쌍곡선 구조

Hyperboloid structure
블라디미르 슈호프가 만든 37미터 격자형 급수탑인 슈호프 타워.1896년 러시아 니즈니노브고로드 전러시아 박람회

하이퍼볼로이드 구조는 하나의 시트에서 하이퍼볼로이드를 사용하여 설계된 건축 구조입니다.종종 이것들은 타워와 같은 높은 구조이며, 이 구조에서는 지상 높이에서 물체를 지지하기 위해 쌍곡면 형상의 구조적 강도가 사용됩니다.쌍곡면 기하학은 종종 장식 효과와 구조 경제성을 위해 사용된다.러시아 리페츠크 주 단코프스키 군 폴리비노에 있는 슈호프 타워를 포함한 최초의 쌍곡면 구조물은 러시아 엔지니어 블라디미르 슈호프(1853–1939)에 의해 지어졌다.

특성.

쌍곡선 구조는 음의 가우스 곡률을 가지며, 이는 바깥쪽으로 구부러지거나 직선이 아닌 안쪽으로 구부러진다는 것을 의미합니다.이중으로 줄지어 있는 표면은 직선 빔의 격자로 만들 수 있기 때문에, 줄자가 없는 곡면보다 만들기 쉽고,[2] 대신 곡선으로 만들어야 합니다.

하이퍼볼로이드 구조는 "직선" 건물에 비해 외부 힘에 대한 안정성이 우수하지만, 종종 많은 양의 사용 불가능한 볼륨을 생성합니다(낮은 공간 효율성).따라서 용수탑(큰 질량을 지지하기 위한), 냉각탑 및 미관상 [3]특징과 같은 목적 지향 구조물에 더 일반적으로 사용된다.

쌍곡선 구조는 냉각탑에 유리하다.바닥에는 주탑의 확장에 의해 충전재를 설치할 수 있는 넓은 면적이 제공되어 순환수의 박막 증발 냉각을 촉진한다.물이 먼저 증발하고 상승하면 좁혀지는 효과가 층류 가속에 도움이 되고, 그 후 팽창하면서 가열된 공기와 대기 사이의 접촉이 난류 [citation needed]혼합을 지원합니다.

슈호프의 일

V.G.의 하이퍼볼로이드 격자 Adziogol 등대.1911년 우크라이나 케르손 인근 슈호프

1880년대에 슈호프는 최소한의 재료, 시간, 노동력을 사용하기 위한 지붕 시스템의 설계 문제를 연구하기 시작했다.그의 계산은 함수들의 최선의 근사 이론에 대한 수학자 파프누티 체비셰프의 연구에서 유래했을 가능성이 높다.효율적인 지붕 구조에 대한 슈호프의 수학적인 탐구는 그가 구조적으로나 공간적으로나 혁신적인 새로운 시스템을 발명하는 계기가 되었다.니콜라이 로바체프스키가 "하이퍼볼릭"이라고 이름 붙여진 이중 곡면에 그의 분석 기술을 적용함으로써, 슈호프는 혁명의 쌍곡선과 쌍곡선 포물체로 알려진 새로운 구조 및 구조 시스템을 이끌어낸 방정식의 집합을 도출했다.

1896년 니즈니노브고로드에서 열린 전러시아 산업 및 수공예품 박람회의 전시관의 강철 격자 껍질은 슈호프의 새로운 시스템의 첫 번째 공공연한 사례였다.니즈니 노브고로드 박람회를 위해 평면과 원형으로 두 개의 전시관이 지어졌다.이들 누각의 지붕은 모두 직각 철과 평평한 철봉의 격자로 이루어진 이중 곡선의 격자 모양이었다.슈호프 자신은 그것들을 아즈후르나이아 바쉬니아라고 불렀다.슈호프가 1895년에 출원한 이 시스템의 특허는 1899년에 수여되었다.

슈호프는 또한 꼭대기에 큰 하중을 실은 탑을 위한 효율적이고 쉽게 건설된 구조 시스템(그리드셸)의 개발, 즉 급수탑의 문제에도 관심을 돌렸다.그의 해결책은 무거운 무게를 지탱하는 바구니의 움직임을 관찰함으로써 영감을 얻었다.다시, 그것은 직선 철봉과 앵글 철로 이루어진 가벼운 망으로 만들어진 이중 곡면의 형태를 취했다.이후 20년 동안, 그는 거의 200개의 탑을 설계하고 건설했는데, 두 탑은 정확히 닮지 않았으며, 대부분은 높이가 12m에서 68m 사이이다.

모스크바에 있는 슈호프 타워의 격자껍질.

적어도 1911년에 슈호프는 겹겹이 쌓인 하이퍼볼로이드의 단면으로 탑을 형성하는 개념에 대한 실험을 시작했다.단면을 쌓아 올리면 탑의 형태가 위에서 더 가늘어지고, 바닥과 위에서 모양을 정의하는 링 사이에 덜 뚜렷한 "허리"가 생겼습니다.단면의 수가 늘어나면 전체적인 형태가 가늘어져 원뿔 모양처럼 보이게 된다.

1918년까지 슈호프는 이 개념을 모스크바에 있는 9개의 섹션 스택형 하이퍼볼로이드 무선 전송 타워의 설계로 발전시켰다.슈호프는 재료의 4분의 1 미만을 사용하면서 높이가 에펠탑을 50m 앞서는 350m의 탑을 설계했다.그의 디자인은 쌍곡선 기하학을 분석하고 구성원의 네트워크 크기를 조정하는 모든 보조 계산 세트뿐만 아니라 1919년 2월에 완성되었습니다.그러나 타워를 350m까지 건설하는 데 필요한 2200t의 강철은 구할 수 없었다.1919년 7월, 레닌은 탑을 150m 높이로 짓고, 필요한 강철을 군대의 보급품에서 구할 수 있도록 명령했다.6개의 겹겹이 쌓인 작은 탑의 건설은 몇 달 안에 시작되었고, 슈호프 탑은 1922년 3월에 완공되었다.

기타 설계자

일본 고베에 있는 하이퍼볼로이드 타워.

안토니 가우디와 슈호프는 거의 동시에, 그러나 독립적으로 1880-1895년에 쌍곡선 구조의 실험을 수행했다.안토니 가우디는 [4]1910년 사그라다 파밀리아에서 쌍곡선 포물선(hypar)과 회전의 쌍곡선 형태의 구조물을 사용했다.사그라다 파밀리아에는 탄생의 정면에 있는 몇 군데의 장소가 있는데, 이 디자인은 가우디의 주름 표면 디자인과 동일하지 않은 디자인으로, 쌍곡선이 자라납니다.펠리컨이 있는 현장 주변에는 수많은 예가 있다(그림 중 하나가 들고 있는 바구니 포함).편백나무는 (브릿지에 연결함으로써) 구조적 안정성을 더하는 쌍곡선이 있다."주교의 승마탑" 첨탑에는 과장된 볼로이드가 [citation needed]씌워져 있다.

팔라우 귀엘에는, 주 정면을 따라 쌍곡 대문자들로 이루어진 내부 기둥 세트가 있습니다.그 유명한 포물선 금고의 왕관은 쌍곡선이다.콜레니아 귀엘 성당에 있는 마구간 중 한 곳의 금고는 쌍곡선이다.박귀엘에는 쌍곡선인 독특한 기둥이 있다.유명한 스페인 엔지니어이자 건축가 에두아르도 토로자는 페달라와[5] 히포드로모 데 라 자르주엘라의[6] 지붕에 혁명의 쌍곡선 형태의 얇은 물탑을 설계했습니다.Le Corbusier와 Félix Candela는 쌍곡선 구조(hypar)[citation needed]를 사용했다.

1918년 [7]프레데릭 반 아이터슨과 제라드 카이퍼스에 의해 쌍곡면 냉각탑이 특허를 받았다.

조지아 돔은 최초로 [8]지어진 하이파르텐세그리티 돔이다.

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메모들

  1. ^ "Hyperboloid water tower". International Database and Gallery of Structures. Nicolas Janberg, ICS. 2007. Retrieved 2007-11-28.
  2. ^ Cowan, Henry J. (1991), Handbook of architectural technology, Van Nostrand Reinhold, p. 175, ISBN 9780442205256, It is easier to build timber formwork for a concrete structure or to fabricate a steel structure if a surface is singly ruled, and even more so if it is doubly ruled.
  3. ^ Reid, Esmond (1988). Understanding Buildings: A Multidisciplinary Approach. The MIT Press. p. 35. ISBN 978-0-262-68054-7. Retrieved 2009-08-09.
  4. ^ Burry, M.C., J.R. Burry, G.M. Dunlop and A. Maher (2001). "Drawing Together Euclidean and Topological Threads (pdf)" (PDF). Presented at SIRC 2001 – the Thirteenth Annual Colloquium of the Spatial Information Research Center. Dunedin, New Zealand: University of Otago. Archived from the original (PDF) on 2007-10-31. Retrieved 2007-11-28.
  5. ^ "Fedala Reservoir". International Database and Gallery of Structures. Nicolas Janberg, ICS. 2007. Retrieved 2007-11-28.
  6. ^ "Zarzuela Hippodrome". International Database and Gallery of Structures. Nicolas Janberg, ICS. 2007. Retrieved 2007-11-28.
  7. ^ 영국 특허 제108,863호
  8. ^ Castro, Gerardo and Matthys P. Levy (1992). "Analysis of the Georgia Dome Cable Roof". Proceedings of the Eighth Conference of Computing in Civil Engineering and Geographic Information Systems Symposium. Housing The Spectacle. Retrieved 2007-11-28.

레퍼런스

외부 링크

위키인용문에는 하이퍼볼로이드 구조와 관련된 인용문이 있습니다.
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