مقاله سازه های گنبدی شکل

بازدید: 233

 

 

 

واژگان كليدي: سازه،سقف،گنبد

 

مقدمه

 از آنجا که بخش وسیعی از کشور در اقلیم گرم و خشک واقع شده است و بیشترین میزان جذب تابش در تابستان و در ساختمانهای کم ارتفاع از ناحیه ی سقف ساختمان صورت میگیرد و در حالی که بیشترین مساحت پوسته ی خارجی این ساختمانها به سقف اختصاص دارد. سرمایش تابستانی هزینه ی باالایی را به ساختمان تحمیل خواهد کرد. از این رو شکل سقف ساختمان به لحاظ تأمین شرایط آسایش فضای تحت پوشش آن اهمیت ویژه مییابد. گنبد بعنوان سقفی که فضا را از عوامل بیرونی (باد، باران، سرما و ...) حفظ می کند، در ضمن نمادی از آسمان را تداعی می کند که عالم هستی را با عالم ماوراء مرتبط می سازد در تبدیل مربع به دایره ی چهارگوش بعنوان نماد جسمانی و استقرار و پایداری هشت وجهی کنایه از کرسی الهی و عالم فرشتگان سمبل روح مطهر گنبد آسمانی و نشانه عالم نامحدود بی کران روح است.

سازه های گنبدی

یکی از پا برجا ترین سازه ها ، سازه های گنبدی می باشند که از دیر باز تا کنون باقی مانده اند  و آنچه در معماری مدرن صورت می گیرد ادامه کار اجداد  ما است. تاریخ پیدایش گنبد که از میانرودان می باشد به زمان های بسیار باستانی بر می گردد. نمونه هایی از گنبد هایی واقعی که به روش کربل و با سنگ های آهکی ساخته شده در آرامگاه های سلطنتی اور،واقع در میانرودان یافت شده که تاریخ آن متعلق به هزاره سوم پیش از میلاد است. اساس سقف های گنبدی را پوسته ها تشکیل می دهند . سازه های پوسته ای یکی از بهترین سازه ها از نظر انتقال نیرو می باشند و یکی از فراوانترین و متنوع ترین رانواع شکل های ساختمانی پوسته ها هستند. سازه های پوسته ای گنبدی به دو دسته کلی آجری و بتنی تقسیم می شوند .بتن مسلح به دو دلیل می تواند راه حل مناسبی برای رسیدن به شکل گنبدی باشد. یکی قابلیت تحمل فشار و دیگرث قابلیت شکل پذیری بالا سقف های گنبدی بتنی به سه دسته خ کلی کروی ،بیضوی و مخروطی تقسیم می شوند. اساس تشکیل شکل های گنبدی ،قوس ها می باشند .انواع مختلفی از قوس در معمار ی ایران وجود دارد که هر  کدام به تنهایی قادر به ایجاد یک شکل گنبدی می باشند .با قرار دادن هر کدام از این قوس ها در سه دسته بندی فوق می توان قوس های ایرانی را نیز دسته بندی کرد .سقف گنبدی دوپوسته، یکی از عناصر بومی معماری مناطق گرم و خشک ایران میباشد. بنابراین میتوان با طراحی گنبد دوپوسته مناسب به شرایط آسایش فضای داخل ساختمانهای عمومی کمک نمودسقفهای گنبدی شکل در ایران و در کشورهای دیگر در پوشاندن سطوح وسیع نظیر مساجد، معابد و کلیساها استفاده شده اند ولی کارایی حرارتی خوب این سقفها باعث شد تا در ایران از آنها در ساختمانهای دیگر مانند بازارها استفاده شود

 

جذب انرژی تابش توسط سقف گنبدی

در مناطقی با آب و هوای گرم و خشک، سقف گنبدی، دمای هوای اتاق را در فصل تابستان کاهش میدهد و انعکاس تابشی سقف گنبدی بیشتر از سقف تخت متناظرش است. در مناطق گرم و خشک -که شدت تابش پخشی کم بوده- سقف گنبدی مناسب است.در شهر قم برای سقف بارگاه حضرت معصومه، مدل و مقدار انرژی تابشی و شار حرارتی را محاسبه و کمترین اتالفات را برای زوایای 50 الی 60 درجه معرفی نموده اند.

انتقال انرژی گرمایی از طریق جابجایی هوا

در سقفهاي گنبدي سرعت باد روي گنبد و در نتیجه ضریب انتقال حرارت جابجایی افزایش یافته و با سطح بیشتر گنبد نسبت به بام مسطح انتقال حرارت به هواي بیرون بیشتر شده و بنابراین حرارت کمتري به داخل ساختمان راه مییابد. با قرار دادن سوراخی در رأس گنبد و فشار منفی ایجاد شده در اثر وزش باد در این محل، جریان هوایی از داخل ساختمان به طرف این سوراخ برقرار میشود که میتواند مقداري از حرارت انتقال یافته از طریق پوسته گنبد به داخل را دریافت نماید و سطح زیرین گنبد را خنکتر نموده و باعث کاهش تبادل حرارت تشعشعی این سطح با سطوح داخل ساختمان گردد. به این ترتیب دریافت انرژي خورشیدي از طریق بام ساختمان به حداقل ممکن میرسد الیهبندی حرارتی هوای زیر سقف گنبدی یا قوسی به گونهای است که هوای گرم شده در زیر سقف قرار میگیرد؛ بنابراین شرایط مطلوبی برای زندگی در ساختمان فراهم می شود.

سقف دوپوسته

سقف دوپوسته با قابلیت بازتابندگی باال و تهویهی مناسب، میتواند به سرمایش غیرفعال در فصل تابستان کمک کند. در شرایط جذب تابش که به شدت با انتقال گرمای طبیعی همراه است؛ نیاز به از دست دادن حرارت از طریق سقف دوپوسته ضروری مینماید. سطح سقف باید مقدار زیادی از تابش را دفع کند در مورد سقفهای گنبدی دوپوسته »هر چه اختالف ستون هواي بين دو پوسته كمتر شود؛ چون گردش هوا كمتر و اثر همرفت بسيار كاهش می‌يابد؛ اتالفات از سقف كمتر شده و تقري ًبا8 الي 10 درجه شرايط آسايش را بهبود ميبخشد.در حالتي كه فضاي گنبد دوپوسته با شكل منظم و شبيهتر به كره -كه در آن يك چرخش هوا اتفاق ميافتد- باشد؛ به دليل تماس كم جريان همرفت هوا با قشر داخلي، حرارت به پوسته داخلي منتقل نميشود و نتايج بهتري ديده ميشود«

گنبد با یک پوسته

چنانچه پوسته ی خارجی در تبادل مستقیم با محیط در نظر گرفته شود؛ شکل پوسته ی خارجی از اهمیت ویژهای برخوردار خواهد بود؛ بنابراین پوسته ی داخلی حذف شده تا تأثیر تک پوسته بودن سقف گنبدی نسبت به سقف مبنا مورد قیاس قرار گیرد. در این آزمون سقفی که مورد بررسی قرار میگیرد؛ سقف تک پوسته ای است با شکل گنبد ناری مبنا که همانطور که در تصویر 2 مشخص است؛ تنها مدل انتقال حرارت از بدنه ی آجری سقف، در شرایط تابستان و زمستان به شکل هدایت میباشد.

مقاله سازه گنبدیمقاله سازه گنبدیسطوح خارجی دما

انواع سازه های پوسته ای

۱.اشکال سین کلاستیک(گنبد ها یا همان پوسته های شکل ناپذیر)

از دوران یک خط منحنی حول یک محور گنبد بوجود می آید که شناخته ترین آن گنبدهایی به شکل کره می باشد که از دوران یک دایره حاصل شده است.

مقاله سازه گنبدی

 

آنها در یک جهت دارای خطوط مستقیم و درجهت دیگر بصورت منحنی میباشند که از خمش در صفحه ی مسطح حاصل شده اند. گسترش پذیرها پوسته هایی هستند که سطح هندسی آنها را بدون اینکه در آن بریدگی بوجود بیاوریم بتوانیم به شکل صفحه ای مستور درآوریم.

از لحاظ باربری و قابلیت مکانیکی پوسته های گسترش ناپذیر دارای تاب زیادی هستند زیرا هرگونه نیرویی که به این نوع پوسته ها وارد آیند با مخالفت پوسته در مقابل گسترش و تغییر شکل مواجه میشوند .

گنبد های پوسته ای نازک: در قسمت تحتانی (زیر زاویه ۴۵ درجه از مرکز)تحت تاثیر فشار حلقوی هستند.

گنبد های پوسته ای عمیق: در قسمت تحتانی (زیر زاویه ۴۵ درجه از مرکز)تحت تاثیر کشش های حلقوی و در قسمت فوقانی(بالای زاویه ی ۴۵درجه از مرکز)تحت تاثیرکشش های حلقوی می باشند

 

مقاله سازه گنبدی

 

اشکال قابل توسعه(مخروط ،استوانه،استوانه ای)

آنها در یک جهت دارای خطوط مستقیم و درجهت دیگر بصورت منحنی میباشند که از خمش در صفحه ی مسطح حاصل شده اند. گسترش پذیرها پوسته هایی هستند که سطح هندسی آنها را بدون اینکه در آن بریدگی بوجود بیاوریم بتوانیم به شکل صفحه ای مستور درآوریم.

شکال آنتی کلاستیک(اشکال زین اسبی )

شامل مخروطی،سهموی_هذلولی شبه هذلولی)دارای انحنای مضاعف بوده که خطوط انحنا در جهت مخالف هم می باشند.
به طور معمول تنش در پوسته های زین اسبی متناسب با جهت انحنا میباشند . برای سقفهای پوسته ای تنش های فشاری ناشی از منحنی محدب میباشند .(عملکرد قوسی)،در حالی که تنشهای کششی منتج از منحنی مقعر میباشند(عملکرد آویز)

 اشکال آزاد:

دارای فرمهای آزادی هستند که از محاسبات ریاضی بدست نمی آیند. -همانند سایر المان های سازه ای در پوسته ها نیز سه محور اصلی وجود دارد ، یکی از محورهای این سیستم عمود بر پوسته و دو محور دیگر مماس به منحنی هایی فضایی مربوط به امتداد های اصلی انحنا میباشد . علاوه بر نیروهای برشی ، لنگرهای خمشی و پیچشی از لحاظ باربری و قابلیت مکانیکی  پوسته های گسترش ناپذیر دارای تاب زیادی هستند زیرا هرگونه نیرویی که به این نوع پوسته ها وارد آیند با مخالفت پوسته در مقابل گسترش و تغییر شکل مواجه میشوند ، میدان نیروهای غشایی هم در سیستم های پوسته ای کارآمد هستند 

 

منبع www.irandoc.ac.ir

 

 

تهیه کننده :گروه معماری آلند

 

نظر خود را اضافه کنید.

ارسال نظر به عنوان مهمان

0

نظرات

  • هیچ نظری یافت نشد