Общественные здания сегодня рассматриваются не только как пространство для организации определенной деятельности, но и как аттракторы внимания. Наполнение пространств должно быть настолько же заманчивым, как и окружающая архитектура. Далее поговорим об одном из приемов, позволяющем создать необычную архитектуру – об оболочках двоякой кривизны.
Оболочки двоякой кривизны
Можно разделить все несущие конструкции здания по характеру работы на пространственные и плоскостные конструкции. Существенным отличием первой группы элементов является то, что работа их ведется в двух направлениях, и они участвуют в работе сопрягаемы с ними конструкций. Плоские же конструкции автономно работают под нагрузкой и в большинстве случаев только в одном направлении.
Свое широкое распространение пространственные конструкции получили после начала активного использования железобетона и металла в строительстве.
Примерами пространственных конструкций являются:
- складки;
- висячие конструкции;
- арочные конструкции;
- оболочки и т. д.
Оболочки относятся к пространственным конструкциям, они представляют собой тонкостенные конструкции с криволинейной поверхностью, при этом их толщина очень мала, намного меньше других размеров. Эта особенность конструкции обеспечивает работу на осевые усилия и исключает поперечный изгиб.
Если поверхность оболочки имеет кривизну в двух направлениях, то такую оболочку относят к оболочкам с двоякой кривизной. Ключевой характеристикой такой кривизны является гауссовая кривизна или кривизна поверхности
Гауссовая кривизна – это величина, которая обратна произведению радиусов кривых, образуемых пересечением оболочки двумя взаимно перпендикулярными плоскостями, которые проходят через нормаль к ее поверхности.
Оболочки отличаются высокой несущей способностью, которая основывается не на расходе материала, а на изменении формы, обеспечивающей жесткость. Оболочки, обладающие двоякой кривизной, относят к распорным конструкциям. Распор может быть направлен наружу (как в куполах), внутрь (как в лотковых сводах).
Рисунок 1. Оболочки и шатры, примеры. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Применение оболочек в архитектуре
Считается, что оболочки двойкой и нулевой кривизны появились в 20 веке, но известны примеры таких конструкций, возведенных в древнейшие времена из камня.
В 20 веке появилась возможность выполнять купола и купольные конструкции из новых материалов, таких как металл, армоцемент и железобетон, и это значительно изменило и расширило возможности архитекторов.
Новые материалы позволили значительно облегчить как саму конструкцию, так и ее опорные элементы, достичь тонкостенности.
Купольные оболочки могут быть:
- гладкими;
- волнистыми;
- ребристыми;
- сетчатыми;
- ребристо-кольцевыми.
Помимо классических куполов, которые в архитектуре были традиционным элементов церквей и храмов, подобные конструкции начали использовать в других общественных зданиях, к примеру, для перекрытия торговых залов и галерей, цирков, торговых центров, выставочных павильонов.
Помимо куполов, к оболочкам двоякой кривизны относятся гипары. В отличие от купола гипар, или гиперболический параболоид имеет отрицательную кривизну и используется для придания выразительности и драматичности. В форме гипара проектируются крыши и перекрытия жилых и общественных зданий, он позволяет добиться плавного перехода и создания интересного силуэта.
Рисунок 2. Пример использования оболочек двоякой кривизны в архитектуре. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Оболочка предоставляет собой достижение инженерной науки, конструкцию, которая несмотря на свою легкость и изящность по несущей способности может сравниться с мощными перекрытиями. Экономия на материале оказывает существенное влияние на проект, уменьшается вес других конструкций и в том числе фундаментов, что снижает стоимость здания.
Оболочки несмотря на все их достоинства не так часто применятся в архитектуре. Вглядываюсь в городской пейзаж можно заметить существенное преобладание строгих и прямых форм, линий. Причины этого можно искать в экономике (более дорогое производство и проектирование), отсутствии традиции (следование шаблонам), недоверии. Стилистические решения, обыгрываемые с помощью оболочек, могут быть совершенно разными, и не всегда они будут ассоциироваться с традиционными куполами русских церквей. Интерес к оболочкам взрастает с каждым годом, они позволяют создавать интересные проекты, в том числе в сфере устойчивого развития.
