Физиканы архитектурада колдонуу
Архитектура – бул эстетикалык жактан жагымдуу жана функционалдуу имараттарды долбоорлоо искусствосу гана эмес, ошондой эле физика сыяктуу татаал илимий тармактарды камтыйт. Физика имараттардын коопсуз, ыңгайлуу жана натыйжалуу болушун камсыз кылууда чечүүчү ролду ойнойт. Бул макалада биз физиканын архитектурадагы ар кандай колдонулушун, анын ичинде имараттардын конструкцияларын, энергияны, акустиканы жана жылуулукту сактоону карайбыз.
Имараттын түзүлүшү
Физиканы архитектурага колдонуунун негизги аспектилеринин бири - курулуш конструкцияларын түшүнүү. Физика имараттардын ар кандай күчтөргө, гравитациялык жана каптал күчтөргө, мисалы, шамал жана жер титирөөгө кандайча туруштук берерине негизделген. Механиканын негизги принциптери , мисалы, чыңалуу, деформация жана материалдардын деформациясы, физиканы изилдөөдөн келип чыгат.
Ньютондун мыйзамдары имарат конструкцияларына таасир этүүчү күчтөрдү эсептөө үчүн колдонулат. Көпүрөлөрдү, бийик имараттарды же башка курулуштарды долбоорлоодо архитектуралык инженерлер конструкциялык материалдар башынан өткөргөн чыңалууларды жана моменттерди талдап чыгышы керек. Мисалы, Ньютондун үчүнчү мыйзамы ("ар бир аракет үчүн бирдей жана карама-каршы реакция бар") дубалдар чатырды жана пайдубалдар бүтүндөй имаратты кантип кармап тураарын түшүнүү үчүн негиз болуп берет.
Инерция моменти архитектурадагы дагы бир маанилүү физикалык түшүнүк. Ал объекттин ичиндеги массанын бөлүштүрүлүшү анын моментине кандай таасир этерин сүрөттөйт, бул конструкциянын жүктөмдөргө туруктуулугун аныктоодо маанилүү. Көп кабаттуу имараттарда компьютердик симуляциялар бул принципти имараттардын шамал же жер титирөө жүктөмдөрүнүн астында кантип ийилерин же термелерин алдын ала айтуу үчүн колдонот.
Энергия жана энергиянын натыйжалуулугу
Заманбап архитектурада энергияны үнөмдөө негизги багыт болуп саналат. Термодинамикалык физика энергияны үнөмдөөчү имараттарды долбоорлоодо чечүүчү ролду ойнойт. Имараттардын ресурстарды оптималдуу пайдалануусун камсыз кылуу үчүн энергияны үнөмдөө принциптери колдонулат .
Жылуулук изоляциясы жылуулук өткөрүмдүүлүк түшүнүгүн колдонот. Изоляция материалдары имараттын ичине жана сыртына жылуулук агымын азайтуу жөндөмүнө жараша тандалат. Айнек буласы, полистирол көбүгү жана минералдык жүн кышында жылуулук жоготуусун азайтуу жана жайында салкындыкты сактоо үчүн колдонулган изоляция материалдарынын айрым мисалдары болуп саналат.
Күн энергиясы дагы негизги багыт болуп саналат, анткени имараттарды долбоорлоодо күн батареялары барган сайын кеңири колдонулуп келет. Күн нурун электр энергиясына айландыруучу фотоэлектрика принциби кванттык физика менен жөнгө салынат. Бул панелдер жыл бою күн нурунун интенсивдүүлүгүн максималдуу түрдө жогорулатуу үчүн эсептелген белгилүү бир бурчтарда жайгаштырылат.
акустикалык
Жогорку сапаттагы акустикалык дизайн концерт залдары, театрлар жана лекция залдары сыяктуу имараттарда үндүн ыңгайлуулугун камсыз кылат. Акустиканын физикасы архитекторлорго үндүн ар кандай мейкиндиктерде жана материалдарда кандайча иштээрин түшүнүүгө жардам берет.
Үндүн чагылышы жана сиңирилиши архитектуралык акустикадагы негизги түшүнүктөр болуп саналат. Бетон же айнек сыяктуу катуу беттер үндү чагылдырат, ал эми килем же акустикалык панелдер сыяктуу жумшак материалдар аны сиңирип алат. Каалаган акустикалык чөйрөнү түзүү үчүн материалдардын айкалышы тандалып алынат. Мисалы, аудиториялар үндүн ашыкча жаңырбашы, бирок өтө жумшак болбошу үчүн жантайыңкы беттер жана үндү сиңирүүчү материалдар менен иштелип чыккан.
Реверберация убактысы (RT) - бөлмөнүн акустикалык дизайнында кеңири эсептелген параметр. RT - бул үн булагы токтотулгандан кийин үндүн 60 дБга төмөндөшү үчүн талап кылынган убакыт. Ар кандай бөлмөлөрдө ар кандай RTлер талап кылынат; концерттик залдарда, адатта, музыканы күчөтүү үчүн узунураак RTлер болот, ал эми жыйындар бөлмөлөрүндө сүйлөөнү тактоо үчүн төмөнкү RTлер талап кылынат.
Термикалык ыңгайлуулук
Жылуулуктун ыңгайлуулугу имараттын жашоочуларынын ыңгайлуулугуна жана өндүрүмдүүлүгүнө таасир этүүчү маанилүү фактор болуп саналат. Имараттарды долбоорлоодо термодинамиканы жана жылуулук алмашуу физикасын колдонуу оптималдуу жылуулук шарттарына жетүү үчүн чечүүчү ролду ойнойт.
HVAC (жылытуу, желдетүү жана кондиционерлөө) системалары физика принциптерин колдонуу менен иштелип чыккан. Жылуулук алмашуу (конвекция, өткөрүмдүүлүк жана нурлануу) жана суюктук динамикасы имараттын ичиндеги температураны, нымдуулукту жана аба агымын натыйжалуу жөнгө сала турган системаларды долбоорлоо үчүн колдонулат. Аба бөлүштүрүү ар бир бөлмөдө ыңгайлуу аймак, тактап айтканда, температуранын, салыштырмалуу нымдуулуктун жана аба агымынын ылдамдыгынын айкалышы болуп, анда жашагандар үчүн ыңгайлуу чөйрөнү түзө тургандай кылып уюштурулушу керек.
Табигый желдетүү суюктук динамикасын жана термодинамиканы түздөн-түз колдонуу болуп саналат. Кайчылаш желдетүү, мында таза аба имараттын бир тарабынан кирип, экинчи тарабынан чыгат, ал басым айырмачылыктарын жана табигый аба агымын колдонуп, имараттын ичиндеги абаны муздатат жана сергитет.
Компьютердик симуляция жана заманбап технологиялар
CAD (Компьютердик жардам менен долбоорлоо) программалык камсыздоосу жана имараттарды маалымат менен моделдөө (BIM) сыяктуу компьютерлештирилген технологиялардын өнүгүшү физиканы архитектурада колдонууну жогорку деңгээлге көтөрдү.
Структура жана жүктү симуляциялоодо конструкциялардын ар кандай жүк жана чыңалуу шарттарында кандай иштээрин моделдөөчү программалык камсыздоо колдонулат. Чектүү элементтерди талдоо (FEA) материалдык чыңалууларды жана деформацияларды деталдуу талдоо мүмкүнчүлүгүн берет, бул конструкциянын катуу шамал, жер титирөө же ал тургай жарылуулар сыяктуу ар кандай сценарийлерге туруктуулугун аныктоого жардам берет.
Энергия жана термодинамикалык моделдөө архитекторлорго жана инженерлерге энергияны үнөмдөөчү имараттарды долбоорлоого жардам берет. Бул симуляциялар энергияны керектөөнү эсептөө жана жылуулук ыңгайлуулугун алдын ала айтуу үчүн имараттын багыты, дубал материалдары, терезелердин түрлөрү жана HVAC системалары сыяктуу факторлорду эске алат.
Акустикалык симуляция архитекторлорго долбоорлонгон мейкиндикте үндүн курулушка чейин кандай угуларын угууга мүмкүндүк берет. Бул, айрыкча, үн сапаты маанилүү болгон концерт залдарын, театрларды же конференц-залдарды долбоорлоодо пайдалуу.
Корутунду
Жалпысынан алганда, физиканы архитектурада колдонуу искусство менен илимдин кемчиликсиз интеграциясы болуп саналат. Физика имараттардын коопсуз жана туруктуу курулуштарын камсыз кылууга гана жардам бербестен, энергияны үнөмдөө, акустика жана жылуулук ыңгайлуулугунда инновацияларды да илгерилетет. Физикалык принциптерди терең түшүнүү жана заманбап технологияларды колдонуу аркылуу архитекторлор кооз жана функционалдуу гана эмес, ошондой эле энергияны үнөмдөөчү жана экологиялык жактан таза имараттарды кура алышат. Ошентип, физика заманбап архитектурада эстетика менен функционалдуулукту бириктирген негизги күч болуп кызмат кылат.
