گنبد ژئودزیک چیست؟

گنبد ژئودزیک یک سازه پوسته‌ای کروی یا نیمه کرویِ ساخته‌شده از عناصر مثلثی شکل است. این عناصر مثلثی که معمولاً از جنس فلز یا چوب ساخته شده‌اند، به یکدیگر متصل هستند تا بتوانند بارِ وارده به سازه را به‌طور مساوی و متوازن در سطح گنبد توزیع کنند. شکل خاص گنبد ژئودزیک جدا از فُرم ذاتی زیبایی که دارد، استحکام و پایداری بی‌نظیری به آن می‌بخشد. این زیبایی و پایداری، گنبد را برای محصور کردن فضاهای بزرگ به یک سازه‌ی بسیار ایده‌آل و کارآمد تبدیل می‌کند. در دنیا نمونه‌های زیادی از گنبدهای ژئودزیکی وجود دارد که برخی از معروف‌ترین آن‌ها عبارت‌اند از:

• گنبدهای ژئودزیک موزه زیست کره مونترال
• جاذبه سفینه فضایی زمین در مجموعه تفریحی والت دیزنی ورلد
• گنبد La Géode در پاریس
• گنبد صحرا در اوموها آمریکا
• گنبد Eden
• و …

بد نیست بدانید بزرگ‌ترین گنبد ژئودزیک دنیا در شهر فوکوکای ژاپن واقع شده است. این گنبد که فوکاکا یاهوکو (Fukuoka Yahuoku!) نام دارد در سال 1993 ساخته شده و می‌تواند بیش از 38000 نفر را در خود جای دهد. از این مکان برای برگزاری رویدادهای ورزشی بزرگ و کنسرت‌ها استفاده می‌کنند.

مبدع یا مخترع گنبد ژئودزیک کیست؟

مفهوم گنبدهای ژئودزیک را برای اولین بار یک معمار آمریکایی به نام باکمینستر فولر ارائه کرد. به همین دلیل به‌عنوان مبدع یا مخترع این سازه شناخته می‌شود. انگیزه و محرک اصلی آقای فولر در ابداع این سازه، دغدغه‌ها و نگرانی‌هایش درباره کمبود فزاینده‌ی منابع طبیعی زمین بود. بنابراین او به دنبال راهی می‌گشت تا ضمن کاهش استفاده از مواد و مصالح در صنعت معماری، در مصرف انرژی نیز صرفه‌جویی قابل‌توجهی در پی داشته باشد. گنبد ژئودزیکی یک سازه دوستار محیط زیست و میراثی ارزشمند و ماندگار از آقای فولر است. جالب اینکه خودِ باکمینستر فولر بیشتر از یک دهه در خانه‌ای با فُرم گنبدی زندگی کرده است.

اهمیت ساخت گنبد ژئودزیکی

طراحی و ساخت گنبدهای ژئودزیکی به دلایل مختلف، اهمیت ویژه‌ای در حوزه معماری دارد.

• اولاً گنبد ژئودزیکی یک سازه نگه‌دارنده انرژی است که زمینه‌ای را برای مصرف بهینه انرژی فراهم می‌آورد. شکل کروی این گنبد به آن اجازه می‌دهد تا فضا را با حداقل مواد و مصالح محصور کند. این بدان معناست که گنبدهای ژئودزیک نسبت به سازه‌های سنتی مستطیلی شکل، برای سرمایش و گرمایش به انرژی کمتری نیاز دارند. این سازه می‌تواند بین 20 تا 80% باعث صرفه‌جویی در مصرف انرژی شود.
• عناصر مثلثی به‌هم‌پیوسته در یک گنبد ژئودزیکی ساختاری مستحکم و پایدار ایجاد می‌کنند. این امر باعث می‌شود که سازه در برابر بادهای شدید و همین‌طور زلزله مقاومت بالایی داشته باشد. این ویژگی خصوصاً در مناطقی که وقوع بلایای طبیعی در آن‌ها متداول است، اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.
• سومین دلیل اهمیت گنبد ژئودزیک، ظاهر چشمگیر، باشکوه و منحصربه‌فرد آن است. این گنبد، دارای ظاهری پیشرو و بسیار مدرن است که آن را از سایر سازه‌های معماری که اکثر آن‌ها فُرم مستطیلی دارند، متمایز می‌کند. این زیبایی و جذابیت ظاهری باعث می‌شود که گنبدهای ژئودزیک برای سالن‌های نمایشگاهی، استادیوم‌های ورزشی و به‌طور کلی ساختمان‌هایی که ایجاد تأثیر بصری در آن‌ها موردنظر است، گزینه‌های محبوبی باشند.
• چهارمین دلیل اهمیت گنبدهای ژئودزیک سازگاری آن با محیط زیست و مفاهیم توسعه پایدار است. اجرای گنبد ژئودزنیک نیازی به فونداسیون ندارد و ساختار زمین را تغییر نمی‌دهد. علاوه بر این، استفاده حداقلی از مواد و مصالح در ساخت این گنبد، آن را به سازه‌ای اقتصادی تبدیل می‌کند.

به‌طور خلاصه شاخص‌ترین دلیل جذابیت و اهمیت گنبد ژئودزیک در معماری، قابلیت این سازه در تجمیع دو ویژگی متضاد است. جایی که سازه در عین ظرافت چشم‌نواز ساختاری، مقاومت و استحکامی باورنکردنی از خود نشان می‌دهد.

کاربرد گنبد ژئودزیک

برای گنبدهای ژئودزیکی کاربردهای مختلفی را می‌توان متصور شد که برخی از مهم‌ترین آن‌ها عبارت‌اند از:

• استادیوم‌های ورزشی
• سالن‌های تئاتر
• گلخانه‌ها
• سالن‌های نمایشگاهی
• مجموعه‌های تفریحی
• پناهگاه‌ها
• اقامتگاه‌ها
• و …

از میان موارد فوق، ساخت گنبد ژئودزیک به‌عنوان اقامتگاه تفریحی محبوبیت خاصی دارد. برخی گمان می‌کنند که این گنبد تنها در مقیاس‌های بزرگ قابل‌اجراست. درحالی‌که از نظر تئوری، سطحی با ابعاد 40 * 40 سانتی‌متر هم برای ساخت گنبد کفایت می‌کند! بنابراین اگر به دنبال اجرای یک ایده معماری یونیک هستید، درباره ساخت اقامتگاه به سبک گنبد ژئودزیک بیشتر فکر کنید.

ساخت گنبد ژئودزیک

برای ساخت گنبدهای ژئودزیک روش‌های مختلفی وجود دارند که شاخص‌ترین آن‌ها عبارت‌اند از:

• پنل‌های پیش‌ساخته: این یک روش محبوب برای ساخت گنبدهای کوچک‌تر است. برای ساخت گنبد در سوله‌های حیات خلوت یا آلاچیق‌های باغی معمولاً از این روش استفاده می‌کنند. در این روش، پنل‌های پیش‌ساخته را در اندازه و شکل موردنظر بُرش داده و بعد از انتقال به محل اجرا، آن‌ها را در قالب گنبدی شکل روی هم مونتاژ می‌کنند.
• چارچوب آلومینیمی: این یک روش متداول برای ساخت گنبدهای بزرگ‌تر مثل سازه‌های مورد استفاده در استادیوم‌های ورزشی یا سالن‌های نمایشگاهی به شمار می‌رود. در این روش، با استفاده از عناصر مثلثی که به کمک پیچ یا جوش به یکدیگر متصل می‌شوند، یک چارچوب آلومینیمی ایجاد می‌کنند. سپس آن را با انواع مختلفی از مواد و مصالح مثل پنل‌های فلزی، شیشه یا پارچه می‌پوشانند.
• تیرهای چوبی: این یک روش سنتی برای ساخت گنبد ژئودزیک است که قدمت آن به روزهای اولیه‌ی پیدایش این سازه بازمی‌گردد. در این روش، تیرهای چوبی در قالب مثلثی بُرش می‌خورند و بعد طوری به یکدیگر متصل می‌شوند تا شکل یک گنبد را ایجاد کنند. تیرها را می‌توان در معرض دید قرار داد یا آن‌ها را با موادی مثل گچ، پارچه و … پوشاند.

انواع گنبد ژئودزیکی

رایج‌ترین معیار در دسته‌بندی انواع گنبدهای ژئودزیکی، فُرم هندسی آن‌هاست. از این جنبه آن‌ها را می‌توانیم در 5 گروه دسته‌بندی کنیم:

• گنبدهایی که دارای فُرم کروی کامل هستند که به آن‌ها گنبدهای تمام کروی نیز می‌گویند
• گنبدهایی که فُرم نیم‌کره دارند
• گنبدهای بیضی شکل که به آن‌ها گنبدهای ژئودزیک بیضی می‌گویند
• گنبدهای ژئودزیک نامتقارن که فاقد ساختار یکدست هستند
• گنبدهای ترکیبی که از اَشکال مختلف هندسی اعم از مثلث، مربع و … در ساختار آن‌ها استفاده می‌کنند

هر کدام از سبک‌های گنبد ژئودزیک، ویژگی‌های خاص خودشان را دارند و می‌توانند برای هر پروژه انتخاب بهتری باشند. نوع گنبد را در وهله اول باید با در نظر گرفتن اهداف و الزامات منحصربه‌فرد یک پروژه انتخاب کرد. در اینجا به ذکر همین مختصر بسنده می‌کنیم که گنبدهای تمام کروی، محکم‌ترین نوع گنبد ژئودزیک هستند. این گنبدها زمانی که بالاترین حد استحکام و دوام یک سازه موردنظر باشند، بهترین انتخاب به شمار می‌روند. از این رو مهندسان برای ساخت اماکنی مثل پناهگاه‌های نظامی و اضطراری، معمولاً فُرم تمام کروی را اجرا می‌کنند. البته استحکام فوق‌العاده گنبد تمام کروی، به معنای عدم استحکام انواع دیگر نیست. پس از شکل گیری سازه گنبد ژئودزیک برای بهره بری میتوان از پوشش های متفاوتی برای آب بند نمودن و سایبان استفاده نمود. یک گنبد شیشه ای میتواند از استراکچر ژئودزیک برخوردار باشد.

فرکانس گنبد ژئودزیکی

یک معیار رایج دیگر در دسته‌بندی انواع گنبد ژئودزیک، فرکانس آن‌هاست. منظور از فرکانس، تعداد تقسیم‌بندی‌هایی است که آن را با حرف V نشان می‌دهند. به‌عنوان مثال یک گنبد 2V به گنبدی با فرکانس 2 گفته می‌شود. هر چه فرکانس سازه بالاتر باشد، تعداد مثلث‌ها یا تقسیمات فرعی در یک گنبد ژئودزیک بیشتر خواهد بود.

گنبدی که فرکانس یا تقسیم‌بندی بیشتری داشته باشد، در مقایسه با گنبدهای با فرکانس کمتر، محکم‌تر و شکل آن کروی‌تر خواهد بود. البته ساخت و مونتاژ گنبدهای با فرکانس بالا به دلیل نیاز به ستون‌ها یا پایه‌های بیشتر، فرایند پیچیده‌تری دارد.

 عمر مفید گنبد ژئودزیک چقدر است؟

عمر مفید گنبدهای ژئودزیکی به عوامل مختلفی ازجمله مصالح به‌کاررفته و کیفیت نگهداری از آن‌ها بستگی دارد. به‌طور کلی، سازه‌هایی که از مواد درجه‌یک ساخته شده باشند و به‌خوبی نگهداری می‌شوند، می‌توانند تا نیم قرن (50 سال) و حتی بیشتر دوام بیاورند.

باید بدانید که گنبدهای ژئودزیک هم مثل هر ساختمان دیگری سالخوردگی، فرسایش و تغییر نما را تجربه می‌کنند. به همین دلیل تعمیر و نگهداری مناسب آن‌ها امری بسیار مهم است. بهترین کار این است که سازه را به‌صورت دوره‌ای مورد بازبینی قرار دهید و در صورت مشاهده کوچک‌ترین اِشکال، نسبت به رفع آن اقدام کنید.

نشتی؛ رایج‌ترین چالش گنبدهای ژئودزیک است

یکی از سؤالات رایج درباره گنبدهای ژئودزیک این است که آیا این سازه‌ها هم ممکن است نشت کنند؟ بله! در صورت عدم اجرای صحیح، این گنبدها نیز با مشکل نشتی روبرو می‌شوند. حصول اطمینان از اتصال دقیق مثلث‌های تشکیل‌دهنده‌ی گنبد به یکدیگر و همین‌طور درزبندی آن‌ها احتمال نشتی را به حداقل می‌رساند. استفاده از مواد مقاوم در برابر آب و رطوبت مثل چوب و فلز برای درزبندی نیز از بروز مشکل نشتی جلوگیری می‌کند.

3 پروژه مشهور گنبد ژئودزیک در دنیا

در ابتدای مقاله از چند پروژه معروف گنبد ژئودزیک در دنیا اسم بردیم. حالا و در آخرین بخش از این گفتار، می‌خواهیم شما عزیزان را با 3 مورد از این پروژه‌های شگفت‌انگیز بیشتر آشنا کنیم.

1. پروژه Eden در انگلستان

Eden بزرگ‌ترین گلخانه و باغ گیاه‌شناسی و یکی از زیباترین نمونه‌های کاربرد گنبد زیستی در دنیاست. در این پروژه سه گنبد زیستی وجود دارد:

• اولی با آب‌وهوای استوایی
• دومی با آب‌وهوای مدیترانه‌ای
• سومی با آب‌وهوای معتدل محلی

هر کدام از این گنبدهای زیستی را از قاب‌های فولادی لوله‌ای با پنلهای شش‌ضلعی دارای روکش خارجی از جنس EFTE ساخته‌اند. این سازه کاملاً خودکفا بوده و تکیه‌گاه داخلی ندارد. پنلها ابعاد مختلفی دارند که بزرگ‌ترین آن‌ها بالغ بر 9 متر است.

2. پروژه La Géode در پاریس

بسیاری از افراد La Géode را زیباترین سینمای جهان می‌دانند. این پروژه شامل یک گنبد ژئودزیکی آینه کاری شده است که قطر آن بالغ بر 36 متر بوده و از 6433 مثلث متساوی‌الاضلاع از جنس فولاد صیقلی ضدزنگ ساخته شده است. آینه‌ای بودن ساختار گنبد، تصویر آسمان را در آن منعکس می‌کند. طول مثلث‌ها 1.5 متر است و روی یک قاب فلزی نازک متشکل از 2580 میله فولادی مستقر شده‌اند. خودِ گنبد روی یک سطح بتنی واقع شده و به بزرگ‌ترین موزه علمی اروپا (Cité des Sciences et de l’Industrie) راه دارد.

3. گنبد صحرا در اوماها آمریکا

این پروژه مربوط به ساخت بزرگ‌ترین بیابان سرپوشیده در دنیاست. گنبد صحرا در سال 2002 و با هزینه‌ای بالغ بر 32 میلیون دلار افتتاح شد. این بیابان حدود 1 هکتار مساحت دارد و یکی از جاذبه‌های گردشگری آمریکا به شمار می‌رود. گنبد صحرا حدود 47 متر بالاتر از سطح اصلی زمین قرار گرفته و قطر آن حدود 70 متر است. این گنبد از 1760 پنجره مثلثی شکل اکریلیکی با 4 تُن یا سایه‌ی رنگی مختلف ساخته شده؛ این تنوع تُن رنگی در تابستان، سایه ایجاد می‌کند و در زمستان، باعث ورود حداکثر نور به داخل محیط می‌شود.

در پایان امیدواریم محتوای ارائه‌شده در این مقاله از کاژه مورد رضایت شما قرار گرفته باشد.