Идеи купольного жилого дома Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Скуртол Илья Александрович — ассистент кафедры гидротехники, теории зданий и сооружений, [email protected], Дальневосточный федеральный университет.

UDC 721+111.6

FUNCTIONAL-LEVEL MODEL ACTIVITY FORMATION OF ARCHITECTURAL-ENGINEERING DECISIONS

Baranov V.A., doctor of Philology, candidate of technical Sciences, docent, Professor of the Department of hydraulic engineering, theory of buildings and structures, [email protected], Far Eastern Federal University, Russia, Skurtol I.A., assistant of the Department of hydraulic engineering, theory of buildings and structures, [email protected], Far Eastern Federal University, Russia.

Contains a description of the functional-layer model of the action of the formation of architectural decisions, given the definition of «functional level«provides a brief description of each level.

Key words: architectural—engineering activities, design activities, forming design solutions, functional level

УДК 694.1+728.1 © В.А Баранов, А.Г. Шипилов,

Ю.П. Яценко, 2014

ИДЕИ КУПОЛЬНОГО ЖИЛОГО ДОМА

Рассмотрены логика и причины перехода к купольному жилому дому. Предложена идея конструктивного решения купола, уже имеющая реализацию на практике. Даны предложения по вариативным архитектурно-планировочным решениям купольного дома с использованием в качестве модуля вариативности четверть купола.

Ключевые слова: купол, купольное домостроение, жилище, энергоэффективность, объемно-планировочное решение, конструктивное решение

Идеи купольного домостроения не только витают в воздухе, но уже активно реализуются практическим строительством. И хотя в сравнении с тем обширным обитаемым пространством, которое сегодня занимает человечество, это пока еще единичные реализованные объекты, тем не менее, изучение возможностей

купольного домостроения продвинулось весьма значительно. Достаточно заглянуть в интернет, где под рубрикой «купольное жилище» откроется не менее миллиона ответов. Естественно возникает вопрос: почему купольное домостроение столь стремительно набирает темпы своего развития именно сейчас, хотя купола как способ устройства горизонтального покрытия известны были еще древним грекам и этрускам?

На наш взгляд к купольным домам постепенно привела эволюция индивидуального домостроения, поставленная в экономические условия XX-XXI вв. Начало этому положила физическая сторона т.н. «американской мечты», выразившаяся в праве на индивидуальное жилище. «Американцы единодушно считают себя нацией иммигрантов, людей, которые не побоялись покинуть свои дома, чтобы пуститься к чужим берегам в погоне за лучшей жизнью. Представление об этой жизни включает в себя желание обрести материальное благосостояние, символ которого - собственное жилище. Жители США возводят укорененность в своем доме и на своей земле в ранг жизненно важной ценности, краеугольного камня, «американской мечты».

Учитывая время появления понятия «американской мечты», нетрудно догадаться, что оно связано с Великой депрессией и играло роль стимула для преодоления кризиса всем американским народом.

С появлением рыночных отношений в России и наш народ стал стремиться к индивидуальному жилищу, что бы ни говорили о коллективистском менталитете россиян. Об этом красноречиво свидетельствуют стремительно разрастающиеся коттеджные поселки в спальных районах российских городов.

Итак, первое обстоятельство выше означенной эволюции -стремление к индивидуальному жилью и, как следствие, массовое его появление в застройке городских поселений.

Вторым обстоятельством следует считать разразившийся во второй половине 20-го столетия энергетический кризис. Этот кризис заставил радикально пересмотреть концепцию энергетического потребления жилой среды обитания, в том числе и главным образом в индивидуальном жилище. В 1994 году более 180 странами мира была принята Рамочная Конвенция ООН об изменении климата, а в 1997 - Киотский протокол к этой конвенции.

В соответствии с этими документами было решено снизить выбросы вредных веществ в атмосферу за счет развития альтернативной энергетики и снижения теплопотерь. С тех пор разработки в области создания домов с низким энергопотреблением стали наиболее актуальны.

Эволюция вдоль этого направления осуществлялась по уже известному пути, по которому шла эволюция несущих систем: сначала работа массы (от египетских храмов до классики включительно), далее работа структуры (появление, строительных конструкций, особенно каркасных структур), и наконец, работа формы (появление пространственных конструкций, особенно оболочечных систем.

Применительно к ограждающим конструкциям этот путь очень схематично можно обрисовать следующим образом. Первоначально сокращение теплопотерь зданий шло по пути простого увеличения толщины наружных ограждающих конструкций. Существовали даже предложения, увеличить толщину стен до такого максимума, который позволил бы минимизировать теплопо-тери до уровня, компенсируемого бытовым теплом. Это означало отказ от специального отопления, а теплопоступления предполагалось осуществлять за счет работы готовочных печей, электролампочек, тепловыделений человека и т.п.

Однако простое увеличение толщины наружных ограждений - путь не просто не экономичный, но сверхзатратный, и это быстро было осознано всеми, кто был причастен к решению проблемы эффективной теплозащиты зданий.

В дальнейшем концепция максимального удержания тепла в доме была переформулирована на концепцию эффективного улавливания и удержания природного тепла внутри дома. И это стало началом структурного подхода к проектированию наружных ограждающих конструкций зданий. Одним из первых стало предложение ввести остекление массивных наружных стен на относе, позволявшего создать парниковый эффект, защищающий стену от охлаждения (т.н. «стена Тромба», по имени предложившего ее инженера). Затем последовало массовое внедрение в конструкцию стены эффективных утеплителей, что впоследствии привело к появлению и широкому использованию вентилируемых фасадов. Стена приобрела слоистую структуру, а толщина ее массивной части, на которую навешиваются эти слои, сократилась до прочно-

стного минимума. Структурировалась и светопрозрачная часть ограждений, которая ранее была источником наибольших теплопо-терь. Применение камерных стеклопакетов практически выравни-ло теплопотери через остекление и глухие простенки.

И вот теперь мы находимся на пороге перехода к т.н. «работе по форме», а именно к осуществлению домов, имеющих энергоэффективную внешнюю форму. А такой формой является сфера или купол. Основные преимущества купольного дома следующие:

— высокая прочность, обеспеченная пространственной работой системы;

— высокая устойчивость, обеспеченная пониженным центром тяжести сооружения;

— максимальная сейсмостойкость (по шкале Рихтера — до 12 баллов);

— при строительстве экономия материалов составляет около 30%;

— только за счет формы значительно экономится тепло, так как на 30% площадь сферической оболочки меньше площади стен параллелепипеда;

— значительно (в разы) уменьшается вес оболочки дома, что упрощает устройство фундамента;

— значительно (в разы) ускоряется возведение дома.

Предлагаемый авторами вариант конструктивного решения

купольного дома позволяет осуществить монтаж (при заводском изготовлении комплектующих) его несущего остова за несколько часов. В основе конструктивного решения каркас, выполненный из дощатых элементов. Быстрота сборки полуарочных частей из прямолинейных элементов обусловлена применением оригинель-ного замкового узла.

Одной из серьезнейших проблем купольного домостроения является проблема вариативности объемно-планировочных решений. Купольный дом сам по себе настолько завершенная форма, что варьировать ею самой по себе практически невозможно. Однако, если не замыкаться сугубо на замкнутой сфере, то вариативность формы конечного объекта можно существенно увеличить. Все будет зависеть от выбора модульного элемента. В качестве модульного элемента может выступать сам отдельный купол, часть купола (например, четверть), арочный и полуарочный конструктивные элементы.

Рис. 1. Каркас купола, общий вид и замковый узел

ЛАрп<** .ТТЛ*

Рис. 2. Вариативность объема купольного дома при модуле четверть купола

Авторами предлагается идея вариативности планировочных решений купольного дома, позволяющая решить, как минимум, две проблемы - проблему финансовых возможностей потребителя и проблему развития семьи. Для этого в качестве модульного элемента необходимо использовать четверть купола. В результате потребитель будет иметь возможность начать с небольшого домика в четверть купола, а впоследствии постепенно, по мере необходимости и новых возможностей, достраивать купольный дом до половины, три четверти и полного купола (рис. 2). Возражения о малых размерах купольного дома в одну четверть снимаются открывшейся совершенно недавно популярность маленьких част-

ных домиков в США. Здесь многие строительные компании обращают на этот сегмент жилищного строительства все больше внимания. «В наших домиках можно вполне комфортно существовать, потому что мы используем особую систему дизайна: устраняем ненужную площадь и оставляем только функциональную», говорит архитектор домов Джей Шейфер, который сам живет в таком домике (площадью 9.3 кв.м). Стартовая цена такого домика — 99 долларов, исходя из предположения, что потребитель сам будет собирать такой дом. В случае с купольным домом предлагаемой нами конструкции это сделать может любой потребитель, мало-мальски умеющий держать инструмент в руках, в короткие сроки.

Агитируя за купольный дом, многие авторы обычно ссылаются на древние жилища, которые почти все имели форму полушария -шатры, яранги, юрты и т.п. Но надо иметь в виду, что между древним и современным жилищем - многовековая история, в течение которой человечество выработало устойчивый параллелепипедный его стереотип. И именно в преодолении этого стереотипа мы видим основную проблему купольного домостроения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Логинов А.Л. Мифологическая составляющая концепта «the american dream» / Вестник Нижегородского госуниверситета им. Н.И. Лобачевского, 2012, № 1(2), с. 139—143.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Баранов Валерий Александрович — доктор филологических наук, кандидат технических наук, профессор кафедры гидротехники, теории зданий и сооружений, [email protected],

Шипилов Андрей Георгиевич — доцент, [email protected], Инженерная школа, Дальневосточный федеральный университет, Яценко Юрий Петрович — директор деревообрабатывающего центра ДВФУ, [email protected].

UDC 694.1+728.1 IDEAS DOME RESIDENTIAL HOME

Baranov V.A., Doctor of Philology, Candidate of Technical Sciences, Professor of Offshore and Structural Engineering Department, Engineering School, Far-Eastern Federal University, e-mail: [email protected], Russia,

Shipilov A.G., Associate Professor Architectural Environment Design Department, Engineering

School, Far-Eastern Federal University, [email protected], Russia,

Yatsenko Y.P., Director of Woodworking Center of Far-Eastern Federal University,

e-mail: [email protected], Russia.

Considered logic and reason for the transition to the dome home. The idea of constructive solutions of the dome, already has an implementation in practice. Suggestions for variations of architectural and planning decisions dome homes using as a module of variability quarter dome.

Key words: dome, dome housing construction, energy efficiency, space-planning solution, constructive solution.

REFERENSES

1. Loginov A.L. Mifologicheskaya sostavlyayushchaya kontsepta «the american dream», Vestnik Nizhegorodskogo gosuniversiteta im. N.I. Lobachevskogo, 2012, No 1(2), pp. 139—143.

УДК 629.5.015.2 © А.Т. Беккер, П.В. Анохин,

О.А. Сабодаш, Р.Г. Коваленко, Т.Э. Уварова, Е.Е. Помников, 2014

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МОДЕЛЬНОГО ЛЬДА И ИХ ВЛИЯНИЯ НА АБРАЗИЮ МАТЕРИАЛА КОНСТРУКЦИИ ЛЕДОСТОЙКИХ ПЛАТФОРМ

В результате проведенных исследований получены распределения солености, плотности и структуры по толщине блока модельного льда, а также прочности при различных скоростях нагружения и температурах. По результатам экспериментальных исследований физико-механических свойств модельного льда получена эмпирическая функция распределения удельной абразии и выполнены сравнительные расчеты глубины абразии материала конструкций по данным различных авторов.

Ключевые слова: ледостойкая платформа, лед, абразия, прочность, соленость, структура, бетонный образец.

ВВЕДЕНИЕ

Проблема истирания льдом строительных конструкций известна давно в связи с мостостроением, строительством плотин и водопропускных сооружений, транспортных сооружений в се-