Ģeodēziskie kupoli un kosmosa karkasa konstrukcijas

Encyclopaedia Britannica/Universal Images Group/Getty Images ilustrācija (apgriezts)

A ģeodēziskais kupols ir sfēriska telpa-rāmja struktūra, kas sastāv no sarežģīta trīsstūru tīkla. Savienotie trīsstūri veido pašstiprinošu karkasu, kas ir strukturāli stipra, taču eleganti smalka. Ģeodēzisko kupolu varētu saukt par frāzes 'mazāk ir vairāk' izpausmi, jo ģeometriski sakārtotu būvmateriālu minimums nodrošina gan izturīgu, gan vieglu dizainu, it īpaši, ja karkass ir pārklāts ar mūsdienīgi apšuvuma materiāli, piemēram, ETFE. Dizains nodrošina masīvu iekšējo telpu bez kolonnām vai citiem balstiem.

A telpa-rāmis ir trīsdimensiju (3D) konstrukcijas karkass, kas nodrošina ģeodēziskā kupola pastāvēšanu pretstatā tipiskai ēkas divdimensiju (2D) garuma un platuma karkasam. “Kosmoss” šajā nozīmē nav “kosmoss”, lai gan iegūtās struktūras dažkārt izskatās kā nākušas no Kosmosa izpētes laikmeta.

Termiņš ģeodēziskais ir no latīņu valodas, kas nozīmē 'zemes dalīšana .' A ģeodēziskā līnija ir īsākais attālums starp jebkuriem diviem punktiem uz sfēras.

Ģeodēziskā kupola izgudrotāji:

Kupoli ir salīdzinoši nesens izgudrojums arhitektūrā. Romas Panteons, pārbūvēts ap mūsu ēras 125. gadu, ir viens no vecākajiem lielajiem kupoliem. Lai izturētu smago būvmateriālu svaru agrīnajos kupolos, apakšā esošās sienas tika padarītas ļoti biezas un kupola augšdaļa kļuva plānāka. Romas Panteona gadījumā kupola virsotnē atrodas atvērts caurums vai okuls.

Ideju apvienot trīsstūrus ar arhitektūras arku 1919. gadā aizsāka vācu inženieris doktors Valters Bauersfelds. Līdz 1923. gadam Bauersfelds bija izstrādājis pasaulē pirmo projekcijas planetāriju uzņēmumam Zeiss Jēnā, Vācijā. Tas bija R. Bakminsters Fullers (1895–1983), kurš izstrādāja un popularizēja ģeodēzisko kupolu koncepciju, ko izmanto kā mājas. Fullera pirmais patents par ģeodēzisko kupolu tika izdots 1954. gadā. 1967. gadā viņa dizains tika parādīts pasaulei ar 'Biosphere', kas tika uzbūvēta Expo '67 Monreālā, Kanādā. Fullers apgalvoja, ka būtu iespējams norobežot Manhetenas viduspilsētu Ņujorkā ar divu jūdžu platu ar temperatūru kontrolētu kupolu, kāds bija Monreālas ekspozīcijā. Viņš teica, ka kupols atmaksāsies desmit gadu laikā... tikai no sniega tīrīšanas izmaksu ietaupījumiem.

Ģeodēziskā kupola patenta saņemšanas 50. gadadienā R. Bakminsters Fullers tika pieminēts uz ASV pastmarkas 2004. gadā. viņa patentu indekss var atrast Bakminsteras Fullera institūtā.

Trīsstūris joprojām tiek izmantots kā līdzeklis arhitektūras augstuma nostiprināšanai, par ko liecina daudzi debesskrāpji, t.sk. Viens Pasaules tirdzniecības centrs Ņujorkā. Ievērojiet masīvās, iegarenās trīsstūrveida malas šajā un citās augstās ēkās.

Par kosmosa rāmja konstrukcijām:

Dr. Mario Salvadori mums atgādina, ka 'taisnstūri pēc savas būtības nav stingri.' Tātad, neviens cits kā Aleksandrs Greiems Bells nāca klajā ar ideju triangulēt lielus jumta rāmjus, lai segtu lielas, bezšķēršļu iekšējās telpas. “Tādējādi,” raksta Salvadori, “mūsdienīgs kosmosa rāmis radās no elektroinženiera prāta un radīja veselu jumtu saimi, kam ir milzīga moduļu konstrukcija, vienkārša montāža, ekonomiskums un vizuālā ietekme.

1960. gadā The Harvard Crimson ģeodēzisko kupolu raksturoja kā 'konstrukciju, kas sastāv no liela skaita piecpusēju figūru'. Ja veidojat savu ģeodēziskā kupola modeli, jūs iegūsit priekšstatu par to, kā trijstūri tiek salikti kopā, veidojot sešstūrus un piecstūrus. Ģeometriju var salikt, lai veidotu visa veida iekšējās telpas, piemēram, arhitektu I.M. Pei Luvras piramīda un režģa čaulas formas, ko izmantoja Freija Oto un Šigeru Bana stiepes arhitektūrai.

Papildu definīcijas

“Ģeodēziskais kupols: struktūra, kas sastāv no daudziem līdzīgiem, viegliem, taisniem elementiem (parasti spriegojumā), kas veido kupola formas režģi.”
Arhitektūras un būvniecības vārdnīca , Cyril M. Harris, ed., McGraw-Hill, 1975, 1. lpp. 227

'Kosmosa rāmis: trīsdimensiju karkass telpu norobežošanai, kurā visi elementi ir savstarpēji saistīti un darbojas kā viena vienība, izturot jebkurā virzienā pieliktas slodzes.'
Arhitektūras vārdnīca, 3. izd. Pingvīns, 1980, 1. lpp. 304

Ģeodēzisko kupolu piemēri

Ģeodēziskie kupoli ir efektīvi, lēti un izturīgi. Gofrētā metāla kupola mājas ir samontētas neattīstītās pasaules daļās tikai par simtiem dolāru. Plastmasas un stikla šķiedras kupolus izmanto jutīgām radaru iekārtām Arktikas reģionos un meteoroloģiskās stacijās visā pasaulē. Ģeodēziskos kupolus izmanto arī ārkārtas patversmēm un mobilām militārām mājām.

Vispazīstamākā ģeodēziskā kupola veidā uzbūvēta konstrukcija varētu būt Kosmosa kuģis Zeme AT&T paviljons EPCOT Disneja pasaulē, Floridā. EPCOT ikona ir Bakminstera Fullera ģeodēziskā kupola adaptācija. Citas struktūras, kurās tiek izmantota šāda veida arhitektūra, ir Tacoma Dome Vašingtonas štatā, Milvoki Mičela parka konservatorija Viskonsīnā, Sentluisas Klimatrons, Biosphere tuksneša projekts Arizonā, Greater Des Moines Botāniskā dārza konservatorija Aiovas štatā un daudzi projekti, kas izveidoti ar ETFE, tostarp Eden projekts Lielbritānijā.

Avoti

• Fullers, Nervi Candela nolasīs Nortona lekciju sēriju 1961.–1962. , The Harvard Crimson , 1960. gada 15. novembris [aplūkots 2016. gada 28. maijā]
• Kārļa Zeisa planetāriju vēsture , Zeiss [skatīts 2017. gada 28. aprīlī]
• Kāpēc Buildings Stand Up, Mario Salvadori, Norton 1980, McGraw-Hill 1982, 1. lpp. 162;