проект:   index / архи.всё -> архи . бионика
   ТЕКТОНИКА АРХИТЕКТУРНЫХ И ПРИРОДНЫХ ФОРМ
бионика
Архи . всЁ
прессслужба

BioCity — проект
Строительство
 

Экономичность сетчатых, ребристых и решетчатых конструкций, связанная с пространственным принципом их механической работы, надежность, относительная простота монтажа, особенно после того, как были найдены удачные решения узлов и стыкования стержней (системы "МАрхИ", "Триодетик", предложения инженеров ГДР и др.), возможность вариантности архитектурных форм, способность конструкций перекрывать большие безопорные пространства заставляет думать, что эти конструкции — одни из самых перспективных в архитектуре. Необходимо их и дальше совершенствовать и развивать, а для этого стоит обратиться к органической природе, в которой подобные конструктивные системы встречаются чаще, чем какие-либо другие. Уже имеющийся практический опыт использования конструктивных структур органического мира.подтверждает это.
П.Л.Нерви часто обращается к формам и конструкциям окружающего нас мира живой природы. Он использует природный принцип усиления материала тканей по линии главных напряжений, который наблюдается в листьях и семенных коробках растений, морских раковин и т.д. Взяв за основу нерватуру листа водяного экзотического цветка Виктории регии, он конструирует плоское ребристое покрытие фабрики "Гатти" и пространственное покрытие Большого зала Туринской выставки (1949г.) [9].
В одном из последних своих произведений, в "зале приемов", он также использует природный принцип конструирования по типу ребристой поверхности.
Рассматриваемые природные структуры стали образцами для многих произведений архитектуры наших дней (рис.16). Большие и результативные исследования вел в этом направлении с 1942 г. французский инженер Робер Ле Риколе, изучающий мельчайшие морские организмы — радиолярии и диатомеи.
Сложной, кинематической стержневой системой в живой природе являются скелет человека, скелеты животных. Такая подвижная система благодаря шарнирным соединениям (и мышцам) может переключать свои действия в соответствии с изменением величины и положения нагрузок.
Инженер К.Н.Илленко (институт Союзспортпроект, Москва) сделал предложение по конструированию кинематических ферм с целью уменьшения изгибающих моментов. Предлагаемые им системы выполняются по схемам безраскосных с подвижными опорами шарнирных ферм, находящихся в устойчивом равновесии до тех пор, пока мгновенная скорость растянутого пояса больше мгновенной скорости сжатого пояса. Такие кинематические системы могут найти применение в самоуравновешивающихся конструкциях, сбрасывающих неожиданную нагрузку и возвращающихся в первоначальное положение. Различие между предложенной К.Н.Илленко системой и скелетом животных заключается наряду с другими моментами в том, что движение элементов скелета осуществляется мышцами, а в конструкции К.Н.Илленко — разностью усилий в поясах ферм.
В рассмотренном нами типе конструкций отчетливо проявляется, конечно, в своеобразном виде закон дифференциации.
Стержневантовые, вантовые, мембранные и тентовые конструкции. Стержневантовые несущие конструкции — переходные от стержневых к вантовым.
ции их элементов разделены по виду напряжений: стержни обязаны работать только на сжатие, ванты — только на растяжение (рис. 17). Такое разделение дает большой эффект. Вместо того чтобы растянутые элементы стержневых систем делать из стержней со значительным превышением запаса прочности, утяжеляя тем самым систему, конструкторы решили заменить их тонкими стальными нитями — вантами и получить, таким образом, облегченную конструкцию. Поскольку стальные нити в ненапряженном состоянии эластичны, то таким системам дали еще одно название — мгновенно-жесткие.
Принцип их работы можно сравнить с костно-мус-кульной системой человека, животного, птицы. Без нагрузки мышцы рук человека находятся в расслабленном состоянии. Но стоит человеку взять в руки какой-либо груз, мышцы-ванты моментально натянутся, напрягутся и зафиксируют в определенном положении стержни-скелеты. В результате в одно мгновение система "скелет — мышцы" становится "жесткой".
Как мы уже говорили, костно-мышечная система — система синергетическая, т.е. самонапрягающаяся. Стержневантовые конструкции тоже можно сделать самонапрягающимися (или самовозводящимися), подключив к ним автоматику. Но в общем виде ее фиксация из "расслабленной" системы в жесткую осуществляется путем натяжения вант.
На кафедре архитектурного проектирования в МАрхИ в 1966 г. проф. М.С. Туполевым, доц. А.А. Поповым и тогда еще студентами, а ныне архитекторами В.Ф. Колейчуком и Ю.А. Смоляровым была сконструирована стержневантовая система, состоящая из треугольников и образующая сферу. Одна сторона треугольника представляла собой стальной стержень, две другие — стальные нити. Вне сферы треугольник был изменяемой системой, а в сфере под натяжением всех вант он становился жестким.
Стержневантовые системы выгодны по сравнению с стержневыми: они более чем в два раза легче таких же конструкций, но состоящих только из стерженьков. У них очень хорошее соотношение между полезной нагрузкой и собственной массой. Однако они имеют и один недостаток — их трудно соединить с жесткими ограждающими элементами. Правда, для покрытия можно применять тенты.
Стержневантовые системы позволяют делать конструкции зданий переменной формы, т.е. при необходимости возможна их быстрая перестройка. Кроме того, их можно перевозить в сложенном состоянии.
Вантовые несущие конструкции комбинируются таким образом, что они воспринимают лишь растягивающие усилия, но для своего натяжения требуют опор — устоев. Они представляют собой натянутые различным способом стальные нити, которые бетонируются или по которым укладывается изолирующий строительный материал. Несущие конструкции, выполненные из вант, отличаются еще большей легкостью, чем Стержневантовые.
Такие конструкции широко распространены в живой природе, что дает возможность живым организмам значительно экономить материал. Это — паучьи паутины, склеренхимные и колленхимные нити в стеблях и листьях растений, подобные стальной арматуре в толще бетона (сорвите подорожник и в толще его стебля вы обнаружите такие нити), мышцы и сухожилия животных, лианы и т.д.
Например, в Южной Америке пауки способны строить мосты через широкие ущелья. Делается это следующим образом. С высоты какого-либо дерева или уступа скалы паук спускает длинную нить, на конце которой он раскачивается как на качелях. Ветер переносит его вместе с концом нити (а на это паук и "рассчитывает") на другую сторону ущелья — и канатная дорога
готова. Вокруг нее и начинается строительство паутины-моста, одновременно служащей большой ловушкой для насекомых и мелких птиц, например колибри. Паучьи мосты могут быть такими прочными, что по ним часто перебираются с одного берега на другой обезьяны. Обратим внимание — несколько склеенных паучьих нитей, образующих как бы кабель, примерно вдвое прочнее стальной проволоки равной толщины. А вообще прочность нитей' паутины колеблется в диапазоне от 40 до 261 кгс/мм2. В Новой Гвинее широко распространена ловля рыбы паутиной.
В США по принципу паутины построен мост через ущелье Рак-э-Чеки в Калифорнии (В.Г. Годден, Т.Н. Лин, А.К. Скорделис). Его проезжая часть длиной 137 м в виде дугообразной кривой, расположенной в горизонтальной плоскости, висит на образующих паутину 80 тонких стальных тросах, закрепленных на разных уровнях в выступах скал.
В чем конструктивный смысл такого устройства моста? Ванты-нити в конструкции выгодны, как уже упоминалось, своей 'экономичностью — они легки и прочны. Заставить работать материал на растяжение в конструкциях зданий и сооружений — мудрость лишь нашего века, а паук занимается своим ткачеством вот уже 400 млн. лет. Действительно, если взять тонкую проволочку и легко сжимать ее с двух концов, то она быстро согнется. Работая же на растяжение, та же проволочка может выдержать тонны груза. Чем больше нитей, тем надежнее конструкция, так как разрыв одной или нескольких нитей не ведет к катастрофе. В паучьей паутине не случайно иногда насчитывается до нескольких километров паутины, а из одного паука можно вытянуть около 4000 м тонкой пряжи. В 2,5 кг паучьей паутины содержится 40 000 км нитей, по длине равных окружности земного экватора.
Описанный подвесной мост в США удобен также и в смысле его приспособляемости к местности. Ванты, например, исключили необходимость делать в скале устои моста, что было бы связано с большими трудностями.
Инженеры и архитекторы при проектировании моста Рак-э-Чеки учитывали также сейсмичность места строительства. С их точки зрения вантовая система, подобная паутине, также выгодна в этих условиях, так как обладает упругостью, пружинностью, способностью к демпфированию толчков, динамических нагрузок.
Один из известных ученых в области архитектуры доктор искусствоведения архит. Г.Б. Борисовский, мечтая о будущем, предложил идею подвесного города, который как бы парит в воздухе, освобождая архитектуру от излишнего объема фундаментов, а землю — ' от застройки. С точки зрения бионики, наиболее "био-нично" выглядят те, в которых отчетливо видна сетка из "стальной паутины", перекрытая прозрачной пленкой.
К растягивающимся относятся также мембранные и тентовые (палаточные) конструкции (рис. 18). В живой природе — это различные пленки, широкие мышцы, сухожилия животных, перепонки водоплавающих птиц, крылья летучей мыши, плавники рыб, крылья стрекозы, в каком-то отношении крылья и перья птиц и т.д.
Архитекторы и инженеры создают такие конструкции, которыми перекрываются здания с большими пролетами (например, покрытие Олимпийского объекта — велотрека в Крылытском), а также покрытия в виде мембран, напоминающих работу природных мембран: Олимпийский стадион в Москве, Универсальный зрелищно-спортивный зал в Ленинграде и др.
  . страницы:
1  11  21
2 12 22
3 13  
4 14  
5 15  
6 16  
7 17  
8 18  
9 19  
10  20  
  . содержание:

  . архи.Лекции
  . архи.проекты:


  . архи.search:
  . архи.другое:
A.S.P. — концепции
  . архи.дизайн:
  Семён Расторгуев ©  рaдизайн © 


    © "Архитектурная бионика" / Ю.С. Лебедев — М.: Стройиздат, 1990. — 269 с.

    © 2005 — 2019, проект АрхиВсё,  ссылайтесь...
Всё.