Развитие конструктивных систем в архитектуре

Жюри отметило в этой работе поэтичную простоту замысла, тактичную привязку строения к местности и, разумеется, блестяще раскрытый конструктивный потенциал  многослойного стекла.

Ствольная архитектурно-конструктивная система из древесины (рулонные бревна).

Основой конструктивной системы домов из рулонных бревен является остов из несущих колонн, соединенных связевыми ригелями. Полученная конструкция отличается высокой надежностью и безопасностью, также имеет большое преимущество в объемно-планировочном решении. Конструктивная система из рулонных бревен позволяет:

• создавать архитектурную выразительную застройку;
• вести строительство в кратчайшие сроки;
• осуществлять все процессы индустриального изготовления конструкций.

Эстетические  качества и декоративность материала  характеризуются, главным образом, состоянием поверхности. При использовании  лакокрасочных материалов несложно получать как гладкие блестящие  так и матовые зернистые поверхности.

При производстве рулонных бревен может применяться  переработанная бумага (вторсырье). Этот принцип используется на целлюлозно-бумажных заводах. На их базе устанавливается  оборудование для последующего завершения технологического процесса, который  включает в себя:

• утепление несущего стержня колонны (в зависимости от региона строительства);
• пропитка бумаги спецсредствами (антиперирование и антисептирование).

Исследование  и практическое использование данной архитектурно-конструктивной системы  реализовались в проекте японских архитекторов. Как пример ниже приведено  описание дома.

Выстроенные в  форме латинской буквы S на квадратной площади 10×10 метров, 110 “бумажных трубок” (2, 7 метра в высоту, 280 мм в диаметре и 15 мм толщиной) определяют жилые зоны, спланированные снаружи и внутри получившейся композиции из изогнутых  и прямых плоскостей. В данном проекте  впервые бумажные трубки используются как структурный материал для  строительства постоянного жилья. Десять бумажных трубок выдерживают  вертикальную нагрузку, а на восемьдесят  внутренних трубок падает горизонтальная нагрузка. Большой круг, сформированный восьмидесятою бумажными трубками, образует внутреннюю жилую зону с  галереей вокруг нее. Жилая зона внутри круга представлена как универсальное  пространство без мебели, за исключением  рабочего кухонного стола, раздвижных дверей и шкафов, которые можно  перемещать. Когда окна по периметру  полностью открыты, горизонтальная крыша, поддерживаемая колоннадой бумажных трубок, визуально подчеркивается. При этом создается пространственная целость между окружающей жилую  зону галереей и внешней террасой.

Оболочковая архитектурно-конструктивная система из светопропускающих  полимерных материалов.

В строительной практике, использующей полимерные материалы, применяется поликарбонат для сооружений сложной геометрической формы. Оргстекло  и гофрированные листы из ПВХ  имеют различное предназначение - световые фонари, легкие крыши, защита для балконов и террас, беседки  и т. д. Они обладают рядом важных характеристик, среди которых особое место занимает влагонепроницаемость и устойчивость к высоким температурам.

Поликарбонат (полипропилен) представляет собой полимер, свойства и стабильность которого позволяют  отнести его к пластическим материалам инженерного класса. Его физико-механические качества остаются неизменными в  гораздо более широком, чем у  акрила, диапазоне температур (от - 40 до +120°С). В современном строительстве  поликарбонат применяется в двух видах - в виде монолитных и структурированных  листов и панелей. Монолитный поликарбонат используется в качестве кровельного  материала и является идеальным  материалом, из которого создают как  плоские кровли, так и криволинейные  формы кровельных конструкций, не уступающие по прозрачности стеклу. Он применяется  редко и связано это, в первую очередь, с его стоимостью. Монолитный поликарбонат значительно дороже структурированных  поликарбонатных изделий.

Структурированные листы и панели (их еще называют сотовыми или ячеистыми) - это наиболее распространенный вид поликарбоната  в строительной индустрии, сегодня, в основном, используемый именно в  горизонтальных либо арочных перекрытиях. Этот материал весит в 6-10 раз меньше обычного силикатного стекла и в 6 раз меньше акрилового. Это различные  купола с круглым, квадратным или  прямоугольным основанием, протяженные  модульные световые фонари с неограниченной длиной и отдельные секции огромных куполов, достигающие 8-10м в диаметре (легко транспортируемые и собираемые).

К основным достоинствам структурированных поликарбонатных  изделий относятся:

• малый удельный вес (от 0, 7 до 4, 8 кг/м2), что позволяет запроектировать легкие конструкции с большим количеством архитектурных возможностей и удешевить стоимость покрытия;
• высокие теплоизоляционные свойства (коэффициент приведенного сопротивления теплопередаче составляет 0, 30-0, 65 м2 С/Вт);
• высокая несущая способность;
• прозрачность;
• гибкость, позволяющая легко изготавливать арочные покрытия;
• высокая химическая стойкость;
• низкая горючесть.

Кроме перечисленных  достоинств, сотовым поликарбонатным  изделиям присуща высокая ударная  прочность. Испытания по методу Гарднера - метод определения стойкости  к ударам падающих предметов (Gardner Falling Dart Impact Test) - показали, что сотовый  поликарбонат обладает высокой степенью поглощения энергии по сравнению  с другими материалами. Это свойство гарантирует высокую стойкость  к воздействию града и падающих предметов.

Учитывая все  особенности и свойства поликарбоната, это один из наиболее удачных заменителей  стекла (по стоимости в применении к светопрозрачным полимерным конструкциям.

Объемно-блочная  архитектурно-конструктивная система из пластмассы.

Прогресс индустриализации, стремление к снижению массы, к совмещению конструктивных и эстетических качеств, функциональная гибкость, сближение  сроков морального и физического  старения - эти и другие особенности  архитектуры XX века потребовали соответствующих  строительных материалов. И такие  материалы появились: армоцемент и  легкие бетоны, высокопрочная сталь  и легкие сплавы, асбестоцемент и  закаленное стекло, пластмассы - целая  палитра легких эффективных материалов, изделий и конструкций из них, в этом перечне пластмассам, как  наиболее универсальному и “управляемому” материалу, принадлежит особая роль.

Пластмассы с  их практически неисчерпаемыми возможностями  регулирования и программирования свойств позволяют поставить  на повестку дня вопрос о прогрессивном  изменении некоторых “фундаментальных”  принципов архитектурного творчества. Неизбежность такого изменения еще  в 20-30-е годы предвидели М. Гинзбург, И. Леонидов, А. Буров.

Для теории современной  архитектуры чрезвычайно важна  также возможность рассматривать  пластмассы как некий “оптимальный”  материал, потенциально совмещающий  в себе конструкционные свойства многих традиционных материалов. Поэтому  исследования в области “архитектуры пластмасс” могут способствовать более  полному раскрытию некоторых  глубинных закономерностей развития современной архитектурной формы. Это тем более важно, что именно проблемы архитектурной формы сейчас начали сдерживать прогресс нашего зодчества.

Термин “архитектура пластмасс” принят по аналогии с уже  устоявшимися понятиями “архитектура железобетона”, “архитектура металла” и т. п.

Все более активное использование полимерных строительных материалов открывает новый путь развития современного строительства - замену природных материалов искусственными. Именно искусственные материалы  могут быть получены с оптимальными, отвечающими комплексу архитектурно-строительных требований, свойствами.

Современное строительство  опирается на мощную материально-техническую  базу. Больших успехов достигло крупнопанельное  строительство, но немало еще и недостатков, в основе которых лежит неспособность  традиционных материалов обеспечить необходимое  качество гидроизоляции, герметизации, теплоизоляции и отделки в  условиях сборного метода строительства. И вот здесь именно пластмассы выступают как материал, обеспечивающий новое качество зданий и сооружений на новом этапе развития архитектуры  и строительства.

В зависимости  от областей применения и конкретного  назначения полимерных строительных материалов и изделий, к ним предъявляются  требования, относящиеся к геометрическим размерам, физико-механическим свойствам  и долговечности.

Малая масса - одно из основных положительных качеств  пластмасс, активно влияющих на процессы формообразования, корректирующих привычные  тектонические представления, основанные на выявлении “весовых” соотношений  архитектурных форм.

Прочностные характеристики пластмасс также располагаются  в широком диапазоне, что позволяет  дифференцировать их применение в строительных конструкциях.

Важнейший показатель материала - удельная прочность, т. е. отношение  прочности к объемной массе. Если для кирпичной кладки это отношение  примерно равно 0, 2, для бетона - 0, 06-0, 24, для стали - 0, 51-0, 7, то для армированных пластмасс типа СВАМ - 2, 2-2, 9.

К числу специфических  свойств пластмасс относится  зависимость прочности от длительности действия нагрузки. Лишается смысла понятие  “предел прочности”, если не указано  точное время действия нагрузки. Уменьшение прочности пластмасс во времени  заставляет принимать ряд конструктивных мер, “амортизирующих” воздействие  этого отрицательного свойства.

Малая жесткость (в 3 раза меньше, чем у алюминия, в 10-30 раз меньше, чем у стали) и  особенно наличие остаточных деформаций - основной недостаток пластмасс, значительно  осложняющий конструктивные решения  и сдерживающий их распространение  в качестве основного материала  несущих элементов.

Важно, что высокие  декоративные качества могут быть свойственны  любой пластмассе, в том числе  и применяемой для конструктивных целей. Конструкционные материалы, так же как и отделочные, выпускаются  с готовой, имеющей заданный цвет и фактуру лицевой поверхностью. Таким образом декоративные и  конструктивные свойства здесь совмещаются, а возможность управлять декоративными  свойствами помогает выявить тектонические  особенности конструкции.

Высокая деформативность  пластмасс делает предпочтительным использование пространственных форм с тем, чтобы исключить влияние  изгибающих моментов. В поисках оптимальных  геометрических форм иногда предлагаются очень сложные, не поддающиеся статическому расчету пространственные конструкции. Для изготовления таких оболочек разработан метод пантографирования.

Сущность метода заключается в том, что при  помощи специального координатного  устройства - пантографа - из небольшой  гипсовой или пластмассовой модели изготовляется увеличенная до необходимых  размеров копия этой модели. Таким  способом итальянский архитектор Ренцо  Пиано изготовил экспериментальную  пластмассовую оболочку “свободной”  формы.

Еще один интересный метод изготовления жестких конструкций  обязан своим появлением пластмассам. Это так называемый метод твердеющей пленки. Сущность его заключается  в том, что под действием солнечных  лучей пневмооболочка, изготовленная  из специальной полимерной пленки, твердеет в течение нескольких дней и в дальнейшем уже не нуждается  в избыточном давлении. По сути, здесь  происходит трансформация одного вида конструкции в другой.

Каждый  из рассмотренных  технологических  принципов самым  непосредственным образом  влияет на характер и особенности  формообразования. Творческое освоение технологий - залог успешной совместной работы архитектора  и технолога с  новыми материалами. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                              5. ВЫВОД

         Качественные изменения строительной техники, создание новых конструкций и материалов существенно повлияли на современную архитектуру. Особое значение имеет замена ремесленных методов строительства индустриальными, связанная с общими процессами развития производства, с необходимостью повышения темпов массового строительства и потребовавшая введения стандартизации, унифицированных конструкций и деталей. Метод стандартизации должен обеспечить многообразие форм из стандартных элементов, отвечающее многообразию функциональных потребностей и обусловливающее выразительность сооружений и их ансамблей. Индустриализация создаёт необходимые предпосылки для широкого развёртывания массового строительства. В соответствии с потребностями общества архитектура изменяет существующую среду, создавая новые объекты. Они становятся новым материальным явлением, входящим в жизнь, обогащающим её, и оказываются носителями архитектурно-художественных образов, отражающих действительность. Принципы реалистического искусства получают в архитектуре особое выражение, вытекающее из её природы. В отличие от живописи или скульптуры, архитектура не изображает нечто, существующее вне её. Художественная правда архитектуры вытекает из полноты решения социальных задач и целесообразности примененных материальных средств. Оценка эстетических качеств архитектуры всегда включает в себя представление о функциональном использовании постройки, о её способности обслуживать те жизненные процессы, для которых она предназначена.