Влияние новых материалов и технологий на архитектурное проектирование
Вашему вниманию предлагаются фрагменты главы "Влияние новых материалов и технологий на архитектурное проектирование" из книги Тони Роббина "Инженерная база новой архитектуры", изданной Йэльским университетом в 1996 г.
С 60-х годов Фрей Отто, Хорст Бергер и Дэвид Гейджер внедряли идею использования тканей в архитектурных сооружениях. При этом бесспорным аргументом являлось то, что только мембраны - натянутые ткани и пленки - действительно легковесны и, таким образом, годны для перекрытия большепролетных пространств. Поддерживаемые воздухом, нагнетаемым воздушными насосами, либо опорными стержневыми системами (это могут быть и наружные леса), мембраны хороши для быстрого монтажа и демонтажа, полупрозрачны и привлекательны внешне. Сегодня эти бесшовные конструкции не только прочны, но и огнестойки и вдобавок являются изоляторами.
В США в настоящее время эксплуатируется более 250 больших капитальных построек, сооруженных с использованием мембран. Застрахованные компаниями с твердой репутацией, эти объекты эксплуатируются под присмотром пожарных и строительных инспекторов как в теплых, так и в холодных климатических условиях.
Когда французский инженер Рене Мотро возводил легковесную мембранную конструкцию в южной Франции, грузовики завезли на стройплощадку огромное количество бетона. "Как сооружение вообще может быть легковесным?" - недоумевал заказчик. Этот простодушный вопрос явился толчком, побудившим Мотро к изучению преднапряженных конструкций.
Напрягаемая конструкция должна быть как-то закреплена, иначе не будет никакого напряжения. То же и с оболочкой - не будучи закрепленной, она просто-напросто улетит.
Такие конструкции обычно прикрепляются к земле - этот груз достаточен, чтобы не улетела самая большая по площади мембрана при самом сильном ветре. Однако прикрепить мембрану к земле возможно лишь посредством каких-то переходных конструкций, поэтому часто бывает необходимо устройство заглубленных массивных бетонных анкерных опор. Такие системы, сами себя натягивающие и сами себя удерживающие, являются замкнутыми...
С давних пор проектировщикам не дает покоя проблема двойного строительства сооружения - в первый раз в виде временных, порой обреченных на дальнейшее выбрасывание, порой весьма опасных лесов и подмостей и во второй - в окончательном, капитальном варианте. Новые технологии позволяют полностью решить эту проблему - например, возвести кровлю, когда совершенно не на чем стоять.
Следует различать предварительную подготовительную сборку и сборку-компоновку конструкций. В известной степени вся архитектура является предварительно собранной. На строительных площадках Манхэттена или Москвы не добывается руда, не выплавляется и не прокатывается сталь. Работа концернов, предлагающих услуги по сборке конструкций, - это не предварительная сборка элементов, но более или менее завершенный монтаж в заводских условиях того, что должно быть возведено на площадке, с последующей разборкой, упаковкой, транспортировкой и монтажом на объекте.
Классический купол, как и яичная скорлупа, характеризуется отношением толщины к радиусу, равным 1:50. Необходимое для возведения современных железобетонных оболочек соотношение - 1:800. Сооруженные из небольшого количества обычного бетона, недорогого и низкотехнологичного, и проволочной сетки, эти конструкции столь же безопасны, сколь красивы.
Прочность оболочек есть следствие их формы, а не массы. Они представляют собой воплощенный в бетоне известный архитектурный афоризм: "Меньше есть больше"
Достаточно понятны отдельно взятые конструктивные системы. Не столь досконально изучено поведение различных архитектурных гибридов при их эксплуатации.
В сфере селекции растений удавшийся гибрид - это вовсе не генетический монстр, но удачное сочетание свойств. Гибридные же сооружения в различных условиях искусно демонстрируют различные качества "скрещиваемых" конструктивных систем. Это позволяет им в более экстремальных ситуациях использовать определенный запас прочности.
Построив в 1991-1992 гг. в Сакато (префектура Ямагато, Япония) гимнастический зал, архитекторы Масао Сайто и творческий коллектив "Танигучи и Ассоциация" решили целый комплекс сложных нагрузочных проблем. Дело в том, что снеговой покров в регионе традиционно весьма высок и в течение зимы удваивает собственный вес кровли, гимнастический же зал требовалось возвести по соседству с небольшой художественной галереей в парке, со всех сторон окруженном рисовыми полями, то есть дизайн требовал плоской крыши. С другой стороны, потребовалось бы стандартные фермы, применяемые при сооружении плоской либо малоуклонной кровли, в данном случае, то есть для 53-метрового пролета, принять достаточно высокими, следовательно, массивными, визуально тяжелыми. Вновь дисгармония - как с архитектурой галереи, так и со всем прилегающим ландшафтом! В результате были запроектированы две конструкции покрытия для двух различных нагрузочных ситуаций. Это позволило зданию гимнастического зала в течение летнего сезона работать в режиме "вдоха", в течение зимнего - в режиме "выдоха"...
Точка зрения ряда инженеров и архитекторов, считающаяся радикальной, состоит в том, что геометрия движет архитектуру вперед. Игнорировать сложно-многогранные, с множеством изломов, с 3-связной топологией и 4-мерной геометрией формы, ориентироваться в объемной композиции лишь на кубы и параллелепипеды значит накладывать на архитектуру столь суровые ограничения, которых не диктует даже сама природа. Ведь природная доктрина состоит в оптимизации, а не в противостоянии. Помимо всего прочего, существуют и эстетические соображения. Технократ может с любовью взирать на бесчисленные ряды параллелепипедов, однако народ уже достало это механистическое занудство, гораздо более бесчеловечное, чем Эйфелева башня. Испытывать дискомфорт, созерцая виденное неоднократно? Во имя чего?
Однако суть возражений против механистичной архитектуры, честно говоря, состоит не в том, что геометрия чужда создаваемым человеком строениям - геометрический подход здесь, вообще говоря, неизбежен, а в том, что данному подходу уже по меньшей мере лет сто. В ином контексте он был актуален в чистом виде. Ну а сегодня развитие компьютерной графики и дизайна дает толчок к воплощению в жизнь форм, являющихся порождением высшей математики.
Современные инженеры, в распоряжении которых уже есть более прочная, чем сталь, ткань Kevlar Cords, вскоре будут пользоваться упругим бетоном, способным амортизировать удары, возводить стены из стекла, более прочного, чем алюминий, использовать никелево-титановые листовые покрытия, способные по команде сворачиваться и разворачиваться, и покрытия, обладающие способностью к самозаживлению (нанесенные им повреждения затягиваются сами собой). Материалы из научно-фантастической литературы становятся реальностью, и как раз вовремя: сокращаются площади лесопосадок; уголь, низкокачественная сталь и гипс дорожают в соответствии с вредом, наносимым природе при их производстве, а значит, дорожают и все традиционные стройматериалы. Новая концепция эффективного строения включает использование материалов, которые сами себя монтируют, эксплуатируют и ремонтируют.
В телеинтервью Фрэнк Ллойд Райт дал следующее определение современной архитектуре: это не архитектура, созданная в современный период, но, скорее, "органическая" архитектура, созданная растягивающими усилиями на пределе прочности на разрыв. Он назвал новый принцип "tenuity" ("разреженность" или "утонченность") и проиллюстрировал его, сплетя пальцы в ажурное, гибкое, но прочное соединение, которое уподобил железнодорожному эстакадному мосту. Стоечно-балочная система, напротив, жесткая - узел над узлом, ни растягивающих усилий, ни совместной работы.
В ходе интервью Райт сказал, что "утонченность", основанная на способности стали и стекла перекрывать большие пролеты, подвигла его на создание "открытого плана" в архитектуре - проектной концепции, которую он считает своим главным вкладом в эту отрасль строительной науки. Таким образом, Райт, гениальный дизайнер, отдал пальму первенства инженерным открытиям, изобретениям и разработкам. Инженер в такой же степени, как и архитектор (он оставил инженерное учебное заведение за 3 месяца до получения диплома), Райт не видел антагонизма между архитектурой и инженерным делом. Наблюдается, по его мнению, скорее обратное: появление новой эстетики является неизбежным следствием развития новых технологий. Если бы технологией получения стекла и стали владели древние греки, заметил Райт, то давно создали бы современную архитектуру.
Он дал понять, что невысоко ценит тех, кто при проектировании цепляется за архитектурный стиль, в то время как для этого нет ни функциональных, ни конструктивных оснований.
Современные инженерные достижения подготовили хорошую почву для новейшего дизайна. Мембранные конструкции стирают разницу между интерьером и экстерьером. Преднапряженные стальные ванты и тяжи изящно уравновешивают растяжение и сжатие в элементах возводимых и эксплуатируемых строений. Рациональность и эффективность технологии предварительной заводской сборки конструкций зданий и сооружений, позволяющей на объекте возводить их за одну операцию, значительно расширяет сферу эстетических предпочтений в архитектуре. Способствуют этому и внедрение композитной (гибридной) архитектуры, и компьютерные морфологические построения.
Людмила СЕЛИВОНЧИК
С 60-х годов Фрей Отто, Хорст Бергер и Дэвид Гейджер внедряли идею использования тканей в архитектурных сооружениях. При этом бесспорным аргументом являлось то, что только мембраны - натянутые ткани и пленки - действительно легковесны и, таким образом, годны для перекрытия большепролетных пространств. Поддерживаемые воздухом, нагнетаемым воздушными насосами, либо опорными стержневыми системами (это могут быть и наружные леса), мембраны хороши для быстрого монтажа и демонтажа, полупрозрачны и привлекательны внешне. Сегодня эти бесшовные конструкции не только прочны, но и огнестойки и вдобавок являются изоляторами.
В США в настоящее время эксплуатируется более 250 больших капитальных построек, сооруженных с использованием мембран. Застрахованные компаниями с твердой репутацией, эти объекты эксплуатируются под присмотром пожарных и строительных инспекторов как в теплых, так и в холодных климатических условиях.
Когда французский инженер Рене Мотро возводил легковесную мембранную конструкцию в южной Франции, грузовики завезли на стройплощадку огромное количество бетона. "Как сооружение вообще может быть легковесным?" - недоумевал заказчик. Этот простодушный вопрос явился толчком, побудившим Мотро к изучению преднапряженных конструкций.
Напрягаемая конструкция должна быть как-то закреплена, иначе не будет никакого напряжения. То же и с оболочкой - не будучи закрепленной, она просто-напросто улетит.
Такие конструкции обычно прикрепляются к земле - этот груз достаточен, чтобы не улетела самая большая по площади мембрана при самом сильном ветре. Однако прикрепить мембрану к земле возможно лишь посредством каких-то переходных конструкций, поэтому часто бывает необходимо устройство заглубленных массивных бетонных анкерных опор. Такие системы, сами себя натягивающие и сами себя удерживающие, являются замкнутыми...
С давних пор проектировщикам не дает покоя проблема двойного строительства сооружения - в первый раз в виде временных, порой обреченных на дальнейшее выбрасывание, порой весьма опасных лесов и подмостей и во второй - в окончательном, капитальном варианте. Новые технологии позволяют полностью решить эту проблему - например, возвести кровлю, когда совершенно не на чем стоять.
Следует различать предварительную подготовительную сборку и сборку-компоновку конструкций. В известной степени вся архитектура является предварительно собранной. На строительных площадках Манхэттена или Москвы не добывается руда, не выплавляется и не прокатывается сталь. Работа концернов, предлагающих услуги по сборке конструкций, - это не предварительная сборка элементов, но более или менее завершенный монтаж в заводских условиях того, что должно быть возведено на площадке, с последующей разборкой, упаковкой, транспортировкой и монтажом на объекте.
Классический купол, как и яичная скорлупа, характеризуется отношением толщины к радиусу, равным 1:50. Необходимое для возведения современных железобетонных оболочек соотношение - 1:800. Сооруженные из небольшого количества обычного бетона, недорогого и низкотехнологичного, и проволочной сетки, эти конструкции столь же безопасны, сколь красивы.
Прочность оболочек есть следствие их формы, а не массы. Они представляют собой воплощенный в бетоне известный архитектурный афоризм: "Меньше есть больше"
Достаточно понятны отдельно взятые конструктивные системы. Не столь досконально изучено поведение различных архитектурных гибридов при их эксплуатации.
В сфере селекции растений удавшийся гибрид - это вовсе не генетический монстр, но удачное сочетание свойств. Гибридные же сооружения в различных условиях искусно демонстрируют различные качества "скрещиваемых" конструктивных систем. Это позволяет им в более экстремальных ситуациях использовать определенный запас прочности.
Построив в 1991-1992 гг. в Сакато (префектура Ямагато, Япония) гимнастический зал, архитекторы Масао Сайто и творческий коллектив "Танигучи и Ассоциация" решили целый комплекс сложных нагрузочных проблем. Дело в том, что снеговой покров в регионе традиционно весьма высок и в течение зимы удваивает собственный вес кровли, гимнастический же зал требовалось возвести по соседству с небольшой художественной галереей в парке, со всех сторон окруженном рисовыми полями, то есть дизайн требовал плоской крыши. С другой стороны, потребовалось бы стандартные фермы, применяемые при сооружении плоской либо малоуклонной кровли, в данном случае, то есть для 53-метрового пролета, принять достаточно высокими, следовательно, массивными, визуально тяжелыми. Вновь дисгармония - как с архитектурой галереи, так и со всем прилегающим ландшафтом! В результате были запроектированы две конструкции покрытия для двух различных нагрузочных ситуаций. Это позволило зданию гимнастического зала в течение летнего сезона работать в режиме "вдоха", в течение зимнего - в режиме "выдоха"...
Точка зрения ряда инженеров и архитекторов, считающаяся радикальной, состоит в том, что геометрия движет архитектуру вперед. Игнорировать сложно-многогранные, с множеством изломов, с 3-связной топологией и 4-мерной геометрией формы, ориентироваться в объемной композиции лишь на кубы и параллелепипеды значит накладывать на архитектуру столь суровые ограничения, которых не диктует даже сама природа. Ведь природная доктрина состоит в оптимизации, а не в противостоянии. Помимо всего прочего, существуют и эстетические соображения. Технократ может с любовью взирать на бесчисленные ряды параллелепипедов, однако народ уже достало это механистическое занудство, гораздо более бесчеловечное, чем Эйфелева башня. Испытывать дискомфорт, созерцая виденное неоднократно? Во имя чего?
Однако суть возражений против механистичной архитектуры, честно говоря, состоит не в том, что геометрия чужда создаваемым человеком строениям - геометрический подход здесь, вообще говоря, неизбежен, а в том, что данному подходу уже по меньшей мере лет сто. В ином контексте он был актуален в чистом виде. Ну а сегодня развитие компьютерной графики и дизайна дает толчок к воплощению в жизнь форм, являющихся порождением высшей математики.
Современные инженеры, в распоряжении которых уже есть более прочная, чем сталь, ткань Kevlar Cords, вскоре будут пользоваться упругим бетоном, способным амортизировать удары, возводить стены из стекла, более прочного, чем алюминий, использовать никелево-титановые листовые покрытия, способные по команде сворачиваться и разворачиваться, и покрытия, обладающие способностью к самозаживлению (нанесенные им повреждения затягиваются сами собой). Материалы из научно-фантастической литературы становятся реальностью, и как раз вовремя: сокращаются площади лесопосадок; уголь, низкокачественная сталь и гипс дорожают в соответствии с вредом, наносимым природе при их производстве, а значит, дорожают и все традиционные стройматериалы. Новая концепция эффективного строения включает использование материалов, которые сами себя монтируют, эксплуатируют и ремонтируют.
В телеинтервью Фрэнк Ллойд Райт дал следующее определение современной архитектуре: это не архитектура, созданная в современный период, но, скорее, "органическая" архитектура, созданная растягивающими усилиями на пределе прочности на разрыв. Он назвал новый принцип "tenuity" ("разреженность" или "утонченность") и проиллюстрировал его, сплетя пальцы в ажурное, гибкое, но прочное соединение, которое уподобил железнодорожному эстакадному мосту. Стоечно-балочная система, напротив, жесткая - узел над узлом, ни растягивающих усилий, ни совместной работы.
В ходе интервью Райт сказал, что "утонченность", основанная на способности стали и стекла перекрывать большие пролеты, подвигла его на создание "открытого плана" в архитектуре - проектной концепции, которую он считает своим главным вкладом в эту отрасль строительной науки. Таким образом, Райт, гениальный дизайнер, отдал пальму первенства инженерным открытиям, изобретениям и разработкам. Инженер в такой же степени, как и архитектор (он оставил инженерное учебное заведение за 3 месяца до получения диплома), Райт не видел антагонизма между архитектурой и инженерным делом. Наблюдается, по его мнению, скорее обратное: появление новой эстетики является неизбежным следствием развития новых технологий. Если бы технологией получения стекла и стали владели древние греки, заметил Райт, то давно создали бы современную архитектуру.
Он дал понять, что невысоко ценит тех, кто при проектировании цепляется за архитектурный стиль, в то время как для этого нет ни функциональных, ни конструктивных оснований.
Современные инженерные достижения подготовили хорошую почву для новейшего дизайна. Мембранные конструкции стирают разницу между интерьером и экстерьером. Преднапряженные стальные ванты и тяжи изящно уравновешивают растяжение и сжатие в элементах возводимых и эксплуатируемых строений. Рациональность и эффективность технологии предварительной заводской сборки конструкций зданий и сооружений, позволяющей на объекте возводить их за одну операцию, значительно расширяет сферу эстетических предпочтений в архитектуре. Способствуют этому и внедрение композитной (гибридной) архитектуры, и компьютерные морфологические построения.
Людмила СЕЛИВОНЧИК
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 25 за 1997 год в рубрике архитектура
