Бетон в архитектуре инженерных сооружений

branicky_most

Использование бетона в архитектуре XX в. стимулировало создание сооружений таких размеров и форм, которые раньше не существовали. По оригинальности построения и выявления пластических свойств бетона представляют значительный интерес некоторые из инженерных сооружений. Предназначенные главным образом для выполнения утилитарных задач, они имеют важное художественное значение из-за своеобразия форм, условий размещения и особенностей восприятия.

Многие из инженерных сооружений, такие, например, как мосты и башни, введенные в ландшафт естественной или искусственной среды, преобразуют его, организуя новые ориентиры и связи по законам, заданным человеком. Из большого числа существующих и выполненных из бетона и железобетона инженерных

сооружений можно выделить две группы, наиболее значительные по воздействию на организацию архитектурного пространства.

Главный признак форм первой группы — вертикальная направленность. К этой группе можно отнести разного вида башни технического назначения — водонапорные, телевизионные, спортивные и пр. Сцецифика построения форм этих сооружений делает их ведущими композиционными элементами архитектурного пространства. Прежде эту роль выполняли колокольни культовых сооружений, сторожевые башни, городские ратуши.

Инженерные сооружения башенного типа заслуживают особого внимания в условиях постоянного расширения территории современных городов. Когда жилые образования в основной массе имеют одну высоту, наличие контрастных по форме высотных сооружений, особенно там, где существует плоский рельеф, придает пространственной среде индивидуальные черты.

Во второй группе инженерных сооружений из бетона и железобетона преобладает горизонтальная направленность. К ним относятся мосты разных типов и некоторые другие сооружения. Их построение из бетона и железобетона в наиболее чистом виде демонстрирует конструктивные свойства этих материалов. Художественная выразительность мостов в значительной мере определяется конструктивной целесообразностью и однозначной функцией.

Архитектура мостов

Архитектура мостов, больше чем других сооружений, складывается из тектоники соотношений конструктивных элементов, воспринимающих возникающие рабочие напряжения. Минимальный расход материала, необходимый для выполнения конструкции, должен в пластической форме обеспечить наиболее рациональную конструктивную схему. Форма мостов складывается не только на основании конструктивной целесообразности, но и под влиянием географических условий места. В отличие от гражданских сооружений других назначений, мосты соединяют разрозненные участки ландшафта, как правило, минимально его преобразуя.

Художественный анализ мостов представляет большой интерес. В них проявляются эстетические признаки бетона как архитектурного материала в пластическом выражении взаимодействия сил.

Эта же проблема решается в некоторых футурологических проектах с более широким функциональным назначением, поэтому обзор относительно небольших, но оригинальных существующих конструктивных композиций из бетона и железобетона в виде мостов представляет интерес с позиций всестороннего освоения этих материалов в архитектуре.

Ряд инженерных сооружений, выполненных из бетона и железобетона в XX в., оказал влияние на новые направления в архитектуре. С их созданием связаны имена Э. Торрохи, Р. Майара, Ф. Канделы, П. Л. Нерви. Так же как в свое время Эйфелева башня в Париже стала прообразом будущих каркасных конструкций новых архитектурных форм, так и в работах вышеназванных мастеров отрабатывались приемы, стимулировавшие развитие новых архитектурных форм из железобетона.

Работая с железобетоном как с полноценным по эстетическим свойствам материалом с широкими пластическими возможностями, инженеры нередко прокладывали дорогу архитекторам.

Разнообразные конструкции, их комбинации стали источниками образования выразительных структур на основе статических свойств единичных элементов форм. Свободное владение конструкцией открывает возможности для новых форм организации пространственной среды. Изящество современных конструктивных систем из железобетона может придать особую художественную выразительность объемным формам. В сооружениях инженерного назначения острота конструктивных решений наиболее наглядна.

Несмотря на некоторые общие приемы конструктивных решений мостов, они не несут печати стереотипности, появляющейся в архитектуре из железобетонных стандартных элементов индустриального изготовления. Поэтому архитектуру мостов можно рассматривать как экспериментальные фрагменты, принципы конструктивньх решений которых могут быть использованы в гражданском строительстве.

Особое место в строительстве железобетонных мостов занимает творчество М. Майара. С начала XX в. в течение сорока лет он разрабатывал железобетонные конструкции, большую часть которых составляют разнообразные мосты.

Выразительно пластические свойства железобетонных форм конструктивных элементов использованы в мосте через р. Арве близ Женевы, выстроенном Р, Майаром в 1935—1936 гг. При общей длине 79 м и пролете между опорами 55,97 м подъем стрелы равен 4,77 м. Форма моста строится из параллельного соединения трех арок коробчатого сечения. Применение таких форм позволило сделать более тонкими сечения всех промежуточных элементов. Система объединена сверху плоской плитой, консольно выступающей за края наружных арок. Плоские опоры, поддерживающие плиту, образуют своеобразные метрические группы. Они ритмически изменяются к центру моста. Высота опор сокращается, они становятся шире, как бы напрягаясь, принимая нагрузку. Видимое распределение масс материала соответствует схеме статических усилий. Формы конструкций моста органично вписались в очертание долины реки.

Мост Мархграбен совершенно, иной. Составная вытянутая криволинейная балка пересекает крутой горный спуск с осыпями. Железобетонная плита верхнего настила опирается на три концентрические в плане балки, изогнутые в направлении рельефа участка. Опору этих горизонтальных плоскостей образуют тонкие стенки быков моста. Выразителен контраст поперечных полотну дороги стенок-опор, которые, врезаясь в склон, разрезают поток осыпей и одновременно воспринимают дорожные нагрузки. Природные условия сыграли важную роль в решении формы и деталей этого моста.

Тонкие Плоскости опорных стенок плавно соединяются с продольными балками дорожного полотна. Их мягкая очертаниями форма типична для пластики бетона. Масса материала, наибольшая в поперечном к движению направлении, воспринимает главные силовые воздействия. Следы опалубки на поверхности бетона зрительно подчеркивают направленность конструкции в противовес хаосу осыпей естественного склона.5-7-620x330

Последний виадук Р. Майара выстроен на дороге между Альтендорфом и Лахеном. Он наиболее живописен. Конструкция состоит из двух арок коробчатого сечения. Пяты арок имеют разные уровни. Этот мост пластически особенно сложен. Плавные переходы плоскостей, их повороты превратили мост в своеобразную скульптуру из тонкостенных железобетонных элементов. Они выглядят зрительно капитальными, чему способствуют следы деревянной опалубки на поверхностях. Элементы конструкции из бетона формовались по месту. Это обеспечило особую органичность сложных по пластике переходов форм. Мост располагается под углом к перекрываемой железной дороге, что усиливает своеобразие архитектурного решения.

Функциональное назначение мостов ясно отражается в их формах. Пластика железобетона в формах конструкций выражает остроту соотношений нагрузки и опор. При максимальном приближении к распределению масс материала в соответствии со статическими напряжениями возникает художественно отточенная форма, причем оригинальность каждого решения определяется ситуацией конкретного места.

Новыми для нашего времени архитектурными формами в естественном ландшафте стали железобетонные путепроводы, перекрывающие автострады с напряженным движением транспорта. В качестве примера можно привести путепровод на магистрали в Голландии. Пара пологих железобетонных арок держит пешеходный переход с легким металлическим ограждением. Переход частично подвешен к арке, а частично опирается на тонкие железобетонные столбики. Контраст тонких соединяющих и опорных элементов, массива горизонтальной балки и силуэта арок изящного переменного сечения весьма выразителен. Монументальная статичность форм этого сооружения представляет контраст темпу происходящего под ними движения. Лаконизм распластанной композиции сливается с характером окружающего пейзажа.IMG_8045

По-другому воспринимается пешеходный мост через одну из магистралей Германии. Тонкая железобетонная конструкция рамного типа, поддерживая горизонтальное полотно, упирается в опоры, находящиеся в верхней части дорожных откосов.

Контрастны грандиозный масштаб и простые формы моста над пропастью Валь-Ристель в Северной Италии. Он строился способом надвижной опалубки. Радиус кривизны его дорожного полотна составляет 150 м. Эта железобетонная дуга опирается на тонкие высокие столбы прямоугольного сечения.

Железобетонные путепроводы и сложные транспортные развязки значительно влияют на пространственную архитектуру городов и природный ландшафт. Во многих случаях пластика конструктивных решений подчеркивает природные факторы, своеобразие рельефа местности.

Таков, к примеру, Кранненбергский мост, находящийся на магистрали Бонн — Кобленц в ФРГ. Эта приподнятая на спаренные опоры эстакада , являясь мостом над рекой, переходит в автостраду, огибающую крутые горы. Этим достигается беспрепятственное движение при любых погодных условиях с гарантией безопасности при обвалах горных пород.

Железобетонная кривая дорожного полотна значительна своей протяженностью. Простота и вместе с тем выразительность подчеркиваются метрическим расположением парных опор одинаковых сечений. Высота опор меняется. Кривизна железобетонной ленты, следуя рельефу, приобретает особую живописность. Пластика формы из искусственного материала органично вписывается в естественную природу.

Мощным по архитектуре и размерам является железобетонный Киевский мост в Ереване. Известно, что арочные мосты, опоры которых воспринимают и вертикальное, и горизонтальное давление, обладая хорошими перекрывающими возможностями, рациональны по технико-экономическим показателям. Вместе с тем они художественно выразительны. Киевский мост своей формой типичен для мест с сильным рельефом в сочетании с мощными реками. Спаренная однопролетная железобетонная арочная конструкция поднимается на 30 м, имея пролет около 80 м. Желтоватый оттенок поверхности бетона выявлен фактурой обнаженного заполнителя. Цветовой тон образовался сочетанием серого цементного камня с желтоватым щебнем заполнителя. Однако при столь выразительных конструкциях цвет поверхности не имеет большого значения.

С дальних высоких берегов р. Раздан крутые железобетонные арки воспринимаются органично выходящими из мощного скального основания. С одной из точек открывается вид на мост одновременно с железобетонной чашей стадиона «Раздан». Создается пространственная связь двух крупных архитектурно-инженерных сооружений. Арки моста упираются в мощные вертикальные пилоны, а ближе к середине проезжая часть его поддерживается вертикальными же опорами. Насыщенность вертикальными элементами еще сильнее оттеняет напряженность стрелы подъема бетонной арки.

Велик диапазон пластических решений железобетонных арочных мостов. Это видно при сравнении Киевского моста с тем, который выстроен в других ландшафтных условиях. Мост в гавани Ширштайн в Висбадене (Германия) плоской аркой в виде парящей чайки перекинулся над спокойной водой. Окружающий его рельеф в сравнении с ереванским ровный. Мост имеет ширину 3 м, поскольку предназначен для пешеходов. Он выполнен из напряженного легкого бетона. При пролете 92 м толщина центральной части составляет только 75 см, т. е. 20 пролета.

Благодаря отсутствию соединительных промежуточных элементов мост стал большой пластической скульптурой среди ландшафтов Рейна. Он уникален по гармонии форм и простоте конструктивного решения. Художественный образ воплотил совершенство конструктивного материала — бетона. Его выразительность характеризуется в большей мере легкостью и динамизмом, чем монументальностью и статичностью форм.

Существует множество других форм железобетонных мостов разных размеров, активно дополняющих ландшафт. К ним можно причислить, например, изящный арочный мостик для пешеходов, подводящий к нижнему павильону канатной дороги в Ереване. Пластичность бетона нашла отражение в плавном утолщении конструкции от стрелы к опорам. Упругость формы подчеркивают тонкие металлические ограждения. Кривая моста подводит к крутому подъему канатной дороги.

Павильон новой канатной дороги в Тбилиси выдвинут над склоном и уровнем исходной площадки железобетонной консолью. У-образные железобетонные опоры с несимметричными ветвями имеют переменное сечение, утоняющееся кверху. Это подчеркивает вынос консольной плиты. Навес павильона — горизонтальная плита более тонкого сечения, чем основная опорная рама. На него с уровня рамы идут ступени, которые одновременно являются затяжкой консоли. Соотношение геометрически простых сечений железобетонных элементов приобретает сильную эстетическую выразительность. Сочетание железобетонных элементов образует активную композицию, построенную на конструктивном взаимодействии форм.

С большей свободой выявлена пластика бетона в архитектуре верхней станции канатной дороги в дендропарке Сочи. Возможно, это в значительной мере обусловил метод строительства из монолитного бетона. Станция представляет собой сооружение башенного типа с выступающими наверху и на промежуточном уровне видовыми балконами и площадками. Плавный переход в местах сопряжения плоскостей, а также несколько расширяющийся снизу силуэт башни делают ее своеобразной скульптурой.

Верхняя станция канатной дороги дендропарка, Сочи

Верхняя станция канатной дороги дендропарка, Сочи

Архитектура инженерных башен

Среди бетонных сооружений башенного типа силосные башни и градирни имеют главным образом технологическое значение, а не архитектурно-композиционное. Кроме того, они довольно однообразны по формам, поэтому с точки зрения пластических вариантов железобетонных форм башенного типа интереснее инженерные сооружения другого рода.

К ним можно отнести видовую башню, построенную в Риме вблизи Большого Дворца спорта. Она стоит на холме и ее выразительный силуэт хорошо виден со всех сторон. Завершение башни образует грибовидная плоская железобетонная форма с рестораном и концертным залом. Архитектура башни построена на контрасте плоского венчания и группировки стройных опор У-образной формы. В центральном столбе между этими опорами размещаются подъемники. Среди вечнозеленых хвойных деревьев серая бетонная вертикаль привлекает внимание. Оригинально взаимное сопряжение периметральных опор.

fullsize

Водонапорная башня в г. Тадлей (Великобритания) вопреки существующим Для этих сооружений стереотипам представляет собой массивный плоский объем на нескольких опорах. Пластически неопределенная криволинейная форма из монолитного бетона в сочетании со сборными элементами, использованными для боковых стенок емкости, поддерживается полой центральной опорой и восемью полыми колоннами по периметру. Колонны, кроме центральной, имеют переменное сечение, расширяющееся кверху. Необычность формы резервуара подчеркивается декорированием поверхности бетона. Вертикальные стенки объема поделены на 16 участков. Их поверхность имеет шероховатую фактуру с темно-зеленым обнаженным заполнителем.

Более протяженные участки выполнены из вертикальных плоских сборных элементов. Они имеют фактуру из более светлого гранитного заполнителя. Сборные части несколько выступают по отношению к плоскости монолитных участков. Этот пример свидетельствует о том, что при более сложной пластике формы с невыразительным силуэтом можно использовать декоративные свойства поверхности конструктивного материала, цвет которого определяется цветом составляющих бетонной смеси. Такая многоцветная фактура зрительно расчленит несколько тяжеловесную форму.

Инженерные сооружения башенного типа при необычности форм и значительности своих размеров приобретают большую образную выразительность. Примером может служить башенное сооружение из железобетона в промышленном центре автономного порта в Марселе, в заливе де Фос (Франция).

Участие инженерии в формировании эстетических свойств зданий и сооружений в наши дни трудно оспаривать. Повышение технической оснащенности городов и поселков вызывает необходимость строительства новых типов сооружений. Многие из них становятся композиционно активными единицами объемно-пространственных комплексов. В них пластика бетона проявляется в виде большого разнообразия крупных объемных форм. Особенности этих форм предопределяются в первую очередь их назначением и затем конструктивной целесообразностью. Объемное решение складывается во взаимоотношении элементов конструкции. Бесспорно, что доминирующее значение этих инженерных сооружений с точки зрения художественного формирования искусственной среды велико.

Приведем несколько примеров водонапорных башен — это башни в Ист-Дерхаме, Танвелле и Кокфостере в Англии. Первая — небольшая по объему— имеет предельно простую форму. Высокий цилиндрический столб плавно переходит в расширяющийся кверху усеченный конус. Она выполнена в монолитном бетоне. Вторая — по объему наименьшая — также из монолитного бетона с конусообразным расширением кверху. Однако в этом случае оно начинается почти у основания. Поверхность башни расчленена на вертикальные участки, соединенные относительно тонкими горизонтальными связями. Членения башни приближаются в этом случае к человеческому масштабу и выявляют структуру конструкций. Наконец, третья — с оригинальным конструктивным решением опоры и собственно резервуара. Здесь уплощенный цилиндрический объем поддерживается граненым бетонным столбом и системой относительно тонких периметральных перекрещивающихся опор. Точная проверка надежности конструкций этой башни производилась на моделях после предварительных расчетов.

Телевизионные башни из бетона

Символом современного градостроительства, собирательным знаком большого города стали новые телевизионные башни из железобетона. Так же как и в свое время Эйфелева башня в Париже и башня Шухова в Москве, телевизионные башни — не только достижение инженеров, но и проверка новых методов конструирования и строительства новых пространственных форм, которые могут составить основу прогрессивных композиций архитектуры будущего.

Телебашня Останкино

Бесспорно, что всемирно известная Московская телевизионная башня в Останкине из монолитного железобетона — не только техническое сооружение. Размеры делают ее видимой с самых отдаленных точек при подъезде к городу. Она стала визуальным ориентиром многих магистралей.

Останкинская башня стала логическим продолжением темы городских вертикалей. Ее железобетонная часть имеет высоту 385 м. Отдельно стоящий полый столб расширяется книзу. Он представляет собой разновидность новой архитектурной формы. Выразительность ее пластики основана на экономном расходовании материала, воспринимающего статические напряжения.

При простоте общего решения нюансное изменение столбообразной формы отражает специфику выражения пластических свойств монолитного бетона. Плавность силуэта подчеркивается размещением горизонтальных площадок и отверстий на поверхности центрического объема.

Усеченные трапециевидные плоскости периметральных опор позволяют, особенно вблизи, ощутить относительную тонкость образующейся бетонной поверхности.

Наружная плоскость имеет следы опалубки. Дополнительно к ритму отверстий они определяют ритмы фактурных членений. Монументальность и зрительная надежность сооружения из железобетона усиливается при выявлении фактуры конструктивного материала. Серая поверхность натурального бетона в любом освещении гармонирует с цветом и освещением окружающей пространственной среды.

Архитектура этого сооружения не требует специального Декорирования. Пластика формы и характер поверхности едины.

Телевизионная башня Гамбурга имеет сложную геометрию. В принципе это сужающаяся кверху железобетонная труба, однако ее утонение значительнее, чем в предыдущем примере. В верхней части есть два яруса расширяющихся консольно выступающих конусов плоских очертаний.

Телевизионная башня Гамбурга

Особенно интересен этот пример с точки зрения ансамбля с окружающими зданиями. Ступенчатый массивный объем с навесными панелями с фактурой обнаженного крупного заполнителя образует начало пространственного ритма горизонтальных членений. На стволе башни они переходят в концентрические окружности конусообразных расширений. Плоские членения пирамиды, слегка сужающейся кверху, и вертикальный утоняющийся кверху ствол зрительно объединяются по закону контрастного соотношения форм. При этом наглядно выявляется широкий диапазон пластических возможностей бетона в архитектурных формообразованиях. (Подробнее о самых высоких телебашнях).

Конструкция, форма и материал в их взаимодействии в инженерных сооружениях подтверждают практическую многоплановость формообразующих свойств бетона и железобетона. Форма инженерных сооружений в меньшей степени зависит от стилевых влияний, чем формы общественных, гражданских и прочих зданий, считающихся сферой непосредственного приложения труда архитектора. Пластические возможности бетонных форм в инженерных сооружениях не зависят от их фактических размеров. Их монолитность носит крупномасштабный характер. При этом художественное решение может отличаться выразительностью силуэта при восприятии с отдельных точек. Декоративная обработка поверхности применяется для утилитарных целей— стойкости по отношению к воздействиям среды.

Использование бетона в инженерных сооружениях в качестве основного строительного материала обеспечивает большую свободу форм. Вместе с тем пластические свойства бетона обеспечивают зрительную капитальность этих форм и разную степень декоративности фактуры поверхности. Разнообразие объемных форм инженерных сооружений из бетона и железобетона подтверждает реальную обоснованность осуществления из них объемно-пространственных композиций футурологического направления.

Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *

4 + 12 =

Вы можете использовать это HTMLтеги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>