г. Москва, г. Москва и Московская область, Россия
В статье приведены особенности проектирования консольных зданий, рассматривается целесообразность их строительства на сложном рельефе.
Консольные здания, рельеф, высокая плотность застройки
Здания, проектируемые вблизи зеленых зон, часто имеют сложный рельеф строительной площадки. Необходимость размещения архитектурных объектов на склонах обычно возникает в городских районах с высокой плотностью застройки. Это является актуальным и для сельских населенных мест, расположенных на территориях со значительным перепадом высот рельефа. Кроме того, архитектура такого рода может успешно использоваться в туристических зонах, где наиболее выгодно располагать здания максимально близко к водным ресурсам.
Здания, проектируемые на сложном рельефе, имеют различные конструктивные схемы. При необходимости расположить объект поперек оврага часто используют мостовую схему. Пример подобного решения – «Дом-мост» (Аделаида, Австралия, арх. М. Притчард) [3]. Конструкция здания выполнена из двух стальных ферм, закрепленных на четырех столбчатых железобетонных фундаментах (рис. 1 а). Такое решение позволяет сохранить изначальный рельеф и удешевить строительство. В качестве перекрытия используется железобетонная плита по стальным балкам. Данная конструктивная схема предоставляет свободный доступ к природным рекреационным зонам, в отличие от террасных домов. Визуальная легкость конструкции позволяет гармонично интегрировать здание в лесной ландшафт.
Наибольшей универсальностью обладают здания с консольными несущими системами. Такие сооружения дают возможность рационально использовать земельные участки. Консоль является выразительным архитектурным приемом, превращающим здание в доминанту, создающим эффект легкости и невесомости сооружения (рис. 1 б). При этом требуется применение достаточно сложных конструктивных решений. Подобная конструкция должна быть рассчитана таким образом, чтобы жестко защемленная консоль выдержала действие изгибающего момента. Чем больше вынос консоли, тем значительнее изгибающий момент в заделке.
Конструктивная схема со свободным консольным выносом была применена при возведении виллы в префектуре Нара (Япония) [4]. Сооружение спроектировано японской архитектурной компанией Masato Sekiya в 2017 году (рис. 2). Здание представляет собой объем, установленный на скальное основание. Для этого пришлось снять грунт до самой скалы и опереть на нее здание. В дальнейшем в ходе строительства, насыпной грунт был значительно укреплен, так как в семнадцати мерах от сооружения протекает река. Консоль пролетом 5,2 метров и высотой 2,5 метра удалось осуществить с помощью сталежелезобетонного каркаса. Здание имеет столбчатый фундамент. Дополнительную жесткость обеспечивает лестничный железобетонный узел с боковой стороны.
Одним из вариантов снижения изгибающего момента может быть установка дополнительной опоры, превращающей консольную расчетную схему в однопролетную с уменьшенной консолью. Под опорами подразумевают не только традиционные вертикальные стойки, но и наклонные подкосы или вантовые конструкции.
Дом Гулдинга, спроектированный Scott Tallon Walker Architects и возведенный в 70-х годах прошлого века в Ирландии [6], представляет собой одноэтажное 10-метровое консольное здание над рекой (рис. 1 в). Несущей конструкцией является объемная ферма, выполненная из плоских ферм: боковых, а также ферм перекрытия и кровли. Опирается консольная конструкция на вертикальные металлические опоры и на доступный скальный выступ, не нарушая при этом естественную растительность склона.
Интересным примером консольного выноса на сложном рельефе с наклонной опорой, может служить Дом в Яцугатакэ (Япония) [5], спроектированный архитектурной студией Kidosaki Architects (рис. 3 а). Сооружение выстроено в 2012 году. В данном проекте также используется укрепление склона и массивный плитный фундамент. Обе консольные металлические опоры диаметром 300 мм располагаются диагонально относительно бокового фасада.
Подвесной дом, проект которого предложен иранским архитектором Миладом Эштияги в 2021 году [2], планируется построить в округе Мендосино в Калифорнии, США (рис. 3 б). Участок застройки располагался на краю утеса – это легло в основу идеи спроектировать дом таким образом, чтобы он оказался как бы подвешен в воздухе над обрывом. Основной несущей конструкцией является плоская наклонная мачта, жестко закрепленная в основании. Дом подвешен к ней при помощи двух категорий тросов – верхних несущих, выдерживающих силу тяжести, и нижних, участвующих в восприятии ветровых нагрузок, направленных вверх.
Основными конструктивными материалами для несущих элементов консольных систем, являются железобетон и сталь. Для железобетонных конструкций рекомендуется применять технологию предварительного напряжения, что дает возможность уменьшить высоту сечения конструкции, тем самым сделать ее легче [1].
Ответственной частью при строительстве консольных зданий, заглубленных в природный склон, является устройство фундамента защемленной части. Часто бывает необходимо укрепить грунт, т. е. обеспечить несущую способность основания во избежание появления в заделке недопустимых деформаций и углов поворота фундамента. Для крутых склонов и значительных перепадов высот рельефа местности предусматривают геотехнические противооползневые мероприятия. Удерживающими конструкциями склонного к оползням и обвалам грунта могут быть контрфорсы, подпорные стены, анкерные системы усиления.
Строительство зданий в условиях сложного рельефа необходимо и возможно. Такой подход позволяет приблизить человека к озелененным зонам, а также является обоснованным решением для расположения зданий в ценных рекреационных зонах с минимальным изменением их природного ландшафта.
1. Сперанский, Б. А. Решетчатые металлические предварительно напряженные конструкции / Б. А. Сперанский. – Москва: Издательство литературы по строительству, 1970.
2. Чудеса современной архитектуры: дом, подвешенный над обрывом // dzen: контентная платформа. – URL: https://dzen.ru/a/ZTl6fHvtNlELdNOBBridge House – дом-мост в Австралии // dwgformat : архитектурно-строительный сайт. – URL: https://dwgformat.ru/2021/02/26/bridge-house-dom-most-v-avstralii/?noamp=mobil (дата обращения: 20.04.2024).
3. Bridge House — дом-мост в Австралии // dwgformat : архитектурно-строительный сайт. - URL: https://dwgformat.ru/2021/02/26/bridge-house-dom-most-v-avstralii/?noamp=mobil (дата обращения: 20.04.2024).
4. Holiday home by Masato Sekiya cantilevers over a river bank in Nara Prefecture // dezeen : архитектурно-дизайнерский сайт. – URL: https://www.dezeen.com/2017/09/02/masato-sekiya-planet-creations-weekend-cliff-house-nara-japan-cantilever-concrete/ (дата обращения: 20. 04.2024).
5. House in Yatsugatake / Kidosaki Architects Studio // archdaily: архитектурная платформа. – URL: https://www.archdaily.com/464560/house-in-yatsugatake-kidosaki-architects-studio (дата обращения: 20.04.2024).
6. House of the week: Goulding House by Scott Tallon Walker, Ireland // themodernhouse: official website. – URL: https://www.themodernhouse.com/journal/house-of-the-week-goulding-house-by-scott-tallon-walker-ireland/ (дата обращения: 20.04.2024).
