Сибирский федеральный университет

Исследователями разработан ряд креативных форм для перекрытия зданий общественного назначения, малых архитектурных сооружений (беседок, парковых павильонов), терминалов аэропортов и спортивных стадионов. Результаты научно-практической работы опубликованы в авторитетном журнале 1-го квартиля Engineering Structures.

«За два года совместной работы с научной группой Университета Гранады я приняла участие в исследовании, результатом которого стала разработка двух каталогов пространственных оболочек — куполов и перекрытий, а также написание научных статей. Изначально мы работали с куполами в чистом сжатии, так называемыми безмоментными оболочками. Купол, в котором изгибающие моменты сведены к минимуму, считается наиболее эффективным и надёжным. Такие оболочки были известны архитекторам прошлого, однако многообразие форм было ограничено строительными технологиями того времени, отсутствием современных методов расчёта пространственных конструкций. Раньше для их создания использовались физические методы моделирования — зодчие экспериментировали со свободно провисающей под своим весом цепью (так называемой катенарией) или мокрой тканью, а затем адаптировали результат для формообразования перекрытий в чистом сжатии. Сейчас появились возможности использовать цифровое моделирование — нами создано программное обеспечение, которое позволяет задавать точки опор, собственный вес конструкции и в итоге получать оптимальную форму, которая будет не только отвечать идее архитектора, но и будет очень эффективной с точки зрения работы конструкций — а это означает экономию материала, долговечность. Вторым важным этапом исследования стало добавление в сжатые оболочки растянутых элементов (тросов или вантов), чтобы расширить их возможности. На сегодняшний день это серьёзная новация в архитектуре, которая позволит создать удивительные по вариабельности, взятые у самой природы формы и использовать их для перекрытия сооружений», — сообщила соавтор исследования, ассистент кафедры архитектурного проектирования Института архитектуры и дизайна СФУ Анастасия Москалёва.

По мнению Анастасии, преимущество полученных конструкций в том, что эти купола будут не только эффективными и надёжными в инженерном плане, но и очень эстетичными — можно будет в лучших традициях великого испанца Антонио Гауди воспроизвести формы растительного и животного мира, многие из которых признаны в современном мире образцами золотого сечения (совершенных с математической точки зрения пропорций).

«Моя задача в рамках коллаборации состояла в том, чтобы продумать новые формы оболочек и адаптировать созданное в Университете Гранады программное обеспечение для архитекторов. Я предложила использовать купола в форме раковины моллюска-наутилуса, гребешка, ската манты и цветов, а также абстрактных фигур. Первая и частично вторая часть выпущенного нами каталога как раз Inspired by nature — вдохновлена природой», — отметила исследователь.

Следующий этап исследования испанско-российского коллектива — создание физической модели бионического купола, чтобы протестировать особенности новой конструкции и подобрать оптимальные материалы, которые сохранят и приумножат её преимущества.

«Мне хотелось бы сделать такой подарок Красноярску — создать арт-объект и заодно испытать найденные формы в материале, — говорит Анастасия. — Тонкостенный железобетон; тонкий и лёгкий испанский кирпич, скреплённый цементом — так называемый „каталонский свод“; сетчатые оболочки из дерева или металла, — все эти материалы прекрасно работают на сжатие. Осталось добавить к ним вантовые конструкции, способные на максимальное растяжение, и это уже будет интересный свежий тренд в архитектуре и строительстве».