11054

конструктивно новыми типами сводов невиданно большие пространства соборов и создавать головокружительно высокие потолки.

Рис.1.3. Два варианта распределения нагрузок: романика и готика.

Рис. 1.4. Готический свод после землетрясения: обрушился кирпичный криволинейный потолок (запалубка), а рёбра-нервюры, на которых держалась кладка потолка, выстояли.

Наконец, следующая и на сегодняшний день завершающая веха в эволюции сводов наступила в XIX веке с изобретением железобетона. Если до этого инженерам приходилось расчитывать своды, выложенные по опалубке из кирпича с помощью цемента, или из камня с помощью бетона (а они могли рассыпаться в случае неудачных расчетов или ошибок в кладке), то теперь бетон армируется железом и формуется в заливочных формах. Это придало ему необыкновенную прочность, а также дало максимальную свободу фантазии архитекторов. Со 2-й половины XIX в. своды нередко создавались из металлических конструкций. В ХХ в. появились различные типы монолитных и сборных железобетонных тонкостенных сводов-оболочек сложной конструкции. Они применяются для

11

покрытий большепролётных зданий и сооружений. С середины ХХ в. распространяются также деревянные клеёные сводчатые конструкции.

Сводчатые перекрытия на протяжении веков использовались, в первую очередь, для религиозных и общественных помещений, поскольку при правильном расчете свода он может покрыть огромное пространство — в то время как балка, вне зависимости от материала, имеет предел длины. (Именно поэтому в частном строительстве, даже в тех же панельных домах, до сих пор преобладает балочностоечная система, так как там нет нужды в большом метраже и высоких потолках). Наибольшее разнообразие видов сводов демонстрирует сакральная архитектура, которая обязана была совмещать вместительность и красоту.

12

2. Конструктивное устройство сводчатых конструкций

Так что же такое свод? Свод – это образующее вогнутую криволинейную поверхность перекрытие помещений, опорные точки которого находятся ниже всех остальных точек его поверхности.

Своды позволяют перекрывать значительные пространства без дополнительных промежуточных опор, используются преимущественно в круглых, многоугольных или эллиптических в плане помещениях. Сводчатые конструкции превышают пролеты больше, чем вдвое, по сравнению с балочными покрытиями облегчая при этом все элементы и обеспечивая этим разнообразие технических преимуществ по сравнению с плоским балочным перекрытием.

Своды, как правило, испытывают нагрузку от собственного веса, плюс от находящихся выше конструктивных элементов здания (и погодных воздействий). Под нагрузкой свод работает преимущественно на сжатие. Возникшее вертикальное усилие сжатия своды передают на свои опоры. Во многих видах сводов возникает дополнительное усилие — горизонтальное, т.е. они начинают работать еще и на распор. Горизонтальный распор может быть минимальным, или же погашаться в теле кольцевой затяжки или иной заложенной в теле свода арматуры.

Своды подразделяют на:

Повышенные — отношение стрелы свода подъема, к пролету свода более ½. Пониженные — отношение стрелы свода к пролету колеблется от ¼до ½. Плоские — отношение меньше ¼.

В зависимости от вида, свод может иметь следующие элементы:

Замок, замковый камень, ключ свода — средний клинчатый камень в щелыге арки или свода. Иногда подчеркивается декором.

Зеркало — горизонтальная, плоская плоскость зеркального свода, потолочный плафон. (Изначально — любая гладкая поверхность плит в каменной кладке). Лотки — криволинейная плоскость свода, одним концом опирающаяся на стену, а другими — смыкающаяся с остальными лотками, т.е. часть свода, имеющая форму отрезка полуцилиндрической поверхности, рассеченной двумя взаимно пересекающимися плоскостями.

13

Паддуги (падуги) — боковые цилиндрические части сомкнутого свода, в зеркальном своде — находится под зеркалом. Изначально — большая выкружка над карнизом, служащая переходом от стены к потолку.

Пазуха свода — пространство между наружными поверхностями смежных сводов, или сводом и стеной.

Паруса — сферический треугольник, обеспечивающий переход от квадратного в плане подкупольного пространства к окружности.

Подпружная арка — упорная арка, поддерживающая свод.

Пролёт свода — его ширина

Пята свода — нижняя часть арки, свода, опирающаяся на стену или столб; или же верхний камень опоры, на котором покоится арка или свод.

Распалубки — выемка в своде в виде сферического треугольника. Образуется пересечением двух взаимно перпендикулярных криволинейных поверхностей (обычно разного радиуса). Может быть либо частью свода, либо дополнительным сводом, врезаным в основной свод. Устраивается над дверными и оконными проемами при расположении верхней точки проема выше пяты свода.

Стрела свода — расстояние от оси арки в ключе до хорды, соединяющей центры ее пят.

Шелыга (щалыга) — верхняя линия или хребет свода. Также — непрерывный ряд замковых камней (ключ свода).

Щека свода (люнет) — торец свода, его срез Щековая арка — подпружная боковая арка крестового свода, расположенная по сторонам прямоугольника его плана.

Щековая стена — торцовая стена помещения, перекрытого цилиндрическим сводом, нагрузки не испытывает.

Готические конструкции:

Нервюры — ребро готического каркасного свода. Делятся на:

o Ожива — диагональная арка. Почти всегда полуциркульная. o Тьерсерон — дополнительная нервюра, идущая от опоры и

поддерживающие посередине лиерны.

14

o Лиерны — дополнительная нервюра, идщая от точки пересечения ожив к щелыге щековых арок.

o Контрлиерны — поперечные нервюры, связывающие между собой основные (т.е. оживы, лиерны и тьерсероны).

Запалубка — в нервюрном своде заполнение между нервюрами.

15

3. Многообразие сводчатых конструкций

За все время использования сводчатых конструкций было создано необычайно много конструкций имеющих отличительные признаки. Благодаря этим признакам эти разновидности конструкции получили определенные названия. В таблице 1.1 приведены самые распространенные конструкции сводчатых перекрытий и даны определения.

Таблица 1.1

Цилиндрический свод — образует в поперечном сечении полукруг (или половину эллипса, параболы, проч). Это простейший и наиболее распространённый вид сводов. Перекрытие в нём опирается на параллельно расположенные опоры — две стены, ряд столбов или аркады. В зависимости от профиля арки, лёгшей в основание, бывают:

∙полуциркульные

∙стрельчатые

∙коробовые

∙эллиптические

∙параболические

Коробовый свод — разновидность цилиндрического свода; отличается от него тем, что образует в поперечном сечении не простую дугу, а трехцентровую или многоцентровую коробовую кривую. Он имеет большой распор, обычно погашаемых металлическими связями, и служит для перекрытия более обширных по площади помещений, нежели цилиндрический свод.

Цилиндрический свод с распалубками — свод, образованный путем пересечения под прямым углом одного свода с другими меньшего пролета и меньшей высоты, т.е. — с образованием распалубок.

Крестовый свод — образуется путем пересечения двух сводов цилиндрической или коробовой формы одинаковой высоты под прямым углом. Применялся для перекрытия квадратных, а иногда прямоугольных в плане помещений. Он может опираться на свободностоящие опоры, что позволяет сосредоточить в плане давление только на угловых опорах. Данное определение является уточненным для одного частного случая. В главе где проводится анализ крестового свода дается более полное определение.

16

Сомкнутый свод — образуется наклонными по заданной кривой продолжениями стен — лотками (щеками), которые опираются по всему периметру на стены и сходятся в горизонтальной шелыге свода при прямоугольном плане или в одной точке при перекрытии квадратного в плане помещения (в последнем случае также может также называться «монастырским»). Передает на стены вертикальное давление и распор по всей длине. Был известен в архитектуре Средней Азии, Рима и готике, но применялся редко, более широко распространился в архитектуре Возрождения.

∙ Свод сомкнутый с распалубками — наличие распалубок по осям лотков меняет конструктивную систему свода: усилия передаются на углы.

Зеркальный свод — отличается от сомкнутого тем, что его верхняя часть представляет собой плоскую горизонтальную плиту-плафон (т.н. «зеркало»). Обычно она отделяется от паддуг (боковых граней) четкой рамой и часто используется для живописи. Подобный свод часто применяется в декоративных целях, в то время как само помещение на самом деле божет быть перекрыто балочной или стропильной конструкцией, к которой подвешивается ложный свод. Получил наибольшее распространение в эпоху Возрождения.

Парусный свод — вспарушенный свод на четырех опорах. Образуется отсечением пертикальными плоскостями частей сферической поверхности купола. Условно расчленен на две зоны: нижнюю — несущую, и верхнюю — несомую пологую часть сферы, называемую скуфьей. Иногда скуфье придавали полуциркульную форму.

Крещатый свод — сомкнутый свод, прорезанный двумя пересекающимися крест-накрест сводами иной формы, на пересечении которых стоит световой барабан.

Купольный свод — представляет собой полушарие, обычно опирается на цилиндрический в плане барабан или на полукруглые в плане стены апсид. В последнем случае называется полукупольным сводом или конхой.

Купол на парусах (свод на парусах, парусный свод) — образуется отсечением вертикальными плоскостями частей сферической поверхности купола (без барабана).

Крестово-купольный свод — купол, водруженный на крестовое перекрытие (с барабаном).

17

Ступенчатый свод — тип свода, применявшийся для перекрытия небольших бесстолпных церквей при помощи системы поперечных арок, расположенных ступенями, на которые опираются ступенчатые арочки, расположенные в продольном направлении, образуя в центре открытый квадрат, завершенный световым барабаном.

Так же существуют:

Ложный свод — древнейший вид свода. Образуется постепенным напуском внутрь горизонтальных рядов кладки. Не дает горизонтального распора.

Бочарный свод, свод двоякой кривизны — поверхность свода образуется движением плоской кривой, образующей по кривой направляющей.

Клинчатый свод — выкладывался из камней клинообразной формы или имел клинообразные швы между камнями.

Полукупольный свод (конха) — отсеченная горизонтальной и вертикальной плоскосью часть сферы.

Сетчатый свод — похож на крестовый, но не имеет диагональных ребер. На их месте расположены 4 сферических паруса. Может иметь диагональное ребро, но оно не проходит через шелыгу, а упирается в кольцо.

Складчатый свод, ячеистый — не имеет самостоятельного нервюрного каркаса, в данном своде прочный каркас образуется острыми ребрами складок.

Сотовый свод — разновидность складчатого свода, с замкнутыми перегороженными складками в виде ромбических граненых впадин (пирамидальные углубления). Характерен для арабской архитектуры.

Стрельчатый свод — разновидность цилиндрического свода, в основе которого лежит не полуциркульная арка, а стрельчая (острая). Такой свод представляет собой две дуги окружности, пересекающиеся в щелыге — хребте свода.

Готические своды Веерный свод — образуется нервюрами (ожива и тьерсерона), исходящими из

одного угла, имеющими одинаковую кривизну, составляющими равные между собой углы и образующими воронкообразную поверхность. Типичен для английской готики.

18

Звездчатый свод — форма крестового готического свода. Имеет вспомогательные ребра — тьерсероны и лиерны. В каркасе четко выделяются основные диагональные ребра крестового свода.

Свод крестовый готический — крестовый свод, представляющий собой каркасную конструкцию в виде сетки нервюр, на которые опираются распалубки, что позволяет сосредоточить давление только на угловых опорах. Основной признак готического — четко выраженные профилированные диагональные ребра, составляющие основной рабочий каркас, воспринимающий основные нагрузки. Распалубки выкладывались как самостоятельные малые своды, опиравшиеся на диагональные ребра.

Нервюрный свод — свод на каркасе из нервюр, воспринимающих и передающих нагрузку свода на его опоры.

Cводы культовых зданий Древней Руси

В большинстве случаев каменные сооружения на Руси перекрывались сводами, которые были многообразны и чрезвычайно сложны (рис. 3.1). В домонгольской Руси они, как правило, были сложены из плинфы. Своды выкладывались по опалубке, которая опиралась на кружала и торцевые стены (или на находившиеся ниже подпружные арки). После отвердения раствора кружала удалялись, и опалубка снималась.

Рис. 3.1. Схемы основных типов сводов, встречающихся в русском зодчестве

19

18 — сомкнутый на распалубках, отступающих от угла (XVII в.);

19 — сомкнутый со свободным расположением распалубок (XVII в.);

29 — сводчатое перекрытие одностолпной палаты без распалубок (вторая половина XVII в.); 30 — лотковый на распалубках (XVII в.);

31, 32 — варианты светового пятиглавия бесстолпного храма (собор Введенского монастыря в Сольвычегодске, 1689—1693 гг. и Рождественская церковь в Нижнем Новгороде, конец

XVII — начало XVIII в.)

Из Византии пришла система крестово-купольного храма, которая получила распространение на Руси. Внутреннее пространство здания делилось четырьмя массивными столбами, образуя в плане крест. На этих столбах, соединенных попарно арками, возводился «барабан», завершавшийся полусферическим куполом. Концы пространственного креста перекрывались цилиндрическими сводами, а угловые части — купольными сводами. Восточная часть здания имела выступы для алтаря — апсиды. Внутреннее пространство храма делилось столбами на нефы (межрядные пространства). Столбов в храме могло быть и больше. В западной части располагался балкон — хоры.

20