الگوریتم طراحی ویدیوهای نوری با استفاده از مدلسازی پارامتریک

🟢 بیان مسئله (نسخه تکمیل‌شده با تأکید امنیتی) ساختمان‌های زیرزمینی، به‌ویژه آن‌هایی که برای کاربری‌های دفاعی و امنیتی طراحی می‌شوند، از حساس‌ترین گونه‌های معماری محسوب می‌گردند. این فضاها به دلیل دفن کامل در خاک، مزیت‌هایی چون استتار، مقاومت در برابر تهدیدات و کاهش ریسک شناسایی دارند، اما در مقابل با چالش‌های جدی نیز روبه‌رو هستند. مهم‌ترین این چالش‌ها شامل کمبود نور طبیعی، محدودیت تهویهٔ هوا و الزامات امنیتی ویژه است. در چنین ساختمان‌هایی، نورگیرها یا ویدهای نوری (Light Wells) تنها ابزارهای اصلی برای ورود نور و تهویهٔ طبیعی به شمار می‌آیند. اما این ویدها، در عین حال که کیفیت فضایی را ارتقا می‌دهند، می‌توانند به‌عنوان نقاط آسیب‌پذیر امنیتی عمل کنند. دهانه‌های وید در سطح زمین در صورت طراحی نادرست می‌توانند: دید مستقیم به فضاهای داخلی ایجاد کنند و سطح محرمانگی فضا را کاهش دهند. به‌عنوان مسیر نفوذ یا حمله مورد استفاده قرار گیرند. موجب تضعیف سازه‌ای در پوستهٔ حفاظتی بالایی ساختمان شوند. در برابر امواج انفجار یا ترکش‌ها مقاومت کافی نداشته باشند. از سوی دیگر، باید توجه داشت که مسیر و زاویهٔ تابش خورشید در طول روز تغییر می‌کند. در نتیجه، کیفیت نور ورودی در ساعات مختلف روز متفاوت است. این تغییرات در ساختمان‌های زیرزمینی سه‌طبقه، که عمق و فاصلهٔ طبقات از سطح زمین بیشتر است، اهمیت بسیار بالاتری پیدا می‌کند. اگر ویدها به‌صورت غیرهوشمندانه و عمودی زیر هم قرار گیرند، نه تنها خطرات امنیتی افزایش می‌یابد، بلکه نور نیز به شکل ناکافی و نامتعادل به طبقات پایین می‌رسد. بنابراین ضروری است که طراحی ویدها به گونه‌ای صورت گیرد که در ساعات اداری (8 تا 16) – یعنی بازه‌ای که بیشترین بهره‌برداری از فضا انجام می‌شود – بهینه‌ترین نور طبیعی وارد طبقات شود، در حالی که دید مستقیم و آسیب‌پذیری امنیتی به حداقل برسد. به همین دلیل، مسئلهٔ اصلی این پژوهش، توسعهٔ یک الگوریتم پارامتریک در محیط Grasshopper است که بتواند با توجه به شرایط هر پروژه (تعداد طبقات تا سه طبقه، مساحت و نوع فضاها) بهترین ترکیب از تعداد، ابعاد و محل ویدهای نوری را پیشنهاد دهد. در این الگوریتم، سه معیار اصلی هم‌زمان مدنظر قرار می‌گیرد: نورگیری بهینه در ساعات اداری، تهویهٔ طبیعی کارآمد، رعایت الزامات امنیتی و دفاعی شامل جلوگیری از ایجاد دید مستقیم، طراحی شکست در مسیر نور برای افزایش محرمانگی، محدودسازی سطح دهانه‌ها در مقیاس شهری، و تقویت پوستهٔ بالایی در برابر تهدیدات بالقوه. این پژوهش به دنبال آن است که نشان دهد چگونه می‌توان با یک رویکرد الگوریتمی و علمی، بین نیازهای معماری و الزامات دفاعی تعادل ایجاد کرد و به الگوی طراحی نوینی برای معماری زیرزمینی دست یافت.