Напрегнати структури в съвременната архитектура

Днес повечето покриви се състоят от твърди, наклонени плоскости, но все повече архитекти се обръщат към напрегнати структури, за да създадат леко и ефективно покривно решение. Напрегнатата структура оформя и защитава пространство, използвайки напрежение върху материал или елемент. Въпреки сложния им вид, всички тези конструкции произхождат от един от най-старите типове сгради – шатрата.

Шатри

Шатрите са служили като убежище за кочовите народи по целия свят от хиляди години. Те се състоят от леки рамки, обвити с животински кожи или съвременни мембрани. Както при всяка напрегната структура, шатрите се нуждаят от компресивни елементи – колони или полюси – които осигуряват височина, от която се спускат напрегнатите материали. Съвременните архитекти ги използват за създаване на прозрачно‑прозрачни навеси, които предпазват големи площи от слънце и дъжд. Пример е стадионът в Мюнхен, проектиран от Фрай Ото.

Катиенарни покриви

Катиенарните покриви се окачват от две стени, които поемат компресия. Покривът следва точно формата на верижка, окачена между две повдигнати точки – катиенарна крива. Въпреки че стените изискват значително количество материал, самият покрив е изключително тънък, почти като черупка. Добър пример е покривът на летището Дълес, проектиран от Ееро Сааринен.

Куполи

Традиционните куполи се изграждат с помощта на компресивни елементи, но модерните куполи за стадиони и амфитеатри използват напрегнати структури. Това се постига чрез създаване на положително вътрешно налягане, което „надува“ покривната мембрана като балон. Въпреки необходимостта от система за поддържане на вътрешното налягане, куполите изразходват много малко материал и са изключително икономични. Практически всеки куполен стадион разчита на тази технология.

Пневматични покриви

С развитието на напрегнатите куполи се появиха и пневматични конструкции – сводове, арки и стени, поддържани от вътрешно налягане. Тези елементи действат като огромни балони, като напрежението в обвивката осигурява твърдост и стабилност. Пневматични покриви се използват за зимно покриване на тенис кортове и плувни басейни. Най-известният пример е павилионът Фуджи от изложбата в Осака, 1970 г., който устояваше на силни ветрове и лоши метеорологични условия.