بسمه تعالی
پروژه حاضر در رابطه با سازه های خاص فرای اوتو می باشد که به دلیل چند عملکردی بودن و نیز ایجاد فضای باز و بسته و مثبت و منفی توسط سازه های خاص و ترکیبی و نیز به لحاظ منبع الهام این گونه سازه ها که اکثراً با توجه به چند عملکردی نمودن فضا و منتقل نمودن احساسهای متفاوت در ناظرین مورد توجه بسیاری از متخصصین و حتی عامه مردم قرار گرفته است می پردازد.
در این پروژه بیشترین تمرکز بر روی سازه جمع شونده مسجدالنبی و همچنین در برخی نقاط در مکه بوده و امید است که این تحقیق و بررسی مورد توجه و استفاده قرار گیرد.
سازه های مورد بررسی شامل: سازه های کششی و سازه های برافراشته با باد، سازه های قابدار، سازه های توری کابلی، سازه های معلق و کششی و سازه های فضایی می باشد که به توضیح هر یک به اختصار خواهیم پرداخت:
گنبد این مقبره ها شامل ساختاری فشرده متشکل از ورقه های اپوکسی فیبر- شیشه- کربن همراه با کاشی های سرامیکی شش ضلعی در قسمت خارج آن می باشد. دقت زیادی لازم است تا کاشی های شش ضلعی که بر روی سطح فضایی پخش شده اند، بتوانند با کمک ابزارهای ماشینی دیجیتالی کنترل شده، حاصل گردند. این روش اشکالی را با کنگره های لبه دار برای هر کاشی، متشکل
می سازد. کاشی ها در این کنگره ها کارگذاشته می شوند. پوشش خارجی با کاشی هایی از طرحهای مختلف تزئین شده است. گنبد داخلی شامل ورقه های چوبی اپوکسی می باشد که باروکشی از چوب افرا پوشیده شده است. سطح این روکشها به طور افراط آمیزی با منبت کاری های تزئینی از چوب سرو، تزیینی شده است. اشکال تزئین خاصی با برگهای طلائی و سنگ آمازونیت، آن را روشن ساخته است.
زیرنویس 1- ساختار چوبی داخلی، نواحی گوشه ها
2- برافراشتن گوشه های گنبد داخلی
3- مراحل متناسب سازی برای مقبره های متفاوت
4- قسمت خارجی مقبره درونی
5- متناسب کردن ساختار فولادی
6- تشکیل حاشیه برای کاشی های گنبد خارجی
7- تناسب بخشیدن به گنبد خارجی
یک سایبان گردش پذیر برای مسجد بزرگ در مکه توسعه یافت؛ این سایبان به قدری سبک بود که نیروی بسیار سنگینی را نمی توانسته به ساختار بنا وارد نمایند. یک پیشنهاد بدین صورت ارائه شد که چترهای آفتابی مربع شکل توان داری را می بایست مورد استفاده قرار داد. آنها به ویژه برای این هدف تعبیه شدند و در وزن 240 کیلوگرمی تقریباً سبک بوند. اطراف این پرده 5متر درازی داشت؛ که با شبکه کمکی ساختمانهای فعلی، مطابقت داشت. یک شکل استوانه ای از پرده های تزئینی دو گانه، که طرحی از چترهای مجزا را پایه ریزی کرده بود، از بررسی فیلمهای غلوآمیز بدست آمد. این چترها با یک بخش کنترلی باد در نظر گرفته شدند که سبب می شد تا آنها دربادهایی با سرعت بیشتر از sec/m12 بسته شوند. از این رو هرگز آنها در برابر بادهایی با سرعت بالا قرار نمی گرفتند و بنابراین
می توان آنها را برای نیروهای ضعیف تر و بسیار سبک، درجه بندی کرد. تشکیل نیروی خورشیدی فوتوولتائیک (نیروزای نوری) بدین معناست که آنها را می توان به صورت مستقل باز و بسته کرد. بعد از یک دوره پیشرفت 6ماهه، دو مجموعه چتر از 12 چتر ساخته شده و در سواحل عربی تحت شرایط آب و هوایی فوق العاده، مورد آزمایش قرار گرفه شدند.
زیرنویس 1- این الگو که در مقیاس 1:5 درست شده است، برای بررسی هندسه چارچوب آن به کار رفته است.
2- مدل اصلی بر روی سواحل دریای سرخ 1987
27 محوطه داخلی کوچک به ابعاد m18× m18، در این مسجد، با گنبدهایی متغیر پوشش یافته است. اینها ساختارهای سبکی نیستند، اما نوع دگرگون پذیری هستند که دنباله رو سبک قدیمی موروکایی ها می باشند.
همچنین، طرح گنبدهای متغیر روشی را بیان می دارد که معماران سنتی اسلامی آن را دنبال نموده اند. با ترکیب نمودن این معماری با مصالح فوق مدرن، روشهایی تولید شد و شکل گرفت تا ساختارهایی که بسیار مقبول همگان بود، بر مبنای هم تغییرپذیری و هم طرح معماری گسترش یابد: پوششهای داخلی و خارجی این گنبدها با تزئینات سنتی، تغییر یافتند، که بدین معناست که این ساختارهای تکنیکی بسیار پیچیده در معماری این مسجد آمیخته شده است. این تکنولوژی بسیار جدید برای هم طراحی و هم تحقق گنبدهای متغیر مورد استفاده قرار گرفتند. برای مثال، این روشها در حالی گسترش یافتند که چندین طرح مختلف از تزئینات سه بعدی اسلامی که اصطلاحاً مقرنس نامیده می شدند، نیز تدارک دیده شدند.
ساختار کمکی "گنبدهای متغیر" شامل یک شبکه تیرحمال افقی و از جنس فولاد است که از بخشهای مختلف گنبد، حفاظت می نماید. ابزاری با چهار چرخ در روی یک فریم فولادی مسطح ساخته شده اند. تمامی این چرخها عملکرد رانشی مخصوص به خود دارند و از طریق موتورهای الکتریکی کلید دار به طریقی که محوطه را بتوان با آن در عرض یک دقیقه باز و بسته نمود، کنترل می شوند. 32 دستگاه حس گر داخلی در مکانهای مختلفی از مسجدمقدس رسول اکرم (ص) در شهر مدینه تعبیه شده است آنها اطلاعاتی را در مورد دما، رطوبت نسبی، سرعت باد، پرتوهای خورشیدی، انرژی گرمایی و فشار هوا را جمع آوری و ارزیابی می نمایند. این جمع آوری اطلاعات در دسامبر 1994 به پایان رسید، و نتایج این ارزیابی در تابستان 1995، آماده گردید.
زیرنویس: 1- چشم انداز سقف مسجد پیامبر اعظم در شهر مدینه
2- چشم انداز خارجی گنبدهای متغیر با گنبد سبز در بالای مقبره
3- طراحی متغیر برای پوشش شبکه ای با پرده هایی بیرون زده و برجسته
4- برخی از طرحهای متفاوت برای سایه بان 27 محوطه کوچک: سایه بانهای بزرگ و کوچک
زیرنویس – مطالعاتی برای تنظیم آب و هوای درون سقفهای دگرگون پذیر
1- بررسی بخشی از طراحی گنبد در محوطه داخلی مسجد شاه صعودی درجده، ساعد عربلو
2- این طراحی ها اصول تنظیم آب و هوای داخلی را از طریق بستن گنبدها در طی روز و باز کردن آن در خلال شب مشخص می نماید.
3- بررسی برای تنظیم هوای داخلی مسجد پیامبر اعظم در مدینه با استفاده از سایه بانهای قابل تغییر و بزرگ
4- چشم انداز مناظر قابل تغییر در یکی از دو محوطه بزرگ داخلی مسجد پیامبر در مدینه 1993
در کشورهای جنوبی مسائل قابل ملاحظه از طریق نور شدید خورشید، حادث می شوند. محوطه های داخلی با گردش پایین هوا در گرمای ویژه به سرعت بالا رفته بنابراین در ماههای تابستان، درجه حرارت بالاتر از c50 در سایه، نادر نمی باشد.
اداره بود و راش در این رابطه گسترش یافت و تعدادی سقف قابل تغییر برای محوطه های داخلی مسجد، ساخته شد، آنها سیستم کمکی عمده ای را برای بهبود شرایط هوایی ساختمان، بوجود آورند.
محوطه های درونی مسجد در شهر مدینه، با مجموعه ای از 39 سایبان قابل تغییر، 12 چتر تاشو و 27 گنبد متحرک بوجود آمده است. اولین ارزیابی ها تایید نمودند که این سقفهای قابل تغییر تاثیری قوی بر هوای ساختمان دارند. مقدار نهایی آن تا بیشتر از 10% کاهش یافت.
بر طبق توانمند سازی برای ابعاد پیشگویی کمی راجع به بهبود شرایط هوایی و با استفاده از سقفهای قابل تغییر، یک الگوی همانند سازی در اداره بودوراش گسترش یافت. این الگوی مجاسبه ای که
می تواند سیستم های پیچیده را با وزش گرمایی آزاد، تغییرات مرحله ای و پخش اشعه ماوراء قرمز، همانند سازی نماید، بر اساس روشهای محدود محیطهای طبیعی است. مقادیر فیزیکی اساسی که برای توصیف فیزیکی این سیستم پیچیده به کار می رود، برای محاسبه انتقال گرما در بنایی نیز محاسبه می گردد.
زیرنویس1- زمانیکه شش دریچه سبک کربنی و روکش کاری فولادی ثابت در ناحیه بالایی اهرم بسته می شود، یک پوشش جامه برای این پرده ها فراهم می گردد، که از این رو به طور کامل به اجرا در می آید. این اصل برای اولین بار در این سایه بانها مورد استفاده قرار گرفتند.
2- جزئیات این ستون با روشنایی یکپارچه و هواکشهایی برای هوای سرد از سیستم تهویه مطبوع، در دست می باشد. این مورد به ویژه برای توزیع هوای سرد در حدود 11 متر داخل فضا، طراحی شده است. این سیستم با همکاری دکتر کمال اسماعیل ساخته شده است.
3. چشم انداز 6 چتر باز از بالا
4. محوطه داخلی با چترهای باز. آنها سایه بانهای خنک کننده را برای این بنای مقدس فراهم
آورده اند.
سازه های کششی و سازه های برافراشته با باد
ساخت سایبان ها و سقف های کششی، بسیار متداول شده است. این ساختارها از سایه بان های ساده و سقف ها، تا سازه کششی خیلی پیچیده و تکنیکی در انواع مختلف وجود دارند.
مواد: ماده فیبری مصنوعی (پلی استر) به عنوان ماده پایه استفاده می شود، که مقاومت خوردگی و لایه های محافظ PVC را در هر دو قسمت دارد.
مشخصات: مقاومت بالا (که توان مقاومت در برابر بار برف و باد را دارد)، فاسد نشدنی، مقاوم در برابر مواد مهاجم دفع کننده آب و گرد وغبار، مقاوم در برابر آتش سوزی.
قابلیت نفوذ روشنایی: از غیر قابل نفوذ تا 50% قابلیت نفوذ.
عمر مفید: 15 تا 20 سال؛ تمام سایبان های رنگی متداول: استواری رنگ خوب.
کارآیی: به کار رفته در رول ها با عرض 1 تا 3 متر (معمولاً 5/1 متر) به طول تا 200 متر؛ برش برای شکل دادن مناسب سازه که می تواند به وسیله پرچ و بخیه، جوش، با مواد چسبنده و یا ترکیباتی از آن ها و یا با گیره های اتصال به هم متصل شوند (سیستم های استاندارد قابل اضافه شدن)
واحدهای استاندارد، به سازه اجازه گسترش نامحدود را اغلب در تمام جهات می دهند آن ها اغلب پلان های مختلف مربع، مستطیل، مثلث، دایره، چند وجهی را پوشش خواهند داد.
کاربرد: راه های عبوری برای اتصال دو مکان، پاویون های محل استراحت، سایه بان ها و غیره.
سازه های قابدار
یک قاب محافظ، از چوب. فلز یا آلومینیوم ساخته می شود که از طریق آن، پوسته به عنوان پوشش محافظ نصب می گردد. کاربرد: سالن های نمایشگاهی، انبارها، مکان های صنعتی.
سازه های بادی
سازه غشایی به وسیله هوای فشرده در فشار پایین نگه داری می شود و درهای با قفل هوا، از خروج سریع هوای محافظ جلوگیری می نماید. این سیستم، می تواند با عایق بندی گرمایی و اضافی که بوسیله یک پوسته داخلی فراهم شده (تشک هوا) ترکیب شود. عرض، حداکثر 45 متر و طول آن نامحدود است.
کاربرد: نمایشگاه ها، انبارها، سالن های ورزشی، همچنین به عنوان سقف روی استخرهای شنا و کارگاه های ساختمانی در زمستان.
سازه های کششی
پوسته در نقاط منتخب، به وسیله کابل ها و دکل ها نگه داشته و به سوی لبه ها کشیده
می شود. برای افزایش عایق بندی دمایی، سازه می تواند با پوسته اضافی ترکیب شود.
کاربرد: نمایشگاه ها، سالن های ورزشی و صنعتی، سالن های کنفرانس، سقف های بزرگ.
سازه های توری کابلی
سازه های توری کابلی، امکان پوشش دهانه های بزرگ بدون پایه را با نصب بسیار آسان فراهم
می کنند. سالن آلمان در نمایشگاه جهانی 1976 در مونترال بدینگونه ساخته شده بود. استادیوم المپیک مونیخ در 1972، سالن یخ در پارک المپیک مونیخ ، نیز به همین ترتیب ساخته شده اند. به عنوان مثالی جالب توجه، می توان به طراحی کلوب دانش آموزان برای دانشگاه و کالج تکنولوژی در دورتموند اشاره نمود.
به عنوان یک قاعده، عناصر سازه و اجرایی دکل های فلزی، شبکه کابل های فلزی، شبکه های فلزی یا چوبی و پوشش سقفی از شیشه اکریلیک و یا صفحات شفاف مسلح شده با پلاستیک می باشند.
کابل ها، به لبه های شبکه فلزی، گوشه ها وغیره بسته شده و به شکل اریب به طرف بالا رفته و به پایه های فولای با پیچ متصل و سپس در پایین مهر شده اند.
تکیه گاه های هوایی، عناصر تکیه گاهی کابل ها که در زیر قرار گرفته اند و بار نگه دارنده اصلی کابل را تقسیم می کند و مقطع آن را کاهش می دهد.
انتقال بار از کابل های کششی، معمولاً از طریق عناصر ریخته گری شده، با اتصالات پیچی، جاسازی، اتصالات کابلی و غیره صورت می گیرد. اتصالات کابلی می توانند به وسیله مهره قفل شونده خودکار و یا با استفاده از گیره های فشار، محافظت شوند.
سازه های معلق و کششی
سازه های معلق یا با تکیه گاه های باربر، برای کاهش مقطع اجزای سازه ای امکاناتی را فراهم
می کنند؛ بنابراین طراح قادر است که طرح هایی زیبا و درخشان ایجاد نمایدک به عنوان یک قانون، این امر فقط در سازه های با اسکلت چوبی یا فولادی امکان پذیر است. کابل های کششی، از فولاد هستند و معمولاً پس از تکمیل سازه، مورد بارگذاری کششی قرار می گیرند. این کابل ها فقط نیروی کششی را تحمل می کند.
(هدف از سازه های معلق، کاهش دهانه برای تیرهای تکیه گاهی و یا حذف سازه های طره ای است. سازه های کششی بگونه های مشابه دهانه تیر را کاهش داده و از این رو، مدول مقطع را که باید برای محاسبه مقطع آن ها در نظر گرفت نیز کاهش می دهد. در حالت مشابه با سازه های شبکه کابلی، به تکیه گاه های سبک نیز برای سازه های خرپایی نیاز است. این تکیه ها باید تنش های کششی (فشاری) را تحمل کنند.
سهم مهم در معماری سازه معلق، به Gunter Behnisch، Normanforstr ، chard Rogers و Michap Hopkins متعلق است. ساختمان رنو در swindon به وسیله نورمن فاستر، شامل سقف های فولادی قوسی بود که از محیط بیرونی به شکل دکل های فولادی پیش تنیده تو خالی از نقطه ای به نقطه ای در یک چهارم بالای سقف مثلثی شکل معلق شده بودند. این طرح، گسترش زیر بنا را تا 67% امکان پذیر نمود. سازه های معلق، نقاط ارتباطی با یکدیگر را بگونهه ای تعریف می کنند که اجزای سازه بدون دخالت در کارهای دیگر می تواند انجام شود.
کارخانه Fleetguard در Quimper ، برای ساخت اتومبیل در آمریکا، باید برای نیازهای متغیر و کارکردهای متفاوت طراحی می شد. به همین دلیل، ریچارد راجرز از سازه های معلق استفاده کرد تا داخل سازه بدون هیچ تکیه گاهی، آزاد باقی بماند، ایده های طراحی مشابه، پایه های سالن های ورزشی از گونتر بهنیج ، مرکز تحقیقات schmberger در کمبریج توسط مایکل هاپکین را شکل داده است. یک ساختمان اداری فرودگاه (طرح پیشنهادی برای نمایشگاه Dortmund) نیز می توانند با این طرح ساخته شوند.
سازه های فضایی: اصول
سازه های فضایی به طور ایده آل باید از شکل های با وجود مساوی و یا مثلث هایی با زوایه قائمه ساخته شوند که در نتیجه، یک وجهی منتظم تشکیل می دهند. در شبکه های نامحدود مسطح، سه سازه هندسی دقیق وجود دارد؛ در سازه های محدود کروی، پنج شبکه قاعده مند چند وجهی وجود دارد که شامل یک نوع از اتصال، عضو و بنابراین سطح می شود شبکه های مسطح، قاعده مثلث، مربع و شش گوش دارند.
در پنج شکل افلاطونی استفاده شده فرمول سازه فضایی، سازه ها فضایی منفصل-عضو سه بعدی که اعضای آن یک شبکه مثلثی بسته را تشکیل می دهد که از نظر جنبشی پایدار هستند. به عبارت دیگر چهار وجهی، هشت وجهی، بیست وجهی، یک مکعب به 6 عضو اضافی و یک دوازه وجهی به 24 عضو اضافی احتیاج دارد تا پایدار بماند. اگر یک کره با شبکه مثلثی در کل سطح بسته نباشد، باید از حرکت چند ضعلی پایه با روش های مناسب جلوگیری به عمل آید.
طول اعضای یک بدنه برای قاب فضایی در سری هندسی، با ضریب 2 شکل می گیرد. یک مفصل با حداکثر 18 اتصال در زاویه های 45، 60، 90 برای ساخت یک قاب قاعده مند کافی هستند. مثل سازه های مسطح، باید پذیرفت که اعضا به مفصل های انعطاف پذیر متصل شوند.
سازه های فضایی : کاربردها
سازه فضایی MERO که به وسیله Mengerinhausen به وجود آمد، شامل مفصل های اعضا بود قاعده اساسی چنین است که مفاصل و اعضا از نوع سیستم های قابی انتخاب می شوند تا برای تحمل بارها مناسب باشند. در عناصر سازه ای MERO، اتصال عضو مفصل به عنوان یک مفصل پرچی ایده آل عمل نمی کند، اما می تواند گشتاورهای پیچشی اضافه برای نیروهای عادی در اعضاء را انتقال دهد. این شکل سه بعدی انتخاب از شبکه پایه واحد را مجاز می داند، بنابراین یا برابر طول اعضا را فراهم کرده تا سازه را برای ایجاد سطح لازم برای بار متحمل گسترش دهد. انعطاف پذیری نامحدود بدین صورت بیان می شود که سازه فضایی دارای انحنا را ممکن می سازد. Globe Arena در Stockholm ، در حال حاضر، بزرگ ترین ساختمان نیم کره دنیا است. روش های سرهم کردن قطعات شامل پیش تولید قطعات، نصب مقاطع با روش بلند کردن سطح است. برای جلوگیری از زنگ زدگی باید تمام قطعات گالوانیزه گرم شوند. به دلیل وجود یک سطح بالای استاتیک در قاب های فضایی، شکست یکی از اعضا در اثر آتش سوزی، به ریزش سازه منجر نخواهد شد از مفاصل کروی با 18 نقطه اتصال قطعات لوله ای شروع شده، با تنوعی گسترده از سیستم های مفصلی، بین
گره ها واعضا گسترش می یابد که به عنوان راه حل بهینه، تحمل بار و نیاز به ایجاد دهنه های بزرگ به کار می رود.
سازه فضایی (Krupp-Montal) به وسیله E.Ruter Dormund-Horde. به وجود آمد. قطعات با پیچ های درون لوله ها به کره فلزی آهنگری شده متصل می شود. پیچ ها در انتها، شش ضلعی هستند و از طریق لوله هدایت کننده به دورن سوراخ قسمت لوله ای عضو سازه ای متصل می شوند. در حالت کلی، تمام اعضا در گرما گالوانیزه شده اند. ممکن است یک پوشش رنگی نیز بر روی آن ها به کار رود در سیستم کروپ-مونتال، پیچ ها می توانند بدون خروج از اعضای سازه، مورد آزمایش قرار گیرند. در صورت لزوم، جایگزین کردن اعضا درون سازه بدون تخریب آن نیز ممکن است. سیستم کروپ مونتال در با جزییات نقطه ها در نمایش داده شده است.
لوله KEBA و اتصال مفصلی برای انتقال نیروهای فشاری و کششی طراحی می شوند. در این حالت به پیچ ها احتیاجی نیست و بدون مشکل نیز قطعات پیاده می شوند.
مفصل KEBA شامل اتصالات فکی با لبه های از داخل قفل شونده گره ماهیچه ای و حلقه قفسه ای با لولای قفلی می باشند.
سازه فضایی Scan به وسیله (kaj Thomsen) به وجود آمد. پیچ ها وسایل اتصال را فراهم
می کنند که در انتهای اعضا با استفاده از روش خاص داخل شده سپس به داخل سوراخ های رزوه شده از اتصالات مفصلی کره ای پیچ می شوند. در کلیه سازه های فضایی یک دهانه بدون تکیه گاه حداقل m100-80 ممکن می باشد.
10