Kopuły geodezyjne i konstrukcje ram przestrzennych

Ilustracja autorstwa Encyclopaedia Britannica/Universal Images Group/Getty Images (przycięte)

A kopuła geodezyjna jest sferyczną strukturą przestrzenną złożoną ze złożonej sieci trójkątów. Połączone trójkąty tworzą samonośną ramę, która jest strukturalnie mocna, a jednocześnie elegancko delikatna. Kopuła geodezyjna mogłaby być nazwana wyrazem „mniej znaczy więcej”, ponieważ minimum materiałów budowlanych ułożonych geometrycznie zapewnia projekt zarówno mocny, jak i lekki, zwłaszcza gdy szkielet jest pokryty nowoczesne materiały sidingowe, takie jak ETFE. Konstrukcja zapewnia ogromną przestrzeń wewnętrzną, wolną od kolumn i innych podpór.

A rama czasowa jest trójwymiarową (3D) ramą konstrukcyjną, która umożliwia istnienie kopuły geodezyjnej, w przeciwieństwie do typowej dwuwymiarowej (2D) ramy budynku o długości i szerokości. „Przestrzeń” w tym sensie nie jest „przestrzeń kosmiczną”, chociaż powstałe struktury czasami wyglądają, jakby pochodziły z Ery Eksploracji Kosmosu.

Termin geodezyjne jest z łaciny, czyli „podział ziemi” . A linia geodezyjna to najkrótsza odległość między dowolnymi dwoma punktami na sferze.

Wynalazcy kopuły geodezyjnej:

Kopuły to stosunkowo nowy wynalazek w architekturze. Panteon Rzymu, przebudowany około 125 roku n.e., jest jedną z najstarszych dużych kopuł. Aby utrzymać ciężar ciężkich materiałów budowlanych we wczesnych kopułach, ściany pod nimi były bardzo grube, a wierzchołek kopuły stał się cieńszy. W przypadku Panteonu w Rzymie na wierzchołku kopuły znajduje się otwarty otwór lub oculus.

Pomysł połączenia trójkątów z łukiem architektonicznym zapoczątkował w 1919 r. niemiecki inżynier dr Walther Bauersfeld. W 1923 roku Bauersfeld zaprojektował pierwsze na świecie planetarium projekcyjne dla firmy Zeiss w Jenie w Niemczech. To było R. Buckminster Fuller (1895 do 1983), którzy wymyślili i spopularyzowali koncepcję kopuł geodezyjnych jako domów. Pierwszy patent Fullera na kopułę geodezyjną został wydany w 1954 roku. W 1967 roku jego projekt został pokazany światu wraz z „Biosphere” skonstruowanym na Expo '67 w Montrealu w Kanadzie. Fuller twierdził, że możliwe byłoby otoczenie środkowego Manhattanu w Nowym Jorku szeroką na dwie mile kopułą z kontrolowaną temperaturą, taką jak ta prezentowana na wystawie w Montrealu. Powiedział, że kopuła zwróci się w ciągu dziesięciu lat... tylko dzięki oszczędnościom na kosztach odśnieżania.

W 50. rocznicę otrzymania patentu na kopułę geodezyjną R. Buckminster Fuller został upamiętniony na amerykańskim znaczku pocztowym w 2004 roku. indeks jego patentów można znaleźć w Instytucie Buckminster Fuller.

Trójkąt nadal jest używany jako środek do wzmocnienia wysokości architektonicznej, o czym świadczy wiele drapaczy chmur, w tym Jedno Centrum Światowego Handlu w Nowym Jorku. Zwróć uwagę na masywne, wydłużone trójkątne boki tego i innych wysokich budynków.

Informacje o konstrukcjach przestrzennych:

Dr Mario Salvadori przypomina nam, że „prostokąty nie są z natury sztywne”. Więc nikt inny niż Alexander Graham Bell wpadł na pomysł triangulacji dużych ram dachowych, aby pokryć duże, pozbawione barier przestrzenie wewnętrzne. „Tak więc”, pisze Salvadori, „nowoczesna” rama czasowa zrodziła się z umysłu inżyniera elektryka i dała początek całej rodzinie dachów o ogromnej przewadze w postaci konstrukcji modułowej, łatwości montażu, oszczędności i efektowności wizualnej”.

W 1960 roku Harvard Crimson opisał kopułę geodezyjną jako 'strukturę złożoną z dużej liczby pięciobocznych figur'. Jeśli zbudujesz własny model kopuły geodezyjnej, zorientujesz się, jak trójkąty są łączone w sześciokąty i pięciokąty. Geometrię można zmontować, tworząc wszelkiego rodzaju przestrzenie wewnętrzne, takie jak architekt IM Pei 's Piramida w Luwrze i formy siatki używane w naprężonej architekturze Frei Otto i Shigeru Ban.

Dodatkowe definicje

„Kopuła geodezyjna: Struktura składająca się z wielu podobnych, lekkich, prostoliniowych elementów (zwykle naprężonych), które tworzą siatkę w kształcie kopuły”.
Słownik Architektury i Budownictwa , Cyril M. Harris, red., McGraw-Hill, 1975, s. 227

„Space-Frame: Trójwymiarowa konstrukcja do otaczania przestrzeni, w której wszystkie elementy są ze sobą połączone i działają jak jedna całość, wytrzymująca obciążenia działające w dowolnym kierunku”.
Słownik architektury, wyd. Pingwin, 1980, s. 304

Przykłady kopuł geodezyjnych

Kopuły geodezyjne są wydajne, niedrogie i trwałe. Domy z blachy falistej zostały zmontowane w niezagospodarowanych częściach świata za jedyne setki dolarów. Kopuły z tworzywa sztucznego i włókna szklanego są używane w czułym sprzęcie radarowym w regionach Arktyki oraz w stacjach pogodowych na całym świecie. Kopuły geodezyjne są również wykorzystywane do schronów ratunkowych i mobilnych mieszkań wojskowych.

Najbardziej znaną konstrukcją zbudowaną na wzór kopuły geodezyjnej może być: Statek kosmiczny Ziemia , pawilon AT&T w EPCOT w Disney World na Florydzie. Ikona EPCOT to adaptacja kopuły geodezyjnej Buckminstera Fullera. Inne konstrukcje wykorzystujące ten typ architektury to Tacoma Dome w stanie Waszyngton, Milwaukee's Mitchell Park Conservatory w Wisconsin, St. Louis Climatron, projekt pustyni Biosphere w Arizonie, Greater Des Moines Botanical Garden Conservatory w Iowa oraz wiele projektów stworzonych z wykorzystaniem tego typu architektury. ETFE, w tym Projekt Eden w Wielkiej Brytanii.

Źródła

• Fuller, Nervi Candela wygłosi serię wykładów Norton 1961-62 , Harvard Crimson , 15 listopada 1960 [dostęp 28 maja 2016]
• Historia Planetariów Carla Zeissa , Zeiss [dostęp 28.04.2017]
• Why Buildings Stand Up, Mario Salvadori, Norton 1980, McGraw-Hill 1982, s. 162;