدف الهام گرفته شده ۷۱
بخش ۷: خانه جنگل هانگی ۷۳
فصل سوم
بخش ۱: هندسه فراکتال …. ۷۶
بخش ۲: فراکتال های هندسی … ۷۹
بخش ۳: نمونه های فراکتال ۸۲
بخش ۴: خصوصیات اشکال فراکتال ۹۰
بخش ۵: فراکتال و معماری معاصر …. ۹۴
منابع و مآخذ ۹۶