گنبد فرازشی دانشگاه صنعتی اراک

گنبد فرازشی دانشگاه صنعتی اراک، سازه‌ای فضاکار و دولایه با کاربری مسجد است که هندسه آن از الگوی متداول گنبدهای متقارن فاصله می‌گیرد. شبکه در پلان، آرایش «دوراهه روی دوراهه» دارد؛ بااین‌حال در نمای جانبی، بخش‌های گوشه‌ای پوسته به سمت زمین امتداد می‌یابند و به حجم، حالتی کشیده و پیوسته می‌بخشند. این ساختار در معرفی فنی طرح، با نام‌گذاری استاد هوشیار نوشین، «گنبد دولایه فرازشی» خوانده شده است.

---

کاربردها و اهمیت این نوع پروژه

مسجد در محیط دانشگاهی، افزون بر کاربری عبادی، بخشی از فضاهای جمعی و فرهنگی مجموعه است و فرم معماری آن می‌تواند در خوانایی و هویت بصری محوطه نقش داشته باشد. در پروژه دانشگاه صنعتی اراک، ایده گنبد به‌عنوان یکی از عناصر شناخته‌شده معماری ایرانی و اسلامی حفظ شده، اما شکل‌گیری آن به هندسه یک شبکه فضاکار دولایه سپرده شده است. چنین تلفیقی هنگامی موفق است که هندسه نهایی، نیازهای معماری، شرایط بهره‌برداری و رفتار سازه‌ای را در یک طرح منسجم پاسخ دهد.

دانشگاه صنعتی اراک از مراکز آموزش عالی تخصصی استان مرکزی است که پیشینه آن به آغاز فعالیت مجموعه‌ای فنی و مهندسی در سال ۱۳۶۷ بازمی‌گردد. این مجموعه پس از گسترش فعالیت‌های آموزشی و ارتباط با دانشگاه علم و صنعت ایران، در تیرماه ۱۳۸۹ مجوز ارتقا به دانشگاه صنعتی اراک را دریافت کرد. قرارگیری دانشگاه در شهر اراک، در مجاورت ظرفیت‌های صنعتی استان مرکزی، زمینه توجه به آموزش‌های مهندسی و ارتباط دانش فنی با نیازهای تولیدی را تقویت کرده است. احداث مسجد با فرم گنبدی معاصر در چنین محیطی، فرصتی برای پیوند دادن هویت فرهنگی فضای دانشگاه با زبانی معماری مبتنی بر مهندسی، ساخت دقیق و فناوری سازه فراهم می‌آورد.

در پوشش دهانه‌های نسبتاً بزرگ، طراحی معماری و طراحی سازه باید از مراحل اولیه با یکدیگر هماهنگ شوند؛ زیرا انتخاب فرم آزاد بدون توجه به مسیر انتقال بار، هندسه تکیه‌گاه‌ها و قابلیت ساخت می‌تواند به پیچیدگی‌های اجرایی و هزینه‌های اضافی منجر شود. شبکه‌های فضاکار دولایه، به دلیل عملکرد سه‌بعدی و امکان تعریف گره‌ها در موقعیت‌های فضایی متفاوت، یکی از گزینه‌های مناسب برای تحقق چنین فرم‌هایی هستند؛ اما این مزیت به معنای مناسب بودن بی‌قیدوشرط آن‌ها برای هر پروژه نیست. ارزیابی تغییرشکل، پایداری، تعداد قطعات غیرهمسان و الزامات مونتاژ ضروری است.

---

کارفرما، مشاور، پیمانکار و نقش رزان در پروژه

کارفرمای پروژه، دانشگاه صنعتی اراک است و مسئولیت مراحل طراحی، تهیه نقشه‌های کارگاهی، ساخت کارخانه‌ای و نصب گنبد فرازشی بر عهده اعضا و همکاران شرکت رزان بوده است. در این ساختار هندسی، پیوستگی میان طراحی و تولید اهمیت خاصی دارد؛ زیرا تنوع زوایای اتصال، طول اعضا و مختصات گره‌ها باید بدون گسست از مدل مهندسی به نقشه‌های ساخت و سپس به قطعات واقعی منتقل شود. اطلاعات عوامل و دامنه فعالیت رزان در جدول زیر آمده است.

---

مشخصات هندسی و ابعادی پروژه

گنبد فرازشی در محدوده‌ای با ابعاد کلی ۲۵ × ۲۵ متر در پلان و ارتفاع ۱۲ متر تعریف شده است. مساحت پوشش اعلام‌شده برای این پروژه حدود ۶۰۰ مترمربع و مساحت محوطه اختصاصی آن ۱۰۰۰ مترمربع است. تفاوت میان شکل کلی پلان و فرم مقطع، مهم‌ترین ویژگی هندسی پروژه محسوب می‌شود: شبکه در دید افقی آرایش دوراهه روی دوراهه دارد، اما امتداد بخش‌های گوشه‌ای آن به سمت زمین، پوسته‌ای با شکل فضایی غیرمتعارف ایجاد می‌کند.

---

توضیحات فنی

سازه‌ای

ویژگی اصلی سیستم باربر گنبد، شبکه فضاکار دولایه‌ای است که از نگاه پلان، آرایشی منظم از نوع دوراهه روی دوراهه دارد، ولی سطح فضایی آن به یک گنبد کروی یا نیم‌کره متعارف محدود نمی‌شود. کشیده شدن بخش‌های گوشه‌ای تا تراز زمین، در نمای مقطع خطوطی متفاوت ایجاد می‌کند و باعث می‌شود شکل نهایی، حاصل هماهنگی دو موضوع مستقل باشد: آرایش شبکه و هندسه پوسته. جای‌گذاری گره‌ها در فضای سه‌بعدی و ارتباط پیوسته بین لایه‌های بالا و پایین، مبنای تبدیل این شکل معماری به یک سازه قابل‌تحلیل است.

در سازه فضاکار دولایه، اعضای واقع در دو لایه و اعضای رابط میان آن‌ها، یک سامانه باربر فضایی تشکیل می‌دهند. انتقال نیرو در این نوع شبکه به ترکیب هندسه، سختی اعضا، نحوه اتصال گره‌ها و شرایط تکیه‌گاهی وابسته است و تحلیل آن را نمی‌توان به رفتار یک قاب یا خرپای منفرد تقلیل داد. در فرم فرازشی، تغییر جهت سطوح و انحنا در نواحی مختلف اهمیت کنترل رفتار کلی سازه را افزایش می‌دهد. از دیدگاه مهندسی، بررسی نیروهای داخلی، تغییرشکل‌ها، پایداری و تأثیر موقعیت تکیه‌گاه‌ها از الزامات طراحی چنین سامانه‌ای است.

یکی از دشوارترین مراحل تبدیل گنبد فرازشی به سازه قابل‌ساخت، ایجاد انطباق میان مدل سه‌بعدی شبکه و اطلاعات کارگاهی است. در فرم آزاد، مختصات گره‌ها، طول اعضا و زاویه محور اعضا در محل اتصال می‌تواند از نقطه‌ای به نقطه دیگر تغییر کند؛ بنابراین طبقه‌بندی قطعات مشابه و محاسبه زاویه‌های اتصال گوی‌ها باید بر اساس هندسه واقعی انجام شود. رزان برای استخراج و سازمان‌دهی این اطلاعات از برنامه‌های اختصاصی خود استفاده کرده است.

برخلاف طرح‌هایی که از اعضای بسیار تکراری و الگوهای ساده تشکیل شده‌اند، در چنین شبکه‌ای کوچک‌ترین جابه‌جایی نادرست گره یا خطا در شناسایی عضو می‌تواند بر قرارگیری قطعات پیرامونی و شکل نهایی تأثیر بگذارد. ازاین‌رو، دقت طراحی، صحت اطلاعات نقشه‌های کارگاهی و کنترل مستمر ساخت و مونتاژ باید به‌صورت زنجیره‌ای واحد دیده شوند. اجرای مراحل طراحی، تهیه نقشه، ساخت و نصب توسط اعضا و همکاران رزان، محور اصلی نقش تخصصی این مجموعه در تحقق فرم موردنظر پروژه بوده است.

نما و پوشش

برای نمای گنبد فرازشی، استفاده از سطوح شیشه‌ای دوجداره با ترکیب شیشه سکوریت و لمینیت پیش‌بینی شده است. این انتخاب با هدف بهره‌گیری از روشنایی طبیعی در فضای مسجد و ایجاد جلوه‌ای شفاف و معاصر در کنار فرم گنبدی مطرح شده است. در طراحی اجرایی چنین نمایی، تنها نوع شیشه تعیین‌کننده نیست؛ تقسیم‌بندی شیشه‌ها، هندسه زیرسازی، نوع اتصال به سازه اصلی و قابلیت پذیرش تغییرشکل نسبی نیز باید با یکدیگر سازگار باشند. همچنین کنترل ایمنی شکست، رفتار حرارتی و کیفیت آب‌بندی از موضوعاتی است که در انتخاب جزئیات نهایی اهمیت دارد.

برای پوشش بخش‌های غیرشفاف گنبد، دو گزینه پنل‌های بتن مسلح به الیاف شیشه (GFRC) و پوشش فلزی کلزیپ (Kalzip) در دست بررسی قرار دارند و انتخاب نهایی میان آن‌ها انجام نشده است. این دو سیستم از نظر وزن، روش تولید و نصب، انعطاف در شکل‌پذیری، تعداد و ابعاد قطعات، نوع زیرسازی و جزئیات درزبندی متفاوت‌اند. در هندسه منحنی و آزاد گنبد، انتخاب مصالح باید با شیوه تقسیم سطح به قطعات قابل‌ساخت و امکان کنترل دقیق مرز میان پوشش و نما هماهنگ باشد.

در طرح معماری پوشش، اجرای نقوش اسلیمی خاص نیز پیش‌بینی شده است تا فرم سازه‌ای مدرن با زبان بصری معماری ایرانی و اسلامی پیوند پیدا کند. شیوه پیاده‌سازی نقش‌ها تابع انتخاب نهایی جنس پوسته است؛ برای نمونه، نحوه قطعه‌بندی و اجرای نقوش در پنل‌های GFRC با رویکرد به‌کارگیری آن‌ها روی یک سامانه فلزی درزایستا متفاوت خواهد بود. در هر دو حالت لازم است خطوط نقش، درزهای واقعی قطعات، الزامات انحنا و شیوه اتصال پوشش به زیرسازی هماهنگ شوند تا هندسه اصلی گنبد مخدوش نشود.

---

ساخت و مونتاژ

در گنبد فرازشی، تهیه نقشه‌های کارگاهی تنها به ترسیم نقشه‌های معمول اعضا محدود نیست. این مرحله شامل استخراج مختصات فضایی گره‌ها، تعیین طول اعضا، محاسبه زاویه ورود هر عضو به گوی و گروه‌بندی قطعات با مشخصات مشابه است. تنوع هندسی شبکه سبب می‌شود که شماره‌گذاری و ردیابی اعضا در فرایند تولید و نصب اهمیت بیشتری پیدا کند. رزان این اطلاعات را با کمک برنامه‌های اختصاصی خود پردازش و سازمان‌دهی کرده است تا نقشه‌ها و فهرست‌های ساخت، ارتباط روشنی با مدل هندسی داشته باشند.

در مرحله ساخت کارخانه‌ای، اطلاعات به‌دست‌آمده از نقشه‌های کارگاهی به مشخصات تولید اعضا و اتصالات تبدیل می‌شود. تفاوت طول لوله‌ها و زوایای گوی‌ها ایجاب می‌کند که هر گروه از قطعات با نقشه مربوط به خود تطبیق داده شود و کنترل کیفیت به بررسی ظاهری محصول محدود نماند. ساخت قطعات پروژه توسط اعضا و همکاران رزان انجام شده و همکاری نزدیک گروه‌های طراحی و تولید، پیاده‌سازی هندسه موردنظر را در مرحله کارخانه‌ای پشتیبانی کرده است.

مونتاژ و نصب این شبکه نیز به دلیل شمار زیاد قطعات با طول‌ها و زوایای متفاوت، نیازمند شناخت دقیق نقشه‌ها و تسلط اجرایی بر هندسه سه‌بعدی سازه است. در چنین شرایطی، قرار دادن یک عضو یا گوی در موقعیت نادرست می‌تواند بر ادامه مونتاژ و انطباق شبکه با فرم طراحی‌شده اثر بگذارد؛ ازاین‌رو کنترل شناسایی قطعه، موقعیت گره‌ها و توالی اتصال اهمیت دارد. اعضا و همکاران رزان عملیات نصب گنبد را انجام داده‌اند و هماهنگی میان نقشه‌های ساخت، قطعات تولیدشده و گروه اجرایی، برای دستیابی به فرم نهایی ضروری بوده است.

---

ویژگی‌های خاص و نکات فنی پروژه

• هندسه فرازشی: آرایش دوراهه روی دوراهه در پلان با امتداد بخش‌های گوشه‌ای پوسته تا تراز زمین ترکیب شده و حجمی متفاوت از گنبدهای متعارف ایجاد کرده است.
• فرم آزاد دولایه: تبدیل هندسه معماری به شبکه فضاکار دولایه، نیازمند تعیین موقعیت سه‌بعدی گره‌ها و هماهنگ کردن شکل پوسته با شبکه باربر است.
• پیوند معماری سنتی و معاصر: کاربری مسجد و مفهوم گنبد با هندسه مدرن سازه فضاکار ترکیب شده‌اند و اجرای نقوش اسلیمی نیز در طرح پوشش پیش‌بینی شده است.
• تنوع اعضا و گوی‌ها: تفاوت طول اعضا و زوایای اتصال، ضرورت گروه‌بندی قطعات، شماره‌گذاری مناسب و استخراج دقیق نقشه‌های کارگاهی را افزایش می‌دهد.
• مهندسی نرم‌افزارمحور رزان: استفاده از برنامه‌های اختصاصی برای تهیه داده‌های ساخت، دسته‌بندی اعضای مشابه و محاسبه زاویه اتصالات گوی‌ها بخشی از فرایند مهندسی پروژه بوده است.
• یکپارچگی ساخت و نصب: طراحی، نقشه‌های کارگاهی، ساخت کارخانه‌ای و نصب به دست اعضا و همکاران رزان انجام شده و هماهنگی میان این مراحل برای حفظ هندسه پروژه اهمیت داشته است.
• نمای شفاف و پوشش پیشنهادی: نمای دوجداره سکوریت و لمینیت و گزینه‌های پوشش GFRC یا کلزیپ در طرح معماری مطرح‌اند؛ تعیین جزئیات اجرایی تابع انتخاب نهایی مصالح است.

---

درباره رزان

شرکت اندیشه نوین رزان (ROZAN) از سال ۱۳۸۶ در طراحی، ساخت و اجرای سازه‌های فضاکار، سازه‌های فضایی، فولادی و پوشش‌های دهانه‌بلند برای پروژه‌های صنعتی، ورزشگاهی، نمایشگاهی و ساختمانی فعالیت می‌کند. خدمات شرکت، مهندسی و اجرای نما، پوشش و زیرسازی را نیز در بر می‌گیرد. رزان با برخورداری از رتبه و گواهینامه صلاحیت پیمانکاری از سازمان برنامه و بودجه کشور، دارای صلاحیت رسمی برای اجرای پروژه‌های مرتبط با فعالیت‌های تخصصی خود است. تمرکز شرکت بر هماهنگی پیوسته سازه، نما و پوشش، از تصمیم‌های اولیه مهندسی تا تحویل پروژه است. این هماهنگی به کاهش تداخلات و دوباره‌کاری و مدیریت بهتر کیفیت، زمان و هزینه اجرا کمک می‌کند.

حوزه‌های تخصصی رُزان

سازه و طراحی: فعالیت تخصصی رزان، طراحی، ساخت و اجرای سازه‌های فضاکار تک‌لایه و دولایه، سقف‌های دهانه‌بلند، گنبدها و نورگیرها است. اعضای مجرب شرکت، طراحی سازه‌ها را بر عهده دارند و ساخت اعضا و اتصالات به‌صورت کارخانه‌ای و مکانیزه انجام می‌شود. نرم‌افزار اختصاصی رزان، شاپ‌دراوینگ‌ها را تولید می‌کند و گروه فنی آن را متناسب با نیاز پروژه‌ها به‌روزرسانی و توسعه می‌دهد. واحد کنترل کیفیت، تمامی مراحل طراحی، ساخت و نصب را بر اساس استانداردهای مرتبط و مشخصات فنی پروژه کنترل می‌کند. بسته‌بندی، پکینگ و ردیابی قطعات متناسب با توالی اجرا صورت می‌گیرد. گروه‌های متخصص و آموزش‌دیده، عملیات نصب را انجام می‌دهند و مسئول HSE بر رعایت الزامات ایمنی در کارگاه نظارت دارد.

نما و پوشش: رزان نماهای شیشه‌ای و خشک، GFRC و GRC، فلزی، پانچ‌متال و کامپوزیت و پوشش‌های ساندویچ‌پانل، کلزیپ و سایر سیستم‌های درزایستا، شیشه، پلی‌کربنات، پارچه‌ای و ETFE را طراحی و اجرا می‌کند. الزامات معماری، عملکردی و اجرایی پروژه، مبنای انتخاب مصالح و طراحی زیرسازی و جزئیات اتصال قرار می‌گیرند.

مهندسی و اجرا: خدمات این بخش شامل طراحی مفهومی و تفصیلی، تحلیل و بهینه‌سازی، مدول‌بندی و طراحی اتصالات است. گروه فنی از ابتدا قابلیت ساخت و اجرای جزئیات، محدودیت‌های کارگاه و روش‌های حمل و مونتاژ را بررسی می‌کند و برنامه‌ریزی عملیات را بر اساس شرایط پروژه و توالی اجرا پیش می‌برد.