Do you like curvilinear ornamental architectural structures?
The use of such constructions in modern architecture is very much in demand.
And did you know that still in Tsarist Russia the outstanding engineer Shukhov Vladimir Georgievich has received three patents for the privilege 12.03.1899:
№ 1894 - Invention of mesh coatings for buildings consisting of repeatedly repetitive and intersecting quadrilateral straight bearing elements, which work for tension or compression, with a hanging and convex coating;
№ 1895 - Invention of netted vaulted coatings for buildings made of rib-mo
unted and curved metal strips...;
№ 1896 - Invention of the reticulated towers in the form of a hyperboloid of rotation with straight forming connecting annular bases, with reinforcement of intermediate rings.[1]
A hyperboloid is a three-dimensional geometric figure obtained by rotating a hyperbola around a certain axis. But, despite the fact that the hyperbola is a curve, a single-band hyperboloid of rotation can be obtained by rotating a line around another line, crossing with it. That is, a hyperboloid has a remarkable property: two straight lines pass through each point of the hyperboloid and lie entirely on it.
Shukhov first transformed the mathematical abstraction of hyperboloid into a practical constructive form. [2]
If you take two rings, connect them with a series of parallel equilibrium slits, and then rotate the rings relative to each other, then the perfectly straight slips form a curve of a shape - a single-band hyperboloid. This construction, though beautiful, is not durable. The solution proposed by Vladimir Georgievich was very simple. Shukhov calculated how strong the structure would be if it had one-way curves rotated relative to the bases to compensate with the same ones, only rotated in the opposite direction. The result truly exceeded all expectations: the resulting mesh hyperbolic structure was not only surprisingly elegant, but also surprisingly strong. [3]
It was this property that Shukhov based the new type of mesh structures in which a spaced framework with curved outlines is formed from identical straight elements.
Thanks to this original mesh structure, these towers were subject to minimal wind pressure, which is the main threat to tall structures. The thick steel hyperboloid combined strength, lightness and cheapness.
1. The first hyperbolic tower was presented at the XVI All-russian Industrial and Artistic Exhibition in 1896 in Nizhny Novgorod.
The construction of Shukhov, 37 meters high, was amazing. It was a water tower that supplied water to the entire exhibition. Buck had a capacity of 114 litres. A viewing area was set above it, where a spiral staircase led. There was no bar for anyone looking at the exhibition from this height. The tower was concave, but was constructed of straight beams. [4]
After the exhibition, he bought the tower and moved it to his estate - the village of Polibino, the patron and the factory Y.S. Nechayev-Maltsov. The tower can still be seen, but it requires an early restoration.
After a stunning success at the Novgorod exhibition, such structures were ordered to all ends of the empire.
2. In 1907, in the city of Nikolayev, for the first time in the world a hyperflat water tower was installed and used in the municipal water supply system.
In 1944 it was blown up during the retreat of the German troops. After the liberation, the city was restored and operated until 1958. It is now a cultural heritage site.
3. In 1907, the first ship in the world was launched, equipped with hyperboloid multisectional steel mesh masts, the construction of engineer V. G. Shukhov. It would be an armadillo Emperor Paul I.
4. Russian masts were widely used on American warships. The stability, strength, lightness, and invincibility of the shukhov structure is the reason for "coming into service" in the United States Navy. From 1906, mesh hyperboloids were installed in the United States Navy ships of the line. The mast consisted of thin straight elements that intersected to form a hyperboloid of rotation. The mast was light and strong, resistant to explosions of enemy shells, and capable of withstanding the impact of the shock wave and the powder gases from the gunfire of the ship’s own guns, and the construction of the mast promised to be less visible at a great distance. [5]
5. In 1911, in front of the village of Rybalçe, Kherson Oblast, the Hind Stanislav Adziogol Lighthouse was built on the Dnipro Liman. The lighthouse still performs its functions. It is the tallest lighthouse in Ukraine, ranking 18th in the world. Its height is 64 meters. There is also the Front Stanislav Adziogol Lighthouse (34 meters), also built by the Shukhov project. [6]
6. One of Shukhov’s most famous projects was the Shablov Television Tower, built in 1920-1922. The first design of the Shabolovka Radio Tower was designed by V. G. Shukhov in 1919 with an estimated height of 350 meters. However, due to the lack of metal in the young Soviet Russia, the height of the tower with the flagpole was 160 meters.
The circular cone structure of the tower consists of six 25-metre sections. The lower section is mounted on a concrete foundation with a diameter of 40 meters and a depth of 3 meters. The elements of the tower are fastened with rivets.
Construction of the tower was carried out without forests and cranes. The upper sections were assembled in turn inside the lower sections and with the aid of blocks and winches climbed up on each other.
Regular television broadcasts (four times a week) through the transmitters of the Shabolov Tower began on 10 March 1939.
Now the Shabolov Tower is recognized by international experts as one of the highest achievements of engineering art and is named among the seven architectural masterpieces of the Russian avant-garde recommended for inclusion in the UNESCO World Heritage List. [3], [4], [6]
7. In 1927-1929, three pairs of original multi-sectional steel hyperboloid towers with height of 128, 68 and 20 meters were built. The tallest lines were used to cross the Oka River with a 110 kV transmission system. After changing the route of the power line, the towers 68 and 20 metres were scrapped, and the remaining steam is now an art object on the Oka embankment. [6]
In 2020, the 128 meter poles were inaugurated after a large-scale reconstruction.
8. In 1935 a hyperbolic water tower was put into operation in Krasnodar. Now it is an art object of the city, welcoming the original lighting in the dark. [6]
Structures based on the inventions of V.G. Shukhov are being built all over the world.
9. In 1963, a review tower was designed in the port of Kobe under Shukhov’s patent. This 108-meter tower stood up to the 7-point earthquake of 1995. [6]
10. Built in 1972, the water tower of the city of Tsehanuwa in Poland is also a hyperboloid. Not currently in use but planned restaurant and observation area. [7]
11. In 1981, the Sydney Television Tower (309 m) was completed. This building has nothing to do with television. It is a tourist attraction, with restaurants and a viewing area. [11]
12. In 1999, a pedestrian bridge was erected in Manchester on the site of a bomb attack in 1996. The bridge is shaped like a hyperboloid of rotation and looks like a light membrane stretched across the street. The bridge became a symbol of Manchester’s rebirth after the tragedy. Bridge length 18 m and diameter 6.2 m. [8]
The creative means of Hai-Century architecture of the 21st century are the constructions using the Shukhov heritage. Retinal shells allow to create structures of very complex shape.
13. The famous British architect, Lord Norman Foster, says in his interview "Shukhov is one of my heroes". His ideas were laid in the design of the London skyscraper Mary Axe [9].
14. The Aspire Tower in Qatar (2005) is a 318-metre-high building, the tallest in Doha, the capital of Qatar. This hyperboloid construction resembles a torch, which is not accidental. During the 15th Asian Games in December 2006, it contained the Olympic flame. [11]
15. The Bird’s Nest Stadium in Beijing (2008). Beijing National Stadium was recognized as the largest steel-based stadium. and the most complex engineering of sports facilities. The Olympic complex occupies an area of 254.6 thousand square meters, the length of the stadium itself is 330 meters, and the width is 220 meters. Its height is also quite impressive, at the highest point the building reaches 70 meters, at the lowest height - 42.8 meters. [10]
16. Khan Shathir is a major shopping and entertainment center of Astana, the capital of Kazakhstan (2010) [11]
17. China’s Guangzhou television Tower (2010) is the second-tallest television tower in the world. Its design corresponds to Shukhov’s patent of 1899. [11]
And here is an interactive collection of brilliant creations built on patents of the Russian engineer Vladimir Shukhov - https://vid1.ria.ru/ig/infografika/a1/2017/towers/
Sources:
1. Culture Exchange / State Museum of Architecture named after A.V. Shchusev. // http://cultobzor.ru/2019/09/shuhov-formula-arhitektury/07-3574/
2. Mechanic A. The man who built the hyperboloid /Stimulus. Journal of Innovation in Russia. Science and Technology. - 2017. https://stimul.online/articles/science-and-technology/chelovek-postroivshiy-giperboloid/
3. Chumakov V. Universal genius. Hyperboloids of engineer Shukhov /Arguments and facts. - 14.03.2012 https://aif.ru/society/people/universalnyy_geniy_giperboloidy_inzhenera_shuhova
4. Hyperboloid of Shukhov Engineer // © Website Midway Roads https://anashina.com/giperboloid-inzhenera-shuxova/
5. Marine collection. Russian masts of American battleships - 2019 // https://zen.yandex.ru/media/marin/russkie-machty-amerikanskih-linkorov-5d81fc141e8e3f00ae70f14e
6. Adziogol Lighthouse // © Roman Korolev Workshop Site - 2020 https://metallistika.ru
7. 14 unique water towers from all over the world. VodBlog // Live journal - 09.03.2013 https://vodablog.livejournal.com/378590.html
8. Bridge at Corporation Street in Manchester /Alpha ars metiz - 20.10.2015 http://www.alfa-industry.ru/news/104/7582/
9. Palamarchuk A. Norman Foster: «Shukhov remains one of the most radical designers of our time» // National Geographic Russia - 18.11.2019 https://nat-geo.ru/science/human/norman-foster-shuhov-ostaetsya-odnim-iz-samyh-radikalnyh-dizajnerov-nashego-vremeni/
10. 6 fascinating facts about the stadium in Beijing, better known as «Bird’s Nest» // internet project Novate.Ru https://novate.ru/blogs/171219/52737/
11. Hyperboloid structures //Wikipedia https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B8%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B1%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B8%D0%B4%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D0%BA%D0%BE%D0%BD%D1%81%D1%82%D1%80%D1%83%D0%BA%D1%86%D0%B8%D0%B8
ГИПЕРБОЛОИД ИНЖЕНЕРА ШУХОВА
Вам нравятся криволинейные ажурные архитектурные сооружения?
Использование таких конструкций в современной архитектуре очень востребовано.
А знаете ли вы, что еще в царской России выдающийся инженер Шухов Владимир Георгиевич 12 марта 1899 года получил три патента на привилегию:
№ 1894 - изобретение сетчатых покрытий для зданий из многократно повторяющихся и пересекающихся в виде четырёхугольников прямых несущих элементов, работающих на растяжение или сжатие, с висячей и выпуклой формой покрытия;
№ 1895 - изобретение сетчатых сводообразных покрытий для зданий, сделанных из поставленных на ребро и изогнутых в виде ломанной металлических полос…;
№1896 - изобретение сетчатых башен в форме гиперболоида вращения с прямолинейными образующими, соединяющими кольцевые основания, с усилением промежуточными кольцами. [1]
Гиперболоид – это трехмерная геометрическая фигура, полученная путем вращения гиперболы вокруг некоторой оси. Но, не смотря на то, что гипербола является кривой, однополостной гиперболоид вращения может быть получен вращением прямой вокруг другой прямой, скрещивающейся с ней. То есть, гиперболоид обладает замечательным свойством: через каждую его точку проходят две прямые линии, целиком лежащие на нем.
Шухов впервые превратил математическую абстракцию гиперболоида в практическую конструктивную форму. [2]
Если взять два кольца, соединить их серией параллельных равновеликих строп, а затем повернуть кольца относительно друг друга, то абсолютно прямые стропы образуют в пространстве кривую фигуру — однополостной гиперболоид. Эта конструкция хоть и красивая, но не прочная. Решение, предложенное Владимиром Георгиевичем, было очень простым.
Шухов просчитал, насколько прочной будет конструкция, если в ней стропы, повернутые относительно оснований в одну сторону, компенсировать такими же, только повернутыми в противоположную сторону. Результат воистину превзошел все ожидания: получившаяся сетчатая гиперболическая конструкция была не только удивительно изящной, но и столь же удивительно прочной. [3]
Именно это свойство было положено Шуховым в основу нового вида сетчатых конструкций, в которых пространственный каркас, имеющий криволинейные очертания, образован из одинаковых прямых элементов.
Благодаря такой оригинальной сетчатой конструкции, эти башни подвергались минимальной ветровой нагрузке, а это – главная опасность для высоких сооружений. Ажурный стальной гиперболоид сочетал в себе прочность, легкость и дешевизну.
1. Самая первая гиперболическая башня была представлена на XVIВсероссийской промышленной и художественной выставке в 1896 году в Нижнем Новгороде.
Сооружение Шухова, высотой 37 метров было удивительно. Это была водонапорная башня, снабжавшая водой всю выставку. Бак вмещал 114 литров. Над ним была установлена смотровая площадка, куда вела винтовая лестница. От желающих взглянуть на выставку с такой высоты не было отбоя. Башня была вогнутой, но при этом была построена из прямых балок. [4]
После выставки эту башню выкупил и перевез в свое имение – село Полибино, меценат и фабрикант Ю.С. Нечаев-Мальцов. До сих пор башню можно увидеть, однако она требует скорейшей реставрации.
После ошеломительного успеха на Новгородской выставке, такие конструкции стали заказывать во все концы империи.
2. В 1907 году в городе Николаеве впервые в мире установлена и использована в системе городского водоснабжения гиперплоидная водонапорная башня.
В 1944 году была взорвана при отступлении немецких войск. После освобождения города была восстановлена и функционировала до 1958 года. Сейчас является объектом культурного наследия.
3. В 1907 году был спущен на воду первый в мире корабль, оборудованный гиперплоидными многосекционными стальными сетчатыми мачтами, конструкции инженера В. Г. Шухова. Это бы броненосец Император Павел I.
4. Русские мачты широко использовались и на американских военных кораблях. Устойчивость, прочность, легкость и неуязвимость шуховской конструкции - причина "принятия на вооружение" в американском флоте. С 1906 сетчатые гиперболоиды стали устанавливать на линейные корабли флота США. Мачта состояла из тонких прямых элементов, которые, пересекаясь между собой, образовывали гиперболоид вращения. Мачта получалась легкой и прочной, устойчивой к разрывам вражеских снарядов, и способной выдерживать воздействие ударной волны и пороховых газов от выстрелов собственных орудий корабля, к тому же ажурная конструкция обещала быть менее заметной на большом расстоянии. [5]
5. В 1911 году напротив села Рыбальче Херсонской области на Днепровском лимане был построен Задний Станислав Аджигольский маяк. Свои функции маяк выполняет до сих пор. Это самый высокий маяк Украины, занимающий 18 место в мире. Его высота 64 метра. Существует и Передний Станислав Аджигольский маяк (34 метра), также построенный по проекту Шухова. [6]
6. Одним из самых известных проектов инженера Шухова стала Шаболовская телебашня, построенная в 1920-1922 годах. Первый проект радиобашни на Шаболовке был разработан В. Г. Шуховым в 1919 году с расчётной высотой 350 метров. Однако из-за дефицита металла в молодой советской России, высота башни с флагштоком составила 160 метров.
Круглый конусный корпус башни состоит из шести 25-метровых секций. Нижняя секция установлена на бетонном фундаменте диаметром 40 метров и глубиной 3 метра. Элементы башни скреплены заклёпками.
Строительство башни велось без лесов и подъемных кранов. Верхние секции по очереди собирались внутри нижней и при помощи блоков и лебедок поднимались друг на друга.
Регулярные телевизионные трансляции (четыре раза в неделю) через передатчики Шаболовской башни начались 10 марта 1939 года.
Сейчас Шаболовская башня признана международными экспертами одним из высших достижений инженерного искусства и названа в числе семи архитектурных шедевров русского авангарда, рекомендованных на Включение в список Всемирного наследия ЮНЕСКО. [3], [4], [6]
7. В 1927-1929 были возведены три пары оригинальных многосекционных стальных гиперболоидных башен-опор высотой 128, 68 и 20 метров. Самые высокие служили для перехода через реку Ока ЛЭП 110 кВ. После изменения маршрута ЛЭП опоры 68 и 20 метров были разобраны на металлолом, а оставшаяся пара сейчас является арт-объектом набережной Оки. [6]
В 2020 году 128-ми метровые опоры были торжественно открыты после масштабной реконструкции.
8. В 1935 году в Краснодаре была введена в эксплуатацию гиперболическая водонапорная башня. Сейчас она является арт-объектом города, радуя оригинальной подсветкой в темное время суток. [6]
Сооружения, в основу которых положены изобретения В.Г. Шухова строятся по всему миру.
9. В 1963 в Японии в порту города Кобе по патенту Шухова была спроектирована обзорная башня. Эта 108 метровая башня устояла при 7-ми балльном землетрясении в 1995 году. [6]
10. Построенная в 1972 году водонапорная башня города Цеханув в Польше также является гиперболоидом. В настоящее время не используется, но планируется размещение в ней ресторана и смотровой площадки. [7]
11. В 1981 закончено сооружение Сиднейской телебашни (309 метров). Это здание не имеет ничего общего с телевидением. Это туристическая достопримечательность, с ресторанами и смотровой площадкой. [11]
12. В 1999 году в Манчестере возведён пешеходный мост на месте разрушенного во время теракта в 1996 году. Мост имеет форму гиперболоида вращения и выглядит как лёгкая мембрана, натянутая через улицу. Мост стал символом возрождения Манчестера после трагедии. Длина моста 18 метров, а диаметр – 6,2 метра. [8]
Творческое средство архитектуры хай-века XXI века – это сооружения, использующие наследие Шухова. Сетчатые оболочки позволяют создавать сооружения очень сложной формы.
13. Знаменитый британский архитектор лорд Лорд Норман Фостер говорит в своих интервью "Шухов - один из моих героев!". Его идеи были положены в создание проекта лондонского небоскреба Мэри Экс [9].
14. Эспайр Тауэр в Катаре (2005) - это здание высотой 318 м, самое высокое в столице Катара Дохе. Эта гиперболоидная конструкция напоминает факел, что неслучайно. В ней во время XV Азиатских игр в декабре 2006 г. находился олимпийский огонь. [11]
15. Стадион "Птичье гнездо" в Пекине (2008) был признан самым масштабным сооружением, созданным из стали и самой сложной инженерной конструкцией спортивных объектов. Олимпийский комплекс занимает площадь 254,6 тыс. м², длина самого стадиона 330 м, а ширина 220 м. Его высота тоже довольно впечатляющая, в самой высокой точке сооружение достигает 70 м, при самой низкой высоте - 42,8 метра.[10]
16. Хан Шатыр – это крупный торгово-развлекательный центр Астане, столице Казахстана.(2010) [11]
17. Китайская телебашня Гуанчжоу (2010) – вторая по высоте телебашня в мире. Ее конструкция соответствует патенту Шухова от 1899 г. [11]
А вот здесь сделана интерактивная подборка гениальных творений, построенных по патентам русского инженера Владимира Георгиевича Шухова. https://vid1.ria.ru/ig/infografika/a1/2017/towers/
Источники:
1. Культообзор / Государственный музей архитектуры имени А.В. Щусева. // http://cultobzor.ru/2019/09/shuhov-formula-arhitektury/07-3574/
2. Механик А. Человек, построивший гиперболоид // Стимул. Журнал об инновациях в России. Наука и технологии. - 2017. https://stimul.online/articles/science-and-technology/chelovek-postroivshiy-giperboloid/
3. Чумаков В. Универсальный гений. Гиперболоиды инженера Шухова // Аргументы и факты. - 14.03.2012 https://aif.ru/society/people/universalnyy_geniy_giperboloidy_inzhenera_shuhova
4. Гиперболоид инженера Шухова // © Сайт Дорогами серединного пути https://anashina.com/giperboloid-inzhenera-shuxova/
5. Морская коллекция. Русские мачты американских линкоров - 2019 // https://zen.yandex.ru/media/marin/russkie-machty-amerikanskih-linkorov-5d81fc141e8e3f00ae70f14e
6. Аджигольский маяк // © Сайт мастерской Романа Королёва - 2020 https://metallistika.ru
7. 14 уникальных водонапорных башен со всего света. Журнал ВодаБлог // Живой журнал - 09.03.2013 https://vodablog.livejournal.com/378590.html
8. Мост на Corporation Street в Манчестере // Альфа арс метизы - 20.10.2015 http://www.alfa-industry.ru/news/104/7582/
9. Паламарчук А. Норман Фостер: «Шухов остается одним из самых радикальных дизайнеров нашего времени» // National Geographic Россия - 18.11.2019 https://nat-geo.ru/science/human/norman-foster-shuhov-ostaetsya-odnim-iz-samyh-radikalnyh-dizajnerov-nashego-vremeni/
10. 6 увлекательных фактов о стадионе в Пекине, более известном как «Птичье гнездо» // интернет-проект Novate.Ru
Comments