گنبد ژئودزیک

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به ناوبری پرش به جستجو

گنبد ژئودزیک (یا گنبدِ ساخته شده با سطوحِ هندسیِ) دارای ساختارِ پوسته کروی یا نیمه کروی یا پوسته مشبک بر اساسِ شبکه‌ای از حلقه‌های بهم پیوستهٔ بزرگ (ژئودزیک) بر روی سطحِ خود می‌باشد. گنبدهای ژئودزیک از راهِ تقسیماتِ فرعی شکل می‌گیرند. چند ضلعی‌ها از آنرو که -به هر روی- از مثلث‌هایی تشکیل می‌شوند، پایداریِ بیشتری دارند.

ژئودزیک‌ها برای تشکیل عناصر مثلثی یکدیگر را قطع می‌کنند تا دارای استحکامِ داخلیِ بیشتر شوند و نیز قدرتِ توزیعِ تنش در سطحِ ساختارِ خود را بالا ببرند. با تقسیماتِ بیشتر در سطح، گنبدِ نرم‌تر و انعطاف پذیرتری به دست می‌آید.

تاریخچه[ویرایش]

نخستین گنبدی که می‌توان آن را ژئودزیک نامید، به وسیلهٔ والتر بائرزفلد[۱] -مهندس ارشد شرکت کارل زایس- برای یک آسمان‌نما و پس از جنگ جهانی اول طراحی شد. این گنبد، توسطِ شرکت توسطِ Dykerhoff و Wydmann بر روی سقفِ کارخانهٔ زایس در ینا (آلمان) ساخته شده و به ثبت رسید و سپس در ژوئیه سال ۱۹۲۶ برای برای بازدیدِ عموم مردم رونمایی شد.

ژئودزیک[ویرایش]

در ریاضیات و به خصوص هندسه دیفرانسیل، یک ژئودزیک تعمیمی از مفهوم خط مستقیم به روی خمینه‌ها است. در حضور یک اتصال افاین، به صورت منحنی‌هایی تعریف می‌شوند کهبردار مماس آن‌ها در صورت ترانهاده شدن ٬موازی باقی بمانند. اگر این اتصال، اتصال لوی-چیویتا ایجاد شده توسط متریک ریمان باشد، آن‌گاه ژئودزیک‌ها (به صورت محلی) کوتاه‌ترین مسیر بین نقاط در فضا هستند.

ژئودزیک در هندسهٔ متریک[ویرایش]

در هندسه متریک یک ژئودزیک خمی است که که در همه‌جا به صورت محلی یک کمینه کنندهٔ فاصله است.

ژئودزیک‌ها در نسبیت عام[ویرایش]

یک ژئودزیک(به انگلیسی: Geodesic) در نسبیت عام، تعمیم مفهوم خط راست به فضازمان خمیده‌است. خط جهانی ذره‌ای که هیچ نیروی غیرگرانشی خارجی به آن وارد نشود، نوع خاصی از ژئودزیک است. به عبارت دیگر ذره در حرکت یا سقوط آزاد همواره در راستای یک ژئودزیک حرکت می‌کند.

سازه های ژئودزیک[ویرایش]

این ساختار می تواند در ضمن سادگی، بزرگترین فضا را با کمترین مقدار مصالح ساختمانی محصور نماید. در سازههای خرپایی نیروهای وارده بر سازه، تنها به صورت محوریِ فشاری یا کششی در سراسر سازه توزیع می‏شود. ساختار خرپایی - فضایی سازه ژئودزیک با الِمانهای زیاد، منجر به توزیع شبکه¬ای نیروها در سرتاسر سازه و انتقال آنها به تکیه گاه ها شده و مقاومت این سازه را نسبت به استحکام مصالح به کار رفته در آنها در برابر بارهای وارده بسیار بالا می‏برد. سطح نمای یک سازه ژئودزیک 38 درصد یه سازه مربعی با متراژ زیربنای مشابه را تشکیل می‏دهد که این مطلب باعث شده رفتار حرارتی مناسب تری نسبت به سازه‏های غیر خطی داشته باشد. سازه های ژئودزیک را می توان ایده آل ترین ساختار موجود در طبیعت دانست. از نظر مؤسسه آمریکایی معماران (American Institute of Architects) ، سازه ژئودزیک مستحکم ترین، سبکترین و کارآمدترین وسیلۀ محصورکردن فضایی است که تابه حال برای انسانها ساخته شده است. گنبدهای ژئودزیک از المانهای مستقیمی تشکیل شده است که به آنها استرات (STRUT) می‏گویند که در نقطه‏ای به نام هاب (HUB) بهم متصل می‏شوند. یک کره شیء ریاضی است که دارای حداکثر حجم در مقایسه با سطح آن است، لذا اگر هدف ما ساخت حداکثر حجم با حداقل هزینه باشد باید سازه ما به ساختار کروی شبیه باشد اما اما بیشتر مصالح ساختمانی به صورت قطعات صاف و یا مستقیم هستند و ساخت قطعات منحنی برای ایجاد یک کره کامل نیازمند هزینه قابل توجهی می‏باشد.

هندسهٔ ژئودزیکی که در ساختمان گنبدها به کار می‌رود از تقسیمات سه تایی تکرار شونده‌ای تشکیل می‌شود که با ترکیبی از پنج و شش ضلعی‌های منتظم احاطه می‌شود.[۲]

کاربردهای سازه های ژئودزیک[ویرایش]

1- کاربرد به عنوان اقامت گاه های ارزان قیمت و با ساخت سریع 2- کمپها، متلها و کافه‏تریاهای فضای باز 3- کاربرد به عنوان فضاهای ورزشی مانند کمپ های کوهنوردی فصلی، رختکن ورزشی 4- کاربرد به عنوان سازه‏های نمایشگاهی، فروشگاه‏های فصلی و موقتی 5- کاربرد به عنوان آلاچیق‏ها و سایبان‏ها 6- کاربرد به عنوان محل برگزاری سمینارها، کلاسها و رویدادها 7- کاربرد به عنوان مقرهای فرماندهی میدانی یا مدیریت بحران 8- کاربرد به عنوان اقامت گاه های زمان اضطراری 9- کاربرد به عنوان بیمارستانهای صحرایی 10- کاربرد در مدارس عشایری 11- کاربرد به عنوان گلخانه ها، روف گاردن ها و باغ های زمستانی 12- کاربرد به عنوان مجتمع های گردشگری بیابانی و کویری 13- کاربرد به عنوان وسایل بازی کودکان 14- کاربرد به عنوان شبیه سازها، آسمان نماها و dome projection 15- کاربرد در صنعت نفت در پوشش مخازن مواد نفتی و پتروشیمی 16- کاربرد به عنوان اتاقک های شیلد مغناطیسی 17- کاربرد به عنوان استدیوهای آکوستیک 18- کاربرد در ساخت انبارهای مواد غذایی و سیلوها


مزایای استفاده از سازه های گنبدی ژئودزیک[ویرایش]

1- در مقایسه با دیگر سقف ها و گنبدها از حداقل مصالح استفاده می‏شود. 2- گستردگی مصالح از چوب تا آهن و آلومینیوم و ... 3- گنبدهای ژئودزیک می‏تواند فضاهای شیب دار و نامنظم را به خوبی پوشش دهد. 4- وزن سبک و استحکام و عدم نیاز به ستون در داخل آنها 5- از لحاظ ساختاری ساده و ماژولار هستند و امکان ساخت و تکثر و تعمیر و تغییر راحتی دارند. 6- می‏توانند به راحتی و در کوتاه ترین زمان ساخته، اسمبل و جمع شوند. 7- عدم نیاز به تجهیزات خاص برای مونتاژ 8- کاهش زباله های ساختمانی و مقاومت نسبت به واماندگی در برابر آتش سوزی 9- بهره وری انرژی بالا، تاثیر کم بر محیط زیست، طول عمر طولانی و عدم نیاز به تعمیر و نگهداری خاص 10- حمل و نقل آسان 11- تهویه بسیار مطبوع

گنبد، بارهای وارده بر خود را از راهِ اعضای خطیِ خود به تکیه گاه‌ها و پِی منتقل می‌کند و تمامی اعضای آن، تحتِ اثرِ تنش مستقیم (چه بگونهٔ کشش یا فشار) هستند.

جستارهای وابسته[ویرایش]

پانویس[ویرایش]

  1. First Geodesic Dome: Planetarium in Jena 1922 بایگانی‌شده در ۱۹ مارس ۲۰۱۳ توسط Wayback Machine incl. patent information
  2. تست شماره 47 کنکور کارشناسی ارشد معماری. سازمان سنجش آموزش کشور ایران. سال 1393

پیوند به بیرون[ویرایش]