Свод

Материал из Википедии ? свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Готические своды Сен-Шапель

Свод (от ≪сводить≫ ? соединять, смыкать) ? в архитектуре тип перекрытия или покрытия пространства (помещения), ограниченного стенами, балками или столбами ? конструкция, которая образуется наклонными поверхностями (прямолинейными или криволинейными).

Своды позволяют перекрывать значительные пространства без дополнительных промежуточных опор, используются преимущественно в круглых, многоугольных или эллиптических в плане помещениях.

Конструктивная работа

[ править | править код ]

Своды, как правило, испытывают нагрузку от собственного веса, плюс от находящихся выше конструктивных элементов здания и атмосферных воздействий. Под нагрузкой свод работает преимущественно на сжатие . Возникшее вертикальное усилие сжатия своды передают на свои опоры. Во многих типах сводов возникает дополнительное усилие ? горизонтальное, т. е. они начинают работать ещё 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 или подъема к пролету свода более 1/2.
  • Пониженные ? отношение стрелы свода к пролету колеблется от 1/4 до 1/2.
  • Плоские ? отношение меньше 1/4.

В России теорией равновесия сводов активно занимались знаменитые учёные, такие как академик Петербургской Академии наук С. Е. Гурьев [1] .

Эволюция сводчатых перекрытий

[ править | править код ]
Стоечно-балочная система перекрытий . Храм Афины в Пестуме . Около 500 г. до н. э., Великая Греция , Италия : стойки ? колонны , балки ? архитравы
Арочная система перекрытий . Гардский мост ( Пон-дю-Гар ) ? древнеримский акведук I в. н.э. в районе Нима , Франция : нагрузка распределяется не смыкающимися под прямым углом балками и стойками, а полуциркульными арками

Конструкции сводов, т.е. арочно-купольная система перекрытий явилась следующим шагом в развитии архитектуры. Ей предшествовала стоечно-балочная система , в основе которой лежит использование древесных стволов в качестве главного строительного материала. Несмотря на то, что блоки камня и кирпич вскоре заменили древесину, стоечно-балочная система (т. е. конструкция, элементы которой смыкаются под прямым углом ) оставалась основным принципом строительства в Древнем мире ? в архитектуре Древнего Египта и Древней Греции . Величина прочности камня на изгиб ограничивала в стоечно-балочной конструкции ширину пролёта примерно до 5 м. (Те своды, которые все-таки встречаются в архитектуре этих периодов, например, казематы акрополя Тиринфа и шахтовые гробницы носят название ложных сводов , т. к. в отличие от классических вариантов, не передавали распор и напоминали их лишь внешне).

Ситуация изменилась лишь с изобретением достаточно надёжных связующих ? таких как цемент и бетон , а также с развитием науки, которая позволила рассчитывать более сложные криволинейные конструкции. Применение криволинейных сводов, где камень работает уже не на изгиб, а на сжатие, поэтому обнаруживает более высокую прочность, позволило значительно превысить указанный выше размер пролета от 5 метров балочно-стоечной системы. [2]

Хотя цилиндрические своды появились уже в IV ? III тыс. до н. э. в Египте и Месопотамии, массовое использование арочно-купольной системы перекрытий началось лишь в архитектуре Древнего Рима . К этому времени принято относить изобретение арки и купола , а также основных типов сводов, в основе которых лежат два этих конструктивных элемента. Со временем число этих типов увеличилось.

Своды в древнеримском строительстве, а также в её наследниках ? романской и византийской архитектуре были достаточно тяжёлыми, поэтому, для того чтобы выдерживать вес перекрытий, стены-опоры для этих сводов возводились очень толстыми и массивными. Нагрузка в таких конструкциях передавалась непосредственно на стены. Следующий этап в развитии сводов наступил в готической архитектуре , строители которой изобрели новый вариант распределения нагрузки.

Два варианта распределения нагрузок: романика и готика
Руины православного храма. Сохранились фрагменты арок цилиндрических сводов, опирающиеся на столбы-колонны
Готический свод после землетрясения: обрушился кирпичный криволинейный потолок (запалубка), а рёбра-нервюры, на которых держалась кладка потолка, выстояли.

Массивная стена, служившая опорой для тяжелого свода, была заменена на систему контрфорсов и аркбутанов . Теперь усилие стало передаваться не непосредственно вертикально вниз, а распределяться и отводиться вбок по аркбутанам, уходя в контрфорсы. Это позволило намного утончить стены, заменив их на несколько надежных опорных контрфорсов. Кроме того, произошло изменение в кладке собственно сводов ? если раньше они целиком выкладывались из массивных камней и были одинаковы по всей толщине, то теперь свод стал представлять собой жёсткие рёбра ( нервюры ), служащие для опоры и распределения нагрузки, а промежутки между нервюрами выкладывались лёгким кирпичом, выполнявшим теперь лишь ограждающую, а не несущую функцию. Это открытие позволило архитекторам готики перекрывать конструктивно новыми типами сводов большие пространства соборов и создавать высокие потолки.

Наконец, следующая и на сегодняшний день завершающая веха в эволюции сводов наступила в XIX веке с изобретением железобетона . Если до этого инженерам приходилось рассчитывать своды, выложенные по опалубке из кирпича с использованием цемента, или из камня с использованием 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 XX в. появились различные типы монолитных и сборных железобетонных тонкостенных сводов-оболочек сложной конструкции. Они применяются для покрытий большепролётных зданий и сооружений. С середины XX в. распространяются также деревянные клеёные сводчатые конструкции. [2]

Станция метро ≪ Маяковская ≫ представляет собой ряд ячеек, перекрытых вариантом купола на парусах

Предназначение

[ править | править код ]

Сводчатые перекрытия на протяжении веков использовались, в первую очередь, при строительстве культовых и общественных зданий, поскольку они могут покрыть значительное пространство ? в то время как балка, вне зависимости от материала, имеет предел длины. Наибольшее разнообразие типов сводов демонстрирует сакральная архитектура, которая обязана была совмещать вместительность и красоту, а в сталинской архитектуре этим параметрам должно было соответствовать метро [ источник не указан 1687 дней ] , поэтому в настоящий момент станции московского метрополитена демонстрируют большую вариабельность в типах сводов.

Элементы сводов

[ править | править код ]
Софийский собор (Константинополь) : купол на парусах. В парусах ? мозаики с изображением шестикрылых серафимов. За центральной аркой следующий свод ? конха (полукупол), в свою очередь, имеющая три меньшие конхи
Альгамбра : разрушенный декоративный цилиндрический свод даёт возможность увидеть, как он опирается на стены

В зависимости от типа свода он может иметь следующие элементы:

  • Замок, замковый камень , ключ свода (в западноевропейской терминологии ? аграф) ? средний клинчатый камень в щелыге арки или свода. Его конструктивное значение подчёркивается декоративным маскароном .
  • 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, то есть часть свода, имеющая форму отрезка полуцилиндрической поверхности, рассечённой двумя взаимно пересекающимися плоскостями.
  • Паддуги (падуги)  ? боковые цилиндрические части сомкнутого свода, в зеркальном своде ? находятся 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 купола.
  • Подпружная арка  ? упорная арка, укрепляющая или 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 цилиндрическом своде в виде сферического треугольника. Образуется пересечением двух взаимно перпендикулярных цилиндрических поверхностей (обычно разного радиуса). Может быть либо частью крестового свода, либо дополнительным сводом, врезанным в цилиндрический или зеркальный. Устраивается над дверными и оконными проёмами при расположении верхней точки проёма выше пяты свода.
  • Стрела свода  ? расстояние от оси арки в ключе до хорды, соединяющей центры её пят.
  • Шелыга (щелыга, 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:
    • Ожива  ? диагональная арка. Почти всегда полуциркульная.
    • Тьерсерон  ? дополнительная нервюра, идущая от опоры и поддерживающие посередине лиерны.
    • Лиерны  ? дополнительная нервюра, идущая от точки пересечения ожив к щелыге щековых арок.
    • Контрлиерны  ? поперечные нервюры, связывающие между собой основные (то есть оживы, лиерны и тьерсероны).
  • Запалубка  ? в нервюрном своде заполнение между нервюрами.

Основные типы сводов

[ править | править код ]

В Древнем Риме применялись следующие типы ? цилиндрические, сомкнутые и крестовые. В Византии применялись цилиндрические, парусные, крестовые. В архитектуре Мидии, Индии, Китая, народов Средней Азии и Ближнего Востока использовались преимущественно стрельчатые. Западноевропейская готика предпочитала крестовые своды, максимально их развив в сторону стрельчатости [2] .

Иллюстрация Определение
Цилиндрический свод ? образует в поперечном сечении полукруг (или половину эллипса, часть параболы, проч). Это простейший и наиболее распространённый тип 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 используется для перекрытия более обширных по площади помещений, нежели возможно перекрыть цилиндрическим сводом.
Цилиндрический свод с распалубками ? свод, образованный путём пересечения под прямым углом одного свода с другими меньшего пролета и меньшей высоты, то есть ? с образованием распалубок.
Крестовый свод ? образуется путём 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 (столбы, колонны) по углам, что позволяет сосредоточить в плане давление только на угловых опорах.
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 (на илл.) в плане помещения (в последнем случае также может также называться ≪монастырским≫). Является производным от свода цилиндрического. Передаёт 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) чёткой рамой и часто используется для живописи. Подобный свод часто применяется в декоративных целях, в то время как само помещение на самом деле может быть перекрыто балочной или стропильной конструкцией, к которой подвешивается ложный свод. Получил наибольшее распространение в эпоху Возрождения.
Парусный свод ? свод на четырех опорах. Образуется отсечением вертикальными плоскостями частей сферической поверхности купола. Условно расчленён на две зоны: нижнюю ? несущую, и верхнюю ? несомую пологую часть сферы, называемую скуфьёй. 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, водружённый на крестовое перекрытие (с барабаном).
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, завершённый световым барабаном.
Своды Монье ? лучковые цилиндрические кирпичные своды малого пролёта, устроенные между металлическими балками [3] .

Дополнительно

[ править | править код ]
Купол на парусах, выполненных в конструкции сотового свода ? в виде пчелиных сот ( гексагонов ), исламская архитектура Испании
см. также List of architectural vaults
  • 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 [4] .
  • Клинчатый свод ? выкладывался из камней клинообразной формы или имел клинообразные швы между камнями.
  • Полукупольный свод ( конха ) ? отсечённая горизонтальной и вертикальной плоскостью 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 гранёных впадин (пирамидальные углубления). Характерен для арабской архитектуры.
  • Стрельчатый свод ? разновидность цилиндрического свода, в основе которого лежит не полуциркульная арка, а стрельчатая (острая). Такой свод представляет собой две дуги окружности, пересекающиеся в щелыге ? хребте свода.

Готические своды

[ править | править код ]
Веерный свод часовни Королевского колледжа в Кембридже , Англия.
  • 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 .
  • 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.

Своды Древней Руси

[ править | править код ]

В большинстве случаев каменные сооружения на Руси перекрывались сводами, которые были многообразны и чрезвычайно сложны. 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 [5] .

Теремной дворец в Кремле. Тип сводов ? сомкнутый на распалубках

Схемы основных типов сводов, встречающихся в русском зодчестве XI? начала XVIII вв.:

1 ? коробовый (с XI в.);
2 ? четвертьцилиндрический (в основном XI?XV вв. и позднее);
3 ? купольный (с XI в.);
4 ? купольный на парусах без барабана (XI в.);
5 ? купольный на барабане (с XI в.);
6 ? конха (с XI в.);
7 ? двускатный (XI в.);
8 ? крестовый (XI?XII вв., а также с конца XV в.);
9 ? шатровый (конец XIII в.);
10?12 ? ступенчато-арочный (XIV?XVI вв.);
13 ? вспарушенный крестовый (с начала XVI в.);
14, 15 ? сомкнутый на распалубках, сходящихся к углу (с начала XVI в.);
16, 17 ? сводчатое перекрытие одностолпной палаты на распалубках, сходящихся к углу (с начала XVI в.);
18 ? сомкнутый на распалубках, отступающих от угла (XVII в.);
19 ? сомкнутый со свободным расположением распалубок (XVII в.);
20 ? сомкнутый на гранёном основании (≪гранёный купол≫ ? с начала XVI в., особо распространен со второй половины XVII в.);
21 ? парусный (XVI в.);
22 ? купол на тромпах (XVI в.);
23 ? крещатый с горизонтальным и шелыгами распалубок (XVI в. ? наиболее ранний);
24 ? крещатый с наклонными щелыгами распалубок (XVI?XVII вв.);
25 ? крещатый со ступенчатыми распалубками (конец XVI? начало XVII в.);
26 ? сомкнутый без распалубок (в основном со второй четверти XVII в.);
27, 28 ? полулотковый и лотковый (в основном со второй четверти 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.)

Примечания

[ править | править код ]
  1. Марговенко, Алексей ≪Дороги царей≫ . журнал ≪Урал≫ 2004 год, № 10. Дата обращения: 9 февраля 2008. Архивировано 9 августа 2011 года.
  2. 1 2 3 Свод ? статья из Большой советской энциклопедии
  3. ТИПОЛОГИЯ ЛУЧКОВЫХ СВОДОВ УСТРОЕННЫХ ПО МЕТАЛЛИЧЕСКИМ БАЛКАМ . www.izron.ru . Дата обращения: 29 ноября 2020. Архивировано 10 декабря 2020 года.
  4. Бочарный свод // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона  : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). ? СПб. , 1890?1907.
  5. Архитектурные конструкции в русском зодчестве XI?XIX вв. Перекрытия каменных зданий . Дата обращения: 14 мая 2008. Архивировано 23 октября 2008 года.

Литература

[ править | править код ]