تحلیل گنبدهای آجری درتئوری قوس های پوسته ای

نمایش نتایج: از 1 به 1 از 1

موضوع: تحلیل گنبدهای آجری درتئوری قوس های پوسته ای

  1. Top | #1
    Sajad

    Post تحلیل گنبدهای آجری درتئوری قوس های پوسته ای

    قوس را می توان سازه ای تعریف نمود که توانائی آن برای حمل بارهای قائم وارده، بستگی به موئلفه افقی واکنش تکیه گاه های آن دارد که هر دو به طرف وسط دهانه قوس عمل می نمایند و همواره دست یابی به به نیروهای فشاری بدون پارامتر خروج از مرکزیت، مدنظر مهندسان و سازندگان از قدیم الایام بوده است و کارهای انجام شده دوره های قدیم که شامل ساختمان هایی با قوس ها و گنبدها می باشد ُنمونه هایی از این تلاش است که از نتایج آن پوشش مقبره ها و مساجد و فضاهای بزرگی در دنیا و نیز در ایران است.
    در دوره های قبل، پوشش دهنه های بزرگ توسط گنبد های سنگی و آجری انجام می گرفت لیکن طرز عملکرد این گونه گنبدها از نقطه نظر مقاومت مصالح و ساختمان به صورت علمی روشن نبود و اجرای این نوع پوشش ها بر روی تجربیات شخصی متکی بوده و غالبا هنر سازندگان این نوع سقف ها به شاگردانشان به ارث می رسیده است، نتیجه این هنر، نسل به نسل از استاد به شاگرد منتقل میگردید بدون اینکه در ماهیت علمی آن مطالعه ای انجام شود.
    در سالهای اخیر مطالعات زیادی راجع به ساختمانهای قدیمی ایران که مسلما شامل تعداد بسیاری از این نوع قوس ها و گنبدها است، انجام گرفته است که در نتیجه یک نوع کنجکاوی در مورد عملکرد این گونه بناها از نقطه نظر مقاومت مصالح نیز به وجود آورده است. این نوع فرم ها در زمان خود با مصالح موجود آن زمان فقط قادر به تحمل فشار بوده و در صورت نبودن مصالحی که بتواند تحمل کشش و در نتیجه قابلیت تحمل لنگر خمشی را داشته باشد منحصر بفرد بوده است. امروزه وجود فولاد که دگرگونی هایی در فرمهای ساختمانی بوجود آورده، باعث شده گنبدهای آجری که در زمان خود از شاهکارهای معماری و ساختمانی محسوب می شد در بوته فراموشی قرار گیرد.
    تکنولوژی بتن به دو دلیل یکی قابلیت تحمل فشار و دیگری قابلیت فرم پذیری میتواند راه حل مناسبی به منظور رسیدن به فرم های گنبدی شکل باشد. از سری تنش هایی که در فرم های گنبدی آجری ایجاد می شود و سبب ایجاد ترکهایی در قسمت تحتانی آن می شود به این نتیجه می رسیم که فرم های گنبدی آجری که دارای انحنای دو جهته میباشند در اثر این که با مصالح بنایی ایجاد شده اند قابلیت تحمل چمش را ندارند و تنها قابلیت تحمل فشار را دارند، لذا رابطه نزدیکی بین عملکرد فرم های گنبدی بنایی با تئوری سقف های پوسته ای بتنی مشاهده می شود.
    برای آنکه بتوانیم در این مورد بهتر بحث کنیم نخست باید مختصری در مورد چند اصل مربوط به تئوری سقف های گنبدی پوسته ای بتن آرمه که پیروی از تئوری غشا نازک Membranetheory می کند اشاره نمود. ساده ترین روابطی که در مورد سقف های پوسته ای گنبدی میتوان نوشت به شرح زیر است.
    تحلیل سازه ای مولفه های افقی و قائم سقف های گنبدی
    چنانچه یک نیم کره کامل به شعاع r رافرض کنیم و نیروهایی ** در امتداد نصف النهار وارد می گردند T و نیرو هایی که در امتداد حلقه ها وارد میگردند H و وزن گنبد را W بنامیم خواهیم داشت :
    T=W/ 2 ∏ r Sin^2 K1
    H= (-T) +r ш Cos K1
    حال اگر وزن گنبد را که از صفحه( a-a )به بالا قرار دارد w بنامیم خواهیم داشت :
    W=2 ∏ r^2 (1-Cos K1) ^ш


    حال چنانچه تغییرات مقادیر T و H را در نقاط مختلف گنبد خواسته باشیم کافی است که زاویه K1 را از (0) تا (90) تغییر دهیم در این صورت به نتایج زیر خواهیم رسید.
    بسادگی می توان دید که نیرویT همیشه مثبت است یعنی مولفه قائم نیرو همیشه فشاری است. مقدار نیروی T از یک حداقل wr/2 از راس گنبد بتدریج زیاد شده و به تدریج به یک مقدار حد اکثر wr در قسمت تحتانی گنبد می رسد.
    مولفه افقی H که در امتداد حلقه های افقی وارد میشود در قسمت های راس گنبد بصورت فشاری است و مقدار آن تا صفحه افقی b-b تقلیل پیدا کرده و از آن به بعد به صورت کششی در می آید و در قسمت پایین گنبد مقدار آن به –wr می رسد. در مورد صفحه B-B مقدار زاویه K1 برابر 51 درجه و 50 دقیقه می باشد.

    با توجه به این مطالب نتایج زیر بدست می آید:
    الف - در امتداد نصف النهار ها همیشه نیرو های فشاری داریم که بازیاد شدن زاویه ف – در امتداد نصف النهار ها همیشه نیرو های فشاری داریم که با زیاد شدن زاویه K1 مقدار نیروی فشاری نیز زیاد می شود.
    ب – مولفه نیروهای افقی H در حلقه ها از راس گنبد تا حلقه خنثی فشاری است و از حلقه خنثی به پایین تولید کشش در حلقه های افقی می کند و این کشش بطور خطی با افزایش زاویه K1 زیاد میشود بطوری که سبب بروز ترک هایی موازی با امتداد نصف النهار میشود.
    لزوم ازدیاد ضخامت در گنبد های آجری
    با مشاهده سطح مقطع گنبد های آجری به راحتی می توان دید که ضخامت t بتدریج از راس گنبد تا قسمت پایین آن ازدیاد پیدا کرده بطوری که تابع ازدیاد نیروهای فشاری T و کششی H می شود.
    ترک هایی که در این نوع گنبد ها مشاهده می شود مواز با نصف النهارها می باشد و از حد حلقه خنثی شروع شده و بتدزیج که ترک به پایین امتداد پیدا مکند ترک گشادتر شده و تابع ازدیاد نیروی کششی حلقه های Hمی شود.
    این نوع ترکها در ساختمان هایی نظیر گنبد مسجد سلطانیه در زنجان، گنبد کلیسای ارامنه جلفای اصفهان و گنبد مقبره خواجه ربیع در مشهد مشاهده نمود.
    به منظور جلوگیری از ایجاد ترک (در اثر نیروی کششی) در قسمت های پایین گنبد ضخامت گنبد را زیاد نموده و یا حلقه هایی شش ضلعی با هشت ضلعی در محیط گنبد کار گذاشته شود، که بدین وسیله سطح مقطع را زیاد کرده و تنش کششی حاصله را کم کرده اند.
    در خیلی از موارد، خستگی کششی فوق به صورت تقریبی محاسبه شده و مشاهده شده است که تنش های ایجاد شده خیلی کم است. گرچه بصورت تئوریک در این گونه بناها هیچ گونه کششی مورد قبول نمی باشد لیکن می توان فرض کرد که این تنش های کوچک کششی میتواند بوسیله قفل و بست مکانیکی آجر ها و یا چسبندگی آجر و ملات و یا تیرهای کششی چوبی جذب شود.
    تحلیل سازه ای حلقه کششی
    در حالتی که گنبد شکل نیم کره ای کامل ندارد ناقص بودن فرم کره ای شکل گنبد لزوم استفاده از حلقه کششی در قسمت خاتمه گنبد را ایجاب میکند.
    کششی که در این حالت در حلقه بوجود میآید با توجه به تئوری غشا نازک بصورت زیر محاسبه می شود :

    S=T r Sin K1 Cos K1
    یا از رابطه
    S=(r w Sin K1 Cos K1)/ (1+Cos K1)

    نیروی کششی S مادامی که زاویه K1<90 است مثبت بوده و وقتی زاویه K1=90 شود نیروی S صفر خواهد بود. با توجه به مطالب فوق مشاهده می شود که تا زمانی که فرم گنبد نیم کره کامل باشد و تحت بار یکنواخت که بر واح سطح گنبد وارد می شود بارگذاری شده باشد به طور تئوریک احتیاجی به حلقه کششی نخواهد بود.حال اگر فرم گنبدی را که بزرگتر از نیم کره کامل باشد در نظر بگیریم (البته این وضع در حالتی که 90<180 :
    الف – وقتی زاویه K1 در فرم گنبدی کوچکتر از 90 درجه است (K1<90) حلقه کششی در قسمت انتحایی تحتانی گنبد لازم است. گنبد هایی که فرم نیم کره ناقص دارند و از این حالت پیروی می کنند کمتر ساخته شده اند ولی به هر صورت در چنین مواردی با بنای سنگینی که دور قسمت حلقه کششی تحتانی ایجاد مینماید کشش اجاد شده، جذب میشود. گنبد شیخ صفی در اردبیل که دارای حلقه های قطور شش ضلعی در محیط قسمت تحتانی گنبد برای جذب کشش ایجاد شده، می باشد از جمله این نوع سازه هاست.
    ب- وقتی که گنبد حالت نیم کره کامل را دارد یعنی K1=90 بطور تئوریک در انتهای گنبد احتیاجی به حلقه فشاری نمی باشد. مقبره ماهان در کرمان، مسجد شیخ لطف الله دراصفهان، مقبره شیخ جبرئیل در اردبیل از این جمله اند.
    ج- وقتی که گنبد بزرگتر از نیم کره کامل است یعنی K1>90 در چنین حالتی حلقه فشاری در قسمت انتحایی تحتانی گنبد لازم است. عمل ایجاد این حلقه فشاری زیرین از هر نوع دیگر متداولتر است و به وسیله ضخیم کردن جداره گنبد از سمت داخل انجام میشود.مقبره امامزاده قاسم در تجریش از این قبیل است.
    تحلیل سازه ای مولفه های افقی و قائم در گنبد های مخروطی
    با مطالعه فرم مخروطی مولفه های Tو H از روابط زیر بدست می آید:

    T=(y w)/ Cos d
    H=w y tg d sin d
    با مطالعه دو بیان ریاضی فوق به این نتیجه می رسیم که تا زمانی که زاویه d<90 می باشد نیرو های T و H هر دو صرف نظر از محل حلقه افقی و نصف النهار ها فشاری هستند و در نتیجه این فرم در اثر فشاری بودن نیروهای Tو H کاملا برای سازه اهیی با مصلح بنایی مناسب است. گنبد قابوس ابن وشمگیر و گنبد قبر علا الدین در ورامین از این اصل پیروی میکنند.
    در بعضی موارد گنبدها کاملا شکل کروی ندارند بلکه ترکیبی از فرمهای مختلف هستند. در چنین مواردی هر قسمت از گنبد طبق آنچه در مباحث فوق گذشت به موجب فرم خودش تبعیت از اصولی که شرح داده شد میکند.
    و در پایان بامراجعه به تئوری غشا نازک در پوسته ها و با توجه به این که در پوسته به علت ضخامت کم، پوسته دارای لنگر خمشی کمی می باشد و نیز در مورد فرم های گنبدی، مصالح بنایی نمی تواند نحمل خمش بکند و به ناچار باید در تحت نیروهای فشاری محوری حالت ایستایی پیدا کند و همچنین در اثر متقارن بودن فرم های گنبدی موضوع برش در گنبدها منتفی می شود. بنابر این تنها نیروهای باقی مانده در گنبد های بنایی، نیروهای مولفه افقی و قائم می باشد که نحوه عملکرد و مقادیر آنها را می توان در قسمت های بحث شده پیشین یافت.
    مشاهدات بصری و ترکها و حلقه های کار گذاشته نیز به ارتباط تئوری پوسته به عمل کرد گنبدهای بنایی کمک می کند.
    با توجه به مطالب فوق و علم به این که در معماری مدرن امروز با مصالح مرغوبتر و جدید تر مانند بتن و اسپیس فریم ها امکان ساخت فرم های پوسته ای گنبدی و فرم های دیگر پوسته ای پیش رفته کاملا امکان پذیر است و با توجه به این که آنچه در معماری مدرن امروزی انجام می گیرد ادامه کار اجداد ماست که در زمان خودشان بدون شناخت علمی مسئله با تجربیات وهنر خود وبا مصالح موجود زمان و نیز با کمترین امکانات شاهکارهای معماری را بوجود آوردند که امروزه نیز از آنها یاد می شود و آنچه ما انجام میدهیم ادامه کار آنهاست، می توانیم به سبکی مخصوص در معماری برسیم در حالی که از سیر تاریخی معماری منحرف نشده ایم و به گذشته وفا داریم و از مصالحی مرغوبتر و امروزی نیز در ساختمان استفاده کرده ایم.
    منبع: پایگاه اطلاع رسانی معماری - aruna.ir
    به نقل از وبلاگ مسعود فرزان منش - architect17.blogfa.com

  2. # ADS
    تبلیغات در مدار

     

کلمات کلیدی این موضوع

علاقه مندی ها (Bookmarks)

علاقه مندی ها (Bookmarks)

مجوز های ارسال و ویرایش

  • شما نمیتوانید موضوع جدیدی ارسال کنید
  • شما امکان ارسال پاسخ را ندارید
  • شما نمیتوانید فایل پیوست کنید.
  • شما نمیتوانید پست های خود را ویرایش کنید
  •  
اطلاعات تماس با نقش نگار
جهت ارتباط با مديریت نقش نگار می توانید از اطلاعات زیر استفاده نمایید .
Email : sirousb@gmail.com
Tell : 09101414214 سیروس برادران
کليه حقوق مادي و معنوي براي نقش نگار محفوظ مي باشد .