Как Работят Геодезическите Куполи

{h1}

Геодезическите куполи са невероятно инженерно и архитектурно устройство. Научете за тези съвременни чудеса в това как работят геодезическите куполи.

Можете да намерите екологични, устойчиви и местно произведени и отглеждани продукти на рафтове в почти всеки магазин в наши дни. Така че може би не е изненада, че някои хора искат да направят самите сгради в по-голяма степен в съответствие с околната среда. Или просто може да се окаже, че хората просто харесват идеята да живеят вътре в гигантски футболни топки, каквито изглеждат геодезическите куполи. Накратко, геодезически куполи са структури, които приличат на половин сфери, съставени от множество опори на триъгълник.

Геодезическите куполи (и домовете, базирани на тези проекти) са изключително ефективни и евтини. Тези черти, когато се разглеждат в контекста на днешните икономически и екологични проблеми, означават, че куполите се радват на такава популярност, която не се наблюдава от разцвета им в края на 60-те и началото на 70-те години. Много общности по света се хвалят с геодезически куполи, като къщи или като търговски структури, и не можете да ги пропуснете - те са толкова футуристични, че изглеждат като извънземно майчинство е кацнало и започнало планетарно превземане.

И ако феновете на геодезическия дизайн имат своя път, точно това ще направят тези куполи в крайна сметка. Докато продължава настояването за устойчив живот и нашето население, куполите могат да предложат достъпни и интелигентни начини за настаняване на хора. Или просто биха могли да причинят много усложнения. Както скоро ще видите, има много аргументи за това колко полезни са тези куполи всъщност (или не).

Но има някои несъвместими моменти по отношение на геодезическите куполи. Първият е, че са привлекателни за окото. Може би, тъй като тези форми са толкова редки в архитектурата, че е трудно да не оставите очите си да бъдат привлечени към тези куполи.

Друг конкретен факт за куполите е, че те произлизат от геодезически проекти, които се основават на a многостен, Полиедърът е триизмерно твърдо вещество, съставено от много плоски лица. И пирамидите, и призмите са примери за многогранници.

Един от най-разпространените многогранници, използвани за геодезически дизайни на купола, се нарича an icosahedron, представляваща плътна форма, съставена от 20 плоски лица. Всяко лице е идентично равностранен (всички страни са равни) триъгълник. Завъртете бавно краищата на тези триъгълници към въображаем център и в крайна сметка вие навивате с груба версия на сфера, наречена a геодезическа сфера, Разрежете тази сфера наполовина и имате приближение на геодезически купол.

И ето малко по-основна геометрия. Вероятно вече знаете, че a линия е най-краткото разстояние между две точки. Думата геодезични се отнася до най-краткото разстояние между две точки на извита повърхност и идва от латинска дума, която означава „разделяне на земята“.

Засега ще спрем с езотеричния език. На следващата страница ще разберете повече за историята на геодезическите куполи - и как някои хора смятат, че могат да означават спасение на жилищата за човечеството.

Произход и употреба на геодезическите куполи

През 1926 г. в Йена, Германия, се открива първият в света геодезичен купол като планетариум, финансиран от легендарния производител на оптиката Zeiss. Той се отличава с външен диаметър 82 фута (25 метра) и е най-старият планетариум на Земята.

Конструкцията на планетариума е детенцето на инженера на Зейс Валтер Бауерсфелд, който разбра, че сградата трябва да бъде изключително лека - както трябва да бъде поставена на покрива на фабрика на Zeiss - все пак достатъчно голяма, за да побере голяма аудитория, достатъчно силна да издържат на бури и са достатъчно закръглени, за да покажат хубава проекционна повърхност за звездите и планетите на планетариума.

За тази цел Бауерсфелд решил геодезически проект. По отношение на вътрешното им пространство, геодезическите куполи заграждат най-големия обем пространство, използвайки най-малкото количество строителен материал. От своя страна, тъй като те изискват толкова малко по отношение на материала, те също са изключително леки. И накрая, геометричните размери на куполите също им придават голяма сила.

Романът Йена сграда предизвика световен интерес към изграждането на планетариум и куполите станаха все по-често срещани. Но през 50-те години на миналия век в САЩ само човек с прякор Бъки можеше да популяризира нещо толкова футуристично като геодезическите куполи.

„Бъки“ беше Бъкминстър Фулър, американски инженер, който помагаше за разпространението и комерсиализацията на полиедричните конструкции в цялата страна. Именно Фулър е залепил тези сгради с термина "геодезически" и той е получил патент на САЩ за купола си през 1954 г., въпреки че Бауерсфелд разкрива проектите си десетилетия по-рано.

Фулър взе своето вдъхновение за дизайн на купола от природата. Той се удиви на структурната еднообразие на неща като снежинки, семенни шушулки, цветя и кристали и реши, че хората трябва да подражават на тези прости, силни и забележимо сферични подредби [източник: Футуристът]. По този начин той започва сериозно да работи върху геодезическите куполи, които вижда като икономичен и ефективен начин за справяне с недостига на жилища след Втората световна война.

Той започва строителството на първия си купол през 1948 г. Този купол веднага се проваля поради слабите и тънки венециански слепи ламели, които използва. Следващите (и много по-успешни) модели представяха здрави и леки материали като алуминиеви тръби за самолети.

Те са работили отчасти благодарение на структурен принцип, който Фулър е измислил - напрегнатост. Тенсегрити е дума, направена от две други - tensional и интегритет - и се отнася до връзката и баланса между напрежение (стегнатост или стегнатост) и компресия (сила скъсява или притиска нещо) в една структура. Въпреки че тези структури имаха сравнително малка маса, формата им им позволяваше значителна твърдост, която поддържаше голямо тегло.

Малкото количество материали, необходими за геодезическите куполи, съчетани с тяхната дълготрайност и добър външен вид, означава, че са намерили място на места по целия свят. В Антарктида те стояха десетилетия и се съпротивляваха на вятъра с около 200 мили в час (322 километра в час). Куполите също са издържали на урагани, земетресения и пожари по-добре от структурите на базата на правоъгълник.

Използвани са за военни радарни системи, църкви, аудитории, както и за всякакви специални събития, в които са необходими временни, евтини и силни убежища. На следващата страница ще видите защо специалната конструкция на тези куполи ги прави толкова полезни.

Геодезична геометрия

Триъгълните прозорци на този дом служат като напомняне за геометричната форма, която помага да се направи тази конструкция на купола толкова здрава.

Триъгълните прозорци на този дом служат като напомняне за геометричната форма, която помага да се направи тази конструкция на купола толкова здрава.

Хората строят куполи от векове. Древни народи като римляните прилагали своите умения за зидария - и знанията си за арката - за да създават масивни куполи. Но тези куполи се нуждаеха от еднакво големи носещи стени, за да не се срути цялата конструкция на земята. Накратко, огромни стари куполи бяха тежки и в определен момент трябваше да се провалят.

Геодезическите куполи са различни. Те не само влагат силата на силна форма на арката, но и се състоят от множество триъгълници. Сдвоете куполите с триъгълници и имате една изключително издръжлива структура. Триъгълниците са най-силната форма, защото имат фиксирани ъгли.

Голяма част от тази трайност е резултат от характеристиките на триъгълници, които са супергероите на формите. Триъгълниците са най-силната форма, защото имат фиксирани ъгли и не се изкривяват много лесно.

Майкъл Бусник, собственик на American Ingenuity, която продава куполни домове, казва, че триъгълниците са ключови за укрепването на куполите. „(Куполите) са триизмерни структури, използващи стабилни триъгълници, приближаващи сфери, за да създадат множество пътеки за носене на товари от точката на натоварване до опората. Триъгълникът е единственото разположение на конструктивните елементи, което е стабилно в себе си, без да изисква допълнителни връзки в точките на пресичане, за да се предотврати изкривяване на геометрията. "

С други думи, оказвайте натиск върху единия ръб на триъгълник и тази сила се разпределя равномерно към другите две страни, които след това предават налягане на съседни триъгълници. Това каскадно разпределение на налягането е как геодезическите куполи ефективно разпределят стреса по цялата структура, подобно на черупката на яйце.

Моделът на тези триъгълници е критичен за структурата на геодезическите куполи. За да разберете защо, помислете първо за основен четиристранен квадрат. Ако поставите много квадратчета, перпендикулярни (под прав ъгъл) един към друг, те могат да лежат спретнато в плоска равнина.

Същото не е вярно за петоъгълници или шестоъгълници. Опитайте се да поставите тези форми плоски по същия начин като квадрата и той няма да работи. Но наклонете тези форми навътре във формата на топка или сфера и страните съвпадат добре като tessellations, които са просто шарки, които могат да се повтарят, за да създадат друга форма без припокриване или интервали между фигурите. И точно така се случва, че петоъгълниците и шестоъгълниците могат да бъдат разделени спретнато на триъгълници, основата на геодезическите куполи, така че те също са изключително силни.

Различните теселации водят до различни дизайни за куполни сгради. На следващата страница ще прочетете повече за това как дизайните улесняват - или много по-трудно - сглобяването на куполи.

Намаляването на геодезическата конструкция на купола

Домовите домове може да имат нетрадиционен дизайн, но все пак могат да включват в себе си традиционни строителни материали, като дървени греди и бетон.

Домовите домове може да имат нетрадиционен дизайн, но все пак могат да включват в себе си традиционни строителни материали, като дървени греди и бетон.

Не всички геодезически куполи си приличат. Най-основният и общ купол се основава на гореспоменатия икосаедър с неговите 20 лица, съставени от равностранни триъгълници. Можете да направите все по-големи куполи, като разделите лицето на всеки триъгълник на по-малки и по-малки триъгълници.

Когато разглеждате геодезичен купол, може да забележите, че дължините на опората подпори (отделните пръти или пръти), съставляващи рамката на купола, обикновено не са идентични. В най-основния вид дизайн на купола има много различни дължини на подпори, необходими за завършване на непрекъсната сфера.

Едночестотен купол използва подпори с еднаква дължина. По същия начин, двучестотен купол използва две различни дължини на подпорите. Нисък честота куполите (тези с по-малко части) са по-лесни за сглобяване, но тези с по-голяма честота могат да бъдат изградени до по-големи размери. Когато се сглобяват в триъгълници, се наричат ​​подпори ферми, Ставата, където се срещат правите краища на подпорите, се нарича a възел.

Подпорите трябва да бъдат измерени и нарязани точно, за да може куполът да приеме правилна форма. Така че за всеки, който трябва да се справи с предизвикателствата на действителната физическа конструкция на купола, по-малко линии правят по-малко подпори и много по-лесно монтиране.

Така че въпреки че софтуерът може да бъде в състояние да изчисли изключително сложни куполи, в действителност само няколко основни дизайна обикновено се навиват в реалния свят. По-сложните планове - тоест тези с голяма честота - изискват подпори с много различна дължина и като такива те са по-трудни за събиране.

След като дизайнът на купола е готов за работа, строителите избират желаните материали. Куполните подпори могат да бъдат метални сплави с висока якост или по-традиционни дървени елементи. Възлите или главините, които свързват подпорите, често са стоманени.

След като рамката е завършена, тя трябва да бъде покрита. Триъгълните панели обикновено са изработени от шперплат, пластмаса или бетон. Вътрешността на купола често е облицована с изолация и завършена с триъгълни секции от гипсокартон или дърво.

С интелигентен план на купола няма ограничение колко високи ще бъдат тези триъгълници. Продължете да четете, за да разберете повече за това как са изградени куполите и как геодезическите творения на Фулър приеха гигантски размери - и след това се издигнаха в пламъци.

Фантастичните (и понякога пламтящи) куполи на Фулър

купол

Куполът „татко“ Бъки Фулър обичаше да мисли извън кутията - буквално.

Логическите, добре планирани куполи могат да постигнат подвизи, които другите строителни техники не могат. Като доказателство, има куполът на мамута, който помогна на геодезическите куполи да получат статут на знаменитости.

През 1953 г. Ford Motor Company наема Бъки Фулър, за да създаде купол, който да загради централен двор в седалището на компанията. Пропастта над двора беше 93 фута (28 метра) напречна и традиционните строителни техники биха направили гигантски тежък купол, който би смазал носещите му стени.

Въведете Фулър и неговите геодезически проекти. Той убеди Фордите, че планът му ще тежи по-малко от 10 тона (9 метрични тона) и ще струва много по-малко от старомоден купол. След месеци Фулър опроверга всичките си съмнители, като завърши проекта предсрочно, покривайки отвора над двора, както беше планирано. Инженерите по целия свят бяха изумени и Фулър стана известен със своята експертиза.

Няколко години по-късно в купола е забелязана теч и е изпратен екип, който да го отстрани. За съжаление те случайно подпалиха купола и той беше разрушен. Няма значение - идеята на Фулър вече се беше възприела.

По-късно той е нает да създаде онова, което ще се превърне в един от най-известните му куполи, този път за Международната и универсална изложба от 1967 г. в Монреал. Този 250-футов (76-метров) купол беше висок близо 200 фута (62 метра) и служи като архитектурен център на панаира.

Фулър обичаше да мисли голямо. След успеха си във Форд той дори спекулира, че огромен купол може да покрие част от остров Манхатън. Куполът би умерени температури и снабден с въздушни филтри, би могъл да поддържа хората по-здрави, като намалява броя на зародишите и вирусите. Нещо повече, Фулър смяташе, че куполът ще си плати, като елиминира цената на отстраняването на снега. Неговата дръзка идея обаче никога не се е уловила.

Не всички куполи са изградени с необятност или величие. Някои са много практични. На следващата страница ще прочетете всичко за това как някои въображаеми собственици на жилища търгуват с блокирани, правоъгълни къщи за куполи, сладки куполи като домове.

Домът на Бъки Купол

Carbondale, Ill., Е дом на прототип купол, построен от Бъки Фулър. Това беше единственият купол, в който някога е живял - и той също се разпада поради повреда на бурята и пренебрегване. В момента се работи за възстановяване на фонда за спасяване на сградата.

Домашен сладък дом Dome

Зеленият купол на Лонг Айлънд има висок таван, преплетен с дървени подпори, които добавят към естетиката му.

Зеленият купол на Лонг Айлънд има висок таван, преплетен с дървени подпори, които добавят към естетиката му.

През 60-те и 70-те години контракултурата беше яростта и новомодните геодезически куполи отговарят на анти-мейнстрийм вибъра. Много хора разглеждаха здравите, екологични, евтини куполи като домове на бъдещето и бяха готови да изкопаят традиционната правоъгълна, квадратна конструкция за къщи, базирани на триъгълници.

Ползите изглеждаха очевидни. Сферите заграждат максимум пространство с минимум материали и не се нуждаят от вътрешни опори. Естетичната им привлекателност за много хора е неоспорима; високите тавани и откритото усещане могат да ги направят привлекателни и е лесно да се изгради таванско помещение за частично пространство на втория етаж.

Сферичният дизайн води до високоефективна и ефективна циркулация на въздуха както през лятото, така и през зимата. По-малката повърхност прави тези сгради по-малко податливи на температурни промени и по този начин евтини за отопление и охлаждане в сравнение с правоъгълните домове. Аеродинамичният екстериор означава студен и топъл въздух да се движи около конструкцията, вместо да прокарва път във вътрешността.

Те са толкова лесни за сглобяване от комплекти, че типовете „направи си сам“ без опит в строителството могат да сглобяват цветно кодирани комплекти само за ден или два с помощта на приятели. Тези комплекти могат да включват дървени подпори или части от метална сплав, но така или иначе компонентите са леки и не изискват кранове или друго високомощно оборудване.

И все пак някои от предимствата на домовите домове също се превръщат в недостатъци. Същата форма, която прави ефективен въздушен поток, означава и пътувания на звуци и миризми из дома, което означава, че има много малко уединение и много потенциал за досадни, усилени ехота. По същия начин светлината отскача около куполите, което означава, че една малка светлина може да събуди всички в къщата.

Вътрешните извити стени са основни предизвикателства, когато става въпрос за строителни предприемачи. Всичко от изолация, до водопровод и електрически тръби трябва внимателно да се преразгледа в кръгъл дом и тъй като стандартните строителни материали се правят за правоъгълни домове, компонентите на купола като цяло са по-скъпи. Нещо повече, някои изпълнители отказват дори да работят върху куполи, защото фрустрациите и разходите са твърде високи, а печалбите са твърде ниски.

Дори обзавеждането може да бъде проблематично. Кушетки, маси и легла са направени така, че да седят равна на плоските стени. Поставете ги в сфера и те не само изглеждат не на място, но също така губят голяма част от прекрасното допълнително пространство, което сферите дават.

Хидроизолацията е още едно препятствие. Плоските покриви са лесни за покриване, така че да проливат дъжд. Но многото триъгълници и шевове в куполен дом са съвсем друг въпрос. Нахлуването на вода е изписало края на много закръглено жилище.

В наши дни куполните комплекти все още са популярни сред любителите на хобито и за устойчивостта. Много компании, като американска индустрия, тихоокеански куполи, Timberline геодезични куполи, орегонски куполи и естествени пространства куполи, всички продават куполни домове и планове. Усложненията и недостатъците на куполите обаче могат да им попречат да достигнат вида на популярност преди години.

Крайни Куполни интации

Известната сребърна топка за голф на Epcot, космически кораб Земя. Човек, виж всички тези триъгълници!

Известната сребърна топка за голф на Epcot, космически кораб Земя. Човек, виж всички тези триъгълници!

Няма сигурен брой колко геодезически куполи съществуват в света, но големите се забелязват лесно.

Най-големият купол в света пребивава във Фукуока, Япония и е подходящо наречен Кукула Фукуока, Този огромен купол служи предимно като бейзболен стадион и разполага с повече от 30 000 души.

Освен това има уникален прибиращ се покрив. Покривът се състои от три титанови панела със стоманена рамка, чиято площ е около 59 795 квадратни метра (50 000 квадратни метра). Като цяло подпорите и панелите на покрива тежат около 12 000 тона (10,886 метрични тона) [източник: Web Japan], но въпреки това са нужни само около 20 минути, за да се оттеглят панелите, излагайки зрители на небето над града.

Tacoma, Wash., Е домът на най-големия дървен купол в света: The Tacoma Dome, Тази структура разполага с достатъчно място за настаняване на над 17 000 фенове за баскетболни игри, благодарение на диаметъра си от 160 метра (160 метра) и височина 152 фута (46 метра). Въпреки че арената е конструирана основно като дом за бившия професионален баскетболен клуб в Сиатъл Суперсоникс, тя е достатъчно голяма, за да се използва за 100-те дворни полета на футболни игри, въпреки че това значително намалява капацитета за сядане [източник: Tacoma Dome].

Най- Проект Eden, намиращ се в Корнуол в Обединеното кралство, е друг куполен шедьовър. Проектът включва два огромни купола, които са климатично контролирани, за да подражават на различни региони от цял ​​свят. Един купол например загражда много топла и влажна тропическа среда, която поддържа екваториалните растения вътре в процъфтяване.

Тропическият купол (наречен Тропически биом) покрива близо 4 декара и използва стоманена рамка, за да достигне височина от 180 фута (55 метра) и ширина от 328 фута (100 метра). Съседните Средиземноморски биом е сравнително малък, с височина 115 фута (35 метра) и ширина 213 фута (65 метра).Тъй като растенията отдолу се нуждаят от достатъчно слънчева светлина, тънък прозрачен пластмасов филм, който е достатъчно издръжлив, за да издържи на местно време [източник: Проект Eden].

Един от най-емблематичните геодезически дизайни на куполи в света всъщност е цялостна сфера. е Космически кораб Земя, 180 фута (54,9 метра), сребърна геосфера в центъра на тематичния парк Epcot, който е част от Световния курорт Уолт Дисни в Орландо, Флаг. Епкот е съкращение за експерименталната прототипна общност на утрешния ден, която беше Walt Идеята на Дисни за експериментална, утопична общност.

За разлика от повечето куполи, този дори не се опитва да отблъсне дъжда с всякакъв вид херпес зостер или панели. Вместо това панелите са подредени с 1-инчови пролуки между тях. Водата се влива в тези пространства и в дъното на сградата, където се използва в една от лагуните на парка.

Има вътре в сферата, която също се нарича Земя на космическия кораб. Ездачите се придвижват бързо през сцените на развитието на човечеството - от праисторически обитатели на пещерите до модерно общество, ръководено от технологии. Поради тази причина, може би сферата на Епкот е добър символ за геодезическите куполи като цяло.

Тези заоблени структури представляват способността ни за въображаемо мислене и изграждане, както и способността ни да създаваме конкретни, полезни елементи от абстрактни идеи и теории. Въпреки че геодезическите куполи може би никога не са толкова популярни, колкото се надяваха Бъки Фулър и неговите аколити, тези полусфери са свидетелство за изобретателността и постоянството на хората навсякъде.


Видео Добавка: Бъдеще по проект (Future By Design) - целият филм.




Изследване


Как Работи Дружеството На Жените Инженери
Как Работи Дружеството На Жените Инженери

„Умният“ Робот Може Да Помогне За Спасяването На Жертви При Бедствия
„Умният“ Робот Може Да Помогне За Спасяването На Жертви При Бедствия

Наука Новини


Копринените Нишки На Spider Работят Заедно, За Да Поддържат Мрежата Непокътнати
Копринените Нишки На Spider Работят Заедно, За Да Поддържат Мрежата Непокътнати

Друго Проучване Показва Дискриминацията На Жените На Работното Място
Друго Проучване Показва Дискриминацията На Жените На Работното Място

Снимки: Невероятен Скелет На Почти Пълния Стегозавър
Снимки: Невероятен Скелет На Почти Пълния Стегозавър

Средна Възраст На Жените При Първи Брак По Държави
Средна Възраст На Жените При Първи Брак По Държави

Слънчевото Затъмнение Се Появява Днес: Как Да Гледате
Слънчевото Затъмнение Се Появява Днес: Как Да Гледате


BG.WordsSideKick.com
Всички Права Запазени!
Възпроизвеждането На Използваните Материали Оставя Само Prostanovkoy Активна Връзка Към Сайта BG.WordsSideKick.com

© 2005–2020 BG.WordsSideKick.com