Hiperboloid yapı - Hyperboloid structure

Hiperboloid yapılar , bir tabakada bir hiperboloid kullanılarak tasarlanmış mimari yapılardır . Genellikle bunlar, hiperboloid geometrinin yapısal gücünün yerden yüksek bir nesneyi desteklemek için kullanıldığı kuleler gibi yüksek yapılardır. Hiperboloid geometri, genellikle dekoratif etki ve yapısal ekonomi için kullanılır. İlk hiperboloid yapılar Rus mühendis Vladimir Shukhov (1853–1939) tarafından inşa edildi . Dünyanın ilk hiperboloidi kule yer almaktadır Polibino, Dankovsky İlçesi, Lipetsk Oblast , Rusya.

Özellikleri

Hiperbolik yapılar, negatif bir Gauss eğriliğine sahiptir , yani dışa doğru veya düz olmaktan ziyade içe doğru kıvrılırlar. Gibi çifte hüküm yüzeyler , onlar düz kirişler bir kafesiyle yapılabilir, dolayısıyla iktidar ve onun yerine kavisli kirişler ile inşa edilmelidir yok kavisli yüzeylerde daha yapı daha kolaydır.

Hiperboloid yapılar, "düz" binalara kıyasla dış kuvvetlere karşı stabilite açısından üstündür, ancak genellikle büyük miktarlarda kullanılamaz hacim oluşturan şekillere sahiptir (düşük alan verimliliği). Bu nedenle, su kuleleri (büyük bir kütleyi desteklemek için), soğutma kuleleri ve estetik özellikler gibi amaca yönelik yapılarda daha yaygın olarak kullanılırlar .

Soğutma kuleleri ile hiperbolik bir yapı tercih edilmektedir. Alt kısımda, kulenin genişlemesi, sirküle edilen suyun ince film buharlaşmalı soğumasını desteklemek için dolgu kurulumu için geniş bir alan sağlar. Su önce buharlaşıp yükseldikçe, daraltma etkisi laminer akışı hızlandırmaya yardımcı olur ve daha sonra genişledikçe, ısıtılmış hava ile atmosferik hava arasındaki temas türbülanslı karışımı destekler .

Shukhov'un Çalışması

Hiperboloid kafes Adziogol Deniz Feneri , Kherson yakınlarındaki VG Shukhov tarafından , Ukrayna , 1911

1880'lerde Shukhov, minimum malzeme, zaman ve işçilik kullanmak için çatı sistemlerinin tasarımı sorunu üzerinde çalışmaya başladı. Onun hesaplamaları büyük olasılıkla matematikçi Pafnuty Chebyshev'in fonksiyonların en iyi yaklaşımlar teorisi üzerine yaptığı çalışmadan türetilmiştir . Shukhov'un verimli çatı yapılarının matematiksel keşfi, hem yapısal hem de mekansal olarak yenilikçi olan yeni bir sistem icat etmesine yol açtı. Analitik becerilerini Nikolai Lobachevsky'nin "hiperbolik" olarak adlandırılan çift ​​eğimli yüzeylere uygulayarak , Shukhov , devrimin hiperboloitleri ve hiperbolik paraboloitler olarak bilinen yeni yapısal ve yapısal sistemlere yol açan bir denklem ailesi türetmiştir .

Çelik gridshells 1896 sergi pavyonlar Tüm Rusya Sanayi ve El Sanatları Fuarı içinde Nijni Novgorod Shukhov en yeni sistemin ilk halka belirgin örnekler vardı. Nizhni Novgorod sergisi için bu türden iki pavyon inşa edildi, biri oval diğeri dairesel. Bu pavyonların çatıları, tamamen düz köşebent ve yassı demir çubuklardan oluşan iki kat kavisli ızgara kabuklarıydı . Shukhov onlara azhurnaia bashnia ("dantel kulesi", yani kafes kule ) adını verdi . Shukhov'un 1895'te başvurduğu bu sistemin patenti 1899'da verildi.

Shukhov ayrıca dikkatini tepede büyük bir yük taşıyan bir kule için verimli ve kolay inşa edilen bir yapısal sistemin ( ızgara kabuğu ) geliştirilmesine yöneltti - su kulesi sorunu . Çözümü, ağır bir ağırlığı destekleyen dokuma bir sepetin hareketini gözlemlemekten ilham aldı. Yine, düz demir çubuklar ve köşebentten oluşan hafif bir ağdan oluşan iki kat kıvrımlı bir yüzey şeklini aldı. Önümüzdeki 20 yıl içinde, çoğu 12m ila 68m arasında değişen yükseklikleri olan bu kulelerden yaklaşık 200 tanesini tasarladı ve inşa etti.

En azından 1911 gibi erken bir tarihte, Shukhov, hiperboloidlerin yığılmış bölümlerinden bir kule oluşturma konseptiyle deneyler yapmaya başladı. Bölümlerin istiflenmesi, kulenin formunun tepede daha fazla daralmasına, altta ve üstte şekil tanımlama halkaları arasında daha az belirgin bir "bel" olmasına izin verdi. Bölümlerin sayısının arttırılması, genel formun bir koniye benzemeye başladığı noktaya kadar sivrilmesini artıracaktır.

1918'de Shukhov, bu konsepti Moskova'da dokuz bölümlü yığılmış hiperboloit radyo iletim kulesi tasarımına dönüştürdü . Shukhov , malzeme miktarının dörtte birinden daha azını kullanarak Eyfel Kulesi'ni yüksekliği 50 metre aşacak 350 metrelik bir kule tasarladı . Onun tasarımı ve hiperbolik geometriyi analiz eden ve üye ağını boyutlandıran tüm destekleyici hesaplamalar Şubat 1919'da tamamlandı. Ancak, kuleyi 350 metreye inşa etmek için gereken 2200 ton çelik mevcut değildi. Temmuz 1919'da Lenin, kulenin 150 m yüksekliğe kadar inşa edilmesini ve gerekli çeliğin ordunun malzemelerinden temin edilmesini kararlaştırdı. Altı istiflenmiş hiperboloid içeren daha küçük kulenin inşası birkaç ay içinde başladı ve Shukhov Kulesi Mart 1922'de tamamlandı.

Diğer mimarlar

Kōbe , Japonya'daki hiperboloit kulesi .

Antoni Gaudi ve Shukhov, 1880-1895'te neredeyse aynı anda ancak bağımsız olarak hiperboloid yapılarla deneyler yaptılar. Antoni Gaudi , 1910'da Sagrada Familia'da hiperbolik paraboloid (hipar) ve devrimin hiperboloidi şeklinde yapılar kullandı . Sagrada Familia'da, doğuş cephesinde birkaç yer var - Gaudi'nin kurallı yüzey tasarımına eşit olmayan bir tasarım, hiperboloidin büyüdüğü yer. Pelikanın olduğu sahnenin her yerinde çok sayıda örnek var (figürlerden birinin tuttuğu sepet dahil). Servi ağacına yapısal stabilite ekleyen bir hiperboloid vardır (köprüye bağlayarak). "Piskoposun gönye" kuleleri hiperboloidlerle kapatılmıştır.

In Palau Güell , hiperbolik başkentleri ile ana cephesi boyunca iç sütun dizisi vardır. Ünlü parabolik tonozun tacı bir hiperboloiddir. Colònia Güell Kilisesi'ndeki ahırlardan birinin tonozu bir hiperboloiddir. Park Güell'de hiperboloid olan özgün bir sütun var . Ünlü İspanyol mühendis ve mimar Eduardo Torroja bir dizayn ince kabuklu Fedala su kulesi ve çatısını Hipódromo de la Zarzuela devrim hiperbol şeklindedir. Le Corbusier ve Félix Candela hiperboloid yapılar ( hipar ) kullandı.

Bir hiperboloit soğutma kulesi 1918'de Frederik van Iterson ve Gerard Kuypers tarafından patentlendi.

Georgia Dome ilk Hypar- oldu tensegrity kubbe inşa edilecek.

Şekil varyasyonları galerisi

Ayrıca bakınız

Notlar

Referanslar

Dış bağlantılar