Приложения на пространствените ферми в съвременните архитектурни проекти.

Многобройните от днешните най-интересни и иновативни конструкции явно надхвърлят ограниченията на примитивните правоъгълни кутии, които са доминирали в архитектурната практика в миналото. Те се характеризират със сложни контури, празнини, простиращи се далеч зад видимия обхват на колоните, и изчезващи плаващи покривни системи. Пространствената ферма е структурен подход, който позволява реализирането на всички горепосочени проекти. Макар пространствената ферма да не е нова иновация, нейното използване и приложение в съвременната архитектура значително нарастват. Проблемите, с които се сблъскват съвременните архитекти при опитите им да интегрират форма и функция, често се решават чрез използване на пространствена ферма. В проекти, където се желае максимален обем и наличност на големи празнини, обикновено се прилага именно пространствената ферма.

Характеристики на пространствените ферми

Пространствената рамка е триизмерна конструктивна система. За разлика от конвенционалните конструкции, които използват греди и колони, подредени в решетъчен модел, пространствената рамка използва мрежа от конструктивни елементи, подредени в геометричен модел. Най-често срещаните модели са триъгълни и пирамидни. Основната разлика е, че традиционната греда поема натоварване в една посока, докато „гребдата“ на пространствената рамка поема натоварване в три посоки. Докато традиционната греда се проектира по начин, който е най-ефективен за натоварването, което поема, пространствената рамка разпределя натоварването из цялата конструктивна система, което позволява изграждането на много големи разстояния без използването на изключително големи греди или колони с малко разстояние помежду си. Това прави конструкцията с пространствена рамка изключително ефективна и често по-ефективна от конвенционалното каркасно изпълнение.

Развиване на широко отворени пространства и отличителни форми

Значително препятствие в архитектурното проектиране е преодоляването на големи разстояния без колони, които пресичат пространството, тъй като те засенчват линиите на поглед и затрудняват разполагането на допълнителни елементи. Използването на пространствени ферми позволява на проектираните да осъществяват големи непрекъснати разстояния, които иначе биха били непрактични за постигане чрез традиционното стоманено каркасно изпълнение. Това е основната причина за широко разпространеното приложение на пространствени ферми при строителството на големи летища, спортни арени и конгресни центрове. Техните големи покриви обхващат обширни площи без необходимостта от носещи покривни греди. Впрочем, пространствените ферми не са само функционални. Дизайнът на пространствената ферма предлага изключително привлекателен и интересен рисунък. В много случаи пространствената ферма остава открита, за да служи като дизайнерски елемент, където повтарящият се рисунък от триъгълници или пирамиди създава ритъм и подканва зрителите към участие. Елементите се подчертават, докато са осветени и хвърлят сенки. Пространствената ферма се вплита в архитектурата и става част от дизайна.

Лек, ефективен и материално умен

Системите с пространствена рамка също имат ярко изразено предимство по отношение на ефективността на материала. Тъй като товарите се разпределят чрез голям брой малки конструктивни елементи, могат да се използват по-малки напречни сечения в сравнение с традиционните гредово-стълбови системи. Това води до намаляване на количеството използван стоманен материал, което от своя страна намалява теглото на конструкцията и размерите на носещите основи. По-малкото количество стомана означава и по-малки основи, както и икономии както в парично, така и в ресурсно отношение. Леката конструкция на пространствените рамки улеснява тяхната транспортиране и позволява по-бързо монтиране. Това означава, че строителната площадка може да бъде сглобена за по-кратко време, което ускорява строителството на сградата и води до по-малко смущения в околността. В среда, където непрекъснато се увеличава броят на движещите се елементи, търговските оферти са все по-тесни, а времето за изпълнение – все по-ограничено, предимствата на добре проектирана пространствена рамка са особено значими. Обикновено компонентите на пространствената рамка се изготвят от стомана, която по своята природа е издръжлива и здрава. При липса на корозия пространствената рамка може да изпълнява предназначената ѝ функция в продължение на много десетилетия.

Използване на пространствени ферми в различни типове сгради

Пространствените ферми могат да се прилагат за всички типове сгради, независимо дали са емблематични или функционални. В индустриални и търговски сгради като фабрики, складове и разпределителни центрове често се изискват големи пространства без колони, за да се поберат машини или системи за съхранение. Пространствените ферми предлагат такива решения. Тази концепция се отнася и за търговски сгради като търговски центрове, изложбени зали и атриуми в офис сгради. В съвременната архитектура се използват и сложни форми, особено за покриви. Те могат да включват кривини или наклони и понякога да са неправилни. В такива случаи традиционното каркасно изпълнение може да има значителни ограничения, докато пространствените ферми работят изключително добре. Пространствените ферми могат да се адаптират, за да съответстват почти на всяка форма. Това означава, че куполи, барабанни сводове и други свободноформени конструкции могат да се реализират лесно в сравнение с традиционните греди и колони.

Допълнителни предимства на строителството с пространствени ферми

Значително предимство на пространствената конструкция е добрата ѝ интеграция с други строителни системи. Пространствата между елементите могат да поберат механичните, електрическите и водопроводно-канализационните системи. Осветителните тела могат да се монтират директно към рамката, а вентилационните канали на климатичните инсталации могат да се интегрират в рамката. Това поддържа тавана чист и организиран, а в сградите, където пространствената конструкция е изложена, тя става част от дизайна на тавана. След като архитектурата все по-често поставя устойчивостта в приоритет, ефективността на строителството с пространствени конструкции също е предимство. Ефективността по отношение на материала означава по-малко стомана, използвана при производството и транспортирането, което намалява свързания с това въглероден отпечатък. Леката природа на пространствените конструкции намалява количеството бетон, необходимо за фундаментите. Възможността да се създават големи открити пространства често позволява по-добра естествена осветеност и вентилация, както и по-ниско енергийно потребление.

Умно решение за съвременните предизвикателства

Днешните конструкции са изправени пред високи изисквания относно тяхната функционалност и естетика. Очаква се те да отговарят на променящите се изисквания с течение на времето и да се строят по икономичен и бърз начин. Системите от пространствени ферми отговарят на изисквания, които често са трудни за изпълнение от по-традиционните системи. За преодоляване на големите открити пространства в терминали на летища, спортни стадиони, конгресни центрове или индустриални сгради с висока ефективност и за осигуряване на свобода на проектирането, системите от пространствени ферми постоянно демонстрират едни и същи основни предимства. Като проектирането става все по-свободно, пространствените ферми все повече се асоциират с такива предизвикателства.

За проекти, които изискват открити пространства и сложни покривни конструкции, системите от пространствени ферми трябва да бъдат част от дискусията. Те предлагат огромна свобода на проектирането и в същото време осигуряват безпрецедентна ефективност; доказано е тяхното успешно приложение по целия свят и те са един от основните фактори, които позволяват съвременното проектиране.