Аналітичні поверхні в архітектурі будівель, конструкцій та виробів

Найбільшою популярністю у архітекторів та інженерів користуються споруди і вироби у формі поверхонь обертання, перенесення, а також циліндричних, конічних і зонтичних поверхонь. Деякі класи поверхонь представлені в реальних спорудах тільки їх найпростішими формами. В даний час описані понад 550 поверхонь. Проілюструємо застосування деяких аналітичних поверхонь в формах реальних будівельних конструкцій, будівель і споруд.

Поверхні обертання

Розгляд почнемо з поверхонь обертання, найбільш широко застосовується з яких - сферична. Сферичні купола зводилися ще в глибоку давнину, починаючи з добре зберігся купола-ротонди Пантеону в Римі (див. Рис. 7.1), потім сплеск інтересу до них стався в зв'язку з будівництвом залізобетонних напівсферичних куполів планетаріїв (див. рис. 8.15-8.19). Величезний внесок в розширення застосування сферичних поверхонь внесли геодезичні куполи Н. Фостера.

Наступними за широтою застосування є Параболоїд обертання, які можна бачити в обрисах глиняних куполів в Африці (див. Рис. 7.14), куполів зі снігу у народів Півночі (див. Рис. 7.15), залізобетонного купола Московського планетарію (див. Рис. 8.19) , планетарію в Бохумі (рис. 9.7).

Еліпсоїд обертання також користується авторитетом у архітекторів. Наприклад, він використовувався для формоутворення сталевого

Планетарій.  Німеччина, м Бохум, 1964 р

Мал. 9.7. Планетарій. Німеччина, м Бохум, 1964 р

купола над стадіоном у м Сан-Паулу, Бразилія (див. рис. 8.45), спортзалу в м Атланта, США (див. рис. 8.44). Еліптичний купол застосували в атомному центрі Мюнхена, Німеччина.

Круговий конус також відноситься до класу поверхонь обертання. У старі часи він найбільш широко застосовувався в мусульманських містах при будівництві мінаретів (див. Рис. 7.7), в деяких областях Італії як конічні даху над житловими приміщеннями (див. Рис. 7.11), в якості димарів, веж маяків. Здається, що форма конуса використовується настільки часто, що створити новий виріб або споруда, яка не повторює вже освоєні конічні форми (канони) або містить елементи інновації, просто неможливо. Однак архітектори, дизайнери та інженери настільки переконані у функціональній цінності конічної форми, що і зараз беруть її за основу своїх композицій стосовно будівлям, конструкцій і виробів. Побудовано та функціонують багато веж у формі конічної поверхні, і практично кожна з них є шедевром архітектури та інженерної думки, але найвідомішою прямий конічної кругової оболонкою є Останкінська телевежа. Споруджена залізобетонна башта являє собою порожнисту конічну оболонку з сильно розвиненим підставою. У наш час найбільш красивим спорудою із застосуванням конічної оболонки вважається водонапірна вежа в Кувейті (рис. 9.8).

Однопорожнинний гіперболоїд обертання можна отримати обертанням гіперболи або прямолінійної твірної навколо осі гиперболоида, причому пряма утворює і вісь повинні бути перехресними прямими. Через будь-яку точку поверхні гіперболоїда проходять дві прямі, цілком лежать на цьому Гіперболоїд. Можливість лінійної побудови поверхні має велике практичне значення, так як це дозволяє оптимально розміщувати арматуру в залізобетонних оболонках.

Особливості геометрії гіперболічних оболонок дозволяють широко використовувати їх в світовій будівельній практиці. Основною областю застосування таких форм є промислове будівництво (градір-

Водонапірна вежа.  Кувейт, 1979 г. [1]

Мал. 9.8. Водонапірна вежа. Кувейт, 1979 г. [1]

ні, див. параграф 11.1), але є приклади і цивільних споруд (рис. В.32).

У Росії цю форму конструкцій ввів в архітектуру видатний інженер, винахідник і вчений - почесний член Академії наук СРСР В. Г. Шухов (див. Параграф 8.1).

Не потребують спеціальних пояснень можливості застосування в архітектурі ще однієї поверхні обертання - кругового циліндра. Ось кругового циліндра в реальних спорудах в залежності від задуму архітектора або згідно функціональному призначенню циліндричної конструкції може розташовуватися вертикально або горизонтально (рис. 9.9) відносно земної поверхні. Залежно від довжини їх ділять на короткі, у яких проліт по поздовжній осі не більше ніж півтори довжини хвилі (ширини споруди), і довгі, у яких проліт по поздовжній осі більш ніж півтори хвилі.

До довгим оболонок можна віднести оболонки покриття гаража в Бурнемауте (Великобританія), спортивного залу в Мадриді (Іспанія, 1935 г.). Широко застосовуються короткі циліндричні типові оболонки для будівель з сіткою колон 24 × 12 м і 18 × 12 м.

На закінчення матеріалу, присвяченого застосуванню поверхонь обертання, розглянемо каплевидні оболонки. Як математичної моделі каплевидних оболонок приймається форма краплі рідини, спокійно лежить на площині. У середині XX ст. форма краплі була покладена в основу вибору форми резервуара для рідини. Було встановлено, що при такій формі тонкостенного резервуара виконується умова равнопрочності оболонки. Геометрія оболонки вибиралася таким чином, щоб під впливом основної розрахункової навантаження в меридіональному і кільцевому напрямках розтягують зусилля були рівні між собою і постійні. У 1950-ті рр. широке поширення в США і Канаді отримало будівництво каплевидних резервуарів для води, що входять в конструкцію водонапірних веж (рис. 9.10). Їх гідність - в досконалої статичної формі, мінімальної поверхні огороджувальних конструкцій, а також у відносній простоті виготовлення. У технічних з-

Багатофункціональний швидке бескаркасное арочна будівля з тонколистової оцинкованої сталі

Мал. 9.9. Багатофункціональний швидке бескаркасное арочна будівля з тонколистової оцинкованої сталі

Водонапірна вежа.  Канада

Мал. 9.10. Водонапірна вежа. Канада

спорудах типу каплевидних резервуарів форма краплі функціонально доцільна, але, на думку І. Г. Гохарі-Хармандаряна, в цивільних спорудах застосування цих форм буде не завжди виправдано. Однак є приклади, де форма краплі, що лежить в основі формоутворення оболонки покриття громадських будівель, дає вражаючий ефект. Наприклад, величезна крапля з титану і скла, що грунтується посеред неглибокого ставка, що є основою гігантського комплексу Великого народного театру, встигла стати новим символом Китаю (див. Докладніше в гл. 12).

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >