XVIII окружная научная конференция
молодых исследователей
«Шаг в будущее»
Обыкновенное в необыкновенном:
геометрия в архитектуре.
Россия
Ханты – Мансийский автономный округ – Югра
Октябрьский район
посёлок Унъюган
Авторы работы:
Ярошук Василий
Мащенко Александр
муниципальное казенное
общеобразовательное учреждение
«Унъюганская средняя
общеобразовательная школа №2»,
Научный руководитель:
,
учитель математики,
муниципальное казенное
общеобразовательное учреждение
«Унъюганская средняя
общеобразовательная школа №2»
XVIII окружная научная конференция
молодых исследователей
«Шаг в будущее»
Обыкновенное в необыкновенном: геометрия в архитектуре
Ярошук Василий, Мащенко Александр
11 класс
Россия
Тюменская область
Ханты – Мансийский автономный округ – Югра
Октябрьский район
посёлок Унъюган
муниципальное казенное общеобразовательное учреждение
«Унъюганская средняя общеобразовательная школа №2».
Аннотация.
Целью данной работы является создание модели архитектурного комплекса на основе изучения воздействия геометрических форм, благотворно влияющих на физическое, творческое развитие личности и ее эмоциональное состояние.
В ней сочетаются исследовательские изыскания о том, что геометрия с архитектурой непосредственно связаны – геометрия является незаменимой частью архитектуры, одной из ее основ. В совокупности геометрия и архитектура способны повлиять на человека в независимости от его желания, воздействовать ненавязчиво, на его эмоции, сознание и поведение.
Геометрические формы определяют эстетические, эксплуатационные и прочностные свойства архитектурных сооружений разных времен и стилей. Причем для каждого архитектурного стиля характерен определенный набор геометрических форм зданий и сооружений в целом и их отдельных элементов. С развитием строительных технологий возможности применения геометрических форм расширяются. На примере исторических и современных зданий были проанализированы различные геометрические свойства в архитектуре.
Геометрия была рассмотрена как теоретическая база для создания модели архитектурного комплекса детского центра досуга и развития. Были сформулированы представления об объективности математических отношений, проявляющихся в архитектуре как в одной из форм отражения реальной действительности.
В данной работе выявление закономерностей и особенностей влияния геометрии архитектурно-пространственных интерьерных форм оказывает воздействие на возникновение желаний и побуждений к различным видам деятельности. Архитектурное окружение служит частью динамического целого, формирующего всю нашу жизнь. Оно влияет на человека в немалой степени и бессознательно, независимо от его желания.
XVIII окружная научная конференция
молодых исследователей
«Шаг в будущее»
Обыкновенное в необыкновенном: геометрия в архитектуре
Ярошук Василий, Мащенко Александр
11 класс
Россия
Тюменская область
Ханты – Мансийский автономный округ – Югра
Октябрьский район
посёлок Унъюган
муниципальное казенное общеобразовательное учреждение
«Унъюганская средняя общеобразовательная школа №2».
План исследований.
Проблема.
Феномен благотворного влияния геометрической формы, как оригинального архитектурного объекта, на эмоциональное и творческое состояние человека.
Актуальность темы.
Одной из современных экологических проблем за последние десятилетия стало негативное воздействие серых однотипных грубых построек на эмоциональное и душевное состояние человека.
Человек всегда стремился к идеализации природных форм, создавая свои творения на основе простых геометрических фигур, однако их переизбыток в архитектуре XX века перешел в новое качество - обеднения визуальной эмоциональной среды, которое всегда преодолевалось многообразием и сложностью форм.
Актуальность темы исследования состоит в необходимости более глубокого осмысления отношения человека к геометрическим формам в архитектуре как средству позитивного воздействия на психоэмоциональное состояние.
В научно - популярной и специальной литературе по данной теме есть сведения о том, что архитектурно-пространственная форма должна быть такова, чтобы обеспечивать психологический комфорт для любой деятельности, «смысл процесса должен передаваться организацией внешней формы — в этом заключается образность и информативность среды» (Профессор ).
Цель исследования: изучение свойств геометрических фигур для создания модели архитектурного комплекса, благотворно влияющего на физическое, творческое развитие личности и ее эмоциональное состояние.
Объект исследования: геометрические фигуры, оказывающие на человека положительное воздействие, в системе архитектурно-пространственных форм.
Задачи:
1. Изучить научно-популярную, специальную литературу по данной теме.
2. Установить взаимосвязь между геометрическими характеристиками архитектурно-пространственной формы и внутренним состоянием человека.
3. Выявить предпочтения архитектурных форм обучающимися МКОУ «Унъюганская СОШ №2» посредством опроса.
4. Разработать модель архитектурного комплекса детского центра досуга и развития.
5. Обосновать результаты изучения теории с разработанной моделью архитектурного комплекса.
Гипотеза: проектирование нестандартных архитектурных сооружений, основанных на разнообразии использованных геометрических форм, влияет на физическое, творческое развитие личности и ее эмоциональное состояние.
Методы исследования.
1. Работа с научно-популярной и специальной литературой.
Для сбора информации и проведения исследования была изучена научно-популярная и специальная литература по данной теме.
2. Анкетирование.
Для выявления предпочтения учащимися архитектурных форм в строении, была разработана анкета и проведено анкетирование среди учащихся 5-11 классов.
3. Анализ.
На основе анализа информации из научной литературы, анкет, рисунков, была создана модель архитектурного комплекса детского центра досуга и развития
4.Метод измерения.
Для создания модели архитектурного комплекса было использовано правило «Золотого сечения» и симметрии расположения фигур.
5.Метод сравнения.
При рассмотрении иллюстраций архитектурных зданий разных времён и эпох определяли особенности конструкций и использование геометрических фигур.
6.Беседа.
Была проведена беседа с обучающимися с целью выяснения самых распространенных и необыкновенных геометрических форм для создания архитектурной модели Дома детского досуга и развития.
XVIII окружная научная конференция
молодых исследователей
«Шаг в будущее»
Обыкновенное в необыкновенном: геометрия в архитектуре
Ярошук Василий, Мащенко Александр
11 класс
Россия
Тюменская область
Ханты – Мансийский автономный округ – Югра
Октябрьский район
посёлок Унъюган
муниципальное казенное общеобразовательное учреждение
«Унъюганская средняя общеобразовательная школа №2».
«Прошли века, но роль геометрии
не изменилась. Она по-прежнему
остается грамматикой архитектора»
Ле Корбюзье
Теоретические и исторические основы геометрии в архитектуре.
Первые геометрические понятия возникли в доисторические времена. Разные формы материальных тел наблюдал человек в природе: формы растений, животных, гор, извилин рек, круга и серпа луны и т. п. Однако он не только пассивно наблюдал природу, но и практически осваивал и использовал ее богатства. В процессе практической деятельности он накапливал геометрические сведения. Материальные потребности побуждали людей изготовлять орудия труда, обтесывать камни и строить жилища…
Геометрические фигуры интересовали наших предков не только потому, что помогали решать практические задачи. Некоторые из фигур имели для людей магическое значение. Так, треугольник считался символом жизни, смерти и возрождения; квадрат – символом стабильности. Вселенную, бесконечность обозначали правильным пятиугольником – пентагоном, правильный шестиугольник – гексагон являлся символом красоты и гармонии. Круг – знаком совершенства.
Круг является первоначалом всего. Это форма, с которой начинается освоение Мира. Помимо археологических данных по использованию формы круга, мы можем говорить также о первоначальности освоения этой формы ребенком - это первая форма, которую он отображает в своих рисунках. Округлые формы стояли у истоков человеческой жизнедеятельности.
Большинство городов древнего Египта имело округлую форму зданий. Это можно видеть по сохранившимся руинам древних кольцевых укреплений Эль-Каба (илл.1 Приложение 1), а также по сохранившемуся древнему графическому изображению города — иероглифу в виде круга. Египтяне в древности, создавая свои графические знаки, стремились передать в них наиболее характерные и выразительные черты. Исходя из этого, мы можем считать, что еще в додинастическом Египте наиболее многочисленными были круглые поселения, впоследствии уступившие свое место прямоугольным.
На смену рассмотренным древнеегипетским постройкам пришли сооружения, созданные по стоечно-балочной системе. С точки зрения геометрии они похожи на многогранник, который получится, если на два вертикально стоящих прямоугольных параллелепипеда поставить еще один прямоугольный параллелепипед (илл. 2 Приложение 1). Элементы этой системы (стойки) могут быть цилиндрическими и коническими (колонны). Это основные геометрические признаки античной архитектуры (архитектуры Древней Греции и Рима) (илл. 3 Приложение 1). Римляне впервые стали строить «типовые» города, прообразом которых явились римские военные лагеря. Прокладывались две перпендикулярные улицы — кардо и декуманум, на перекрестье которых возводили центр города. Городская планировка подчинялась строго продуманной схеме.
Архитектурные сооружения состоят из отдельных деталей, каждая из которых строится на базе определенных геометрических фигур либо на их комбинации. Кроме того, форма любого архитектурного сооружения имеет своей моделью определенную геометрическую фигуру. Математик бы сказал, что данное сооружение «вписывается» в геометрическую фигуру.
Конечно, говорить о соответствии архитектурных форм геометрическим фигурам можно только приближенно. В архитектуре используются почти все геометрические фигуры. Выбор использования той или иной фигуры в архитектурном сооружении зависит от множества факторов: эстетичного внешнего вида здания, его прочности, удобства в эксплуатации и т. д. Основные требования к архитектурным сооружениям, сформулированные древнеримским теоретиком архитектуры Витрувием, звучат так: «прочность, польза, красота». Каждая геометрическая фигура обладает уникальным, с точки зрения архитектуры, набором свойств.
Считается, что каждая фигура имеет свою символику, которая может влиять на человека и его судьбу, но не всегда благоприятно. В учении фен-шуй формы зданий в виде букв Г, Т и П считаются неблагоприятными, так как могут вызвать неприятности из-за своей несбалансированности и неуравновешенности. А вот здания округлой формы наоборот являются благоприятными, потому что символизируют полноту и удовлетворенность. Также благоприятными считаются симметричные формы и те, которые сбалансированы вокруг своей оси. Такие здания приносят удачу. Треугольные здания в отличие от округлых считаются неблагоприятными, так как считается, что треугольник – неудачный символ. Крест является также неудачной формой, так как считается не полной фигурой. Самым удачным выбором являются простые фигуры, которые имеют правильную форму. Считается, что они приносят хорошую прибыль людям, работающим и живущим в них. Если же здание имеет нестандартную форму, то необходимо заполнить недостающие части, чтоб здание стало полноценным. В этом могут помочь зеленые насаждения и правильно спланированное освещение.
Человек всегда стремился к идеализации природных форм, создавая свои творения на основе простых геометрических фигур, однако их переизбыток в архитектуре XX века перешел в новое качество - обеднения визуальной эмоциональной среды, которое всегда преодолевалось многообразием и сложностью форм. Соответственно, если оценивать архитектуру начала XXI века, то можно увидеть, что она выходит из рамок элементарной геометрии и развивается в сторону усложнения составляющих структур. Более того, в проектах последних лет наблюдается чрезмерное увлечение почти полной свободой формотворчества, которую предоставляют архитектору строительные технологии, свободой, сводящей творчество к соревнованию в необычности и новизне.
В современной архитектуре исследуются теоретические и практические проблемы соразмерных отношений между антропометрическими данными и средой, создаваемой для человека. В предложенной французским архитектором Ле Корбюзье системе "Модулор", приводящей пропорции человеческого тела к "золотому сечению", сделана попытка связать строительные размеры с человеком, установить соразмерность архитектуры человеку.
Например:
1. Куб является основой строения, названного Хабитат 67 (илл. 4 Приложение 1), выполненного в Канаде. В материальном смысле, куб - символ стабильности. Что касается его мистического значения, то куб является символом мудрости, истины и нравственного совершенства. 354 куба, наращенных друг на друга, позволили создать это серое (по цвету, а не по сути) здание со 146 квартирами, парящими между небом и землей, между городом и реками, между зеленью и светом.
2. Всем известно, как много огромных рукотворных пирамид разбросано по всему миру. На территории Египта насчитывается 34 пирамиды, в Латинской Америке – 16. В Тибете в августе – октябре 1999 года группой уфимских учёных , , ёрстовым, было обнаружено более 100 пирамид и различных монументов, чётко ориентированных по сторонам света, и расположенных вокруг основной пирамиды высотой 6714 метров (священная гора Кайлас). Ученых поразило огромное многообразие форм и размеров пирамид. Зафиксировано благотворное воздействие пирамид на кофе, чай, специи, вино, напитки, парфюмерные изделия, косметику и т. п.
В научной литературе все больше информации о влиянии пирамид и пирамидальных структур на организм и здоровье человека. Почему ее форма столь необычным образом воздействует на окружающий мир и на человека? Почему энергетика пирамиды действует на человека оздоравливающе, а на патогенные микроорганизмы угнетающе?
Согласно теории гармонического резонанса, излагаемой - профессиональным архитектором, автором книги "Архитектор Фараона", пирамида является резонатором и генератором одновременно. Исходя из этого, пирамида представляет собой систему перехода энергии и информации из одного пространства и состояния в другое.
При этом разные формы пирамид по-разному воздействуют на пространство и человека, и наиболее интенсивное влияние оказывают пирамиды, построенные в пропорциях «Золотого сечения» (рис.5 Приложение 1). Именно поэтому большинство пирамид древности строились в «божественной пропорции». Такая форма наиболее благотворным образом «вписывается» в энергоинформационную и физическую структуру человека. «Золотым сечением» (делением), «божественной пропорцией» называли математики древности и средневековья деление отрезка, при котором длина всего отрезка так относится к длине его большей части, как длина большей части к меньшей. Это отношение приближенно равно 1,618 или 8/5.
По мнению многих учёных, пирамиды способны концентрировать тонкие виды энергий, а сочетание их с «зеркалами времени» может оказывать сильное влияние на континуум «пространство – информация - время».
Воздействие зеркальной пирамиды на человека просто поражает! Множество наблюдений показало, что пирамида оказывает значительный эффект в восстановлении энергоинформационной структуры человека, его биополя, здоровья. Одним из феноменов зеркальной пирамиды стал эффект омоложения, который проявляется как в изменениях функционального состояния организма, так и во внешних проявлениях – уменьшению морщин, повышению тонуса кожных покровов (илл. 6 Приложение 1).
И никакой мистики здесь нет. Физика процессов, проходящих вокруг пирамиды, сейчас изучается многими учеными, которые подтверждают, что пирамиды способны оказывать мощное влияние на время, информационные и энергетические потоки, на физические свойства пространства. Пирамиды не только преобразовывают, но и генерируют энергию естественного происхождения, наиболее благоприятную для жизнедеятельности человека.
При проектировании архитектурных сооружений необходимо учитывать и свойства симметрии. Симметрия воспринимается человеком как проявление закономерности, а значит внутреннего порядка. Внешне этот внутренний порядок воспринимается как красота. Симметричные объекты обладают высокой степенью целесообразности – ведь симметричные предметы обладают большей устойчивостью и равной функциональностью в разных направлениях. Все это привело человека к мысли о том, что красивое сооружение должно быть симметричным (илл. 7 приложение 1).
Соблюдение симметрии является первым правилом архитектора при проектировании любого сооружения. Памятники архитектуры, получившие широкую известность как образцы пропорциональности и гармонии, буквально пронизаны математикой, численными расчетами и геометрией.
Исследования показали, что все виды симметрии используются при проектировании и конструировании архитектурных сооружений и оформлении фасадов зданий.
В произведениях архитектуры, в которых просматривается золотая пропорция и свойства симметрии, ощущается гармония и красота. Они вызывают у нас чувство восхищения, радости.
Практика поколений строителей, опыт, передавшийся по наследству, способствовали сложению определенных правил, устойчивых приёмов выполнения геометрических очертаний зданий на участке.
Архитектурно-художественная выразительность зданий детский учреждений должна иметь хорошие пропорции как всего объема в целом, так и его отдельных частей.
Детские учреждения являются основными звеньями в общественном воспитании детей. Каждое из них отличается своей архитектурной композицией, которую формируют взаимосвязи между отдельными группами помещений. По этому признаку здания детских учреждений делятся на здания централизованного типа с внутренней связью между отдельными группами помещений; здания блокированного типа со связью между отдельными группами помещений по отапливаемому переходу; здания павильонного типа со связью через участок или по крытым не отапливаемым переходам. Существует также ряд промежуточных типов зданий, к которым относятся, например, здания галерейного типа со связью между групповыми ячейками и обслуживающими помещениями по открытой или остекленной галерее.
Исследование практического применения законов геометрии.
С недавнего времени в нашем регионе (особенно в городе Ханты-Мансийске, илл. 8 Приложение 1) производится строительство новых зданий, отличающихся друг от друга яркой цветовой гаммой и нестандартной архитектурной формой, вызывающих позитивные эмоции. И у нас появилась мечта: почему бы и в маленьком таежном поселке не построить необычное, удивительное здание, которое будет источником радости, творчества и поможет развивать юные дарования Югры.
Когда мы идем по улицам нашего посёлка, то вряд ли задумываемся, что всюду нас окружают геометрические фигуры. Это самые обыкновенные дома, они состоят из кубов, параллелепипедов. Большинство жилых зданий нашего поселка представляют собой так называемые «коробочки», рядом с которыми детская площадка: песочница квадратной формы, турник в виде перпендикулярных прямых, разные ломаные, окружности и т. д. А между тем – геометрия даёт прекрасные возможности для воплощения самых смелых идей в строительстве зданий нового поколения (илл. 9 Приложение 1).
Именно поэтому, учитывая изученный материал и анализируя результаты опроса обучающихся, мы выбрали нестандартную форму и структуру архитектурного сооружения.
Нами было проведено анкетирование, благодаря которому мы выяснили влияние типовых и нестандартных зданий на эмоциональное состояние человека (приложение 2). Анкетирование проводилось среди 100 учащихся 5,6,8,9-11-х классов, 66 % респондентов ответили, что их привлекают здания в необычной геометрической форме (приложение 3). На вопрос о влиянии цвета и дизайна современных зданий на человека 54 % респондентов ответили, что такие здания вызывают у них позитивные эмоции (приложение 3).
В своей работе мы рассмотрели модель детского центра досуга и развития, так как необходимость такого объекта в нашем поселке является актуальной (илл.10 Приложение 1). Сегодня на территории п. Унъюган функционирует Дом детского творчества, расположенный в здании, введённом в эксплуатацию в 1968 году, «П» образной формы, которая считается неблагоприятной из-за своей несбалансированности и неуравновешенности, является также неудачной формой, так как считается не полной фигурой.
Модель нашего комплекса состоит из главного трехэтажного корпуса и четырех двухэтажных, соединенных теплыми переходами. Архитектурные формы выдержаны в стиле «хай-тек», для него характерна большая площадь застекленной поверхности, ажурные формы из металлических конструкций, в форме пирамид, цилиндров, многоугольников.
В архитектуре комплекса используются несколько геометрических фигур: правильная восьмиугольная призма, цилиндр, шар, правильная шестиугольная пирамида, пятиугольная призма, которые влияют на эмоциональное и творческое состояние человека. Структура созданного сооружения обладает зеркальной (осевой) симметрией как в целом, так и в отдельно взятом корпусе, потому что здания округлой формы являются благоприятными, символизируют полноту и удовлетворенность. Также благоприятными считаются симметричные формы, которые сбалансированы вокруг своей оси. Простые фигуры самый удачный выбор для детского архитектурного комплекса, так как имеют правильную форму. Именно они заложены в основу предложенной модели (илл.11 Приложение 1). При проектировании особое внимание привлекали модульная система и «золотое сечение» («божественная пропорция»).
Высота главного корпуса (21 м.) относится к высоте шарообразного купола (13 м.) в отношении золотого сечения (21/13≈1,62≈d, 34/21≈1,62≈d). В пропорции золотого сечения находятся и другие корпуса комплекса (14/9≈1,62≈d, 23/14≈1,62≈d), (илл. 12 Приложение 1).
Заключение.
Благодаря проведенным исследованиям можно сделать следующие выводы:
1. Изучение научно-популярной и специальной литературы позволило определить влияние геометрических форм, как оригинального архитектурного объекта, на эмоциональное и творческое состояние человека.
2. Установленная взаимосвязь между геометрическими характеристиками архитектурно-пространственных форм и внутренним состоянием человека способствовала более глубокому осмыслению отношения человека к геометрическим формам в архитектуре как средству позитивного воздействия на психоэмоциональное состояние.
3. Выявленные предпочтения архитектурных форм обучающимися стали основой разработанной модели архитектурного комплекса детского центра досуга и развития.
4. В разработанной модели архитектурного комплекса используются несколько геометрических фигур: правильная восьмиугольная призма, цилиндр, шар, правильная шестиугольная пирамида, пятиугольная призма, которые влияют на эмоциональное и творческое состояние человека.
На основании проведенных исследований мы составили рекомендации для дальнейшего развития проекта Администрации с. п. Унъюган:
1. Внести в дальнейшее планирование архитектуры посёлка объектов необычных геометрических форм.
2. При проектировании зданий учитывать свойства геометрических фигур округлой и правильной формы, благотворно влияющих на человека.
3. Прислушаться к мнению обучающихся МКОУ «Унъюганская СОШ №2» и изыскать средства для планирования и строительства нового нестандартного архитектурного комплекса детского центра досуга и развития.
4. Рекомендуем расположить:
в корпусах цилиндрической формы - студии хореографии, фехтования, восточных единоборств, актовый зал и кинотеатр;
в центральном корпусе – бассейн (на цокольном этаже) для занятий водными видами спорта, центр искусств и планетарий (шарообразная часть здания).
Литература.
1. и др. «Геометрия 10-11» - М.: «Просвящение», 2008г.
2.Детская энциклопедия. т.2 – М.: «Педагогика», 1972г.
3.www. *****
4.http://rusnauka. *****
5.http://*****
6.http://*****
7.www. *****
8.www. *****
