11040

процесс улучшения существующей структуры здания, технико-экономический процесс за- мены устаревших архитектурных объектов [1].

Целью данной работы является выявление направлений развития реновации в России и

встранах Европы.

Кнастоящему времен накопление опыта в сфере реноваций пустующих промышлен- ных зон и предприятий обусловлен наличием таких зон в крупных городах как России, так и Европы. Они занимают значительную площадь, которая в результате реновации может быть использована более рационально и реорганизована под общественную или жилую застройку. В результате роста городов, промышленные центры, ранее находившиеся за пределами го- рода, стали окружены городской застройкой и активно формируют внешний вид города, его архитектурное пространство [2]. Поэтому реновация промышленных зон направлена на улуч- шение эстетического облика района, улучшению его экономических, экологических и соци- альных характеристик, на создание органичной архитектурной среды. Так же взят курс на со- здание экологически чистых и энергоэффективных предприятий, с использованием техноло- гий, отвечающих всем новым стандартам. В настоящее время основным направлением рефор- мирования промышленных зон – это создание высокотехнологичных производств, которые могли бы внести значительный вклад в рост и развития города в случае, если предприятие значительно удалено от центра города. Реорганизация промзон под общественную и жилую застройку производится в случае, если предприятие расположено вблизи города, имеет хоро- шую транспортную доступность, располагаясь рядом с метро или основными транспортными путями, то есть представляет большой интерес для потенциальных покупателей. Сейчас ак- тивно ведется реорганизация промышленных территорий в Москве. Акцент дается на измене- ние функционального назначения предприятия и превращения его в центр общественной и деловой жизни города. Не так давно в Москве запустили программу реновации промышлен- ных зон «Индустриальные кварталы». Планируется возвести 35 млн кв. м недвижимости,из которых 11 млн кв. м будет использовано под производственные объекты, 13 млн кв. м — под общественную, деловую и социальную застройку, еще 11 кв. м — под жилье, четверть из ко- торого возведут по программе реновации [3]. Реновация позволит обеспечить горожан допол- нительными жилыми площадями, дорогами и парковками.

Реновация старых жилых зданий и комплексов так же является актуальной проблемой как в России, так и в зарубежных странах. Объекты, построенные еще в индустриальную эпоху, утратили свою технологическую новизну и стали неэффективными, морально устарели. При их проектировании мало учитывались аспекты экологичности и энергоэффективности из- за чего они более не могут соответствовать современным требованиям безопасности и эколо-

150

гичности [3]. В ряде случаев снос старых зданий нерационален из-за увеличения экономиче- ских затрат на строительство, времени проведения строительных работ, негативное влияние на окружающую среду. Так же некоторые объекты являются историческими и культурными памятниками, снос которые невозможен по закону.

Рисунок 1 - Основные цели принципы и направления реновации в России и Европе Если говорить о жилой застройке в России, то курс направлен на предотвращение по-

явления массового аварийного жилья. Программа реновации жилья в Москве предусматривает расселение более 350 тыс. квартир [4]. Большинство зданий, построенных в 60ые года про- шлого столетия, находятся в предаварийном и аварийном состоянии и не соответствуют нор- мам безопасности и энергоэффективности. Так же целью реновации является формирование городской среды принципиально нового качества, улучшение экологической обстановки, об- новление и модернизирование инженерной инфраструктуры. Для достижения этих целей при- меняются новые современные российские стандарты и требования при проектировании и строительстве. Реализация программ жилищной реновации производится в большинстве слу- чаев путем сноса старых зданий под новую застройку, за исключением объектов, имеющих

151

статус архитектурного, культурного или исторического памятника.В Европе реновация жилья началась раньше, чем в России, и к настоящему времени большая часть жилого фонда евро- пейских городов соответствуют современным нормам, поэтому к основным направлениям ре- новации можно отнести сокращение выбросов парникового газа зданиями, сокращения конеч- ного энергопотребления на 14%, увеличение вдвое ежегодного темпа энергетического обнов- ления зданий, популяризация «зеленых» технологий, то есть экологически безвредных и ис- пользование технологий «умного дома» с целью улучшения качества жизни людей. То есть руководящим принципом при проектировании можно назвать энергоэффективность и сохра- нение и защита окружающей среды, применение возобновляемых источников энергии. Вы- шеперечисленные направления реновации будут следующим шагом при реновации отече- ственных жилых и промышленных объектов. Основные цели и принципы реновации в России и Европе на данный момент рассмотрены в таблице ниже [5] (рисунок 1).

Таким образом, в настоящее время во многих городах России и зарубежных стран со- здаются проекты реновации промышленных предприятий и их территорий, старых жилых и общественных зданий не только с целью укрепления несущих конструкций и улучшения фаса- дов, но и комплексной реорганизации территории и создания привлекательной городской среды, включая создание туристических мест, зон отдыха, парковок и зеленых территорий. При этом берется курс на использование энергоэффективных и экологически чистых материалов и технологий, использование новых правил и норм.

Список литературы

1. С.Н. Гурьев, Е.В. Овчаров, Анализ проектных разработок отечественного и зарубежного опыта реновации промышленных предприятий, [Электронный ресурс]– Режим доступа: https://studfile.net/preview/16566260/page:15/, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 16.02.2023).

2.М.А. Золотых, Реновация промышленных зон в современных условиях, [Электронный ресурс]– Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/renovatsiya-promyshlennyh-zon-v- sovremennyh-usloviyah-goroda, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 16.02.2023).

3.Москва запустила новую программу освоения промзон. Что это значит, [Электронный

ресурс]– Режим доступа: https://elar.urfu.ru/bitstream/10995/97901/1/sueb_2021_044.pdf свобод-

ный. – Загл. с экрана (дата обращения: 16.02.2023).

4.Программа реновации жилья, [Электронный ресурс]– Режим доступа:

https://stroi.mos.ru/novaia-proghramma-rienovatsii-piatietazhiek свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 16.02.2023).

5. К. Самойлова, А. В. Румянцевой, Европейский и российский подходы к реновации жи- лых территорий, [Электронный ресурс]– Режим доступа: https://elar.urfu.ru/bitstream/10995/97901/1/sueb_2021_044.pdfсвободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 18.02.2023).

152

УДК 624.92.074.4

ГИПЕРБОЛОИД ШУХОВА КАК РЕВОЛЮЦИЯ В АРХИТЕКТУРНОМ ФОРМООБРА- ЗОВАНИИ

Гришина И. А.1, Агеева Е. Ю.1

1Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет, Нижний Новгород, e-mail: irinagrishina78974@yandex.ru; ag-eu11@yandex.ru

В конце XIX века Владимир Шухов обогнал инженерную мысль на десятки лет вперёд, изобретя конструк- ции на сетчатой основе. Он первый применил идею использования совместной статической работы си- стемы из металлических стержней, перекрещивающихся в двух направлениях. При такой конструкции покрытие работает как одно целое, притом все стержни несут почти одинаковую нагрузку, что позволяет производить их одного сечения. Гиперболоиды Шухова – надёжные, практичные, лёгкие и красивые – создавали новую эстетику российских городов. Впоследствии архитекторы хай-тека, известные Бакмин- стер Фуллер и Норман Фостер, - окончательно внедрили сетчатые оболочки в современную практику строительства, и в XXI веке оболочки стали одним из главных средств формообразования авангардных зданий. В статье рассматриваются изобретения Шухова, а именно три типа сетчатых конструкций, их кон- структивные и архитектурные особенности. Цель работы – выявить и проанализировать архитектурные и конструктивные особенности Шуховских гиперболоидов, а также их влияние на конструктивную мысль будущих поколений инженеров. Идеи Шухова можно назвать революционными в сфере архитектурного формообразования. Таким образом, Шухов внес исключительный вклад в развитие строительного искус- ства, создав новаторские, поражающие смелостью замысла, простотой, изяществом и, вместе с тем, проч- ностью и долговечностью пространственные системы покрытий и высотных сооружений из металла. Можно утверждать: после Шухова в этой сфере принципиально новых изобретений не было сделано, а также не было создано конструкций, столь совершенных эстетически.

Ключевые слова: гиперболоид, ажурная башня, сетчатые оболочки, гиперболоидные башни, висячие сетчатые покрытия.

SHUKHOV'S HYPERBOLOID AS A REVOLUTION IN ARCHITECTURAL MORPHOGENESIS

Grishina I.A.1, Ageeva E.U.1

1Nizhny Novgorod State University of Architecture and Constuction, Nizhny Novgorod, e-mail: irinagrishina78974@yandex.ru; ag-eu11@yandex.ru

At the end of the 19th century, Vladimir Shukhov was ahead of engineering thought for decades by inventing shell structures. He was the first to apply the idea of using the static co-work of a system that consists of metal beams crossing in two directions. The coverage works as a single unit with this structure; moreover, all beams carry nearly the same load, so they can be produced in the same cross-section. Shukhov’s hyperboloids – reliable, practical, lightweight, and beautiful – created a new aesthetic for Russian cities. Subsequently, famous high-tech architects, Buckminster Fuller and Norman Foster, finally introduced shell shells into modern construction practice, and, in the 21st century, shell construction became one of the main methods of shaping avant-garde buildings. This article discusses Shukhov’s inventions, specifically 3 types of shell structures, and their constructive and architectural features. The purpose of the work is to identify and analyze the architectural and constructive features of Shukhov’s hyperboloids, as well as their influence on the constructive thought of future generations of engineers. Shukhov's ideas can be called revolutionary in the field of architectural shaping. Thus, Shukhov made an exceptional contribution to the development of building art, creating innovative, striking boldness of design, simplicity, elegance, and, at the same time, strength and durability, spatial systems of coverage and high-rise metal structures. It can be claimed that after Shukhov no fundamentally new inventions were made in this area, and no constructions were created that were so perfect aesthetically.

Key words: hyperboloid, diagrid tower, gridshell, hyperboloid towers, thin-shell structures.

153

Важнейшая проблема архитектурной теории: проблема соотношения конструкции и ар- хитектурной формы. Диалектическое единство внутренней конструкции и внешней формы яв- ляется главнейшим правилом образования архитектурных форм. Пространство вокруг чело- века, архитектурные формы и архитектурные конструкции постоянно эволюционируют. Раз- виваются они параллельно с развитием человечества. С появлением новых технологий появ- ляются новые конструкции, открываются новые возможности решения старых задач, услож- няются математические расчеты, но в основе всегда остаются привычные архитектурные формы - пирамида, сфера, куб.

На исходе XIX столетия появилась новая форма конструкции: регулярные поверхности двоякой отрицательной кривизны, получившие название гиперболоида и гиперболического параболоида (ГИПАР). Эти регулярные поверхности были известны в математике с давних пор. Однополостный гиперболоид и гиперболический параболоид — дважды линейчатые по- верхности, то есть через любую точку такой поверхности можно провести две пересекающи- еся прямые, которые будут целиком принадлежать поверхности. Вдоль этих прямых и уста- навливаются балки, образующие характерную решётку. Такая конструкция является жёсткой: если балки соединить шарнирно, гиперболоидная конструкция всё равно будет сохранять свою форму под действием внешних сил.

Рисунок 1 - Гиперболоид и его характеристические сечения.

Рисунок 2 - Гиперболический параболоид и его характеристические сечения Независимо друг от друга русский инженер В. Г. Шухов и каталонский архитектор Ан-

тони Гауди (1852—1926 гг.) выявили конструктивные и производственно-технические пре- имущества применения таких поверхностей в строительстве.

В 1896 г. в Нижнем Новгороде проходила Всероссийская выставка, на которой Шухов построил свою первую башню в виде гиперболоида. Архитектор Гауди же после первых шагов по изучению формообразования с 1909 г. начал применять гиперболический параболоид как конструкционное решение для форм стен и сводов кирпичных построек.

154

Авторство принципа гиперболоидной сетчатой башни было закреплено за В. Г. Шухо- вым патентом на привилегию «Ажурная башня» № 1896 от 12 марта 1899 г. В заявке на при- вилегию, поданной инженером в январе 1899 г., он так разъяснял принцип конструкции: «Сет- чатая поверхность, образующая башню, состоит из прямых деревянных брусьев, брусков, же- лезных труб, швеллеров или уголков, опирающихся на два кольца: одно вверху, другое внизу башни; в местах пересечения брусья, трубы и уголки скрепляются между собой. Составленная таким образом сетка образует гиперболоид вращения, по поверхности которого проходит ряд горизонтальных колец. Устроенная вышеописанным способом башня представляет собой прочную конструкцию, противодействующую внешним усилиям при значительно меньшей затрате материала» [1, с.78]

Гиперболоид и гиперболический параболоид Шухова — Гауди стали предпочтительнее из других форм строительных конструкций по двум причинам:

1.Даже тонкостенные пространственные конструкции имеют высокую устойчи- вость за счет седловидной формы.

2.Практическая причина. Данные перекошенные поверхности изготавливаются из прямых элементов.

При образовании указанных форм в строительстве на смену плоскости (простой по- верхности) приходит сетка или решетка с одинаковым шагом линейных элементов. Статиче- ские анализы Шухова все дальше уводили его от конструкций «иерархического типа» (стойки, прогоны, стропила, обрешетины и др.) к изогнутым сетчатым плоскостям, которые могли быть изготовлены из одинаковых элементов с ячейками или шагом примерно такого же размера. Сетчатые башни в форме гиперболоидов явились составной частью этого процесса развития.

[1, с.110]

Среди конструкций гиперболоидного типа наиболее характерными, безусловно, явля- ются шуховские башни. Для XVI Всероссийской художественной и промышленной выставки в Нижнем Новгороде инженер В. Г. Шухов спроектировал (1894 г.) и построил (1896 г.) же- лезную гиперболоидную водонапорную башню (высота 25,6 м, емкость резервуара 123 000 л). Данная башня была предназначена для водоснабжения и служила одновременно инженерным экспонатом фирмы Бари. Особенностью ажурной конструкции гиперболоидной башни из вза- имно пересекающихся стержней является ее архитектурная выразительность.

ВРоссии башни Шухова распространялись достаточно быстро в связи с их низкой сто- имостью, легкостью и устойчивостью по сравнению с другими типами.

Водноярусном маяке Станиславского Шухов реализовал принципиально новое кон- структивное решение гиперболоидной системы – он предложил установить по центру желез- ную трубу, которая была бы связана с остовом радиальными тягами в плоскости колец.

155

С 1935 г. началось строительство гиперболических деревянных градирен по системе Шухова вначале для Орской ТЭЦ (высота 36 м, площадь орошения 2400 м2, 1937—1938 гг.), а затем для ТЭЦ в Москве и Харькове на основе патента Шухова.

Рисунок 3 - Маяк Станиславского под Херсоном Самым знаменитым и действующим сейчас сооружением гиперболоидного типа явля-

ется башня для радиостанции на Шаболовке в г. Москве, которая являлась символом совет- ского радиовещания в течение нескольких десятилетий. Первоначальный проект ее В. Г. Шу- хов предложил еще в 1919 г., он произвел поверочный расчет многоярусной гиперболоидной радиобашни высотой 350 м, которая состояла бы из девяти секций, постепенно уменьшаю- щихся в диаметре, но так как в это время в стране была нехватка металла, проект решили ви- доизменить и установить башню высотой 150 м. [3]

Рисунок 4 – Шаболовская радиобашня в Москве. 1919–1922 гг.

В 40-х гг. ХХ в. гиперболоидные башни постепенно стали вытесняться железобетон- ными. Однако преимущества таких конструкций столь неоценимы, что, начиная со второй по- ловины ХХ века, они получили второе дыхание. Так, в Японии в 70-е годы была построена 108-метровая гиперболоидная шуховская башня. В 1968г. в Чехии по проекту архитектора Ка- рела Хубачека была построена гиперболоидная башня высотой 100м. В 2003 г. построена ги- перболоидная башня Шухова в Цюрихе. Авторы башни – архитекторы Дэниэль Рот и Алек- сандр Ком.

156

В 2005–2009 гг. в Гуанчжоу в Китае построена 610-метровая гиперболоидная башня Шухова - сетчатая оболочка башни выполнена из стальных труб большого диаметра. Башню венчает стальной шпиль высотой 160 метров.

Рисунок 5 - Телебашня Гуанчжоу

Симбиоз устойчивости, экономичности и эстетики – такими качествами, являющимися определяющими при проектировании в наши дни, обладают шуховские башни.

Второе непревзойденное до сих пор достижение Шухова — уникальные висячие сетча- тые покрытия – покрытия двоякой кривизны. Такие как перекрытия ГУМа в Москве, Киев- ского и Казанского вокзалов.

Удачный опыт применения висячих сетчатых покрытий был использован при строи- тельстве павильонов Нижегородской ярмарки 1896 г. По проекту В. Г. Шухова на этой вы- ставке фирма Бари построила восемь павильонов, четыре из которых были перекрыты вися- чими конструкциями. Вместо привычных металлических ферм посетители видели у себя над головой зрительно почти невесомые прозрачные ажурные сетки, как бы парящие в воздухе.

Особо занимательным конструктивном отношении был круглый павильон, в котором В. Г. Шухов реализовал два своих изобретения, а именно мембранное покрытие и свободно висящая сеть. Круглый павильон был диаметром 68 м. В его центре была подвешена к метал- лическому кольцу круглая в плане гибкая металлическая мембрана диаметром 25 м, выпол- ненная из тонкого стального листа. Мембрана была закреплена в металлическом опорном кольце, которое, было опёрто на решетчатые колонны высотой 15 м. Мембрана в центре имела провис около 1,5 м. На опорное кольцо и наружные стены высотой 6.4 м опиралось свободно висячее сетчатое покрытие, состоящей из взаимно перекрещивающихся стальных полос, ко- торые образовывали ячейки в виде ромбов. Покрытие в целом имело форму гиперболоида вра- щения, а. павильон по своей форме напоминал тент или шатер.

После В. Г. Шухова висячее мембранное покрытия из тонколистовой стали было при- менено только в 1932 г. для кровли элеватора в Олбани (США), а висячее сетчатое покрытие

157

в 1937 г. во французском павильоне на выставке в Загребе. Перерыв в развитии и использова- нии висячих конструкций, которые предлагал В. Г. Шухов, можно объяснить не только тем, его изобретения были мало известны заграницей, но также тем, что они существенно обогнали время. Металлические канаты имели недостаточную прочность на растяжение и их механиче- ские свойства были недостаточно изучены, к тому же отсутствовали надежные методы расчета висячих покрытий. [2]

Рисунок 6 - Круглый стальной павильон-ротонда

Третий тип сетчатых конструкций Шухова — это арочно-сводчатые покрытия, которые также были показаны фирмой Бари на Нижегородской выставке. Реализованы такие покрытия двоякой кривизны были на одном из цехов Выксунского завода. Они представляют наиболь- ший интерес за счет того, что здесь впервые была наглядно и ясно продемонстрирована воз- можность создания пространственного прямоугольного в плане покрытия двоякой кривизны из однотипных стержневых элементов. [4]

Интерьер сооружения лаконичен: прямоугольный, вытянутый цех перекрыт пятью гро- мадными сводами-оболочками без внутренних промежуточных опор. Парусность создает ощущение визуального увеличения емкости сооружения. Вся нагрузка передается на шарнир- ные арки, идущие с шагом в 15 метров. Шухов создал классическое сводчатое покрытие по принципиально новой конструкции: из металлических прокатных элементов.

Рисунок 7 - Прокатный цех металлургического завода в г. Выксе во время строитель- ства

Множество уникальных архитектурных творений современности создается с примене- нием сетчатых конструкций. Знаменитый Мюнхенский олимпийский стадион с тентовыми

158

конструкциями — «восьмое чудо света», — построенный в 1972 году, является воплощением творческих идей Шухова. [5]

Описанные выше три типа сетчатых конструкций Шухова в конце XIX в. не имели ана- логий в других странах и являлись подлинными инженерными открытиями. Работа Шухова получила международное признание, о чем свидетельствовало присуждение некоторым его конструкциях золотой медали на Всемирной выставке в Париже в 1900 г. Кроме сетчатых кон- струкций Шухов разработал и осуществил большое количество самых разнообразных метал- лических конструкций, в том числе и таких, которые были доступны для восприятия в инте- рьере.

Идеи выдающегося инженера и гениального конструктора В. Г. Шухова сегодня вос- требованы во всем мире. [6] Более полувека работы Шухова определяли достижения России и ее мировой приоритет в самых разных областях инженерной мысли. Современная архитек- тура немыслима без висячих покрытий в форме пространственной несущей конструкции. Од- нако революцию в этой области совершил именно Шухов, строивший подобные сооружения в XIX–XX веках в России.

Список литературы

1. Грефе Р., Гаппоев М., Перчи О. Шухов В. Г. (1853–1939). Искусство конструкции – М.: Мир, 1995. – 192 с., ил.

2.Бондарь В. В., Маркова О. Н. Краснодарский гиперболоид инженера Шухова: Очерк исто- рии памятника инженерного искусства – водонапорной башни академика В. Г. Шухова. – Краснодар: И. Платонов, 2014. - 152 с.

3.Гиперболоид инженера Шухова [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.proektkmd.ru/shuhov1/ (Дата обращения 02.02.2023)

4.Листопрокатный цех Выксунского металлургического завода [Электронный ресурс]. - Ре-

жим доступа: https://march.technology/vyksa (Дата обращения 02.02.2023)

5. Идеи В. Г. Шухова и современность [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.proekt-kmd.ru/shuhov3/ (Дата обращения 02.02.2023)

6. Агеева Е. Ю., И. А. Трокаева Архитектурно-конструктивные особенности общественных зданий с сетчатыми конструкциями.: Учебное пособие / Агеева Е. Ю., И. А. Трокаева. - Ниже- городский государственный архитектурно-строительный ун-т. – Нижний Новгород: ННГАСУ, 2018. – 160 с., ил.

159