ТЕКТОНИКА АРХИТЕКТУРНЫХ И ПРИРОДНЫХ ФОРМ . Архи.всЁ

Архивная версия / archive version:

Проект «Архи всЁ» переехал на сайт www.cih.ru
This project was moved to the www.cih.ru

данная версия не обновляется и может быть недоступной через некоторое время

^{см. также: СНиПы | Архитектура | Модерн | Новости | Строительство}

Вы можете найти необходимую информацию на сайте cih.ru / You can find the necessary information on the cih.ru website:

index / архи.всё -> архи . бионика
ТЕКТОНИКА АРХИТЕКТУРНЫХ И ПРИРОДНЫХ ФОРМ

Инженер Э. Торроха, например говорит: "Лучшим сооружением является то, надежность которого обеспечивается главным образом за счет его формы, а не за счет прочности его материала. Последнее постигается просто, тогда как первое, наоборот, с большим трудом. В этом заключается прелесть поисков и удовлетворения от открытий" [ 6].
Некоторые трудности, связанные с проектированием и возведением в натуре оболочек (не простые методы расчета и в особенности сложных криволинейных, типа сводчатых, форм оболочек, необходимость устройства сложной опалубки в процессе строительства оболочковых конструкций в случае применения монолитного железобетона), в последние годы сократили их внедрение в практику. Однако нет сомнения, что при дальнейшем совершенствовании технологии они снова займут подобающее им место. Пока в архитектурной практике применяют довольно небольшой набор геометрических форм оболочек: цилиндрические, полусферические, коноиды, гиперболические параболоиды, т.е. фигуры, доступные для современных методов расчета. Строительство же их ведется главным образом на базе сборного железобетона. Такое применение оболочек, хотя и позволяет достаточно широко вести типовое
строительство, но не дает возможности варьировать их форму, т.е. использовать их самое ценное качество, а отсюда ограничивает и поиски архитектурных* решений.
Оболочки живой природы интересны не только в смысле геометрии форм, сочетаемой с принципами распределения в них напряжений от действующих нагрузок. Привлекает также комплексность их свойств.
Возьмем в качестве примера череп человека, вернее, черепную коробку, как ее называют по-немецки Schadeldach "черепная крыша", или черепное покрытие (рис. 14). Основная функция черепной коробки — защитная как от механических воздействий, так и от статических (компрессивного характера).'Форма черепа при этом имеет очень большое значение.
С морфологической точки зрения, черепная коробка представляет собой сфероид, образованный (если брать средний возраст человека) из примерно одинаковой по толщине оболочки, плавно изменяющей свою кривизну. Именно благодаря своему равномерному сечению (за исключением оснований черепа, где оболочка становится толще) черепная коробка по принципу своей механической работы сближается с современными искусственными оболочками.
Строение костей черепа по поверхности изменяется от средней части к надбровным дугам и к затылку, где толщина кости увеличивается и в ней возникают пазухи: в первом случае пазуха, заполненная воздухом, во втором — жидкость. Особо жизненно важные районы мозга тщательно предохраняются, так как такая конструкция хорошо амортизирует силовые воздействия. Но думается, что здесь проявляется и общая закономерность тектоники конструкций вообще, и, в частности, оболочек. Было бы противоестественно, если бы в оболочках их толщина нарастала кверху, к вершине свода. Несомненно, что здесь действует и закон тяготения, требующий устойчивости системы и приближения центра тяжести к ее основанию, а также — необходимость нейтрализации "распора", возникающего в оболочках, у основания конструкции.
Хотелось бы обратить также внимание на асимметричность контура оболочки черепа, что подтверждает многостороннее приспособление конструктивной формы к выполняемым ею функциям. При равномерном сжатии черепной коробки с двух сторон по вертикали в ней возникают ближе к основанию растягивающие напряжения и к темени — сжимающие. При одно
стороннем динамическом сжатии разрывы появляются в районе действия силы. ,
В противоположность, например, яйцу черепная коробка не представляет собой монолитное поле, а состоит из различных костей. Примечательно их соединение, к которому с вниманием должны отнестись конструкторы. Это соединительно-тканевые швы, напоминающие рисунок орнамента меандра и образованные входящими друг в друга тупыми зубцами соседних костей черепа. Соединительно-тканевые швы не исключают необходимой жесткости черепа, но в то же время придают ему упругость, являющуюся хорошим амортизирующим фактором по отношению к динамическим нагрузкам и вместе с тем позволяет снизить затраты материала на "строительство" тканей по отношению к возможной статической нагрузке.
Микроструктура оболочки черепа — слоистая. Если проследить ее строение снаружи внутрь, то первым слоем будет кожа, затем сухожилия, костная ткань, имеющая пористое строение, и на границе с мозговым веществом — витринная (полированная) ткань. Между коробкой и витринной тканью располагается пограничный слой, представляющий собой частый ряд перегородок, предназначенных для локализации распространения трещин в случае повреждения черепной коробки в столь важном слое, каким является витринная поверхность.

сканируется...

Рис. 14. Оболочковые конструкции
Рис. 15. Жилые домики для зоны отдыха под Серпуховом из армоцемента. Авторы — архитекторы Ю.С. Лебедев, Н.И. Александрова, геометр Г.В. Брандт

Большой интерес представляет такая природная оболочка, как скорлупа птичьего яйца — геометрия его формы, структура скорлупы и т.д. Многие ученые занимались этим, казалось бы, простым объектом, но до сих пор, насколько известно, не было выведено достаточно убедительное уравнение его формы.
Советский инженер и математик Г.В.Брандт (ВЗИСИ, Москва) вывела уравнение целого семейства двухфокусных парабол и исследовала поверхность, образованную вращением этой кривой вокруг оси симметрии [ 7].
Уравнение этой кривой при различных значениях ft (коэффициент, характеризующий форму кривой) и постоянной большой оси дает целое семейство кривых, у которых отношение малой оси к большой колеблется в пределах 0,75 — 0,86. В этот диапазон попадает целый ряд меридиальных сечений птичьих яиц. Например, отношение от 0,75 до 0,80 соответствует формам куриных яиц, а от 0,81 до 0,84 — формам перепелиных яиц и т.д.
Ю.С.Лебедевым совместно с Г.В.Брандт запроектированы на основе геометрии птичьих яиц жилые домики для зоны отдыха (ЦНИИЭП курортных зданий и туристских комплексов, Н.И.Александрова) (рис.15).
В живой природе заслуживают внимание довольно распространенные виды асимметричных оболочек, форма которых отвечает асимметрично действующим нагрузкам (например, ветровым). Они не только более живописны, чем симметричные, но при правильном учете наиболее вероятных основных направлений нагрузок дают и экономию материала.
Сетчатые и ребристые конструктивные системы; структурные решетки. Характерная черта этих систем — распределение функций между несущими и несомыми (ограждающими) элементами конструкций здания. Наиболее , прочный материал сосредоточивается на линиях главных напряжений, образуя сетки, ребра, решетки.
Сетки и ребра могут быть расположены в прямолинейных или криволинейно изогнутых плоскостях и имеют незначительные соотношения поперечного сечения и линейных размеров, образуемых ими поверхностей. У решетчатых систем типа структур это соотношение значительно больше. Решетчатые системы можно представить себе как комбинацию взаимопересекающихся ферм. В живой природе яркий аналог первым системам — "структура" широкого листа растения (березы, клена, вяза) с ярко выраженными прожилками — нерватурой, вторым — внутреннее решетчатое образование в плоских костях животных и птиц (лопаточная кость, кость крыла птицы и т.д.), а также рассмотренная выше решетка витринной поверхности черепной коробки.
Ребристая система может иметь свою специфику и представлять собой образование типа грудной клетки человека, животного или птицы (собственно, ее название и заимствовано отсюда). Но в противоположность им в архитектуре она должна удовлетворять установленным нормам деформаций и превратиться в жесткую конструкцию, закрепленную или поперечными связями (плоскими, стержневыми), или прочными заделками оснований и жестким скреплением концов ребер.
В то же время решетчатые системы (структуры) могут, условно говоря, беспредельно заполнять пространство, структуризируя его и создавая возможность функционального использования межрешеточного пространства с архитектурными целями (в этом случае они напоминают в сильно увеличенном виде молекулярные или кристаллические решетки, клеточную структуру растений, пористую структуру морских губок, диатомей и т.д.),
Характерная черта рассматриваемых систем — это их структурность, как бы отражающая всеобщий принцип структурности живой природы. Особенно это касается объемных решеток, образованных из узлов, связей и полей между ними. Неудивительно поэтому, что в архитектурной терминологии часто происходит смешение понятий "структуры". Э.П.Пиньеро представляет себе структуру как средство материального существования архитектурной формы (т.е. придает этому понятию более широкий смысл, чем конструкции) . Еще шире трактуют это понятие Майер-
Дкжан-Банкон, рассматривая их "первоначальный смысл" в качестве "образа действия", при котором части целого организуются между собой.
Мы подразумеваем под структурой конструкцию, или как ее определил Д.Ж.Эммерих: "...ансамбль, состоящий из узлов, соединительных стержней и зон" [8].

. 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.поиск: [keywords], [global]

. архи.другое:

. архи.дизайн:

, ссылайтесь...

Всё.