Тектоніка просторових решітчастих конструкцій

Особливістю просторових решітчастих конструкцій є те, що вони складаються з великої кількості окремих стрижнів, що утворюють жорсткі системи, при цьому стрижні зазнають тільки повздовжніх зусиль стискання та розтягу. Окремі стрижні поєднуються один з одним під різними кутами за допомогою спеціальних з’єднувальних елементів і в результаті утворюють просторові решітки-структури як прямолінійної, так і криволінійної форми. Такі конструкції мають велику просторову жорсткість і дозволяють перекривати дуже великі прольоти — 100-200 м.

Важливою властивістю просторових стрижневих структур є здатність пристосовуватись до різних навантажень шляхом перерозподілу зусиль на суміжні зони. Їх перевагою слід також вважати можливість здійснення збірно-розбірних рішень. Тектоніка формоутворення полягає у повній відкритості глядачу або виявленні структури художніми засобами (рис. 1.27, 1.28).

У Німеччині свого часу було створено стрижневі споруди зі сталевих елементів, які використовувалися як каркас, що підтримував опалубку залізобетонних склепінь-оболонок. Архітектор Нерві скористався аналогічною системою, застосувавши для цього залізобетонні збірні деталі, які були частиною готового склепіння (рис. 1.29).

Всесвітньо відомими є розробки американського інженера Фулера щодо зведення склепінь просторової конструкції із застосуванням збірних елементів. Він вважав, що такі системи мають достатню несучу здатність щодо перекриття великих приміщень без опор при невеликій власній вазі конструкції. За проектами Фулера відповідають до його конструктивних ідей в усьому світі збудована велика кількість таких склепінь (рис. 1.30)

 

 

 

 

Слід зазначити, що розробка конструкцій, подібних до фулерських, виокремилася в цілий напрямок зі створення так званих сітчастих оболонок.

У середині XIX ст.|віку| з’явилася можливість використо-|спроможність| вувати в будівництві сталь і чавун. Саме тоді стали активно застосовуватися величезні куполи і склепіння|склепіння,зводи| на основі металевого каркаса. Використання|вживання| металу дозволило не тільки|не лише| зменшити|знизити| масу покриття, але й дало можливість|спроможність| робити|чинити| ці конструкції світлопрозорими, оскільки|тому що| заповнення каркасів можна було робити|чинити| скляним. Успішний і активний розвиток цих конструкцій, одночасно з підвищенням якості і об’ємів|обсягів| виробництва металу в кінці XIX ст. створили необхідну основу для виникнення цілого спектру нових металевих конструкцій. З|із| металу стало будувати не тільки|не лише| вигідно, але і модно.

 

 

 

 

 

Саме в цей момент, в період самого розпалу «першої металевої революції» і виникли перші сітчасті оболонки, а також несучі конструкції на їх основі. З|із| достатньою часткою|долею| достовірності можна стверджувати, що винахідником цього виду конструкцій став знаменитий російський інженер В. Р. Шухов (павільйони Всеросійської промислової і художньої виставки в Нижньому Новгороді, 1896). Саме він був першим автором ідей використання спільної статичної роботи системи з|із| металевих стрижнів|стержнів|, що перехрещуються в двох напрямах|направленнях|. При такій конструкції покриття працює як єдине ціле, причому всі стрижні|стержні| несуть приблизно однакове навантаження, що дає змогу виготовляти їх із однаковим перетином.

Вважають, що ідея використання сітчастих конструкцій у В. Р. Шухова народилася завдяки казусу, аналогічному тому, який дозволив Ньютону відкрити|відчинити| закон всесвітнього тяжіння. В ролі яблука виступило звичайне|звичне| квіткове кашпо|, сплетене з|із| лозин|прутів|. Його міцність виявилася достатньою, щоб витримати масу дорослої людини, що встала на нього однією ногою.

В. Р. Шухов винайшов і побудував|спорудив| не тільки|не лише| сітчасті оболонки-перекриття, але і сітчасті гіперболоїдні башти|вежі|-оболонки. Перша в світі гіперболоїдна конструкція-оболонка, якій уже більше 110років, існує й дотепер (рис. 1.31).

Сітчасті оболонки стали одним із головних засобів маніфестації нових підходів у формоутворенні. З одного боку, їх вигляд|вид| є вкрай|надто| «техногенним»|, що дозволяє без збитку|шкоди| для загальної|спільної| композиційної ідеї імплантувати їх у найекстремальніші Hi-Tech-споруди. З|із| іншого — за допомогою сітчастих оболонок можна створити максимально біоморфний| об'єм|обсяг|. Це відповідає ще одному дуже|надто| популярному за останні 20 років напрямку в архітектурі — прагненню створити «екологічні» за формоутво-ренням споруди.

Не дивлячись на|незважаючи на| зовнішню ажурність і легкість сітчастих оболонок, їх виготовлення дотепер|до цих пір| залишається вкрай|надто| дорогою і трудомісткою справою|річчю|. Саме складність технології будівництва стримує широке застосування|вживання| цих конструкцій. Головна проблема будь-яких сітчастих оболонок — вузли з'єднання|сполучення,сполуки| стрижнів|стержнів|, що перехрещуються.

У найпростішому варіанті, коли збирають оболонку невеликих розмірів, ці стрижні|стержні| просто зварюють між собою газовим або електричним зварюванням. Але|та| при збільшенні габаритів і, перш за все|передусім|, прольотів оболонок, перетин несучих елементів стає більшим. У результаті виникає необхідність розробки спеціальних вузлів з'єднання|сполучення,сполуки|.

Як правило, виготовлення цих вузлів вимагає заводської точності, що, природно, робить це виробництво значно дорожчим. У момент збирання|зборки,збирання| оболонки також необхідна філігранна точність монтажу.

Зараз ученими ведуться роботи по зниженню собівартості зведення|піднесення| сітчастих оболонок. І хто знає, можливо через 10–20 років ці конструкції стануть настільки звичними і дешевими, що з|із| них збиратимуть криті овочеві ринки і автостоянки в новобудовах.

Сітчасті оболонки стали одним з головних творчих засобів|коштів|архітектури Hi-Tech|, що претендує на домінування в XXI ст|віці|. Hi-Tech |— це не стільки стиль, скільки стандарт високих технологій. Основи Hi-Tech можна знайти у сміливих конструкціях Ейфеля| і Шухова, які свого часу використали максимум можливостей|спроможностей| технології.

 

	Рис. 1.31. Перша в світі гіперболоїдна конструкція-оболонка, збудована інж. Шуховим у 1896 р.

 

 

 

Норман Фостер, Річард Роджерс, Сантьяго Калатрава, Френк О. Гері та багато інших майстрів західного Hi-Tech і декон-структивізму| в своїх шедеврах часто використовують конструкції з|із| криволінійними контурами. Один із способів створення|створіння| таких архітектурних форм — використання покриттів на основі сітчастих оболонок.

Лорд Норман Фостер є|з'являється,являється| автором прекрасних конструкцій сітчастих оболонок: світлопрозорого| перекриття «Великого двору Королеви Єлизавети» в Британському музеї (у 1999 році під час завершення цієї оболонки Фостер одержав|отримав| титул Лорда), нового перекриття Рейхстагу в Берліні, сітчастої оболонки авангардної будівлі Sage Gateshead у Лондоні і багатьох інших (рис.1. 32, 1. 33).

Видатний архітектор сучасності Заха Хадід (Zaha Hadid) теж успішно працює в стилях Hi-Tech і деконструктивізму, зокрема використовуючи сітчасті оболонки. Будівля на площі|майдан| Szervita в Будапешті має вигляд контрастної не стільки|не лише| стосовно до|ставленню| вже сформованого архітектурного середовища|середі|, скільки стосовно до наявного формоутворення.

 

 

Рис. 1.32. Будівля Sage Gateshead. Арх. Н. Фостер у процесі зведення

 

«Крапля|краплина| ртуті» Захи Хадід у центрі Будапешта створює не тільки|не лише| візуальний або стильовий, але|та| в першу чергу|передусім,насамперед| смисловий контраст, що визначає структурні опозиції сучасної культури. Формується новий смисловий центр всієї міської матриці, що корінним чином перетворює знаковий простір (рис. 1.34).

 

Рис. 1.33. Будівля Sage Gateshead. Арх. Н. Фостер

Рис. 1.34. Громадська будівля на площі|майдан| Szervita в Будапешті. Арх. Заха Хадід

Рис.1.32. Будівля Sage Gateshead. Арх. Н. Фостер: а - у процесі зведення; б - загальний вигляд

Дуже цікавими прикладами застосування сітчастих оболонок є роботи, подані на рис. 1. 35 і 1. 36.

 

 

	Рис. 1.35. Гіперболоїдна сітчаста башта|вежа|-оболонка в порту Кобе (Японія)