Влияние геометрической формы на долговечность здания

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Мудрая природа поместила основу жизни в яйцо, в сферу-икринку. Но не в куб. Человеческий череп - тот же сфероид. Все небесные тела круглы, не квадратны. Мир наполнен летающими шарами, но не кубами! А какие энергии и нагрузки приходится выдерживать космическим телам! Никто не видел ни одного НЛО в форме куба или прямоугольника. Может, инопланетяне и нашли новые виды энергии и знания, что смогли преодолеть в себе «кубическое» мышление? А может быть, у них его и не было...

1. Историческая справка

В современном мире архитектурные постройки окружают человека на протяжении всей жизни. Кроме защитной функции архитектурное сооружение оказывает большое влияние на настроение и мироощущение. Если упрощенно рассмотреть архитектурные произведения в пространстве, то можно заметить, что все они вписываются в определенные геометрические формы. Тогда можно сказать, что все здания, которые нас окружают - это геометрические фигуры. Известно, что материалы, используемые при строительстве, влияют на прочность и долговечность архитектурной постройки. Кроме того, долговечность сооружения напрямую связана с той геометрической формой, которая является для него основой. Самым прочным архитектурным сооружением с давних времен считаются египетские пирамиды, самая древняя пирамида Джосера [1] (рис. 1).

Рис. 1. Пирамида Джосера

Как известно, они имеют форму правильных четырехугольных пирамид. Именно эта геометрическая форма обеспечивает наибольшую устойчивость за счет большой площади основания. С другой стороны форма пирамиды обеспечивает уменьшение массы по мере увеличения высоты над землей. Именно эти два условия делают пирамиду устойчивой, а значит и прочной в условиях земного тяготения. Однако кроме пирамид, с древнейших времен и до наших дней сохранились архитектурные произведения искусства, имеющие в своем основании круг - Колизей, Пизанская башня, а также квадрат - Парфенон. Римский Колизей (лат. Colosseus - «громадный») - крупнейшее из сохранившихся сооружений Древнего Рима, его архитектурный символ (рис. 2). В колоссальном амфитеатре, возведенном в 72 - 80 гг. н.э., проходили состязания и бои, которые должны были поддерживать воинственный дух народа. Его трибуны, поднимавшиеся на 45- метровую высоту, вмещали 50000 зрителей.

Рис. 2. Римский Колизей

Главным элементом декора Колизея была арка. В арках стояли беломраморные статуи богов и мифологических героев. Верхний ярус имел специальные устройства, которые держали огромный тент, прикрывающий трибуны от палящего солнца [1]. Эллипсовидная арена (86*54 м) была отгорожена от зрителей четырех метровой стеной и покрыта песком, впитывавшем в себя кровь, которую проливали натравливаемые друг на друга дикие животные, а также люди, сражавшиеся с ними или друг с другом - гладиаторы. Гладиаторские бои с обязательными человеческими жертвами продолжались здесь вплоть до 405 г. Набеги варваров и землетрясения повредили гигантское сооружение. Несколько веков его использовали как каменоломню. Сегодня Колизей предстает перед зрителем в виде могучей руины, напоминающей о мощи императорского Рима.

Имеющая в своем основании круг - Пизанская башня (рис. 3) дала крен в самом начале строительства из-за близких грунтовых вод.

Рис. 3. Башня в Пизе

архитектурный арка купольный

По легенде, Беннано, воздвигший первые четыре яруса в 1173 году, был с позором изгнан из Пизы. В конце XIII века Джованни ди Симоне продолжил работы - уплотнившийся за время грунт выдержал еще три яруса. Венчающий ярус, предназначенный для колоколов, возвёл Томазо Пизано через 200 лет после начала строительства. Каждый из архитекторов стремился исправить крен, увеличивая высоту стены со стороны наклона. В результате круглая башня диаметром 15 и высотой 56 м стала не только падающей, но и кривоватой. Восьмиярусная колокольня привлекает туристов не только из-за сильного крена, но и своей красотой. Опоясывающие ее ленты мраморных аркад делают башню пластичной и воздушной. Лестница пологой спиралью поднимается наверх, откуда открывается изумительный вид на тосканскую равнину и Тирренское море.

Парфенон - главный храм древних Афин, высочайшее достижение греческой классической архитектуры (рис. 4).

Рис. 4. Греческий Парфенон

Находясь на самой высокой точке городской крепости - Акрополя, он уже 24 века будто парит над городом. Парфенон возведен в 447 - 432 гг. до н.э. Иктином и Калликратом, скульптурной отделкой руководил великий Фидий. Храм выполнен из мрамора и посвящен покровительнице города Афине Парфенос, чья гигантская статуя работы Фидия, покрытая золотом и украшенная слоновой костью, находилась внутри. Парфенон со всех сторон окружен сорока шестью колонами[2]. В поле фронтонов изображалось рождение Афины из головы Зевса и её спор с Посейдоном из-за господства над Аттикой; в завершении объема лентой тянулся скульптурный фриз. Фигуры были раскрашены, создавая яркое и нарядное зрелище. В 1687 году при осаде Акрополя венецианцами была разрушена центральная часть храма. В 1799 -1803 годах сохранившееся структурное убранство вывезли в Лондон. Но, ни время, ни войны не смогли уничтожить ощущение величия и мощи, заложенного при его создании. Если обратиться к истории архитектурных построек, сразу становится очевидным тот факт, что в стародавние времена у многих народов мира дома имели круглую форму. Достаточно взглянуть на африканские деревни или вспомнить о конусообразных ярангах северных народов, о юртах азиатских кочевников (рис. 5).

Рис. 5. Жилые дома разных народов мира

До нашествия римлян строили круглые жилища многие народы Европы. Это соответствовало самой природе, ведь обтекаемые формы не так подвержены воздействиям той или иной стихии. Остатки круглых домов находят при раскопках кельтских поселений и на острове Крит. Их строили из распространенных в местности материалов. В китайской провинции Фуцзянь живет народность хакка. Это тоже китайцы, но несколько обособленные. Эта народность, теснимая кочевниками, перебралась на юг Китая из северных его земель еще в 10 веке. Каждый семейный клан строит себе отдельный круглый дом в три - четыре этажа.

В одном таком доме живет до сотни семей, принадлежащих к одному роду.

Эти дома, называемые «тулоу», строятся из обожженного кирпича (рис. 6).

Рис. 6. Китайские тулоу

В Западной Европе круглые постройки диаметром 5 - 20 метров с конической крышей делали из камня, а также со стенами из деревянных столбов, между которыми укладывали глину. В Галисии (Испания) круглые дома с каменными стенами и несколькими помещениями использовали до конца ХХ века. Получается, что люди в разных концах света пришли к одной и той же архитектурной форме жилища.

В наши дни архитекторы и дизайнеры снова стали возвращаться к использованию подобных форм в строительстве, только теперь это кажется нестандартным подходом (рис. 7). На смену природным материалам, используемым в древности, пришли стальные кронштейны и сейсмоустойчивые соединительные элементы, металл, стекло, ультрасовременные материалы и конструкции. Благодаря этому круглые здания в наши дни сочетают в себе показатели гибкости и прочности, получая возможность противостоять практически любым природным катаклизмам.



Рис. 7. Дом - сувенир или дом - яйцо на ул. Машкова в Москве построен в 2002 году. Особняк считается уникальным зданием по своей архитектуре

2. Круглая форма с геометрической точки зрения

Если рассмотреть квадрат ABCD со стороной а, вписанный в окружность с центром в точке О (рис.8), тогда диаметр окружности эквивалентен диагонали квадрата и гипотенузе прямоугольного треугольника АВС.

Рис. 8. Квадрат ABCD, вписанный в окружность

По теореме Пифагора можно найти гипотенузу треугольника:

АC = AB2 + BC2 = а2 +а2 = аv2.

Тогда радиус окружности будет равен аv2/2.

Известно, что площадь круга выражается как:

So= рr2,

где r - радиус окружности. После подстановки значения радиуса выражение для площади круга имеет вид:

So= рa2/2.

Площадь квадрата при этом равна

S = а2.

Таким образом, площадь круга примерно в полтора раза больше площади квадрата, вписанного в нее. При этом значения длины окружности

Po= 2рr = рav2

и периметра квадрата

P = 4a,

отличаются незначительно (~0,9). Следовательно, при одинаковом параметре основания, строение, имеющее в своем основании круг, будет занимать большую площадь, по сравнению с постройкой на квадратном основании.

Кроме того, при постройке круглого здания получается ощутимая экономическая выгода.

В качестве примера возьмем два дома с одинаковой площадью внешнего основания 49 м2, но разные по форме: один в форме цилиндра, другой в форме прямоугольного параллелепипеда (куба). (Рис. 9).

Рис. 9. Прямоугольный параллелепипед и цилиндр

Толщину стен l возьмем равную 0,2 м, а высоту дома h, равную 3 м. Рассчитаем объём стен, и, следовательно, экономический выигрыш в строительных материалах, необходимых для построения данных типов домов. Для начала рассчитаем объём стен дома в форме куба. Для этого из объёма всего дома, занимающего площадь 49 м2 , вычтем внутренний объём, предназначенный для обоснования жилого пространства. Рассчитаем площадь внутренней части дома без учета стен. Для этого нужно знать сторону дома a. Так как площадь дома в форме куба вычисляется по формуле: S = а2 и S = 49 м2, где а - длина стороны дома, тогда а = 7 м. Обозначим V1 - объём, который полностью занимает дом.

V1 = aЧaЧh = 147 м3.

Рассчитаем длину внутренней стены, обозначив её за а1 : а1 = 7 - (0,2 + 0,2) = 6,6 м. Обозначим V2 - объём внутренней части дома и рассчитаем её:

V2 = 6,6 Ч 6,6 Ч 3 = 130,68 м3.

Объем, необходимый для построения дома данный формы:

V = V1 - V2 = 147 - 130,68 = 16,32 м3 .

Далее возьмем дом цилиндрической формы. Зная площадь основания и толщину стен, нам нужно вычислить радиус круга, который занимает всю площадь, предназначенную для постройки дома и радиус внутреннего круга без учета стен.

Площадь круга вычисляется по формуле: S = рЧR2, отсюда не сложно вычислить радиус круга: R = vSчр = ?49ч3,14= 3,95 м. При данном радиусе посчитаем площадь круга: S = 3,14Ч3,95 2 = 49,0 м2. Обозначим V3 - объём, который полностью занимает дом, тогда:

V3 = Sосн Ч h = 49,0 Ч 3 = 147 м3.

Рассчитаем радиус внутреннего круга: R = 3,95 - 0,2 = 3,75 м. Обозначим V4 - объём внутреннего цилиндра. V4 = 3,14Ч3,752 Ч 3 = 3,14Ч 14,0625 Ч 3 = 132,47м3.

Искомый объём:

V = V3 - V4 = 147 - 132,47 = 14,53 м3.

Сравним объемы стен: (14,53 ч 16,32)Ч100% = 88%

Таким образом, становится очевидным, что объем стен дома цилиндрической формы на 12 % меньше, чем объём стен дома в форме куба. Следовательно, расход материала на 12% будет меньше.

3. Круглое здание с точки зрения физики

Внешние нагрузки на стены.

Архитекторы и строители давно заметили, что круглые стены прочнее прямоугольных. Все деформации стен, разрушения начинаются с углов. Чем острее угол, тем он менее прочен.

Для проверки данного утверждения были изучены фотографии старых домов (Рис. 10).

Рис. 10. Разрушаемость стен

Действительно, стены округлой формы, несмотря на почтенный возраст, сохраняют форму и целостность конструкции, чего нельзя сказать о домах с обычными прямоугольными стенами.

С физической точки зрения круг -- геометрическая форма, равномерно распределяющая усилия. Внешние нагрузки (например, ветровые) преобразуются в нагрузки, действующие вдоль всего круга (рис. 11)

Рис. 11. Схема перераспределения нагрузки на часть круглой стены

На рисунке 12 показаны схемы обтекания воздушными потоками зданий с круглыми стенами и с углами. Парусность круглого дома минимальна, поэтому ветер, ударяясь в стену, обтекает ее.

Рис. 12. Схема обтекания воздушным потоком зданий различной конфигурации

Очевидно, что на углы зданий приходится наибольшая нагрузка, отчего в этих местах и начинают разрушаться стены.

Распределение тепла внутри здания.

Инженеры утверждают, что кольцеобразные движения воздушных потоков имеют одинаковую температуру по всему объему фигуры, имеющей в своем основании круг.

В пространстве цилиндра или купола тепло распределяется равномерно (рис. 13) из-за того тепловые лучи равномерно отражаются от стен

Рис. 13. Распределение тепла в купольном пространстве

Отсутствие прямых углов устраняет 30% площади стен. Благодаря этому потеря тепла через стены снижается так же на 30%. К тому же дом с круглыми стенами не имеет углов, в которых всегда застаивается воздух, поэтому его гораздо легче проветривать. По этой причине внутри круглого строения наилучшая вентиляция и циркуляция теплого воздуха. Напротив, прямоугольный дом начинает промерзать с углов, а это конденсат, плесень и разрушение конструкций заморозкой или разморозкой.

Распространение звука и света.

В доме с круглыми стенами хорошая акустика, в нем отсутствуют резонирующие звуки, а уровень постороннего шума на 30% меньше, чем в обычном доме-коробке. Свет в таком доме распределяется равномерно, поскольку сферическая поверхность прекрасно рассеивает его. Это происходит из-за многократного отражения звуковых и световых волн от стен.

4. Влияние окружающей среды на архитектурные строения

Всем известно, какое разрушительное действие оказывает окружающая среда большого города на архитектурные строения, а именно, осадки с высоким содержанием кислотных оксидов, которые попадают в атмосферу из выхлопных газов автомобилей и в качестве отходов промышленных заводов. В воздухе эти оксиды смешиваются с водой и выпадают на землю в виде «кислотных» дождей, которые оказывают вредное воздействие, как на живых существ, так и на архитектурные постройки (рис. 14).

Рис. 14. Разрушение архитектурных построек из-за условий окружающей среды

Гипотеза: здание, имеющее «круглую» форму экономичнее по расходу материалов и будет служить дольше.

Цель проекта: проверить, является ли «круглое» здание более прочным и выгодным при постройке.

Для достижения поставленной цели, требовалось решить следующие задачи:

1) Рассчитать основные параметры моделей круглого и квадратного зданий: высоту, толщину стены, длину стены для модели квадратной формы, параметр основания.

2) Используя доступные материалы (пластилин, гипс, глину), создать модели домов разной геометрической формы, но с одинаковыми параметрами: длиной основания, высотой и толщиной стен.

3) Взвесить полученные модели и определить экономический выигрыш.

4) Смоделировать явления окружающей среды, разрушающие строения - кислотные дожди, ветер. Определить какое здание скорее разрушится при механическом воздействии на него и при обработке его смесью воды и кислоты.

5. Теоретическая часть

Моделирование

Как известно, моделирование -- это исследование объектов познания на их моделях; построение и изучение моделей реально существующих объектов, процессов или явлений с целью получения объяснений этих явлений, а также для предсказания явлений. Для достижения поставленной цели мы использовали имитационное моделирование. Имитационное моделирование -- это метод исследования, при котором изучаемая система заменяется моделью, с достаточной точностью описывающей реальную систему, с которой проводятся эксперименты с целью получения информации об этой системе. Экспериментирование с моделью называют имитацией (имитация -- это постижение сути явления, не прибегая к экспериментам на реальном объекте). Сегодня трудно указать область человеческой деятельности, где не применялось бы моделирование. Но чтобы создать модели необходимо знать, какие методы и материалы для этого подходят.

В нашей работе мы создавали модели круглого и квадратного здания самым быстрым методом - лепкой. Самыми доступными материалами, пригодными для лепки оказались: пластилин, гипс и глина.

Пластилин (итал. plastilina, от др.-греч. рлбуфьт -- лепной) -- это самый распространенный материал для лепки. Он не требует никаких дополнительных добавок, сушки и при комнатной температуре сохраняет заданную форму. Ранее пластилин изготавливался из очищенного и размельченного порошка глины с добавлением воска, животных жиров и других веществ, препятствующих высыханию. В настоящее время при производстве пластилина используют также высокомолекулярный полиэтилен (ВМПЭ), поливинилхлорид (ПВХ), каучуки и другие высокотехнологичные материалы. Пластилин окрашивается в различные цвета. Его применяют для детского развития и творчества, для создания моделей или копий архитектурных произведений искусства для музея (рис. 15).

Рис. 15. Модель моста, выполненная из пластилина архитектором И. Канаевым

Пластилин применяют в процессе перевода медали из пластических материалов в металл [5]. Для медальерных работ наиболее приемлем твердый пластилин марки Т, который состоит из петролатума (марки ПС) -- 32 %, парафина (марки Т) -- 8 %, канифоли сосновой (марки А) -- 4,5 %, масла машинного (марки 45) -- 3,97 %, белил цинковых (марки М-1) ?4,8 %, каолина (марки Р-1-С) -- 46,5 %, сажи газовой -- 0,23 %, придающей пластилину серый цвет, сажа газовая может быть заменена окисью хрома для получения зеленоватого цвета (содержание масс компонентов пластилина дано в процентах).

Другой вид пластилина -- мягкий, состоит из следующих компонентов: петролатума (марки ПС) -- 38,7 %, парафина (марки Т) -- 4,9 %, канифоли сосновой (марки А) -- 1,067 %, масла машинного (марки 45) -- 4,9 %, каолина (марки Р-1-С) -- 49,9 %, окиси хрома -- 0,5 %, сажи газовой -- 0,039 %.

Гипс - минерал с кристаллической структурой, водный сульфат кальция.

Химический состав отражается формулой CaSО4Ч2H2O. От греческого гэшпт (gyps) означает "мел" или "штукатурка", "burned" mineral. В современном мире на основе сульфата кальция получены эффективные вяжущие материалы для строительства (рис. 16).

Рис. 16. Модель здания цилиндрической формы из гипса

Цвет у гипса разный, но обычно белый. Плотность с = 2,31 - 2,33 г/см3.

Обладает заметной растворимостью в воде. Особенностью гипса является то, что растворимость его при повышении температуры достигает максимума при 37 - 38°С, а затем довольно быстро падает. Наибольшее снижение растворимости устанавливается при температурах свыше 107°С вследствие образования "полугидрата" - CaSO4 Ч 1/2H2O.

При 107°C частично теряет воду, переходя в белый порошок алебастра, 2CaSO4 Ч Н2О, который хорошо растворим в воде. В воде, подкисленной H2SO4, растворяется гораздо лучше, чем в чистой. Однако при концентрации H2SO4 свыше 75 г/л растворимость резко падает. В HCl плохо растворяется. Реакция гипса с азотной кислотой протекает следующим образом:

СaSO4 + 2HNO3 => Ca(NO3)2 + H2SO4

Са2++SO4 2- + 2H++2NO3 - => Ca2+ + 2NO3-+2H++SO42-

Волокнистый гипс (селенит) используют как поделочный камень для недорогих ювелирных изделий. Из алебастра издревле вытачивали крупные ювелирные изделия - предметы интерьера. Особое внимание уделено связи структуры и свойств гипсовых материалов и изделий, а также целенаправленному созданию содержащих гипсовую связку строительных материалов, изделий и конструкций с заданными структурой и свойствами[3]. Обожженный гипс применяют для отливок и слепков (барельефы, карнизы), как вяжущий материал в строительном деле, в медицине [4].

Глина -- мелкозернистая осадочная горная порода, пылевидная в сухом состоянии, пластичная при увлажнении.

Глина состоит из одного или нескольких минералов группы каолинита, монтмориллонита или других слоистых алюмосиликатов (глинистые минералы). Как правило, породообразующим минералом в глине является каолинит, его состав: 47% оксида кремния (SiO2), 39 % оксида алюминия (Al2О3) и 14 % воды (Н2O)

Цвет. Глина различных составов имеет множество оттенков.

Пластичность. Именно возможность деформироваться и удерживать приданную ей форму и позволила человеку найти применение глины в своем быту.

Гигроскопичность - позволяет глине впитывать воду, изменяя свои свойства вязкости и пластичности. Но после обжига изделия из глины приобретают водостойкость, прочность и легкость. Развитие технологии позволило получить фаянс и фарфор, незаменимые и в современном мире

Огнеупорность. Свойство, применяемое скорее в строительстве, нежели в художественных промыслах, если не считать обжиг изделий. Технология обжига различна для того или иного состава глины.

Глина очень доступна, при этом ее пользу трудно переоценить и поэтому она применяется людьми с очень давних времен.

Строительство. В настоящее время глина применяется как материал для изготовления красного кирпича

Медицина. Оздоровительная и традиционная медицина применяет глину в виде грязевых ванн и масок. Весь смысл в питании поверхности кожи полезными элементами глины.

Сувениры и посуда. Два больших направления я объединяю в одно, так как многие экземпляры посуды имеют лишь сувенирный характер. Тарелки, горшочки, кувшины и вазы.

Разрушается глина при действии на нее кислот. Основа глины оксид алюминия взаимодействует с серной кислотой согласно схеме:

Al2O3 + 3H2SO4 =>Al2(SO4)3 + 3H2O

Al2O3 + 6H++3SO42- =>2Al3++3SO42- +3H2O

Al2O3 + 6H+ =>2Al3+ +H2O

6. Экспериментальная часть

Расчет параметров моделей с одинаковой длиной основания.

Пусть периметр квадрата будет равен длине окружности P= Co= 32 см. Тогда радиус окружности r = Co / 2 р = 5,09 см, а диаметр составит 10,18 см. При этом площадь круга (81,5 см2) будет больше площади квадрата (64 см2) почти в 1,3 раза. Используя полученные параметры, мы вырезали из бумаги окружность с диаметром 10,18 см. И квадрат со стороной 8 см (Рис. 17).

Рис. 17. Бумажные основы для моделей

Моделирование.

Лепка моделей с одинаковой площадью внешнего основания.

Для изготовления моделей зданий с различной геометрической формой в основании, мы брали пластилин, гипс и глину. Модели с одинаковым периметром внешнего основания изготовляли так. Чтобы слепить круглое и квадратное здания из пластилина мы начертили квадраты со стороной 8 см и окружности с диаметром 9,03 см. Пластилиновые модели имели толщину стен 0,1 см и высоту 8 см (Рис. 18).

Рис. 18. Модели из пластилина

Гипс смешивали с водой в соотношении 3: 2 и размешивали в течение 5 минут. Для каркаса круглого здания мы вырезали из бутылки середину и обмотали ее бинтом. Когда смесь гипса и воды стала более густой, начали облеплять поверхность бутылки так, чтобы толщина стен была 1 см. Гипсовое квадратное здание слепили с высотой стен 8 см (Рис. 19). Оставили сохнуть на два дня. Когда фигуры засохли, убрали лишние элементы - ненужные выступы.

Рис. 19. Модели из гипса

Глину смешивали с водой до однородной массы. Вылепили модель круглого здания и для крыши использовали фильтровальную бумагу, на которую также поместили глину. Для квадратного здания мы изготовили из проволоки металлический каркас, который облепляли глиной. Оставили сохнуть на неделю. Стены получившихся моделей имели толщину 1 см и высоту 5,5 см (рис. 20).

Рис. 20. Модели из глины

Моделирование кислотных дождей

Кислотные дожди моделировали так, брали воду с добавлением серной кислоты в соотношении 10: 1 и поливали гипсовые и глиняные модели домиков из лейки.

Моделирование ветра.

Ветер имитировали с помощью фена 25 мин. После чего визуально определяли степень разрушения модели (рис. 21).



Рис. 21. Воздействие ветра

Для оценки количества материала, потраченного на изготовление зданий, мы выбрали пластилиновые модели, так как остальные получились не достаточно гладкими, и толщина их стен была определена приблизительно. Мы взвешивали модели, полученные из пластилина, и определяли экономический выигрыш при постройке.

7. Результаты и обсуждения

После обработки гипсовых моделей в течение 5 мин смесью серной кислоты и воды углы квадратной модели начали крошиться и осыпаться. Круглая модель почти не изменилась. После воздействия феном квадратная модель разрушилась на 2/3, а круглая модель на 1/2 (рис. 22).

Рис. 22. Гипсовые модели после обработки смесью кислоты и воды и фена

Квадратная модель из глины начала растворяться, так, что стал виден металлический каркас (рис. 23).

Рис. 23. Глиняные модели после смесью кислоты и воды и фена

Для того чтобы определить экономический выигрыш, мы взвешивали пластилиновые модели цилиндрической и кубической формы с одинаковыми параметрами: площадью основания, толщиной стен и высотой (рис. 24). Масса пластилиновой модели круглой формы составила 62 г, а квадратной - 73 г. Следовательно, экономический выигрыш составил 15%.



Рис. 24. Взвешивание пластилиновых моделей

Заключение

Вы когда-нибудь задумывались о том, какие факторы влияют на долговечность зданий? Многие, не задумываясь, ответят: материал, качество строительства, архитектурное решение. Все это, безусловно, влияет на то, как долго постройка сохранит свой первоначальный вид. Но не менее важную роль играет геометрическая форма здания. Но тут появляется другой, вполне логичный вопрос: постройки какой формы более долговечны? Главной целью нашей исследовательской работы стал ответ на данный вопрос. Сравнивать мы решили здания цилиндрические и паралеллипидические. С помощью моделирования, наблюдений и расчётов нам удалось выяснить, что здания, в основании которых лежит круг, являются более устойчивыми к погодным условиям, а также более экономными при строительстве и более выигрышными по полезной площади. Архитектура зданий, основания которых в форме окружности имеет ряд преимуществ перед зданиями с квадратными или прямоугольными формами. Это максимум полезной площади, прочность и теплоемкость. В круглых домах замечательная акустика. Шум снаружи почти не проникает внутрь, потому что звуковые волны огибают дом, а внутри разные звуки воспринимаются мягче. Но конечно нельзя забывать и о недостатках круглых построек. Одним из таких недостатков является распространение звука, возникновение сильного эха. Если речь идет о жилых помещениях, то проблема может возникнуть и при ремонте, отделке внутренних комнат в круглых домах. В зависимости от географического положения и климатических условий круглая постройка имеет ряд преимуществ с точки зрения аэродинамики - сильный ветер будет огибать круглый дом и не сорвет с него крышу. Поэтому цилиндрические дома славятся повышенной устойчивостью к торнадо, цунами, ураганам, штормовому ветру и сильным снегопадам.

Согласно результатам нашего исследования строительство круглого дома поможет сэкономить на стройматериалах. По нашим расчетам, на него в среднем уходит на 15-20% меньше стройматериалов, чем на прямоугольный или квадратный дом той же площади.

Литература

1. Халпахчьян О.Х. Всеобщая история архитектуры в 12 томах. Том 1. Архитектура Древнего мира, Москва. Стройиздат. 1970

2. Энтони Уайт, Брюс Робертсон «Архитектура. Формы, конструкции, детали. Иллюстрированный справочник», Москва ACT Астрель 2005

3. П.П. Будников «Гипс и его исследования» Ленинград, 1933.

4. Белов В.В. и др. Современные эффективные гипсовые вяжущие, материалы и изделия, Тверь: ТГТУ, 2007.

5. Одноралов Н.В. Техника медальерного искусства, М.: Изобразительное искусство, 1983.

6. ikanaev.ru

7. https://ru.wikipedia.org/wiki/

8. spleteno.ru

9. yandex.ru

10. chem21.info

Размещено на Allbest.ru

...