بخشی از مقاله
بررسی و تحلیل تاثیرات تکنولوژی و فن آوری های نوین بر ساختار معماری فرم های گنبدی شکل
چکیده
الگوهای معماری اجدادی ما استفاده از روش ها و مصالح جدید به منظور افزایش سرعت ساخت، سبک سازی، افزایش عمر مفید ونیز مقاوم نمودن ساختمان در برابر زلزله را بیش از پیش مطرح کرده است .حل مشکلاتی نظیر زمان طولانی اجرا عمر مفید کم ویا هزینه زیاد اجرای ساختمان ها نیازمند ارائه راهکارهایی به منظور استفاده عملی از روش های نوین ومصالح ساختمانی جدید جهت کاهش وزن و کاهش زمان ساخت , دوام بیشتر ونهایتا کاهش هزینه اجراست. یکی از موارد در سبک سازی سقف استفاده از فرم گنبد است که یک عنصر پایدار و مقاوم در برابر زلزله و یک عنصر یادمانی است. استفاده از گنبد ها روش آسان و اقتصادی جهت پوشش سطوح یکپارچه بدون ستونگذاری در داخل می باشد. گنبد ها از دیرباز در معماری ایران بکار گرفته شده اند. توسعه گنبدها در ایران در روزگاران قدیم با سنگ و به تدریج آجرکاری و مصالح سنگی بوده است. سپس در عصر مدرن ابتدا آهن برای نخستین بار برای چهار چوب اسکلتی ساختارهای گنبدی بکار رفت و سپس بطور وسیعی از بتن ساده با فشار مقاومت خوب در بناهای جدید برای اجرای گنبد ها استفاده گردید. اضافه کردن فلز برای مسلح کردن در برابر کشش، راهکاری جدید در مهندسی سازه بوجود آورد که منجر به ساخت گنبد های مدرن توسط بتن مسلح گردید.همچنین از گنبدهای فولادی، گنبد های آلومینیومی و گنبد های چوبی وسایر روشها برای ساخت گنبد استفاده شده است.این مطالعه که با روش تحلیلی – توصیفی و مطالعات کتابخانه ای وبه طور مقایسه ای انجام شده است تحلیل گنبدهای سنتی وساختار معماری آنها مورد بررسی قرارگرفته ودرادامه تاثیر تکنولوژی های نوین درشکل گیری فرم های متنوع گنبدی شکل با ساختاری متفاوت جهت استفاده بهینه از فضا وبهبود کیفیت فضای معماری مورد مداقه قرار گرفته ونهایتا باجایگزین شدن این نوع گنبدها به جای گنبدهای سنتی وارد دنیای جدیدی از فضای معماری شویم.
واژگان کلیدی : صنعتی سازی، گنبدهای سنتی ، گنبدهای مدرن ،تکنولوژی
مقدمه
الگوهای معماری اجدادی ما استفاده از روش ها و مصالح جدید به منظور افزایش سرعت ساخت، سبک سازی، افزایش عمر مفید ونیز مقاوم نمودن ساختمان در برابر زلزله را بیش از پیش مطرح کرده است .حل مشکلاتی نظیر زمان طولانی اجرا عمر مفید کم ویا هزینه زیاد اجرای ساختمان ها نیازمند ارائه راهکارهایی به منظور استفاده عملی از روش های نوین ومصالح ساختمانی جدید جهت کاهش وزن و کاهش زمان ساخت , دوام بیشتر ونهایتا کاهش هزینه اجراست.به منظور اجرایی شدن راهبرد صنعتی سازی ساختمان در کشور، استفاده از سیستمهای نوین ساختمانی و به کارگیری گسترده اجزای پیش ساخته و
1
تولید شده با روشهای صنعتی، اجتناب ناپذیر می باشد. در صنعتی سازی ساختمان، هر چیزی مشخص است که در کجا به کار برده خواهد شد؛ لذا حجم فعالیت های محاسباتی و مهندسی افزایش می یابد. افزایش حجم این فعالیت ها نه تنها عملکرد کلی زنجیره تولید را کاهش نمی دهد، بلکه بر کل فرایند تاثیر مثبت می گذارد.. توسعه گنبدها در ایران در روزگاران قدیم با سنگ و به تدریج آجرکاری و مصالح سنگی بوده است. سپس در عصر مدرن ابتدا آهن برای نخستین بار برای چهار چوب اسکلتی ساختارهای گنبدی بکار رفت و سپس بطور وسیعی از بتن ساده با فشار مقاومت خوب در بناهای جدید برای اجرای گنبد ها استفاده گردید. اضافه کردن فلز برای مسلح کردن در برابر کشش، راهکاری جدید در مهندسی سازه بوجود آورد که منجر به ساخت گنبد های مدرن توسط بتن مسلح گردید.همچنین از گنبدهای فولادی، گنبد های آلومینیومی و گنبد های چوبی وسایر روشها برای ساخت گنبد استفاده شده است. با توجه به تعاریف و مزایایی که برای صنعتی سازی برخواهیم شمرداز آنجا که در بین الگوهای فروانی که در کتاب استاد پیرنیانیز به آنها اشاره شده است، گنبد ارزش تاریخی وقدمت بیشتری نسبت به بقیه دارد ( زرتشتی ها در آتشکده ها از گنبد به عنوان نماد آسمان به وفور استفاده کردند) واز نظر سازه ای هم از جمله مسایلی چون سبک سازی و استفاده از مصالح مناسب و سایر محاسن که بر خواهیم شمرد ودر بحث صنعتی سازی نیز مد نظر است، بیشترین توجه در این تحقیق به تاثیر صنعتی سازی برشکل گیری گنبدها و فرم های گنبدی در راستای حفظ هویت فضای معماری گذشته و ایجاد کیفیت فضایی بهتر است
. برای شروع بحث ابتدا از جنبه سبک سازی به موضوع پرداخته شده است. اینکه روشهای بکار رفته در گنبدهای سنتی چطور وتا چه اندازه در سبک سازی موفق بوده اند و بایستی برای بهبود این روشها و ماندگاری الگوهای برجسته معماری ، چگونه از صنعتی سازی و فن آوری های نوواستفاده از مصالح نوین بهره جست .
مفاهیم و ابعاد صنعتی سازی ساختمان
در یک تعریف جامع، صنعتی سازی به معنای یک پارادایم تولید است که شامل روش هایی است که میزان استفاده منابع و نیروی کار را با بهینه سازی کاربرد تجهیزات و تکنولوژی در فرآیندها بهبود می دهد.
صنعتی سازی، فرآیندی است که با بهبود کیفیت، زمان ساخت و استفاده از نیروی کار منجر به افزایش خروجی سیستم و بهینه سازی بهره-برداری از تجهیزات، تسهیلات و تکنولوژی می گردد. بنابراین ما درباره کارخانه هایی صحبت می کنیم که هر نوع از قطعات را تولید می کنند تا در ساخت و ساز نصب گردد و هدف این شیوه تولید بهبود ایمنی، کیفیت ، هزینه و سطوح خروجی است.
در شیوه تولید صنعتی، تولید قطعات ساختمانی از قبیل بلوکها، تیرچه ها، پانلهای پیش ساخته، تیرها و ستونهای فلزیی و بتنی، شبکه های فلزی، قطعات گچی بتنی و… براساس شیوه و استاندارد واحد، به صورت متمرکز ساخته شده و در نهایت به صورت مکانیزه و صنعتی نیز نصب و اجرا میشود. در تولید صنعتی از آنجایی که استانداردهای لازم و مشخص تعیین شده است، امکان تولید مدولار در این شیوه وجود دارد و از اتلاف منابع تاحد بسیاری کاسته و به سرعت تولید میافزاید. بنابراین یکی از پیش نیازهای اولیه تولید »تمام صنعتی« تبیین و تعریف استانداردهای ساختمانی باتوجه به ویژگیهای اقلیمی، فرهنگی نیازهای انسانی است.در تولید تمام صنعتی، علاوه بر تولید بخش سازهای ساختمان، بخش نرم و غیر سازهای نیز براساس تولید مدولار در کارخانه تولید می شود. تمامیاجزاء ساختمان بر اساس یک روش و طی یک فرآیند هماهنگ تولید شده و برای نصب به محل اجرای پروژه منتقل میشود. به علت تولید در یک سیستم واحد و هماهنگ، امکان نصب مکانیزه قطعات نیز وجود دارد و دخالت نیروی انسانی به حداقل ممکن میرسد. این مسئله تاحد بسیاری ضریب خطاهای انسانی را در هنگام تولید پائین میآورد و موجب افزایش کیفیت وایمنی ساختمان، و سرعت تولید و در نتیجه قیمت تمام شده میشود.بدون تردید با وجود روند روبه رشد بهره گیری از فناوری های نوین ومصالح جدید هرچه سریع تر علاوه بر تدوین دستورالعملهای اجرایی این فناوری ها و شاخص های ارزیابی، تدوین معیارهای ارزیابی در بخش های دیگر ارزیابی فناوری های نوین ساختمان، از جمله حریق، انرژی، آکوستیک و فرهنگی ضروری بنظر می رسد.
2
با تغییرات سریع شرایط صنعت ساختمان و معرفی سیستم های جدید با قابلیت های و پارامترهای ارزیابی متفاوت، ضرایب و سوالات تعریف شده بخش سازه و معماری نیز نیازمند اصلاح و بروز رسانی است.
به کارگیری فناوری های نوین و شیوه ساخت به سبک تولید صنعتی زمانی میسر خواهد بود که توان علمی، فنی و اجرایی کشور با آگاهی و دانش فنی لازم و هدایت متخصصین صنعت ساختمان، بر اساس سبک معماری سنتی هر منطقه و نیازهای کشور به تعیین نقاط ضعف و قوت، ویژگی ها و الزامات هر یک از فناوری ها پرداخته و نهایتا مدل بومی فناوری نوین، تعریف شود.
تکنولوژی سنتی – گنبدهای ایرانی
همانگونه که معماری ایرانی همواره بیشترین توجه را به جنبه های مثبت معماری از قبیل منطق ، اصول ایستایی ، مسائل فنی و علمی بنا ، مقیاس انسانی ، استفاده از مصالح محلی ، صرفه جویی و سبک سازی ساختمان و ... معطوف می کرده است . نیازجامعه از همه نظر، اقتصادی، فرهنگی، اجتماعی، گردشگری و... به حفظ و احیای سبک سازی یکی از مباحث نوین در علم ساختمان است که روز به روز در حال گسترش و پیشرفت میباشد. این فن آوری عبارتست از کاهش وزن تمام شده ساختمان با استفاده از تکنیک های نوین ساخت مصالح جدید و بهینه سازی روش های اجرا کاهش وزن ساختمان علاوه بر صرفه جویی در هزینه زمان و انرژی زیان های ناشی از حوادث طبیعی مانند زلزله را کاهش داده و صدمات ناشی از وزن زیاد ساختمان را به حداقل میرساند.
4
گنبد های کاه گلی در سرخس
برای بکارگیری تکنیک های سبک سازی نخست باید به مسئله اول علل سنگین شدن وزن ساختمان توجه کافی شود پس از شناخت این علل و عوامل باید جهت حذف یا به حداقل رساندن تاثیر آنها ووزن تمام شده ساختمان تلاش نمود . در معماری ایرانی هیچ کاری منحصرا به قصد تزئین انجام نمی گیرد . بلکه تمام موارد ضروری و مفید و به نحوی از انحاء زیبا و چشم نواز اجرا می گردد و نمودی تزئینی دارد . احداث کته ، طاقچه و رف ، جهت سبک کردن قسمتهای غیر باربر دیوار و همچنین به منظور گذاردن و نگهداری وسایل و لوازم مورد نیاز ایجاد سقف کاذب به صورت کاربندی ، خوانچه ، شبکه چوبی ، لمبه کوبی و غیره ، برای دو پوشه کردن سقف به منظور ایزولاسیون حرارتی و صوتی و به ضرورت تامین فضایی با مقیاس انسانی. در بخش بزرگی از ایران استفاده از خاک طبیعی و شکل دادن به آن به صورت پخته و در نوع پیشرفته تر آن آجرهای پخته مرسوم بوده است . آجر که در گروه مصالح سنگین می باشد اصلی ترین مصالح در معماری اسلامی ایران است . مقاومت فشاری آجر، معماری دیوار باربر طاق و گنبد را ایجاد می کند .
مواردی از سبک سازی ساختمانها که در بناهای سنتی ما وجود دارد را به عنوان نمونه اشاره میشود:
-1 استفاده از فرم گنبد
یکی از موارد در سبک سازی سقف استفاده از فرم گنبد است که یک عنصر پایدار و مقاوم در برابر زلزله و یک عنصر یادمانی است و همچنین چون نسبت جرم به حجم آن نا چیز است یکی از بهینه ترین فرم ها از نظر جرمی به نسبت حجم زیاد آن است. نحوه پیدایش گنبد در صورتی که براساس تقاضا و امکان پاسخگویی به نیازها جستجو شود، لاجرم مواردی را یادآور می شود که شامل احساس نیاز به دهانههای وسیع، ارتفاع بلند، شکوه بنا و عظمت آن و از طرف دیگر محدودیتهای مرتبط با مقاومت مصالح، مهارت کارگران و فن آوریهای روزگار خویش است.
استاد محمد کریم پیرنیا، پیدایش گنبد را از هزاره دوم و ساخت آن را توسط ایرانیان بر می شمارد، وی معتقد است که طاق و گنبد و چفد (قوس) در ایران پیشینهای کهن داشته و معماران روزگار باستان نمونههایی شگفتی از آن را در معبد چغازنبیل و آرامگاههای سردابی ساخته اند. همچنین طاق و چفد ایرانی تابع فلسفه بر مبنای ریاضی ویژه است که پایگاهی ارجمند در معماری و فن ساختمان دارد. وی معتقد است در میان پدیدههای شگفت معماری، گنبد پایگاه بلندی دارد و اشاره میکند که دلایل بسیاری وجود دارد که این پدیده شگفت آور زاده نبوغ ایرانی است. دکتر باقرآیت االله زاده شیرازی معتقد است سازه
5
گنبد، پیش از اسلام نیز در معماری ایرانی وجود داشته است. با ورود اسلام به ایران نه تنها این دین با مظاهر فرهنگ ایرانی به مقابله برنخواست، بلکه آن دسته از جلوههای فرهنگ مانند گنبد را در بناهای مذهبی مورد استفاده قرار داد ".
اندره گدار و همکاران در کتاب آثار ایران (گدار، (1387 ابتکار عمل ایرانیان در ساخت گنبد را خصیصه پر ارزش و مبین ابتکاری میداند که ایرانیان برای هماهنگ ساختن گنبد با مربع زیر سقف از خود نشان دادهاند، علاوه بر این ساخت طاقها در ایران بدون کمک چوب بست را آنچنان راحت و آسان بر می-شمارد که با مصالحی ناچیز و در مدت زمانی اندک ساخته میشود که این روش ماهرانه را در نتیجه دستاورد تجربهای بسیار طولانی قلمداد میکند.
-2 گنبدهای دو پوسته و سبک سازی بین آن
اصل تناسبات در داخل و خارج بنا و هماهنگی این دو که به نوعی سبک سازی مدرن محسوب می شود منجر به خلق گنبدهای دو پوسته می شود که یک پوسته داخلی دارد . پوسته خارجی گنبد پوسته سازی اصلی و مقاوم آن است و پوسته داخلی تنظیم کننده اشل انسانی در درون فضا و تنظیم کننده شرایط محیط زیست انسانی می باشد.
استفاده از قوس های خوانچه پوش علاوه بر سبک سازی در ایجاد تعادل دمای محیط داخلی و خارجی هم موثر است.
سبک سازی دیواره ها و جرزها به وسیله طاقچه سازی گنبد جبلیه کرمان را به اوایل دوره اسلامی نسبت می دهند . این گنبد بر روی یک هشت ضلعی بر پا شده است.
6
دیوار بنا به وسیله طاقچه های زیادی سبک شده و این از خصوصیات مهم این بنا می باشد همچنین گنبد تا ارتفاع بالای شکرگاه دارای ضخامتی در حدود 180 متر است و ازآن به بعد ضخامت آن به طور فاحشی کم می شود و به حدود 60 سانتی متر می رسد.حسن دیگر گنبدهای ایرانی که توسط استاد پیرنیا به آن اشاره شده (پیرنیا، (1351 ، انتخاب شکلهائی مبتنی بر اصول دقیق ریاضی بوده است به نحوی که از رانش آنها ممانعت به عمل آورده و موجبات صرفه جوئی در مصالح را فراهم میکرده است، استاد پیرنیا این خصیصه گنبدهای ایرانی و تمایز آن با سایر گنبدها را چنین تشریح میکند:
"در سرزمینهای دیگر (مثلاً روم) شکل نیمکره را برای گنبد بر میگزیدند و چون میانتار رانش بر منحنی آن منطبق نمیشد ناچار بودند که کنالههای آن را هرچه سطبرتر کنند تا در برابر رانش سدی باشد، در صورتیکه معماران ایرانی نیمدایره را برای پوشش مناسب نمی دانستند و شکلهائی نظیر تخم مرغی و هلو چینی و بیز را انتخاب میکردند که خود به خود میانتار رانش بود و این حسن انتخاب (که بر اصول دقیق ریاضی نهاده بود) باعث میشد که بتواند طبره یا ضخامت گنبد را در خاستگاه و پاکار تنها به اندازه یک شانزدهم دهانه بگیرند )که البته هرچه بالاتر میرفت نازک میشد تا به کلاله برسد) " علی اکبر سعیدی اشاره میکند که " چنانچه گنبد به صورت نیمکره باشد در پای گنبد رانش وجود ندارد و اگر نیمکره کمتر باشد (به صورت عرقچین ) در حلقه انتهایی رانش باید مهار گردد" ولی در ادامه توضیح میدهد که به دلیل سایه و آفتاب گیر بودن سطح گنبد، قرار گرفتن بار برف به صورت نامتقارن در پای گنبدی که به صورت نیمکره است نیروی افقی ایجاد میشود. استاد پیرنیا معتقد است (پیرنیا، (1351 که " نفوذ روش گنبد سازی ایرانی در باختر زمین (که شاید اندکی پس از حمله مغول آغاز شده) تحول چشم گیری در معماری آن مناطق به وجود آورده است" و میافزاید که انتخاب شکل تخم مرغی به جای نیم کره برای گنبد زیرین و استفاده از پوشش زیرین (مانند ایران) به معماران مغرب زمین امکان داده است که گنبد نازک و خوش اندامی پدید آورند." او معتقد است که بالاخره فن گنبد سازی ایرانی روش پوششهای پوسته ای را در عصر ما به ارمغان آورده چنانکه پیش از آن هم شاهکارهائی چون گنبد "سن پیرا" از هنر بارور ایرانی زاده بود.
-3شکلها، تناسبات و سیستمهای سازه ای در گنبدهای ایرانی
سازه گنبد به خصوص گنبدهای ایرانی بدلیل پیروی از شکلهای هندسی خاص، از مقاومت ذاتی قابل ملاحظه ای در مقایسه با دیگر شکلهای هندسی برخوردارند. استفاده از این ویژگی ذاتی امروزه در مباحث سازههای بتنی پوستهای نازک تسری یافته، جایگاه ویژه ای در طراحی و اجرای اینگونه سازهها پیدا کرده است.
استاد پیرنیا در شمارههای 136 و 137 مجله هنر مردم (پیرنیا، (1351 ضمن تاکید بر دو پوش بودن گنبدهای ایرانی، متذکر شده که پوشش زیرین همیشه به شکل نصف تخم مرغ بوده و از انواع شکلهای رک (مخروطی و هرمی)، خاگی (تخم مرغی)، نار(پیازی)و شپدری پیروی میکرده است. نوشتار او در نشریه اثر (1370) با اشاره به اعتقاد پیشینیان مبنی بر اینکه اگر تخم مرغ را به طور عمودی روی زمین نگه دارند حتی اگر شتر هم پا روی آن بگذارد نمی-شکند، بر مقاومت فوق العاده پوسته بیضوی در مقایسه با پوسته نیم دایره تاکید میکند، وی گنبدها را به دو دسته پیوسته و گسسته تقسیم کرده، توضیح میدهد:
7
گنبد مسجد امام اصفهان
"گنبدهای پیش از اسلام و همچنین گنبدهایی مانند گنبد سلطانیه و شیخ لطف االله و گنبد خاکی جامع اصفهان دو پوش پیوسته است چنانکه گاهی دو پوسته بی هیچ واسطه ای به هم متصل می شد و گاهی هم فقط صندوقه یا کندو و شیاره ای میان آنها فاصله بوده است". او گنبدهای گسسته را به دو دسته بندی کلی تقسیم کرده میافزاید " گنبدهای گسسته گاهی دو پوشه در کلاله از هم فاصله میگیرد مانند گنبد جامع یزد و جامع گلپایگان و اغلب گنبدهای قرن هفتم به بعد" و گاه" پوسته بیرونی با فاصله چشم گیری از گنبد زیرین استوار میشود مانند گنبد آستانه مطهر حضرت رضا (ع)و گنبد سهل بن علی در آستانه اراک و مسجد شاه و مدرسه مادرشاه اصفهان".
سیستمهای سازه ای در گنبدهای ایرانی بستگی به طول دهانه و ارتفاع و نوع مصالح، متنوع و مدبرانه تعیین میشدهاند.
8
تکنولوژی صنعتی - گنبدهای مدرن
فرم های گنبدی حاصل دوران یک خط منحنی حول یک محور می باشند . گنبد یکی از طبیعی ترین فرم ها نسبت به بقیه می باشد. انواع فرم های گنبدی را می توان بصورت گنبد های نیمکره ای ، بیضوی و مخروطی تقسیم بندی نمود .
گنبد سازه ای با رویه کروی است که پلان دایره ای دارد و از مصالح صلب و پیوسته، مانند بتن مسلح،یا از عناصر خطی کوتاه، مثلا به صورت گنبدهای مشبک کروی، ساخته می شود. گنبد شببه قوس چرخش یافته است، با این تفاوت که نیروهای محیطی در آن ایجاد می شوند که در نزدیکی تاج فشاری ودر بخش های پایین کششی اند.((a0
نیروهای نصف النهاری همیشه تحت بارگذاری کاملا عمودی، حالت فشاری دارند.((a4
9
