11040

В сравнении с гравитационными плотинами общая масса конструкции снижена, за счет чего уменьшается и стоимость объекта. Сохранение основных свойств гравитационных пло- тин при сокращении веса происходит из-за толщины таких плотин, которая достигает в осно- вании сотен метров, постепенно снижаясь к гребню до 10-30 метров. Так же сильно влияет на общую прочность сооружения использование арочной формы с упором в берега. Отталкиваясь от этих свойств арочно-гравитационные плотины обычно применяются в гидротехнических сооружениях, высота которых более 100 м.

Рисунок 2. Саяно-Шушенская ГЭС Тем не менее необычность подобных сооружений, как и их нераспространенность так

же объясняется сложностями расчета каждого отдельного объекта. Для высоких показателей прочности и эффективности необходимо собрать и учесть весь спектр данных относительно не только местности и рельефа, но и информации о потоке рек за значительный промежуток времени. Ограничения по возможным местам возведения так же вынуждают инженеров про- водить множество исследований и иногда выводить необычные методы для строительства от- дельного сооружения.

Саяно-Шушенская ГЭС имеет арочно-гравитационную плотину высотой 242 метров, максимальной шириной у основания 105.7 метров и длиной по гребню 1074.4 метров. При высоких уровнях воды напор со стороны Саяно-Шушенского водохранилища достигает 18 млн. тонн.

Рисунок 3. Плотина Гувера.

80

Арочно-гравитационную конструкцию так же имеет плотина Гувера (США), построен- ная в 30-х годах XX-го века.

Так как работы подобного масштаба ранее никогда не производились, ряд технических решений, применённых в процессе строительства, носил уникальный характер. Одной из про- блем, с которой довелось столкнуться инженерам, стало охлаждение бетона. Вместо сплош- ного монолита плотина строилась как серия взаимно связанных колонн в форме трапеций — это позволяло рассеяться излишнему теплу, выделявшемуся при застывании бетонной смеси. Инженеры подсчитали, что если бы плотина была сооружена как монолит, для полного охла- ждения бетона до окружающей температуры понадобилось бы 125 лет. Это могло бы привести к появлению трещин и разрушению дамбы. Помимо этого, для ускорения процесса охлажде- ния слоёв бетона каждая форма, в которую осуществлялась заливка, содержала охлаждающую систему из дюймовых металлических труб, в которые поступала речная вода. [3] И это далеко не единственный пример нестандартных решений для возведения масштабных сооружений подобного типа, сейчас всё чаще начали применять индивидуальные решения для каждой местности и поставленных задач, что обуславливает повышение эффективности построенных конструкций.

Вывод: Арочно-гравитационные плотины обладают многими уникальными особенно- стями на подобии повышенной устойчивости при незначительном увеличении массы кон- струкции, но также имеет значительные ограничения по рельефу местности и породам. Тем не менее с помощью новых решений и разработок получается значительно облегчить трудоза- тратность и время возведения, что приводит к увеличению спроса на уникальные сооружения данного типа и потребность в освоении ранее мало применяемых конструкций.

Список литературы

1.Бетонные и железобетонные плотины [Электронный ресурс]. Режим доступа - https://studfile.net/preview/5428204/ (дата обращения – 29.03.2023)

2.ГРАВИТАЦИОННЫЕ ПЛОТИНЫ [Электронный ресурс]. Режим доступа -

https://studopedia.ru/16_10798_gravitatsionnie-plotini.html (дата обращения – 29.03.2023)

3.Плотина Гувера [Электронный ресурс]. Режим доступа - https://ru.wikipedia.org/wiki/Пло- тина_Гувера (дата обращения – 29.03.2023)

4.Арочно-гравитационная плотина [Электронный ресурс]. Режим доступа - https://ru.wikipedia.org/wiki/Арочно-гравитационная_плотина (дата обращения – 29.03.2023)

5.Топ-20 крупнейших гидроэлектростанций в мире [Электронный ресурс]. Режим доступа -

https://dzen.ru/a/YIq-NFuSIUOnEfie (дата обращения – 29.03.2023)

81

УДК 72.036; 624.074.2

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ СЕТЧАТЫХ КУПОЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ Бугрова Е.А.1, Агеева Е.Ю.1

1Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет, Нижний Новгород, e-mail: olga.fursa2014@yandex.ru, ag-eu11@yandex.ru

В статье рассматривается тенденции развития сетчатых купольных конструкций, их конструктивные и архитектурные особенности. Изучаются этапы постепенного изменения как внешнего облика зданий, в которых применялась данная технология, но и технические решения, вызванные теми или иными усло- виями среды или запросами инвесторов. Выявляются положительные особенности инженерных и эстети- ческих характеристик рассматриваемых конструктивных систем. Приводятся знаменитые архитекторы, ставшие основоположниками развития данных технических решений и примеры их проектов. В статье с использованием методик анализа, обобщения и систематизирования теоретических и проектных работ по данной теме, выполнен анализ трех зданий. Рассмотренные здания были построены в разные года, что позволяет проследить эволюцию конструктивных и архитектурных решений разных лет. Исследуя архи- тектуру различных стран, можно сделать множество открытий об архитектурных и конструктивных осо- бенностях современного направления в архитектуре и строительстве. Всё это позволило выявить основ- ные практические задачи, стоящие перед современными архитекторами, и запросы общества к новым ти- пам небоскребов. Сетчатые купольные конструкции рассматриваются с точки зрения актуальности при- менения в наше время и в будущем.

Ключевые слова: сетчатые конструкции, купола, энергосберегающие, экологичные, уникальные здания.

HISTORY OF DEVELOPMENT OF MESH DOME STRUCTURES

Bugrova E А.1, Ageeva E.Yu.1

1 Nizhny Novgorod State University of Architecture and Civil Engineering, Nizhny Novgorod, e-mail: olga.fursa2014@yandex.ru, ag-eu11@yandex.ru

The article discusses the development trends of mesh dome structures, their design and architectural features. The stages of gradual change are studied both in the external appearance of buildings in which this technology was used, but also in technical solutions caused by certain environmental conditions or investor requests. The positive features of the engineering and aesthetic characteristics of the structural systems under consideration are revealed. Famous architects who became the founders of the development of these technical solutions and examples of their projects are given. In the article, using the methods of analysis, generalization and systematization of theoretical and design work on this topic, an analysis of three buildings was made. The considered buildings were built in different years, which allows us to trace the evolution of constructive and architectural solutions in different years. Exploring the architecture of various countries, you can make many discoveries about the architectural and design features of the modern trend in architecture and construction. All this made it possible to identify the main practical tasks facing modern architects and the demands of society for new types of skyscrapers. Mesh dome structures are considered from the point of view of the relevance of the application in our time and in the future.

Keywords: mesh structures, domes, energy-saving, environmentally friendly, unique buildings.

Сетчатые купольные конструкции получили своё первое воплощение в начале ХХ века, но на тот момент не могли соответствовать запросам людей и возможностям инженеров. Но- вый вектор развития этих технологий был задан относительно недавно, в связи с совершен- ствованием и повсеместным внедрением вычислительной техники. Это ставит нас перед про- блемой не изученности пути развития данного направления.

Цель: изучение тенденций развития сетчатых купольных конструкций и рассмотрение основоположников данных технологий.

82

Методологии исследования: исследование опирается на научно-исследовательские ме- тоды анализа, обобщения и систематизацию теоретических и проектных работ по данной теме.

Купол — один из древнейших архитектурных элементов. Он является характерной и своеобразной конструкцией многих сооружений, используемый во многих культурах. Куполь- ные сооружения укоренились как традиции разнообразных народов. Сетчатая оболочка — не- сущая строительная конструкция, начавшая своё распространение в архитектуре начиная с конца XIX века.

История смешения этих архитектурных элементов начинается лишь в 1926 году. Боль- шой купол, названный «Чудо Йены» и спроектированный Вальтером Бауэрсфельдом, распо- ложился на верхушке планетария, ознаменовав появление нового вида технических реше-

ний.[1]

Рисунок 1 - «Чудо Йены», Германия, 1926 г.

Тем не менее сооружение не привлекло должного внимания и подобные архитектур- ные приёмы начинали расцветать лишь к концу XX века. Именно с этого момента купольные сетчатые конструкции начинают всё больше использоваться для строительства. Ричард Род- жерс, Ренцо Пьяно, Норман Фостер и Николас Гримшоу начинают своеобразную эпоху всё возрастающего интереса к данным конструкциям. Они создают так называемый стиль «хай- тек», в котором преобладают гиперболические формы, сложная простота, технологическая це- лесообразность, конструкция и структура как орнамент, монументальность постройки. Для данных параметров наилучшим решением был выбор купольных сетчатых конструкций, удо- влетворяющих запросам обновляющегося архитектурного ландшафта города.

Ярким примером стала арена О2. Крышу удерживают 12 стометровых колон. Главный трос поддерживает сооружение и придает куполу необходимую форму. За счет правильно по- добранной и рассчитанной конструкции весь каркас здания весит меньше, чем воздух, нахо- дящийся в здании.[2]

83

Рисунок 2 - Арена О2, 2007 В последующие года частота постройки этого типа зданий сильно усилилось, так же

как и высота, габариты и сложность конструкций. Дальнейшее развитие и нахождение новых методов применения технологии было использовано Захой Хадид в своих проектах.

Именно так в отеле Morpheus в Макао отсутствуют несущие стены, компенсированные экзоскелетом. Тяжелые перекрытия так же отсутствуют в угоду поставленной задачи: обеспе- чить максимальное количество помещений с панорамным видом и исключить обыденные формы из образа здания.

Отель выглядит объемной конструкцией в виде прямоугольника (состоит из 2-х башен) с переплетением геометрических и биоморфных образов в дизайне. Металлический скелет здания плавными изгибами оплетает стеклянные стены, словно паутина самого Морфея. Мяг- кости и обтекаемости формам добавляют произвольные сквозные пустоты, условно разделя- ющие отель на 2-а блока. Отличительная особенность – сквозной центр и 3-и моста, соединя- ющие 2-а корпуса между собой. Мосты и формируют пустоты разной формы. Общая площадь здания составила 150 000 кв.м, высота здания в 40 этажей – 160 метров. В общей сложности было использовано 28 000 тонн конструкционной стали и 538,195 квадратных футов алюми- ниевой облицовки.

Алюминиевый экзоскелет имеет два слоя защитного покрытия, "включая антикорро- зийное покрытие и эпоксидную противопожарную защиту". Облицовочные панели "покрыты устойчивой к цвету лакокрасочной системой, которая запекается и прилипает к поверхности".

[3]

84

Рисунок 3 - Отель Morpheus в Макао, 2018

Таким образом практические задачи ставятся выше установленных традиций строи- тельства. Развивающиеся тенденции и растущие требования к постройкам в счёт условий окружающей среды или конечного назначения проекта приводят архитекторов к использова- нию купольных сетчатых конструкций.

Проблема экологии так же повлияла на строения. Ведётся активное озеленения горо- дов. Небоскрёбы стали одними из первых зданий в которых(буквально) закладывали последу- ющие насаждения. Экологичные материалы так же в большинстве своем применимы в куполь- ных сетчатых конструкциях, способных компенсировать их недостатки.

BIAD UFO - медиацентр Phoenix в пекинском парке Чаоянь – стал одним из таких. Его футуристический, обтекаемый образ как нельзя лучше вписывается в озеленение города. Внешняя лёгкость конструкции сопровождается значительной прочностью и аэродинамично- стью формы. Впечатляющая ресурсосберегательность здания обеспечивает положительный эффект так же и на окружающую среду. К примеру, форма здания позволяет дождевой воде скатываться вдоль конструктивных ребер мембраны и попадать по водоводам в подземную емкость. После фильтрации она применяется в системе ирригации и для обеспечения напол- нения и поддержания искусственных водоемов на территории парка. [4]

85

Рисунок 4 – BIAD UFO, 2012

Купольные сетчатые конструкции наиболее активно развивались и использовались в зданиях на протяжении последних 30 лет. За это время они успели не только плотно влиться в архитектуру городов, но и стать их достоянием и гордостью. Застройка стала более распро- страненной и уникальной, необычные формы и конструктивные решения преобразили атмо- сферу столиц, в которых они являются наиболее частым явлением.

Тем не менее развитие получила не только эстетическая сторона сооружений, но и практическая. Энергосберегающие конструкции применены в большинстве современных небоскрёбов, так как их нестандартная форма позволяет инженерам разрабатывать всё новые способы сокращения расходов энергии, а иногда и дополнительной её выработки.

Вывод: Сетчатые купольные конструкции имеют не долгую историю и малое распро- странение из-за многих сложностей связанных с расчётом строения. Но за время от своего создания до сегодняшнего дня они преобразились от небольших геодезических куполов до футористичных небоскрёбов, которыми гордятся страны. Эти сооружения начали обладать многозадачностью, практичностью и неповторимой эстетикой, за которую их ценят. Именно поэтому здания продолжают строить с применением данной технологии, преобразовывать их под нужды людей и совершенствовать.

Список литературы

1. Геокупольная оранжерея «Climatron» (США, 1960) [Электронный ресурс]. – Режим до-

ступа: https://biotop.life/world/climatron/ (дата обращения: 27.03.2022)

2.John Lautner [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://en.wikipedia.org/wiki/John_Lautner (дата обращения: 17.03.2022)

3.Дом, который умеет вращаться вокруг своей оси [Электронный ресурс]. – Режим доступа:

https://archi.ru/world/55514/kosmicheskaya-shishka (дата обращения: 17.02.2022)

4. Сферические (купольные) дома: конструкции, особенности планировки [Электронный ре-

сурс]. – Режим доступа: https://stroychik.ru/strojmaterialy-i-tehnologii/kupolnye-doma (дата обра- щения: 17.02.2022)

86

УДК 692.66

ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ТРАНСПОРТ В ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЯХ

Букаева И.А1., Веселова Е.А1.

1Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет, Нижний Новгород, e-mail: bukaeva.ilnara@yandex.ru

Вданной статье рассмотрены различные современные варианты организации лифтов в высотных зда- ниях. Первые высотные здания были построены в конце XIX века в США. Но ни одно высотное здание не могло нормально функционировать без лифта. Тогда и началась история лифтостроений.

При проектировании лифтов в высотных зданиях необходимо учитывать их отличие от лифтов в мало- этажных зданиях. Существует большое количество нюансов, которые влияют на безопасность и комфорт пассажиров, такие как форма лифтовой кабины.

Впервых высотных зданиях время ожидания лифтов было слишком долгим, поэтому были разработаны высокоскоростные лифты.

Затем произошел второй качественный скачок– появление многокабинных решений, что позволило зна- чительно сократить площадь, занимаемую под шахты и увеличить полезную площадь здания.

Также лифты могут выполнять еще одну важную функцию – это обеспечение пожарной безопасности вы- сотного здания.

И сейчас развитие лифтостроений не стоит на месте. До сих пор появляются новые предложения по реа- лизации вертикального транспорта в высотном здании. Немецкая компания ThyssenKrupp разработала пассажирский лифт MULTI, работающий по принципу магнитной левитации. Лондонское архитектурное бюро PLP Architectue предложила бестроссовые лифты на магнитной подушке под названием SkyPod.

Ключевые слова: высотное здание, лифты, высокоскоростные лифты, многокабинные лифты, пожарная безопас- ность.

VERTICAL TRANSPORT IN HIGH-RISE BUILDINGS

Bukaeva I.A.1, Veselova E.A.1

1Nizhny Novgorod state University of architecture and construction, Nizhny Novgorod, e-mail: bukaeva.ilnara@yandex.ru

This article discusses various modern options for organizing elevators in high-rise buildings. The first high-rise buildings were built at the end of the 19th century in the USA. But no one high-rise building can’t normal work without an elevator. Thus the history of elevator construction began.

In the time of designing elevators in high-rise buildings, it is necessary to take into account their difference from elevators in low-rise buildings. There are a large number of nuances that affect the safety and comfort of passengers, such as the shape of the elevator cabin.

In early high-rise buildings, waiting times for elevators were too long, that is why high-speed elevators were developed.

Then there was a second qualitative leap - the emergence of multi-cabin solutions, which made it possible to significantly reduce the area occupied by shafts and increase the useful area of the building.

Also, elevators can perform another important function - this is to ensure the fire safety of a high-rise building. And now the development of elevator construction does not stand still. Until now, there are new proposals for the implementation of vertical transport in a high-rise building. The German company ThyssenKrupp has developed the MULTI passenger elevator, which operates on the principle of magnetic levitation. London-based architecture firm PLP Architecture has come up with a cableless magnetic levitation elevator called the SkyPod.

Keywords: high-rise building, elevators, high-speed elevators, multi-cabin elevators, fire safety.

Вертикальный транспорт, и в частности лифты, являются обязательной составляющей высотного здания, без них невозможно нормальное функционирование любого высотного объекта – это и комфорт передвижения и пути эвакуации.

87

Лифт - это устройство для транспортировки людей и (или) грузов в зданиях (сооруже- ниях) с одного уровня на другой в кабине, которая перемещается по жестким направляющим, у которых угол наклона к вертикали не более 15°[1]. Лифты подразделяются на пассажирские, грузовые и специального назначения, например, предназначенные для перевозки пожарных подразделений. Необходимость оснащения здания лифтами зависит от этажности и заселен-

бинные лифты.

Существуют два вида многокабинных лифтов это DoubleDeck (Multi-Deck) и Twin. Double-Deck (Multi-Deck) [3, с. 328]. При данном виде многокабинных лифтов в одну шахту помещаются две лифтовые кабины (Рисунок 2а). Они выполнены в виде единой двухъярусной кабины, которая размещается на одной раме и одновременно обслуживает целых два смежных этажа. Каждая кабина может производить посадку и высадку пассажиров на любом этаже. Та- кая система наиболее эффективна в офисных зданиях, где происходит большое перемещение персонала по этажам. Преимуществом является увеличение грузоподъемности и сокращение количества остановок лифтов, благодаря чему, уменьшается площадь размещения шахт.

Вторым видом многокабинных лифтов является система Twin (Рисунок 2б). Данная си- стема пока еще не известна широко. Главным отличием от системы Double-Deck является то, что единой рамы в системе, а лифтовые кабины перемещаются в единой лифтовой шахте неза- висимо друг от друга. Это позволяет более гибко обслуживать этажи здания при той же самой площади шахты.

88

Рисунок 2. Многокабинные лифты:

а - система Double-Deck или Multi-Deck; б- система Twin

Кроме обеспечения вертикальных коммуникаций лифты в высотном здании могут вы- полнять еще одну важную функцию – это обеспечение пожарной безопасности высотного зда- ния [4]. Начиная с высоты 75 метров эвакуация людей и тушение пожара с использованием специальных подъемников, установленных на пожарных автомобилях невозможна, поэтому единственным путем доставки пожарных и спасателей к месту очага пожара являются лифты для транспортировки пожарных подразделений. В условиях нормальной эксплуатации высот- ного здания эти лифты ничем не отличаются от обычных, они работают как пассажирские, грузопассажирские или технические.

История развития лифтов в высотном строительстве насчитывает уже более 160 лет и современные лифты отличаются своей скоростью, комфортностью и надежностью, но в по- следнее время появляются новые предложения по реализации вертикального транспорта в вы- сотном здании. Например, инженеры немецкой компании ThyssenKrupp предложили и реали- зовали новый подход в организации лифтовых коммуникаций в высотном здании (Рисунок3). Компанией был разработан пассажирский лифт под названием MULTI, работающий по прин- ципу магнитной левитации[5]. Кабины лифта в шахтах двигаются как по вертикали, так и по горизонтали и благодаря этому, в здании может быть запроектирована сложная систем шахт,

89