مقاله گنبد ، به روایت سازهای ایرانی

بخشی از مقاله

گنبد، به روایت سازهای ایرانی
چکیده
مهار نمودن طبیعت و غلبه بر نیروهای آسیب رسان از ابتدای خلقت جوهره اصلی تلاش و مبارزه بشر را برای بقا و ادامه زیست تشکیل می داده است، انسان همواره در حال مقابله و ستیز مستمر با مخاطرات طبیعی با هدف کاهش خسارات و آسیب های ناشی از آن بوده است. این در حالی است که بر خلاف نیروهای طبیعی آسیب رسان با اثر مستمر و در عین حال قابل پیش بینی، مقابله با انسان با نیروهای طبیعی و سوانح غير مستمر و غیر قابل پیش بینی مانند زلزله تنها معطوف به بعد از وقوع آنها می گردیده، زمانی که از هستی او چیز زیادی برای نجات دادن باقی نمانده است. نیروهایی با آسیب رسانی غیر مستقیم، غیر مستمر و قابل پیش بینی در شکل گیری الگوهای مزبور نقش اصلی و موثر ایفا نمایند. با وجود این باید اعتراف کنیم که لرزش زمین به خودی خود فاجعه نیست گرچه می تواند فاجعه بیافریند. توانایی یک سانحه طبیعی مانند زلزله در ایجاد یا عدم ایجاد فاجعه به طور مستقیم به آمادگی یا عدم آمادگی ما و محیط دست ساخت ما برای مقابله با آثار سوء و مخرب احتمالی آن بستگی دارد. در این مقاله به بررسی یک نمونه از معماری اقلیمی در سرزمینمان به نام گنبد پرداخته شده و فناوری های بومی آن به بحث کشیده شده است. همچنین این مقاله در پی آنست تا به بررسی ویژگی های سازهای گنبد با رویکرد خاص به مصالح مورد استفاده و پایداری اش در برابر زمین لرزه بپردازد و مصادیق پایدار بودن آن که باعث شده از دیر باز مورد استفاده قرار بگیرد را مورد بررسی قرار داده و در نهایت با تحلیل چگونگی هرچه بهتر مقاوم سازی بناهای تاریخی با رویکرد به آسمانه گنبد از دید سازهای مورد پژوهش قرار می دهیم.
کلمات کلیدی : بناهای تاریخی - گنبد - سازه - مقاوم سازی.

۱- مقدمه
خاک و باد و آتش و آب آورد سر خویش از جمله بیرون آورد
برای درک مفاهیم معماری ایرانی، باید دیدگاه ویژه فرهنگی را نیک دریافت که این مفاهیم در درون آن به وجود آمده است. آثار اندکی که از هر دوره تاریخی بجا مانده و به دست ما می رسد، چون در برگیرنده اطلاعاتی از آن دوره می باشد، واجد ارزش است همین ارزش ها و مانند آنهاست که حفاظت آثار تاریخی را به مثابه حفظ هویت و خاطرات جمعی یک ملت، لازم می نماید. یک اثر معماری پیش از آنکه به عنوان یک کالبد ساختمانی مطرح باشد منعکس کننده یک سلسله اندیشه ها و بازگو کننده راه و رسم زندگانی مردمان دوره خود است. بر جسته ترین خصوصیت معماری ایران اصل شفافیت آن است، و آن تکامل و حرکت از کیفیت مادی به کیفیت روحی است.
عناصر کالبدی معماری ایران را بر حسب کار کرد سازهای آنها به دو دسته ی کلی تقسیم می نمایند : عناصر سازه ای و عناصر تزئینی. که هر دو آنها لازم و ملزوم هم هستند؛ و آنچه پایداری یک ساختمان را در برابر گسل های فعال و زمین لرزه ها تضمین می کند سازه و یکپارچگی ساختمان است. در این بین استحکام بناهای تاریخی جدای از استحکام بناهای نو ساز امروزی باید بررسی شود که بیشتر ساختمان های بازمانده را می توان در غالب معماری بومی مورد پژوهش قرار داد پس می توان سه اصل کلی برای معماری اقلیمی در نظر گرفت: ۱- وجود هماهنگی میان عناصر سازنده بنا ۲- تنوع در بناهای بومی و عدم یکنواختی در آنها ۳- پیروی از قوانین و ضابطه های نانوشته (غير مدون) که متأثر از فرهنگ محیطی می باشند. نتیجه ای که به طور کلی می توان به دست داد این است که «بناهای تاریخی» تنها مربوط به گذشتگان و به عنوان میراثی از آنان نمی باشد و امروز نیز ما میتوانیم با تکیه بر ارزش های فرهنگیمان این نوع ساختمانها را احیا نماییم. باید اعتراف کنیم که لرزش زمین به خودی خود فاجعه نیست گرچه می تواند فاجعه بیافریند. توانایی یک سانحه طبیعی مانند زلزله در ایجاد یا عدم ایجاد فاجعه به طور مستقیم به آمادگی یا عدم آمادگی ما و محیط دست ساخت ما برای مقابله با آثار سوء و مخرب احتمالی آن بستگی دارد.
۲- گنبد
قرار گیری ایران در اقلیم گرم و خشک از یک سو و زلزله خیز بودن این سرزمین، از سوی دیگر، معماری خاصی را در آن شکل داده است؛ شیوه ای از معماری که بتواند مأوایی برای انسان ساکن در این اقلیم و پناهگاهی به جهت در امان ماندن از شرایط نامناسب اقلیمی باشد و در عین حال بیشترین مقاومت را در برابر زلزله داشته باشد. این در حالی است که تنها عنصری که به وفور در این سرزمین یافت میشد، خاک بوده است. تمام این عوامل دست به دست هم دادند تا شکلی خاص از معماری را در این سرزمین شکل دهند (معماری گنبد و خشت). به اعتقاد بسیاری از کارشناسان، مهم ترین ویژگی معماری ایران، سازهای بودن و اقلیمی بودن آن است. همان گونه که گفته شد به دلیل زلزله خیز بودن ایران و سست بودن بستر خاک، همچنین فقدان سنگ و چوب در قسمت اعظمی از ایران، معماری خاصی بر بنیاد قدرت سازهای سقفهای پوستهای شکل گرفت. در این شیوه، ایرانیان برای پوشاندن سقفها به استفاده از پوشش های قوسی شکل و گنبدی روی آوردند که هم تحمل نیروی آنها زیاد است و هم توانایی پخش کردن بهتر نیروها را دارند، ضمن آنکه با مصالح موجود به راحتی در دهانه های وسیع قابل اجرا بوده است. سازه در معماری ایران شامل : پی، دیوار، ستون، قوس و سقف و .... می باشد.
یکی از شاهکارهای معماری ایران طراحی پوشش های سقف با سازه های پیشرفته در زمان و مکان خاص خود بوده است هر چند هندسه ی سقف های سنتی، معمولا از گونه تاق و گنبد است، اما چنان چشم بیننده را خیره می کنند که او را از اندیشیدن درباره مهارت بکار رفته و مسائل اجرایی آن دور می سازد. پوشش های سقف در ایران به دو دسته تقسیم میشده : تخت و منحنی، که گونه منحنی خود به دو نوع تاق و گنبد تقسیم بندی می شده است.
گنبد (شکل شماره ۱) که یکی از نو آوری های درخشان معماری ایران و دستاورد پیشرفت در ساخت آسمانه ی خمیده است که استاد پیرنیا ساخت گنبد را دستاورد باور به اصل «خود بسندگی و بهره گیری از ساختمایه «ایدری» در میان معماران کهن دانسته است و از دید هندسی از چرخش یک چند، گرد یک محور ایستاده که درست از میان چند می گذرد پدید می آید. بر این پایه می توان گفت به تعداد شماره چفدهای به کار رفته در معماری می توان گونه های گنبد داشت. فضایی که آسمانه ی آن گنبدی است گنبد خانه نام دارد. که دارای سه بخش است :
الف - بشن )هیکل گنبد(یا اندام زیر گنبد که گاه باز است.
ب - چپیره (جمع شده و سر توی هم شده) : بخش میان به شن و خود گنبد، روی دیوارها. پ - تنهی گنبد




گنبد پوششی است همانند جام واژگونهای که معمولا بر روی ۴ دیوار مستقر می شود. شکل گنبد از دوران منحنی حول یک محور حاصل می گردد. گنبدها از دید ایستایی عناصر قابل توجهی هستند. آنها بیشتر در زمینه مربع یا مستطیل نزدیک به گنبد را می شود با خشت که ساختمایه ای ناپایدار است ساخت ولی پیوند معماری و سازه و مصالح با هم آنرا در برابر عواملی چون برف و باران و زلزله پایدار می کند.
مربع، شش ضلعی و یا دایره ساخته شده اند. گنبدها را می توان تاقی برای پوشش دهانه های بزرگ دانست که در آنها نه تنها مسائل سازهای (پوشش دهانه) مطرح است، بلکه شکل نمادین آنها نیز مد نظر قرار گرفته است. ریخت هندسی گنبدها دارای این ویژگی است که کمترین نیروی کششی در آنها پدید می آید. در گونه شناسی ساختمانی گنبدها می توانیم دسته بندی زیر را داشته باشیم :گنبدهای یک پوسته - گنبدهای دو پوسته - گنبدهای یک پوسته و دو پوسته با باریکه تاق - گنبدهای گسسته رک- گنبدهای گسسته با پوشش بیرونی نار - گنبدهای سه پوسته. (گنبد کبود - گنبد لاجوردی : کنایه از آسمان"). اگرچه در ایران اجرای تاق و قوس به زمان ایلامیان باز می گردد لیکن، بکار گرفتن گنبد در مقیاس گسترده برای نخستین بار در جهان در شیوه پارتی رخ داد. گنبد ارمغانی است که معماران پارتی به جهان عرضه داشتند. نام گنبد و اصطلاحات مربوط به گنبدسازی در بیشتر زبان های زنده جهان از ریشه فارسی گرفته شده است : کوپل، کوپله، قبه، ترنبه، سکنج که ترامپ و اسکنج شده است. در متون موجود، دیرینه ترین گنبدی که بدان اشاره می شود مربوط به دوران اشکانی و اوایل ساسانی است. این گنبد مربوط به آتشکده فیروز آباد (شکل شماره ۲) و به قطر 16.10 متر بنا شده است (رسولی، هوشنگ، تاریخچه و شیوه های معماری در ایران، تهران، پشوتن، ۱۳۸۶، رویه ۳۹)
نیارش در معماری باستانی به دانش ایستایی، فن ساختمان و ساختمایه شناسی (مصالح) گفته می شود. معماران گذشته به نیارش ساختمان بسیار توجه می کردند و آن را جدا از زیبایی نمی دانستند. آنها به تجربه به اندازه هایی برای پوشش ها و دهانه ها و جرزها دست یافته بودند که همه بر پایه نیارش بدست آمده بود. پیمون، اندازه های خرد و یکسانی بود که در هر جا در خور نیازی که بدان بود بکار گرفته میشد. پیروی از پیمون هر گونه نگرانی معمار را دربارهی نا استواری یا نازیبایی ساختمان از میان می برد. (پیرنیا، محمد کریم، سبک شناسی معماری ایرانی، تهران ، معمار، ۱۳۸۳، رویه ۲۹). | بناهای تاریخی ایران ساختمان هایی است که عموما از مصالحی نظیر خشت، گل، سنگ و چوب ساخته شده است. سه ویژگی عمده آسیب پذیری این گونه بناها را در برابر حوادث طبیعی نظیر زمین لرزه بالا می برد که عبارتند از : فرسودگی مصالح، مقاوم نبودن مصالح و سنگین بودن سازه. بر این اساس راهکارهای حفاظت این بناها در برابر زمین لرزه باید متضمن رفع این نواقص باشد.
خواص بناهای تاریخی را باید حول سه محور در نظر داشت : ۱- انواع و خواص مکانیکی مصالح ۲- انواع المان ها و فرم های سازهای 3- ویژگی های دینامیکی و رفتار بناهای تاریخی در برابر زمین لرزه. پوشش تاق با اقلیم هماهنگی کامل دارد مثلا در پوشش های گنبدی همواره بخشی از سقف در معرض تابش آفتاب و بخشی در سایه قرار دارد. هیچ سازهای در معماری ایران آن گونه تکامل نیافته است گنبد را می توان تاقی دانست که هدف از آن تنها پوشش نیست بلکه دارای مفاهیم نمادین هم هست. اگر با دقت به بناهای تاریخی نگاه کنیم متوجه می شویم که گنبد معمولا در قسمتهای مهم بنا استفاده شده است. به عبارتی از آن برای پوشش مهم ترین فضای یک بنا استفاده شده است. ولی از آنجایی که همین ساختمان ها را هم با دقت زیادی می ساختند پژوهش در آنها ما را با مقاوم سازی و استحکام بخشی و سازه بناهای ماندگار آشنا می سازد. قوسهای منفرد تنها برآیند مجموعه ای از بارها هستند، حال آنکه نصف النهاری ها یک گنبد برآیند مجموعه ای از بارهای متفاوت ولی متقارن هستند. این تفاوت اساسی در رفتار سازهای ناشی از این امر است : در حالی که قوسهای منفرد هیچگونه حمایت جانبی دریافت نمی دارند؛ نصف النهارهای یک گنبد به وسیله مدارهایی حمایت می شوند که حرکت جانبی نیروهای فشاری برای گسترده شدن را سد می کنند. (سالوادوری، هلر، ۱۹۶۷، ص ۲۲۶). | لزوم مقاوم سازی و طراحی لرزهای سازه ها و آشنایی با نحوه عملکرد سازه ها و مقابله با زلزله با توجه به این که کشور در محدوده گسل های با لرزه خیزی زیاد قرار دارد دارای اولویت است که در این میان بررسی روش های مختلف مقاوم سازی و مقایسه آنها با یکدیگر برای انتخاب روش مقاوم سازی مناسب و کار آمد با توجه به شرایط اقتصادی، اجتماعی، پتانسیل یک منطقه ضروری است. از مهم ترین اهداف بهسازی و مقاوم سازی لرزهای تحقق موارد زیر است :
١- تامین مقاومت در برابر زلزله های خفیف بدون هیچ گونه آسیب.
٢- تامین مقاومت در برابر زلزله های متوسط بدون هیچ گونه آسیب سازهای، ولی احتمال برخی خسارتهای غیر سازهای وجود
دارد.
۳- تامین مقاومت در برابر زلزله های شدیدی که در محل سازه قبلا رخ داده با قابلیت وقوع دارد، بدون فرو ریزی، ولی احتمال
برخی خسارتهای سازه ای و غیر سازهای وجود دارد.
علت اصلی ناپایداری لرزهای ساختمان های سنتی کمبود مقاومت آن نیست بلکه نبود شکل پذیری است. ساختمان های خشتی، گلی، آجری از مقاومت برشی چشمگیری برخوردارند که گاهی از قابهای خمشی فولاد و بتنی نیز بیشتر است. اما میدانیم که نیروی زلزله از نیروهایی که به عنوان نیروی طراحی در نظر گرفته می شود.
۲ - ۱ خواص مکانیکی مصالح
خشت، گل، آجر، سنگ، چوب و ملات، مصالح تشکیل دهنده بناهای تاریخی در ایران است. البته بسته به مکان و زمان احداث بنا، ترکیبات مختلفی از مصالح فوق مورد استفاده بوده است. صرفا برای مقایسه خواص مکانیکی این مصالح با مصالحی نظیر بتن و فولاد همان طور که مشاهده میشود مشخصات مکانیکی مصالح سنتی بسیار پایین تر از مصالحی مانند بتن و فولاد است. به عنوان مثال مقاومت فشاری یک بتن معمولی حدود ۲۳ برابر خشت میباشد. به همین دلیل نخستین نقطه ضعف بناهای تاریخی در برابر زلزله، پائین بودن مقاومت مصالح تشکیل دهنده آنها است. دوما باید اثر فرسودگی و خسارات وارد بر مصالح و اجزاء سازهای آنها را نیز در نظر داشت سومین نقطه ضعف مصالح در بناهای تاریخی آن است که تقریبا همه مصالح سنتی دارای گسیختگی بر اثر اعمال بار می باشند و این نکته باعث آسیب پذیری بیشتر این مصالح در برابر زلزله خواهد بود.
سیستم سازهای غالب در بناهای خشتی، عبارت است از دیوار باربر و انواع سقفهای قوسی و گنبدی که در بعضی از موارد نیز از سقف های تخت تیر پوش با تیر چوبی استفاده شده است. نقطه ضعف اساسی بناهای خشتی در برابر زلزله، مقاومت بسیار پائین خشت و همچنین عدم انسجام بين المان های سازه ای است. یکی از عوامل ریزش گنبد و سقفهای منحنی رطوبت نزولی است؛ تعداد زیادی از ساختمان های سنتی دارای پوشش منحنی هستند و در این قبیل پوششها نمی توان از عایق های امروزی مثل قیرگونی و ... استفاده کرد. چون از هر عایقی که استفاده شود به علت گرمای شدید خورشید و همچنین منحنی بودن سطح بام این مواد عایق سرازیر شده و در قسمت های پایینی بام جمع می شوند. روشن است که در این حالت پس از گذشت مدتی در قسمتهایی از سطح بام مواد عایق انباشته شده و قسمتهایی هم فاقد مواد عایق خواهند بود. در این شرایط با بارش برف و باران رطوبت به راحتی در بام ساختمان نفوذ کرده و به ساختمان آسیب می رساند. به طور کلی در مرمت بناهای تاریخی وقتی میخواهیم از مصالحی نظیر قیرگونی، اندود سیمان، و... استفاده کنیم لازم است پیش از استفاده، مطالعات و بررسی های دقیقی انجام دهیم. چون به عنوان مثال با استفاده از این مصالح مانع از تبخیر شدن رطوبت سقف، دیوارها، پی ساختمان و.... میشویم و خطرات و خرابی های ناشی از رطوبت محبوس هم برای همگان روشن است. از ویژگی های بارز رطوبت های محبوس این است که ظاهر خطرناکی ندارند و به یکباره خسارت زیادی به ساختمان وارد می کنند. در مورد عایق کاری پوشش های منحنی در بناهای سنتی تجربه نشان داده که استفاده از روش های عایق کاری سنتی اگر به گونه اصولی و همراه با نظارت مستمر باشد می تواند مطلوبیت زیادی داشته باشد. منظور همان لایه عایق کاهگل می باشد. در برخی موارد سقف های منحنی را به صورت مسطح در می آورند تا بتوانند به راحتی بام را عایق کاری کنند.
۲ - ۲ ویژگیهای دینامیکی و رفتار بناهای تاریخی در برابر زمین لرزه
بنا بر مشاهدات زلزله های گذشته علل فرو ریختگی بناهای تاریخی خصوصأ بناهای خشتی و آجری در برابر زلزله را در سه عامل می توان جستجو کرد. الف - خشت و آجر مصالح شکننده ای هستند، مقاومت کششی و شکل پذیری آنها بسیار پائین است. ب- اتصال بین قطعات آجر یا خشت بسیار ضعیف است به طوری که پس از چند سیکل ارتعاش در یک زلزله قوی. همبستگی بین اجزاء چه به صورت موضعی و چه به صورت آلی در المان های سازهای از بین می رود. ج - جرم زیاد این گونه بناها باعث می شود نیروهای اینرسی بزرگی در اثر زلزله بر سازه وارد شود.
بیشتر گسیختگی در این گونه بناها عموما عبارتند از : جدائی دیوارها، خمش خارج از صفحه، ترک در گوشه بازشوها، ترک در گنبدها خصوصا در ناحیه تکیه گاهی خصوصیات دینامیکی بناهای تاریخی از دیدگاه طراحی لرزهای بسیار نامطلوب است. مصالحی که در ساخت بناهای تاریخی بکار رفته است به دلیل غیر همگن بودن و پائین بودن مقاومت کششی در آنها شکل پذیر نیستند و تاب تحمل تغییر شکل های غیر الاستیک را ندارند به همین دلیل رفتار این گونه بناها در برابر بارهای دینامیکی غیر شکل پذیر است و مودهای گسیختگی آنها، شکست های ترد را نشان میدهد. رفتار بناهای تاریخی در برابر بارهای جانبی عموما یک رفتار برشی می باشد. یکی از راهکارهای حفاظتی، افزایش سختی و مقاومت بناهای غیر شکل پذیر است. (شکل شماره ۵) در برخی از بناهای تاریخی به دلیل نامنظمی در توزیع جرم و سختی در سیستم سازهای بنا، مرکز سختی و مرکز جرم این بناها فاصله قابل توجهی دارند که باعث میشود، مودهای پیچشی در رفتار دینامیکی آنها غالب گردد . این مسئله می تواند بسیار ویرانگر باشد .نمونه