2.3.4. Своды и купола. Арки. Круглые формы

Круглые архит ект урные ф о р мы в на с тоящее время используются

реже, ч ем фо р мы, о б р а з о в а н ные п л о с к и ми пов ерхнос тями, однако их

свойства могут оказаться важными и п о л е з ными не только п ри ре­

конс трукции, но и п ри н о в ом строительстве. До с т а т о ч но в спомнить

с войс т ва окру гляющей галтели для складча тых к о н с т р у к ц ий и к о­

лонн-, окру гление с уще с т в е н но с н ижа ет р а з р ушающие н а п р яже н ия

(рис. 35). И е с ли с о п р о м ат л ишь конс т а тиру ет э т от факт, то э н и о л о-

гия пытается объяснит ь. Сра вним э пюры н а п р яже н н о с ти полей угла

и галтели. Пр о в е д е н ные а в торами опыты и и з м е р е н ия на моделях и

на на т урных фр а г м е н т ах зданий показывают, что поля, о б р а з о в а н-

89 Рис. 32. Общий вид жилого дома со скатной (складчатой) формой крыши

(дер. Мякотино Горьковской области)

Рис. 33. Образование полей фо рмы на плоскостях

и складчатых поверхностях:

А — интенсивность выноса поля складки при углах: 1 — менее 90°, 2 — рав­

ных 90°, 3 — более 90°;

Б — эпюры складчатой поверхности: 1 — поверхность, 2 — поле внутренней

и 3 — наружной поверхностей;

В — образование эпюры жилого дома со скатной кровлей: 1 — поле внут­

ренней поверхности параллелепипеда, 2 — поле внутренней поверхно­

сти треугольной призмы, 3 — сводная эпюра объема всего дома Р и с. 34. Э р е х т е й о н, п о р т ик к а р и а т и д.

М е с то р а з р у ш е н ия а р х и т р а ва с о о т в е т с т в у ет э н и о э п ю ре о р д е р а. С т у п е н­

ч а т о с ть с т и л о б а та д е л а ет е го п о ле в ы р а в н е н н ы м, ч то с о х р а н я ет к о н с т р у к ц ию

Р и с. 3 5. О б р а з о в а н ие п о л ей ф о р м ы в н иша х, на р е б р ах

и а р х и т е к т у р ных о б л о м а х:

А — р а з м е щ е н ие с п а л ь н о го м е с та в п р я м о у г о л ь н ом а л ь к о в е, о б е с п е ч и в а ю­

щ е м о т т ок э н е р г ии от г о л о вы и в е р х н ей ч а с ти т е ла и п р и т ок к к о н е ч н о­

с т ям и н и ж н ей ч а с ти т е л а: 1 — п р и т ок э н е р г ии с в ы п у к л ых р е б е р,

2 — о т т ок э н е р г ии в в о г н у тых у г л а х, 3 — э н и о э п ю ра а л ь к о в а;

Б — т р а п е ц и е в и д ный э р к е р: 1 — з о на о т т о к а, 2 — з о на п р и т о ка э н е р г ии

( и н т е н с и в н о с ть в зонах н е в е л и к а );

В — э п ю ра п р и м ы к а н ия п о ля к с т е н е: 1 — м е с то с м е ны з н а ка на э п ю ре и

о б р а з о в а н ие т р е щ и н о в а т о с ти — п е р вых п р и з н а к ов р а з р у ш е н ия к о н с т­

р у к ц и и;

35

Г, Д — выр а в н и в а н ие э н и о э п ю ры п р я м о у г о л ь н ой ( Г) и с к р у г л е н н ой ( Д) г а л т е­

л я м и;

Е — п о ле ф о р м ы , в ы р а в н е н н ое а р х и т е к т у р н ым о б л о м ом с " г у с ь к о м " ;

Ж — то же д ля п р о ф и ля и о н и к о в;

3 — с в о д н ая э п ю ра и о н и ч е с к о го а н т а б л е м е н та ( выр а в н и в а н ие э н и о э п ю ры р е­

л ь е ф а ми архитрава и к а р н и з а) ные углами, даже тупыми, и м еют пере ходную зону скачка н а п р яже н­

н о с т и. Это ме с то и является з о н ой к о н ц е н т р а ц ии н а п р яже н и й, где

п ри больших нагрузках или от в р е м е ни возникают у с т алос тные т р е­

щины, п р о и с х о д ит ра зрушение. Чем о с т р ее угол, чем больше по ра з­

меру стыкуемые п о в е р х н о с т и, т ем больше н а п р яже н н о с ть поля в пе­

р е х о д н ой зоне.

По оценкам авторов, при отношении длины наименьшей из стыку­

емых поверхностей к радиусу скругления не менее 1/20, зона перемены

знака поля вообще не возникает. Этим объясняется предохраняющая от

разрушений роль архитектурных обломов со скругленными элемента­

ми и других архитектурных деталей — плинтусов, галтелей, карнизов,

баз и капителей колонн. Купола и своды с точки зрения эниологии вы­

полняют функцию распределения концентраций напряжений. Распре­

деление выполняется тем эффективне е, чем меньше крутизна купола

или свода (рис. 38). При крутизне арок свода, приближающейся к стре­

ловидной, эффе кт снижается и по характеру напоминает поля складок

В ц е н т ре замкнутых н е п р е р ы в н ых сводов, и о с о б е н но куполов, р о ст

н а п р я ж е н н о с ти может п р и в о д и ть п ри большой к р у т и з не к с б р о су

э н е р г ии как ч е р ез конс трукцию, т ак и внутрь с о с р е д о т о ч е н ным ком­

пактным п о т о к ом п о д о б но тому, как э то п р о и с х о д ит в п и р а м и д ах и

конусах. В ос т альных случаях к р и в о л и н е й ные п о к рыт ия выпуклого

х а р а к т е ра ра спределяют э н е р г ию поля п о д о б но тому, как отража т ель

п р оже к т о ра дела ет с в е товой п о т ок параллельным и р а в н о м е р ным.

Ст а н о в и т ся п о н я т н ым э ф ф е кт круглых ниш, где р а з м е щ а е т ся

о б ы ч но скульптура: ниша является отража т елем ее э н е р г е т и ч е с к о г о,

а с о о т в е т с т в е н н о, и и н ф о р м а ц и о н н о го потоков.

Среди купольных п о к рыт ий следует р а с с м о т р е ть у с е ч е н ные и ли

не з амкну тые купола. Для сводов аналогичную сит у ацию представля­

ют з е н и т н ые ф о н а р и. В з амковой ча с ти рос та н а п р яже н н о с ти не п р о­

ис ходит.

В случае у с е ч е н ных или ра зомкну тых п о в е р х н о с т ей орг аниз у е т ся

э н е р г е т и ч е с к ий сток, ча с ть к о т о р о го выстреливается п о к рыт и ем как

н а п р а в л е н н ый поток, а ча с ть д и ф р а к ц и о н но обт ека ет края п р о е ма и

обра з у ет турбулентный э н е р г е т и ч е с к ий венец. Это позволяет, в част­

нос ти, р и м с к о му Пантеону, имеющему с в е товое о т в е р с т ие в ц е н т ре

купола, оставаться сухим и в дождь. Вну тренний же э н е р г е т и ч е с к ий

р ежим здания выра внив а е т ся, хотя о б щ ий ф о н о в ый у р о в е нь н а п р я­

ж е н н о с ти может быть и д о с т а т о ч но высоким (рис. 36).

Тот же эффе кт достигается куполами, завершенными барабанами.

Если барабан имеет галтель, то напряженность поля ф о р мы выравнива­

ется и опасность разрушения снижается. Крестовые своды отличаются

сбросом энергии с ребер сочленения в центре. В качестве компенсато­

ра для зданий значительных ра змеров применяют центральные купола

94

Р и с. 36. П а н т е он в Р и ме — а н т и ч н ое з д а н ие с п р о л е т ом 40 м

на парусах, на барабане, реже шатровое завершение. К круглым элемен­

т арным ф о р м ам следует о т н о с и ть и колоннады из круглых к о л о нн

(рис. 38А). В с р а в н е н ии с р я д ом к о л о нн к в а д р а т н о го с е ч е н ия

( р и с. 38Б) м о ж но о т м е т и т ь, ч то круглая к о л о н н а да и м е ет п о ле ста­

б и л ь н ой н а п р я ж е н н о с ти с н е б о л ь ш и ми з о н а ми у с и л е н ия в ц е н т ре

и н т е р к о л у м н и я, тогда как к о л о н н а да из к в а д р а т ных к о л о нн и м е ет Р и с. 37. Ц е р к о вь С а н та М а р ия д е л ле С а л ю те в В е н е ц ии

( а р х и т. К. Л о н г е н а ).

З д а н ие в е н ч а ет г р а н д и о з ный к у п ол с у с е ч е н н ой в е р х н ей р о т о н д ой ( д е ф­

л е к т о р о м)

Р и с. 38. О б р а з о в а н ие п о л ей к у п о л ь ных с о о р у ж е н ий и а р о к:

А — г р иб ( п р и р о д н ое к у п о л ь н ое о б р а з о в а н и е ): 1 — э п ю ра п о ля г р и б а,

2 — з о ны п е р е м е ны з н а ка ( м е с та п е р в о о ч е р е д н о го загнивания г р и б а );

Б — п о ле к у п о ла р о т о н д ы: 1 — " в с п у ч и в а н и е" п о ля н а в е р ху и з - за в с т р е ч­

ных п о т о к о в, " с т е к а ю щ и х" по п о в е р х н о с ти к у п о л а;

38

В — п о ля Па н т е о на в Р и м е: 1 — п о ле в н у т р е н н ей п о в е р х н о с ти в и н т е р ь е ре

з д а н и я, 2 — п о ле н а р у ж н ой п о в е р х н о с ти к у п о л а, 3 — в ы б р ос энергии

ф а к е л ом ч е р ез ц е н т р а л ь н ый п р о ем к у п о л а;

Г — п о ля с о б о ра Са н та М а р ия д е ль Ф и о р е во Ф л о р е н ц ии ( а р х и т. Н. Б р у н е-

л е с к и ): 1 — в н е ш н ее п о ле к у п о л а, 2 — п о ле и н т е р ь е р а;

Д — п о ле а р о ч н о го п р о е м а: 1 — с о х р а н е н ие з н а ка п о ля при и з м е р е н н ых

пропорциях а р к и;

Е — э ф ф е кт у с и л е н ия п о л е в о го в о з д е й с т в ия с к у л ь п т у ры в к р у г л ой н ише Р и с. 39. П а р ф е н он ( а р х и т. Ик тин и К а л л и к р а т ). Д е т а ль в о с т о ч н о го ф а с а д а.

Р а з р у ш е н ие архитрава н а ч а л о сь у о с н о в а н ия а б а ки к а п и т е л и, т а м, где э то

п р о г н о з и р у е т ся по э н и о э п ю р ам

Р и с. 40. Э н и о э п ю ры о р д е р о в:

А — п о ле к р у г л ой к о л о н н а д ы: 1 — п о ле к о л о н н ы, 2 — н а л о ж е н ие п о л ей

к о л о нн в и н т е р к о л у м н и и, 3 — с у м м а р н ая э п ю ра п о л ей к о л о н н а ды

( з о ны у с и л е н н ой интенсивности в " р а б о ч у ю" з о ну не п о п а д а ю т );

Б — п о ля п р я м о у г о л ь н ой к о л о н н а д ы: 1 — п о ле к в а д р а т н о го с т о л б а,

2 — з о ны н а л о ж е н ия п о л ей в " р а б о ч е й" з о н е, 3 — с у м м а р н ая э п ю ра

к о л о н н а д ы, 4 — интенсивная з о на в и н т е р к о л у м н ии ( к а р т и на п о д т в е р­

ж д е на э л е к т р о м а г н и т н ой с ъ е м к о й );

В — п о ля д о р и ч е с к о го о р д е ра с у к а з а н и ем п е р е м ен з н а к ов п о л я, где в п е р­

в ую о ч е р е дь в о з н и к а ют р а з р у ш е н и я: 1 — о б р а з о в а н ие п о ля э н т а з и са

( у т о л щ е н и я) к о л о н н ы, 2 — " в ы п у ч и в а н и е" эхина к а п и т е л и, 3 — п о ле

б а зы к о л о н н ы, у к р е п л я ю щ ее ее о с н о в а н и е;

Г — п о ля и о н и ч е с к ой к а п и т е л и: 1 — г и б к ий л и с т, о б р а з у ю щ ий в о л ю ту

(в д р е в н о с ти в д е р е в я н н ом п р о т о т и пе п р е д о х р а н ял от р а з р у ш е н ия эхин,

у к р а ш е н н ый и о н и к а м и ), 2 — э л е м е н т а р н ая э п ю ра к а п и т е л и, 3 — о б щ ая

э п ю ра поля о р д е р а;

д — поля к о р и н ф с к о го о р д е р а: 1 — п о ля капители с ц и л и н д р и ч е с к им эхи­

н о м, 2 — э п ю ра сил и о б р а з у ю щ ая а б р ис капители Р и с. 4 1 . С т а т уи в нишах в п о р т а ле с о б о ра в С т р а с б у р г е.

С к у л ь п т у р н ая группа " К н я зь м и ра с е го и н е р а з у м н ая д е в а ".

П о т о ки о р и е н т и р о в а ны на входящих в с о б ор

т а к ие з о ны п о п а р но в не к о л о н н а ды с ф о н о в ы ми «островами» меж­

ду к о л о н н. Если учесть, ч то и н т е р ф е р е н ц и о н н ые з о ны у силения в

п е р в ом случае л ежат в м а л о и с п о л ь з у е м ой ч а с ти к о л о н н а ды, а во

в т о р ом — в «рабочей» ча с ти прос транс т в а, то в е р о я т н о с ть у силения

п а т о г е н н о го э ф ф е к та и м е н но в «рабочей» ча с ти нежелательна.

Круглые с о о р у ж е н ия обладают р а в н о м е р н ым п о л ем без суще­

с т в е н ных з он возмущения. Но это, как и плоскос ть больших ра зме­

ров, ведет к э н е р г о и н ф о р м а ц и о н н ой м о н о т о н н о с ти и ли и н е р т н о с­

ти, что не всегда б л а г о п р и я т но для и н ф о р м а ц и о н н ой н а сыще н н о с ти

в о с п р и н и м а е м ой среды.

Таким о б р а з о м, напрашив а е т ся вывод, что крупные ф о р мы явля­

ются средс т вом выр а в н и в а н ия э н е р г о и н ф о р м а ц и о н н ых х аракт ерис­

т ик в о б и т а е м ом п р о с т р а н с т в е. Обог ащенная круглой пла с тикой ар­

хитектура может быть средс т вом с н иже н ия па тог еннос ти.