Архитектурные формы

В классической архитектуре прошлого плоские перекрытия делались преимущественно горизонтальными.

     Архитектурные формы плоских  перекрытий в связи с их конструкциями приобрели несколько характерных видов.

1. Распространенным  видом балочных перекрытий является простейшая система раскладки одинаковых балок на равных расстояниях друг от друга. Сверху по балкам кладется настил. Такого рода деревянные балочные перекрытия широко распространены в народной архитектуре, их часто применяли в Средние века и позднее; с развитием металлических и железобетонных конструкций их нередко осуществляли в металле и железобетоне.

2. Второй вид балочных перекрытий состоит из параллельно расположенных балок с перпендикулярно расположенными ригелями, образующими прямоугольные углубления — кессоны. Применение железобетона позволяет перекрывать указанной балочной системой (так называемое ребристое перекрытие) более крупные внутренние помещения. К данному типу балочных перекрытий с параллельной раскладкой элементов нужно отнести современные складчатые перекрытия из сборных или монолитных железобетонных складок различного профиля.
3. К особому типу перекрытий с ясно выраженными несущими и несомыми элементами следует отнести кровли с открытыми фермами или балками большого сечения (деревянными, металлическими, железобетонными), перекрывающими большепролетные помещения.
4. За последнее время все шире внедряется в строительство система плоского перекрытия из сборных перекрещивающихся стержневых или пространственных элементов (железобетонных), получившая название «структура»¹. Эта конструкция позволяет перекрывать большие пролеты и в открытом виде имеет красивую поверхность в виде ромбовидных или прямоугольных ячеек, напоминающих кессоны[10,c.32].
5. Помимо указанных видов, широкое распространение имеют балочные перекрытия с гладкими потолками. Подшивка потолков в этих перекрытиях производится снизу по балкам; их гладкие поверхности обычно штукатурятся и окрашиваются либо покрываются росписью. Такого рода перекрытия делаются с применением деревянных и металлических балок, а также из железобетона; железобетонное перекрытие устраивается с ребрами (балками),  выступающими  сверху.

     С развитием индустриальных методов  строительства все большее распространение получают железобетонные многопустотные настилы и панели, которые применяются для перекрытий при строительстве жилых и общественных зданий. Как настилы, так и панели перекрытий изготовляются на заводах. Они обычно имеют снизу гладкие горизонтальные поверхности, требующие в процессе строительства лишь расшивки швов и покраски. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                           2.4 Арки, своды, купола    

     К особому виду строительных  конструкций относятся арки, своды и купола.

Эти конструкции  и основанные на них архитектурные формы получили широкое распространение уже в античной римской архитектуре. Они сделались господствующими в каменных и кирпичных постройках в средневековой архитектуре Западной Европы и в древнерусском зодчестве. Применение железобетона открыло новые возможности для использования арочно-сводчатых и купольных конструкций. Увеличились перекрываемые пролеты и чрезвычайно облегчился вес сводов и куполов. Работа арочно-сводчатых конструкций принципиально отличается от работы конструкций балочных.

     Работа этих конструкций может  быть разъяснена на примере каменной арки. Арка складывается из камней, имеющих клиновидную форму. Швы между камнями направлены к центру арки. Каждый камень прочно зажат между соседними камнями арки. Верхний камень арки, имеющий большое значение в ее конструкции, получил особое название - замковый камень, или замок. Будучи положен на место, он замыкает арку, превращая ее в несущую конструкцию.

    Преимущества арки перед каменной балкой очевидны. Камень здесь используется наиболее целесообразно в соответствии с его свойствами. Он испытывает в арках только усилие сжатия, т. е. такое усилие, которому он наиболее успешно сопротивляется. При арочной и сводчатой конструкциях используются камни такого же веса, как и в кладке стены, и даже более легкие, и это не вызывает трудностей при перевозке и подъеме камней в процессе строительства. Чтобы перекрыть пролет плоской каменной балкой, нужно делать ее большой высоты. При проемах даже в 2—3 м такая балка будет иметь огромную тяжесть. Перекрывать большие пролеты каменными балками вообще невозможно. Сводами же без внутренних столбов римляне перекрывали пролеты до 43 м (Пантеон в Риме).(См.Прил.Б)

     Необходимо отметить также, что каменные арочные и сводчатые конструкции гораздо более долговечны, чем деревянные, и, кроме того, они не сгораемы. Отсюда видно, насколько прогрессивными были для своего времени арочные и сводчатые конструкции из камня и кирпича.

     Примером арки с массивными опорами является римская триумфальная арка. Большое распространение получили арочные перекрытия проемов в стенах. Распор арок здесь погашается стенами. Такого рода проемы как бы органически входят в структуру каменной стены.

     Вторую группу составляют арки, опирающиеся на колонны или столбы. Когда имеется ряд подобных арок, они составляют аркаду, в которой распоры соседних арок взаимно погашаются. Это позволяет делать опоры достаточно тонкими и применять для них колонны обычных пропорций. Но для погашения распора крайних арок необходимо усиливать угловые опоры. Это делается или в виде стен, замыкающих аркады, или посредством введения   массивных   столбов — контрфорсов. Для погашения распора в арках и в сводах применяли так же Открытые металлические связи, работающие на растяжение («затяжки»). В архитектуре Рима, Возрождения и классицизма в стенах зданий и аркадах применяли преимущественно полуциркульные арки с центром, слегка приподнятым по отношению к пятам арки. В другие эпохи, а также в национальных архитектурах наряду с указанными применяли и другие формы арок.

     Работа каменного свода основана на тех же 1 принципах, что и работа арки. В сводах также! происходит  сжатие  элементов   кладки  и  так 1 же, как в арке, появляется распор. Это заставляет в целях   устойчивости   увеличивать   толщину стен и столбов. Все это сказывается в архитектурных формах  сводчатых сооружений.

     Укажем основные виды сводов:

Цилиндрический  свод перекрывает прямоугольные помещения и имеет в поперечном разрезе криволинейное очертание, в продольном — прямоугольное. Распор такого свода передается на продольные стены.

     Сомкнутый свод, перекрывающий прямоугольное помещение, представляет собой пересечение двух полуцилиндров. Поперечный и продольный разрезы имеют арочные очертания. Распор передается на все четыре стены.

     Крестовый свод обычно используют для перекрытия помещений квадратных в плане или галерей, разбивающихся арками на квадратные участки. Крестовый свод представляет собой пересечение двух полуцилиндров, образующих - в ограничиваемых стенах полукруглые тимпаны.

     Изобретение в средневековой  архитектуре реберного, или нервюрного, свода, а также применение арки стрельчатого очертания позволило перекрывать крестовым сводом не только квадратные, но и прямоугольные и полигональные помещения. В крестовом своде вес и распор передаются диагональным ребрам и от них угловым столбам, что позволяет оставлять тимпаны открытыми и освещать помещения. Поэтому крестовый свод широко использовался в средневековых базиликах, нефы которых освещались сверху через тимпаны сводов. Зеркальный свод представляет собой разновидность сомкнутого, в котором середина образует плоскую часть — так называемое зеркало, от него к стенам идут цилиндрические поверхности— падуги; распор передается на все четыре стены. Но чаще этот свод делают декоративным, безраспорным, путем подвешивания к плоскому деревянному, металлическому или железобетонному перекрытию.

     В цилиндрических, сомкнутых и зеркальных сводах часто употребляются распалубки (так называются дополнительные своды, врезающиеся в основной перпендикулярно стенам). Обычно распалубки применяют в оконных или дверных проемах, когда они полностью или частично расположены выше пят сводов.

     Купол по своим тектоническим и художественно-образным качествам является одной из самых совершенных сводчатых систем. Купол, в его типической форме, представляет собой полусферу (окружность в плане, полуокружность— в разрезе). Куполом перекрываются преимущественно квадратные или круглые в плане помещения. Распор и вес купола распределяются равномерно на все кольцо основания. При квадратных планах переход от квадрата к окружности достигается при помощи специальных сводов: парусов или тромпов. Купол зонтичный имеет вспарушенные секторы; он напоминает форму раскрытого зонта.

     Паруса — треугольные сферические своды, напоминающие надутый парус; при их помощи  осуществляется переход от квадрата стен (в плане) к круглому опорному кольцу, над которым возводится купол или световой барабан с куполом. Основанием парусов могут служить стены или подпружные арки.

Тромпы  — треугольные нишеобразные своды в виде половины конуса, которые помещаются в углах сходящихся стен. При возведении купола над четырехугольным помещением тромпы создают дополнительные опоры для купола в углах помещения.

     Парусный свод представляет собой разновидность сферического (купола). Если мы в сферическом своде вертикальными плоскостями, образующими в плане квадрат, отсечем части полусферы, находящиеся за пределами квадрата, то получим парусный свод. В нем купол переходит в паруса.

     За последнее время получили распространение некоторые новые виды сводов двоякой кривизны, например в виде гиперболического параболоида и др. Эти своды выполняются как тонкие железобетонные своды-оболочки или как складчатые своды («складки»). Ими перекрываются пролеты, значительно превышающие 100 м. Вес таких сводов передается на минимальное количество точек [4,c.55].

     Применение каменных, кирпичных и бетонных сводов вызвало к жизни свои конструктивные приемы и характерные формы опорных стен и самых планов зданий.

      Своды и купола играют большую  роль в композиции интерьеров общественных и промышленных зданий. Форма сводчатых перекрытий и пропорции внутренних помещений в значительной мере определяют характер пространственной композиции интерьера. В ряде случаев своды и купола определяют внешнюю объемную форму зданий. В композиции городских ансамблей следует особо отметить роль крупных купольных сооружений.

     Сомкнутый и парусный своды,  и особенно купол, преимущественно создают замкнутое, центрическое пространство, в котором тем сильнее выражена вертикальная ось, чем более план помещения приближается к квадрату и чем более высота помещения преобладает над его шириной.

     Классическим примером статического, перекрытого сводом внутреннего пространства является интерьер Пантеона в Риме. Высота зала Пантеона равна его диаметру (~42 м). Следовательно, если полусферу купола дополнить до сферы, то она коснется пола в его центре. Это создает полную уравновешенность, статичность и   законченность этой крупной по  масштабу пространственной формы.

     Среди выдающихся памятников  русской архитектуры есть много примеров применения куполов. Среди них можно указать четырех-столпные храмы с центральными куполами на барабанах, которые использованы для освещения. Здесь центральное подкупольное пространство сильно развито по вертикали, и купол как бы парит высоко вверху над световыми проемами барабана .

В соборе Софии в Новгороде это движение подкупольного пространства вверх  подхватывается подпружными арками, покоящимися на высоких столбах, и вытянутыми вверх оконными проемами, всем вертикальным строем членений и пропорций.

      Свойствами сводов зодчие пользуются  в композиции интерьеров общественных зданий, комбинируя их в зависимости от общего замысла. В одних помещениях используются своды, форма и расположение которых обладают свойством подчеркивать движение по горизонтали и в глубину; в других помещениях используются центрические (имеющие вертикальную ось) своды и купола.

     В композиции декора сводов  и куполов классических зданий можно отметить два основных руководящих принципа:

1) тектоничность,    структурность,   связь   с конструкцией свода;

2) выявление  формы свода, требующее членений сводов и куполов по характерным для них сечениям.

Классические  образцы декора сводов и куполов показывают, как эти два принципа помогают создавать органическое, художественное решение.

     В современном строительстве крупных общественных и промышленных зданий из железобетона, армоцемента и металла чрезвычайно увеличиваются пролеты сводчатых и купольных перекрытий. Это изменяет основные пропорции интерьеров, так как горизонтальные измерения их преобладают над вертикальными. В большепролетных сооружениях пространство интерьеров увеличивается вширь. Это создает горизонтальную направленность их и требует зрительного облегчения сводов и соответственных приемов их художественного решения.