مدرسه چهارطاق

موقعیت:

مدرسه چهارطاق در روستای بیدان پنج شهرستان بافق، استان یزد در اقلیم گرم و خشک طراحی شده است. استقرار مدرسه در منطقه دورافتاده استان، کنترل هزینه ها در طراحی و استفاده از مصالح بومی از جمله محدودیت های طراحی  بوده است.

کانسپت:

اوریگامی به عنوان کانسپتی در طراحی سازهاین مدرسه در نظر گرفته شده است. ” نمکدون” یکی از احجام کاغذ و تا است که قابلیت باز و بسته شدن را دارد. درطراحی سازه مدرسه در اقلیم گرم و خشک مواردی از قبیل گرمای هوا و طوفان شن شدید باعث شد استراتژی هایی برای نورگیری و محافظت از کلاسها در برابر طوفان در نظر گرفته شود. لذا امکان باز و بسته شدن سازه با کانسپت نمکدون در این سازه کارامد بوده است.

در کانسپت و طرح اولیه مدرسه، فرم نمکدون به شکل پوسته های بتنی روی حجم اصلی اعمال شد که به مرور و با توجه به عملکرد کلی بنا تغییراتی در فرم آن ایجاد شد (شکل 1).یکی از عوامل مهم و تاثیرگذار در تغییر فرم و حجم

بنا خاصیت بادگیری از جبهه های دارای باد مطلوب است. بنابراین شکستگی پوسته در قسمت فوقانی و تغییر ارتفاع حجمی توانست این عامل را بهبود بخشد(شکل 2). این مدرسه که متشکل از 4 پوسته مجزا است این قابلیت را دارد که در هنگام طوفان بسته شده و از کلاسها در برابر طوفان محافظت کند و در سایر مواقع برای نورگیری و خنک شدن فضاها این پوسته باز باشد.

شکل (1)

شکل (2)

شمسه، بعنوان دومین کانسپت طرح بوده که از جمله طرح های اسلیمی است و در معماری سنتی ایران کاربرد فراوان داشته است.

سومین کانسپت در طراحی این مدرسه هندسه فرکتال است که نشان دهنده رشد و زایش است.

استفاده از ایده “تولید آب از هوا ” در معماری مدرسه :

تولید آب ازهوا

یکی از موانع و معضلات طراحی در اقلیم گرم و خشک و بیابانی کمبود و نبود آب است که شامل عوامل اقلیمی و انسانی است. کنش های انسانی باعث گرم شدن زمین ، افزایش دما و تغییر در الگوی بارش باران می شود.یکی از راه حل هایی که دانشمندان در دانشگاه برکلی کالیفرنیا برای این عامل به آن دست یافتند، سیستم تولید آب از هوا است.

 این سیستم دارای یک پنل شیشه ای است.در هنگام شب پودری که آن را ساختار ارگانیک فلز نام نهاده اند و دارای ساختار مولکولی و اسفنجی است روی این پنل در معرض هوای محیط قرار میگیرد که قابلیت جذب رطوبت هوا را دارد. در طول روز پنل داخل محفظه ای شیشه ای قرار گرفته و با نور خورشید می تواند عمل تبخیر رطوبت حبس شده را انجام دهد. جداره سرد شیشه ای اطراف پنل باعث تقطیر بخار و تولید آب خالص می شود.از مزایای اصلی این سیستم،عدم استفاده از برق و قابلیت کار با نور خورشید است که میتواند به راحتی در اقلیم گرم و بیابانی استفاده شود.( برای اطلاعات بیشتر به فیلم مربوط رجوع کنید.)

در طراحی مدرسه چهارطاق که در اقلیم گرم و خشک قرار دارد، سازه به صورت پوسته های بتنی روی فضاهای آموزشی است.هدف از درنظر گرفتن این سازه که با الهام از پای شتر طراحی شده است، محافظت از کلاسها در برابر طوفان شن و گرما است. همچنین به منظور بهینه سازی فضاها و عملکردها، پنل های خورشیدی در سایزهای کوچک روی این پوسته ها قرار دارند که می توانند برق مصرفی مدرسه را تا حدی تامین کنند. به دلیل چالش کمبود آب در منطقه، ازایده تولید آب از هوا با توجه به نوع سازه استفاده شده است. بخشی از سازه پوسته ای روی فضاهای آموزشی، دارای قابلیت باز وبسته شدن است. در هنگام شب، سازه باز شده و پنل های طراحی شده در زیر فضاهای آموزشی به وسیله برق تولید شده از پنل های خورشیدی به بیرون و به هوای آزاد هدایت می شود و پس از جذب رطوبت هوا، در هنگام روز به محفظه شیشه ای داخل زمین که با خاک سرد احاطه شده بازمی گردد. عمل تقطیر انجام شده و آب تولید شده به وسیله لوله به مخزن اصلی آب  که در زیر زمین قرار دارد هدایت می شود.

حجم کلی مدرسه با سیستم تولید آب از هوا

دیتیل پوسته بتنی روی کلاسهای مدرسه و سیستم تولید آب ازطریق هوا

الهام از طبیعت در معماری

چشم شتر سه پلک دارد.

آیا میدانید عملکرد آن چیست؟

تعداد کمی از مردم می دانند که چشم شتر سه پلک دارد. دلیل این امر نیز معتبر است. علم می گوید که سه پلک در چشم شتر مربوط به محل زندگی آن است.اگر در مکان های شنی طوفان وجود داشته باشد یا باد شدیدی  بوزد، تاثیر مستقیم روی چشم دارد. سه پلک در چشم شتر از آن در برابر شن محافظت می کند. پلک سوم به عنوان محافظ برای جلوگیری از ورود شن و ماسه به چشم استفاده می شود. نه تنها پلک ها، به مرور زمان در بسیاری از قسمت های بدن آنها تغییراتی ایجاد می کند بلکه آنها را از تأثیرات آب و هوا و محیط محافظت می کند..

جزییات چشم شتر

اگر به شتر دقت کنید متوجه می شوید که موهای پرپشتی روی ابروها و مژه های آنها دیده می شود. آنها همچنین از ورود گرد و غبار، خاک و ماسه به چشم محافظت می کنند. با وزش باد شدید بسته می شوند. به این ترتیب ابروها و مژه ها، از آنها در برابر گرد و غبار و شن محافظت می کنند.

مژه های بلند برای محافظت از چشم در برابر طوفان شن

علاوه بر آن، ماهیچه های خاصی در بینی شتر وجود دارد که برای متوقف کردن شن و ماسه کار می کنند. به محض اینکه شن به بینی می رسد، این ماهیچه ها منقبض می شوند و ماسه نمی تواند به داخل بینی برسد.

گوش های آن در مقایسه با اندازه شتر بسیار کوچک است. در قسمت بیرونی و داخلی گوش نیز موهای زیادی وجود دارد. که از ورود گرد و خاک و ماسه به داخل آنها جلوگیری می کند. به این ترتیب بدن شتر به گونه ای ساخته می شود که برای زندگی در مکان های شنی مناسب است.

چرا پای شتر در شن فرو نمی رود؟

این مساله با موضوع فشار در فیزیک در ارتباط است. همانطور که میدانید هرچه نیروی مشخصی در سطح وسیع تری وارد شود فشار کمتری به آن سطح وارد میشود. شتر دارای پا های پهن است که سطح اتکای بیشتری برای آن روی زمین فراهم می کند که مانع فرو رفتن در شن می شود.

ایده از ” پای شتر” در معماری:

در روستای بیدان پنج مردم به علت نبود فضای مناسبی برای آموزش از این روستا مهاجرت کرده اند و ما با طراحی این مدرسه و قرار دادن امکانات و کاربری های متفاوت در این سایت سعی کردیم کیفیت زندگی در این روستا را ارتقاء دهیم.

یکی از چالش های این طراحی که به سبب اقلیم یزد و وجود زمین های شنی با آن روبه رو بودیم، مسئله سازه و چگونگی ساخت این بنا بود که برای حل این مشکل از فرم پای شتر در طراحی سازه مدرسه ، استفاده کردیم .این امر باعث همساز شدن این سازه با اقلیم منطقه شده است.

تصویر های زیر مربوط به پوسته خارجی روی کلاس ها است که وظیفه حفاظت از آن ها را دارد و از نظر سازه ای بسیار مهم هستند که با استفاده از  کانسپت پای شتر، برای مقاوم سازی و همسان سازی بیشتر این پوسته با اقلیم، از آن استفاده کردیم

پوسته بتنی روی فضاهای آموزشی با عملکرد بادگیر

استفاده از عملکرد چشم شتر  در طراحی معماری:

یکی دیگر از چالش های ما در این پروژه به سبب اقلیم منطقه، وزش باد های شدید و طوفان های شنی بود که با توجه به عملکرد چشم شتر، این عامل به عنوان کانسپتی در طراحی سازه معماری این مدرسه استفاده شد.

سازه این طرح به صورت پوسته دو قسمتی طراحی شده است. بخشی از آن به صورت ثابت بر روی کلاس ها و فضاهای آموزشی  قرار دارد و قسمت دیگر که دارای کانسپت “چشم شتر” است به صورت متحرک طراحی شده که بتواند هنگام طوفان شن  دید کلاس ها را ببندد و از فضاها در برابر طوفان محافظت نماید.

مجموعه متفاوت از مدرسه به صورت پوسته هایی روی فضاهای آموزشی با استفاده ازکانسپت های فوق

بازی شطرنج:

یکی دیگر از ایده های طرح که بازی شطرنج است به گونه ای که مهره ها به میله هایی وصل هستند و از زمین فاصله دارند. با جابجا کردن مهره ها توسط دانش آموزان، میله ها به صفحه اصلی بازی برخورد کرده و برق تولید میشود.