X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Люди уже очень давно мечтают о сооружениях, защищающих улицы и даже целые города от неблагоприятных воздействий окружающей среды, таких как дождь, снег, сильная жара либо напротив очень низкая температура окружающего воздуха. Фантазии на тему огромных стеклянных куполов, накрывающих городские кварталы, будоражат умы современных инженеров и архитекторов. Но только с приходом промышленной революции, привнесшей широкие технические и финансовые возможности, реализация таких проектов становится возможна.

Важнейшим этапом на пути развития большепролётных сооружений со светопрозрачными конструкциями покрытий стало научное обоснование эффективности их энергопотребления, значительного сокращения теплопотерь и ряда других положительных свойств. Данное обоснование появилось благодаря работам английских инженеров и архитекторов Терри Фарреллу и Рольфу Лебенсу, которые в 1980 году разработали концепцию «буферного мышления». Суть данной концепции заключается в том, что ориентированный в наиболее благоприятную сторону (с точки зрения падающих солнечных лучей и направления господствующих ветров) атриум (иногда большепролётное открытое или покрытое светопрозрачным материалом пространство часто в несколько этажей внутри здания либо между несколькими сомкнутыми зданиями), за счёт содержания большого количества воздушных масс служит буферной зоной между наружным (внешним) пространством и внутренними пространствами здания (рис. 1, 2). В атриуме создаются более комфортные условия, чем во внешней среде.

Рис. 1. Атриум одного из отелей США, принадлежащих «Gaylord Hotels.

Рис. 2. Атриум здания Battersea Spark Plug, проект 2014 г., Лондон

Результатом концепции «буферного мышления» стало активное внедрение в мировую архитектурную практику «буферного эффекта» или «принципа двойного ограждения», а основные положения, изложенные в этой концепции, легли в основу проектирования большепролётных светопрозрачных зданий и сооружений.

В настоящее время строительная наука серьёзно работает над возможностью обеспечить защиту своих поселений большепролётными светопрозрачными конструкциями от нежелательных погодных явлений, негативных особенностей местного климата, излишнего уровня солнечной радиации или низких температур Крайнего Севера, других неблагоприятных для человека воздействий внешней среды. На сегодняшний день реализован ряд интересных и амбициозных архитектурных проектов с использованием таких конструкций. Например, такой как крупнейший в мире крытый парк развлечений "Tropical Islands", устроенный в бывшем ангаре для дирижаблей в 50 км от Берлина, Германия. Его длина – 360 метров, ширина – 210, а высота – 107 м (рис. 3).

Рис.3. Центр водных развлечений «Tropical Islands» в Германии.

Этот центр водных развлечений имеет внутренний объём около 5,5 млн. куб метров и на сегодня является самой большой по этому показателю светопрозрачной постройкой на Земле.

Но возможности применения большепролётных светопрозрачных конструкций видятся шире. Например, процесс создания экогородов, который ещё только зарождается, так же нельзя представить без использования таких конструкций.

Самым амбициозным проектом экогорода в настоящее время можно назвать строящийся вблизи столицы ОАЭ Абу-Даби «Masdar City» (рис. 4).

Рис 4. Так выглядит будущий Masdar City на рекламных проспектах (иллюстрации Foster + Partners)

При строительстве большепролётных светопрозрачных сооружений, как правило, применяются металлические конструкции. Это обусловлено эстетическими качествами материала (ажурность) и его конструктивными преимуществами, такими как относительно малый вес конструкции, быстрота монтажа. Но сегодня в направлении развития большепролётных светопрозрачных сооружений, в которых много естественного света и комфорта, появляются новые идеи.

Так в 2012 году российскими инженерами была разработана технически доступная на сегодняшний день и эффективная в реализации концепция перекрытия больших пролётов, позволяющая обеспечить строительство разнообразных большепролётных светопрозрачных зданий и сооружений. Идея заключается в создании над комплексом зданий многопоясного тросового покрытия, которое, перекрывая большие пролёты между опорными зданиями, сможет нести любую расчётную нагрузку и создаст для всего комплекса единое прочное и надёжное светопрозрачное покрытие. Такое покрытие обеспечит возможность поддержания в замкнутом внутреннем пространстве такого объекта постоянных и комфортных для человека параметров микроклимата. Одним из преимуществ большепролётного многопоясного тросового покрытия является то, что всю его площадь можно выполнить светопрозрачной, использовав для этого любые светопрозрачные материалы (стеклопакеты, пластики, многослойные полимерные плёнки и изделия из них и др.) (рис. 5). Единым, лёгким и надёжным большепролётным тросовым покрытием можно легко перекрывать пролёты в 300 метров и более.

Рис 5. Торгово-развлекательный комплекс «Хан Шатыр», Астана, Казахстан

Экономический эффект при эксплуатации таких защищённых большепролётных зданий и сооружений очевиден. Установлено, что чем больше внутренний объём защитного сооружения, тем такое сооружение и созданный в нём микроклимат устойчивее к негативным изменениям от внешних и внутренних воздействий и тем дешевле поддерживать в таком сооружении заданные параметры.

В жарком климате у защитных светопрозрачных сооружений часть светопрозрачного покрытия можно заменить на солнечные батареи, и такие конструкции будут не только вырабатывать необходимую для сооружения электроэнергию, но и, одновременно, за счёт частичного затенения внутреннего пространства сооружения, экономить значительные энергоресурсы на снижении потребности в кондиционировании воздуха.

В районах Крайнего Севера и Сибири такие сооружения будут круглый год защищать находящихся внутри людей от непогоды и морозов. Для защиты от снежных заносов и обледенения на светопрозрачном покрытии должны быть предусмотрены специальные снегоочистительные механизмы и различные системы антиобледенения.

Практическая реализация концепции строительства подобных защитных сооружений сможет сделать северные города Сибири и ещё неосвоенные территории Крайнего Севера комфортными оазисами с цветущими вечнозелёными садами или хотя бы с уголками природы средней полосы России.

Строительство объёмных большепролётных светопрозрачных защитных сооружений не только открывает широкие возможности их применения, но и приведёт к ускоренному развитию новых технологий, появлению совершенно новых материалов не только в строительстве, но и в смежных областях промышленности. Строительство многофункциональных комплексов в виде защитных сооружений (объединяющих под одной светопрозрачной крышей жилые, детские, образовательные, офисные, научные, торговые, спортивные и другие помещения, учреждения и здания) за пределами крупных городов привлечёт активную часть населения мегаполисов и будет способствовать снижению их перенаселённости.

Список источников:

1. Деловой Петербург [Электронный ресурс] // Solar Green City. Архитектура для ХХI века. Большепролётные светопрозрачные здания и сооружения. Режим доступа: http://blog.dp.ru/post/5274/ 2. СтройПрофи [Электронный ресурс] // Экологическая архитектура. Режим доступа: http://stroy-profi.info/archive/11299 3. WideOpenRoad Туристический портал [Электронный ресурс] //Аквапарк Tropical Islands недалеко от Берлина. Режим доступа: http://wideopenroad.ru/strany/germaniya/akvapark-tropical-islands-nedaleko-ot-berlina.html#ixzz53XBQOFlq 4. RAEX [Электронный ресурс] // Инновации в строительном кластере: барьеры и перспективы. Режим доступа: https://raexpert.ru/researches/city/inno_r_db 5. PARK72.RU[Электронный ресурс] // Нескромная Астана. Режим доступа: park72.ru/ecotour/88666/

Код для цитирования: Скопировать