Архитектурная бионика

189

Гпава УН. Тектоника архитектурных и природных форм

Рис. 13. Пружинящий каркас высотного здания. Конструк ­ ция каркаса; общий вид; поперечный разрез. Автор канд. техн, наук В.Г, Корни ­ лов 1 — колонны; 2 — стержни; 3 — крестовая решетка, обра ­ зуемая продольными предва ­ ри тельно -напряженными ван ­ тами; 4 — перекрытия или диафрагмы; 5 — жесткие или включающиеся связи; 6 — траверса; 7 — фундамент

Рис. 11. Стебель растения (борщевика) . Общий вид в препарированном состоянии (фото Ю.С. Лебедева)

Рис. 10. Структура ствола дерева. Аксонометрия

амортизирует энергию ветра. Если бь| не гибкость верх ­ ней части стволов, то из-за большой парусности крон де ­ ревьев стволы и корни — особенно у высоких деревьев — не смогли бы выдержать большие изгибающие момен ­ ты от действия ветровых нагрузок. В 1921 г. советский архитектор А.М.Лавинский предложил проект идею дома-квартала на рессорах. В наше время инженер-архитектор Ф.Отто сконструи ­ ровал модель колокольни, состоящей из отдельных элементов (подобных позвонкам позвоночного столба человека или междоузлиям стеблей растений) , соединен ­ ных шарнирно по вертикали. Предварительное напряже ­ ние, создаваемое системой вант, подобных мышцам. связало их воедино и превратило в пружинящую мгновенно-жесткую стержневантовую систему. Интересно решение пружинящей конструкции высот ­ ного здания и фундамента в наше время создал канд. техн.наук В.Г. Корнилов. Стволы деревьев, (например, ели) часто как бы покоятся на разветвленных корнях, которые при этом, располагаясь недалеко от поверхнос ­ ти земли, формируют собой сложную пружинящую сис ­ тему. Элементы этой системы — корни — работают на растяжение, а вместе с грунтом — как монолитная кон ­ струкция. В данном конструктивном предложении ис ­ пользуется этот принцип (рис. 12) . Целью предложения является улучшение исполь ­ зования несущей способности грунта основания и про ­ чностных свойств элементов фундамента. Достигается это тем, что ванты образуют пояса, один из которых обращен выпуклостью вниз, а другой — выпуклостью вверх. Кроме того, для обеспечения безмоментности опорной плиты от основных видов нагрузки форма опорной плиты в плане соответствует очертанию много ­ угольника сил от действия системы вант. Фундамент башенного сооружения включает опорную плиту (1) и прикрепленную к ней и к сооружению систе ­ му радиальных вант (2) , образующих пояса, нижние из которых (3) являются несущими, а верхние (4) — ста ­ билизирующими. Плита совместно с системой вант представляет двухпоясную вантовую ферму. Опорная плита (1) воспринимает нагрузки от сооружения и пере ­ дает их на грунт основания фундамента. В статическом отношении опорная плита (1) загружена усилиями вант — центральным полем сил и работает от основных видов

Рис. 12. Пружинящий фун ­ дамент, аналогичный корне ­ вой системе дерева. Автор — канд. техн, наук В. Г. Кор ­ нилов. Разрез; план 1 — опорная плита; 2 — опо ­ ра; 3 — радиальные несущие ванты; 4 — стабилизирующие ванты

ветровых нагрузок, как правило, форма ствола дере ­ ва расширяется книзу, придавая ему большую устой ­ чивость. Такую же форму , в результате инженерных расчетов приобретают и многие наши сооружения, т.е. здесь мы наблюдаем действие закона "устойчивого конуса". Серьезное значение приобретает для строительства в особых условиях (районах, подверженных дейст ­ вию сильных разнонаправленных ветров, землятре- сений и т.д.) природный принцип пружинности, элас ­ тичности, демпфирования. Проявление этого прин ­ ципа в различных видах мы наблюдаем и в строении позвоночного столба человека, и в стволах деревьев, и в стеблях растений. В нижней зоне ствол дерева характеризуется не только большим диаметром, а следовательно, и сущест ­ венным увеличением момента сопротивления ветровым нагрузкам, но и наличием большой массы затвердевших тканей, обеспечивающих несущую способность нижней части ствола при работе на сжатие с изгибом. К вершине дерева ткани становятся более жизнедеятельными и более эластичными. При действии ветровых нагрузок верхняя часть стволов деревьев, эластично прогибаясь.