Владимир Шухов: 5 идей, опередивших время
Гиперболоиды инженера Шухова — революция в строительстве. Без них немыслима вся современная архитектура, творчество Отто Фрая, Бакминстера Фуллера, Нормана Фостера, Николаса Гримшоу. Инженера Владимира Шухова (1853 – 1939) называли «русским Эдисоном»: поражали многочисленные изобретения во многих областях. Шухов изобрел насосы для переработки нефти и нефтеналивные танкеры, его перекрытия изменили форму зданий, позволили мыслить архитекторам шире и конструктивнее. Для Шухова дизайн-процессы всегда были связаны с анализом и исследованиями.
Баланс между трудом и материалом
Телевизионная Шуховская башня на Шаболовке.
Шухов любил в разговоре с коллегами использовать понятие «мыслить симфонически», подразумевая под этим «комплексное мышление». Он воспринимал конструкцию как единый организм, состоящий из скрытых взаимосвязей — именно их он стремился раскрыть в ходе своих исследований. Шухов воспринимал коммерческую природу строительной отрасли, а оптимизацию — как конкурентное преимущество. Его подход к основывался на двух аспектах, которые, по мнению Шухова, коренным образом влияли на общую стоимость сооружения и его качество: материальное потребление и трудозатраты.
Сетчатая оболочка
Стальные сетчатые оболочки с ромбовидной несущей решеткой Шухов изобрел в 1896 (!) году. Он запатентовал три вида сетчатых несущих оболочек (висячие, выпуклые и башни-оболочки). Шухов искал самый рациональный, дешевый и легкий тип стропил, которые можно было быстро собрать. Шухов предложил формулу, которая на первый взгляд казалась бессмысленной: a = e = с, где a — длина панелей, e — минимальное расстояние между рамами, с — расстояние между двумя прогонами, зависящее от реальной ситуации. Согласно формуле минимальный покрывающий вес может быть достигнут только в том случае, если конструкция не имеет прогонов, и расстояние между фермами равно расстоянию между отсутствующими прогонами.
Владимир Шухов. Опоры линии электропередачи НИГРЭС на Оке. На переднем плане трехсекционные, на заднем плане пятисекционные. Фото, 1929. Архив РАН.
Ответом на эту загадку была пространственная решетчатая структура, где не только фермы и прогоны были одинаковыми. Равными оказывались и расстояния между ними. Новые структуры были впервые представлены широкой публике на Всероссийской выставке промышленного искусства в Нижнем Новгороде в 1896 году.
Легкость изготовления и «телескопическая» сборка
Шуховская башня на Оке
Изготовление и сборка знаменитой Радиобашни на Шаболовке было довольно простым благодаря одинаковым элементам постройки и весьма оригинальному «телескопическому» методу сборки, реализованному Шуховым. Все секции были собраны и подняты большими блоками внутри конструкции пятью деревянными кранами. Единственная проблема заключалась в изгибе горизонтальных U-образных колец в соответствии с диаметром конструкции, поскольку в то время это был дорогой процесс. Простота сооружения и метод сборки позволили возвести сложную конструкцию, используя примитивное оборудование и труд низкоквалифицированных рабочих. Кроме того, метод «телескопический» сборки был очень точным.
Своды на стержневых элементах
Прокатный цех металлургического завода в Выксе с перекрытием двоякой кривизны
В перекрытиях завода «Выкса» впервые в мире была использована революционная технология: двойные изогнутые пространственные своды созданы с помощью стержневых элементов одинарного типа. Крыша разделена на трехштырьковые арки в пять сегментов. Также использованы симметричные оболочки двоякой кривизны: то есть система с одной кривизной преобразуется в поверхность с двоякой кривизной просто путем сгиба продольных балок. Симметричная форма куполов с двойным изгибом позволила изогнуть все стержни под одним оптимальным углом 68°.
Структура сетки
Если сравнивать два выдающихся шедевра — Шуховскую башню и лондонское здание Swiss Re, построенное Foster + Partners, заметно различие между вычислительной логикой структуры сетки. Главной особенностью решетчатых башен Шухова было то, что он никогда не использовал равные кольца и регулярные пересечения: точки пересечения между прямыми в верхней и нижней частях конструкция не симметричны. Соединения стержней также были смещены друг к другу: они как бы создают мелкое взаимное пересечение — как в вязаном предмете одежды.
