مطالعات هنر اسلامی

مطالعات هنر اسلامی

تحلیل اثر مولفه های هندسی گنبد بر کیفیت آکوستیکی فضای سخنرانی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
فرشته کامرانی 1
منصور یگانه 2
محمدرضا بمانیان 3
1 گروه معماری، واحد شهرکرد، دانشگاه آزاد اسلامی، شهرکرد، ایران
2 عضو هیئت علمی گروه معماری، دانشکده هنر و معماری دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران
3 گروه مهندسی معماری، دانشکده هنر و معماری، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران.
10.22034/ias.2024.391762.2282
چکیده
مهم‌ترین دغدغه­های طراحی موردتوجه معماران از گذشتگان تا به امروز، هندسۀ فرم سقف­ها است. این مسئله تاکنون از دیدگاه گوناگون مورد بررسی قرار گرفته­ است تا به کمک تحلیل و بررسی هندسه انواع گنبد بتوان به گنبد مناسب از لحاظ آکوستیکی سالن‌های سخنرانی پی­برد. جمع­آوری داده‌ها بر پایه داده‌های کتابخانه‌ای و گنبدهای شبیه‌سازی‌شده است. این پژوهش با استفاده از شیوه ترکیبی (شبیه­سازی، تحلیل توصیفی) در دسته‌بندی مقالات کاربردی جای می‌گیرد. روش تحقیق بدین‌گونه که پس از ترسیم دقیق نمونه‌ها به روش استادکاران به‌صورت الگوریتمی در نرم­افزار Grasshoper و سپس به محاسبه برازش منحنی با روش ماتریسی با نرم‌افزار 22 SPSS پرداخته شد. بعد از آن شبیه­سازی آکوستیکی با استفاده از نرم‌افزار odeon انجام‌گرفته است. تحلیل توصیفی قوس‌ها با نمودار اسکاتر و تحلیل همبستگی گنبدها میان متغیرهای معماری و آکوستیکی با روش اسپیرمن با نرم‌افزار 22SPSS پرداخته شد. فرم­های گنبدی دارای حجم، مساحت، نسبت ارتفاع به دهانه گنبد و طول قوس تقریباً برابر دارند، اما دارای شیب منحنی قوس کم‌تر هستند، از لحاظ مؤلفه‌های آکوستیکی همچون زمان واخنش، شاخص انتقال گفتار و وضوح گفتار کیفیت بالاتری دارند.
اهداف پژوهش:

بررسی مؤلفه­های زمان واخنش در انواع گنبد براساس ویژگی­های هندسی (ریاضی و کالبد) فرم.
بررسی شاخص انتقال گفتار و وضوح گفتار فضای سخنرانی در انواع گنبد براساس ویژگی­های هندسی (ریاضی و کالبد) فرم.

سؤالات پژوهش:

تأثیر پارامترهای هندسی و ریاضی انواع گنبد بر مؤلفه‌های کیفیت صوتی سالن‌های سخنرانی چیست؟
تأثیر پارامترهای هندسی بر انتقال گفتار و وضوح گفتار فضای سخنرانی چگونه است؟
کلیدواژه‌ها
هندسه گنبد
آکوستیک
سقف‌های گنبدی
فضای سخنرانی
کیفیت صوتی
موضوعات

عنوان مقاله English

Analysis of the Effect of Geometric Components of Domes on the Acoustic Quality of Lecture Spaces

نویسندگان English

Fereshteh Kamrani 1
Mansour Yeganeh 2
Mohammad Reza Bemanian 3
1 Department of Architecture, Shahrekord Branch, Islamic Azad University, Shahrekord, Iran
2 Associate Professor at the Faculty of Art AT Tarbiat Modares University, Tehran, Iran.
3 Department of Architectural Engineering, Faculty of Art and Architecture, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran.
چکیده English

The geometry of roof forms has been a primary design consideration for architects throughout history. This study examines dome geometries from various perspectives to identify acoustically optimal configurations for lecture halls. Data were collected from library resources and simulated dome models, employing a hybrid methodology combining simulation and descriptive analysis. The research process involved precise algorithmic modeling of dome samples in Grasshopper software using traditional craftsmen's techniques, followed by curve-fitting calculations using matrix methods in SPSS 22. Acoustic simulations were then conducted using Odeon software. Descriptive analysis of arches utilized scatter plots, while Spearman correlation analysis in SPSS 22 examined relationships between architectural and acoustic variables. Results demonstrate that dome forms with comparable volume, surface area, height-to-span ratio, and arc length—but with gentler curve slopes—exhibit superior acoustic performance in terms of reverberation time, speech transmission index, and speech clarity.
Research Objectives

Investigate reverberation time components in various dome types based on geometric (mathematical and physical) characteristics
Examine speech transmission index and speech clarity in lecture spaces across different dome geometries

Research Questions

How do geometric and mathematical parameters of domes affect acoustic quality components in lecture halls?
How do geometric parameters influence speech transmission and clarity in lecture spaces?

 

کلیدواژه‌ها English

Dome geometry
acoustics
domed roofs
lecture spaces
sound quality
آرین، منوچهر. (1385). نگاهی دیگر به برج‌ها، 1. تهران: سازمان میراث فرهنگی کشور.
ابن‌سینا، حسین. (1986). تسع الرسائل فی الحکمه و الطبیعیات، بیروت: دارقباس.
ایزدپناه، فرزین. (1397). «کاربرد برازش خم و روش حداقل مربعات برای بررسی هندسۀ قوس‌های ایرانی». نشریه ریاضی و جامعه، 3(1)، 41-53.
انصاری، مجتبی؛ اخوت، هانیه سادات و علی‌اکبر، تقوایی. (1390). «تحقیقی پیرامون سیر تاریخی سیستم‌های تنظیم تناسبات در معماری با تأکید بر ملاحظات کاربردی و زیباشناسی». کتاب ماه (هنر)، 151، 46-57 .
تهرانی، فرهاد؛ مهدی‌زاده، فاطمه؛ حجازی، مهرداد و ولی بیگ، نیما. (1391). «ویژگی‌های هندسی و ریاضی در ساختار چفد پنج او هفت تند در پوشش تاق آهنگ ایرانی». نشریه علمی مرمت و معماری ایران، 1(3)، 39-50.
رضازاده اردبیلی، مجتبی؛ سیدی ساروی، مجید و طاهری امیری، سارا. (1397). «مطالعه­ تطبیقی پلان و گنبد جمعه مسجد اردبیل با پلان‌ها و گنبدهای مشابه به جهت بررسی ترسیم صحیح منحنی گنبد». معماری و شهرسازی (هنرهای زیبا)، 23، 2.
رحیمی، غلامحسین. (1391). «پدیده انتشار صوت در قراضه طبیعیات». حکمت سینوی (مشکوه النور)، 16، 47.
صفایی­پور، هادی؛ پورمند، حسنعلی. (1391-2012). «معنای پوشش در معماری عصر صفوی». نشریه هنرهای زیبا-معماری و شهرسازی، 17(1)، 39-48.
معماریان، غلامحسین و صفایی‌پور، هادی. (1397). معماری ایرانی نیارش. تهران: گلجام.
نقره­کار، عبدالحمید. (1392). حکمت هنر و معماری اسلامی، تهران: دانشگاه علم و صنعت.
فیض‌الله بیگی، آرزو؛ گلابچی، محمود و رضازاده اردبیلی، مجتبی. (1398). «تحلیل هندسه نظری و عملی و تناسبات گنبد دو پوسته گسسته مسجد جامع عباسی اصفهان». نشریه هنرهای زیبا-معماری و شهرسازی، 24(4)، 35-48.
فورو، ویلی. (1307). آکوستیک در معماری. (غلامحسین، لیاقتی). تهران: دانشگاه ملی ایران.
قطب‌الدین شیرازی، محمودبن‌مسعود. (1387). رساله موسیقی از دره التاج: لغره الدباج (جلد 1)، تهران: فرهنگستان هنر.
قیابکلو، زهرا. (1392). مبانی فیزیک ساختمان 1 آکوستیک. تهران: جهاد دانشگاهی واحد صنعتی امیرکبیر.
وثیق، بهزاد و شیری، توحید. (1399). «تطابق اقلیمی کالبد گنبد براساس میزان دریافت تابش (بررسی گنبدهای مساجد: امام اصفهان، شیخ لطف‌الله، مسجد النبی قزوین و جامع ارومیه). معماری و شهرسازی آرمان شهر، 13(33)، 225-211.
Abdou, A. A. (2003). Comparison of the acoustical performance of mosque geometry using computer model studies. Eighth International IBPSA Conference.
Agirbas, A. (2019). Façade form-finding with swarm intelligence. Automation in Construction, 99, 140-151.
Barnett, P., & Acoustics, A. (1999). Overview of speech intelligibility. Proceedings-Institute of Acoustics, 21(5), 1-16.
Blauert, J. (2019). Assessing the “Quality-of-the-Acoustics” at Large. Journal of the Audio Engineering Society, 67(1/2), 5-12.
Ballou, G. (2013). Handbook for sound engineers, Taylor & Francis.
Cowan, H, & Smith, P. (2004). Dictionary of architectural and building technology, Routledge.
Crocker, Malcolm J. (2007). Handbook of noise and vibration control, John Wiley & Sons.
Davies, Nikolas, Jokiniemi, E. (2008). Dictionary of architecture and building construction, Routledge.
Cairoli, M. (2018). Architectural customized design for variable acoustics in a multipurpose auditorium. Applied acoustics, 140, 167-177.
Capilla Tamborero, E., Calvo Roselló, V., & Gómez-Collado, M. C. (2021). Geometrical Analysis of Oval Domes through Architectural and Mathematical Methods. The Case of the Dome of the Camarín of the Virgin of El Puig (Valencia, Spain). International Journal of Architectural Heritage, 1-15.
Eldakdoky, S., & Elkhateeb, A. (2017). Acoustic improvement on two lecture auditoria: Simulation and experiment. Frontiers of Architectural Research, 6(1), 1-16.
Elkhateeb, A., Adas, A., Attia, M., & Balila, Y. (2016). Absorption characteristics of masjid carpets. Applied acoustics, 105, 143-155.
Farshad, M. (1977). On the shape of momentless tensionless masonry domes. Building and Environment, 12(2), 81-85.
Feizolahbeigi, A., Lourenço, P. B., Golabchi, M., Ortega, J., & Rezazadeh, M. (2021). Discussion of the role of geometry, proportion and construction techniques in the seismic behavior of 16th to 18th century bulbous discontinuous double shell domes in central Iran. Journal of Building Engineering, 33, 101575.
GOŁAŚ, A., & SUDER-DĘBSKA, K. (2009). Analysis of Dome Home Hall theatre acoustic field. Archives of Acoustics, 34(3), 273–293.
Gramez, A., & Boubenider, F. (2017). Acoustic comfort evaluation for a conference room: A case study. Applied acoustics, 118, 39-49. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.apacoust.2016.11.014
Hossam Eldien, H. F., Yasser. (2013). The Effect of Domes Shape on the Acoustics of Mosques.
Huerta, S. (2007). Oval domes: History, geometry and mechanics. Nexus Network Journal, 9(2), 211-248.
Inoue, S., Sugino, K., Katou, M., & Imaizumi, H. (2009). Speech transmission performance and the effect of acoustical remedies in a dome. Applied acoustics, 70(1), 221-230.
Ismail, M. R. (2013). A parametric investigation of the acoustical performance of contemporary mosques. Frontiers of Architectural Research, 2(1), 30-41.
Ismail, M. R., & Eldaly, H. (2018). Acoustic of monolithic dome structures. Frontiers of Architectural Research, 7(1), 56-66.
Kaarlela-Tuomaala, A., Helenius, R., Keskinen, E., & Hongisto, V. (2009). Effects of acoustic environment on work in private office rooms and open-plan offices–longitudinal study during relocation. Ergonomics, 52(11), 1423-1444.
Kassim, D. H., Putra, A., Nor, M., & Muhammad, N. (2014). Effect of pyramidal dome geometry on the acoustical characteristics in a mosque. Journal of Mechanical Engineering and Sciences, 7, 1127-1133.
Kuttruff, H.,  & Mommertz, E. (2013).  Handbook of engineering acoustics, Springer.239-267. Springer.
Lindsay, RB. (1945). Historical development of acoustics to the time of Rayleigh The Theory of Sound ed JWS Rayleigh.
Rayliegh,JWSB. (1894). The Theory of Sound, Volume 1.
Everest, F., & Alton, Pohlmann, Ken C. (2015). Master handbook of acoustics, McGraw-Hill Education.
Mihai,T., & Iordache, V. (2016). Determining the indoor environment quality for an educational building. Energy Procedia, 85, 566-574.
Mohd Arif, Z. (2013). Acustic of mosque: the effect of roof shape on it's acoustic performance.
Munteanu, C., Bogdan, D., Mihaela, M. L., Cobîrzan, N., Tămaș-Gavrea, D. R., & Babota, F. (2018). The acoustic properties of the lecture hall of the Faculty of Building Services in Cluj-Napoca. Procedia Manufacturing, 22, 331-338.
Naylor, G. M. (1993). ODEON—Another hybrid room acoustical model. Applied acoustics, 38(2-4), 131-143.
Oldham, D., & Elkhateeb, A. (2008). The Architectural Development of the Historic Masjids in Cairo and its Acoustical Impact. Building Acoustics, 15(3), 197-229.
Othman, A. R., & Mohamed, M. R. (2012). Influence of Proportion towards Speech Intelligibility in mosque's praying hall. Procedia-Social and Behavioral Sciences, 35, 321-329.
Pena, M. L. C., Carballal, A., Rodríguez-Fernández, N., Santos, I., & Romero, J. (2021). Artificial intelligence applied to conceptual design. A review of its use in architecture. Automation in Construction, 124, 103550.
Robinson, P. W., Siltanen, S., Lokki, T., & Savioja, L. (2014). Concert hall geometry optimization with parametric modeling tools and wave-based acoustic simulations. Building Acoustics, 21(1), 55-63.
Song, H., Ghaboussi, J., & Kwon, T.-H. (2016). Architectural design of apartment buildings using the implicit redundant representation genetic algorithm. Automation in Construction, 72, 166-173.
Sü, Z., & Yilmazer, S. (2008). The acoustical characteristics of the Kocatepe Mosque in Ankara, Turkey. Architectural Science Review, 51(1), 21-30.
Terminology, A. (2006). American national standard. ANSI S1, 1-1994.
Tervo, S., & Tossavainen, T. (2012). 3D room geometry estimation from measured impulse responses. 2012 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP),
Xiao, J., & Aletta, F. (2016). A soundscape approach to exploring design strategies for acoustic comfort in modern public libraries: A case study of the Library of Birmingham. Noise Mapping, 3(1).
Zhao, S., Qiu, X., Cheng, E., Burnett, I., Williams, N., Burry, J., & Burry, M. (2015). Sound quality inside small meeting rooms with different room shape and fine structures. Applied acoustics, 93, 65-74.