XIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Геометрия архитектурных замыслов
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
«Искусство есть, в сущности говоря, наука;
именно это мы должны видеть в архитектуре».
Этьен Луи Буле .
«Архитектура — это искусство, которое
воздействует на человека наиболее медленно,
зато наиболее прочно.
Луис Генри Салливан.
Большинство людей считает, что математика – скучная и сложная наука. На самом деле практическая направленность её настолько велика, что немногое из окружающего нас может без неё функционировать. И вы будете удивлены, узнав, что геометрия и появилась лишь благодаря необходимости решать определённые практические задачи. Следует признать, ни один из видов искусств не связан с геометрией так тесно, как архитектура. Оглянитесь вокруг. Нас повсюду окружают всевозможные геометрические формы: треугольники, прямоугольники, окружности. Эти фигуры занимают центральное место в школьном курсе. Каждый ученик сталкивается с ними на уроках геометрии. Обычно мы не задумываемся о том, почему объекты имеют ту или иную форму, а её выбор далеко не случаен.
Первые геометрические понятия.
Геометрические формы. Применение их в практической жизни.
Первые геометрические понятия возникли в доисторические времена.
Для первобытных людей важную роль играла форма окружающих их предметов. По форме и цвету они отличали съедобные грибы от несъедобных, пригодные для построек деревья от деревьев, которые можно использовать только на дрова. Иногда они находили кристаллы минералов, из которых делали приспособления для охоты и дома. Так, овладевая окружающим их миром, люди знакомились с простейшими геометрическими фигурами.
Е щё в древности, когда люди стали строить дома, стало ясно, что брёвна лучше обтёсывать, а крышу делать покатой, чтобы с неё стекала вода. Одна из самых распространённых геометрических форм – это окружность, или круг. Вы, наверное, никогда не задумывались, почему трубы - круглые в сечении? Окружность – это замкнутая дуга с постоянной шириной. Поэтому люки на дорогах не проваливаются вниз, что приводило бы к несчастным случаям, а будь они квадратными или прямоугольными, это стало бы неизбежным. Почему пожарное ведро имеет форму конуса? Во-первых, конусовидная форма ведра позволяет в зимнее время пробивать лунки в пожарных водоёмах. Во-вторых, особая форма пожарного ведра позволяет избежать расплёскивания воды при тушении. Лампа хирурга имеет форму эллипса, что позволяет врачу сфокусировать весь свет в определённой точке.
Геометрия в архитектурных сооружениях Архитектурное формообразование.
Альгамбра в Гранаде
Ворота Сент- Луиса в Миссури
Благодаря своей отражающей способности эллипсы и параболы используют в постройке куполов дворцов и соборов, а также амфитеатров, чтобы зрители чётко слышали актёров. «Зал секретов» Альгамбры в Гранаде и собор Святого Павла в Лондоне – великолепные примеры этого акустического свойства. Когда мы прикладываем руку к уху, чтобы лучше слышать, мы неосознанно формируем параболу в трёх измерениях. Архитектурные свойства арки в форме параболы делают её математически идеальной. Арка держит сама себя и не требует никаких дополнительных опор. Ворота Сент – Луиса в Миссури – прекрасный пример такой арки. Знаменитый испанский архитектор Гауди обожал эту кривую и использовал во многих своих творениях, например, в Каса Мила в Барселоне.
Такую геометрическую форму, как спираль, можно увидеть на горлышках бутылок, штопоре, прищепках, пружинах, винтовых лестницах.
Всевозможные архитектурные сооружения состоят из отдельных деталей, каждая из которых строится на базе определенных геометрических фигур либо на их комбинации. Кроме того, форма любого архитектурного сооружения имеет своей моделью определенную геометрическую фигуру. Математик бы сказал, что данное сооружение «вписывается» в геометрическую фигуру.
Итак, при постройке, как современных зданий, так и зданий прошлых веков необходимы знания геометрии. Архитектурное формообразование с помощью геометрических построений сохраняется во всех случаях. Эта проблема стояла перед архитекторами прошлых веков, не исчезла она и сегодня.
Александрийский
детский приют в Воронеже
Конечно, говорить о соответствии архитектурных форм геометрическим фигурам можно только приближенно, отвлекаясь от мелких деталей. Каждая геометрическая фигура обладает уникальным, с точки зрения архитектуры, набором свойств.
В современной архитектуре смело используются самые разные геометрические формы. Дом приблизительно имеет вид прямоугольного параллелепипеда. При этом многие жилые дома, общественные здания украшаются колоннами.
Воронежская Церковь Воскресения (1752 г.)
Окружность как геометрическая фигура всегда привлекала к себе внимание художников, архитекторов. Торжественность и устремленность ввысь – такой эффект в архитектуре зданий достигается использованием арок, представляющих дуги окружностей. Архитектура православных церквей включает в себя как обязательные элементы купола, арки, округлые своды, что зрительно увеличивает пространство, создает эффект полета, легкости.
Чернавский мост
через Воронежское водохранилище
А сколько геометрических фигур можно найти в конструкциях мостов. На парапете моста часто укрепляют спасательные круги. Они по форме очень близки к тору.
Город, городское пространство может быть сведено к некой совокупности элементов. По сути, все, что окружает нас в городе, представляет собой набор геометрических фигур.
Каменный мост в Воронеже
В архитектуре используются почти все геометрические фигуры. Выбор использования той или иной фигуры в архитектурном сооружении зависит от множества факторов: эстетичного внешнего вида здания, его прочности, удобства в эксплуатации и т. д. Основные требования к архитектурным сооружениям, сформулированные древнеримским теоретиком архитектуры Витрувием, звучат так: «прочность, польза, красота».
В архитектуре моего родного областного центра, города Воронежа, в основном используются прямоугольный параллелепипед и различного вида многоугольники, реже – конус, цилиндр и шар.
Губернская земская больница,
г. Воронеж
Здания общественного и культурного назначения созданы для привлечения внимания людей, создания у них положительных эмоций. При их проектировании архитекторы использовали комбинации различных геометрических фигур и тел. И наш взгляд чаще всего останавливается на зданиях, сочетающих различные геометрические формы.
О собое строение имеют храмы. Слово ХРАМ имеет русское происхождение (от слова хоромы – праздничное сооружение). Храм – дом Бога на земле. Каждая деталь храма имеет глубокий смысл и значение.
«Луковичная» форма купола выбрана неслучайно. Она напоминает заостряющееся кверху пламя, горящую свечу, которую зажигают во время молитвы. Такая форма купола символизирует духовный подъем и стремление к совершенству. Луковка представляет собой часть сферы, плавно переходящую и завершающуюся конусом. Купола - полусфера или просто часть сферы, ограниченная плоскостью. Фигура, лежащая в основании купола это правильная шести-, восьмиугольная призма. Шпили - либо пирамиды, либо конусы. Архитектура церкви включает в себя как обязательные элементы арки, округлые своды, что зрительно увеличивает пространство, создает эффект полета, легкости. Круглое слуховое окно в торце стены в форме окружности.
В ысотные дома представляют собой конструкции из прямоугольных параллелепипедов. Преобладающие геометрические формы - квадраты и прямоугольники (кубы и параллелепипеды). А при детальном рассмотрении можно заметить такие геометрические формы как цилиндры, конусы, с помощью которых украшены фасады домов. В современной архитектуре смело используются самые разные геометрические формы. Многие жилые дома, общественные здания украшаются колоннами.
Одна из самых «прочных», «устойчивых» и «уверенных» геометрических фигур - это хорошо известный квадрат, иными словами, абсолютно правильный прямоугольник. Форму прямоугольника имеет кирпич, доска, плита, стекло - то есть все, что нам нужно для постройки здания имеет прямоугольную форму.
Например, прямоугольник, является базовой частью здания, а цилиндры и конусы – составляющие части крыльца, перил.
Библиотека им. И.С. Никитина в Воронеже
Без геометрии не было бы ничего, ведь все здания, которые окружают нас – это геометрические фигуры. Сначала – более простые, такие как квадрат, прямоугольник, шар. Затем – более сложные: призмы, тетраэдры, пирамиды и т.д. Но мы не всегда обращаем внимание на окружающие нас здания. Геометрические фигуры различной формы можно узнать и в других замечательных сооружениях, возведенных строителями и архитекторами. Окружность как геометрическая фигура всегда привлекала к себе внимание художников, архитекторов. Восторг и удивление вызывает «чугунное кружево» - садовые ограды, перила мостов, балконные решетки и фонари. Четко просматриваемое на фоне фасада зданий оно придает особое очарование городу.
Как самостоятельные сооружения конусы в строительстве не используются. Практически всегда они составляют какую-то часть здания, например крыши и архитектурные украшающие детали. Также в строительстве используют конические сваи.
Выразительный контраст треугольника и прямоугольника на фасаде привлекает внимание. Круглая, прямоугольная, квадратная – все эти формы прекрасно уживаются в здании.
Воронежский дворец (1779 г.)
Все больше возводимых объектов обладают правильными геометрическими формами, а в фасадных решениях преобладает стекло (витражное, панорамное, безрамное, сплошное и структурное остекление фасадов). Широкое применение стали и стекла, металла и пластика, множество этажей, предельная функциональность и лаконизм – вот черты города в 21–ом веке.
Фасад «дома с совой», г. Воронеж
"Дом с совой", ул. Алексеевского, 12, г.Воронеж.
«Дом с совой» в Воронеже.
Мне захотелось поискать интересные архитектурные сооружения в нашем городе. Красивых много, а необычных я не увидел. Разве что дом №12 по улице Алексеевского. Удивительный Дом с совой.
Это старый - престарый дом.
В Воронеже мало старинных домов, во время войны строили
такие вычурные дома. Под центральным балконом живёт Большая сова.
Это она дала дому имя. Он построен в 1913 году по проекту воронежского архитектора М.Н. Замятнина. Выразительный главный фасад характерен для стиля модерн, его отличает оригинальный тщательно проработанный декор. Трехэтажный дом близок прямоугольнику с чуть скошенной боковой стеной и выступом лестничной клетки со двора. На симметричном главном фасаде широкая средняя часть акцентирована тремя балконами и массивным карнизом большого выноса на кронштейнах. В боковых частях окна во втором этаже сдвоены, в третьем — строены. Очень красив лепной декор растительных мотивов,
помещенный в нишах под окнами верхнего этажа, под карнизом в боковых аттиках, на ограждении балконов. В боковых аттиках он дополнен мужской верхнего этажа, под карнизом в боковых аттиках, на ограждении балконов. В боковых аттиках он дополнен мужской и женской фигурами в античных одеждах. П од балконом второго этажа помещен самый необычный элемент декора — большая скульптура совы (символ семейного благополучия) на еловой ветке. Кстати, с совой связана примета: влюбленным, чтобы приблизить свадьбу и рождение ребенка, надо прийти к сове и поделиться своими мечтами. А кто-то обращается к сове перед важной деловой поездкой, считая, что ее мудрость принесет успех.Лицевые грани балконов декорированы гербовыми щитами. Входпод металлическим козырьком ведет в небольшой вестибюль, где сохранилась керамическая плитка пола и лепной цветочный фриз на стенах. Между вестибюлем и лестничной клеткой — портал с криволинейной аркой. Лестница ограждена массивной балюстрадой с деревянной орнаментированной волютой в ее начале. Стены лестничной клетки оформлены большими нишами, карнизамии разнообразными динамичными масками. От первоначальной внутреннейпланировки сохранились, очевидно, капитальные стены — продольнаяи поперечные.
Смелые фантазии архитекторов мира.
Кривой дом (Сопот, Польша)
Необычные здания я поискал в других уголках нашей планеты. Благодаря современным технологиям и строительным материалам, архитекторы могут реализовывать все более смелые фантазии. Но поскольку небоскребом, пусть даже и самым высоким в мире, уже никого не удивишь, приходится изобретать иные способы привлечения внимания к своему творению. Есть сооружения очень красивые, есть необычные, а есть просто сумасшедшие, непохожие ни на что другое. Дивитесь чудесам современной архитектуры вместе со мной.
Атакованный дом.
Австрия.
Д ом – это, пожалуй, самое дорогое сердцу место для каждого человека. Не важно, как он выглядит, главное чтобы там было уютно и комфортно. Но, глядя на некоторые дома, начинаешь сомневаться: действительно ли удобно жить в таком доме? В этих странных и шокирующих домах живут обычные люди, находятся выставочные центры и офисы. Проектировали эти здания талантливые архитекторы с сумасшедшей фантазией, их цель - создать среди миллионов домов такой, который бы выделялся не только в масштабах страны, но и всего мира.
ЭКСПО-2008 вСарагосе (Zaragoza), Pabellon de Aragon
Некоторые строения вызывают искреннее удивление, и огромный интерес вместе с ним. Дома с непривычной архитектурой традиционно привлекают внимание людей в том регионе, где они находятся, попадают на фото- и видеозаписи и затем становятся знаменитыми по всему миру, превращаясь в естественные декорации для съемок документальных и художественных фильмов.
Красочный дом кузнеца Кириллова в
деревне Кунара (Свердловская область)
Библиотека в Канзас-Сити
Н еобычные архитектурные сооружения зачастую выглядят неустойчиво, но на самом деле они не только устойчивы, но и весьма интересны своим внешним видом. У большинства из них имеются волнообразные очертания, будто горный ручей, бегущий быстро вдаль, но эти волны создают ощущение хрупкости и вызывают чувства недоверия и одновременно восторга. Современные архитектурные тенденции отражают стремление архитекторов уйти от типового однообразия серийной застройки через применение криволинейных форм не только в облике зданий, но и в конструкции. На смену статичности приходит «неустойчивость», волнообразность, изменчивость формы. Архитекторы как будто противоречат законам физики. Иногда, кажется, что здание появилось и стоит в р езультате архитектурного фокуса. Для создания таких сооружений зачастую используется визуальный обман, но в конструкции здания используется устойчивая геометрическая форма. Например, прямоугольный параллелепипед. Я предполагаю, что в каждой конструкции необычной формы работают физические законы.
Заключение.
В своей работе я исследовал, какие геометрические фигуры и тела окружают нас, и увидел, сколько самых разнообразных геометрических линий и поверхностей использует человек в своей деятельности – при строительстве различных зданий, мостов, заборов и ограждений. Пользуются ими не из простой любви к интересным геометрическим фигурам, а потому, что свойства этих геометрических линий и поверхностей позволяют с наибольшей простотой решать разнообразные задачи.
Список литературы
О. Шуази. «Мировая архитектура. История. Стили. Направления». - Москва: 2010.-544 c.
Шаль М.(Chasles M.) «Исторический обзор происхождения и развития геометрических методов. История геометрии», том 1 - Москва: 1883. - 311с.
С.В. Смирнов, С.С. Смирнов «Воронеж. Век XIV – век XXI» – Воронеж: 2008.-136 с.
Воронеж и воронежцы. Фотоальбом Г.Ф. Струков; предисл. В.А. Кораблинова: фото В. Андреева и др., Центрально-Чернозёмное книжное издательство: 1973. - 174 с.