Die Arbeit des bemerkenswerten Ingenieurs wurde jedoch in seiner Heimat Russland lange Zeit vernachlässigt.
Wir haben beschlossen, auf das einzigartige architektonische und technische Erbe des Landes aufmerksam zu machen, und im nanoCAD Design BIM-Programm das Modell des Shukhov-Turms auf der Oka mit nur Fotos und zwei Zeichnungen nachgebildet.
Shukhov Tower am Oka River, entworfen in nanoCAD Design BIM
Das Projekt wurde von Sergey Stromkov, Ingenieur der ersten Kategorie der Abteilung für technischen Support von Arksoft, einem offiziellen Partner von Nanosoft, durchgeführt.
Der Shukhov-Turm am Oka-Fluss, der leicht und luftig nach oben strebt, gilt als noch perfekter als ein ähnliches Bauwerk in Moskau. Der Turm, der sich in der Nähe von Dzerzhinsk am Ufer des Flusses befindet, ist als Kulturerbe von föderaler Bedeutung anerkannt und wird in die Liste des UNESCO-Weltkulturerbes aufgenommen.
Es schien uns, dem indigenen Dzerzhinsky, die berühmte hyperboloide Struktur neben unserer Stadt zu reproduzieren, die von einem herausragenden russischen Ingenieur entworfen und gebaut wurde. Und das in einem inländischen Softwareprodukt.
( . DedushkaMPS)
Der 128-Meter-Turm mit fünf Abschnitten in der Nähe von Dzerzhinsk ist der weltweit einzige mehrteilige hyperboloide Stromleitungsturm. Dies ist nur eine, die letzte der sechs durchbrochenen Maschenstrukturen, die im 20. Jahrhundert an beiden Ufern der Oka aufragten.
Vier Zwillingstürme mit einer Höhe von 128 und 68 Metern am niedrigen Ufer und zwei kleinere - jeweils 20 Meter - am hohen Ufer dienten als Stützen für Stromleitungen und trugen zur Beleuchtung der Region Nischni Nowgorod bei. Die Türme wurden von 1927 bis 1929 gemäß dem Projekt und unter der Leitung von Vladimir Shukhov, dem Schöpfer des Shukhov-Fernseh- und Funkturms in Moskau, gebaut.
Übrigens hatte Aleksey Tolstoy unter dem Eindruck seiner Konstruktion den fantastischen Roman "Das Hyperboloid des Ingenieurs Garin" geschrieben.
Im Allgemeinen begeistert die Anzahl von Shukhovs Erfindungen die Vorstellungskraft: von der Schaffung der weltweit ersten hyperboloiden Strukturen und Metallgitterschalen von Gebäudestrukturen über die Installation von thermischem Cracken von Öl bis zur Schaffung von Seeminen sowie röhrenförmigen Dampfkesseln, und dies ist keine vollständige Liste.
Aber zurück zu den Türmen. Nur eine von ihnen, die Heldin unseres Projekts, hat bis heute überlebt: Vier Türme wurden abgebaut, nachdem die Route der Stromübertragungsleitung geändert worden war, der vorletzte wurde trotz des Status eines Kulturerbes für Schrott übergeben. Umso wichtiger war es, auf den auf wundersame Weise erhaltenen Bau zu achten - ein Denkmal für den sowjetischen Konstruktivismus.
Jetzt sind auch die regionalen Behörden daran beteiligt: Es wird daran gearbeitet, die Küste zu stärken (der Turm steht auf einem kreisförmigen Betonfundament mit einem Durchmesser von 30 Metern direkt am Ufer der Oka, so dass die Strömung das sandige Ufer untergräbt und eine Gefahr für das Fundament und den Einsturz des Bauwerks droht) und den Turm in eine Touristenattraktion von Nischni Nowgorod zu verwandeln Bereich.
Der Prozess der Neuerstellung des Shukhov-Turms in nanoCAD Design BIM
Warum hyperboloide Strukturen einzigartig sind
Hyperboloide Strukturen bestehen trotz ihrer scheinbaren Krümmung aus geraden Trägern. Hierbei handelt es sich um Strukturen in Form eines einblättrigen Hyperboloids oder eines hyperbolischen Paraboloids, dh doppelt geregelter Oberflächen: Durch jeden ihrer Punkte können zwei sich schneidende gerade Linien gezeichnet werden, die vollständig zur Oberfläche gehören.
Entlang dieser geraden Linien werden Balken installiert, die ein charakteristisches Gitter bilden. Diese Konstruktion ist starr: Wenn die Träger schwenkbar verbunden sind, behält sie unter dem Einfluss äußerer Kräfte ihre Form.
Der Shukhov-Turm am Oka-Fluss besteht aus fünf 25-Meter-Abschnitten, bei denen es sich um einblättrige Rotationshyperboloide handelt. Die Stützabschnitte bestehen aus geraden Profilen, deren Enden an den Ringbasen anliegen. Das Oberteil ist mit einer Tragstruktur mit einer 18 Meter langen horizontalen Stahltraverse zum Anbringen von drei Hochspannungsdrähten ausgestattet.
Eine solche Struktur, die von Shukhov erfunden und zuerst entwickelt wurde, nimmt eine geringe Menge an Material für den Bau an, ergibt aber gleichzeitig eine geringe Windlast mit hoher Festigkeit und hoher Höhe.
Der Shukhov-Turm am Oka-Fluss ist nicht nur ein architektonisches Denkmal, sondern auch ein Denkmal für den Mut des technischen Denkens, der Geschichte und der Erinnerung, die in Stahl festgehalten sind.
Wie war die Arbeit an der Rekonstruktion des Turms in nanoCAD Design BIM
Die Arbeit in nanoCAD Design BIM ermöglichte es, das Erbe der Vergangenheit zu verstehen und zu verstehen, wie eine einzigartige Struktur entworfen und implementiert wurde.
Fotos und zwei Zeichnungen
Wir haben nur zwei Zeichnungen gefunden. Eines ist eine Blaupause für unseren Turm. Es enthielt alle Informationen, die ausreichten, um einen vorläufigen Rahmen und die wichtigsten Strukturelemente zu erstellen: Abschnittsgrößen, Abmessungen und Anzahl der Profile.
Aber an der oberen Struktur und der Traverse war nichts. Wir fanden diese Informationen in der zweiten Zeichnung, die sich auf den nicht erhaltenen 68-Meter-Turm bezog. Das Design der Ringe der Basis der Abschnitte musste unter Berücksichtigung einiger Daten aus der Zeichnung anhand von Fotos erstellt werden. Außerdem wurden aus den Fotografien strukturelle Befestigungspunkte und andere Elemente erstellt, die nicht in der allgemeinen Zeichnung enthalten sind.
Die erhaltenen Zeichnungen des Shukhov-Turms auf der Oka
Wie man einen Teil des Turms baut ...
Ich wollte dieses Wunder der Technik wirklich berühren. Zuerst hatte ich einfach Angst vor der Komplexität des Baus des Shukhov-Turms. Aber als ich anfing zu arbeiten, zerlegte ich das Projekt in kleine verständliche Aufgaben und kam, konsequent nacheinander gelöst, allmählich zum gesetzten Ziel. nanoCAD Design BIM hat sich als zuverlässiger und intelligenter Assistent erwiesen.
Die Hauptaufgabe des Projekts bestand darin, ein Modell zu erstellen, das in grundsätzlich wichtigen Punkten so weit wie möglich der realen Struktur entspricht - bei der Erstellung des Abschnitts oder vielmehr bei der Ausarbeitung geneigter Erzeugungsprofile.
Am schwierigsten und interessantesten war es, einen Abschnitt zu erstellen, was bedeutet, alle Merkmale der Abschnittsprofile zu verstehen, die eine hyperboloide Struktur bilden. Bei der Konstruktion des Gerüsts der Struktur wurden einfache Grundelemente wie Linien und Kreise mit einer Dicke von Null verwendet. Dies ist eine einfache Aufgabe, die es sofort ermöglichte, die Hyperboloidstruktur zu visualisieren, und bereits zu diesem Zeitpunkt ein beeindruckendes Ergebnis lieferte.
Prozess zur Erstellung von Abschnittsrahmen
Ferner war es jedoch notwendig, eine Form für die Segmente festzulegen, da diese Form eine Ecke mit einer bestimmten Position im Raum und in einer bestimmten Ausrichtung der Flächen ist. Es stellte sich heraus, dass ein einfacher Strahl nicht so auf ein Segment gelegt werden kann, dass der erforderliche Knoten in beiden Basen erhalten wird. Darüber hinaus weisen sich visuell schneidende Linien im Drahtmodell ein perfektes Tangential an einem Punkt auf, aber im Volumenmodell bilden die Ecken harte Kollisionen miteinander.
Nach einer detaillierten Untersuchung des Problems wurden die Vermutungen bestätigt, dass jedes Profil, das gerade ist, dennoch entlang der Achse torsionsverschraubt ist. Dadurch kann sich der Profilflansch beiden Basen tangential nähern und die Flansche die sich kreuzenden Profile berühren. Zwischen den sich kreuzenden Profilen wird eine zusätzliche Platte eingesetzt, um die leichte gegenseitige Nichtparallelität der Kontaktböden auszugleichen.
Konstruktion von Verbindungsprofilen
Infolgedessen wurde beschlossen, zwei Methoden anzuwenden: Extrudieren entlang einer Spiralbahn und Extrudieren mit einem Übergang. Die erste Methode erforderte eine ziemlich mühsame Vorbereitung: Es war notwendig, den Extrusionsabschnitt relativ zum Anfang des Profils, der nicht trivial ist, korrekt zu positionieren und die Extrusionsspirale einzustellen, die eine große Länge hat, aber gleichzeitig nicht einmal eine Vierteldrehung hat. Die zweite Methode ergab ein fast sofortiges Ergebnis: Sie geben das Anfangsprofil des Abschnitts an der unteren Basis an, das Endprofil an der oberen Basis - und voila, das Profil wird verschraubt. Der Rest der Abschnitte ist eine Frage der Technik.
... und wie man die Abschnitte miteinander verbindet Die
zweite wichtige Aufgabe war der Aufbau von Verbindungsknoten, für die genaue quantitative Indikatoren bereitgestellt werden mussten: Filmmaterial, Verbindungselemente und andere.
Trotz der scheinbaren Einfachheit des Designs gibt es viele ungewöhnliche Elemente.
Dies sind gebogene Profile in Basisringen, verschraubte Profile, die eine hyperbolische Struktur bilden, Verbundprofile.
Generieren der
Profilmodellierung Bei der Modellierung einer oberen Struktur mit einer Traverse musste das BKS häufig und genau gefolgt von den zahlreichen Strukturelementen, die ein Spinnennetz bilden, geändert werden. Die Überquerung selbst erforderte die genaue Beachtung buchstäblich jedes Profils.
Bei der Arbeit am Turmmodell ermöglichten scheinbar einfache Werkzeuge wie ein Achsengitter, eine kreisförmige Anordnung, die ein Segment in gleiche Teile aufteilte, den Wiederaufbau des Rahmens in wenigen Minuten. Die Datenbank mit Elementen, Ausrüstungsdesignern und Extrusionen entlang einer gekrümmten Flugbahn verwandelte den Rahmen ebenso schnell in eine volumetrische Struktur, sodass Sie jedes Element der Benutzeroberfläche im Detail sehen, ein Dutzend Entwurfsversionen durcharbeiten, Ihre Fehler berücksichtigen und sie fast sofort korrigieren können. Mit einem so praktischen Werkzeug wie nanoCAD Design BIM ist es schwer vorstellbar, wie Ingenieure zu Beginn des letzten Jahrhunderts solche Projekte auf Papier erstellt haben.
Aufbau der Struktur
Was weiter
Dieses Projekt gab Impulse für die Entwicklung und Optimierung des nanoCAD Design BIM-Programms. Alle Aufgaben, die in der ersten Phase der Erstellung des Modells des Shukhov-Turms gestellt wurden, wurden gelöst. Jetzt hat das Modell noch keine Knoten zum Befestigen von Strukturelementen aneinander, aber die Arbeit an seiner Erstellung wird fortgesetzt und abgeschlossen.
Einige dieser Aufgaben gaben den Entwicklern ein Verständnis für die Richtung, in die sie arbeiten müssen, um die nanoCAD Design BIM-Tools zu verbessern und ihre Funktionalität zu erweitern. Zum Beispiel haben wir das Verschrauben von geradlinigen Elementen aus der Datenbank bemerkt.
Die Arbeit in nanoCAD Design BIM bietet die Möglichkeit, innovative Lösungen für das Entwerfen, Studieren, Speichern und Anwenden der Erfahrungen von Vorgängern auf einer neuen Ebene zu entwickeln und zu unterstützen. Der Flug des technischen Denkens verbindet Zeiten und inspiriert die Kreativität, und das Potenzial von Shukhovs Strukturen wird noch viele Jahre anhalten.
Und wenn Sie im nanoCAD Design BIM-Programm mehr über alle Phasen des Baus des Shukhov-Turms am Oka-Fluss erfahren möchten, sehen Sie sich unsere Wiedergabeliste auf Youtube an.
Sergey Stromkov,
Ingenieur der ersten Kategorie
der Abteilung für technischen Support der
Firma "Arksoft"
Wir laden Sie ein, am Webinar am 6. Oktober teilzunehmen, das der Veröffentlichung der neuen Version von nanoCAD Design BIM 2.0 gewidmet ist. Registrieren Sie sich und kommen Sie!
