تحلیل سیستمیِ فرایند تعادل در اجزای ساختاری بناهای تاریخی؛ مورد مطالعه: تحلیل گرافیکی تاق چهاربخش

نوع مقاله : علمی پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشگر دکتری مرمت و احیای بناها و بافت‌های تاریخی، دانشکده معماری، دانشکدگان هنرهای زیبا، دانشگاه تهران

2 استاد، دانشکده معماری، دانشکدگان هنرهای زیبا، دانشگاه تهران

3 استادیار، دانشکده معماری، دانشکدگان هنرهای زیبا، دانشگاه تهران

چکیده

رفتار بناهای تاریخی به‌سادگی قابل پیش‌بینی نیست و یکی از راه‌های درک بهتر این رفتار، در نظر گرفتن آن همچون یک سیستم پیچیده است. در نظریۀ سیستم‌های پیچیده به پدیده‌ها، لایه‌لایه نگاه می‌شود و تمرکز بر روابط میان اطلاعات است. سیستم‌ها با ماهیت‌ متفاوتِ فرایندهایشان در هر لایه، الگوی رفتاری خاصی را بروز می‌دهند که از هم‌افزایی این لایه‌ها، رفتارِ کلِ سیستم پیش‌بینی ‌پذیر می‌شود. از دریچۀ این نظریه، رفتار در بنای تاریخی مفهوم جامع‌تری را در بر می‌گیرد و تنها شامل سازه نمی‌شود. ازسویی دیگر، پیشینۀ تحلیلِ سازه در بناهای تاریخی نشان از اهمیت هندسه در حفظِ تعادل بنا دارد؛ درحالی‌که ابزارهای ماشینی که امروزه متداول هستند، از اصول دیگری در تحلیل‌های خود استفاده می‌کنند و به‌دلیل داشتنِ پیش‌فرض‌های ساده‌انگارانه، نتایج قابل اطمینانی هم ارائه نمی‌دهند. در این مقاله، با تبیین چارچوب مفهومی برای شناخت یک بنای تاریخی براساس نظریۀ سیستم‌های پیچیده، استدلال می‌شود که تحلیلِ رفتار در یک بنای تاریخی ازسویی منوط به بررسی فرایندهایِ لایه‌هایِ متفاوتِ بناست و ازسویی دیگر، مستلزم به‌کارگیری دانشِ تجربی در این‌گونه بناهاست. سپس، با بررسی سیر تاریخی تحلیلِ تعادل در بناهای تاریخی، نتیجه‌گیری می‌شود که از ترکیب روش حدی و ابزار استاتیک گرافیکی می‌توان پیچیدگیِ رفتار در عناصر سازه‌ای یک بنای تاریخی را به کمک تحلیل یک فرایندِ اطلاعات‌محور، از مسیر حرکت نیروی رانش در بنا ارزیابی کرد. این مقاله توصیفی‌تحلیلی با پیاده‌سازیِ این شیوه بر روی یک تاق چهاربخش به‌عنوان یک جزء از بنای تاریخی، پیشنهاد خود را به‌صورت عملی ارائه می‌کند.

کلیدواژه‌ها


ارکانی، کیارش، و حامد حمیدی. 1401. بررسی لرزه‌ای سازۀ طراحی‌شده با روش استاتیک گرافیکی. بابل: نهمین کنفرانس ملی مصالح و سازه‌های نوین در مهندسی عمران.
ایزدپناه، فرزین. 1393 الف. تحلیل خط فشار: پیشینه و دستاوردهای جدید. تبریز: همایش ملی معماری، عمران و توسعۀ نوین شهری.
ایزدپناه، فرزین. 1393ب. مفهوم محدودۀ ایمنی سازه‌ای در بناهای طاقی تاریخی. تهران: دومین همایش ملی پژوهش‌های کاربردی در مهندسی عمران، معماری و مدیریت شهری.
ایزدپناه، فرزین، و سروناز سرداری. 1399. تحلیل پایداری لرزه‌ای سه قوس ایرانی. مجلۀ مطالعات معماری ایران 10 (17): 143ـ163.
خزائلی، پویا، و بهناز مترجم. 1402. محاسبۀ ترسیمی قوس بنایی. مشهد: کتابکدۀ کسری.
صباغیان، طاها، و سید مصطفی مختاباد امرئی. 1401. مطالعات تطبیقی روش گرافیک استاتیک در محاسبات سازه‌ای. گرگان: دومین کنفرانس ملی مهندسی عمران، توسعۀ هوشمند و سیستم‌های پایدار.
محمدی چابکی، رضا. 1392. مؤلفه‌های پارادایم پیچیدگی. روش‌شناسی علوم انسانی 19 (76): 61ـ89.‎
معماریان، غلامحسین. 1367. نیارش سازه‌های طاقی در معماری اسلامی ایران. تهران: جهاد دانشگاهی دانشگاه علم و صنعت ایران.
وکیلی، شروین. 1398. نظریۀ سیستم‌های پیچیده. تهران: شورآفرین.
Aita, D. 2023. Graphical Statics. In Discrete Computational Mechanics of Masonry Structures, 21-93. Cham: Springer Nature Switzerland.
Allen, E., & W. Zalewski. 2009. Form and Forces: designing efficient, expressive structures. John Wiley & Sons.
Blasi, Carlo. 2016. The Relationship Between the Project of Restoration and Project Structural Strengthening. Quaderni di assorestauro 3 (5): 8-17.
Block, P., M. DeJong, & J. Ochsendorf. 2006. As Hangs the Flexible Line: Equilibrium of Masonry Arches. In Nexus Network Journal (pp. 13-24). Birkhäuser Basel.
Belidor, B.F. 1729. La Science des Ingenieurs dans la Conduite des Travaux de Fortification et Architecture Civile. Paris: Claude Jombert.
Benvenuto, E. 1981. La Scienza delle Costruzioni e il suo Sviluppo Storico. Sansoni, Firenze (rpt. 2006, Edizioni di Storia e Letteratura).
Benvenuto, E. 1991. An Introduction to the History of Structural Mechanics. Springer.
Coulomb, C.A. 1773. Essai sur une Application des Regles de Maximis et Minimis a Quelques Problemes de Statique Relatifs a l’Architecture. Memoires de Mathematique et de Physique, presents a l’Academie Royale des Sciences par Divers Savants et lus dans ses Assemblees (Paris), 7, 343ـ382.
Couplet, P. 1730. Seconde Partie de l’Examen de la Poussee des Voutes. Memoires de l’Academie Royale des Sciences de Paris, 117ـ141.
Culmann, K. 1866. Die graphische Statik. Meyer & Zeller, Zürich.
De Domenico, M., D. Brockmann, C. Q. Camargo, C. Gershenson, D. Goldsmith, S. Jeschonnek, ... & H. Sayama. 2019. Complexity explained. Available online at https://complexityexplained.github.io (accessed May 16, 2022).
Foce, F. 2005. On the Safety of the Masonry Arch: Different Formulations from the History of Structural Mechanics. In S. Huerta (Ed.), Essays in the History of the Theory of Structures, in honour of Jacques Heyman (pp. 117ـ142). Madrid: Instituto Juan de Herrera.
Gregory, D. 1697. Catenaria. Philosophical Transactions of the Royal Society, 19, 637ـ652.
Heyman, J. 1966. The Stone Skeleton. International Journal of solids and structures2 (2): 249-279.
Heyman, J. 1972. Coulomb’s Memoir on Statics: An Essay in the History of Civil Engineering. Cambridge: Cambridge University Press.
Heyman, J. 1995. The Stone Skeleton: Structural Engineering of Masonry Architecture. Cambridge, England: Cambridge University Press.
Hooke, R. 1676 [sic 1675]. A Description of Helioscopes, and Some Other Instruments. London: J. Martyn.
Huerta Fernández, S. 2001. Mechanics of masonry vaults: The equilibrium approach. Historical Constructions. Possibilities of Numerical and Experimental Techniques. Available online at https://oa.upm.es/569/ (accessed March 15. 2022).
Huerta Fernández, S. 2005.The Use of Simple Models in the Teaching of the Essentials of Masonry Arch Behaviour. In book: Theory and Practice of Constructions: knowledge, means and models. Didactis and research experiences
Huerta Fernández, S. 2008. The Analysis of Masonry Architecture: A historical Approach: To the memory of professor Henry J. Cowan. Architectural Science Review, 51 (4): 297-328.
Huerta, S. 2010. The Safety of Masonry Buttresses. Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Engineering History and Heritage 163.1: 3-24.
ICOMOS. 1993. Guidelines for Education and Training in the Conservation of Monuments, Ensembles and Sites.
La Hire, P. 1695. Traite de Mechanique. Paris: Imprimirie Royal.
La Hire, P. 1712. Sur la Construction des Voutes dans les Edifices. Memoires de l’Academie Royale des Sciences de Paris, 70 ـ 78.
Maurer, B. 1998. Karl Culmann und die Graphische Statik. Diepholz: Verlag fur Geschichte der Naturwissenschaft und der Technik.
Moseley, H. 1843. The Mechanical Principles of Engineering and Architecture. London: Longman, Brown, Green and Longmans.
Paulino, Glacio H. 2016. Structural Design Optimization, Stanford Bulletin explore Courses. Stanford University.
Poncelet, J.V. 1852. Examen Critique et Historique des Principales Theories ou Solutions Concernant l’Equilibre des Voutes. Comptesrendus de l’Academie des Sciences (Paris), 35(17): 494ـ502, 531ـ540, 577ـ587.
Rankine, W.J.M. 1858. A Manual of Applied Mechanics. London: Charles Griffin.
Sinopoli, A. 2012. Origine e Sviluppi della Statica Grafica. In T. Levi Civita & U. Amaldi (Eds.), Complementi alle Lezioni di Meccanica Razionale, CompoMat, 161ـ185.
Ungewitter, G.G., & K. Mohrmann. 1890. Lehrbuch Der Gotischen Konstruktionen. Edited by T.O. Weigel Nachf. 3rd ed. Leipzig.
Winkler, E. 1879-80. Die Lage der Stutzlinie im Gewolbe. Deutsche Bauzeitung, 13 & 14, 117ـ119, 127ـ128, 130 (1879); 58ـ60 (1880).
Wolfe, W. S. 1921. Graphical Analysis: a text book on graphic statics. McGraw-Hill book Company, Incorporated.