Тектоніка оболонкових просторових конструкцій

Криволінійні оболонки найрізноманітніших форм і параметрів широко розповсюджені в сучасній архітектурі. Це — циліндрові і просторові склепіння|склепіння,зводи| і куполи, гіперболічні параболоїди і різні поверхні обертання. Їх пластична витонченість у поєднанні|сполученні,сполуці| |із| значною міцністю залізобетону свідчить про величезні можливості|спроможності| в області формоутворення.

Просторові оболонки поєднують|поєднують,з'єднують| в собі властивості несучих і захисних конструкцій в органічному з’єднанні|сполученні,сполуці|. Їх форма забезпечує і художню виразність, і найменшу витрату конструкційного матеріалу. Іншими словами, досягається найбільша об’ємно-просторова виразність при найменших витратах|затратах| матеріалу на одиницю простору, що перекривається.

Криволінійні просторові покриття дозволяють вільно, незалежно від розміщення опор, формувати|чинити| внутрішнє планування споруд|споруджень|. Це реальний шлях|колія,дорога| до створення|створіння| специфічного просторового середовища|середи| із|із| заданими умовами.

Економічна вигода від застосування|вживання| криволінійних тонких просторових поверхонь оцінюється зниженням на 20-50% витрат сталі і бетону і на 10-15% — вартості будівництва, причому економічність підвищується при збільшенні прольотів. Порівняно з плоскими конструкціями в об’єктах із|із| прольотами більше 50 м сумарна економія перевищує 50%.

Просторові конструкції із|із| залізобетону можуть бути суцільними або складатися з|із| окремих криволінійних елементів. Використання елементів, що дають найбільшу кількість просторових поєднань, забезпечує вищий художній і технічний ефект. Перевага конструкцій-оболонок — це можливість їх роботи на стискання, розтяг або зсув без впливу зусиль згину. Головні характеристики: криволінійність  форми, міцність матеріалу та мала (4-6 см) товщина. Принцип роботи — дія навантажень по дотичній до її кривизни, тобто перпендикулярно до площі перерізу. Недолік — неспроможність сприйняття великих зосереджених навантажень. Основні види оболонок: циліндричні, конічні, подвійної кривизни.

На відміну від склепіння, яке працює в одному напрямку, тобто передає навантаження на повздовжні стіни, циліндричнаоболонка працює подібно до складки в двох напрямках. Група циліндричних оболонок утворює хвилеподібне покриття. Прийомами виявлення тектонічної виразності конструкції можуть бути винесення оболонки у вигляді козирка, підкреслення ребер жорсткості, діафрагм, опор тощо. Перетин двох або більше цилін­дричних оболонок під кутами 45°, 60°, 90°, 120° створює нові можливості формоутворення. Грані перетину оболонок виконують функції ребер жорсткості (рис. 1.39).

 

 

 

 

.

 

 

 

 

Конічні оболонки, як і циліндричні, мають прямолінійну утворюючу Оболонки подвійної кривизниутворюються вигином ци­ліндричної оболонки. Оскільки такі оболонки мають додаткову жорсткість у напрямку, перпендикулярному прольоту, вони не потребують діафрагм жорсткості, але потребують влаштування міцних опор або затяжок. Оболонки подвійної кривизни можуть утворюватися також обертанням криволінійноїутворюючої (півкола, гіперболи, параболи тощо) (рис. 1.40).

Гіперболічні параболоїди та сідлоподібні поверхні — найбільш розповсюджені серед оболонок подвійної кривизни. Їх переваги — можливість розчленування на ді­лянки, обмежені прямим лініями (відповідно, можливість промис­лового виробництва типових елементів), велика просторова жор­сткість і виразність, раціональний розподіл зусиль. У комбінованих покриттях із плоских ділянок гіперболоїдів зусилля концен­труються в бортових елементах і місцях стиків. Оболонки мають необмежені можливості щодо формоутворення. Їх тектоніка полягає у від­повідності архітектурної форми об’ємно-просторовому та конс­труктивному рішенню   (рис. 1.41).

 

Таким чином, освоєння конструкційних властивостей залізобетону стимулювало появу і розвиток якісно нових архітектурних утворень. Багато з них прийняли такі розміри, що оцінка їхніх художніх якостей складається не відразу, але|та| в тимчасовій послідовності. Спочатку здалека, потім з ближчої відстані і, нарешті|урешті|, в безпосередньому наближенні і в момент сприйняття внутрішнього простору|.

Формоутворювальне значення просторових конструкцій із|із| залізобетону виходить за межі|кордони| окремих об'ємів|обсягів|. Вони певним чином підпорядковують|підкоряють| собі навколишній|довколишній| простір. Прикладом може служити видатна будівля оперного театру в Сіднеї, розміщеного на самому березі океану (рис. 1.42).

 

 

	Рис. 1.42. Загальний вигляд оперного театру в Сіднеї, Австралія. Арх. Йорн Уотсон

 

 

Цікаво, що архітектор Йорн Уотсон спроектував для перекриття зальних приміщень театру гіперболоїдні оболонки. Але через недостатню технічну некомпетентність авторського колективу під час зведення будівлі виникли певні труднощі, в результаті чого театр будували більше 10 років.  Компанія Arup, що зводила|підносила| театр, замінила запропоновані спочатку| Уотсоном надскладні гіперболоїдні оболонки на спрощені сферичні і завдяки цьому унікальна споруда|спорудження| все-таки була побудована. |споруджена|

Під час підготовки Китаю до літніх олімпійських ігор у            2008 році було збудовано багато яскравих архітектурних об’єктів. Так у березні цього року було введено в експлуатацію|складені| два об'єкти, що прийняли перших відвідувачів. Перший — це Національний стадіон, що отримав назву «Пташине кубло»|гніздо| (Bird’s Nest), другий — Пекінський Національний Водний стадіон — «Водний Куб» (Water cube)|візитерів|. Обидва об’єкти відрізняються незвичайним|незвичним| і складним конструктивним рішенням, зокрема застосуванням оболонок із сталевим каркасом і інших просторових конструкцій|розв'язанням,вирішенням,розв'язуванням|.

«Пташине кубло»|гніздо| має розміри в плані 330 х 220 метрів, висота  складає 69.2 м. Загальна|спільна| площа|майдан| 258 000 м². Місткість — 80 тис. чоловік. Для зведення конструкцій було витрачено  45 тис. тон сталі (рис. 1.43, 1.44).

 

		Рис. 1.44. Національний стадіон «Пташине кубло» |гніздо| — фрагменти облаштування