Резерв аналитических поверхностей для архитектуры и строительства

После периода относительного затишья в строительстве и проектировании тонкостенных большепролетных оболочек и стержневых многослойных оболочечных структур, который по мнению ведущих архитекторов мира начался в 1980-е годы, наступило время расширенного применения пространственных структур в архитектуре общественных и промышленных зданий. Реже оболочки применяются в малогабаритном жилищном строительстве: экологические деревни, ноосферная и бионическая архитектура. Весь 20-й век не прекращались исследования по развитию аналитических и численных методов расчета оболочек на прочность и устойчивость, по созданию новых строительных материалов. Геометры создали и изучили более 600 аналитических поверхностей, которые могут быть приняты за срединные поверхности оболочек строительного и машиностроительного назначения. В итоге к началу 21-го века архитекторы и инженеры имели весь набор необходимых средств для продолжения традиций «золотого века оболочек». Анализ проблем с применением новых форм в параметрической архитектуре, проведенный в статье, показал, что более десяти классов поверхностей из их классификации не нашел еще применения в архитектуре и машиностроении. Сделано предположение, что число применяемых классов поверхностей не будет расширяться, а новые идеи формообразования оболочек будут базироваться на использовании уже хорошо известных поверхностей, а именно, поверхностей вращения, переноса, зонтичных, минимальных, линейчатых и волнообразных поверхностей. В основном будут проектироваться оболочечные структуры с учетом экологических, энергосберегающих требований и трансформирующиеся структуры.

1. Krasić Sonja. Geometrijske površi u arhitekturi. – Gradevinsko- arhitektonski fakultet Univerzitet u Nišu. Štampa Galaksija, Niš, 2012. 238 c.

2. Якупов Н.М., Галимов Ш.К., Хисматуллин Н.И. От каменных глыб к тонкостенным конструкциям. Казань: Изд-во SOS, 2001. 96 с.

3. Bradshaw R., Campbell D., Gargari M., Mirmiran A., and Tripeny P. Special structures. Past, present, and future// Journal of Structural Engineering. June 2002. P. 691-701 [DOI: 10.1061/(ASCE)0733-9445(2002)128:6(691)].

4. Krivoshapko S.N. Shell structures and shells at the beginning of the XXIst century // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2021. № 6. С. 472-480.

5. Братухин А.Г., Сироткин О.С., Сабодаш П.Ф., Егоров В.Н. Материалы будущего и их удивительные свойства. М.: «Машиностроение», 1995. 126 с. [ISBN 5-217-02739-8].

6. Krivoshapko S.N., Ivanov V.N. Encyclopedia of Analytical Surfaces. Springer International Publishing Switzerland, 2015. 752 p. [DOI: 10.1007/978-3-319-11773-7].

7. Мамиева И.А. О подготовке специалистов по архитектуре, геометрии и расчету большепролетных пространственных структур и оболочек // Строительство и реконструкция. 2016. № 5 (67). С. 114-118.

8. Алёшина О.О. Исследования по геометрии и расчету торсовых оболочек одинакового ската // Строительная механика и расчет сооружений. 2019. №3. С. 63-70.

9. Иванов В.Н., Романова В.А. Конструкционные формы пространственных конструкций. Визуализация поверхностей в системах MathCad, AutoCad: Монография. М.: Изд-во АСВ, 2016. 412 с. [ISBN 987-5-4323-0179-6].

10. Рынковская М.И. Применение метода Рунге-Кутта и метода прогонки к расчету длинного пологого торса-геликоида // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2014. № 3. С. 77- 80.

11. Тупикова Е.М. Выбор оптимальной оболочки покрытия на квадратном плане в виде поверхности переноса// Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2019. Т. 15. № 5. С. 367-373.

12. Parametrische Flächen und Körper. http://www.3d-meier.de/tut3/

13. Eric W. Weisstein. Wolfram Web Resourse: http:// mathworld.wolfram.com

14. Дружинский И.А. Сложные поверхности: Математическое описание и технологическое описание. Л.: Машиностроение, 1985. 263 с.

15. Кривошапко С.Н. Новые аналитические формы поверхностей применительно к металлическим художественным изделиям // Технология машиностроения. 2006. № 7. С. 49-51.

16. Mamieva I.А., Gbaguidi-Aisse G.L. Influence of the geometrical researches of rare type surfaces on design of new and unique structures // Строительство и реконструкция. 2019. № 5(85). С. 23-34.

17. Мамиева И.А., Разин А.Д. Параметрическая архитектура в Москве// Архитектура и строительство России. 2014. № 6. С. 24-29.

18. Гринько Е.А. Классификация аналитических поверхностей применительно к параметрической архитектуре и машиностроению // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования. 2018. Том 19. № 4. С. 438-456.

19. Мамиева И.А., Разин А.Д. Знаковые пространственные сооружения в форме конических поверхностей// Промышленное и гражданское строительство. 2017. № 10. С. 5-11.

20. Кривошапко С.Н. Оболочки вращения неканонических форм// Известия высших учебных заведений. Строительство. 2018. № 7(715). С. 66-79.

21. Кривошапко С.Н. Упрощенный критерий оптимальности для оболочек вращения// Приволжский научный журнал. 2019. № 4. С.108-116.

22. Krivoshapko Sergey N. The opportunities of umbrella-type shells [Возможности оболочек зонтичного типа] // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2020. Т. 16. № 4. С. 271-278 [DOI 10.22363/1815-5235-2020-16-4-271-278].

23. Кривошапко С.Н., Иванов В.Н. Геометрия, расчет и проектирование конструкций в форме циклических поверхностей: Обзорная информация. Сер. «Строительные материалы и конструкции», вып. 2. М.:ОАО «ВНИИНТПИ», 2010. 61 с.

24. Бурлов В.В., Нестеренко Л.А., Ремонтова Л.В., Орлов Н.С. 3D-моделирование поверхностей 2-го порядка// Геометрия и графика. 2016. Том 4. № 4. С. 48-59.

25. Рынковская М.И. Расчет и применение геликоидальных оболочек// Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования. 2009. № 3. С. 113-116.

26. Мамиева И.А. Аналитические поверхности для детских площадок// Биосферная совместимость: человек, регион, технологии. 2021. №1. С. 92-100 [DOI: 10.21869/2311-1518-2021-33-1-92-100]. 27.

27. Krivoshapko S.N. Geometry and strength of general helicoidal shells// Applied Mechanics Reviews. Vol.52. No 5. May 1999. P. 161-175 [DOI: 10.1115/1.3098932 EID: 2-s2.0-0032639253].

28. Алборова Л.А. Минимальные поверхности в строительстве и архитектуре// Биосферная совместимость: человек, регион, технологии. 2021. №1. С. 3-11 [DOI: 10.21869/2311-1518-2021-33-1-3-11]

29. Берестова С.А., Мисюра Н.Е., Митюшов Е.А. Геометрия самонесущих покрытий на прямоугольном плане// Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2017. № 4. С. 15 - 18 [DOI: 10.22363/1815-5235-2017-4-15-18].

30. Mihailescu M., Horvath I. Velaroidal shells for covering universal industrial halls// Acta techn. Acad. sci. hung. 1977, 85 (1-2). P. 135-145.

31. Gbaguidi Aïssè G.L. Influence of the geometrical researches of surfaces of revolution and translation surfaces on design of unique structures// Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2019. 15(4). Pp. 308-314 [DOI 10.22363/1815-5235-2019-15-4-308-314].

32. Карневич В.В. Гидродинамические поверхности с мидельшпагоутом в форме кривых Ламе // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия «Инженерные исследования». 2021. № 4. С. 238- 243.

33. Джашиашвили Т.Г., Карагашев Д.А. Методика расчета частот собственных колебаний металлической спиральной камеры// Исследование рациональных и экон. конструкций гидро- и теплоэнерг. сооружений для горных условий (ГрузНИИЭГС). М.: 1992. С. 135-145.

34. Гафурова Ю.Ф., Филипова Е.Р., Кривошапко С.Н. Поверхность Монжа как решение объемнопланировочной композиции галереи// Научному прогрессу – творчество молодых. Материалы IX Международной молодежной научной конференции по естественнонаучным и техническим дисциплинам: в 3 частях. Поволжский государственный технологический университет. 2014. С. 163-165.

35. Гринько Е.А. Поверхности плоскопараллельного переноса конгруэнтных кривых // Строительная механика и расчет сооружений. 2021. № 3. С. 71–77 [DOI: 10.37538/0039-2383.2021.3.71.77].

36. Непорада В.И. Велароидальные оболочки в контексте нелинейной архитектуры// Математические методы в архитектуре и дизайне: Материалы межвузовской научной конференции (15 мая 2012 года) / отв. Ред. В.Г. Мосин. Самара: СГАСУ, 2013. С. 23-31.

37. Magdalena Toda. Weierstrass-type representation of weakly regular pseudospherical surfaces in Euclidean space // Balkan Journal of Geometry and Its Applications. 2002. Vol.7. No.2. Pp. 87-136.

38. Boris Rubinstein, Leonid Fel. Stability of unduloidal and nodoidal menisci between two solid spheres // J. Geom. Symmetry Phys. 2015. № 39. С. 77 - 98 [https://doi.org/10.7546/jgsp-39-2015-77-98].

39. Бухтяк М.С. Составная поверхность, близкая к псевдоминимальной// Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2017. № 46. С. 5-24.

40. Nassar H. Abdel-All, R.A. Hussien and Taha Youssef. Hasimoto surfaces// Life Science Journal. 2012. 9(3). P. 556-560.

41. Мамиева И.А. Аналитические поверхности для параметрической архитектуры в современных зданиях и сооружениях// Academia. Архитектура и строительство. 2020. № 1. С. 150-165.

42. Коротич А.В. Инновационные решения архитектурных оболочек: альтернатива традиционному строительству// Академический Вестник УралНИИпроект РААСН. 2015. № 4. С. 70-75.

43. Ермоленко Е.В. Формы и построения в архитектуре советского авангарда и их интерпретация в современной зарубежной практике// Academia. Архитектура и строительство. 2020. № 1. С. 39-48 [DOI 10.22337/2077-2020-1-39-48].

44. Azant Sadat Mozhdegani, Reza Afhani. Using ecotech architecture as an effective tool for sustainability in construction industry// Engineering, Technology & Applied Science Research. 2017. Vol. 7. No. 5. Pp. 1914-1917 [https://doi.org/10.48084/etasr.1230].

45. Бондаренко И.А. Об уместности и умеренности архитектурных новаций // Academia. Архитектура и строительство. 2020. № 1. С. 13-18.

46. Иванов В.Н., Гринько Е.А. Магистратура по направлению «Строительство». Специализация «Архитектура, геометрия и расчет большепролетных пространственных структур и оболочек» // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2013. № 2. С. 77-80.