Най-известните примери за сгради с пневматични конструкции

Измеренията на архитектурата в световен мащаб отдавна надхвърлят конструктивните граници, поставени от бетона. Класическите строителни материали все по-често биват пренебрегвани поради по-съвременни решения. Дървото, металът и стъклото предлагат голямо разнообразие от възможни архитектурни форми. Въпреки това един тип материали бива все по-често предпочитан поради многобройните си предимства и възможности. Мембранните структури имат потенциала да преобразят съвременния облик на архитектурата и да променят посоката на нейното развитие.

Какво представляват пневматичните конструкции?

Пневматичните конструкции спадат към леките конструкции. За разлика от класическите мембранни структури, които могат да бъдат носени от различни конструктивни елементи – кабели, греди, обтегачи, пилони, тук основният носещ елемент е въздухът.

Макет на класическа мембранна структура, показващ текстилната мембрана и носещите конструктивни елементи

Пневматичната структура е система от компоненти, която се поддържа от въздуха по същия начин, по който балонът се поддържа от него. Компонентите на пневматична структура се състоят от мембрана, поддържащи кабели и система за закрепване към фундамента. Съществено важен елемент при тях е климатизацията, която има за цел да осигурява постоянно ниво на налягане, различно (по-ниско или по-високо) от атмосферното. Така, посредством постоянно нагнетяване на въздух, конструкцията реализира и впоследствие запазва своята форма, като това й позволява да работи като отлично покривно покритие.

Видовете мембранни конструкции, причисляващи се към леките покривни конструкции; пневматичните структури спадат към четвъртия вид – надуваеми мембрани

Най-общо бихме могли да разделим пневматичните конструкции на надуваеми, въздухоопорни и тенсеарни. Макар и с общ принцип на работа, трите подтипа имат различни спецификации и се прилагат в различни по своя характер сгради и съоръжения. Най-често те биват прилагани за изграждането на павилиони – временни или постоянни, покриви на стадиони и спортни зали и комплекси, създаване на мостови конструкции и други.

Схема, изобразяваща принципът на работа на въздухоопорните пневматични конструкции и взаимодействието им с околната среда и климатичните фактори

Важно е да се отбележи, че пневматичните конструкции имат силно художествено въздействие и позволяват изключителна пластика в обемно-пространствените решения. По този начин интегрирането на параметричния дизайн става значително по-лесно, в сравнение с реализирането на сходни архитектурни решения посредством други материали и типове конструкции.

Allianz Arena

Стадионът Allianz Arena се намира в Мюнхен, Германия и е един от най-големите в страната. Завършен през 2005 г. по проект на швейцарското студио Herzog & de Meuron, той притежава внушителните размери от 258x227x52 м. Капацитетът на стадиона се равнява на почти 70 000 зрителски места, а паркингът на комплекса е най-големият в Европа.

Покривното покритие на стадиона е изградено от надуваеми елементи – възглавнички, произведени от етилентетрафлуоретилен (ETFE). Те имат изключително голям процент на пропускане на светлината, като в същото време са специално модифицирани да филтрират вредните радиационни вълни от слънчевите лъчи и да не задържат по повърхността си фини прахови частици.

Сградата е изградена от стоманобетонна конструкция и мембранно покритие. Фасадата и покривът са изградени посредством прилагането на структура от подтипа на надуваемите пневматични конструкции. Покритието е съставено от надуваеми възглавници, които пропускат светлината и осигуряват необходимата носимоспособност.

Във фасадата е интегрирана специално разработена за проекта подсветка от Philips, като по този начин през нощта всеки от елементите може да свети в бяло, синьо или червено.

Поради сложната конфигурация на елементите, те са с различни размери. Монтирани са върху стоманен носещ скелет, като специална вентилационна система подсигурява постоянен приток на свеж въздух за нагнетяване на всяка от възглавничките.

Кадър, показващ вътрешността на стадиона и носещата метална конструкция за покривните елементи

Tokyo Dome

Tokyo Dome е многофункционален стадион, разположен в Токио, Япония. Построен е през 1988 г. по проект на Takenaka Corporation и Nikken Sekkei. Разполага с максимален капацитет от 55 000 души, като 42 000 от тях са седящи.

Кадър, показващ вътрешността на стадиона, на който се вижда покривната конструкция отвътре – текстилната мембрана и металните въжета, поддържани чрез 0,3% по-високото налягане на въздуха във вътрешността на стадиона, спрямо атмосферното

Интересен факт е, че стадионът носи прозвището „Голямото яйце“. Това се дължи най-вече на куполовидната му форма и пропорциите й, напомнящи на яйце, като именно визуалните му характеристики го отличават на фона на урбанизирания пейзаж от високи сгради.

Нощен кадър от птичи поглед към стадиона Tokyo Dome, намиращ се в силно урбанизираната територия на жилищен квартал в Токио, Япония

Покривната му конструкция спада към въздухоопорните пневматични конструкции. Тя е изградена от поддържана чрез нагнетен въздух във вътрешността на стадиона мембрана и спомагателна структура. Тя се състои от 28 стоманени въжета, закотвени в околовръстен ринг, опасващ контура на сградата и свързан със стоманобетонни елементи.

Надуваемата конструкция е допълнително укрепена от метални въжета

За постигане на добро въздушно налягане в стадиона са използвани специално разработени за целите на проекта врати. Чрез сложна конвекционна система се постига оптимална температура, влажност и натиск на въздуха, като това е от съществено значение за носимоспособността на конструкцията, що се отнася до външни натоварвания като вятър, сняг и дъжд.

Кадри от изпълването на конструкцията с въздух, протекло в рамките на няколко часа

Yorkshire Pavilion

Павилионната структура, разположена в Йорк, Обединено кралство, е проектирана от Various Architects за целите на архитектурен конкурс. Представлява надуваема структура, изградена от тръбоподобни сегменти, конфигурирани в логическата подредба на диамантената решетка. Във вътрешността на инсталацията е изградена кухина, която съвместява различен тип обществено-социални функции.

Павилионът предлага интересни вътрешни и външни пространства, които биват третирани като художествен експонат сами по себе си

Според експерти проектът е атракция сам по себе си поради забележителното си интериорно оформление и третиране на външните повърхнини на сградата. Размерите на павилиона са 20х26х10 м, а основната тема, застъпена в концепцията му, е влиянието на въздуха и светлината върху третирането на формите и пространствата.

Схеми, показващи концептуалния замисъл на павилионната структура и нейната интеракция с елементите на околната среда

Конструктивните елементи, изпълнени с въздух с по-високо от атмосферното налягане, работят като греди. По този начин е постигната достатъчна коравина за развитието на тази така сложна форма.

Пневматичните конструкции намират все по-широко приложение и представляват сериозен интерес както за зрителя, така и за проектанта. Поради голямото разнообразие от възможни конфигурации на елементите, материали и третиране на фасадните повърхнини, те имат потенциала да преобразят облика на градската среда и да вкарат глътка свеж въздух в презастроените мегаполиси по света.