Математика в архитектуре

Математика в архитектуре

Геометрия и архитектура

• Геометрия - наука, давшая людям возможность находить площади и объемы, правильно чертить проекты зданий и машин. Она является основной частью «фундамента», на котором строится архитектура. Архитектура - это соединение искусства, науки и производства.
• Метко называют архитектуру дочерью геометрии.

Симметрия в архитектуре

Плоскость симметрии в произведениях архитектуры, как правило, вертикальна.

В горизонтальной проекции строго дисциплинируется расположение частей здания и его деталей, по вертикали развивается свободное и разнообразное чередование элементов и их частей.

Треугольники в конструкции мостов

http://mirrorsoul.narod.ru/pictures/P1010096_2.htm

Треугольники

http://orsk.ru/index.php?option=com_content&task=view&id=4359&Itemid=110

Высоковольтные линии электропередачи.

Треугольники делают конструкции надежными.

• Люди с древних времен, возводя свои жилища, думали, в первую очередь, об их прочности и долговечности. Благодаря этому, до наших дней дошли и древнегреческий Парфенон, и древнеримский Колизей. Прочность сооружения обеспечивается не только материалом, из которого оно создано, но и конструкцией, которая используется в качестве основы при его проектировании и строительстве. Прочность сооружения напрямую связана с геометрической формой.

Пирамиды

• Самым прочным архитектурным сооружением с давних времен считаются египетские пирамиды. Они имеют форму правильных четырехугольных пирамид.
• Именно эта геометрическая форма обеспечивает наибольшую устойчивость за счет большой площади основания. Форма пирамиды обеспечивает уменьшение массы по мере увеличения высоты над землей. Именно эти два свойства делают пирамиду устойчивой, а значит и прочной в условиях земного тяготения.

Стоечно-балочная конструкция

• На смену пирамидам пришла стоечно-балочная система. она представляет собой многогранник, который получится, если мысленно на два вертикально стоящих прямоугольных параллелепипеда поставить еще один прямоугольный параллелепипед.
• Это одна из первых конструкций, которая представляет собой сооружения, состоящие из вертикальных стоек и покрывающих их горизонтальных балок.
• Первым таким сооружением было культовое сооружение – дольмен . Оно состояло из двух вертикально поставленных камней, на которые был поставлен третий вертикальный камень.

Стоечно-балочная конструкция

• Кроме дольмена, до нас дошло еще одно сооружение, представляющее простейшую стоечно-балочную конструкцию – кромлех. Это культовое сооружение, предназначенное для жертвоприношений и ритуальных торжеств.
• Кромлех состоял из отдельно стоящих камней, которые накрывались горизонтальными камнями. При этом они образовывали две или несколько концентрических окружностей.

Стоечно-балочная конструкция

Самый знаменитый кромлех сохранился до наших дней в местечке Стоунхендж в Англии. Некоторые ученые считают, что он был древней астрономической обсерваторией.

Стоечно-балочная конструкция

• Большинство современных жилых домов в своей основе имеют именно стоечно-балочную конструкцию.

Арочно-сводчатая конструкция

• С появлением арочно-сводчатой конструкции в архитектуру прямых линий и плоскостей, вошли окружности, круги, сферы и круговые цилиндры. Первоначально в архитектуре использовались только полуциркульные арки или полусферические купола.

Пантеон

Полусферический купол имеет Пантеон – храм всех богов - в Риме. Диаметр купола составляет 43 м. При этом высота стен Пантеона равна радиусу полусферы купола. В связи с этим получается, что само здание этого храма как бы “накинуто” на шар диаметром 43 м.

Каркасная конструкция

Арочная конструкция послужила прототипом каркасной конструкции, которая сегодня используется в качестве основной при возведении современных сооружений из металла, стекла и бетона. Достаточно вспомнить конструкции известных башен: Эйфелевой башни в Париже и телебашни на Шаболовке.

Каркасная конструкция

Телебашня на Шаболовке состоит из нескольких поставленных друг на друга частей однополостных гиперболоидов. Причем каждая часть сделана из двух семейств прямолинейных балок. Эта башня построена по проекту замечательного инженера В.Г.Шухова

http://www.designet.ru/context/history/?id=31043

19 марта 2007 года Шуховской башне на Шаболовке исполнилось 85 лет .

Пентагон

Геометрическая форма сооружения настолько важна, что бывают случаи, когда в имени или названии здания закрепляются названия геометрических фигур. Так, здание военного ведомства США носит название Пентагон, что означает пятиугольник. Связано это с тем, что, если посмотреть на это здание с большой высоты, то оно действительно будет иметь вид пятиугольника. На самом деле только контуры этого здания представляют пятиугольник. Само же оно имеет форму многогранника.

Спасская башня

В Спасской башне Московского кремля в основании можно увидеть прямой параллелепипед, переходящий в средней части в фигуру, приближающуюся к цилиндру, завершается же она пирамидой. При более детальном рассмотрении и изучении деталей можно увидеть: круги – циферблаты курантов; шар – основание для крепления рубиновой звезды; полукруги – арки одного из рядов бойниц на фасаде башни и т.д.

Современный архитектурный стиль

Современный архитектурный стиль, благодаря возможностям современных материалов, использует причудливые формы, которые воспринимаются нами через их сложные, изогнутые (выпуклые и вогнутые) поверхности.

Современный архитектурный стиль

Современный архитектурный стиль

• Таким образом, можно говорить о пространственных геометрических фигурах, которые служат основой сооружения в целом или отдельных его частей, а также плоских фигурах, которые обнаруживаются на фасадах зданий.

• При постройке современных зданий, различных сооружений, технических устройств необходимы знания математики.
• Математика необходима рабочим многих специальностей, имеющим дело с обработкой дерева, металла.
• Посмотри на мир вокруг себя внимательно, и ты увидишь, что все связано с математикой.