Хайно Энгель - Несущие системы

ОТ АВТОРА

Истоки этой работы восходят к педагогической деятельности автора в Америке в Архитектурной школе при университете Миннесоты с 1956 по 1964 год. Духовная атмосфера школы породила идею этой работы и послужила фундаментом при переработке и дополнении нового издания.

В осуществлении идеи и публикации книги в 1967 году принимали участие многие люди - коллеги, студенты, эксперты-специалисты. Среди них три человека заслуживают особого упоминания. Без них не состоялась бы эта работа, или, по меньшей мере, она приобрела бы принципиально иную позицию по целевой установке и форме.

Профессор Ральф Рапсон, в то время декан Архитектурной школы университета, был инициатором цикла тех лекций, из которых и возникла эта книга. Академическая атмосфера, созданная Рапсоном как личностью, атмосфера заинтересованности и профессионализма, споров и дискуссий сформировали идею и профиль этой работы.

Кандидат технических наук Ханнскарл Бандель (ум. в 1993), всемирно известный ученый и инженер, тогда партнер по работе в бюро Зеверуд, был воплощением творческого начала в строительном искусстве. Его безоговорочная уверенность, что научная тематика может быть раскрыта и сугубо изобразительными средствами, обрела право голоса в информационной и содержательной концепции книги.

Профессор Гунтис Плезумс, тогда молодой выпускник архитектурной школы, а позднее признанный преподаватель вуза и эксперт в области несущих конструкций, был ближайшим соратником в дискуссиях о возможностях, критериях и границах учения о несущих системах для архитекторов. И позднее, в 1967 году, после выхода в свет книги, он на протяжении многих лет критически и заинтересованно принимал участие в последовательной работе над ней, вплоть до выхода нового переработанного и дополненного издания.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Ральф Рапсон

1967

Как следствие быстрого расширения и усложнения строительной практики сегодня более, чем в какое-либо другое историческое время, архитектор видит себя стоящим перед запутанной проблемой претворения многих научных и технических достижений в искусстве архитектуры. Существенной фазой этой сложной проблемы является творческая интеграция несущей конструкции в процесс проектирования.

В своей книге архитектор Хайно Энгель находит компромисс в этой крайне запутанной области и предлагает единственный в своем стиле и рискованный путь наведения мостов над бездной между теорией и реальностью несущих конструкций.

Несмотря на то, что книга посвящена системам архитектурных несущих конструкций, ее главная задача - достижение гармонии архитектурной формы и окружающего пространства. Механизмы строительных несущих конструкций находят объяснение, в основном, в наглядных примерах, отражающих их широкие возможности в создании проектов и являющихся составляющим фактором того многого, что формирует окружающую среду и, таким образом, становится легко понятным для сознания архитектора. Наука о несущих конструкциях - поистине неисчерпаемая; она дает толчок к развитию представлений о создании проектов, а также резко меняет сами эти представления.

В этом и состоит значение книги. В ней равным образом можно увидеть подтверждение тех директив в учебном плане, которые я использовал для Архитектурной школы университета Миннесоты и в которые Хайно Энгель внес серьезный и значительный вклад в качестве приглашенного профессора.

Моя задача как автора предисловия - отобразить ту духовную среду, в которой зародилась эта книга и в которой закладывался ее фундамент.

ПРОЕКТ: ТВОРЧЕСКИЙ СИНТЕЗ

Архитектурный проект - это искусство и действо, способные разрешить материальными средствами конфликт человека и окружающей среды. Проект - это многообразный и сложный процесс, где глубоко внутри имеющейся средовой ситуации лежит органичное и естественное решение. Многие факторы и компоненты являются тем, что определяет облик окружающей среды: историческая непрерывность, региональные и местные условия строительства, физические и психологические пожелания общества, конструктивные нововведения и эффективность, выразительная форма.

Многосторонние обязанности и ответственность за создание облика окружающей среды требуют сегодня универсальности архитектора, что ранее не представлялось возможным. Если архитектор надеется найти значимые решения, соразмерные с возможностями нашего времени, он должен иметь в виду, что архитектура, продолжая оставаться в первую очередь искусством, превратилась между тем в точную науку, которая основывается на скоординированном использовании различных областей знаний.

Сегодня любая имеющая место ситуация с окружающей средой жаждет запутать архитектора в огромной паутине различных видов деятельности - от рекламы и программирования до исследований и статистической обработки, от крупномасштабного городского и регионального планирования до детальных проектов и управления строительством. От архитектора следует ожидать, что он, будучи универсальным специалистом, будет в достаточной степени владеть знаниями в области экономики и социологии, эстетики и инженерного дела, городского планирования и строительного проектирования с тем, чтобы воплотить все это в творческом синтезе.

ПРАКТИКА: РАЗЛИЧНЫЕ ТАЛАНТЫ

Однако на деле в строительной практике редко какой-то один специалист обладает таким количеством знаний. Гораздо чаще с подобными объемными, крупномасштабными заданиями справляются скоординированные группы людей. Это, однако, на мой взгляд, не должно означать коллективный проект. Ибо, если тех, кто вносит вклад в процесс проектирования и поддерживает его, много, то, по моему глубокому убеждению, должна быть еще центральная авторитетная личность, отвечающая за проект.

Следует сказать, что вообще архитекторы отличаются очень разным уровнем способностей и интересов, но в наибольшей степени их талант как практиков раскрывается в том случае, если они задействованы в соответствии со своей специализацией. Во время обучения в школе уровень развития молодого ума еще не продвинулся так далеко, чтобы он мог установить, где кроется его основной талант. Воспитание не может подогнать всех под установленные нормы.

Отсюда следует, что общее предшествует индивидуальному и что следует уделять внимание основам и методике.

ОБРАЗОВАНИЕ: ЗАНЯТИЯ С ОТДЕЛЬНОЙ ЛИЧНОСТЬЮ

Образование архитектора - это процесс, который должен восприниматься двояко: с одной стороны, необходимо развивать архитектурные убеждения, которые достойны высоких целей и возможностей нашего времени. С другой стороны, необходимо разработать множество приемов - те детальные и технические знания, которые необходимы, чтобы получить скоординированный общий результат.

Основополагающим для образования является понимание того, что мы не можем быть полностью уверены в конечности каких-либо знаний или фактов или что на каждый вопрос существует однозначный ответ. И архитектура, решающая самые насущные проблемы человечества, редко будет предлагать только черно-белое решение для определенной ситуации внешней среды.

Напротив, существует огромное богатство цветовой палитры, которое ограничивается только врожденными или благоприобретенными способностями архитектора.

Образование должно развивать инициативы и интеллектуальные способности отдельного человека. Существует три обширных фазы этого процесса: во-первых, разум должен научиться анализировать четко и логично и мыслить творчески; во-вторых, разум должен развивать способности творческого применения знаний и интеллекта; в-третьих, разум должен оставаться живым и подвижным - тем самым он не теряет способность задавать вопросы и учиться.

Полное понимание этого процесса обучения является весьма существенным. Творческое мышление - не мистический, не изолированный феномен; оно может быть только результатом систематического овладения знаниями и фактами, которые лежат в основе широкомасштабной целевой установки. Внушающие доверие привычки и действия, а также и давно известные ответы часто не оставляют пространства для сомнений, а без сомнений немыслимо существование самого процесса обучения. В растущем запасе знаний и опыта, накопленного в предшествующих удачных решениях, кроется вездесущая опасность парализовать свежую силу воображения.

Основательность является существенным свойством, без которого не получится архитектора. Воспитание должно привить студенту постоянную привычку поиска и движения вперед, привычку, которая позволит ему грамотно овладеть, переработать и использовать полученные знания.

ВДОХНОВЕНИЕ: ТРУДНАЯ ЛЮБИМАЯ РАБОТА

Творческий синтез - это, прежде всего, живительная кровь архитектурного образования и архитектурной практики. Способность использовать благоприобретенные знания умно и с фантазией - неотъемлемое качество любого творчески мыслящего архитектора. В настоящее время все еще существует представление о том, что, собственно, представляет собой творческий акт. В общем и целом, мне кажется, что творческая архитектурная деятельность основывается прежде всего на духовном осмыслении связей с общей структурой приобретенных знаний.

Интуиция и вдохновение - это важные факторы в творческом процессе. Но вдохновение - это не праздные мечты, как воображают себе многие, это трудоемкая и всегда любимая работа. Интуитивные действия могут иногда не иметь под собой очевидных оснований, однако все они имеют под собой определенную почву, которая формируется из воспитания и приобретенных знаний, культурного наследия и родительского дома, вкуса и понимания, мировоззрения и этики.

При этом образование не сводится к накоплению фактов и данных; цель воспитания - возбуждать и воспламенять разум, расширять горизонты и учить людей мыслить самостоятельно. При этом воспитание должно способствовать развитию интеллекта, ибо многие из динамичных качеств, которые мы хотели бы вложить в разум, достигаются только благодаря тому, что процесс обучения превращается в захватывающее приключение - в длительный поиск нового и неизведанного, которые для архитектора достигают своего апогея в творческом синтезе.

АРХИТЕКТОР: УЧИТЕЛЬ ПО НЕСУЩИМ КОНСТРУКЦИЯМ

Как практикующий архитектор и как преподаватель архитектуры я был в равной степени связан и с теорией, и с практикой. Уже давно я установил, что обычные методы введения молодых архитекторов в область теории несущих конструкций далеки от того, чтобы считаться удовлетворительными; они слишком сложны, запутаны и неправильно ориентированы. Они не создают четких связей со всем процессом проектирования сооружения, словом, не в состоянии побудить молодого проектировщика творчески использовать конструктивные принципы.

Активное участие в самом строительстве дает сильный импульс именно преподаванию какого-либо специфического предмета в архитектурной области. Мне кажется, что практикующий архитектор, поскольку он настроен прогрессивно и демонстрирует свой талант в соответствующей области, больше всего подходит для того, чтобы познакомить начинающего специалиста с определенной областью науки.

На этом основании я в 1959 году попросил Хайно Энгеля, который тогда уже три года преподавал на архитектурном факультете, подготовить и прочитать лекции и провести практические занятия по предмету «Несущие конструкции», целью которых было прояснить принципы, которые лежат в основе разработки и создания несущих конструкций, и показать их формообразующие возможности.

Бесценный материал лекций и практических занятий, который разработал Хайно Энгель, создал основы нового и оригинального пути к пониманию и использованию формообразующих возможностей несущих конструкций.

Эта книга заинтересует каждого, кто занимается архитектурным проектированием: студенту она даст позитивные методы, благодаря которым он сможет быстро овладеть обширными и полезными знаниями по всем несущим конструкциям; архитектору покажет новые возможности в проектировании сооружения; преподавателю предоставит систематизированный материал в специализированной области.

Книга устраняет предубеждение, что сугубо техническая тема не может быть основательно и исчерпывающе обсуждаться с помощью наглядных графических средств. Так как книга охватывает только основные принципы и поэтому исключает многие детали, которые часто скрывают истинную проблему, она может дать толчок подобным систематическим исследованиям во многих других специальных областях, которые определяют архитектурный облик.

1997

С тех пор как 30 лет назад «НЕСУЩИЕ СИСТЕМЫ» впервые увидели свет, сфера деятельности по формированию окружающей среды претерпела многие изменения. Различные разработки в науке, технологиях и коммуникациях вместе с общественными, экономическими и политическими преобразованиями на глобальном уровне привели к тому, что процесс оформления окружающей среды стал еще более комплексным. Объем включенных сюда областей знаний стал, видимо, бесконечным. Хотя верно и то, что прогресс в компьютерном проектировании (CADD) открыл абсолютно новый потенциал в возможностях проектирования. Однако такое развитие приводило, и довольно часто, к грубым нарушениям в использовании этих возможностей в технологических дисциплинах.

Книга Хайно Энгеля «НЕСУЩИЕ СИСТЕМЫ» подтверждает, что существуют основы проектирования, которые не зависят от течения времени. Перед нами книга, которая дает упорядоченную систему практически не зависящих от времени, принципиальных знаний, просто необходимых архитектору и инженеру. Я считаю, что идеи этой книги еще более актуальны, чем раньше. Основополагающие аргументы в работе Энгеля подтверждают и мои собственные представления об изучении архитектуры, которые я реализовал на практике в качестве руководителя Архитектурной школы при университете Миннесоты с1954 по 1984 год. С удовлетворением могу констатировать, что мои тогдашние убеждения актуальны и по сей день и что они продолжают жить в великолепных работах Хайно Энгеля.

Данное переработанное издание может быть оценено как абсолютно новое. Оно не только дает новую информацию и творческие предложения по самой теме, но и впервые обосновывает необходимость объемной систематизации принципов несущих конструкций. Лежащее перед Вами издание представляет собой классифицированный укомплектованный «словарь» языка форм несущих конструкций в строительстве. При этом разработанный Хайно Энгелем способ выражения идей не только ясен и доступен, но и отличается эстетическим блеском.

Короче говоря, все то, что я рекомендовал 30 лет назад, остается в силе, и даже в еще большей степени отражается в этом издании: «НЕСУЩИЕ СИСТЕМЫ» можно смело рекомендовать всем без исключения архитекторам, инженерам и дизайнерам!

ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРА К ПЕРЕРАБОТАННОМУ ИЗДАНИЮ

После своего выхода в свет в 1967 году книга «Несущие системы» вызвала противоречивые отклики в читательской среде специалистов: - одобрение попытки автора вернуть архитектора в область знаний, связанную с проектированием конструкций; - критика попытки донести учение о несущих конструкциях не через математический анализ, а с помощью простого наглядного языка.

Со стороны приверженцев «чистой» статики высказывалось даже опасение, что книга может стать соблазном для проектирующего архитектора.

Перед лицом столь противоречивой оценки необходимо привести следующие факты. За 30 лет:

 - книга в неизменном виде издавалась в общей сложности семь раз - последний раз в Японии в 1994 году;

- книга была переведена на несколько языков и издана во многих странах (США, Испания, Тайвань, Бразилия, Англия, Япония, Португалия, Саудовская, Аравия и т. д.).

На Международной книжной ярмарке во Франкфурте в 1967 году книга вошла в число десяти лучших книг. Ценность книги для специалистов измеряется, разумеется, не внешними данными, а степенью признания входящих в нее тезисов. К тому же следует добавить, что разработанная в этой книге систематизация несущих конструкций в строительстве была положена в основу многих последующих, идущих дальше, учений в качестве руководства. Представленные здесь тезисы и аналитические разработки форм стали в теории и практике если не безоговорочно авторитетными выкладками, то, по крайней мере, предметом непрерывных дискуссий.

Особая методика наглядного представления механических процессов нашла своих последователей в ряду других книг по этой специальности. И не только это: с момента своего появления в 1967 году отдельные части книги, как правило, без указания автора, печатались в других трудах или публиковались в несколько измененной форме. В одном немецком техническом вузе книга была напечатана слово в слово в двух томах и продана студентам: стопроцентно хищническое издание.

В этих условиях не было повода обдумывать переработку издания. Чтобы это тем не менее произошло, должна была иметься причина важная и принципиальная - необходимость включения нового материала по теме НЕСУЩИЕ КОНСТРУКЦИИ. Этот материал в форме рабочих заметок для своих студентов и сотрудников бюро автор подготовил, будучи преподавателем вуза и руководителем архитектурного бюро в течение многих лет. Он представил этот материал и широкой общественности. Новый материал касается, во-первых, попытки каким-либо образом объединить в единое целое теоретические основы несущих конструкций в строительстве, их значение, взаимосвязь с окружающей средой и архитектурой (как процессом и предметом) и представить это в чертежах и диаграммах в отдельной вводной главе: Основы Систематика.

Во-вторых, наряду с обычными дополнениями и корректурой материала первоначального издания шли переработка и, соответственно, дополнение по следующим темам:

- пневматические системы;

- решетчатые системы;

- высотные строения;

- гибридные системы.

Наконец, для каждого типа несущих конструкций в вводной части главы приводятся ориентиры проекта, которые должны облегчить практическое пользование книгой:

- Определения / Признаки;

- Элементы системы;

- Каталог типов и форм;

- Строительный материал / Величина пролетов.

Из-за этих дополнений увеличился общий объем книги, что привело к сокращению некоторых разделов. Главная мысль книги: только безусловное знание принципов несущих конструкций может позволить проектировщикам - архитекторам и инженерам - участвовать в процессе создания современной среды.

Автор

1997

(1) ПОЛОЖЕНИЯ И ТРЕБОВАНИЯ

Положения, которые обосновывают эту работу и оправдывают данные требования, категоричны:

1. Несущая конструкция занимает в архитектуре основополагающую и формообразующую позицию.

2. Инстанцией, отвечающей за архитектуру, ее решение и претворение в жизнь, является архитектор.

3. Архитектор разрабатывает концепцию несущей конструкции своего проекта.

Среди основных предпосылок существования материальных форм, таких каждом, машина, дерево или живое существо, несущая конструкция является важнейшей. Без нее не может быть сохранена материальная форма, а без сохранения формы не может быть реализовано осмысление предмета, заключенного в эту форму. Итак, без материальной (вещественной) несущей конструкции нет действующего комплекса, будь то живое существо или нет.

В архитектуре несущей конструкции придается основополагающее значение:

- Несущая конструкция является основным и высококачественным инструментом для создания формы и пространства. Благодаря этой функции несущая конструкция превращается в основополагающее средство материального оформления среды.

-Несущая конструкция основывается на знании естественно-научных законов. В соответствии с этим среди формообразующих принципов архитектурного планирования несущей конструкции присваивается ранг абсолютного стандарта.

-В отношении строительной формы несущая конструкция обладает неограниченными возможностями интерпретации. Несущая конструкция может быть полностью скрыта строительной формой, а может превратиться в саму строительную форму, т. е. непосредственно в элемент архитектуры.

- Несущая конструкция воплощает в себе стремление проектировщика объединить при формообразовании форму, материю и усилия. Тем самым она представляет эстетическое средство формирования строительного сооружения.

Из этого следует: несущие конструкции в принципе определяют характер строительных сооружений, их возведение, существование, взаимодействие.

Концептуальное проектирование несущей конструкции является обязательной составляющей собственно архитектурного проекта. Следовательно, общепринятое разделение процесса проектирования на инженерно-конструкторскую и архитектурную составляющие является необоснованным и находится в противоречии с предметом и идеей архитектуры. Разграничение архитектурного проекта и проекта несущей конструкции должно быть исключено.

B) ПРОБЛЕМА

Выполнению сформулированного здесь требования мешают значительные препятствия. Одно лежит в самой области знаний; другое можно объяснить силой привычки; обе взаимообусловлены. Во-первых, область знаний «Учение о несущих конструкциях» вследствие грандиозности своего объема долгое время была лишена целостного понимания.

Восприятие одного только тематического содержания этой области науки и тем самым ее изучение превратилось в проблему, не говоря о доведении до сознания ее творческого применения. Даже специалистам в области несущих конструкций - инженерам-строителям - не удавалось многое по компетентному использованию всех ветвей этой области знаний; еще меньше удавалось тем, кто наряду с этой областью занимался и другими областями знаний, то есть архитекторам.

Использование нормативных основ, будь они содержательные, инструментальные или процессуальные, считается вообще препятствием для творческого развития. Бессознательно недостаток знаний по основным дисциплинам, таким как теория несущих конструкций, узаконивается, а несостоятельность молча возводится в ранг добродетели.

Сюда, наконец, относится и то обстоятельство, что по отношению к значимости проектирования несущих конструкций существует широко распространенное ошибочное мнение, и не только в общественных кругах, но и, что гораздо более непонятно, в кругу специалистов с их уставами в виде учебных планов, профессиональных союзов и т. д. Здесь формулировка идеи несущей конструкции понимается не как интегральная часть создания первоначальной идеи, а как процесс, который следует за творческой частью строительного проекта (с точки зрения как содержания и значимости, так и времени).

Итак, проблема имеет две стороны: архитекторы вследствие незнания или нерасположения проектируют сооружения с точки зрения поэзии структурных форм.

Пренебрежение к дисциплине несущей конструкции в современной архитектуре слишком очевидно. Инженеры в своей ограниченной функции - сделать выполнимой, устойчивой и прочной заданную архитектурную форму - не всегда могут привнести свой творческий потенциал в процесс строительства, будь то проектирование сооружения или работа над новыми несущими конструкциями.

C) ОСНОВЫ РЕШЕНИЯ: СИСТЕМАТИКА

Как эти проблемы должны решаться или как, по крайней мере, можно смягчить их воздействие? Комплексные разделы в науке лучше всего раскрываются посредством систематизации их содержания. Систематизация означает идентификацию, структуризацию и раскрытие содержания по определенному организационному принципу. Этот принцип убедителен, если он вытекает из сущности самого раздела науки и его практического использования.

Организационный принцип для данных исследований обосновывается во вводной части «Основы / Систематика» с помощью четырех последовательных аргументов:

1. Цель архитектуры, как прежде, так и теперь, - это формирование пространства для жизни и деятельности человека; происходит это посредством формообразования материи.

2. Материальная форма подвергается воздействию сил, которые угрожают ее существованию и тем самым подвергают опасности смысл и цель этого существования.

3. Угроза предотвращается, если действующие силы отводятся в направлениях, которые не вредят форме и пространству.

4. Механизм, который это осуществляет, называется несущей конструкцией: отведение сил является каузальностью и сущностью несущей конструкции.

Все вышесказанное является ключом к раскрытию общих принципов существующих и возможных несущих конструкций для творческой деятельности планировщиков, архитекторов, а также инженеров-строителей: теория систем несущих конструкций, основанная на их основополагающей функции - отводить силы - наглядно доводит это до сознания через признаки системы:

- механический принцип действия;

- законы формы и пространства;

- формообразующий потенциал.

D) РАСКРЫТИЕ ТЕМЫ / СТРУКТУРИЗАЦИЯ

В природе и технике существуют 4 типичных механизма, готовых справиться с нагрузками, т. е. распределить их. Они являются основополагающими; они обладают собственными признаками; они даны человеку в повседневном общении с силовыми воздействиями и их уравновешиванием.

1. АДАПТАЦИЯ к силам Несущие конструкции, которые воспринимают нагрузку, главным образом, через материальную форму:

• АКТИВНЫЕ ПО ФОРМЕ НЕСУЩИЕ СИСТЕМЫ

Системы в обычном напряженном состоянии: сжимающие или растягивающие усилия

2. РАЗЛОЖЕНИЕ СИЛ

Несущие конструкции, которые воспринимают нагрузку, главным образом, через соединение сжатых и растянутых стержней:

• АКТИВНЫЕ ПО ВЕКТОРУ НЕСУЩИЕ СИСТЕМЫ

Системы в напряженном состоянии: одновременно сжимающие и растягивающие усилия

3. ВОСПРЕПЯТСТВОВАНИЕ СИЛАМ

Несущие конструкции, которые эффективны, главным образом, по поперечному сечению и благодаря непрерывности материи:

• АКТИВНЫЕ ПО СЕЧЕНИЮ НЕСУЩИЕ СИСТЕМЫ

Системы в состоянии изгиба: связывающие силы

4. РАССЕИВАНИЕ СИЛ

Несущие конструкции, которые эффективны, главным образом, благодаря форме поверхности и расширению поверхности.

• АКТИВНЫЕ ПО ПОВЕРХНОСТИ НЕСУЩИЕ СИСТЕМЫ

Системы в состоянии поверхностного напряжения: мембранные усилия (растяжение, сжатие, срез) Сюда относится и пятый механизм.

Этот механизм, обусловленный развитием высоты строительного сооружения, во всех четырех упомянутых ранее системах перераспределения сил играл свою роль, но из-за своей особой функции должен считаться самостоятельной несущей системой.

5. ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ И ЗАЗЕМЛЕНИЕ СИЛ

Несущие конструкции, которые отводят силы, главным образом, вертикально

• АКТИВНЫЕ ПО ВЫСОТЕ НЕСУЩИЕ СИСТЕМЫ

Системы без типичного напряженного состояния Итак, критерием различия систем является основной признак перераспределения сил. Главный признак должен означать, что в каждой несущей системе имеют место и эффективные формы, характерные и для других систем. Если, однако, рассматривать восприятие нагрузок, т. е. преобладающий механизм перераспределения, то каждая несущая конструкция может быть причислена к одному из пяти семейств несущих конструкций. Это упрощение имеет обоснование.

Форма и пространство в строительном сооружении находятся под слабым влиянием несущей конструкции с вторичной функцией отведения сил; преобладают характер и свойства той системы, которая выполняет основную несущую функцию. Поэтому это законно не только при теоретическом освоении учения о несущих конструкциях; при разработке идей несущих конструкций на практике также нельзя обойти вниманием эту вторичную функцию.

С другой стороны, упорно причисляют высотные сооружения к самостоятельной категории «активных по форме несущих систем». Поскольку первоочередная задача этой конструкции состоит в передаче нагрузки с высоты на землю, в электротехнике аналогичное явление кратко называется «заземление» и характеризуется системой концентрации нагрузки, передачи и стабилизации. При этом несущественно, т. к. не важно для оформления, то, что эти системы должны неизбежно использовать механизм изменения направления, который относится к одному или нескольким из четырех, упомянутых выше.

E) ОСОЗНАНИЕ ТЕМЫ/ ОГРАНИЧЕНИЯ

Выбор метода и средств, каким образом лучше всего должна быть раскрыта область учения о несущих конструкциях для использования в архитектурном проектировании и проектировании несущих конструкций, сориентирован нетипичные для этой задачи условия:

- ярко выраженный наглядный мир представлений и способ взаимопонимания архитектора и проектировщика;

-четкое единство сущности несущей системы и ее признаков действия;

- преимущества изометрии и перспективы для объяснения механических процессов и пространственных ситуаций.

Теория систем несущих конструкций, основанная на их основополагающей функции, - отводить силы - наглядно доводит это до сознания через признаки системы:

- механический принцип действия;

- законы формы и пространств;

- формообразующий потенциал.

Эти обстоятельства являются поводом, причиной и следствием несущей системы - представлять вытекающую из этого структурную форму с помощью чертежно-художественных средств и отказаться в дальнейшем от текстового пояснения.

Это касается даже рассуждений абстрактного характера, передача которых осуществляется здесь с помощью символов, диаграмм и таблиц.

Но выделение существенных моментов требует еще следующего: отбора несущественного.

- Математика

Математические расчеты не имеют значения для выработки концепции несущей конструкции. Они также не нужны для получения представления о комплексном поведении несущих систем или для стимуляции конструктивного духа открытия. Математика, в смысле простая алгебра, помогает в понимании статичных основополагающих понятий и механических состояний, таких как равновесие, сопротивление, плечо рычага, момент инерции и т. д., однако для выработки концепции несущей конструкции она неприменима.

Только если концепция определена по существенным элементам, используется математический анализ удержания нагрузки для проверки системы и ее оптимизации, предварительных расчетов несущих элементов или недостатков в надежности и экономичности.

- Материал

Основной принцип действия несущей системы - исключая конструктивно непригодные строительные материалы - не зависит от материала. Правильно, что в зависимости от свойства нагружения материала конструкции неизбежным является определение его пригодности для систем и пролетов, но сами механические процессы, проникновение в эти процессы, равно как и их использование при проектировании, в основном не зависят от строительного материала.

- Масштаб

Для понимания механики удерживания нагрузки определенной системой нет необходимости рассматривать абсолютные величины. Процессы достижения состояния равновесия, типичные для отдельной системы, в основном, не зависят от порядка величин, от масштаба. Все же бесспорным является то, что вопросы масштаба при разработке концепции несущей конструкции играют значительную роль, во всяком случае, более значительную, чем когда они являются частным случаем у других факторов влияния, которые нельзя было учесть. Ибо разработка идеи несущей конструкции предполагает в каждом случае конкретное представление о форме и пространстве и вместе с тем сознание

определенного порядка величин пролетов. На этом основании в переработанное издание вносятся, по обоснованному желанию проектировщика несущих конструкций, обзор области экономичных пролетов для каждого типа несущих конструкций во взаимосвязи с определением отдельного вида несущей системы, относительно наиболее распространенных строительных материалов.

Человеческие фигуры, изображенные на различных рисунках, не служат передаче определенного масштаба - они призваны облегчить представление о пространстве и строительном сооружении.

- Стабилизация

Стабилизация, в смысле укрепление конструкции, не защищена от боковых и несимметричных нагрузок (ветер, снег, землетрясение, температурные перепады и т. д.) или контроля неустойчивых состояний равновесия, рассматривается только в разделе «Активные по высоте несущие системы» как тематика собственного раздела распределения сил.

Прежде всего, это проработка высоты строительного сооружения, которое требует стабилизации. С определенной высоты распределение горизонтальных сил и отведение высотных нагрузок становятся даже формоопределяющими и типообразующими факторами.

При обычных несущих системах отказываются от рассмотрения и представления мероприятий по стабилизации, поскольку они не являются неотъемлемой частью самого несущего механизма. Вообще при обычных высотах сооружения их влияние на основную форму несущей конструкции и в связи с этим на разработку концепции несущей конструкции невелико. Только после обретения идеи во многих случаях становится вообще возможным решение проблемы стабилизации.

F) ОСНОВЫ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ

Представленные здесь исследования о несущих конструкциях целиком построены по единому принципу их систематизации. Благодаря намеренно «одномерному» освоению области систематизация этого учения раскрывается в критериях, которые для планирования несущей конструкции являются решающими при разработке идеи и концепции:

- механический принцип действия;

- законы формы и пространства;

- оформительский потенциал.

Не обремененный многими практическими, физическими и аналитическими соображениями, но знающий логику механики и вытекающие из нее возможности формообразования, планировщик может положиться на свою интуицию и силу воображения. Такие знания позволяют выйти за границы апробированных конструкций в их многообразии и создать новые, нетрадиционные формы.

Эти формы не представляют НЕСУЩИЕ КОНСТРУКЦИИ, которые без дальнейшего тестирования могут быть положены в основу плана проекта, а являются НЕСУЩИМИ СИСТЕМАМИ. НЕСУЩИЕ КОНСТРУКЦИИ являются примерами и - отсюда - предложениями к проекту: НЕСУЩИЕ СИСТЕМЫ - это правила и - отсюда - это ОСНОВЫ проекта.

В качестве таковых систем механизмы распределения сил превосходят индивидуальную форму несущей конструкции, спроектированной только для одной цели, и становятся принципами формообразования. В качестве систем они не связаны ни с современным уровнем знаний материалов и конструкций, ни с особенностями местных условий. Наконец, в качестве систем они являются частью более крупной системы безопасности, которую человек создал для сохранения своего вида, как это, в свою очередь, заложено в той системе, которой точно так же подчинено движение небесных тел и движение атомов.