что такое сетчатая конструкция
Сетчатые оболочки – конструкции XXI века
Егор Парфёнов
Авторы:
Егор Парфёнов
Cпециалист ЗАО «Росинжиниринг»
Евгений Коновалов
Главный технолог ЗАО «Росинжиниринг»
Аннотация
В статье описана технология проектирования и строительства быстровозводимых конструкций с использованием пространственно-стержневых конструкций. Такие сооружения могут найти широкое применение в хозяйстве, в особенности эта технология может быть востребована для высоких широт. Приведены различные варианты типов каркасов, геодезических структур и соединительных элементов.
Использование пространственно-стержневых конструкций не является новой технологией: строительство с их применением имеет более чем полувековую историю. Сетчатые оболочки чаще всего применялись в промышленном строительстве, где требовалось с минимальными затратами металла перекрыть пролеты более 30–40 м.
На заре развития отрасли сетчатые оболочки применялись в своих простейших геометрических формах — геодезических куполах. Это было обусловлено относительной простотой при расчете отдельных элементов конструкции. Первые геодезические купола были разработаны Ричардом Фуллером в 40-х гг. прошлого века. Фуллер разложил купольную конструкцию на треугольники, стороны которых располагаются на геодезических линиях, соединяющих две точки на криволинейной поверхности. Такая конструкция позволила покрывать максимально возможное пространство с использованием наименьшего количества строительных материалов. Труды Р. Фуллера принесли свои результаты: мировое сообщество обратило внимание на новый многообещающий тип конструкций, что позволило в последующие десятилетия создать несколько интересных проектов, среди которых:
Рис. 1. Выставочный павильон США «Экспо-67» в Монреале (высота 62 м, диаметр 76 м). 1967 г. 
Рис. 2. Сент-Луис, США. Геодезический купол «Климатрон», используемый как оранжерея ботанического сада (высота 21 м, диаметр 53 м). Выполнен в алюминиевых конструкциях. 1960 г.
Новый вектор развития отрасли был задан относительно недавно, в связи с совершенствованием и повсеместным внедрением вычислительной техники.
Появление новых систем автоматизированного проектирования (САПР) и программируемых станков (ЧПУ) позволило выйти за пределы простейших конфигураций сетчатых оболочек, строить не только геодезические купола, но и придавать объектам разнообразные формы. Огромные массивы данных теперь могут быть обработаны автоматически, и большое количество однотипных элементов конструкций, отличающихся тем не менее в небольшом диапазоне параметров, могут быть созданы в полуавтоматическом режиме с использованием ЧПУ при минимальном участии человека.
Рис. 3. Пример проектов сетчатых оболочек произвольных конфигураций
Свойства сетчатых оболочек
Характерной чертой сетчатых оболочек является отсутствие несущих конструкций в виде различных колонн, балок, перекрытий. Конструкция является самонесущей и в большинстве случаев обладает более высокими несущими свойствами в сравнении с конструкциями другого типа. Это происходит из-за равномерного распределения нагрузок на все стержни конструкции, что фактически исключает хрупкое разрушение. Конструкции на основе геодезического купола помимо высоких несущих свойств имеет и хорошие аэродинамические показатели, что расширяет спектр его применения.
Сборка сетчатых оболочек осуществляется в более быстрые сроки и требует на порядок меньше трудовых ресурсов по сравнению с конструкциями традиционного типа. Для монтажа не требуется специальная строительная техника, оборудование и оснастки — основным рабочим инструментом является гаечный ключ.
Для покрытия купольных конструкций часто применяют мембранные материалы. Мембрана, является высокотехнологичным, универсальным покрытием. Такие покрытия удобны в перевозке и монтаже, компактны и не горючи. В условиях сурового российского климата возможно использование утепленных мембран. Помимо мембран для покрытия могут быть использованы стальные листовые материалы, сэндвичи и т.д., вырезанные в виде треугольников. Они крепятся между собой болтовыми и клепальными соединениями.
Широкое применение получило – остекление оболочек. Такое покрытие наиболее привлекательно с архитектурной и эстетической точек зрения, однако использование стекла в качестве ограждающей конструкции всегда приводит к удорожанию и увеличению металлоемкости вследствие уменьшения допусков перемещений элементов конструкции и осадки.
Геодезический купол
Геодезический купол, как было уже сказано, представляет собой частный случай сетчатой оболочки и является наиболее эффективным при создании полусферических конструкций. Форма купола, по сравнению с традиционными прямоугольными зданиями, идеальна при сильных сейсмических, ветровых и снеговых нагрузках. Возведенный купол значительно сложнее разрушить ударными нагрузками; даже поврежденная в одном или нескольких местах до 30%, она не утрачивает своей несущей способности и не разрушается. Геодезический купол является быстровозводимым сооружением, не требующим значительного количества строительной техники. В качестве покрытия конструкции возможно установить тканную или полимерную структуру, стеклопакеты, оргстекло, непрозрачную сэндвич-панель, поликарбонат и прочее.
Рис. 4. Визуализация геодезического купола диаметром 10 метров 
Рис. 5. Геодезический купол компании «Росинжиниринг», установленный для детской горнолыжной школы (собран бригадой из 5 чел. ручным инструментом за 24 часа в декабре 2014 г.)
Использование пространственно-стержневых конструкций в арктических широтах
Технология пространственно-стержневых конструкций в России стала активно развиваться в связи с планами по освоению континентального шельфа Арктики. Благодаря совокупности несущих, аэродинамических, конструктивных свойств, быстроте и простоте сборки, компактности доставки, геодезические купола будут с успехом применяться в суровых климатических условиях Крайнего Севера.
Преимуществами сетчатых конструкций перед обычными являются мобильность и скорость сборки; конструкцию можно разобрать и собрать повторно; стержневые элементы и коннекторы, распределенные по типам, умещаются в компактную упаковку; доставляются любым видом транспорта до места сборки; узловые и стержневые элементы промаркированы, имеют стандартные габариты, а инструкция по сборке понятна и проста, работа по сборке не требует специализированных навыков.
На фундамент приходятся небольшие нагрузки (за счет равномерного распределения внутренних усилий в сечениях стержней), что позволяет использовать множество типов фундаментов. Наиболее эффективно и целесообразно применение винтовых свай, за счет их быстрой установкой и адаптивностью к условиям вечной мерзлоты. Такие фундаменты имеют небольшие габариты и удобны в транспортировке.
Подводя итог, можно сказать, что купольные конструкции сетчатого типа — одно из наиболее эффективных сооружений для полярных и субполярных районов Земли для создания комфортных условий проживания и ведения деятельности.
Об этом свидетельствует и практика зарубежных партнеров, в частности успешно установленный купол на полярной станции имени Амундсена-Скотта — это внутриконтинентальная полярная станция США, расположенная на леднике в Антарктиде. Купол был установлен в 1975 г., его диаметр — 50 м и высота — 16 м. Данное сооружение стало достопримечательностью станции; в нём находились даже магазин, почтовое отделение и паб.
Рис. 6. Внутриконтинентальная полярная станция США на леднике в Антарктиде
Проектирование свободных форм
Процесс проектирования сетчатых оболочек ведется в специализированных программных комплексах систем автоматизированного проектирования (САПР). Данные расчетные программы отвечают всем требованиям и нормам, предусмотренным российским законодательством.
Процесс создания модели и расчета прочности включает в себя несколько этапов:
1. Определяются форма и размеры поверхности в зависимости от назначения здания или сооружения, архитектурной и дизайнерской концепции, пожеланий заказчика.
Существует безграничное множество поверхностей, применяемых в строительстве. Самым простым примером служит поверхность вращения.
Рис. 7. Схематическое построение поверхности вращения
Направляющими для вращения могут служить парабола, окружность, эллипс.
Структурные формы куполов могут быть комбинированными, параболическими или инвертированными. А также возможна двоякая кривизна в одном направлении или в противоположных направлениях. Возможно создание поверхности свободной формы.
Один из концептуальных проектов был выполнен компанией «Росинжиниринг» — многофункциональный спортивный комплекс общей площадью 10 542 м2. Конструкция состоит из двух сплюснутых полусфер диаметром 66 м, соединенных между собой. Общая длина здания 120,55 м, высота — 23 м. Сооружение представляет собой пространственно-стержневое конструкцию на болтовом соединении с узловыми элементами в виде многогранника с подсистемой для остекления. Внутри здания располагается административно-хозяйственный блок, выполненный из металлических балок и стоек.
Рис. 8. Архитектурная концепция многофункционально-
спортивного комплекса
2. После определения поверхности производится разбиение на треугольники (триангуляция).
Узор, форма и размеры ячейки сетки треугольников могут быть различными. Наиболее популярным разбиением на треугольники сферических поверхностей является геодезическая структура, основанная на векторном разбитии икосаэдра. Также применяется ромбовидная система разбиения, которая является универсальной, подходящей для любого типа оболочек свободной формы.
Каркас, состоящий из треугольных ячеек, может быть однослойным либо многослойным.
Тип каркаса выбирается в зависимости от величины пролета, сейсмики, климатических условий и других факторов.
В куполах диаметром менее 30 м применяют однослойную структуру стержней. При пролетах более 30 м, как правило, применяют двухслойную ферму первого или второго типа в зависимости от формы поверхности, внешних нагрузок и выбора типа конструктивных элементов.
3. Когда «проволочная» модель конструкции готова, ее импортируют в расчетную программу для определения жесткости стержневых элементов. В зависимости от района строительства выбираются нагрузки на конструкцию в соответствии с нормативными документами.
4. Последним этапом являются создание 3D-модели конструкции, разработка проектной и рабочей документации.
Автоматизация проектирования
После создания «проволочной» модели конструкции, она импортируется в САПР, где будут выполнены все дальнейшие проектные работы. Построение и расчет отдельных узлов и стержней осуществляются на базе исходной модели полностью встроенными средствами САПР и не вызывают затруднений. Однако для конструкции, содержащей десятки тысяч таких элементов, ручное проектирование потребует огромного количества времени. Кроме того, малейшее внесение изменений в исходную «проволочную» модель конструкции опять же потребует пересчета всех элементов.
В целях снижения трудозатрат и временных затрат на проектирование, целесообразным представляется решение вопроса автоматизации этого процесса. Но универсальных программных средств для обработки сетчатых оболочек на рынке не представлено, или их нет в открытом доступе. Это в т.ч. связано с уникальностью устройства стержней и узлов.
Принимая во внимание важность решения этой задачи, в компании «Росинжиниринг» было принято решение о разработке специализированного программное обеспечение (ПО) для автоматизации процесса проектирования сетчатых оболочек — RoingGeoDome.
Построение трехмерной геометрии всего объекта, расчет характеристик элементов, создание сборочных чертежей и спецификаций теперь могут быть выполнены с поразительной скоростью, путем нескольких итераций в интерфейсе программы. В ПО реализована поддержка нескольких необходимых типов узлов и стержней, но при необходимости могут быть добавлены любые другие при минимальном участии программиста.
В базовые задачи ПО входят вычисление местоположения узлов на основе «проволочной модели», вычисление нормалей узлов и углов закрепления стержней, вычисление углов между проекциями стержней на ось нормали узла и др. Далее выполняются расчеты, характерные для каждого из типов узлов — например, для узла типа “Polyhedron”, вычисляется диаметр узла на основе диаметров стержней и углов их закрепления.
Типы применяемых элементов
Любая структура купола состоит из стержневых и узловых элементов. Стержень представляет собой трубу круглого или квадратного сечения. Он крепится к узловому элементу или, как его называют, коннектору.
Инженеры компании «Росинжиниринг» при разработке конструкций применяют множество типов соединений узлового и стержневого элементов. Рассмотрим основные из них:
1. Соединение “Light”. Применяется для легких временных конструкций или конструкций малого диаметра. Трубы круглого сечения, сплюснутые по концам, имеют простое болтовое соединение с круглой пластиной. Болт меньшего размера дополнительно устанавливается в одном из стержней коннектора, чтобы устранить закручивание последнего.
2. Соединение ”Basic”. Применяется, как правило, в геодезических куполах диаметром от 10 до 30 м при круглогодичной эксплуатации. Квадратные трубы соединяются с узловыми элементами с помощью болтов. Узловой элемент представляет собой цилиндр с приваренными пластинами с отверстиями под болты.
3. Соединение “Polyhedron” (в переводе с англ. — «многогранник»). Применение таких конструкций широко распространено в большепролетных сооружениях и в сооружениях свободной формы. Впервые на территории СССР узлы такого типа были применены еще в 1969 г. профессором В. К. Файбишенко для большепролетных строений и нашли широкое применение в нашей стране. Узловой элемент представляет собой сточенный цилиндр, который со стороны каждого стержня имеет на этих плоскостях резьбовое отверстие. Для присоединения к коннектору на концах трубчатых стержней предусмотрены конические наконечники с вставным болтом и муфтой. Вращением муфты болт ввинчивается в отверстие узла.
4. Соединение “ASC”. За основу взят опыт канадской компании, которая применяет данное соединение повсеместно в конструкциях складов, спортивных площадок, фабрик и заводов. Внеся конструктивные изменения, с учетом использования на российском рынке компания «Росинжиниринг» проектирует конструкции с данным соединением. Узел представляет собой цилиндр с прорезями рифленого профиля из алюминиевых сплавов. Число пазов может достигать 9. Стержневой элемент из стального круглого профиля обрезается до нужной длины, а концы спрессовываются под нужным углом в специальной пресс-форме. Все стержни фиксируются в прорезях одним болтом. Данный узел имеет жесткое защемление в вертикальном направлении и шарнирное в горизонтальном.
Применение того или иного соединения в первую очередь обусловлено размерами конструкций и районом строительства, от чего и зависит стоимость сооружения.
В настоящее время специалистами компании разработаны конструкторские чертежи пространственной металлоконструкции физкультурно-оздоровительного комплекса в виде сфероида.
Рис. 16. Конструкция здания физкультурно-оздоровительного комплекса
Здание физкультурно-оздоровительного комплекса в плане имеет форму правильного эллипса с размерами большой и малой полуосей 42,5 и 28 м соответственно.
Несущий стальной каркас является сетчатой оболочкой, представленной в виде геодезического купола. Геодезический купол разбит по типу II с частотой 16 v. Многогранником этого типа является октаэдр.
Площадь основания — 3738,5 м2.
Выводы
Сетчатые оболочки, безусловно, являются одним из перспективных направлений в строительстве. Они оправдывают название «конструкций XXI века», как их успели окрестить инженеры. Об этом свидетельствует неуклонно растущее количество сооружений, выполненных по данной технологии и интерес заказчиков.
Потенциал технологии велик, особые перспективы конструкциям специалисты предрекают в практически неограниченных возможностях архитектурных форм, успешном применении в суровых и меняющихся климатических условиях, в проекции на будущие, значительно меняющиеся условия сосуществования населения Земли. Но для реализации этого потенциала потребуется выполнить еще немало разработок в области развития материаловедения, автоматизации проектирования, строительных норм и правил.
ОБОЛО́ЧКА
Том 23. Москва, 2013, стр. 513-514
Скопировать библиографическую ссылку:
ОБОЛО́ЧКА в технике, пространственная конструкция, образованная двумя криволинейными поверхностями, расстояние между которыми (толщина) мало́ по сравнению с двумя др. размерами. Поверхность, делящая пополам толщину О., называется срединной поверхностью. Различают замкнутые и незамкнутые О.; последние должны иметь окаймляющий опорный контур, который может опираться как на стены, так и на отд. колонны. Геометрия поверхности О. характеризуется гауссовой кривизной, представляющей собой произведение двух взаимно нормальных кривизн k 1 и k 2 срединной поверхности О. (см. в ст. Кривизна ). Различают О.: нулевой гауссовой кривизны – цилиндрические (рис. 1, а ), конические; отрицательной (двоякой) гауссовой кривизны, у которых искривление поверхности развивается в разные стороны, – гиперболич. параболоиды (рис. 1, б ) и др.; положительной (двоякой) гауссовой кривизны, у которых искривление в одну сторону, – сферические (рис. 1, в ), эллипсоидальные и др. Выполняются О. постоянной или переменной толщины из железобетона, стали, дерева, лёгких сплавов, пластмасс и др. материалов. О. подразделяются на одно-, двух- и многослойные (рис. 2); в зависимости от материала бывают изотропными либо анизотропными.
Тема научно-исследовательской работы «Сетчатые оболочки в архитектуре»
КОММУНАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ
«КОСТАНАЙСКИЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ КОЛЛЕДЖ»
УПРАВЛЕНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ АКИМАТА КОСТАНАЙСКОЙ ОБЛАСТИ
ТЕМА НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ
«СЕТЧАТЫЕ ОБОЛОЧКИ В АРХИТЕКТУРЕ»
Специальность «Архитектура», группа 315 Арх-3
преподаватель специальных дисциплин
Глава 1. Что известно о сетчатых оболочках
Историческая справка………………………………………. ……………. 5 Современное состояние исследуемой темы………………………………. 6 Разновидности сетчатых оболочек…………………………………………..8
Глава 2. Проектирование здания на основе сетчатой оболочки
2.2 Работа по созданию проекта………………………………………………. 9
2.3 Конструктивные характеристики жилого проектируемого дома……….. 10
2.4 Изготовление макета одного из разновидностей каркаса сетчатой оболочки………………………………………………………………………….10
2.5 Социологическое исследование…………………………………………..10
Список используемой литературы……………………………………………..13
В современной зарубежной архитектуре последних десятилетий обилие нестандартных конструктивных решений стало очевидным компонентом успеха. Многие известные архитекторы в своих работах используют конструкции с криволинейными очертаниями, используя при этом покрытия на основе сетчатых оболочек. Здания на основе сетчатых оболочек или с частичным их применением значительно украшают города и разнообразят их рутинную архитектуру.
Сетчатая оболочка — несущая строительная конструкция, получившая широкое распространение в прогрессивной архитектуре XXI века. Используются сетчатые перекрытия-оболочки, башни-оболочки и сложные сетчатые аморфные конструкции. Несущие сетчатые оболочки выполняются из металлов, композиционных материалов и древесины. До середины XX века несущие сетчатые оболочки использовались редко ввиду сложности расчёта, повышенных требований к качеству материалов и соблюдению технологий монтажа.
Самонесущая сетчатая оболочка (ССО) – вид покрытия, образованного при помощи каркаса из однотипных конструктивных элементов, который не нуждается в дополнительных подпорных конструкциях: колоннах, стенах, ригелях или перекрытиях.
Актуальность выбранной темы исследований.
Самонесущая сетчатая оболочка обладает повышенной несущей способностью в сравнении с другими типами конструкций, принадлежащими к стоечно-балочной системе.
Требуется меньше усилий и времени на момент сборки каркаса оболочки, в виду однородности производимых во время монтажа работ, по сравнению другими конструкциями, такими как: блоки, панели, монолитные конструкции.
Для сборки конструкции требуется минимум специальной техники или она не требуется вовсе, в зависимости от масштабов строительства.
Сетчатая оболочка может, как видно ниже на рисунке, принимать различные формы в каждом из двух взаимно перпендикулярных направлений (рис.1).
Искусное использование геометрии позволяет легким сетчатым оболочкам охватывать обширные пространства. Сетчатые оболочки также известны, как: купола свободной формы, купола свободного стиля, пространственные решетки или сетчатые купола.
Цель работы: Ознакомиться с применением сетчатых оболочек в архитектуре
Для проверки выдвинутой гипотезы необходимо было решить следующие задачи:
— Познакомиться с различными видами сетчатых оболочек
-Проанализировать ряд шедевров архитектуры на предмет использования в них сетчатых оболочек, в т. ч. по нашей стране
— Выяснить, что знают студенты нашего колледжа о сетчатых оболочках и их применении
— Применить знания о сетчатых оболочках на практике: разработать проект жилого дома
Гипотеза: Сетчатые оболочки возможно использовать в архитектуре и строительстве жилья.
Предмет исследования: Архитектурные конструкции
Объект исследования: Сетчатые самонесущие оболочки
Методы решения поставленной задачи:
— изучение литературы и интернет-сайтов по теме
— проведение социологического опроса (анкетирование)
- Мое исследование позволило мне расширить знания по теории и практическом применении сетчатых оболочек и применить их при проектировании индивидуального жилого дома Данная работа поможет студентам изменить свое мнение к нестандартной архитектуре и создавать необычные творения на основе сетчатых оболочек, которые украсят улицы наших городов, сел.
Глава 1. Что известно о сетчатых оболочках
1.1 Историческая справка
Человеком, который вывел эту технологию на совершенно новый уровень, стал Владимир Григорьевич Шухов. Инженер, при жизни названный гением, совершивший переворот в нескольких сферах индустрии. Его творения в отрасли архитектуры известны многим: шуховоские башни, светопрозрачные покрытия памятников архитектуры, таких как: ГУМ (Фирсановский пассаж) или Пушкинский музей, а также шуховская ротонда, на всероссийской выставке 1896 года.
Одной из следующих значимых фигур для развития данного типа конструкций был немецкий инженер, спроектировавший купол планетария в Йене, по имени Вальтер Бауэрсфельд. Купол его конструкции можно назвать по праву передовым инженерным сооружением того времени, но в связи с множественными факторами разработка не получила широкого распространения будучи построенной аж в 1919 году. Планетарий существует и работает по сей день, являясь достопримечательностью Йены.
Следующей вехой в развитии самонесущих сетчатых оболочек было открытие Ричарда Бакминстера Фуллера, американского математика по образованию, инженера, конструктора, архитектора и дизайнера по призванию. Открытие его состоялось в 30-е годы ХХ века и основывалось на развитии геометрии платоновых тел. При помощи своих расчетов он добился того, что сумел получить геодезическую сетку шара, на основе икосаэдра.
Множество зданий и сооружений, на основе этого вида оболочек, сейчас разбросаны по всей нашей планете, начиная от Антарктиды в точке нулевых координат (Арктическая станция Амундсен Скотт); заканчивая Гринландской подвижной станцией исследователей ледового шельфа. Благодаря невообразимой прочности конструкции эти купола используются в самых тяжелых условиях окружающей среды, с достоинством перенося любые ветровые, снеговые, сейсмические нагрузки.
Его учениками и последователями по всему миру до сих пор создаются новые, экспериментальные и рабочие прототипы оболочек. За всю свою долгую жизнь Бакки, как он просил к себе обращаться, невероятно облегчил жизнь многим исследователям его трудов, оставив после себя обширную библиографию и подробнейшие дневники своей жизни. Все они хранятся в архивах Университета Бакминстера Фуллера в США. Сегодня этот многоаспектный опыт, на мой взгляд, недооценен и его должно востребовать. Из всех книг Бакки на русский язык переведены лишь несколько (не говоря уже о переводе на казахский), и я ставлю перед собой задачу популяризации и исследования его трудов и исправления данной ситуации.
1.2 Современное состояние исследуемой темы
Данное исследование позволит открыть новые горизонты развития и распространения практического использования сетчатых самонесущих оболочек в архитектуре и промышленности, что возможно повлечет за собой серьезный и уверенный шаг в сторону 4-й промышленной революции, объявленной приоритетом развития нашей страны в послании президента от 01.01.01 года.
Сегодня самонесущие сетчатые оболочки используются в большей или меньшей степени во всех развитых странах мира. На их основе даже предполагается проектировать космические базы на других планетах. Они используются как в малой архитектурной форме, так и в масштабных и даже титанических проектах, подобным проекту «Эдем» в Англии. Индия, Китай, некоторые республики Африки и Южной Америки адаптируют на своих просторах эту технологию и успешно применяют для создания временных и постоянных сооружений.
Наша страна не отстает в этом отношении, и многие постройки Нормана Фостера основаны как раз таки на сетчатых самонесущих оболочках и прекрасно дают понять, что промышленность и вместе с тем все отрасли экономики будущего должны следовать единому принципу: затрачивая минимум ресурсов получать максимум полезного результата. Сам же Норман Фостер считает себя учеником Бакминстера Фуллера.
Одной из важных задач нынешнего и следующего поколения научного состава, задействованного в отрасли проектирования и решения конструкторских задач, является освоение мирового опыта и технологий, позволяющих добиться универсальности и простоты воспроизведения в самых разных сферах деятельности от детских игрушек, до тяжелой промышленности. Именно такой технологией является самонесущая сетчатая оболочка.
1.3 Разновидности сетчатых оболочек
Существует буквально бесконечное количество возможных дизайнов сетчатых оболочек. Самым распространенным являются использование вариаций прямоугольника, но использование форм звезды, треугольных, овальных, а также практически любых других форм также возможно. Меридиан может быть параболической, эллиптической, круглой или любой другой гладкой кривой. Точка изгиба может быть разнообразной, как в дизайне, так и в высоте. Такая конструкционная свобода предусматривает эффективное использование земли, а также красивое внутреннее пространство.
В проектирование сетчатых оболочек существует один простой алгоритм планирования формы. Для этого требуется только четыре параметра:
- Граница купола; Высота вершины; Один меридиан; Угол в проекте, касательно, которого берется выбранный меридиан.
Несущие сетчатые оболочки выполняются из металлов, композиционных материалов и древесины.
Вот, например, ниже на рисунке можно увидеть, что представляют собой схемы пространственных деревянных конструкций в покрытиях (рис.3).
а — сферический купол-оболочка;
б — сомкнутый свод-оболочка квадратный в плане;
в — сомкнутый свод-оболочка многоугольный в плане;
г — кружально-сетчатый цилиндрический свод;
д — кружально-сетчатый сферический купол;
е — кружально-сетчатый сомкнутый свод многоугольный в плане;
ж — кружально-сетчатый сомкнутый свод квадратный в плане;
з — тонкостенный крестовый свод;
и — кружально-сетчатый крестовый свод.
Глава 2 Проектирование сетчатой оболочки
1.2 Компьютерные программы для проектирования
Изучив подробно эту тему, я пробую себя в данном направлении: один из первых моих проектов «Индивидуальный жилой дом для города Костанай», выполненный в ряде программ, таких как Archicad, SkethUp, LayOut, Adobe Acrobat Pro. Ниже первоначальный эскиз экстерьера (рис.4)
2.2 Работа по созданию проекта здания
Проектирование жилого здания на основе сетчатой конструкции оказалась не простой, но очень интересной и захватывающей. Предварительно, начиная с апреля 2017 года, я старательно искал материалы, мастеров и компании, которые занимаются подобного рода строительством. Общался с людьми в деле и действующими специалистами, один из которых дал согласие на мое приемничество. В течении весны и лета я активно осваивал опыт работы с данным типом конструкций, не только моего учителя, но и иностранных коллег по всему земному шару. Большая часть из них проживает в США и Южной Америке, чуть меньше их в России, Китае, Индии и странах ЕС.
Благодаря корпоративным форумам и публиччным обсуждениям, а так же обилию видеороликов в интернете можно получить огромный объем ценной и практически полезной информации. Сейчас у меня собран обширный архив, в котором представлены более сотни разновидностей куполов из всех точек света. Составлена карта GoogleMap, где отмечены все найденные мной экземпляры куполов на основе сетчатых оболочек. Для меня привлекателен в качестве объекта исследования именно купол, однако разновидности криволинейных покрытий используемых в архитектурном наукоемком и технологически более продвинутом стиле параметризм привлекают меня не менее того.
Постепенно, разобравшись во всех нюансах, я начал самостоятельный путь в качестве проектировщика данных конструкци. Решение инженерных задач и рассчеты материальных составляющих проекта заняли у меня много времени, из-за чего частично я выпал из процесса обучения внутри колледжа. Но выбирая этот путь я осознавал, что не многие захотят понять суть моей работы и хотябы предположить что стоит за этим проектом.
Представляю часть своей работы: фасад, изображение в перспективе, планы 1,2 этажей (приложение 1).
2.3 Конструктивные характеристики жилого проектируемого дома
В основе архитектурного решения лежит конструктивная схема геодезического купола. Здание решено в едином объеме и представляет собой 1/2 сферы с выступающим объёмом коробки рекуператора, в виде башенки венчающей купол. Вход в здание оборудован крыльцом, имеет прихожую, являющуюся шлюзом пространства дома с наружной средой. Просторный коридор, не разграниченый перегородкой с гостинной имеет выходы на кухню, в гостевую, в кабинет, в санитарный узел и на второй этаж. Из кабинета осуществляется доступ в котельную, для регулировки инжинерных систем дома. Второй этаж освещается вторым светом, имеет антресольную площадку, служащую для размещения гостей и отдыха. Он разделен на три помещения, два из которых спальные комнаты и третье санитарный узел. Вот подробные характеристики:
Утепление – напыляемый ППУ (пено/поли/уритан)
2.5 Изготовление макета одного из разновидностей каркаса сетчатой оболочки
Рассмотрев и изучив множество фото, рисунков, иллюстраций, чертежей с изображением планов, разрезов, я изготовил макет сетчатой самонесущей оболочки – геодезического купола, используя в качестве материалов бамбуковые шпажки, нить и пластиковые трубки (приложение 3).
2.4 Социологическое исследование
Мною была составлена простая анкета из трех вопросов, которую заполнили студенты моего курса, которые, так же как и я, в этом году закончили изучение предмета «Архитектурные конструкции», «Историю архитектуры» и приступили к архитектурному проектированию, а так же знакомые и студенты второго курса, всего 40 человек. Все данные я свел в таблицу и вывел на гистограмму.
Слышал ли ты когда-нибудь о сетчатых оболочках Знаешь ли ты какие-либо сооружения на основе сетчатой оболочки
возможно ли применение данной конструкции в жилье
Возможно ли применение данной конструкции в жилье