2. Однако, как во всякой слоистой конструкции, торцы панели должны быть защищены от расслоения и попадания влаги.
Панелью, имеющей толщину всего 1,3 см, примененной в складчатой конструкции, можно перекрыть пролет 12 м при стоимости, равной стоимости палаточного покрытия. Конструкция при этом будет обладать высокой степенью изоляции, быстро монтироваться и демонтироваться.
ль
По-видимому, складчатые конструкции из пластмасс ждет широкая сфера применения в качестве различных ограждений и складских сооружений, учитывая их низкую стоимость. Однако гибкости стыков, особенно в узловых соединениях элементов конструкции при ее трансформации, сложна и требует точного математического анализа.
Тентовые конструкции
За последние годы этот вид конструкций разрабатывается очень эффективно и тщательно, и поэтому здесь он рассматривается только с точки зрения взаимосвязи пластмасс и архитектуры.
Для меня растянутые конструкции, и не только Фрея Отто или Ж. Минка, но и других, являются самыми изящными и элегантными формами, какие когда-либо были созданы в строительной и архитектурной практике.
Можно пойти дальше и сказать, что почти невозможно создать уродливую тентовую конструкцию. Даже стандартная форма красива. Тем не менее можно заметить, что конструкция бывает привлекательнее до установки перекрывающей мембраны (оболочки), и это является результатом недавно проявившейся тенденции к отделению главных тросов и «второстепенной» сетки от мембраны.
В большинстве своих ранних работ Отто применял одиночные мембраны, но по мере увеличения размеров его конструкций росли также и проблемы концентрации и распределения напряжения, и это привело сначала к применению тросов, помещенных в специальных рукавах внутри мембраны (Швейцарская национальная выставка в Лозанне), а затем (это считается не совсем удовлетворительным) к полному разделению сетки и мембраны, что упрощает проектирование тентовой конструкции. Эксперименты с мыльными пузырями могут наметить лишь общую форму минимальной площади поверхности, однако последующий расчет мембраны чрезвычайно сложен, в то время как проектирование сетки во многом является более простой операцией. Мембрана может провисать между ячейками сетки, но это существенно не сказывается на ее форме.
Однако подобное упрощение приносит сопутствующие сложности, а именно — затрудняется крепление мембраны к сетке, что как раз и является причиной ухудшения внешнего вида конструкции.
Трудность расчета точной формы мембраны с минимальной площадью поверхности является только частью проблемы. Чрезвычайно трудно достигнуть надежной и ровной работы тканого материала мембраны, который может делаться из волокон разной прочности. Если к этому добавить концентрацию напряжения в определенных точках, картина будет почти за вершенной. При сравнительно небольших размерах эти проблемы не имеют значения или же легко решаются. При больших размерах они становятся критическими, и в результате мы бываем вынуждены пойти на разделение сетки и мембраны.
Здесь открываются два пути исследований. Один состоит в разработке мембран высокого напряжения для обеспечения равномерной работы под нагрузкой, а также в поиске более экономичного решения, направленного на противодействие местным напряжениям, посредством изменения содержания волокна 1.
1 Вероятно, автор имеет в виду содержание стекловолокна в стеклопластиковых покрытиях (прим. науч. ред.).
Этот путь, к сожалению, влечет за собой еще более сложный расчет напряжений, чем применяемый при проектировании тентовых конструкций, или же использование анализа фотоупругости, основанного на применении отражающих свойств полярископа и проводимого в Великобритании в Сэлфордском университете под руководством д-ра Дж. Б. Мак-Николаса.
Однако более простым и прямым решением было бы принятие того факта, что проектирование тросовой сетки значительно проектирования мембраны, и поиск техники прямого наложения мембраны на сетку.
Любая листовая мембрана, соответствующая сетке, должна подвергнуться упомянутым ранее сложным расчетам, чтобы за-вольно неудобным способом быть прикрепленной к сетке. При сооружении некоторых тентовых конструкций применялась техника «коконообразного» напыления поливинилхлоридных волокон, но, по-видимому, в дальнейшем потребуется ее усовершенствование.
Поливинилхлоридные волокна можно напылять на сеть с размером ячейки до 60,8 см (2 фута). Напыление производится по диагонали, и паутинообразные волокна перелетают от троса к тросу, образуя покрытие. Напыление на тросы производится с двух сторон, в результате чего тросы оказываются заключенными внутри кожеподобной оболочки. Обычно напыляется несколько слоев, при этом часто применяется нанесение на поверхность теплоотражающих алюминиевых гранул.
Эту же систему можно применить для покрытых сеткой пневматических конструкций низкого давления, где основные нагрузки несет сетка, а мембрана должна выдерживать напряжения. распределенные между ячейками сетки.
В технике напыления многое требует усовершенствования, прежде чем ее можно будет широко применять: в том числе — стоимость (около 120 долл. за 1 м2), являющаяся, может быть, следствием малого спроса, прочность и др.
Полагаю, что мы должны по-настоящему изучать технику напыления волокна. Кроме того, я, как и многие другие архитекторы, хотел применять напыляемые покрытия с высоким коэффициентом светопропускания или даже прозрачные. Неокрашенный пластифицированный ПВХ имеет тенденцию к разрушению под действием солнечных лучей, поэтому для данной цели требуется либо другая разновидность поливинилхлоридного материала, либо другой полимер.
В этом нет ничего невозможного, но разработка нового материала определяется спросом на него со стороны архитекторов и инженеров-строителей.
Пневматические конструкции
Пневматические конструкции низкого давления. Говорят, что история архитектуры является историей устремлений человека создать перекрытия наибольшего пролета, что римляне могли перекрывать пространства с большим пролетом, чем греки; что готические строители во многом шли дальше римлян; что со времен Железного моста в центральных графствах Англии мы получили возможность перекрывать максимальные пространства... Если это так, то тогда самое замечательное изобретение осталось незамеченным.
Часто утверждают, что теоретически не существует пределов пространства, которое можно перекрыть пневматичской конструкцией, и при определенных обстоятельствах это утверждение может быть обосновано. Практически можно перекрыть пространство площадью во много квадратных миль с помощью уникальной техники, причем себестоимость перекрытий снижается по мере увеличения пролета. Чем можно объяснить, что такая, не имеющая себе равных, техника пока не революционировала архитектуру?
Возможно, рассказ о трех моих неудачах с пневматическими конструкциями объяснит причины этого явления. История испытаний пневматических конструкций довольно драматична. Первым был испытан параболический купол высотой 7,9 м, построенный студентами-архитекторами Художественного колледжа в Брэдфорде в 1963 г. Мы применили прозрачную полиэтиленовую пленку с Т-образным соединением шва (в котором под действием избыточного давления появлялись маленькие дырочки) и наполненную водой трубу основания, или, точнее, частично наполненную водой, так как при диаметре 38 см в нее входило свыше 3 т воды. И хотя масса воды была достаточной, чтобы удержать купол, он все же поднялся вверх и опрокинулся. Дело в том, что основание оказалось недостаточно ровным, и вся вода стекла к более низкому уровню, оставив незакрепленной остальную часть периметра купола. Простой случай «кратковременного недомыслия» вогнал в краску всех участников неудачного эксперимента, исправленного позже устройством более тщательно подготовленного основания.
Вторым был луковицеобразный купол высотой 9,1 м, выполненный из черного полиэтилена студентами Архитектурной школы в Лидсе в 1965 г. Я предполагал загнуть край оболочки внутрь и засыпать его песком, но студенты отговорили меня от этого, предложив использовать колбасообразные трубы из того же полиэтилена, наполненные песком и продетые в петли, специально для этого приваренные к оболочке.
Испробовав эту конструкцию в течение двух недель в помещении, мы вынесли ее наружу. Был включен только один вентилятор из трех запроектированных, и давление внутри оболочки было очень слабым. Дул порывистый ветер, который трепал конструкцию и оборвал все петли, а мы, шестеро участников эксперимента, ухватившись за оболочку, попеременно то взмывали вверх, то опускались на землю. И, наконец, руки разжались, ветер подхватил оболочку и понес ее прочь, как огромную черную летучую мышь.
Основные выводы испытаний: необходимо хорошее крепление периметра, при проектировании луковицеобразного купола нельзя делать чрезмерно длинной вытяжную трубу (в противном случае с большого расстояния он будет выглядеть как горошина на барабане).
В обоих этих куполах внутреннее давление превышало атмосферное примерно на 15 кг/см2. Третий неудачный эксперимент проведен с куполом, наполненным воздухом под давлением около 63 кг/см2.
Этот купол был сделан по заказу кинофирмы «XX век Фокс» для фильма «Прикасаемые». Нас пригласили в качестве консультантов, и режиссер предложил соорудить для съемок фильма прозрачную сферу в 3/4 с диаметром около 25 м.
Сфера в 3/4 представляет собой пневматическую конструкцию, довольно сложную для расчета давления внутри купола и вне его. Кроме того, невозможно было получить по-настоящему прозрачную ткань с покрытием. Изучив различные возможности, мы, наконец, остановились на прозрачной ПВХ пленке и нейлоновой сетке.
Когда все исследования и изготовление деталей были завершены, началась установка купола. Трубчатый стальной подиум был покрыт тканью, и с помощью напыления ему придали вид бетона, были сделаны зеркальный пол из полированных алюминиевых панелей, вход снизу из «пружинящей» двери и установлен абсолютно бесшумный вентилятор.