گنبد فلورانس، پیشتاز سازه‌های مسلح

بیژن روحانی

فیلیپو برونلسکی معمار نامدار ایتالیایی در سده پانزدهم، پیشتاز استفاده از بتن مسلح در ساختن گنبد بوده است. این نتیجه جدیدترین تحقیات انجام شده در دانشکده معماری دانشگاه فلورانس در ایتالیاست.

این تحقیقات نشان می‌دهد که فکر استفاده از یک کلاف فلزی به شکل ابتدایی، در ساختن گنبد مشهور کلیسای سانتا ماریا دل فیوره در فلورانس به کار رفته است. کلیسای جامع فلورانس یکی از بزرگترین گنبدهای آجری را جهان دارد و محققان بسیاری سالها در مورد روش‌های ساخت این گنبد تحقیق کرده‌اند.

کار ساختمانی خود کلیسا در آخرین سال‌های سده سیزدهم میلادی (۱۲۹۶) با طرحی گوتیک از آرنولفو دی کامبیو، معمار و تندیس ساز ایتالیایی، آغاز شد. اما ساختن گنبد اصلی آن حدود یکصد و چهل سال بعد، یعنی در سال ۱۴۳۶ با طرحی از برونلسکی به پایان رسید.

در ابتدای سده پانزدهم گرچه کار ساختن ساقه گنبد به پایان رسیده بود، اما همچنان مشکلات فنی مانع از آن می شد که دهانه چهل و دومتری صحن اصلی کلیسا با یک گنبد هشت ضلعی پوشانده شود.

کلیسای سانتا ماریا دل فیوره در فلورانس

کامل کردن این کلیسای عظیم به معضلی جدی برای شهر هنرپرور فلورانس تبدیل شده بود. سرانجام صنف تاجران نخ و پشم در فلورانس که حامی پروژه احداث کلیسا بودند، مسابقه‌ای را برای طراحی گنبد برپا کردند و در نهایت نقشه برونلسکی برنده این مسابقه شد.

برونلسکی، که باید از او به عنوان نابغه‌ی معماری و مهندسی نام برد، تحت حمایت خاندان مشهور مدیچی قرار داشت. او برای تکمیل نقشه متهورانه خود با مشکلات فنی بسیار زیادی رو به رو بود. دهانه بسیار بزرگ و ارتفاع بلندی که گنبد باید آن را می پوشاند، با فن آوری ۶۰۰ سال پیش پیچیدگی های فراوانی را برای معمار ۴۲ ساله‌ی ایتالیایی پدید آورد.

ارتفاع گنبد در حدود صد و پانزده متر، قطر خارجی آن پنجاه و چهار متر و دهانه داخلی آن چهل و دو متر است و با توجه به آن که بیش از چهارمیلیون قالب آجر در ساختش به کار رفته وزنی در حدود سی و هفت هزار تن را تحمل می‌کند. ساختار و ابعاد گنبد سانتا ماریا دل فیوره را اغلب با گنبد عظیم سلطانیه در ایران مقایسه می‌کنند.

گنبد و نقاشی‌های زیر آن

اکنون روبرتو کوراتزی و جوزپه کنتی از دانشگاه فلورانس اعلام کرده‌اند که نتیجه ده سال مطالعه آنها روی گنبد کلیسای جامع شهر بسیاری از ابهامات در مورد چگونگی ساخت آن را آشکار کرده است. بنابر نتیجه این تحقیقات، برونلسکی برای طراحی شکل گنبد خود از فرمول منحنی زنجیره‌ای استفاده کرده تا بهترین حالت ممکن برای تحمل وزن گنبد ایجاد شود. استفاده از این روش سه سده بعد از برونلسکی در جهان مرسوم شد.

گنبد در فاصله‌ی سال‌های ۱۴۲۰ تا ۱۴۳۶ ساخته شد اما از طرز ساخت این ساختار ظریف مهندسی کمتر نوشته و یادداشتی برجای مانده که محققان بتوانند به کمک آن چگونگی ساخته شدن گنبد را متوجه شوند. برونلسکی برای ساختن گنبد نمونه‌ای از چوب و آجر تهیه کرد. این نمونه یا ماکت هنوز در موزه مربوط به کلیسا نگهداری می‌شود. اما او به عمد برخی جزییات مهم را در نمونه خود به کار نبرد تا بتواند تا پایان کار، کنترل خود را بر کل پروژه نگهدارد.

گنبد سانتا ماریا دل فیوره یک گنبد دو پوسته است، یعنی از یک گنبد داخلی و یک گنبد خارجی تشکیل شده است. گنبد داخلی که ساختار اصلی را می‌سازد، ضخامت دیواره‌اش حدود ۲.۲ متر است. اما گنبد خارجی، گنبدی است ظریفتر با ضخامتی حدود ۹۰ سانتی‌متر که از یک سو به کار حفاظت از گنبد داخلی در برابر عوامل آب و هوایی می‌آید و از طرف دیگر حجم بیرونی ساختمان را برجسته تر کرده و به نمادی شاخص در خط آسمان تبدیل می‌شود.

ساختار گنبد

اکنون انجام آزمایش‌های دقیق‌تر روی گنبد داخلی نشان داده که این سازه از سه لایه‌ی مختلف تشکیل شده است: دو لایه به ضخامت هفتاد و یک لایه به ضخامت هشتاد سانتیمتر. با بهره‌گرفتن از فن آوری‌های جدید مانند ژئو رادار، توموگرافی، اندوسکوپی (درون بینی) و فلزیاب‌ها، درون ساختار چندلایه‌ی این گنبد به دقت وارسی و تجزیه و تحلیل شده است.

نتایج این آزمایش برای پژوهشگران دانشگاه فلورانس حیرت آور بود: در لایه‌ی میانی گنبد داخلی از فلزات و به خصوص آهن استفاده شده است. بنابراین برخلاف تصوری که تاکنون وجود داشت، گنبد عظیم کلیسا فقط یک سازه آجری نیست، بلکه ساختاری است که با استفاده از لایه‌های فلزی کاملا مسلح شده است.

در یکی از یادداشت‌های شخصی برونلسکی اشاره‌ای به استفاده از آهن در گنبد دیده می‌شود. او می‌نویسد در هنگام ساخت گنبد، لئون باتیستا آلبرتی، معمار هنرمند و فیلسوف مشهور، از کارگاه کلیسا بازدید کرده و پیشنهاد استفاده از آهن را مطرح کرده است.

اما به جز این چند سطر اشاره یا نشانه‌ی دیگری از کاربرد آهن در ساخت گنبد وجود نداشت. برای همین همواره این تصور وجود داشت که حتا لایه میانی گنبد داخلی نیز از آجر ساخته شده است. اما اکنون می‌توان گفت در قلب گنبد سانتا ماریا دل فیوره، یک هسته فلزی به عنوان کلاف وجود دارد.

راه پله‌ای که با گذر از میان پوسته‌های گنبد به نوک آن می‌رود

پس از کشف این نکته و برای آزمودن بیشتر آن، نمونه‌ای از یک برش گنبد ساخته شد و نتایج به دست آمده از آزمایش‌ها روی این نمونه نیز پیدا شد. نتیجه تحقیقات که چندی پیش در یک کنفرانس مطبوعاتی در فلورانس اعلام شد، به زودی در قالب کتابی مفصل نیز ارانه خواهد شد.

این اکتشاف جدید سرانجام توانست هاله رمزآلودی را که سده‌ها در مورد نحوه ساختن گنبد وجود داشت کنار بزند. برای چند صد سال و به خصوص در سده‌های گذشته، برخی مردم اعتقاد داشتند که هزاران تن آجر و سنگ که در ساختن گنبد و کلیسا به کار رفته‌ با استفاده از نیروی مرموزی روی هم استوار شده‌است.

پس از آن نیز هر از چندگاهی اشخاصی مدعی یافتن نحوه ساخت گنبد می‌شدند اما هیچگاه آزمایش‌هایی با چنین دقت علمی روی ساختارهای درونی گنبد صورت نگرفته بود. آزمایش‌هایی که نشان داد نیروی مرموزی که یکی از عظیم ترین گنبدهای جهان را استوار ساخته، بینش و نوآوری علمی و فنی فیلیپو برونلسکی بوده است.