Здание создается из конструкций, которые обеспечивают нужные габариты помещений. Упрощенно можно представить, что здание, как конструктор собирается из множества элементов. Но бывают случаи, когда элементы из стандартного набора не подходят, их размеры слишком малы для перекрытия больших пролетов, в таких случаях используют пространственные конструкции, к примеру оболочки.
Пространственные конструкции
Внимание к пространственным конструкциям всегда было велико, они интересовали и инженеров, и архитекторов, поскольку представляли собой пример соединения инженерной мысли и эстетической составляющей. К пространственным относятся такие конструкции, которые располагаются не в одной, а сразу в двух или трех плоскостях, образующих пространство. Их применяют и применяли в основном в общественных и гражданских зданиях, к примеру, в выставочных павильонах, концертных залах, торговых комплексах. Преимуществами таких конструкций являются:
- возможность перекрыть сразу большой пролет, без устройства промежуточной опоры;
- уменьшение веса покрытия;
- эстетическая привлекательность и архитектурно-художественная выразительность;
- огнестойкость;
- высокая прочность и устойчивость при малом весе;
- сочетание несущих и ограждающих конструкций.
К недостаткам пространственных конструкций относится их высокая стоимость, а также сложность транспортировки до объекта строительства объемных элементов. Материалом для пространственных конструкций может служить и пластмасса, и дерево, и металл, и железобетон.
По виду пространственные конструкции делятся на стержневые, висячие и оболочки. Висячие конструкции могут быть выполнены в виде мембран или вантовых конструкций, стержневые конструкции могут быть выполнены из перекрестно-стержневых плит, сетчатых оболочек или структурных плит.
Рисунок 1. Примеры пространственных ксонструкций. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Рисунок 2. Примеры пространственных ксонструкций. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Оболочки
В качестве пространственных конструкций часто выбирают оболочки, по способу образования они могут быть оболочками переноса и оболочками вращения. Самое большое распространение получили цилиндрические оболочки, которые просты в изготовлении.
Основными элементами оболочки являются:
- тонкая плита, с цилиндрической поверхностью, которая называется скорлупой;
- бортовые элементы;
- поперечные диафрагмы.
Оболочки могут быть монолитными или сборными, в первом случае мы увидим один цельный элемент, во втором – элемент, состоящий из нескольких.
Использование оболочек в качестве перекрытий позволяет сократить расходы материала на многотонные фермы или балки. Тонкостенная конструкция за счет своей формы обладает большой сопротивляемостью к внешним воздействиям. При этом форма оболочки может быть разной, ее можно возвести и на прямоугольном, и на криволинейном в плане здании.
Изготавливаются оболочки чаще всего в условиях завода, где технология настраивается так, чтобы выпускать отдельные элементы конструкций, которые будут собираться с помощью вспомогательных лесов.
Оболочки работают на сжимающие усилия, поэтому обычно их выполняют из металла или железобетона, преимущество отдается железобетону, из этого материала создаются конструкции, которые выдержат больше 100 лет эксплуатации.
Примером использования в качестве пространственных конструкций оболочек является здание с оболочкой-куполом в Йене, диаметр оболочки составил 40 метров, построена она было в 1925 году.
Современная архитектура стремится максимально завладеть вниманием, поэтому архитекторы используют любые возможности для того, чтобы сделать образ запоминающимся и ярким. Криволинейные формы всегда ассоциировались скорее с миром природным, чем искусственным, поэтому использование конструкций, которые обладают кривизной или криволинейной формой выглядит чем-то новым. В мировой архитектуре можно найти множество примеров использования пространственных конструкций, (Сиднейский Оперный театр, Палаццетто в Риме, Трансвааль-Парк, Басманный рынок, башня Шухова, Башня на Шаболовке и другие) но в целом подобных объектов не так уж много. Для их создания необходимы специалисты, которые могут выполнить нужные расчеты, на которых будут базироваться такие конструкции.
