VIII. "И когато излезе от храма, един от учениците Му каза: Учителю! Виж какви камъни и какви сгради! Исус му отговори: Виждаш ли тези големи сгради? Всичко това ще се разруши, за да не остане нито една камък върху друг тук.” Марк .13:1–2; Лука 21:5–6 Дълбоко и

Атриумът на един от американските хотели, собственост на Gaylord Hotels

бъдещето идва от настоящето
и се определя от пътя, който избираме днес

Прозрачните конструкции с голям обхват се превръщат в неразделна част от градската архитектура на 21 век. Най-добрите архитекти днес все повече създават невероятни комплекси от сгради, центърът на привличане, в който, определено пространствено ядро, са големи атриумни пространства - обемни, изпълнени със светлина и комфорт, добре защитени от негативни външни влияния и покрити с надеждни полупрозрачни покрития.
По-нататъшното активно развитие на такива структури вероятно ще бъде в състояние в близко бъдеще не само да разшири максимално комфортното и безопасно пространство на човешката среда, но също така ще направи възможно в бъдеще да променим облика на нашите градове и да подобрим текущото им състояние .

Архитектура на ерата на глобализацията

През цялото време на своята история хората са се стремили да се предпазят и предпазят от множество неблагоприятни и опасни влияния от заобикалящата ги среда. Топлината и студът, дъждът и вятърът, хищните животни и дивите хора винаги са били известен проблем за спокойния човешки живот. Ето защо от древни времена нашите предци са започнали да строят убежища за себе си, които, създавайки изкуствена среда, защитена от външни влияния, внасят повече от желания комфорт и безопасност в живота им. И възникващата архитектура, като удивителен и отличен инструмент на тези творчески човешки действия, от самото си начало и на всички етапи на развитие се опитва да използва максимално наличните технически възможности и съществуващите естетически възгледи в обществото, за да задоволи по-добре тези важни човешки потребности: както от комфорт, така и от сигурност.

Днес е настъпила ера на безпрецедентно технологично развитие и в строителна индустриятова направи възможно реализирането на почти всякакви, най-смелите архитектурни идеи. В тази връзка основните фактори, ограничаващи реализацията на всички значими проекти на съвременните архитекти днес, често вече не са липсата на технически възможности за изграждане на голям и сложен обект, а само някои наши субективни представи за него, като например: недостатъчната полезност на бъдещата структура, нейното ниско търсене и ниска рентабилност или бъдещото време за строителство е твърде дълго и продажната цена е висока. В същото време, с началото на бума в прилагането на принципите на „устойчивото развитие“ и „зеленото строителство“ в целия свят, присъствието на фактора екологична устойчивост на сградите също придобива все по-голяма тежест за тяхната строителство.

С отворени широки технически възможностиЗа развитието на архитектурата на 21-ви век, съвременните архитекти в своята работа, изглежда, трябва да започнат да отчитат повече значителното въздействие, което техните проекти имат върху развитието на градската среда. Очевидно е, че съвременните мегаполиси, превърнали се в заложници на изминалия път на своето развитие и продължаващия подход към тяхното развитие, постепенно се превръщат във все повече и повече многофакторен проблем за спокойствието и безопасността на своите жители.

Навлизайки в ерата на глобализацията, нашият свят се промени значително през последните години и днес едва ли е възможно да се намерят разумни оправдания за продължаващото формиране на претъпкан живот на хората в отделни точки на пространството. Нашето общество започва да разбира разрушителността на този процес, но градската архитектура, за съжаление, все още продължава да следва пътя на създаване на високи проекти и уплътняване на градското развитие, като по този начин провокира още по-голяма концентрация на населението в определени точки на вече прекомерно пренаселено пространство.

В същото време, разполагайки с модерни технологии и използвайки колосалното си въздействие върху живота на обществото, архитектурата на 21 век може не само да увеличи максимално удобното и безопасно пространство на човешката среда, но също така може и трябва да се опитва стъпка по стъпка, да променим радикално облика на нашите градове и да подобрим текущото им състояние. Освен това Архитектурата, като ненадминат господар на пространството, времето и въображението на много хора, със сигурност все повече ще допринася за появата на принципно нови екоградове и екоселища.

Град под купола

Мечтата за полупрозрачни покрития, които предпазват улиците и градските блокове от дъжд и сняг, се заражда у хората отдавна. Но едва с настъпването на индустриалната революция, която донесе широки технически и финансови възможности, реализацията на такива проекти става осъществима. Едва през втората половина на 19 век в повечето големи градове на Европа и Америка се появяват големи стъклени аркади с редици от скъпи магазини и уютни кафенета. И една от първите забележителни перли от този период на развитие на големи остъклени атриумни пространства е известната Galleria Vittorio Emmanuel II в Милано, отворена за посетители през 1877 г.

Фиг.2. Галерия на Виктор Емануил II в Милано.

Тъй като прогресът не може да бъде спрян, активното участие в него, а не оставането в периферията на историята, е задача на всички велики държави. Ето защо от втората половина на ХХ век строителната наука в СССР, САЩ и някои други страни вече сериозно работи върху възможността за защита на своите градове с големи полупрозрачни куполи от: нежелани метеорологични явления, отрицателни характеристики на местния климат, прекомерните нива на слънчева радиация и други неблагоприятни за човека влияния от външната среда. През последните години можем да добавим към списъка с фактори, стимулиращи по-нататъшни изследвания в тази насока: бързи и непредсказуеми климатични промени на планетата, заплашително нарастване на замърсяването заобикаляща среда, нарастващата заплаха от екстремизъм, както и желанието на хората да намалят изключително високите енергийни разходи на своите градове.

Днес създаването на полупрозрачни защитни конструкции с голям обхват (наричани по-нататък LSPS), в които има много естествена светлинаи комфорт, засилен както никога досега. Появяват се нови идеи и се създават различни уникални проекти - като Купола над Хюстън - и някои от тези невероятни проекти вече се изпълняват. Така в Астана с помощта на английски инженери и турски строители беше построена 100-метрова (без височината на шпила) полупрозрачна палатка, в която се помещаваше най-големият и представителен търговски и развлекателен център в Казахстан.

Още по-удивителна и грандиозна структура е създадена в Германия - това е центърът за водни развлечения Tropical Islands, който има вътрешен обем от около 5,5 милиона кубически метра. м и с право е най-голямата полупрозрачна сграда в света по този показател днес.

Фиг.3-5. Воден развлекателен център "Тропически острови" в Германия

Важен етап в развитието на обемните полупрозрачни конструкции беше научното обосноваване на възможността за тяхната осезаема ефективност - както в енергийната ефективност, така и в значително намаляване на топлинните загуби, като същевременно значително разширява новосъздаденото удобно и търсено обществено пространство.

Заслугата за това оправдание е на английски и американски архитекти и учени, но на първо място можем да откроим работата на Тери Фарел и Ролф Лебенс, които на границата на 70-80-те години на ХХ век създават концепцията за „ буферно мислене”. Резултатът от тази концепция беше активното въвеждане на „буферния ефект“ или „принципа на двойното заграждение“ в световната архитектурна практика.

При изследване на въпроса за възможността за създаване на ефективни големи атриумни пространства бяха идентифицирани затоплящи, охлаждащи и трансформируеми видове атриуми. Оттогава са изминали само малко повече от 30 години, но дори и през този кратък период от време модерните атриумни пространства са завладели целия цивилизован архитектурен свят (снимките на американски атриуми, дадени в тази статия, са малка част от съществуващото множество и разнообразие атриумни пространства, построени през годините). За съжаление съвременна Русия в този смисъл все още няма големи постижения.

Съгласявайки се със съществуващите аргументи на експертите относно целесъобразността на използването на големи атриумни пространства в съвременната архитектура и без да се опитва да оспорва техните заключения, авторът на статията предлага допълнително да се разгледа възможността как с помощта на многолентови кабелни конструкции , за създаване (покриване) на такива пространства по-евтино и по-надеждно, а също и без особено ограничение от размера на атриумите, въвеждайки нова технологияпокриващи големи разстояния. Изглежда, че в руските условия дори само създаването на най-простата втора ограда (буферно пространство) около градските блокове ще позволи разумно да се използват тези многобройни топлинни загуби на покрити сгради, които няма да бъдат безвъзвратно разтворени в околното пространство, а ще осигури отопление за получените атриумни пространства. Само благодарение на висококачествено полупрозрачно защитно покритие, температурата в такива атриумни пространства през зимата може да бъде с 10-15 градуса по-висока от външната.

През лятото, в допълнение към разумното, регулируемо частично засенчване на вътрешното пространство, от прекомерна слънчева радиация и прегряване, е възможно да се предвиди отваряне на вентилационни отвори в полупрозрачното покритие, както и да се изпълнят други добре познати и ефективни методи за създаване на комфортен микроклимат в целия полупрозрачен комплекс. Очевидно създаването на комфортен и стабилен микроклимат в едно голямо затворено пространство ще бъде много по-лесно и по-евтино, отколкото осигуряването на същите комфортни условия едновременно в хиляди малки стаи.
Самото естество на обемните полупрозрачни структури ни насърчава да отхвърлим някои от стереотипите на нашето мислене при решаването на подобни проблеми и да погледнем по нов начин възможността за създаване на комфортна среда в новите условия на големи обемни пространства. В същото време вече има нови ефективни технически решения, които използват важните предимства на големите пространства и позволяват да се осигурят стабилни комфортни условия за цялото вътрешно пространство на БСЗС при значително по-ниски енергийни разходи.

Междувременно възможностите за използване на многолентови кабелни покрития изглеждат по-широки. По този начин процесът на изграждане на екоградове, който все още е в начален стадий и плахо се обявява, също не може да се представи без светлопрозрачни конструкции с голям обхват. Бих искал да мисля, че 21-ви век, след като оцени новата полупрозрачна архитектура с голям обхват, активно ще я развива и подобрява, а също така ще се опита да я използва, за да направи бързо пробив в градското планиране, заменяйки скучния, енергийно неефективен и небезопасна бетонна джунгла на съвременните мегаполиси с удобни, комфортни и екологични градове.

Ориз. 6-11 Masdar City (илюстрации от Foster + Partners).

Най-амбициозният и помпозен проект за екоград днес може да се нарече Masdar City. Това е може би първият наистина сериозен опит за интегриран подход за организиране на града на бъдещето - захранван с енергия от възобновяеми източници (слънце, вятър и др.) и притежаващ устойчива екологична среда с минимални емисии на въглероден диоксид в атмосферата, т.к. както и система за пълно рециклиране на отпадъци от градски дейности.
За съжаление, мястото, избрано за изграждането на Масдар Сити, не беше най-успешното и бъдещите жители и работещи организации все още ще трябва да изпитат някои от неудобствата на местоположението на този ъгъл на пустинята. Толкова е очевидно, че техническите решения, включени в градския проект, няма да могат напълно да се справят с 50-градусовите летни горещини (изключение ще бъдат затворените пространства, включително всички атриуми). Дъждовните периоди през декември-януари, а по-късно и сезонът на гъстите мъгли също няма да бъдат комфортни за жителите на новия град. И ако си спомним доста честите зимно-пролетни пясъчни бури в тази част на пустинята, ще разберем, че без широкообхватни полупрозрачни покрития, покриващи и предпазващи градските блокове от тези местни природни явления, жителите на града периодично ще трябва да изпитват определени неудобства.
Концепцията, предложена по-долу за изграждането на полупрозрачни конструкции с голям обхват, се вписва добре в проекти като Masdar City и, изглежда, е доста способна да помогне на такива проекти да спестят пари както при изграждането, така и при експлоатацията на модерни градове. А също и да направим тези градове по-безопасни и удобни.

Фигура 6-11. Ето как бъдещият Masdar City може да бъде видян в цветни рекламни брошури и илюстрации на списания (илюстрации от Foster + Partners).

През 2012 г. руски инженери разработиха концепция за покриване на големи участъци, която днес е технически достъпна и ефективна в изпълнението, позволяваща изграждането на различни сгради и конструкции с голям обхват. Идеята е да се създаде многолентово кабелно покритие върху комплекс от сгради, което, блокирайки големи разстояниямежду носещите сгради, ще може да понесе всякакви проектни натоварвания и ще създаде единно трайно и надеждно полупрозрачно покритие за целия комплекс. Покритието ще осигури възможност за поддържане на постоянни и комфортни параметри за хората в затвореното вътрешно пространство на такъв обект: температура, влажност, подвижност и чистота на въздуха, осветеност, безопасност и др.
Идеята за многолентови кабелни системи се основава на добре познатите принципи на окачени конструкции, които са широко използвани в света за изграждане на сгради и конструкции с голям обхват повече от половин век. Но висящите конструкции не са станали по-широко разпространени в дългосрочното строителство поради някои от техните недостатъци. По този начин сградите с голям обхват с окачени покривни конструкции по правило не могат да осигурят наклон на покрива към външната страна на сградата, което създава допълнителни трудности при отстраняването на валежите от покрива. В допълнение, създавайки много значителни хоризонтални натоварвания във високи опори, въжените конструкции принуждават строителите да разрешат този проблем с допълнителни финансови инвестиции в мощни опори за тези натоварвания. Но основният недостатък на висящите конструкции е тяхната висока деформируемост под въздействието на локални натоварвания.

Многолентовите кабелни системи успяха да преодолеят изброените недостатъци на дългопролетните въжени покрития и дори създадоха възможност за успешно покриване на много по-големи разстояния, което днес може да даде нов тласък на развитието на дългопролетното строителство.

Известно е, че покриването на големи участъци по всяко време на развитието на нашата цивилизация интересува и привлича вниманието не само на архитекти и строители, но и обикновените хора. Създаването на величествени структури с големи разстояния винаги е било показател за напредналото развитие на инженерството, както и за техническата и финансова мощ на страните, способни да изградят такива структури.

Какво е многолентово въже и как работи?

За да разберем как работи покритието на кабела с няколко колана, трябва да си представим дизайна на всяко известно покритие с голям участък, което е било използвано за блокиране на участъка между две носещи сгради. (например пространствена напречна плоча). Ако обхватът е достатъчно голям, тогава това покритие неизбежно ще се огъне под собствената си тежест и когато е изложено на допълнителни външни натоварвания (от сняг, вятър и т.н.), може да се срути. Но за да не се случи това и дългопролетното покритие да се срути, под него опъваме високоякостни стоманени кабели на няколко реда (пояси), от една опорна сграда до друга, опъваме ги и ги монтираме (на определени разстояния по дължината на кабелите) между ремъците на получените кабелни системи, дистанционни стълбове и между съседни кабели във всички ремъци на кабелната система - дистанционери и/или опънати проводници. Многолентовото обвързване помага да се гарантира, че при всяка дължина на участъка кабелната система е двойно изпъкнала и поддържа въпросното провиснало покритие отдолу.

В същото време в покритието, поради напрежението на кабелите и работата на дистанционните стълбове, не само ще изчезне получената деформация, но и ще се появи деформация с обратен знак - нагоре. Това позволява на покритието не само да не се срутва под въздействието на екстремни натоварвания върху него, но, напротив, ще допринесе за възможността то да поеме значителни допълнителни натоварвания, в съответствие с конструктивните характеристики на кабелната система, която ще бъде възложена към него от проекта.
Експертите разбират, че система от предварително напрегнати кабелни конструкции, поддържащи твърдо, издръжливо и стабилно покритие, е невъзможна без мощни опорни елементи (получаващи хоризонтални компоненти от тягата на кабелната система), както и стабилизираща система, която поема всички временни натоварвания върху покритието , включително отрицателно налягане на вятъра . Поради това предложената концепция за изграждане на БСЗС отчита всички условия, необходими за тези структури.
Така че, за да се направи покритието на многолентовия кабел непроменимо под въздействието на временни натоварвания, допълнително се предвижда с помощта на въжени въжета да се добави допълнително натоварване към покритието с изчислената стойност. В същото време покриващите профили са прикрепени към основите на носещите сгради, което избягва увеличаването на натоварването върху тези основи от допълнителното тегло на дългопролетното покритие, причинено от напрежението на момчетата.

В резултат на съвместната работа на многолентовата кабелна система и разположеното върху нея остъклено рамково покритие се формира единично, леко и надеждно полупрозрачно кабелно покритие с голям обхват, което днес е в състояние да покрие разстояния от 200-350 метра или по.
Ясно е, че покривното покритие, основата на което са многолентови кабелни системи с дълги разстояния, може, ако желаете, да бъде направено от всеки хидротоплоизолационен материал, включително полупрозрачен. Например при условия ниски температуриоколния въздух, най-добрият полупрозрачен материал днес са многокамерните прозорци с двоен стъклопакет.

Предимствата на многолентовите кабелни системи пред известните в момента технически решения, използвани за покриване на големи участъци, са очевидни. Това е много значителна здравина и надеждност на такива системи, отлична носеща способност, лекота на конструкциите, възможност за покриване на значително по-големи разстояния, по-добра пропускливост на светлината на покритието, няколко пъти по-ниска консумация на метал от конструкции и в резултат на това относително ниската цена на цялото покритие.

Приложение на многолентови кабелни системи.

Трябва да се отбележи, че технологията за покриване на големи и изключително големи участъци с помощта на многолентови кабелни системи ще направи възможно изграждането на конструкции с голямо разнообразие от обеми, форми и цели. Това могат да бъдат: най-големите хангари и производствени цехове, закрити стадиони за лека атлетика и футбол, обществени пространства с дълги разстояния, развлечения и център за пазаруване, жилищни зони под полупрозрачна обвивка, големи стъклени пирамиди и куполи (които могат да поберат голямо разнообразие от многофункционални комплексинедвижими имоти или корпоративни центрове). Многолентовите кабелни системи също могат да бъдат полезни при изграждането на нов дизайн на висящи мостове с голям размах, особено на места, където изграждането на други видове мостове е невъзможно или твърде скъпо.

Фиг. 12. Светопрозрачна конструкция под формата на ПИРАМИДА с височина 200м.

Изглежда, че изграждането на светопрозрачни комплекси с голям обхват трябва да се развива като блоково развитие. И един от най-зрелищните и оптимални първоначални варианти за такова функционално развитие може да бъде например формата на полупрозрачен блок под формата на правилна четириъгълна ПИРАМИДА (фиг. 11) със следните параметри:

• височина на пирамидата – 200 м;
• размери на основата - 300х300 м;
• базова площ (територия, защитена с полупрозрачни покрития) – 9,0 ха;
• площ на ограждащи конструкции - 150 000 m2;
• геометричният обем на пирамидата (P200) е 6,0 милиона кубически метра.

В такъв остъклен квартал, за да не се претрупва вътрешното пространство на комплекса, е разумно да има само 320-450 хил. кв.м полезна площ (надземна), заета от търговски и/или жилищни имоти и разположена основно в поддържащите сгради на този полупрозрачен комплекс. Останалият обем на конструкцията (повече от 4,0 милиона кубически метра) са многофункционални атриуми.

За сравнение, с увеличаване на височината на такава пирамида P200 (геометрично идеалната пирамида има съотношение 3:4:5) само с 50 метра, параметрите на P250 ще бъдат: основа - 375x375 m; Sbas = 14,1 хектара, Sglass = 235,0 хил. кв.м. Ще има почти двукратно увеличение на вътрешния обем на полупрозрачната конструкция, който в този случай ще бъде равен на 11,7 милиона кубически метра, а броят на площите, заети от търговски имоти, може да нарасне до 0,8 - 1,0 милиона. квадратни метра. Освен това особено привлекателното е, че площта на ограждащите конструкции на пирамидата P250 почти ще се удвои! по-малко от общата площ на ограждащите конструкции на вътрешни носещи сгради. Специалистите трябва да разберат важността на това съотношение.
С по-нататъшно увеличаване на вътрешния обем на BSZS и придаване на куполообразна форма, намаляване на съотношението на площта на ограждащите конструкции на полупрозрачния комплекс към сумата от всички полезни площи вътрешни пространства(както и на сумата от площите на ограждащите конструкции на вътрешните сгради), ще се променят в много приятна прогресия, т.е. процесът на такова строителство ще става все по-икономически привлекателен!

Спортни центрове с полупрозрачно покритие.
Друга обещаваща област за използване на многолентови кабелни полупрозрачни покрития днес изглежда е изграждането на закрити футболни стадиони и други сгради с голям обхват. спортни съоръжения. Всяка година търсенето на закрити спортни стадиони в света се увеличава (например не само европейците и северноамериканците строят големи закрити стадиони за себе си, но и по-малко богати страни като Аржентина и Казахстан наскоро построиха такива структури, а Филипините сега строи, както се казва, най-големия закрит стадион в света). В очакване на подготовката за футболния шампионат през 2018 г. търсенето на такива съоръжения може да се появи и в Русия.

Уникалността и високата цена на съществуващите в момента спортни конструкции с голям обхват (с обхват от 120-150 m или повече) се крие във факта, че всяка такава конструкция се изпълнява с максималните възможности на строителната индустрия на мястото на нейното изграждане. , е свързано с множество сложни и точни изчисления на носещи конструкции, повишена отговорност и значителна материалоемкост на реализираните решения. Недостатъците на таваните на всички тези конструкции с голям обхват са едни и същи: те са сложни, обемисти, металоемки и следователно нерационални и изключително скъпи. В допълнение, поради мощните носещи метални конструкции на покритието, изолацията на всички закрити стадиони днес е изключително ниска, което прави много трудно поддържането на естествената тревна настилка на съвременните спортни арени в правилно състояние.

Фиг. 13. Футболен стадион в Полша. На ЕВРО 2012 г.
Фиг. 14. Стадион Уембли е най-известният стадион в Англия

Изглежда, че използването на полупрозрачни многолентови кабелни покрития трябва радикално да промени това неблагоприятно състояние на нещата при изграждането на сгради с дълги разстояния. спортни съоръжения(скиците на фиг. 15-19 показват един от възможни вариантиза изграждането на сравнително евтин закрит многофункционален спортен комплекс).

Ориз. 15-18 скици на голям закрит стадион.
.
1 и 2 – сгради, които служат като носещи конструкции за светлопрозрачното покритие;
4 – многолентови кабелни системи;
10 – опънати въжета;
11 – 3-лентов кабелен полупрозрачен капак;
18 и 19 – трибуни за зрители;
21 – самоносещи светлопрозрачни конструкции

Ориз. 19. Разрез на 3-ремъчна кабелна прозрачна обвивка (виж обозначение 4 и 11 на фиг. 17)

5 - метален кабел с висока якост;
6 - колан за покриване на кабели;
7 - дистанционна стойка;
8 - хоризонтален дистанционен разтег:
12 - полупрозрачни покривни елементи;
13 - рамкова структура на полупрозрачното покритие.

Многолентовите кабелни системи (4) (припокриващи се между опорите (1 и 2) са наклонени навън от конструкцията поради разликата във височините на носещите сгради и са основата за поставяне върху тях на плъзгащо се полупрозрачно покритие (11), изработени от рамкови конструкции (13) и светопрозрачни елементи (12).
Многолентовата кабелна система, въжетата (10) и други специални технически решения ще осигурят на покритието на кабела необходимата твърдост и устойчивост на възприемане на всички проектни натоварвания.
Между носещите сгради (1 и 2) по контура на външните стени на стадиона са предвидени самоносещи светопрозрачни конструкции (21), които правят контура на външните стени затворен.
Използването на многолентови кабелни покрития ще може да осигури на всички нови стадиони най-простия, надежден и сравнително евтин дизайн на полупрозрачно покритие, като в същото време осигурява по-добра изолация на арената, отколкото при всички закрити стадиони, построени до момента .

Изграждането на дълги многолентови кабелни прозрачни покрития днес не е много трудна задача, тъй като в строителната практика има дългогодишен опит в използването на дълги кабелни покрития, които основно използват същите технически решения, материали, продукти и оборудване и същите технически специалисти.

Голям и красив, закрит и удобен модерен спортен център е необходим на всеки развиващ се град, не само за провеждане на спортни състезания в прилични условия през цялата година, но и за широко приобщаване на градското население към активен спорт и тяхното лично здраве. За тази цел един многофункционален спортен комплекс може да включва не само висококачествено футболно игрище, множество фитнес зали, басейни и фитнес центрове, но и всякакъв избор от съоръжения за развлекателни и образователни тренировки по различни спортове, както и високата част на спортен комплекс, при желание може да приеме хотелски и офис центрове в близост до профила на обекта.

С помощта на най-добрите специализирани строителни компании (например френските " Freyssinet International & Cie"или японски "TOKYO ROPE MFG.CO, LTD.", които са световни лидери в проектирането и производството на вантови конструкции), е възможно днес да започне изграждането на предложените полупрозрачни обекти с голям обхват.

Фиг. 20. Куполообразна защитна конструкция с полупрозрачно покритие.

Перспективи за архитектурата на светлопрозрачни комплекси с голям обхват.

Огромните атриумни пространства на BSZS могат да съчетаят много задачи. Например атриуми с обем от милиони кубични метри ще могат да поберат едновременно най-големия луксозен воден парк, пълноценен спортен стадион и много повече. Но изглежда, че в бъдеще повечето БСЗС ще предпочетат възможността да разположат в своите атриумни пространства обширни и уютни озеленени градини със спортни и детски площадки, фонтани и водопади, заграждения с екзотични животни и живописни езера, открити басейни и кафенета на тревните площи. В крайна сметка всяка такава вечнозелена цъфтяща градина ще даде възможност на жителите и гостите на БСЗС да общуват ежедневно с дивата природа - както в най-горещите летни месеци, така и в дългите дъждовни дни на есента, и в снежните студени месеци на зимата.

Борците за опазване на природата трябва да харесат факта, че по време на изграждането на БСЗС се засилва процесът на проникване на живата природа в огромните изкуствени полупрозрачни конструкции. Чрез заемане на специално подготвени за това пространства в БСЗС и формиране на устойчиви екосистеми в тях (с активната помощ на човека), природата ще може да изпълни качествено архитектурните обекти на бъдещето, като ги направи по-функционални и по-привлекателни за хората. В същото време в атриумните пространства, организирани от хората, несъмнено ще се случи най-добрият BSZS, мутуализъм (взаимноизгодно съжителство) на природата и човека.

Фиг.21-22. Атриуми на американски хотели, собственост на известните Gaylord Hotels.

Положителните резултати, които ще се получат при изграждането на БСЗС напълно отговарят на нуждите на съвременното градоустройство. Това е икономическата и екологична привлекателност на структурите; интензивно развитие на изкуствените човешки местообитания, тясно свързани с природната среда и осигуряване на Високо качествоЖивотът на хората; формирането на нов тип екоградове и подобряването на екологичната ситуация в съществуващите мегаполиси; появата на нови популярни области за развитие на техническия прогрес и значителни икономии на природни ресурси.

По много критерии БСЗС отговаря най-добре на принципите на Зелените сгради и ще допринесе не само за подобряване на качеството на строителните проекти, но и за опазване на околната среда.

Изграждането на БСЗС ще помогнерешиследните важни задачи на „устойчивото развитие” и изискванията на „зелените” стандарти LEED, BREEAM, DGWB:
- намаляване на потреблението на енергия и материални ресурси от сградите;
- намаляване на неблагоприятните въздействия върху естествените екосистеми;
- осигуряване на гарантирано ниво на комфорт в човешката среда;
- създаване на нови енергоефективни и енергоспестяващи продукти, нови работни места в секторите производство и поддръжка;
- формиране на обществено търсене на нови знания и технологии в областта на възобновяемата енергия.

Атриумите от полупрозрачни конструкции със сигурност ще върнат нашите дворове към предишната им актуалност и уместност, като новосъздадено обществено пространство, очарователно в много отношения, освободено от автомобили и изпълнено с слънчева светлина, уют, комфорт.

Конструктивните характеристики на BSZS и тяхното разумно използване ще позволят в бъдеще да се оптимизира конструкцията на такива конструкции по такъв начин, че изграждането на комплекс от сгради, покрити с полупрозрачен купол, ще бъде много по-евтино от изграждането на същия комплекс от сгради при същите условия, но без защитен купол.
Така че, очевидно е, че цената на полупрозрачното покритие и експлоатационните разходи (при правилно и целенасочено движение в тази посока) ще намалеят с увеличаване на обема на конструкцията (не в абсолютно изражение, а спрямо разходите за 1 квадратен метър полезна площ). Това естествено заключение се потвърждава от обикновената логика, здравия разум и математиката.
А няколкократното намаляване на площта на ограждащите конструкции на BSZS, спрямо сумата от площите на ограждащите конструкции на вътрешните сгради, неизбежно ще доведе до намаляване на потреблението на енергия за отопление на комплекса BSZS и за неговата климатизация, спрямо същия обем на обикновени сгради, които не са защитени от полупрозрачна обвивка.
В същото време всички вътрешни сгради на BSZS ще имат опростено покритие външни стени(без скъпи покрития и липса на изолация), а отворите на прозорците не е задължително да бъдат остъклени с двоен стъклопакет, което неизбежно ще се отрази на цената на основите. Основните отоплителни и климатични системи на вътрешните сгради могат да бъдат преместени в атриумни пространства, което прави вътрешните жилищни и офис пространства по-прости, по-ефективни и т.н.

Новите еко-градове в бъдеще, изглежда, може да се състоят главно от BSZS, разположени близо една до друга и възможно най-автономни. Такива полупрозрачни конструкции ще бъдат изградени сред дивата природа и интегрирани в естествения ландшафт, а също така ще бъдат свързани помежду си и с други градове чрез най-модерните високоскоростни транспортни комуникации. Това вероятно ще доведе не само до пълен отказ от много жители на екоградовете на бъдещето от лични Превозно средство, поради тяхната безполезност, но също така ще могат да премахнат трайно местата на опасно пресичане на потоци от хора с потоци от автомобили.

Но най-важният резултат от изграждането на еко-устойчиви светопрозрачни конструкции с голям обхват е разширяването и подобряването на комфортна среда за хората, без отрицателни последици за природата.

Санкт Петербург
09.06.2013 г

Бележки :
. Купол над Хюстън" - http://youtu.be/vJxJWSmRHyE ;
. Най-голямата палатка в света
- http://yo www.youtube.com/watch utu.be/W3PfL2WY5LM ;
. "Тропически острови" - www.youtube.com/watch ;
. град Масдар - www.youtube.com/watch;
. Висящ мост с дълъг обхват -
.

Библиография :
1. Марк Витрувий Полион, de Architectura - дело на Витрувий в превод на английскиГвилта (1826);
2. Л. Г. Дмитриев, А. В. Касилов. "Вантови покрития". Киев. 1974 г.;
3. Зверев А.Н. Дългопролетни тротоарни конструкции за обществени и промишлени сгради. Санкт Петербургски държавен строителен университет - 1998 г.;
4. Кирсанов Н.М. Окачени и вантови конструкции. Стройиздат - 1981 г.;
5. Смирнов В.А. Висящи мостове с големи участъци. Висше училище.1970 г.;
6. Евразийски патент № 016435 - Защитна конструкция с полупрозрачно покритие с голям размах - 2012 г.;
7.

Фиг.23-28. Атриуми на американската верига луксозни хотели "Gaylord Hotels".

Съвременните инженерни и строителни технологии позволяват изграждането на уникални конструкции с голям обхвати пространствени конструкции, които имат разстояния между носещите опори над 40 метра, което ги прави надеждни и функционални. Най-често това са заводски машиностроителни и корабостроителни цехове, хангари, паркинги, стадиони, гарови сгради, театри и галерии.

Металните конструкции с голям обхват имат еластичност и ви позволяват да създавате различни видове интерфейси за изграждане на изразителни геометрични форми и архитектурни решения с всякаква сложност. Освен това те съдържат много концентратори на стрес. Правилното и равномерно разпределение на високите носещи натоварвания между структурните елементи е важно, тъй като под въздействието на естествената гравитация на конструкцията и колебанията на външни фактори могат да възникнат опасни повреди.

Конструкциите, базирани на греди с голям обхват, са изложени на особен риск от развитие на деформации и пукнатини по време на строителството и по време на експлоатация, които впоследствие водят до разрушаване. Поради това те изискват постоянно наблюдение в реално време и наблюдение на състоянието им, за да се осигурят условия за безопасност.

Типични причини, които причиняват проблеми в сгради с голям диапазон:

• лошо проведени геофизични и геодезически проучвания, замяна на експерименталните изчисления с моделиране;
• грешки при проектирането, грешни изчисления при определяне на натоварванията и местоположението на геометричните центрове, изместване на оси, нарушаване на принципите на праволинейност или твърдост на елементите;
• нарушение на производствените технологии или правилата за монтаж на конструкции, неправилни връзки на възли, използване на неподходящи строителни материали(например избор на вид стомана, която не е подходяща за конкретни условия);
• неравномерни седиментни процеси, засягащи стабилността и целостта на основите, носещите елементи, сводовете и таваните;
• неправилна експлоатация, необичайни натоварвания и аварийни въздействия;
• временно износване;
• влиянието на неблагоприятни природни фактори (налягане на вятъра, изместване на почвените слоеве и движение подземни води, сеизмични процеси, температурно-влажностни условия, при които настъпва ръждясване на метални конструктивни елементи, разрушаване на бетон и др.);
• вибрации, създадени от трафика и близките строителни работи.

В резултат на въздействието на тези фактори и причини възникват деформации на основните опори и загуба на тяхната носеща способност, деформации и измествания на гредите на обхвата и прогресивно разрушаване. Това създава опасност за човешкия живот и води до икономически загуби, свързани с необходимостта от компенсиране на щети от аварии и извършване на ремонт.

Мониторинг на състоянието на обекта

Мониторингът на сгради и конструкции с голям обхват ви позволява да проследявате физическото износване и намаляването на носещата способност инженерни конструкции, идентифициране на неблагоприятни промени, появата на дефекти и повреди, откриване на опасни състояния на напрежение и деформация, наблюдение на тяхното превишаване на граничните стойности, предвидени от проекта, своевременно уведомяване за превишаване на установените коефициенти на надеждност и максимално допустимите отклонения на наблюдаваните параметри.

Мониторингът се извършва с помощта на специални високоточни измервателни уреди, устройства за управление, регистратори на значими параметри и индикатори за надеждност, които улавят електромагнитни и ултразвукови вибрации, сензори и геодезически маркери, компютъризирани диспечерски конзоли, автоматично оборудванеи алармени системи.
Сградите с голям обхват са оборудвани с инженерни системи за наблюдение и контрол, които са информационно свързани с дежурните и диспечерските служби на Министерството на извънредните ситуации. Такива системи позволяват да се събират данни едновременно от много предаватели и според различни параметри. Тази информация се влива в един център, интегрира се, анализира се с помощта на определени алгоритми и в крайна сметка произвежда схематичен и визуално представен резултат, показващ състоянието на изследваната структура.

Въз основа на това специалистите по мониторинг могат да съставят заключения, прогнози и доклади с разумна диагностика на обекти, препоръки и програми за ефективни мерки за отстраняване на съществуващи дефекти и дестабилизиращи фактори, минимизиране на рисковете и заплахите от извънредни ситуации, избягването им и предотвратяването на щети. В случай на извънредни ситуации и извънредни ситуации, спасителните служби се информират своевременно за тях.

Специалисти по инженеринг и строителен мониторинг

Компанията SMIS Expert разработва системни решения за оценка на уязвимостта и диагностика на проблеми на конструкции с големи разстояния, поддръжка за мониторинг на строителството и експлоатацията на сгради за различни цели. Разполагаме с богат опит и висококвалифицирани специалисти. Използваме съвременни научни познания и иновативни технологии. Извършваме професионално геодезическо наблюдение и изследване на всички видове обекти за определяне на степента на тяхната надеждност, безопасност и дълготрайност. Ние продаваме високо прецизна измервателна техника и инструменти.

Въпрос 59. Проектни решения за системи с голям обхват. Натоварвания, действащи върху конструкции с голям обхват. Оформление на рамки за покрития с голям обхват

Рамките на дълги покриви с носещи системи на греди и рамки имат схема на оформление, близка до рамките промишлени сгради. При големи разстояния и липса на кранови греди е препоръчително да се увеличат разстоянията между основните носещи конструкции до 12-18 м. Системите за вертикални и хоризонтални връзки имат същите цели като в промишлените сгради и са разположени в подобен начин.

Оформлението на рамковите покрития може да бъде напреченкогато носещите рамки са поставени напречно на сградата и надлъжно, характерни за хангарите. При надлъжно оформление основната носеща рамка се поставя в посока на по-големия размер на плана на сградата и върху нея се опират напречните ферми.

Горните и долните корди на носещите рамки и напречните ферми са развързани с напречни скоби, осигуряващи тяхната стабилност.

В сводестите системи стъпката на арките е 12 m или повече; Основните греди са положени по дъгите, върху които лежат напречните ребра, поддържащи покривната настилка.

За големи разстояния и височини на основните носещи системи (рамки, арки) се използват пространствено стабилни блокови конструкции чрез сдвояване на съседни плоски рамки или арки (фиг. 8), както и чрез използване на триъгълни секции на арки. Дъгите са свързани по ключ чрез надлъжни връзки, значението на които за здравината на конструкцията е особено голямо, когато стрелата на повдигане на дъгите е голяма, когато общата им деформируемост се увеличава.

Напречните скоби, разположени между външната двойка арки, се изчисляват върху налягането на вятъра, предавано от крайната стена на сводестото покритие.

ВЪПРОС 60.Гредови конструкции с голям обхват. Техните предимства и недостатъци. Конструктивни решения. Натоварвания, действащи върху гредови конструкции. Основи на изчисляване и проектиране на гредови конструкции.

Гредови конструкции

Конструкциите с дълги греди се използват в случаите, когато опорите не могат да издържат на натиск.

Гредовите системи за големи разстояния са по-тежки от рамковите или арковите системи, но са по-лесни за производство и монтаж.

Гредовите системи намират приложение предимно в обществени сгради – театри, концертни зали, спортни съоръжения.

Основните носещи елементи на гредовите системи, използвани за участъци от 50-70 m или повече, са ферми; Плътните греди с големи разстояния са нерентабилни по отношение на потреблението на метал.

Основни предимствагредовите конструкции се характеризират с прецизна работа, липса на натискни сили и нечувствителност към слягания на опори. Основен недостатък– относително висок разход на стомана и висока височина, причинени от големи летящи моменти и изисквания за твърдост.

Ориз. 1, 2, 3