Space-структуры. От Шухова до Фуллера

Попытки использования криволинейных конструкций в строительстве предпринимались достаточно давно. Ведь по сути дела, купола и своды греческих и римских храмов — те же самые оболочки, только созданные методом подгонки блоков определенной формы. Эта технология прошла сквозь века, и дошла без существенных изменений вплоть до XIX века. Появлялись новые пропорции, менялась форма линии и поверхностей, но купола, своды и арки оставались неизменными.

Движению вперед мешали узкие места самой технологии — при увеличении размеров купола требует увеличения толщины несущей конструкции, а это снова увеличивает вес. Замкнутый круг позволили разорвать новый материал – сталь и сплавы на ее основе, позволяющие не только возводить гигантские купола, но и делать из светопрозрачными.

Первые шаги

Родоначальником Space-структур (сетчатых перекрытий-оболочек) современная архитектура по праву считает российского инженера и архитектора В. Г. Шухов, впервые внедрившего их в российскую и мировую строительную практику, и получившего патент на этот тип конструкций. Существует легенда, гласящая, что Шухову пришла идея подобных конструкций, когда он увидел, как взрослый мужчина спокойно встает ногами на цветочное кашпо, сплетенное из относительно тонких прутьев.

Так или иначе, но в 1896 году на всероссийской выставке в Нижнем Новгороде была построена первая в мире гиперболоидная стальная сетчатая башня-оболочка и первые в мире здания, построенные по технологии, получившей название Space-структуры.
Всего было построено восемь павильонов выставки общей площадью более 25 тысяч квадратных метров, включая уникальную ротонду Шухова — круглый павильон с висячей стальной сетчатой оболочкой. Таким образом, официальной датой появления Space-структур считается 1896 год, а работы Шухова в области теории оболочек до наших дней являются основополагающими трудами для архитекторов всего мира.

Промышленная архитектура

Первое промышленное использование сетчатых оболочек-перекрытий двоякой кривизны было осуществлено В. Шуховым на Выксунском металлургическом заводе в 1897 году. Этот цех, сохранившийся до сих пор, с первыми в мире парусообразными стальными перекрытиями - единственный сохранившийся в России объект этого типа, из более тридцати, возведённых по проектам В. Г. Шухова. В здании этого цеха, возможно, будет создан «Музей стального дела в России».

Башня Шухова

Первый своей главной башни (башни на Шаболовке) В. Г. Шухов создал в 1919 году. Расчетная высота башни составила 350 метров. Но по причине нехватки металла в период гражданской войны пришлось сократить высоту башни до 148 метров. Башня была построена в короткий срок – в марте 1922 года башня осуществила свою первую радиотрансляцию.

Башня действительно поражала, даже в своем «сокращенном» варианте, и послужила источником вдохновения для А. Н. Толстого, при создании его «Гиперболоид инженера Гарина». В 1939 году с башни начались регулярные трансляции советского телевидения. И именно Шуховская башня на протяжении долгих лет была основным символом советского телевидения и появлялась на заставках многих телепередач, включая знаменитый «Голубой огонёк».

До середины ХХ века перекрытия-оболочки использовались редко ввиду сложности расчёта, повышенных требований к качеству материалов и соблюдению технологий монтажа.

Фуллер

Несмотря на то, что в 30 и 40 годах ряд германских и американских архитекторов периодически использовали сетчатые конструкции в своих проектах, следующее громкое слово принадлежит Роберту Фуллеру. Он еще с 30 годов увлекался исследованиями куполообразных строений и эффектов их применения. Первой системой с описанным Фуллером «эффектом купола» была силосная башня из Сибири. Множество опытов с куполами подтверждали, что такая конструкция «вызывает» местный вертикальный вихревой поток, который тянет свежий воздух внутрь, если верно устроена вентиляционные отдушины.
На базе своих исследований купола, Фуллер разработал концепцию универсального дома, назвав его «Димаксион». В окончательном варианте дома Димаксион была центральная распорка из нержавеющей стали на единственном основании. Вниз с этой распорки шли спицы, поддерживающие крышу, а лучи, направленные вовне, опирались на пол.

С 1947 года Фуллер занимался пространственными «геодезическими куполами» представляющими собой полусферу, собранную из тетраэдров. Геодезические купола принесли Фуллеру международное признание

В 1959 году Фуллер построил в Москве проходила для Американской национальной выставки в Москве был построен «золотой купол», в 1967 году — павильон США на Всемирной выставке в Монреале). Фуллер преподавал в Университете Южного Иллинойса с 1959 по 1970 в Школе искусства и дизайна. В 1965 году Фуллер открыл Мировое десятилетие научного дизайна (с 1965 по 1975) на встрече Международного союза архитекторов в Париже.

Теперь сетчатые конструкции являются одним из важных стандартов архитектурного строительства. С их использование связаны такие имена, как Антонио Гауди, Ле Корбюзье, Оскар Нимейер. Авторами проектов современных сетчатых оболочек являются Норман Фостер, Фрэнк Гери, Сантьяго Калатрава.