Функциональные требования к проектированию. Основные направления эстетики конструкций

Функциональные требования к проектированию. Конструкции сооружаются с целью служения потребностям людей и удовлетворения их желаний. Главным требованием к проекту должно быть достижение этой цели оптимальным путем. В настоящее время функциональные требования часто устанавливаются техническими условиями, относящимися к нагрузкам, температурным воздействиям, пригодности к эксплуатации, к пределам деформации и т.д.

Конструкции состоят из балок, плит, рам, арок, подвесок, оболочек, тентов или даже из надувных каркасов. Выбранная конструкция должна обладать безупречно ясной формой и вселять чувство стабильности. Здесь желательна простота. Конструкции должны вызывать ощущения уверенности и надежности. Сенсационные формы обычно являются продуктом персонального тщеславия и редко выдерживают испытание временем.

Форма основной конструкции должна соответствовать используемым материалам. Каменная или кирпичная кладка диктует формы, отличающиеся от форм стальных, железобетонных или деревянных конструкций.

Цитируемая часто сентенция «функция определяет форму» понимается превратно, если она воспринимается буквально, как чисто конструктивная задача. Сооружения должны отвечать различным другим требованиям, включая гигиену, комфорт, защищенность и даже уют. Функциональные требования должны обеспечивать условия нормального физического пребывания людей, например тепловые, климатические, акустические и комфортные условия. Комфорт, в свою очередь, означает также благоприятную эстетическую окружающую среду. Функциональные требования к сооружениям являются очень сложными. Физические условия в зданиях относятся к главной сфере деятельности инженера-строителя, который обязан быть осведомлен о комплексных функциональных требованиях к конструкции и должен убедить архитектора в необходимости их рассмотрения.

Основные направления эстетики конструкций. Вопрос — «Почему одна вещь красива, а другая безобразна?» — задавался во все времена и, по крайней мере для конструкции, были определены характеристики эстетического качества. В связи с этим предполагается, что действительно могут существовать основные направления гармоничного конструктивного проектирования. Знаменитые строители античности, такие как Пифагор и Витрувий, или Альберти, Палладио и Брунеллески в эпоху Возрождения, следовали этим основным направлениям. Они обсуждали «законы звуковой гармонии» применительно к пропорциям конструкций и проектировали свои сооружения в соответствии с этими законами. Почему эти законы больше не действительны в наш материалистический век?

Поэтому я и взял на себя смелость в течение многих лет отстаивать данные основные направления проектирования.

Пропорции. Гармонические пропорции в пространстве необходимы для создания красивых сооружений. Они должны быть определены относительными размерами различных частей конструкции по высоте, длине и ширине, взаимосвязью между массами и пустотами, закрытыми поверхностями и проемами, между площадями света и тени.

В сооружениях, как и в музыке, следует соблюдать гармонические пропорции: 1:2=октава; 2:3=квинта; 3:5=секста. Золотое сечение (a:b=1,618; b:a=0,618), круг, разделенный на пять частей, обеспечивающие пропорции многих соборов и других монументальных сооружений в прошлом, ничем не заменить в настоящее время.

Для мостовых конструкций необходимо руководствоваться другими пропорциями, чтобы подчеркнуть желаемую характеристику, как например гибкость в балочных мостах или легкость и ощущение полета в висячих мостах. В неразрезных балках следует соблюдать правильные пропорции между пролетом и высотой, а также между размерами опор и пролетных строений. В висячих мостах пилоны должны демонстрировать прочность, достаточную для того, чтобы поддерживать длинные пролеты.

Система линий и граней. Эта система должна относиться к направлениям линий или граней конструкции. Количество этих направлений на должно быть более трех, особенно при проектировании ферм. Слишком много направлений создает беспорядочное нагромождение линий и вызывает нежелательные эмоции. Симметрия является апробированным элементом порядка и должна использоваться всякий раз, когда позволяют функциональные требования.

Порядок часто обеспечивается повторением одинаковых элементов. Однако слишком много повторений ведет к монотонности, поэтому их следует прерывать другими расчетными элементами.

Изысканность формы. Параллельные прямые линии в конструкциях кажутся жесткими. Высокая промежуточная опора параллельной формы создает впечатление более широкой вверху, чем внизу. Этот оптический обман вызывает чувство дискомфорта, так как это противоречит «статической интуиции» даже непрофессионала, заключающейся в том, что более значительные усилия должны возникать в нижней части опоры. Поэтому высокие опоры или башни следует проектировать сужающимися снизу вверх в соответствии с уменьшающимися усилиями. В очень высоких промежуточных опорах, особенно в высоких башенных опорах, это сужение должно обеспечиваться не прямыми линиями, а параболическими, что придает конструкции изящную форму.

Пролеты виадуков, пересекающих долины, должны уменьшаться на их склонах. Высота балки или ее фасадная грань должны постепенно изменяться. В длинных пролетах нижняя грань балки может быть слегка выгнутой вверх, так как прямая нижняя грань балки будет казаться провисшей.

Внешний вид конструкции следует также проверять на скошенных углах, главным образом при наличии изогнутых линий. Изменение высоты элементов арки или рамы также важно, как сужение высоких опор. Настоятельно рекомендуется использование моделей для проверки расчета, даже машинного.

Внедрение в окружающую среду. Никогда не следует начинать проектирование до визуального изучения окружающей среды (ландшафта или городского пейзажа), в которой будет возводиться сооружение. Размерные соотношения должны рассматриваться как решающий фактор. Амбициозный замысел инженера — строительство длинных пролетов с тяжелыми массивными балками через реку в старом городе с невысокими домами, расположенными на берегу реки, — портил в некоторых случаях облик города. Масштаб сооружения должен быть соизмерим с окружающей средой. Внедрение в окружающую среду определяет и цветовую гамму, выбранную для конструкции.

Цвет. Цвет играет важную роль в общем эстетическом восприятии сооружения. Существует два пути использования цвета в конструкциях:

— создание конструкции, сливающейся с окружающей средой за счет использования таких цветов как серо-зеленый, голубой или знаменитый зеленый с черным — цвет мостов в Кельне;

— выделение конструкции путем использования ярких цветов, например красного, как на мосту Золотые Ворота (Калифорния).

В некоторых случаях следует избегать современных синтетических шокирующих цветов — стоит только подумать об уродливости яркоокрашенных больших яйцеобразных объемов в сельской местности.