УДК 728

Кисамедин Г.М., академический профессор по направлению «Архитектура жилых и общественных зданий» КазГАСА

МЕЧТУ ВЕЛИЧАЙШЕГО АМЕРИКАНСКОГО АРХИТЕКТОРА

Б. ФУЛЛЕРА И ПРЕЗИДЕНТА КАЗАХСТАНА Н.А. НАЗАРБАЕВА ВОПЛОТИЛ В АРХИТЕКТУРЕ ТОРГОВО-РАЗВЛЕКАТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА «ХАН-ШАТЫР»

ВЕЛИЧАЙШИЙ АРХИТЕКТОР СОВРЕМЕННОСТИ НОРМАН ФОСТЕР (АСТАНА, КАЗАХСТАН, 2010 Г.)

«У меня была мечта, построить такое здание, где люди и зимой могли бы чувствовать себя, как летом, чтобы здесь был пляж, место отдыха для детей и взрослых, где одновременно могли отдыхать до 10 тыс. человек. Естественно, в новой столице я хотел иметь уникальное здание, которого нигде нет», - Первый президент Казахстана Н.А.Назарбаев.

Уникальный продукт изначально своим происхождением определяется, как единственное, ранее не существовавшее явление и объективно исходит из исторических, политических и социальных условий. Одним из важнейших факторов его появления является спрос общества, государства или отдельной личности, как в данном случае. Когда существует спрос, то появляется предложение. Президент хотел иметь в столице уникальное здание, которого нет нигде, и чтобы в нем отразилась эпоха новых перемен Казахстана, и были учтены особенности климата. Проект своей мечты первый президент Казахстана Н.А.Назарбаев лично заказал ведущему английскому архитектору лорду Норману Фостеру, который является автором самых известных в мире проектов. Таких как виадук в Милау во Франции, здание Экс Мэри в Лондоне и здание «Хёрст тауэр» в Нью-Йорке.

Архитектор Н. Фостер говорит, что воспринял этот заказ, как возможность вернуться к идее, которую он вынашивал более 40 лет. Эту идею в его душе зародил Ричард Бакминстер Фуллер выдающийся американский архитектор, родоначальник сетчатых конструкций в архитектуре, автор всемирно известного здания «EXPO-67» в Монреале. Он оказал огромное влияние на Н. Фостера своими прогрессивными взглядами на будущее развитие архитектуры. Это напоминает историю взаимоотношений учителя и ученика О.Перре и Ле Корбюзье, когда знания и идеи передаются с поколения в поколения, когда ученик продолжает дело учителя и распространяет, развивает и претворяет научную концепцию в практику, что в конечном итоге, становится очевидным для следования по этому пути другим. В идее создания геодезического купола Б. Фуллер видел возможность перекрытия большого изолированного пространства для того, чтобы защитить здание от неблагоприятных природных воздействий и создать благоприятный микроклимат. Купол при воздействии солнечных лучей, действует как теплица, улавливая солнечную энергию, она согревает внутреннее помещение и защищать от не благоприятных климатических и погодных воздействий. Бакминстер Фуллер даже предложил покрыть гигантским куполом 50 кварталов Манхеттена Нью-Йорка, а по тем временам это был крупномасштабный, революционный, если не фантастический проект, который привлек к себе внимание в создании микроклимата в большом масштабе. Сам Н. Фостер связывает с именем Р. Б. Фуллера и развитие энергосберегающих технологий в архитектуре, и жилища с использованием альтернативных источников энергии. Встреча с Б. Фуллером для творчества Н. Фостера имела решающее значение, потому что он стал продолжателем его идей в раскрытии новых возможностей сетчатых конструкций и энергосберегающих технологий в архитектуре.

Астана является второй самой холодной столицей мира крайне жесткими климатическими условиями. Астана характеризуется продолжительным снежным зимним периодом и низкими температурами, с активной ветровой деятельностью, ежегодно она на долгие месяцы погружается в холодную, ветреную зиму с короткими световыми днями и длинными ночами.

Строительство в Казахстане, в Астане означало строить в крайне не благоприятных климатических условиях, поэтому для Н. Фостера идея создания микроклимата вышла на первый план, и он решил реализовать замысел своего наставника. Поиски были направлены на создание большого замкнутого пространства с микроклиматом, созданного под большим куполом. Одновременно он понимал, что это здание должно стать инженерным символом новой столицы Казахстана, а его архитектура стать не виданным ранее уникальным зданием, потому что таков был заказ президента Казахстана Назарбаева Н.А.

Создание большого пространства с регулируемым микроклиматом Н. Фостер поручил инженерной фирме «Buro Happold» в Лондоне главному инженеру (Mike Cook) Майку Куку, который изначально был не в восторге от купола и он предложил более простую идею перекрытия пространства с помощью тросов – натяжную конструкцию. Майк Кук предложил использовать идею висячих мостов, где натянутые тросы станут металлическими конструкциями покрытия шатра. «Все дело в натяжении и в этом заключается принцип работы конструкции шатра, а это лучший способ распределения усилия в материале», - инженер М.Кук. В качестве доводов он также привел удаленность расположения Астаны, что вес и транспортабельность металлических конструкций будет играть большую роль, потому что грузы будут перевозиться по территории всей центральной Азии. Главным аргументом в пользу выбора шатра стало то, что тросы в 5 раз эффективнее других металлических конструкций по отношению к объему и площади перекрываемого здания.

Н. Фостер сделал выбор в пользу шатра с натяжными тросами и передал разработку проекта архитектору свой компании Найжелу Данси (Nigel Dancey), который за несколько недель разработал проект культурно-развлекательного центра, где внутри шатра располагалась наклонная трехногая башня со шпилем. Культурно-развлекательный центр состоит из 6-ти этажей, в нижнем уровне располагается паркинг, на 1-2 этаже бутики, на 3-4 - фитнес-центр, аттракционы, рестораны, пассажи, монорельсовая дорога, на 5-6 – аквапарк. Общая площадь здания составила более в 100 тыс. кв.м., а высота поддерживающей башни - 145м. и все это под единым энергосберегающим покрытием. Н. Фостер для экстремальных условий Астаны предложил здание закрытое единым пологом, под которым создан благоприятный микроклимат, и как утверждает сам автор, это решение было навеяно идеями Р.Б. Фуллера.

Наклон трехногой натяжной башни в 15 градусов изначально был заложен в образе здания, и это имело большое градостроительное значение, - говорит архитектор Н. Данси. Все основные здания административного центра Астаны выровнены по центру правительственной оси. Идея наклона оси шатра имела два значения: первое - чтобы организовать вход в здание спереди, лицом к этой оси; второе - наклон должен был остановить или обозначить один конец оси. Одновременно наклон придавал асимметричность композиции, подчеркивал индивидуальность шатра, передавал напряжение и динамизм формы, сопротивляющейся ветрам. В 2006г. Н. Фостер представил свою идею президенту Казахстана Н.А. Назарбаеву, он его одобрил, присвоил объекту имя «Хан Шатыр» и огласили срок, определенный как необходимый для завершения строительных работ строительной компанией – год, который не учитывал особенности климата Астаны и условия создания нового ранее не существовавшего уникального объекта.

На первой стадии заложили фундамент на бетонных сваях на глубину 30м. и установили бетонное кольцо фундамента для тросов. Трудности начались зимой, когда возник риск, что бетон замерзнет, прежде чем успеет затвердеть, поэтому были вынуждены использовать мощные горелки, чтобы бетон оставался теплым до отвердения. На второй стадии строилась и возводилась трехногая башня для шатра - конструкция в 145м, но никто из инженеров не знал, как ее возводить, поэтому для подъема трехногой башни пригласили специалиста инженера Салеми Гюрэл (Selami Gurel) из турецкой строительной фирмы «Sembol», имеющего опыт по решению инженерно-технических проблем. Конструкторы предлагали строить и поднимать трехногую башню секциями с использованием строительных лесов, но Салеми Гюрэл предложил собственный способ, который заключался в сборе башни горизонтально на земле со шпилем, но это потребовало бы огромный кран, аренда, которой составила бы млн. долларов. Салеми Гюрэл предложил собственную идею: - поднять башню одним движением без крана с использованием шарниров двух опор самой возводимой башни; - построить рельсы для третьей опоры; - использовать высокотехническую лебедку – гидравлические домкраты. При подъеме вес башни сосредоточился на шарнирах двух опор, которые закреплены на опорной плите, установленной на бетонной опоре, которые выдержали эту нагрузку и сделали возможным осуществление этой идеи. Риск заключался в весе конструкции, который могли не выдержать тросы 16-ти гидравлических домкратов, арендованные из Швейцарии за млн. долларов США. Домкраты каждый раз за несколько минут синхронно поднимали треногу на 50 см. и для того, чтобы ее поднять и поставить на место ушло трое суток. Такого ранее не использовали на практике, но ранее и никто не устанавливал башню-треногу в 145м. без кранов и лесов, но Салеми Гюрэл сделал это, сэкономив время и деньги. Конструкции башни-треноги были произведены в Турции и доставлены в Астану отдельными секциями, которые были сварены на строительной площадке. Треножник, разработанный инженером М. Куком, для натяжения тросов является не просто более устойчивой опорой, а кинематической конструкцией, специально разработанной для снежной и ветреной Астаны, и смысл ее работы состоит в создании подвижной кровли.

Опора тренога. Интернет ресурс.

Кровля состоит из натяжных тросов, диаметром в 38мм. и разной длины от самой короткой в 95м. до самой длиной до 140м., а вес каждой составляет до 2,5 тонн. Тросы должны натягиваться парами через каждые 70см. Всего было 190 пар. Одна команда в день устанавливала одну пару, что потребовало бы 190 дней, поэтому С. Гюрэл нанял еще 300 рабочих, в итоге десять команд каждый день натягивали по 10 пар тросов, и через 20 дней работа была завершена.

После установки тросов наступает этап их нужного натяжения, основным условием которого является подвижность всей крыши при снегопаде и сильном ветре. Если на одной стороне покрытия соберется снег, то это приведет к деформации и даже разрушению конструкции, но этого не случиться, если наверху, где закреплены тросы, предусмотреть качание узла, что сократить усиливающееся давление на тросы. Главный инженер проекта М. Кук придумал кинетический или подвижный узел высотой в 17м. и диаметром в 20м. на высоте 75м. башни-треноги, который во время снегопада и сильного ветра может раскачиваться при нагрузках снега и ветра на 30см. в разные стороны. Подвижный узел установлен на 12-ть стоек, которые не закреплены, а просто опираются на треногу, так как вес крыши в 1000 тонн их удерживает. Чтобы убедиться, что подвижный узел будет раскачиваться не больше 30 см., необходимо тросы натянуть до нужной степени. Целая сеть тросов должна быть натянута, как следует и эту работу делает команда под руководством специалиста Алекса Лука. В подвижной натяжной крыше тросы натянуты слабо на 80% с характерным для силуэта «Хан Шатыр» прогибом, но гайки закручены сильно, как положено в мостах.

Тросы натянуты и наступает этап покрытия шатра. Работу по проектированию покрытия выполняет команда фирмы «Vektor Foiltec», которая целый год работает в Бремене, в Германии по претворению идеи накрытия единым пологом натяжную конструкцию шатра. Площадь всего покрытия составляет 20 тыс.кв.м. она поделена на 836 прозрачных подушек разной формы, которые надо раскроить из нового материала, название которого отражает его молекулярную формулу этилен тетра фтор этилен -«ETFE» и накачать воздухом. Это новый материал прозрачная пленка в 100 раз легче стекла, не нуждается в чистке, к нему, как к тефлону, ничего не пристает, «ETFE» негорючий и обладает высокой прочностью. Этот материал превращает мечту Б. Фуллера об изолированных биосферах в реальность.

Контейнер с новым материалом прибывает из Пекина уже разрезанный, сшитый и пронумерованный с указанием места, где должен быть установлен. Ответственный за установку покрытия профессиональный монтажник и промышленный альпинист Мэт Вилсон (Matt Wilson) компании (Site Engineer) вынужден приступить к установке в холодный период года из-за сильного отставания строительства. Единственным недостатком материала является то, что его надо устанавливать только в теплый период года, потому что зимой пленка теряет эластичность и для того чтобы подушку вставить в металлическую раму зимой потребуется 2 часа, а в летний период на эту работу потребовалось бы от 10 до 15минут. К весне подушки были установлены. Каждая подушка связана с компрессором, управление которым обеспечивает компьютер, подача воздуха осуществляется равномерно во все подушки, которые должны быть накачены до 70 см. высотой. Привлекли 400 человек для установки 83 подушки на команду. Натянули страховочную сетку для того, чтобы монтажники могли ходить по нему. Риск зимней установки подушек в условиях минус 30 градусов по Цельсию оказалась успешной. Наконец, был установлен большой шатер в мире.

Для осуществления мечты Бакминстера Фуллера об экологическом куполе, дизайнерам нужно было использовать возможности природы для нагрева и охлаждения. Летом, когда на улице до 35 градусов тепла, проблема заключается в охлаждении здания. Летом здание не превращается в гигантскую теплицу, так как поверхность пленки «ETFE» покрыта серебряными точками, это солнцезащитный штрих, который отражает избыточную солнечную энергию, наряду с этим, в здании используется естественный процесс образования тяги. Воздух под шатер поступает через воздухозаборные отверстия, установленные у основания здания по всему периметру здания, после воздух кондиционируется - очищается, охлаждается, увлажняется и потом попадает во внутреннее пространство через систему вентиляционных каналов, по мере нагревания воздух поднимается вверх и выходит через систему верхних отверстий, увлекаемые внешними воздушными потоками. Здание не кондиционируется целиком, а только там, где это необходимо, поэтому микроклимат регулируется общим пространством, где воздушные массы перемещаются из зоны повышенного давления воздуха в зоны пониженного давления, тем самым выровнивая температуру воздуха внутренних помещений центра.

Зимой, когда на улице минус 40 градусов, кровля «ETFE» действует как гигантское прозрачное пуховое одеяло, которое улавливает и пропускает солнечную энергию в аквапарк, где поддерживается высокая температура тропической зоны. Избыток тепла в зимний период направляется в подземный уровень паркинга для поддержания температуры не ниже плюс 5 градусов.

В этом проекте ничего не было традиционным или проверенным до этого, специалисты самого высокого уровня создали новое и действительно ранее не существовавшее решение, где нашли воплощение уникальный образ, уникальные инженерные конструкции, уникальные строительные материалы, технологии и способы, которыми его воздвигали.

Величайший архитектор современности Норман Фостер привел в согласованное действие несколько компаний из своей проектной империи «Фостер и партнеры», которые работали и проектировали в разных частях света. Это инженерная фирма «Buro Happold» в Лондоне во главе с главным инженером (Mike Cook) Майком Куком, архитектором его компании Найжелу Данси (Nigel Dancey), которые очень ответственно и профессионально подошли ко всем инновационным идеям проекта. Привлечение талантливого инженера и менеджера по строительству Салеми Гюрэла (Selami Gurel) из турецкой строительной фирмы «Sembol», участие которого подразумевало решение самых неординарных проблем. Он не побоялся поставить под удар свое имя, и рискнул поднять 145м., лежащую горизонтально на земле башню без крана. Это был научно-обоснованный и теоретически убедительный способ, который давал инженеру уверенность в положительном исходе, и что было впервые практически реализовано. Натяжка сети тросов крыши, которая должна быть сделана так, чтобы получился характерный силуэт, как по проекту, что было выполнено под руководством специалиста Алекса Лука. Участие фирмы «Vektor Foiltec», которая целый год разрабатывает в Бремене, в Германии покрытие из «ETFE» и китайская фирма, выполнившая заказ на раскрой и выполнение подушек покрытия из «ETFE» и наконец, ответственный за установку покрытия профессиональный монтажник и промышленный альпинист (Site Engineer) Мэт Вилсон (Matt Wilson). Уникальность в архитектуре это результат синтеза, соединения разных видов искусства в единое художественное целое, проявляющееся в новом уникальном художественном образе, исполненного технически и технологически уникально по последнему слову научно-технического прогресса.

Объемно-пространственная организация культурно-развлекательного центра «Хан Шатыр» представляет гигантский овальный в плане наклонный конус из натянутых тросов, покрытый сверху прозрачным новым материалом из «ETFE» с вытяжным отверстием на самом верху.

Художественный образ архитектуры сам по себе уникален, он очевиден и останется на все времена с образом культурно-развлекательного центра «Хан Шатыр», в то время как его скрытая техническая уникальность временна, потому что может быть повторена. Повтор художественного образа культурно-развлекательного центра «Хан Шатыр» смысла не имеет, потому что повтор породит только копию «Хан Шатыр».

Уникальность художественного образа культурно-развлекательного центра «Хан Шатра» определяется его единичностью, особую ценность представляет его красота, его архитектурно-художественный образ глубоко национален, его образ близок и понятен для культурных традиций казахов.

Объемно-пространственное решение культурно-развлекательного центра «Хан Шатыр» отражает взаимодействие архитектуры и окружающей среды, где создание огромного пространства с микроклиматом является актуальным решением в условиях экстремального климата Астаны, и возможно, это шаг не только к экологическому и энергоэффективному жилищу будущего, но и городам. На данный момент в архитектуре и архитектурной науке нет более прогрессивного, авангардного и устремленного в будущее архитектуры, чем архитектура экологического энергетически активного города Масдар, строительство которого началось в 2006г в ОАЭ, в 17 км. севернее г. Абу Даби, рядом с международным аэропортом по проекту Н.Фостера. Masdar - суперсовременный энергоавтономный город-сателлит Абу Даби запроектирован как единый энергоактивный компонент концентрированной застройки интегрированного урбанизма, где город это одно здание с населением в 100 тыс. человек. Масдар - самый яркий пример в области энергоэффективной и биоклиматической архитектуры с экологичными и жизнеподдерживающими зданиями, город с нулевым показателем отходов жизнедеятельности и строительных материалов с нулевым показателем энергозатрат. Лауреат притцкеровкой премии архитектор лорд Н. Фостер: «Я не понимаю, почему сегодня «Masdar» только один в мире, в то время как таких городов по всему миру должно быть как можно больше». Возможно, что в строительстве культурно-развлекательного центра «Хан Шатыр» в Астане Н.Фостер видел не только воплощение мечты своего учителя Б. Фуллера, но и как начало строительства городов будущего по всему миру и в Казахстане, в частности.

*Статья написана по материалам документального фильма Супер сооружения. «Самый большой шатер в мире» производства National Geographic.