تاریخچه سقف های متحرک

ساخت بناهایی با سقف منعطف از اعصار پیشین رواج داشت. بناهای تاریخی بسیاری با سقف بازشو وجود دارد. از ولاهای رومی تا چادر عشایر.

ولاهانوع اولیه تئاتر رومی مرکب از تیرهای چوبی و ترکه های عمودی است که با طناب به هم متصل شدند. طناب ها می‌توانستند به طور موازی مابین تیرها حرکت کنند. با کشیدن طناب‌ها می‌توانستند زاویه قرارگیری سقف را باتوجه به نور خورشید تغییر دهند.

.

سازه اصلی چادرهای مخروطی شکل از تیرهای چوب است. محل قرارگیری راه خروج دود در راس چادر مطابق جهت باد تغییر می‌کند. همچنین پوسته‌های یکسان با ارتفاع متفاوت قابل برپایی بودند.

قدیمی‌ترین تصویر باقی‌مانده از سقف چتری شکل متعلق به 13 قرن قبل ازمیلاد تصویر پادشاه آشور، آشوربانیپال را با چتر خورشیدی، نشانگر قدرت و سلامت جاویدان، نشان می‌دهد. این ساختمان پس از گذشت سال‌ها همچنان به شکل اولیه خودباقی مانده است. پرده با نیروی کششی و تیر مرکزی که نیروی فشاری هر واحد را تحمل می‌کند .
در قرن پانزدهم میلادی لئوناردو داوینچی بر اساس مطالعات فراوان سازه‌ای،یک مکانیزم مسطح ساده قابل گسترش را طراحی و در جلد اول کتاب خود معرفی کرد.
در باغسازی دوران قاجار ایران سازه‌های سبک در باغ‌هابرای برافراشتن چادر میان چمن رواج داشت. (ایرانی بهبهانی, 1382) در زیر این چادرها در تابستان فضایی مفرح برای گذران اوقات فراغت و برپایی میهمانی‌ها و مراسم جشن و عزا به وجود می‌آمد.

چادر ایلات و عشایر در ایران نمونه بارز انعطاف‌پذیری مطابق با شرایط اقلیمی منطقه می‌باشد. برپایی چادرها در فضاهای تفرجگاهی برای استفاده محدود هنوز استفاده زیادی دارد. در این حالت اعضا بیشتر از آنکه به عنوان حصار عمل کند به عنوان یک فی ل تر عمل می‌کند.(Chilton, 2003)

سازه‌های قابل گسترش در ابتدا برای حفظ حالت باز و بسته شونده خود در اندازه‌های کوچه ساخته می‌شدند.(Melin, 2004) درپی تصمیم دولت ایالات متحده‌آمریکا در سال‌های 1980 برای تاسیس یک پایگاه فضایی، ناسا هزینه تحقیق در خصوص سازه‌های باز و بسته شونده رافراهم کرد. هدف از این تحقیق ساخت سیستم‌های مهندسی بازو بسته شونده‌ای بود که بتواند جهت حمل به فضا در فضاپیما جای گیرد. این سازه‌های می‌بایست پس از حمل به فضا گسترش یافته و به اصطلاح منبسط یا منفجر شوند.(مشایخ فریدنی, 1377) به اینطریق حجم‌های مثل آنتن‌ها و خودروی فضایی بسته بندی شده ساخته شد تا زمانی که به مدار یا سطح سیاره رسیدند باز شوند. حجم بسته‌بندی کم، سرهم بندی سریع و گسترش وبسته شدن آسان از معیارهای طراحی این سازه‌ها بود.(Melin, 2004) اگرچه طرح مذکور در سطح کلان اجرا نشد، ولی هنوز هم سازه‌های کوچک یا اشیاء باز وبسته شونده‌ای مانند گیره خورشیدی و آنتن‌ها،‌ کماکان مورد استفاده است .


دانشگاه کمبریج از جمله مراجعی است که در زمینه سازه‌های قابل گسترش تحقیق کرده است. سرجیو پلگرینو از این دانشگاه حلقه‌ای را ساخت که قابل گسترش است.حلقه از میله و کابل تشکیل شده و تعداد میله‌ها در هر اتصال 4عدد است که در وسط طول دو به دو به شکل قیچی به یکدیگر اولا شده‌اند. اتصالات راتعدادی کابل‌های فعال و غیر فعال به یکدیگر متصل می‌کنند. به این ترتیب که با حرکت و گسترش سازه، کابل‌های فعال توسط قرقره‌ها جمع شده و رفته رفته کابل‌های غیر فعال وارد عمل می‌شوند تا در نهایت در کشش کامل قرار گرفته و سازه شکل نهایی خود راثابت کند.
سازمان فضایی و هوانوردی ژاپن نیز تحقیقات جامعی در خصوص سازه‌های قابل گسترش انجام داده است. کوریر میورا با همکارانش توانسته‌اند اصول پیچیده ریاضی رابا هنر اوری‌گامی ترکیب نموده و به سطوح قابل گسترش دست یابند. در واقع مجموعه تاشده کاملا مسطح را تنها با قطعات مسطح می‌توان به دست آورد به نحویکه وقتی این قطعات به روی هم قرار می‌گیرند، مجموعه بدون انحنا باقی بماند.(مشایخ فریدنی, 1377)
در دو دهه اخیر هزینه برپایی مسابقات ورزشی و کنسرت ها به نحو چشمگیری افزایش یافته و هزینه‌های لغو هر کدام ازآنها بیش از پیش سنگین‌تر گردیده است. در فاصله زمانی بین سال‌های 1998 تا 2002 نه مرتبه مسابقات تنیس ویمبلدون در شرایط آب و هوای بارانی برگزار گردید. به دلیل نیاز چمن زمین به نور خورشید و لزوم سرباز بودن زمین، یافتن راهی برای سرپوشیده نمودن مرکز زمین در زمان‌های مقتضی ضرورت یافت. برای غلبه بر چنین مشکلاتی ساخت استادیوم‌ها و استخرها باسقف متحرک رواج یافت. ایده ساخت سقف متحرک از سوی پینه‌رو مطرح شد. او سازه قابل بسطی را به کمک مکانیزم قیچی طراحی کرده بود. (Buhlet al., 2004) به دلیل عمر کوتاه پینه‌رو تمام تحقیقات او در این خصوص تنها 9 سال به طول انجامید.اما تاثیرات شگرفی بر آیندگان داشت او درکل بر روی دو نوع سازه مختلف کار کرد..


1- سازه مشبک مجزا
2-سازه قابل گسترش

اکثر سازه‌هایی که پینه‌رو به آن توجه داشت، اغلب درحوزه تمرین و قدم‌های نخستین یک حرکت بودند. مانند:

- تئاترمتحرک برای فستیوال‌ها
- سالن سینما پروجکشن
سقف موزه پالئوکریستین در تاراگونا
- گنبدموزه دالی

سامانه سازه قابل گسترش او به لحاظ آسانی و سرعت عمل درباز و بسته شدن، ایده‌هایی را که تا آن زمان در این خصوص وجود داشت، متحول نمود.او از ترکیب ورقه‌ای نازک حجم‌های مسطح و محدب پدید آورد.(Belda, 2003)

در سال 1964 معمار آلمانی " فرای اتو" موسسه‌ای برای تحقیق درخصوص سقف های متحرک را بنیان نهاد. فرای اتو و همکارانش سیستم طبقه بندی آن راتوسعه دادند. آنها بین سقف‌های صلب و سقف‌های پوسته‌ای تمایز قایل شدند. همچنین دراین راستا فرم‌های ممکن سقف‌های متحرک را در ماتریس زیر طبقه‌بندی کردند.

در دو دهه اخیر توان بشر برای ساخت سقف‌های متحرک افزایش بی‌نظیری یافته است. اساس این تحول انعطاف‌پذیری و بهینه شدن اقتصادی اجرای آنها نسبت به سایر سقف‌های ثابت و سنتی است که معیار ارزیابی مزیت این گونه سازه‌ها نیز گردید.(Jensen, 2005) از لحاظ تطابق سقف‌های منعطف با اقلیم منطقه در تمام روزهای سال مزیت چشمگیری بر سایر روش‌هادارد.(Mollaert, 2003)

یکی از کاربردهای شبکه‌های فضایی قابل گسترش و تاشونده، ایجادسازه‌های بزرگ برای حفاظت از تجهیزاتی مانند صفحات فتوولتائیک است. این شبکه فضایی می‌تواند به صورت فشرده ساخته شده و به فضای مورد نظر منتقل گردد.(چیلتون, 1386)

منبع : مقالات مهندسی عمران