В самом сердце Чиангмая, города, богатого историей и культурным наследием северного Таиланда, зал Паньяден, завершенный в 2017 году, несет в себе историю технического новаторства и уважения к традициям, ожившую благодаря бамбуку. Сочетая вековое тайское мастерство с современными дизайнерскими решениями, проект отражает этику Chiangmai Life Architects, фирмы, посвященной возведению натуральных материалов на вершину их возможностей. В этой статье мы рассмотрим некоторые современные структурные решения, примененные к этому знаковому проекту, раскрывающие истинный потенциал бамбука и приглашающие взглянуть на устойчивую архитектуру и бамбуковое инженерное дело с новой точки зрения.
Структурная система
Структурная система зала Паньяден основана на сводчатой конфигурации, где главными элементами системы являются 15-метровые арочные фермы, расположенные с интервалами шириной 3 метра. Эти фермы поддерживают крышу, которая также выполняет функцию диафрагмы крыши, играющей ключевую роль в поперечной жесткости системы. Интеграция этой диафрагмы в структурную систему значительно повышает устойчивость всей конструкции, эффективно распределяя смещения, вызванные ветром и сейсмической активностью.
Крыша: стабильность через дизайн
Помимо своей обычной роли защитного покрытия, крыша в бамбуковой архитектуре часто выполняет важную структурную функцию. В случае зала Паньяден дизайн крыши обеспечивает активное вклад в общую устойчивость здания, стратегия, широко используемая в бамбуковом строительстве по всему миру. Известный как "эффект диафрагмы крыши" в структурной инженерии, этот подход обеспечивает критическую боковую стабилизацию, помогая бамбуковым конструкциям противостоять ветровым и сейсмическим силам.
Для достижения этого используется многослойный подход. Сначала поверх структурного каркаса раскладывается решетка из рассеченного бамбука. Этот первый слой действует как база, обеспечивая основу для стабилизации свойств диафрагмы. Поверх этого добавляются листы расплющенного бамбука – известного как эстерилья в Латинской Америке и пелупух в Индонезии – чтобы создать цельную, жесткую оболочку.
Дополнительные слои решеток из рассеченного бамбука и расплющенного бамбука могут быть включены в зависимости от структурных требований. В некоторых случаях эти слои располагаются перпендикулярно или под углами волокнам бамбука, чтобы дальше повысить жесткость. Для обеспечения долговечности и защиты от элементов под последним слоем кровли интегрируется водонепроницаемая мембрана, обычно асфальтовая подкладка или аналогичный материал.
Фермы с арками, элементы и сборки
На первоначальном этапе дизайна рассматривались катенарные арки для формирования ферм. Тем не менее, ограничения по высоте привели к принятию полукруглых арок, оптимизирующих распределение нагрузки с учетом естественной сжимающей прочности бамбука. Этот подход демонстрирует потенциал бамбука при правильной инженерной задумке, даже в рамках дизайнерских ограничений. Результат функционален и эффективен, и одновременно красив, демонстрируя возможности использования натуральных материалов.
Построенные из комбинации пучков бамбука и бамбуковых стеблей большого диаметра, арочные фермы зала Паньяден показывают, как был использован вдумчивый выбор материалов для достижения как прочности, так и гибкости, адаптированных к конкретным требованиям проекта.
Пучки бамбука, сформированные путем связывания стеблей бамбука меньшего диаметра, предложили эффективное решение для создания изогнутых элементов с достаточной прочностью и жесткостью для выдерживания расчетных нагрузок. Мелкий бамбук был доступен в районе, что сделало use of bundling эффективной стратегией для создания прочных структурных элементов. Однако, для того, чтобы пучки работали эффективно, они должны быть плотно связаны вместе и усилены поперечными сдвиговыми соединителями, чтобы обеспечить, что отдельные части бамбука действуют как единое целое.
Этот подход особенно выгоден, поскольку он позволяет добиться значительного радиуса изгиба за счет холодного гиба, так как мелкие куски бамбука намного проще манипулировать, чем большие, более жесткие стебли. Выбор бамбука Thyrsostachys oliveri для составления связанных элементов также оказался ключевым. Известный своим высоким модулем упругости, этот вид в то же время гибкий и механически прочный, что делает его идеальным для создания элегантных, но прочных изгибов арочных ферм.
Используя технически обоснованные критерии для выбора, когда и где использовать пучки вместо одинарных бамбуковых стеблей, команда проектировщиков оптимизировала структурную производительность, приоритетно используя локально доступные материалы. Этот выбор отражает основной принцип устойчивого дизайна: использовать то, что легко доступно и соответствующим образом адаптировать подход к дизайну, а не полагаться на импортные или редкие материалы или на виды бамбука, редкие для данной местности.
Кроме того, предварительная сборка ферменных элементов представляет другую ключевую задачу: подъем. Бамбуковые фермы, хоть и легкие, должны быть спроектированы так, чтобы выдерживать стресс от поднятия и установки, дополнительно к их конечным расчетным нагрузкам. Учет точечных нагрузок и сил подъема на этапе проектирования существенен для успешной сборки.
Соединения: душа бамбуковых конструкций
Как говорят многие строители из бамбука, соединения – это душа бамбуковых конструкций. Эти узлы являются критическими точками, где концентрируются напряжения, и если они не спроектированы с умом, они могут стать точками отказа. Тем не менее, то, что может показаться уязвимостью, также представляет возможность для инноваций. Проектирование бамбуковых соединений – это развивающаяся дисциплина, сочетающая традиционное мастерство и современные инженерные принципы.
В зале Паньяден успешные соединения зависели от глубокого понимания магнитуды нагрузок в каждом соединении. Здесь структурное аналитическое программное обеспечение сыграло ключевую роль, позволяя точное моделирование сил для определения наиболее эффективных стратегий соединения.
Основной подход включал в себя комбинацию бамбука и стали, сопряжение, которое использует лучшие свойства обоих материалов. В то время как бамбук превосходит в сжатии, сталь, известная своей пластичностью, исключительно хорошо справляется с управлением растягивающими силами. Интегрируя эти материалы с умом, команда проектировщиков достигла пластичных, надежных соединений, которые улучшают общую производительность конструкции.
Структурная инженерия: точность, цель и глубокое понимание
Живя в качестве практикующего в Вайшнавском монастыре в горах Колумбии, структурный инженер Эстебан Моралес (Bamboo Engineers) получил запрос на проведение структурного анализа 50-метровой бамбуковой павильона в форме лепестка лотоса, известного сегодня как зал Паньяден.
Для Моралеса это предложение звучало как возможность применить свой технический опыт. Более того, запрос поступил от австрийского доктора-архитектора Маркуса Розельба (Chiangmai Life Architects), который понимает бамбуковые конструкции так же, как часть живого тела, подобно костям, артикулированным связками и суставами. В отличие от многих дизайнеров, которые навязывают идеализированные формы, оторванные от структурной логики, Розельб понимал, что хороший дизайн должен возникать из глубокого знания механики материалов и методов строительства.
Ключ к структурной оптимизации
Инженерный процесс за кулисами зала Паньяден заключался не только в том, чтобы обеспечить стойкость конечной конструкции – он требовал тщательного учета каждого этапа от сборки до долгосрочной производительности. Обычно для этого и других случаев некоторые ключевые этапы включают:
Определение структурной системы и разработка цифровых моделей. Присвоение свойств материалов в соответствии с механическим поведением бамбука. Оптимизация сечений для прочности и эффективности. Симуляция статических, эксплуатационных, ветровых и сейсмических нагрузок для отражения реальных условий. Проведение итеративных анализов для уточнения модели. Мониторинг смещений в контрольных точках для обеспечения устойчивости. Извлечение сил в элементах, опорах и соединениях для окончательного проектирования.
Ветер, часто недооцениваемый в бамбуковых конструкциях, оказался решающей силой. В сейсмически активных районах сейсмические нагрузки широко признаны, но для легких бамбуковых зданий ветер часто является настоящим антагонистом. Чтобы проиллюстрировать это, были разработаны две структурные модели. Первая, показывающая незакрепленную конфигурацию перед структурной оптимизацией, выявила значительные смещения под воздействием боковых нагрузок:
Вторая, включающая стратегически расположенные распорки, драматически улучшила производительность, показывая значительно меньшие смещения:
От вдохновения к наследию
Уроки из зала Паньяден выходят за рамки этого одного проекта или примеров, описанных в этой статье. Они подчеркивают существенный сдвиг в том, как мы думаем о бамбуке: не как о вторичном варианте, но как о материале, способном работать наравне или даже лучше, чем традиционные строительные системы, когда с ним обращаются с тем же уровнем строгости.
Для тех, кто стремится узнать больше и изучить принципы, техники и реальное применение бамбуков
2025, 18.02
