Интернет-журнал о дизайне и архитектуре
11 августа 2016 г.

Стереотомия: от модели Вселенной к нанотехнологиям

Когда он вошёл в аудиторию, я стала наблюдать. Тёмно-карие глаза, яркие и живые, энергия в движениях и быстрая экспрессивная речь. «О, настоящий итальянец», — подумала я. И не ошиблась. Лекция оказалась не только интересной, динамичной, но ещё и по-настоящему захватывающей, как бывает только тогда, когда человек увлечён своим делом и способен зажечь других. 

Профессор Джузеппе Фаллакара приехал в Москву по приглашению своего коллеги, профессора Юрия Захаровича Эстрина, руководителя лаборатории «Гибридные наноструктурные материалы» Национального исследовательского технологического университета «МИСиС». Джузеппе Фаллакара — известный архитектор, исследователь архитектуры, преподаватель факультета гражданской архитектуры и инженерного дела Политехнического университета г. Бари, Италия. Преподаёт в ряде других университетов Европы, автор многих научных публикаций по теории и практике стереотомии. 

«Может показаться странным, — заметил Юрий Эстрин, представляя нам Джузеппе в начале встречи, — что материаловедческая лаборатория приглашает для совместной работы архитектора. Но на самом деле есть довольно много схожих идей в том, что делает Джузеппе, и в том, что делаем мы. Когда мы узнали друг о друге и наших работах, сразу установили тесный контакт, стали создавать совместные проекты. Сегодня вы услышите о тех идеях, которые родились в недрах материаловедения и дизайна». 

«Многообещающе», — подумала я, надела наушники для синхронного перевода и приготовилась конспектировать. Джузеппе Фаллакара занял место на трибуне и... понеслось. 

«Сегодня я расскажу вам о камне. О строительстве из камня. И начну с того, что назову фразу, которую мне говорил всегда мой преподаватель, мой учитель: «Не существует древних или современных материалов, существует способ — современный или древний — для того, чтобы работать с материалами». Я постараюсь сегодня рассказать вам об опыте исследования, которое я провёл в Бари на нашем архитектурном факультете, постараюсь объяснить вам, какие способы мы находим, чтобы объединить традиции с инновациями. Наблюдая эту двойную связь, понимаешь, что в традиции уже заложены основы для инноваций. 

Почему мы будем говорить об архитектуре из цельного камня? В основном потому, что в регионе, где я живу, — а это Апулия — основным строительным материалом как раз служил камень. На всей территории Апулии развивалась традиция, основанная на камне, с большими монументальными строениями и жилыми зданиями небольших размеров». 

Тут взгляд профессора неожиданно теплеет и он добавляет с особым чувством: «Я всех вас приглашаю посетить Апулию, мои родные края». 

«Что ж, пожалуй, стоит заехать, — мельком отмечаю я, — когда окажусь в Италии». 

А тем временем начинается то, ради чего все мы, собственно, и собрались сегодня в этом зале — рассказ о строительной технике под красивым названием «стереотомия». 

«Стереотомия, — продолжает Джузеппе, — это очень древний раздел архитектуры и строительства, который сегодня переоценивается, переосмысливается. В древности на территории Франции преподавание стереотомии было обязательным как для инженеров, так и для архитекторов. Техника в основном используется для строительства сложных сводчатых сооружений. Сейчас эта дисциплина вновь открывается во многих странах, есть исследователи, которые разделяют идею возврата к древней технологии обтёсывания камня. 

Стереотомия с технической точки зрения — это искусство обработки и обтёсывания природного камня путём придания ему совершенной геометрической формы для строительства стен, арок, сводов, других несущих конструкций. На юге Франции, в Провансе, находится одно из таких стереотомических сводчатых сооружений XVII века. Здесь мы видим очень сложное пространство, которое можно было возвести благодаря знанию этой дисциплины. Знание технологии передавалось от учителя к ученику, и было невозможно изучить её, не имея учителя. Различные тексты и целые трактаты об этом направлении появились в XVI веке. Cам термин «стереотомия» был определён в поэтическом ключе, как, например, у Шарля Перро, брата Клода Перро. Клод Перро — врач, известный архитектор, который сделал рисунок фасада Лувра, а его брат — Шарль — писал поэмы. Так вот, он даёт прекрасное определение стереотомии...» 

Когда бы ещё я узнала, что у автора «Золушки» и «Красной Шапочки» был знаменитый брат-архитектор! И что Шарль Перро писал об архитектуре. Я смотрю прямо перед собой на человека, стоящего за кафедрой, и понимаю, что это настоящий Художник. Сейчас я услышу нечто необычное и даже сказочное. 

««Стереотомия — это искусство использовать тяжесть камня против самого себя, чтобы он держался в воздухе той силой, которая обрушит его вниз». Видите парадокс между лёгкостью форм и тяжестью материала? Камень должен как бы парить в воздухе, и это базисное определение можно читать также в работах Филибера Делорма, выдающегося архитектора эпохи Возрождения. Когда он строит для Анри II королевский кабинет, он как раз использует технику стереотомии. Это, если можно так выразиться, антиитальянская, антиклассическая техника... как бы вызов Италии со стороны Франции, которая кодифицирует данную дисциплину. В классической итальянской традиции всё должно опираться на землю, должна быть видна тяжесть здания, а стереотомия создаёт постройки, которые, кажется, парят в воздухе, они выглядят лёгкими в противовес материалу, из которого сделаны». 

Пронзительным взглядом почти чёрных глаз Джузеппе сканирует аудиторию. Аудитория уже окончательно включилась и ловит каждое слово. Профессор по-доброму улыбается и вновь продолжает говорить быстро и с увлечением. Темп взят, и мы следуем за его мыслью почти бегом. 

«Философский подход к стереотомии проявляется в аналогии с устройством Вселенной. Мы находим в древних трактатах понятие «стереома», которое обозначает небесную сферу, небесный свод. Слова «стереома» и «стереотомия» имеют один корень. Геометрия больших соборов — это интерпретация формы неба. Вот при помощи этой интерпретации, парадокса между лёгкостью и тяжестью материалов разрабатывается вся проектная линия, названная «стереотомик-дизайн», которая использует камень в современном его звучании — лёгком, несмотря на природную тяжесть. Таким образом мы можем прочитать многие старинные произведения искусства, которые передают геометрическое устройство небесной сферы и превращают созданный Богом небосвод в каменный свод. 

Искусство стереотомии, искусство небесного свода получило новую жизнь благодаря целому ряду проектов, которые используют традиционную геометрию, применяемую в строительстве. Мы представляем новый проект сферы, которая состоит из нескольких слоёв, из различных видов камня, что позволяет достичь многообразия цветовых эффектов и точного распределения нагрузки. Это турецкая баня. Диаметр купола составляет восемь метров, каждым цветом обозначен соответствующий материал. Проект разрабатывался при помощи специального программного обеспечения, системы автоматизированного проектирования. Каменные элементы конструкции были изготовлены на машинах с числовым программным управлением». 

Джузеппе вновь внимательно смотрит на слушателей и приступает к подробному объяснению технологии создания стереотомических сооружений. 

«Я начинал разговор про связь истории с современностью. В конце XVII века французский инженер Джозеф Абель оформляет патент на своё изобретение: плоское перекрытие из камня. С технологической точки зрения это очень сложное решение, его трудно даже представить. Если мы углубимся в детали и обратим внимание на тип системы, который был запатентован, то можем увидеть, что это прямой свод, состоящий из элементов в форме тетраэдра. Грани тетраэдров соприкасаются друг с другом, создавая единую систему, где каждая деталь связана с другой и образует замок. Эту тему сегодня как раз и разрабатывает профессор Юрий Эстрин. Пример подобного замка мы можем увидеть в природе. Это кристаллическая структура минерала пирит. 

Во всех последующих трактатах по стереотомии упоминается данный патент и система плоского свода, это очень важный с теоретической точки зрения момент. Производится сравнение деревянных перекрытий с каменными, обладающими одинаковыми свойствами. Они основаны на комбинации объектов и замков, которые делают их самонесущими. Более поздние трактаты по стереотомии предлагают различные виды плоского перекрытия и раскрывают универсальность данной системы. 

Сегодня мы знаем, что за счёт использования такого метода можно создавать очень сложные деревянные конструкции. Однако камень гораздо сложнее в работе и требует специальных технологий. Мы впервые провели статические испытания на прочность, своего рода краш-тест, в результате которого увидели, что эти структуры являются очень прочными. Мы подвергли их высокой нагрузке, вплоть до разрушения. Было доказано, что возможно изменять их строение, менять рисунок из элементов, составляющих плоское перекрытие. 

Первый объект, который мы изготовили с использованием такой технологии — это входной портал на выставке в Венеции 2006 года. Работа выглядит очень лёгкой, несмотря на тяжесть камня как материала, и наглядно иллюстрирует, что плоское перекрытие, созданное при помощи элементов-многоугольников, можно по-разному изменять: сгибать, деформировать, создавая тем самым новые формы — как с эстетической точки зрения, так и с точки зрения технологической. Высокая степень гибкости таких сооружений, разных геометрических решений — это ещё один важный аспект стереотомии». 

Слайды на стене сменяются один за другим, иллюстрируя работы Джузеппе и его команды, и я начинаю понимать, что исторический экскурс незаметно перешёл в презентацию достижений современной науки. «Традиции и инновации и впрямь очень близки», думаю я. Профессор продолжает свой рассказ на мелодичном итальянском, а переводчик тут же подхватывает: 

«Блоки сложным образом соединяются друг с другом, у каждого из них своя уникальная форма. Это влияет на способ монтажа. Так возникает красота, которая неподвластна времени. Камень — очень прочный природный материал, из него можно создавать современные пространства без использования железобетона. 

Как сочетаются между собой каменные тёсаные блоки? Площади контакта обеспечивают передачу давления, нагрузки между блоками. Этот параметр можно изменять за счёт придания контактной поверхности двойного изгиба. В конце XVII века один французский математик впервые представил образец такой технологии, которая позже была применена в Испании. На одном из семинаров мы вместе со студентами попытались воссоздать мост — сводчатую конструкцию из камня. Весьма затейливую, в виде косого цилиндра, который согласно традиционной логике не мог бы существовать. Мы использовали новую технику обработки блоков при помощи станков с ЧПУ, при которой каждый блок имеет свою уникальную форму. Если наклонить такую структуру, она не претерпевает никаких дополнительных нагрузок и может функционировать. Конструкция предполагает максимальный уклон до 45 градусов. Мы использовали сложные по своей форме блоки, которые представляют собой перевёрнутую спираль. Они передают нагрузку с одного на другой и являются геометрическими элементами конструкции. Сам же свод похож на ленту Мёбиуса. 

На следующей выставке, которую мы проведём с профессором Эстриным в Берлине, мы представим нашу ленту Мёбиуса с костеобразными элементами кладки. Совместимые блоки передают нагрузки в оба направления, в обе стороны — как вдоль свода, так и перпендикулярно ему. Такое решение может использоваться для крупных пространств: музеев, больших общественных зданий. За счёт сжатия, напряжения материала создаются такие уникальные архитектурные формы. В основе этого решения — древние трактаты о стереотомии и новейшие разработки профессора Эстрина. Спустя столько лет исследователи возвращаются к работе над материалами. Конечно, уже в ином масштабе: мы переходим из макромасштаба в наномасштаб. Но логика остаётся прежней: обеспечить прочность материала за счёт предварительного разделения структуры на блоки и их последующей сборки нужным образом». 

«Так вот как связаны материаловедение и дизайн, подумала я. Сложно, но понятно. Просто профессора решили поиграть в ЛЕГО». Как оказалось потом, эта мысль была совсем не праздной. Но об этом чуть позже. А пока дальнейшее погружение в технологию. 

«Такое решение может использоваться в сейсмоопасных зонах. Тёсаные блоки по форме и функции можно сравнить с человеческими костями. Остеоморфизм, или «костеподобие», обеспечивает гибкость и подвижность каменной структуры, её статическую и динамическую прочность. Подобные решения мы находим в древних примерах кладки — например, в арабских странах, где используются не прямые, а изогнутые блоки. Это позволяет улучшить связь между элементами. Как раз в рамках исследования господина Эстрина команда специалистов перешла от наномасштаба к масштабу архитектурному, и данное решение было запатентовано». 

Вот так! От каменных построек XVII века к наноматериалам, а затем через станки с ЧПУ снова к архитектуре. Но уже инновационной. 

«Что из себя представляет это решение? Используются костеподобные блоки из камня, они легко соединяются и монтируются на объекте. Мы провели с одной швейцарской компанией эксперимент — создали арку из преднапряженного мрамора. Была использована такая костеподобная система, которая напоминает страницу из работ Леонардо да Винчи. Им было предложено использование арок сложной формы для оптимизации купола Миланского собора. Форма такой цепочки оптимизирует напряжение и может быть интерпретирована при помощи новой геометрии. 

Несущие элементы моста в Апулии как раз выполнены в такой технике с использованием остеоморфизма — особой формы блоков. Логика подборки этих контактных поверхностей и передачи нагрузки лежит в основе важного проекта, осуществлённого нами во Франции, — несущей арки, которую мы назвали «диафрагмальной». Благодаря использованию подобных арок стало возможным смонтировать объект без арматуры за один день. Полное совпадение соединительных частей лежит в основе строительства обелиска для биеннале архитектуры 2006 года. Высота — 20 метров, состоит он из больших каменных блоков, которые были вырезаны таким образом, чтобы их можно было доставить в Венецию и собрать на месте за короткий период. 

Тема повторения трансформированных поверхностей лежит в основе нового проекта акустической камеры, в которой преднапряжённая структура из камня обеспечивает оптимальную вибрацию звука. Можно представить себе пространство, построенное по этой же логике из перфорированных каменных блоков. При помощи камня реально создавать новые, абсолютно нестандартные инженерные решения. 

Ещё один интересный проект основан на использовании собственного веса камня, на самобалансировании каменных масс, которые держатся только за счёт баланса. Это «Dragonfly» — «стрекоза». Мы представили его в прошлом году на выставке Мармомак. Стрекоза представляет собой большую каменную конструкцию (длина хвоста — 7 метров), которая держит баланс только благодаря своей массе, на одной-единственной точке опоры — барицентрической. На основе такого необычного решения родилась идея создания проекта большого перекрытия, которое предполагает преобразование движения в энергию. В результате мы пришли к парадоксальному сооружению из камня, которое способно вырабатывать электроэнергию. Прототип уже подготовлен совместно с командой из Страсбурга и будет представлен в будущем году». 

 

Впечатление от всей этой информации двоякое, возникают вопросы, но я вижу, как увлечённо рассказывает профессор о новых разработках, и проникаюсь стереотомией всё больше и больше. Возможно, не всё так просто в реализации, но на то они и научные исследования, чтобы мечту превратить в реальность. Джузеппе слегка улыбается, опять сканирует аудиторию и продолжает делиться с нами идеями и объектами. 

«Другая область исследований — это строительство сложных архитектурных сооружений из природного камня — в данном случае гранита — с карбоновыми волокнами или стекловолокнами. Получается очень прочная поверхность, похожая на рыбью чешую из гранита, толщина которого 4 мм. Элементы соединяются при помощи магнитов. Техника очень непростая, предусматривает использование массивных блоков с двоякоизогнутыми поверхностями и вкраплением стекловолокна или карбонового волокна. Такая небольшая толщина гранита позволяет использовать его для внутреннего самоосвещения и изготовления мебели. Прототипы будут представлены на выставке, которая пройдёт в сентябре. 

Ещё один эксперимент связан с использованием камня в так называемых скелетных конструкциях. Лёгкие гиперболические системы из камня соединяются и приобретают синусоидальные или прямоугольные формы. Благодаря оптимизации обточки камня при помощи станка с ЧПУ можно рациональнее использовать блоки, из которых строится система, и соединять искусственный и природный камень. Вы видите на слайде парадный вход в штаб-квартиру французской компании — гиперболический параболоид из армянского травертина. Конструкция демонстрирует возможность камня спокойно парить без опор благодаря геометрии параболоида. Не об этом ли мечтали древние стереотомисты?.. Так же, как и они, мы постоянно принимаем этот вызов — сделать каменную архитектуру лёгкой и парящей, раскрыть огромный потенциал природного камня. 

В заключение я хотел бы ещё раз повторить, что мы имеем дело с очень современным материалом, и показать вам проект декоративной конструкции в виде параболоида, который воспроизводит букву "М" — начальную букву названия университета МИСиС и города Москвы. — Лучистая улыбка вновь скользит по лицу профессора, открытый взгляд обращён к нам. Спасибо за внимание, извините, если слишком долгой и сложной была лекция». 

Слушатели благодарят Джузеппе громкими аплодисментами и готовятся задать ему вопросы по теме. Что это были за вопросы и как ответил на них профессор читайте в следующем материале «Джузеппе Фаллакара: «Главное в стереотомии — практическое применение»» в разделе Интервью. Там, кстати, будет и про игры учёных в ЛЕГО, как я обещала. 

21.07.2016. Москва, НИТУ «МИСиС»

247
Текст: Филиппова Дарья

Комментарии

Оставить комментарий:

Оставить комментарий могут только зарегистрированные пользователи.

Другие статьи

19 июля 2017 г.
6 июня 2017 г.
22 мая 2017 г.
26 апреля 2017 г.
7 апреля 2017 г.
28 марта 2017 г.
21 марта 2017 г.
6 марта 2017 г.
3 февраля 2017 г.
2 февраля 2017 г.
24 января 2017 г.
12 января 2017 г.
28 декабря 2016 г.
28 декабря 2016 г.
13 декабря 2016 г.
8 декабря 2016 г.
22 ноября 2016 г.
© 2008—2017 Berlogos.ru. Все права защищены. Правовая информация Яндекс.Метрика design Создание сайта