CC BY
28
УДК 711.77:725.1:656.71
АРХИТЕКТУРНО-КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ
АРХИТЕКТУРНЫХ ОБЪЕКТОВ СО ВЗЛЕТНО-ПОСАДОЧНЫМИ ПЛОЩАДКАМИ А.Е. Казуров
Московский архитектурный институт (Государственная академия)
Аннотация
В настоящее время разрабатываются и рассматриваются возможности по использованию летающего такси в крупных городах за счет перспективных видов воздушного транспорта (летающие автомобили, пассажирские дроны). Для анализа архитектурных и конструктивных особенностей современных объектов с вертолетными площадками рассмотрены три группы объектов: приподнятые над землей на специальной конструкции, на крыше, на консоли. Анализ конструктивных особенностей объектов с вертолетными площадками на разных эшелонах контакта с воздушным транспортом выявил общую закономерность.
В дальнейшем, когда пассажирские дроны станут достаточно распространенным явлением в небе над городом, на здания со взлетно-посадочным блоком будут совершаться десятки посадок в день. Это может негативно сказаться на целостности и долговечности несущих конструкций в результате динамических нагрузок и вибраций.
Ключевые слова:
архитектура зданий с вертолетной площадкой, пассажирский дрон, аэротакси, вертолетные площадки, конструкции вертолетных площадок, архитектура будущего. История статьи:
Дата поступления в редакцию 18.12.19 Дата принятия к печати 20.12.19
Ш
ОС
о
I-
и ш
I-м
X
и
ОС <
Современные тенденции расселения людей в крупных городах и крупных агломерациях невозможно рассматривать в отрыве от общей социальной и экономической ситуации в обществе. Последующее изменение характера промышленного развития и урбанизации влияют на развитие транспортной системы. С ростом численности горожан усиливается потребность в расширении сферы торговли и услуг. А это, в свою очередь, приводит к наращиванию транспортной составляющей как пассажирского, так и грузового транспортов. В городах возникли многофункциональные центры, которые помогают взаимодействию в пределах одного или нескольких районов. Увеличение скорости движения транспортных потоков в городах позволило людям расселяться все дальше от мест постоянной работы. Уже сегодня многие люди предпочитают жить в собственном загородном доме, а работать в ближайшем крупном городе. Появление воздушного транспорта в городе, аналогичному системе аэротакси от Airbus, позволит еще шире раздвинуть границы расселения людей вокруг городов [1]. Возможно, это повлечет за собой возникновение новых жилых образований рядом с крупными городами в разных регионах страны.
В настоящее время вертолетный транспорт в мегаполисах мира стремительно развивается, и пассажиропоток возрастает с каждым годом. Очень вероятно, что вертолеты, а в последующем времени и пассажирские дроны, будут занимать большой сегмент в системе городского транспорта. У вертолета как транспортного средства есть несколько преимуществ. Во-первых, это высокая скорость передвижения — около 200-300 км/ч. Во-вторых, движение, независимое от направления дорог. Кроме того, простота устройства посадочных площадок и невысокая стоимость строительства. Однако, к недостаткам вертолетов как пассажирского
и
г ш
s .
Sri
а ° н *
и <Ц
1 £ Ovo ? О
О X
И
(U t < &
ri ; ? *
> о
fO I
< I
* <u
■ £
ш о
; О
< О
транспорта будущего можно отнести следующие факторы: невысокий показатель пассажиропере-возок (500-600 пасс/ч); высокую стоимость «билета»; достаточно высокий уровень шума (взлет и посадка в городской среде 74-91 дБ); достаточно высокую зависимость от погодных условий [2]. Но перспектива освоить воздушное пространство заставляет инженеров разрабатывать более тихоходные и неприхотливые воздушные суда. Такие суда могут не только летать, но и перемещаться по земле как современный легковой автомобиль. К перспективному воздушному транспорту можно отнести пассажирские дроны различных конструкций (Рис. 1).
Рис. 1. Система беспилотного пассажирского дрона от кампании Airbus
Следует отметить, что данная группа летательных аппаратов имеет схожую механику полета с вертолетами, то есть имеют возможность осуществлять вертикальный взлет и посадку. Следовательно, необходимо учитывать основные особенности и наработки в проектировании зданий с вертолетными площадками. Это поможет составить наиболее точный прогноз о том, как может измениться архитектура зданий, взаимодействующая с городским перспективным воздушным транспортом (ПВТ). Разработчики ПВТ предполагают активное использование крыш зданий для взлетов и посадок летательных аппаратов. Кроме того, размещение взлетно-посадочных площадок возможно вдоль магистралей. Остается непроработанной и малоизученной проблема взаимодействия ПВТ со зданиями. Вопрос можно поставить так: какие изменения произойдут в архитектурно-пространственной структуре зданий в связи с этим новым явлением? Не изучен вопрос о том, как изменится архитектурный облик здания. И кроме того, какие типы зданий могут использоваться для взлетов и посадок перспективного воздушного транспорта. Некоторые ответы на данные вопросы лежат в изучении существующих примеров взлетно-посадочных площадок и их конструктивных особенностей.
Влияние взлетно-посадочных площадок на объемно-пространственный облик архитектурных объектов
Объемно-пространственный облик здания претерпел ряд изменений с появлением вертолетной площадки. Архитекторы в 50-60 годах прошлого века, под влиянием «вертолетного бума» создавали революционные проекты зданий, такие как «Skyport One» в Лондоне или реализованный проект вертодрома «Port autority» в Нью-Йорке [3], [4]. Однако сложности в эксплуатации вертолетного транспорта и ряд аварий привели к переосмыслению воздушного сообщения в городе. Также существенно изменился подход к проектированию вертолетных площадок. На сегодняшний день большинство вертолетных площадок в крупных городах мира располагаются на крышах зданий, вдоль береговых линий водоемов или на земле.
Для проведения анализа влияния вертолетных площадок на внешний облик зданий были рассмотрены реализованные проекты с 1960-х годов и до наших дней. Для анализа были рассмотрены наиболее характерные примеры зданий, в которых ярко выражена степень влияния вертолетной площадки на архитектурный облик объекта. Исследование показало три степени влияния вертолетных площадок на облик здания: невыраженное, опосредованное и доминантное. Ш Невыраженная степень влияния вертолетных площадок на архитектурные объекты характери- ^ зуется тем, что архитектурный облик здания абсолютно не меняется, независимо от того, присутствует ли на нем взлетно-посадочное оборудование или нет. В здании Panam Building (в настоящее щ время MetLife Building) в США вертолетная площадка располагается на крыше здания и на невысокой надстройке с карнизом, который приподнимает ее над основным объемом здания. В целом завершение здания представляется единым «фризом», который гармонично сочетается со всем объ- ^ емом и делает вертолетную площадку незаметной с земли. ^
Другой пример невыраженности вертолетной площадки во внешнем облике здания представляет собой главный офис банка Йокогамы в Японии. Вертолетная площадка приподнята над основной конструкцией кровли, где располагается инженерное оборудование (Рис. 2).
Рис. 2. Главный офис банка Йокогамы в Японии. Пример невыраженного влияния вертолетной площадки на объемно-пространственный облик здания.
Главной особенностью здания является то, что инженерное оборудование на кровле накрыто фальшкровлей из металлических ламелей, которые выходят на один уровень с вертолетной площадкой. Таким образом, становится возможным замаскировать ее наличие на кровле здания.
и
г m
s ■
Ii se
H Y
и (u 1 £ Ovo
? О
0 X
M
<u t Ë?
< a
? Ê
> о
m I
< i
* <u
■ £
ш о
1 ° < о
Опосредованное влияние на архитектуру здания оказывают вертолетные площадки, которые являются одним из элементов, составляющих образ здания. Такой тип вертолетных площадок имеет большой потенциал как инструмент для создания акцентов в композиции объема или фасада здания. Одним из наиболее ярких примеров опосредованного влияния вертолетной площадки на образ здания является здание отеля Бурдж аль Араб в Дубае (ОАЭ) (Рис. 3).
Рис. 3. Здание отеля Бурдж аль Араб в Дубае. Пример апосредованного влияния вертолетной площадки на объемно- пространственный облик здания
Вертолетная площадка там была спроектирована архитектором Ребеккой Гернон [5]. Вдохновением для архитектурного решения вертолетной площадки послужил космический корабль «Энтерпрайз» из фильма «Стар Трек» (Рис. 4).
Рис.4. Образ космического корабля и реализованная вертолетная площадка на здании отеля. а — космический корабль из фильма «Стар трек», б — архитектурное решение вертолетной площадки отеля Бурдж аль Араб в Дубае
Другой пример эффектного решения вертолетной площадки — реконструированное здание фабрики «Фиат» в Турине. Здание фабрики имеет прямоугольную в плане форму с внутренними дворами, образованными поперечными переходами. На крыше здания был организован испытательный трек. На одном из таких переходов расположена вертолетная площадка. Главной особенностью этой вертолетной площадки является то, что она напрямую связана с конференц-залом. И конференц-зал, и вертолетная площадка образуют единую конструктивную систему. В результате получилась очень футуристичная конструкция, которая балансирует над зданием фабрики (Рис. 5).
Ш
ОС О I-
и ш
I-м
X
и
ОС <
Рис. 5. Вертолетная площадка на здании фабрики «Фиат» в Турине. а — фрагмент фасада; б — схема фасада
Рис. 7. Здание вертодрома в Нью-Йорке «Port autority» на «Экспо» 1965 года
Доминантное влияние вертолетной площадки на архитектурный облик здания выражается следующим образом. Вертолетная площадка является главным архитектурным элементом во внешнем облике здания. Примером доминантного влияния вертолетной площадки на здание является здание вертодрома в Нью-Йорке «Port autority». Он был построен для выставки «Экспо» 1965 года как манифест развития вертолетного транспорта в городах и пригородах (Рис. 7).
Несмотря на то, что вертолетной площадки никак не видно при наблюдении здания с земли, всё в этом сооружении подчиняется вертодрому, располагающемуся на плоской крыше. Здание вертодрома было спроектировано как мини-аэропорт, полностью отвечающий требованиям по проектированию вертодромов того времени. Главная часть здания с основными помещениями выполнена в форме плоского параллелепипеда. Этот объем опирается в свою очередь на че-
ф
I ш
s .
Sri
а ° н *
и <Ц
1 £ Ovo ? О
О X
И
(U t < &
ri ; ? *
> о
fO I
< I
* <u
■ £
ш о
; О
< О
тыре высокие опоры, внутри которых находятся вертикальные коммуникации. В центре между опорами помещен медиа-центр в виде цилиндра. Такое решение обусловлено желанием создать оптимальные аэродинамические характеристики для максимального упрощения взлета и посадки [6].
Еще одним примером доминантного влияния вертолетной площадки на здания можно назвать Bitexo Financial Tower в Хошимине, которое является одним из главных символов города за счет своего необычайного образа. Вертолетная площадка в виде консоли длиной пятнадцать метров является основным элементом, создающий образ здания. Преимуществом консольного решения на данном примере является возможность попадания непосредственно в общественную зону через тамбур. (Рис. 6).
Рис. 6. Здание Bitexo Financial Tower в Хошимине
Анализ конструктивных особенностей современных
вертолетных площадок.
Для того чтобы представить, как будет устроена зона взлетов и посадок на здании с появлением ПВТ, необходимо проанализировать конструктивные особенности современных вертолетных площадок.
При проектировании вертолетных площадок одним из важнейших параметров является вес применяемого вертолета. Существует три категории: легкие — со взлетным весом до 40 кН, средние — от 40 до 120 кН и тяжелые — свыше 120 кН. В зависимости от этих параметров выбираются соответствующие конструкции и размеры взлетно-посадочных площадок [8]. Однако, как правило, каждый проект оказывается индивидуальным, так как учитываются все, даже самые мелкие особенности расположения и эксплуатации будущего объекта.
Чем тяжелее вертолет, тем мощнее должны быть строительные конструкции. При взлете и посадке вертолета кровля испытывает динамические нагрузки. Для их учета по нормам в расчеты закладывают коэффициент перегрузки 1,5-2,0.
Кроме массы проектировщику важно знать геометрические размеры по бортам и расположению шасси (в отличие от колес, лыжи лучше распределяют нагрузку). Геометрия вертолета необходима проектировщику для определения размеров взлетно-посадочной площадки. Ее форма может быть любой — прямоугольной, многоугольной, квадратной или круглой. Главное, чтобы рабочая зона площадки равнялась 1,5 диаметрам наибольшего габаритного размера вертолета. Для машин компании «Еврокоптер» это 15-20 м, для МИ-8 25 — 30 м.
Для анализа конструкций современных посадочных площадок выбраны три типа вертолетных площадок: приподнятые над землей на специальной конструкции; на крыше; на консоли.
В качестве примера для анализа конструкции вертолетной площадки, приподнятой над уровнем земли на специальной конструкции, рассмотрена нестандартная площадка в клинике нейрохирургии города Ахен, Германия. Необычный внешний вид вертолетной площадки обусловлен тем, что она расположена над автобусной остановкой, поэтому вертолетная площадка имеет всего две опоры. В равновесии конструкцию удерживает наклонный закрытый проход, связывающий вертолетную площадку с подземным этажом клиники. Конструкция вертолетной площадки выполнена в виде пространственного металлического каркаса, что обеспечивает достаточную жесткость всей конструкции (Рис. 9).
Рис. 10. Строительство здания клиники нейрохирургии города Ахен, Германия, 2017 г.
Основная конструкция прохода, соединяющего клинику и вертолетную площадку, выполнена из железобетона. Несмотря на свою легкость, конструкция обеспечивает достаточную жесткость для посадки двух медицинских вертолетов.
Конструкция вертолетной площадки на крыше рассмотрена на примере главного офиса банка Йокогамы (Япония). Вертолетная площадка выполнена из металла. Пространственный металлический каркас опирается на несущие конструкции здания. Покрытие вертолетной площадки выполнено из бетонных плит. Вертолетная площадка оборудована дренажной системой, расположенной по периметру площадки, обеспечивающей своевременное удаление воды. Система имеет небольшой уклон от 1 до 2%, для того, чтобы вода стекала к водоотводящим желобам.
Вертолетные площадки в виде консолей имеют, как правило, более нестандартные решения. Вертолетная площадка на здании Bitexo в Хошимине имеет вынос консоли 15 метров, что делает ее одной из самых больших консольных взлетно-посадочных площадок в мире (Рис. 12).
Ш
ОС О I-
и ш
I-м
X
и
ОС <
а
А
х ш
s .
Sri
а ° н ¡е
и <Ц
1 £ Ovo ? О
О X
И
(U t
< а
9 *
> о ГО I
< I
* ф
■ £
ш о
; О
< О
Рис. 12. Монтаж конструкций вертолетной площадки здания БИехв в Хошимине
Такой вынос обеспечен двумя массивными ригелями в виде двутавров переменного сечения. Средняя часть двутавров опирается на колонны, которые являются частью несущего каркаса здания. Концы двутавров защемлены в несущей конструкции здания. Данная конструктивная схема обеспечивает достаточную жесткость для несущей конструкции консоли. В нависающей части двутавров в перпендикулярном направлении крепятся двутавровые балки переменного сечения с шагом три-четыре метра, которые образуют форму вертолетной площадки [11]. В этом случае основным конструктивным материалом является металл.
Вертолетная площадка отеля «Бурдж аль Араб» имеет оригинальное конструктивное решение. Основание вертолетной площадки выполнено в виде металлической перекрестной пространственной конструкции, образующей форму перевернутой «линзы». Эта «линза» опирается на вынесенную в виде консоли ферму треугольного сечения, жестко закрепленную в несущем остове здания. Для обеспечения дополнительной жесткости конструкции усилена двумя раскосами в месте крепления основания вертолетной площадки и фермы. Основания раскосов закреплены в несущей конструкции здания [10]. (Рис 11).
Рис.11. Строительство здания отеля «Бурдж аль Араб», 1994-1999 гг.
Анализ конструктивных особенностей вертолетных площадок воздушного транспорта выявил общую закономерность: конструкция вертолетной площадки имеет жесткие связи с несущими конструкциями здания. Это отвечает требованиям для приема вертолетов. Однако посадки винтокрылых машин на здания происходят относительно редко: от нескольких раз в день до одного раза в несколько дней. Такое количество посадок будет считаться достаточно интенсивным использованием вертолетной площадки. В дальнейшем, когда ПВТ станет достаточно распространенным явлением в небе над городом, на здания со взлетно-посадочным блоком будут совершаться десятки посадок в день. Это может негативно сказаться на целостности и долговечности несущих конструкций в результате динамических нагрузок и вибраций.
Появление вертолета в XX веке оказало влияние на архитектурно-конструктивные решения объектов с вертолетными площадками. Среди проанализированных зданий с вертолетными площадками наиболее удачными являются те, в которых реализована возможность непосредственного попадания в общественную зону, например, в здании Bitexo в Хошемине. Подобные решения можно учитывать и развивать при разработке концепции архитектурных объектов, взаимодействующих с ПВТ.
Для решения проблемы динамических нагрузок и вибраций при многочисленных взлетах и посадках необходимы дополнительные инженерные исследования. Эти исследования должны быть направлены на погашение данных нагрузок за счет использования демпфирующих конструкций в зоне взлета и посадки на взлетно-посадочной площадке.
ЛИТЕРАТУРА:
1. CityAirbus demonstrator passes major propulsion testing milestone [электронный ресурс]. — режим доступа: https://www.airbus.com/newsroom/press-releases/en/2017/10/cityairbus-demonstrator-passes-major-propulsion-testing-mileston.html (дата обращения: 16.12.2019).
2. Строительные нормы и правила: СНиП 2.05.08-85. Пособие по проектированию вертолетных станций, вертодромов и посадочных площадок для вертолетов ГА. ЧастьУП. Вертолетные станции, вертодромы и посадочные площадки для вертолетов: нормативно-технический материал. М.: [б.и.], 1984.
3. Skyport One: The Airport of the Future from 1957 [электронный ресурс]. — режим доступа: URL: https:// paleofuture.gizmodo.com/skyport-one-the-airport-of-the-future-from-1957-1474861998 (дата обращения: 16.12.2019).
4. London's crazy plan for an elevated airport: Scrapped 1931 design reveals a dangerous wheel-shaped runway at King's Cross [Электронный ресурс] режим доступа URL: https://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-3678907/ London-s-crazy-plan-elevated-airport-Scrapped-1931-designs-reveal-dangerous-wheel-shaped-runway-King-s-Cross.html (дата обращения: 16.12.2019).
5. Самая красивая в мире вертолетная площадка: сыграем в теннис над облаками? [электронный ресурс]. — режим доступа: URL: https://ru-travel.livejournal.com/26460238.html (дата обращения: 16.12.2019).
6. Port authority heliport [электронный ресурс]. — режим доступа: URL: https://www.worldsfairphotos.com/ nywf64/port-authority.htm (дата обращения: 16.12.2019).
7. Construction [электронный ресурс]. — режим доступа: URL: http://www.nywf64.com/poraut07.html (дата обращения: 16.12.2019).
8. Строительные нормы и правила: СНиП 32-03-96. Аэродром: нормативно-технический материал. — М., 1997.
9. Плавучий вертолетный взлетно-посадочный и причальный комплекс [электронный ресурс]. — режим доступа: URL: http://www.freepatent.ru/patents/2369518 (дата обращения: 15.12.2019).
10. Bulles Architecture — (1993) Hotel Burj Al Arab — Dubai (United Arab Emirates) [электронный ресурс]. — режим доступа: URL: http://bubblemania.fr/bulles-architecture-1993-hotel-burj-al-arab-dubai-arabie-saoudite/ (дата обращения: 16.12.2019).
11. Bitexco Financial Tower [электронный ресурс]. — режим доступа: URL: http://www.skyscrapercenter.com/ ho-chi-minh-city/bitexco-financial-tower/736/ (дата обращения: 16.12.2019).
Ш
ОС
о
I-
и ш
I-м
X
и
ОС <
ф
А
х ш
s .
I*
а ° н *
и <Ц
1 £ Ovo ? О
О X
И
(U t
< а
9 *
> о ГО I
< I
* ф
■ £
ш о
; О
< О
Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:
А.Е. Казуров. Архитектурно-конструктивные особенности архитектурных объектов со взлетно-посадочными площадками. — Системные технологии. — 2019. — № 33. — С. 47—56.
ARCHITECTURAL AND DESIGN FEATURES OF ARCHITECTURAL OBJECTS WITH HELIPAD SITES A. Kazurov
Moscow Institute of Architecture State Academy, Moscow
Abstract.
Currently, there are developments on the use of flying taxi in large cities as a promising form of air transport (flying cars, passenger drones). To analyze the architectural and design features of modern buildings with helipads, four groups of objects were considered: floating, raised above the ground on a special structure, on the roof, on the console. The analysis of design features of objects with helipads at different levels of contact with air transport revealed a general pattern. In the future, when passenger drones will become quite common in the sky over the city, buildings with a runway unit will be made dozens of landings a day. This may adversely affect the integrity and durability of the supporting structures as a result of dynamic loads and vibrations.
Key words:
architecture of buildings with a helipad, passenger drone, air taxi, helipads, construction of helipads, Architecture of the future. Date of receipt in edition: 18.12.19 Date of acceptance for printing: 20.12.19
УДК 728.4
ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ КОЛИВИНГОВ В СОСТАВЕ ИННОВАЦИОННЫХ НАУЧНЫХ ЦЕНТРОВ
О.Л. Банцерова, Е.А. Чистова
Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, г. Москва
Ключевые слова:
Аннотация
Проведен исторический анализ объектов, в которых реализуется совместная формы проживания и работы людей, объединенных одной творческой или интеллектуальной деятельностью. Приведены примеры из мировой архитектурной практики проектирования и строительства коливингов и кохаузингов с описанием процесса возникновения новой формы организации архитектурно-пространственной среды. Сделан вывод о том, что данную жилую модель, совместно с рабочими зонами и общественными пространствами ,реализуемую в коливингах, рекомендуется внедрять в объемно-пространственную структуру инновационных научных центров
кохаузинг, коливинг, инновационный научный центр, жилые ячейки, общественные пространства. История статьи:
Дата поступления в редакцию 12.12.19 Дата принятия к печати 13.12.19
