11054

рынка, архитектором Беланже и инженером Брюне возводится купол, равный римскому Пантеону, диаметром в 40 м, с чугунными ребрами.

В 30-х годах XIX века Монферран воздвиг купол Исаакиевского собора в Санкт-Петербурге в виде основного чугунного конического каркаса с легкой медной купольной оболочкой. Металлические, деревянные, а в XX столетии железобетонные конструкции вытеснили каменные и кирпичные купола.

Прежде чем перейти к новейшим конструкциям куполов из различных материалов, отметим основные типы рассмотренных выше каменных куполов прошлого.

4 . 4 . 2 . Классификация куполов

Мы различаем следующие типы каменных куполов:

1.Массивные гладкие купола. Это простая наиболее употребительная конструкция, особенно при малых пролетах.

2.Массивные купола со скрытыми или слабо выявленными ребрами,

облегчающими производство работ:

а) купола со скрытыми, совершенно утопленными ребрами (римские купола Минерва Медика, мавзолея Констанции и др.);

б) купола с немного выступающими меридианными ребрами, не

нарушающими цельности поверхности (София Константинопольская и др.);

в) купола с сильно выраженной сеткой меридианных и кольцевых ребер (в виде прямоугольного кессона), не имеющих, однако, значения основного конструктивного элемента (Пантеон в Риме).

3.Ребристые купола, меридианные ребра которых являются основными конструктивными элементами:

а) зонтичный купол с заполнением пространства между ребрами распалубками (церковь Сергия и Вакха в Салониках, готические купола, капелла Пацци и др.);

б) ребристый купол с двумя оболочками (мавзолей султана Мухаммеда, флорентийский купол, купол собора Петра в Риме и т. д.).

4.Гладкие купола из облегченных материалов:

71

а) легкий купол из кирпича или пористого камня (София в Константинополе);

б) купол, выложенный из горшков (церковь Виталия в Равевне); в) купол с нишами-впадинами, облегчающими сплошную кладку

(Пантеон в Париже).

Современные новейшие системы куполов отличаются значительно большими богатствами типов, чем каменные. Приводим только основные типы железобетонных, деревянных и металлических куполов.

1.Сплошные безреберные купола-оболочки. Выполняются чаще в железобетоне и в дереве.

2.Ребристые купола с одной или двумя оболочками (пустотелые). Ребра только меридианные, с заполнением плитой. Выполняются из одного материала, чаще в железобетоне, реже в дереве. На рис. 4.39 — купол рынка в Лейпциге, диаметром в 66 м. На рис. 4.40 — проект купола диаметром в 150 м, составленный немецким инженером Дишингером; купол двойной, обе оболочки толщиной в 15 см, ребра толщиной в 7 5 см; в основании решетчатый пояс для освещения.

3. Каркасные купола. Заполнение чаще из другого материала, чем каркас. а) Каркасы с плоскостными радиальными ребрами-фермами. При железных ребрах— заполнение из всевозможных других материалов, при деревянных ребрах— заполнение деревом. Железобетонные каркасные купола встречаются редко. На рис. 4.41 изображен купол зала собраний во Франкфурте-

на-Майне, диаметром 62,5 м; середина заполнена стеклом.

72

6) Каркасы пространственные, сферические. Каркас выполняется почти исключительно из металла. Заполнение возможно из разнообразных материалов. На рис. 4.42 изображен каркасный купол по системе Шведлера, состоящий из меридианных ребер трех промежуточных кольцевых поясов, диагональных крестовых связей в панелях и нижнего распорного кольца в основании купола.

4. Сетчато-стержневая система. В дереве она выполняется из косяков с металлическими скрепами в местах пересечения или врубками. Сетчатая система в металле выполняется из косяков двутаврового профиля соединенных в узлах накладками, заклепками, болтами или сваркой. На рис. 4.43 — металлическая сетка купола планетария в Берлине.

Рис. 4.43. Скрепление узлов металлического сетчатого свода.

5. Волнисто-складчатая конструкция. Широко использованная для цилиндрических сводов, особенно в ангарах для дирижаблей, эта система для куполов еще не применялась.

4.4.3. Формы куполов

Из исторического обзора и технической классификации современных купольных конструкций уже выяснились основные конструктивные формы

73

куполов. Необходимо добавить к ним еще возможные геометрические формообразования.

Под основной формой купола обычно понимают поверхность, образовавшуюся вращением одной непрерывной выпуклой кривой вокруг вертикальной оси. Кривая, равная четверти окружности (фиг. 1 рис. 4 .44), производит при вращении полный сферический купол. При вращении дуги, длиною меньше четверти окружности, возможны два случая: при вращении нижней, крутой части дуги (фиг. 2 рис. 4.44) получается возвышенная стрельчатая форма купола, при вращении верхней, пологой части дуги (фиг. 3 рис. 4.44) образуется плоский купол.

Форма ярусного купола (левая сторона фиг. 4, рис. 4.44) применялась в Византии для облегчения процессов кладки купола. Плоскую скуфью трудно выложить без лесов, если же сделать малый купол в шелыге большого, то задача решается проще. Эта форма не была использована в значительных архитектурных памятниках и встречается часто в утилитарных зданиях.

Введение светового пояса между нижним большим куполом и его сферической скуфьей (правая сторона фиг. 4) создает новую, живую форму, обладающую большими архитектурными возможностями. Обыкновенные высокие и узкие фонари (см. купола Флорентийского собора и собора Петра, рис. 4.38) рассчитаны на внешнее завершение купола и внутри здания играют незначительную роль только в качестве круглого светового отверстия.

Двухъярусный купол с поясным освещением в середине, представляя по форме своей как бы купол с широким фонарем, по существу открывает большой простор для творчества в области новых пространственных проблем и декоративных композиций. Трехъярусный купол (фиг. 5 рис. 4.44, слева) развивает далее тему ступенчатого купола. Повторная ступенчатость купольной поверхности создает впечатление наслоения с сильно выраженными горизонталями колец. Эта, по существу, тяжелая форма годна для специфических архитектурных композиций. Введение световых поясов в ритм ступеней (фиг. 5, справа) освобождает свод от тяжелых элементов

74

Рис. 4.44. Схемы железобетонных форм куполов.

формы. Свет, отрывая отдельные ярусные купола круг от друга, создает развивающийся в высоту динамический ряд парящих сводов. При удачных пропорциях ярусов и форм их кривых можно получить легкое, прозрачное, почти феерическое решение пространства.

Следующие три формы (фиг. 6 — 8 рис. 2.44) появились с развитием железобетона, хотя формы 7 и 8 возможны и в камне; комбинация куполов с висящей воронкой (фиг. 6) представляет новую, оригинальную архитектурную форму нашего века, нашей техники висячих конструкций. Это, по существу, цельное и органическое решение требует, однако, удачного легкого завершения конца воронки. Внешняя форма стоячей воронки (фиг. 7) иногда применялась для завершения башен и купольных фонарей (см. фонарь собора Петра, см. приложение №1). Как форма внутреннего пространства, она почти не использовалась в силу своих специфических свойств. Комбинация купола с опрокинутой воронкой (фиг. 8, слева), непосредственно сопряженных, дает нечеткую вялую форму. Вставка между ними светового кольцевого пояса (фиг. 8, справа) вносит ясность и определенность. Форма одинаково пригодна как для наружной архитектуры, так и для интерьера.

4.4.4. Купола с распалубками

Трудность устройства отверстий с распалубками в боковой поверхности купола заставляла зодчих применять две другие системы освещения куполов — круглым отверстием в шелыге и окнами, рас положенными ниже пят купола, в его барабане. Освещение купола отверстием в шелыге (как в

75

римском Пантеоне) является самым правильным и целесообразным, не нарушающим статическую систему купола.

Рис. 4.45. Схемы куполов с распалубками.

Световое отверстие в шелыге купола, открытое в римском Пантеоне, в позднейшие эпохи прикрывалось и архитектурно оформлялось двумя приемами. В ренессансе и барокко мы встречаем преимущественно фонарь, выполняющий функции источника дополнительного освещения купола. В конце XVII века французский архитектор Ардуэн-Мансар применяет эффектную композицию, прикрывая отверстие купола вторым декоративным куполом.

Для того чтобы осветить более интенсивно рассеянным светом всю поверхность купола надо придерживаться одного из указанных ниже двух принципов.

По первому принципу цельность сферической поверхности купола сохраняется возможно полно, и световой пояс из мелких окон сосредоточивается в самом основании купола. Этот принцип осуществлен в куполе храма Софии в Константинополе (фиг. 1 рис. 4.45). По второму принципу сферическая поверхность уничтожается сильно развитыми распалубками, ребра которых, однако, укладываются на купольную поверхность. По существу, получается новая форма свода, не имеющая ничего общего с куполом, кроме круглого основания, и представляющая сочетание нескольких (восемь, десять, двенадцать...) распалубок в виде многостороннего крестового свода. Эту форму

76

свода называют обыкновенно зонтичным куполом, правильнее же назвать ее

зонтичным крестовым сводом.

Все промежуточные формы, в которых от купола остаются лишь небольшие части в виде малой скуфьи и меридианных ребер, не могут дать цельного архитектонического решения. Классическим примером архитектурного решения по первому принципу является купол храма Софии в Константинополе (фиг. 1 рис. 4.45). Небольшие окна занимают всего одну шестую часть по профилю купола (ср. разрез фиг. 1 рис. 4.45). Шелыги оконных распалубок наклонены внутрь, уменьшая таким образом высоту врезки распалубок. Световой оконный пояс связан с поверхностью купола в единое целое сквозными меридианными ребрами. Однако в статическом отношении верхняя, глухая часть купол представляет самостоятельную сферическую скуфью, распор которой должен быть воспринят кольцевой связью, уложенной в ее основан и поверх окон. При этих условиях оконные простенки могли бы быть простыми кирпичными столбами, работающими только на сжатие.

Примерами второго распалубочного решения можно назвать еле дующие общеизвестные образцы зонтичных сводов.

Врезка полуциркульных отверстий в купольную поверхность и образование распалубок происходит совершенно иначе, чем в цилиндрическом своде. Цилиндр радиуса r (фиг. 1 рис. 4.46) с осью О, проходящей через центр купола, врезается в его поверхность по кругу А' С' В' (вертикальная проекция), лежащему в вертикальной плоскости и имеющему горизонтальную проекцию в виде прямой линии АСВ. Линия врезки АСВ представляет плоскостную кривую одной кривизны. Полуциркульные отверстия в основании купола получаются простым сечением его вертикальными плоскостями. Следовательно, полуциркульные арки отверстий в куполе совпадают с его поверхностью, и распалубок, как особых промежуточных сводчатых поверхностей, соединяющих арку отверстия со сводом, в данном случае не требуется.

77

Рис. 4.46. Построение распалубок в куполе.

Если полуциркульное световое отверстие CD того же радиуса r расположено в плане по касательной к окружности купола (рис. 2.46), то для сопряжения его с поверхностью купола необходима распалубка. Распалубка с горизонтальной шелыгой будет тем же рассмотренным выше цилиндром, врезающимся в купол по кругу А' С' В'. Наклонная цилиндрическая распалубка CDFE с косой шелыгой Е' С' (как цилиндр с наклонной осью, не проходящей через центр купола) врежется в него по кривой FE двойной кривизны (см. построение на рис. 4.46). Эта кривая врезки FE настолько неопределенна по форме, что купол на косых сильно приподнятых распалубках (фиг. 2 В рис. 4.45) надо признать упомянутой ранее промежуточной формой, расчленяющей купол и лишающей его четкой тектоники. При каменной конструкции купол с такими распалубками и узкими простенками к тому же мало устойчив.

Фиг. 3 рис. 4.45 Большие вздутые ложкообразные распалубки в этом купола заходят далеко вверх, к его шелыге. Прямоугольные ниши (см. план на рис. 4.46), образованные выступами колонн, перекрыты в углах парусами а, которые создают переход к кривому основанию ложкобразных распалубок. Вся пространственная система получается при этом необычайно декоративной, легкой, как бы парящей. Такую архитектурную композицию в начале главы мы отметили под названием купольного балдахина. Сильное членение поверхности, с выделением ребер, приближает эту форму покрытия к зонтичным сводам (фиг. 7 рис. 4.45) и ребристым нервюрным сводам средневековья.

78

Другая оригинальная форма фиг. 8 рис. 4.45. Здесь значительная часть купольной поверхности сохранена в виде сходящихся к вершине сферических двухугольников, между которыми вставлены вздутые распалубки, доходящие до шелыги. Эта форма является несовершенной в архитектурном смысле, сырой. Одинаковые размеры радиальных широких ребер и распалубок логически и конструктивно не оправданы. По своим архитектурным качествам, в частности, из-за грубости членений, она значительно уступает тонкой форме зонтичного балдахина (фиг. 3 рис. 4.45), но вместе с тем она интересна как дальнейшая ступень к полному зонтичному своду (фиг. 7 рис.4.45).

Все приемы освещения купола большими и высокими окнами, врезающимися в его поверхность на значительную высоту, принадлежат к промежуточным формам, композиционно беспринципным и поэтому часто плохим. Фиг. 4—6 рис. 4.45 дают различные варианты таких куполов, встречающихся в XVII и XVIII веках, чаще в барочных храмах.

На фиг. 4 в купол врезаются прямоугольные окна. Боковые треугольные софиты L лежат в вертикальных меридианных плоскостях, проходящих через ось купола. При этих условиях простенок-ребро К и самое окно на поверхности купола суживается кверху, а перемычка имеет коническую поверхность с расширением наружу. Все эти неправильные формы окон и перемычек очень затрудняют архитектурно-декоративную обработку купола.

На фиг. 5 дан пример купола с высокими арочными окнами, которые еще глубже врезаются в свод. Врезка высоких окон в купол не может быть решена вполне удовлетворительно.

На фиг. 6 изображена композиция с прямоугольными окнами без распалубок. Эта форма купола напоминает зонтичный свод. Ребра К лежат на сферической поверхности купола. Распалубки М выше окна тождественны с распалубками зонтичного свода. Перемычка прямоугольного окна изогнута в плане по кривой распалубки М. Боковые притолоки N, разной кривизны, соединяют вертикальный край окна с ребрами К.

79

4.5.Парусный свод

4.5.1.Общие сведения и исторический обзор

Парусный свод, в силу специфичности своей формы и малого подъема над шелыгами несущих арок, не может завершать здание подобно куполу; он является только одной из лучших форм покрытия внутреннего пространства.

Парусный свод дает одинаково ценные и выразительные архитектурные формы покрытия в различных условиях:

а) на квадратном плане, замкнутом стенами; б) на четырех колоннах, в виде законченной формы балдахина, рав-

ноценного балдахину крестового свода; в) при перекрытии больших зал рядами парусных сводов по двум

направлениям на большом числе колонн.

Парусный свод, как и купол, является законченной формой на любой высоте и может иметь в шелыге круглое отверстие любого радиуса, используемое для освещения. Параллели и меридианы, так же как и в куполе, составляют основные линии парусного свода. Основная параллель на уровне шелыг арок членит парусный свод на две зоны — нижнюю несущую, в виде четырех сферических треугольных парусов, и верхнюю несомую, плоскую часть сферы, называемую скуфьей (calotte — по-французски, die Kappe— по-немецки). В правильном парусном своде, при одном радиусе сферической поверхности, паруса и скуфья сливаются в единую форму.

В церковной архитектуре и монументальных центрических зданиях всегда заметно было стремление придать скуфье возвышенную полуциркульную форму купола, меньшего радиуса, чем радиус парусов. При этом резкий перелом сферических поверхностей в сопряжении скуфьи с парусами (рис. 4.47) создает ясное членение свода на эти два элемента.

В материале о куполах были попутно отмечены даты возникновения парусного свода. Напомним о куполах на парусах, встречающихся в развалинах Ферахабада и Сассанидской эпохи иранской архитектуры (III — VII века н. э.).

80