تحلیل سازه‌ای و ارزش‌شناسی نیارش معماری گنبد سلطانیه: بررسی مداخلات مرمتی با استفاده از مدل‌سازی عددی و تحلیل المان‌های محدود عنوان کوتاه: تحلیل سازه‌ای و ارزش‌شناسی گنبد سلطانیه

چکیده

این پژوهش به تحلیل نیارش (ترکیب سازه و هنر) گنبد سلطانیه (زنجان، ساخته ۱۳۰۲میلادی) به عنوان شاهکار معماری ایلخانی، با تمرکز بر تأثیر مداخله حفاظتی رینگ بتنی بر پایداری سازه و ارزش‌های ملموس و ناملموس آن می‌پردازد. پرسش‌های اصلی پژوهش عبارتنداز: تأثیر رینگ بتنی بر رفتار سازه، نقش تحلیل نیارشی در درک ارزش‌ها، و درس‌های آموخته برای حفاظت آثار تاریخی. در روش تحقیق مورد استفاده با اتکا به سه رکن نظری (نیارش تاریخی، ارزش‌شناسی میراث، مهندسی سازه‌های تاریخی)، از روش‌های ترکیبی شامل تحلیل‌های تاریخی، مدل‌سازی عددی با نرم‌افزارABAQUS، و بازدیدهای میدانی (اندازه‌گیری، مستندسازی وضعیت فعلی) استفاده شده است. داده‌ها از مستندات موجود و مشاهدات عینی گردآوری گردید. یافته‌های کلیدی پژوهش نشان‌دهنده 1- پایداری ذاتی: طراحی اولیه گنبد، مبتنی بر اصول نیارش دقیق، از پایداری بالایی تحت بارهای ثقلی برخوردار است و به‌خوبی بارها را توزیع می‌کند، 2- تأثیر محدود رینگ بتنی در ثقل: مداخله رینگ بتنی تأثیر قابل‌توجهی بر بهبود عملکرد سازه در برابر بار ثقلی ندارد. 3- تأثیر منفی رینگ بتنی در زلزله: در برابر نیروهای لرزه‌ای، رینگ بتنی با محدود کردن انعطاف طبیعی گنبد، می‌تواند منجر به ایجاد آسیب‌های جدید شود. 4- ضرورت تحلیل دقیق پیش از مداخله: یافته‌ها بر لزوم انجام تحلیل‌های سازه‌ای دقیق پیش از هر مداخله مرمتی و انتخاب روش‌هایی با کمترین تأثیر منفی بر پایداری و اصالت بنا تأکید دارند. به طورکلی این پژوهش نشان می‌دهد گنبد سلطانیه در برابر بار ثقلی عملکرد مطلوبی دارد، اما مداخلات مرمتی نامناسب (مانند رینگ بتنی) می‌تواند آسیب‌پذیری آن در برابر زلزله را افزایش دهد. استفاده از شبیه‌سازی‌های پیشرفته ABAQUS به عنوان نوآوری این تحقیق، امکان تحلیل دقیق‌تر رفتار سازه و تأثیر مداخلات را فراهم کرده و چارچوبی برای ارزیابی انتقادی رویکردهای مرمتی گذشته a

گنبد سلطانیه در استان زنجان، یکی از مهم‌ترین و شاخص‌ترین آثار معماری دوره ایلخانی است که در سال ۱۳۰۲ میلادی به دستور سلطان محمد خدابنده (اولجایتو) در شهر سلطانیه ساخته شد. این گنبد نه‌تنها نماد عظمت و شکوه معماری اسلامی در دوران ایلخانی است، بلکه به واسطه ترکیب هوشمندانه عناصر معماری ایرانی و نوآوری‌های فنی، به الگویی برای آثار معماری بعد از خود بدل شده است. هدف اصلی این پژوهش، تحلیل نیارش گنبد سلطانیه با تمرکز بر تأثیر مداخلات حفاظتی، به‌ویژه رینگ بتنی، بر پایداری سازه‌ای و بازخوانی ارزش‌های ملموس و ناملموس آن در معماری دوره ایلخانی است. برای نیل به این هدف، پژوهش حاضر به دنبال پاسخ به این سوالات است: تأثیر مداخله رینگ بتنی بر رفتار سازه‌ای گنبد سلطانیه چیست؟ چگونه تحلیل نیارشی و مدل‌سازی سازه‌ای می‌تواند به درک بهتر ارزش‌های ملموس و ناملموس معماری گنبد سلطانیه کمک کند؟ چه درس‌هایی می‌توان از تجربه مداخلات حفاظتی گنبد سلطانیه برای حفاظت از سایر آثار تاریخی استخراج کرد؟ این پژوهش با ترکیب روش‌های تحلیلی، مدل‌سازی عددی و بررسی‌های تاریخی، به دنبال ارائه پاسخی جامع به سؤالات مذکور است. نتایج این تحقیق، علاوه بر افزایش دانش در زمینه حفاظت از میراث معماری، می‌تواند به بهبود سیاست‌ها و روش‌های حفاظتی در ایران و جهان کمک کند. این پژوهش بر پایه سه رکن اصلی نظری الف- نیارش در معماری تاریخی ایران (ترکیب سازه و هنر)، ب- ارزش‌شناسی میراث فرهنگی (ملموس و ناملموس) و ج- مهندسی سازه‌های تاریخی (رفتار پوسته‌های گنبدی و حفاظت سازگار) استوار است. تمامی داده‌های مورد استفاده در این تحقیق، شامل نقشه‌های معماری و گزارش‌های فنی، از طریق مستندات موجود و بازدیدهای میدانی جمع‌آوری شد. بازدیدهای میدانی شامل اندازه‌گیری‌های دقیق ابعاد گنبد، ثبت وضعیت کنونی اجزای سازه‌ای، و ثبت تصاویر از بنا بود. همچنین، برای انجام تحلیل‌های عددی و مدل‌سازی، از نرم‌افزار ABAQUS استفاده شد که به‌طور تخصصی برای شبیه‌سازی رفتار سازه‌ای و تحلیل‌های عددی پیچیده مناسب است. در این تحقیق، مدل‌سازی عددی گنبد سلطانیه در برابر بارهای مختلف با استفاده از نرم‌افزار ABAQUS به‌منظور بررسی رفتار سازه‌ای آن و تأثیر مداخله رینگ بتنی صورت گرفت. نتایج حاصل از این تحلیل‌ها، شامل تأثیر این مداخله بر توزیع تنش‌ها و تغییرات کرنش‌ها، به‌طور ویژه بررسی شدند. این نتایج بر اساس داده‌های میدانی و مستندات تاریخی با یکدیگر مقایسه شدند و تأثیرات مداخله رینگ بتنی بر پایداری سازه‌ای گنبد سلطانیه مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که طراحی اولیه گنبد سلطانیه، به‌دلیل بهره‌گیری از اصول دقیق نیارش، از پایداری بالایی برخوردار است. مداخلات حفاظتی گذشته، به‌ویژه استفاده از رینگ بتنی، در شرایط ثقلی تأثیر چندانی بر بهبود عملکرد سازه‌ای نداشته، اما در مواجهه با نیروهای لرزه‌ای می‌تواند منجر به ایجاد آسیب‌های جدید شود. این یافته‌ها تأکید می‌کنند که در مداخلات مرمتی بناهای تاریخی، باید تحلیل‌های سازه‌ای دقیق‌تری انجام شود و از روش‌هایی بهره گرفته شود که کمترین تأثیر منفی را بر پایداری و اصالت بنا داشته باشند. مطالعات آینده می‌توانند درک عمیق‌تری از چالش‌های سازه‌ای و مرمتی گنبد سلطانیه ارائه دهند و به بهینه‌سازی روش‌های حفاظتی برای این میراث جهانی کمک کنند. نتایج این تحقیق به‌طور کامل فرضیات مطرح‌شده در آغاز تحقیق را تأیید می‌کند. گنبد سلطانیه با توجه به طراحی هندسی و ویژگی‌های مصالح خود، تحت بارهای ثقلی معمولی به‌خوبی قادر به تحمل بارها و توزیع آن‌ها است. همچنین فرضیه‌ای که در آن تأکید بر عدم تأثیر قابل‌توجه رینگ بتنی بر عملکرد گنبد در برابر بارهای ثقلی بود، تایید شد. در زمینه بارهای لرزه‌ای، تحلیل‌ها نشان دادند که حضور رینگ بتنی می‌تواند در شرایط لرزه‌ای اثر منفی داشته باشد و مانع از انعطاف طبیعی گنبد شود. این امر بر اهمیت طراحی مداخلات حفاظتی مناسب در برابر بارهای دینامیکی تأکید دارد. در مجموع، تفسیر یافته‌های این پژوهش به وضوح نشان می‌دهند که گنبد سلطانیه به‌عنوان یک شاهکار معماری اسلامی، در پاسخ به بارهای ثقلی عملکرد خوبی دارد، اما در برابر نیروهای لرزه‌ای به‌ویژه با حضور مداخلات مرمتی غیرمؤثر همچون کلاف کشی بتنی، دچار مشکلاتی می‌شود. این یافته‌ها علاوه بر ارائه اطلاعات دقیق‌تر در مورد رفتار سازه‌ای گنبد، گامی مهم در جهت ارزیابی و نقد رویکردهای مرمتی در گذشته به شمار می‌روند. یکی از مهم‌ترین نوآوری‌های این تحقیق، استفاده از شبیه‌سازی‌های پیشرفته برای مدل‌سازی رفتار گنبد در شرایط مختلف و ارائه تحلیل‌های دقیق‌تر از اثرات مداخلات مرمتی است. این تحلیل‌ها به پژوهشگران و متخصصان مرمت کمک می‌کند که در آینده مداخلات حفاظتی و مقاوم‌سازی را با دقت بیشتری انجام دهند و از آسیب‌های احتمالی جلوگیری کنند.

و بهینه‌سازی روش‌های حفاظتی آینده برای این میراث جهانی و آثار مشابه ارائه می‌دهد. نتایج بر ضرورت تلفیق دانش مرمت سنتی و مهندسی نوین برای حفاظت پایدار تأکید دارند.