Конструктивні системи з V-подібними опорами

Оскільки консоль — це балка, в якої тільки один кінець жорстко з’єднаний із опорою, то консольні конструкції можуть бути складовими елементами таких тектонічних систем, як каркасні, системи із V-подібними опорами та інші.

Найбільш розповсюджений тип консольних конструкцій —окремо розміщені опори з консолями (навіси, козирки тощо). Тектоніку роботи консольної конструкції відображають жорстко защемлені стійки чи опори із консолями, розширені донизу. Натомість їх звуження донизу вказує на шарнірне (рухоме) закріплення та передбачає влаштування додаткового кріплення —відтяжки (козирки над входами до будівель) чи підкосу (конструкції трибун). Дві шарнірно закріплені консольні стійки, з’єднані шарніром, утворюють трьохшарнірну раму. Умовами забезпечення просторової стійкості консольних споруд є застосування додаткових конструктивних елементів (покриттів, балок, плит, конструкцій місць для глядачів на трибунах спортивних та видовищних будівель тощо).

Будь-який опірний будівельний елемент, що має конічну V-подібну форму, називається V-подібною опорою. Історія розвитку пов’язана із контрфорсом — опірним елементом, що розширюється донизу — як конструкцією, яка виражає статичну рівновагу (рис. 1.19).

 

 

З початку ХХ ст. знайшла широке розповсюдження сучасна V-подібна форма опори, звуженої донизу, що на перший погляд суперечить законам статики, а насправді є новою інженерно виправданою тектонічною формою.

У багатьох видатних творіннях сучасної архітектури на першому поверсі застосована рамна конструкція із явно вираженими опорами V-подібної форми (рис. 1.20).

 

 

 

Дуже цікавим прикладом V-подібних опор є проект церкви архітектора Кастильйоні (рис. 1.21). Головним елементом, який огороджуює простір і підтримуює покриття, є виразна трьохшарнірна арка.

 

 

У цьому прикладі арка перекриває простір і візуально ділить його на нижню зону, де мають знаходитись люди, та верхню — високу, легку, освітлену. Верхнє склепіння конструкції опирається на відповідні виступи трьохшарнірних арок, створюючи зусилля зсуву. Сприйняття цих зусиль без допомоги внутрішніх затяжок і спрямування їх обхідним шляхом через жорсткі опори арки до фундаменту надає даному рішенню принадності та сили.

Блискуче поєднання тектоніки та естетики притаманно мос­там інженера Роберта Майара. Ці споруди вважаються в Швейцарії одночасно найбільш красивими прикладами сучасного інженерного мистецтва та зразками дуже вдалих конструктивних форм (рис. 1.22).

 

 

 

Рис. 1.22. Трьохшарнірні аркові мости інж. Майара

 

Головними тектонічними особливостями мостів Майара є використання трьохшарнірної арки як основної несучої конструкції та V-подібних опор як складових елементів. У результаті правильного поєднання функціональних вимог, законів статики та конструктивних можливостей матеріалу автор створив дуже гармонійні та красиві споруди. Мости Майара свідчать про те, що тектонічна форма в більшості випадків створюється як наслідок знань закономірних взаємозв’язків.

У багатьох видатних творіннях сучасної архітектури на першому поверсі застосована рамна конструкція із явно вираженими опорами V-подібної форми. Приклади —багатоповерхова будівля ЮНЕСКО в Парижі архітектора Нерві (могутня V-подібна форма опор підкреслює спеціальну функцію першого поверху), житловий будинок у Марселі арх. Ле Корбюз’є (великі навантаження передаються через жорсткі опори). Обидва приклади свідчать, як у багатоповерхових спорудах сила вітру визначає форму рами першого поверху. Нахил стійок рами визначається точками зосередження навантаження від розміщених вище поверхів (рис. 1.23). Цікавими прикладами застосування V-подібних опор є висотні житлові будинки в Нанті та Берліні, автором яких є також знаменитий Ле Корбюз’є. V-подібні опори першого поверху (плоскі стійки) попарно зміщені відносно один одного: чергуються пари стійок із нахилом всередину та назовні, симетрія витримана вздовж кожної поперечної вісі, які одночасно є вісями поперечних несучих стін житлових поверхів. Бічний тиск вітру сприймається спільно всіма опорними елементами як просторово жорсткою естакадою. Прийнята конструктивна схема характеризується трикутними зв’язками, що мають бічну жорсткість, і є достатньо простою та стійкою (рис. 1.24). Ще одним різновидом вилоподібної опори є V-подібна стійка, що роздвоюється десь на рівні половини своєї висоти (рис. 1.25). Опора складається з верхньої вилоподібної частини та нижньої цільної стійки. На відміну від інших вилоподібних опор верхні кінці опор цієї будівлі не з’єднані між собою горизонтальним ригелем. Суміжні нахилені верхні частини опор стикаються один з одним та утворюють трикутні з’єднання, а пружний край складчастого покриття забезпечує міцний горизонтальний зв’язок уздовж стіни.

 

 

 

 

 

Принципово таку ж форму мають V-подібні опори палацу спорту в Римі, збудованого за проектом Нерві (рис. 1.25). На відміну від будівлі електростанції тут усі вітки опор звужуються до кінців. Це свідчить про шарнірні зв’язки на кінцях і жорстке поєднання стійок і зубців у центрі V-подібної «зірки». V-подібні опори по периметру будівлі спираються на анкерне кільце, укладене під землею. На тонкі верхні кінці стійок опирається пласке склепіння. Хвилястість його кромки протидіє провисанню між точками опори.

На рис. 1.26 показано цікавий варіант використання V-подібних опор як складових елементів рамних опірних конструкцій нещодавно зведеної будівлі спортивно-оздоровчого центру у Словаччині.

 

 

	Рис. 1.26. Спортивний зал біля Риму. Арх. Нерві. V-подібні опори шарнірно закріплені зверху та знизу. При цьому споруда міцна завдяки своїй просторовій жорсткості