CC BY
16
УДК 001.201
Козырева А.А. студент магистратуры 2 курса департамент «Архитектуры и строительства»
Инженерная академия научный руководитель: Кривошапко С.Н., д.тн.
профессор
Российский Университет Дружбы Народов
Россия, г. Москва
ЗОНТИЧНЫЕ ОБОЛОЧКИ. ОТ ИСТОКОВ К СОВРЕМЕННОСТИ
Аннотация:
Статья посвящена определению зонтичных поверхностей, поверхностей зонтичного типа. Приведены методы расчета, дана информация о возможности инновационного использования. Описаны инновационные зонтичные поверхности, предложенные для внедрения в департаменте Прочности материалов и конструкций Инженерной академии РУДН.
Ключевые слова:
3d принтер, архитектура, зонтичные поверхности, зонтичные оболочки, строительство.
Kozyreva A.A. master student
the 2d course, Department of Architecture and Civil Engineering
Academy of Engineering, RUDN University
Russia, Moscow Scientific adviser: Krivoshapko S.N. DSc, Professor People' Frendship university of russia
UMBRELLA TYPE SURFACE. FROM THE BEGINNINGS TO THE
PRESENT.
Abstract:
The article is devoted to definition of umbrella surfaces and surfaces of umbrella type. Were given examples for the methods of calculation. Was given information about the use of possibility for innovative. Umbrella type surfaces proposed for adaptation by Strength of materials department ofPFUR.
Key words:
3d printer, architecture, umbrella type surface, umbrella dome, construction
Области использования и применения тентовых покрытий в современной архитектуре с каждым годом возрастают. Необходимо перекрывать все большие и большие площади выставочных залов, стадионов и других схожих сооружений так, чтобы вопрос об использовании дорогих большепролетных конструкций определило появление конструктивных схем покрытий, в которых бы могло бы быть учтено и слито воедино
специфические эксплуатационные и эстетические качества. Такие как: легкость, экономичность, быстрота монтажа-демонтажа, комбинаторные свойства и способность к эстетическому многообразию.
На практике одним из наиболее популярных видов таких покрытий стали модульные зонтичные оболочки, но возможности их формообразования пока мало изучены, что ограничивает спектр возможностей применяемых форм и материалов.
Поверхностью зонтичного типа называются циклически симметричные поверхности ,состоящие из нескольких тождественных элементов. Причем полная поверхность зонтичного типа и все поверхности составляющих ее тождественных элементов описываются одним и тем же явным ,неявным или параметрическими уравнениями.
Зонтичный купол(купол с распалубкой) -циклически симметричная пространственная конструкция, образованная из нескольких тождественных элементов, в результате пересечения срединных поверхностей которых получаются кривые ,являющиеся образующими некоторой куполообразной поверхности вращения.
Зонтичные оболочки обладают самым главным преимуществом над всеми оболочками(на основе мягких оболочек) : при той же площади покрытия количество опор уменьшено ,но в организации наружного ограждения требуется специальный каркас. По этим причинам эти оболочки применяют только в тех сооружениях, где отсутствует необходимость наружных ограждений.(временные павильоны, летние кафе ,и.т.д. )
К сожалению, в книгах по архитектуре не даются аналитические уравнения, а так же не расписывается способ построения поверхностей. В связи с этим мы рассмотрим только зонтичные поверхности, не затронув конкретные типы.
Зонтичные купола известны еще с 134года ,например ,вилла в Тиволи (Италия)
Рис. 1. Вилла в Тиволи (Италия) ,134 год.
В Казахстане мавзолей Бабаджа Хатун является уникальным архитектурным памятником 11-12вв. Мавзолей прославился из-за оригинального 16-реберного зонтичного купола на конической круговой контурной поверхности.
Рис. 2. Мавзолей Бабаджа Хатун , архитектурный памятник 11-12вв .
Современник, использовавший зонтичные оболочки и стал широко их распространять считается Феликс Кандела Оутериньо Кандела (27.01.191007.12.1997). Он использовал проектную архитектуру тонкостенных железобетонных оболочек сложных форм. Кандела стремился преобразовать объекты в выразительные формы, исходя из идей со сводчатыми конструкциями , своих коллег, Гауди и Торрохи. Феликс Кандела запроектировал около трехсот зонтичных пространственных оболочек. Например, ресторан в Хочимилько( 1957-1958)
Рис. 3. Ф. Кандела ,ресторан в Хочимилько (1957-1958гг) .
В настоящее время, зонтичные оболочки изготавливают из монолитного или сборно-монолитного железобетона.
Зонтичный купол занимает не последнее место в архитектуре нашего времени , несмотря на то что она в какой-то промежуток времени стала никому не нужна ,где-то в 1970 годах. Эта ситуация объясняема тем, что методы расчета были неудобными. Если рассматривать экономическую сторону, то зонтичные купола являются удачными, так как в архитектуре развивается сборное железобетонное строительство. В связи с этим стоит поставить вопрос о разработке эффективных сборных пространственных конструкций из оболочек, благодаря которым может быть перекрыто огромное по метражу расстояние (пролеты) ,не используя при этом трудную и дорогую опалубку. Зонтичные купола как раз подходят под наше описание, и еще их можем отнести к произведениям искусств современных зданий общественного характера. Зонтичные купола бесспорно должны занять не последнее место в современной архитектуре. Но есть огромное «но», рассмотрев итоги страшнейших разрушений, произошедших в последнее время с данными покрытиями, которые повлекли
за собой потери огромных количеств жизней (авария в аквапарке в 2004 г. в Москве), в проектировании таких конструкций отсутствуют совершенные принципы образования поверхностей зонтичных куполов и учет работы и фактической прочности используемых материалов .Кроме того отсутствие точных расчетов конструкций ,учитывая при этом условия прочности бетона .Больше всего распространен при расчете метод предельного равновесия, который был основан на том, что человек знает схем разрушения конструкций, полученные опытным путем.
Конструкцию можно рассмотреть состоящей из жестких звеньев, затем прикладываются предельные усилия к граням и происходит изменение равновесия тогда ,когда конструкция теряет несущую способность и переходит в изменяемую систему. Деформация очень маленькая при моменте разрушения ,поэтому можем пренебрегать изменением параметров геометрии сооружения, которые входят в условия равновесия. При построении архитектурной и технической мысли скованно стало создание форм зонтичных оболочек.
Использование плохих материалов и недостаток контролирования -важнейшие пункт для надежности здания, гарантии жизней людей. В настоящее время, когда проектируют конструкцию со сложным напряженным состоянием метод конечных элементов-единственный метод, который реализован в форме перемещений, что собственно и объясняет простота алгоритма , наличие совокупности методов построения матриц жесткости и векторов нагрузок для различных типов конечных элементов, возможность учета произвольных граничных условий и сложность геометрии рассчитываемой конструкции .
Зонтичную оболочку в куполостроении можно возродить в виде тонкостенной конструкции. С условием удобной и доступной большому количеству проектировщиков идеей расчета наших оболочек, а так же не так давно появились новые разработки современных ученых ,применение в строительстве технологии принтера.
Инженеры британского университета смогли придумать уникальный цементный состав, который может напечатать здания любой формы: выпуклые, изогнутые, итд.
Рис. 4. Инженеры британского Университета Лафборо, работающие под руководством доктора Сунгву Лима, которым удалось создать уникальный цементный состав, позволяющий печатать изделия любых форм.
Цементный состав модернизировался экструдированием, что упростило строительные работы, опалубка теперь не нужна. Готовые бетонные части очень просто корректируются отделочными работами.
Есть один принтер, который может за несколько часов напечатать сооружение высотой 6 м. 3d вместо чернил использует цемент, усиленный стекловолокном.
Рис. 5. 3ё принтер для строительства ,который печатает цементом вместо чернил.
Одна компания изобрела соляной полимер для печати межкомнатных перегородок. Смешав строительный клей и соль, добытую в пруду Редвуд-сити, у ученые получился дешевый, легкий, водостойкий, полупрозрачный материал.
Рис. 6. Наглядный рисунок инновационного материала в строительстве
В Нидерландах ученые, приняли решение, что промышленность не готова к печати домов целиком, но предложили сосредоточить все силы на создание керамических кирпичей. Они решили отказаться от обычных вяжущих составов. Кирпичи создались учитывая столярные технологии, применяющиеся строителями для сцепления между собой деревянных составляющих. Иначе говоря, кирпичные блоки проектируют так, чтобы сила тяжести соединила все детали сооружения.
Рис. 7. Кирпичи Polybrick .
Это значит одно - 3D печать в строительстве нашла свое место и может быть зонтичные оболочки найдут свое применения в новых технологиях.
Использованные источники:
1. Кривошапко С.Н., Емельянова Е.М., Мамиева И.А. Объемно-планировочные решения спортивно-развлекательного комплекса // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. - 2011. -№ 4. - С. 46-49.
2. Иванов В.Н., Кривошапко С.Н. Конструирование зонтичных оболочек из отсеков циклических оболочек переноса// Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. - 2011. - № 1. - С. 3-7.
3. Кривошапко С.Н. Виды аварий и разрушений пространственных структур и оболочек// Строительство и реконструкция. - 2015. - № 1(57). - С. 22-32.
4. Докула С.М. Место зонтичных куполов в современной архитектуре .2006. - http://www.rusnauka.com.
5. Романова В.А. Визуализация образования поверхностей с радиальными волнами, затухающими в центральной точке // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. - 2015. -№ 3.- С. 4-8.
6. Segal Edward. The thin concrete shells of Jack Christiansen// Proceedings of the International Association for Shell and Spatial Structures (IASS) Symposium 2009, Valencia Evolution and Trends in Design, Analysis and Construction of Shell and Spatial Structures 28 September - 2 October 2009, Universidad Politecnica de Valencia, Spain Alberto DOMINGO and Carlos LAZARO (eds.). -Pp. 1622-1633.
7. Ch.A. Bock Hyeng, Krivoshapko S. N. Umbrella-Type Surfaces in Architecture of Spatial Structures// IOSR Journal of Engineering (IOSRJEN). - 2013. -Vol. 3, Iss. 3. - Pp. 43-53.
8. Иванов В.Н. Расчет напряженно-деформированного состояния покрытия торгового центра в форме оболочки зонтичного типа вариационно-разностным методом// Строительная механика инженерных конструкций сооружений. 2008.- №4.- С. 86-89.
УДК: 338.2
Колесник И.И. студент магистратуры институт экономики и менеджмента Сибирский государственный индустриальный университет
Россия, г. Новокузнецк РАЗВИТИЕ ЭНТОМОИНДУСТРИИ В КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ В настоящее время экономика России находится в состоянии кризиса, различными специалистами предлагается множество программ, предусматривающих разработку нетрадиционных методов производства развития экономического потенциала, в том числе актуальным является вопрос импортозамещения для обеспечения населения страны
