Гармония сфер иполусфер: гигантские купола
- Анатомия Пантеона На картинках, где римский Пантеон изображен в разрезе, прекрасно видно, как непроста его конструкция. На схеме прекрасно заметно, что в стенки сооружения вмурованы арки, что они более надежно удерживали тяжелый купол. Наряду с этим в стенках имеется пустоты и ниши, разумеется, служащие чтобы уменьшить вес сооружения.
- Основание купола обрамлено участком вертикальной стенки и потом «лесенкой» из цементных колец. Ближе к вершине стенки купола заметно сужаются, а «кессонная» структура уступает место ровной внутренней поверхности
Храм двух вер Громадный храм на Босфоре был возведен по приказу императора Юстиниана в 532−537 годах н. э. архитекторами Исидором Милетским и Анфимием Тралльским.
- В первой половине 50-ых годов XV века по окончании захвата Константинополя турками православная церковь Святой Божьей Мудрости (сокращенно «Айя-София») была перевоплощена в мечеть. С 1935 года Айя-София стала музеем, где экспонируются монументы как христианства, так и ислама
Святыня Флоренции Во византийских императоров и времена римских величественные строения сооружались куда стремительнее, но блистательная Флоренция возводила собственный основной храм с XIII по XIX век.
- Церковь Santa Maria del Fiore значительно чаще именуют во Флоренции легко Il Duomo, другими словами «собор»
Церковь Святой Божьей Мудрости
Святыня Флоренции
Геодезические куполы Стройматериал купольного каркаса — это сочленения и стержни между ними. Чем выше частота конструкции, тем ее контуры ближе к совершенной сфере. Прочность наряду с этим возрастает
- Шар из космоса? Фантастическую сферу для американского павильона на выставке EXPO 67, проходившей в Монреале (Канада), спроектировал сам Ричард Бакминстер Фуллер. Это неповторимое сооружение дошло до наших дней. Сейчас в нем устроен музей
Тропический эдем Проект Eden (Эдем) — образовательный аттракцион в Англии.
- Под каждым куполом, каковые являются оранжереями, воссозданы среды обитания, характерные для различных климатических территорий
Кто бывал в Вечном городе — знает, что большая часть монументов Античности или лежат в руинах, или их останки стали основанием для более поздних построек, относящихся к Средним Возрождению и векам. Среди немногих прекрасно сохранившихся строений практически двухтысячелетней давности — Пантеон, храм всех римских всевышних. С пришествием христианства строение перевоплотили в церковь Всех Мучеников, еще это мемориальный некрополь, где нашли покой известные итальянцы.
Вход в Пантеон сделан в виде простого портика с колоннами, но главная часть строения являет собой ротонду, круглое в плане помещение диаметром 43,3 м. И вот данный громадный зал укрыт куполом, в центре которого покинуто круглое отверстие — опейон, либо oculus (лат. «глаз»). Через него в строение, не имеющее больше ни одного окна, вливается свет неба, а иногда и дождевая вода, которая уходит в особые дренажные канавки.
Купол Пантеона — старейший из сохранившихся куполов, наряду с этим размер перекрываемого им пролета таков, что повторить данный замечательный итог удалось только больше тысячи лет спустя.
Само собой разумеется, Сейчас никого не поразишь огромными куполами из сборных и железобетона железных конструкций, укрывающими стадионы и рынки, но все это детища промышленной революции, а древние римляне железобетона не знали и не имели тяжелой строительной техники. Как же им удалось в 125 году н.э. возвести конструкцию, которая до сих пор приводит людей в восхищение и в удивление? На данный вопрос нет безграничного ответа, не смотря на то, что разработка строительства Пантеона в целом понятна.
Известно совершенно верно, что своды Пантеона возводились без железной арматуры. При постройке употреблялся прекрасно освоенный римлянами способ кирпичного каркаса с цементным заполнением. Нижнюю часть купола образовывает так называемый кессонный каркас, складывающийся из выпуклых прямоугольных элементов, приблизительно в верхней последней трети кессонная структура уступает место ровной поверхности.
Дабы уменьшить вес верхней части купола, употреблялся бетон, в котором связующий раствор на базе пуццолана и извести смешивался с легкой пемзой либо туфом, тогда как для нижней части использовался тяжелый травертин.
Купол определяется как пространственная несущая конструкция, по форме близкая к полусфере либо второй поверхности вращения, другими словами, попросту говоря, это развернутая в трехмерном пространстве арка. От арки купол и случился, унаследовав от нее физические параметры и основной из них — возможность переноса веса свода на вертикальные опоры. И на купол и на арку действуют в один момент силы как сжатия, так и растяжения.
У купола сжатие самый показано в районе верхней точки — в том месте, где сходятся «меридианы». На основание, наоборот, действуют силы горизонтального распора, либо растяжения.
Строителям Пантеона, разумеется, все это было известно, исходя из этого в"глаз" засунуты противодействующие сжатию усиливающие элементы- в частности, собранное на заклепках кольцо из латуни.
Для компенсации силы горизонтального распора основание купола дополнительно опоясали «лесенкой» из цементных колец.
Полет над парусом
Поставить огромный купол над ротондой, передав вес тяжелого цементного перекрытия цилиндру из цементных же стен, выяснилось непростой задачей, но развитие храмовой архитектуры повело инженеров дальше. Приблизительно через четыре века по окончании строительства Пантеона в Константинополе по приказу византийского императора Юстиниана было начато строительство грандиозной церкви Святой Божьей Мудрости, известной больше под именем Айя-София, либо Святая София. Оригинальность задачи, находившейся перед архитекторами, заключалась в том, что им предстояло перекрыть внушительных размеров куполом (31,24 м) не круглый, а квадратный в плане пролет.
Раньше подобная задача решалась за счет наращивания углов кверху и создания над углами прямоугольного помещения особых фигурных выступов, на каковые возможно было бы установить купол. Строители Святой Софии пошли вторым методом, в первый раз в истории применив сферические паруса, либо пандативы. Пандатив представляет собой обращенный одним углом вниз треугольник, что есть фрагментом мнимой сферической поверхности с бoльшим, чем купол, диаметром.
Четыре паруса обращенными вверх сторонами создают опорное кольцо для купола. Наряду с этим пандативы закрывают прямые углы и разрешают опереть купол на столбы либо арки с апсидами, выстроенные по сторонам квадратного пролета (нефа). К тому же паруса оказывают помощь снизить воздействие сил бокового распора на базу купола.
Это техническое ответ было много раз воспроизведено в храмовом постройке как самой Византии, так и Руси и Западной Европы.
Купол-самoдержец
При всей собственной оригинальности купол Святой Софии — чего стоит хотя бы постоянный последовательность пронизывающих его окон — подобно куполу Пантеона, имел форму полусферы и оставался «поверхностью вращения кривой». Но людям следующих эр наскучили простые формы- им потребовались новые и разнообразие архитектурные стили.
Примеров для того чтобы долгостроя, как известный флорентийский собор Санта-Мария-дель-Фьоре, во всемирной истории найдется мало, если они по большому счету имеется. В то время, когда во второй половине 80-ых годов тринадцтаго века жители задумали соорудить огромный храм, дабы прославить Господа и собственный благословенный город, Филиппо Брунеллески еще не появился. И в то время, когда началось строительство, до инженера великого и рождения архитектора оставались десятки лет.
Только в то время, когда Брунеллески исполнилось сорок (в 1417 году), он приступил к ответу основной задачи собственной жизни — проектированию величественного купола, ставшего знаком Флоренции. По диаметру будущий купол приблизительно равнялся Пантеону (что, очевидно, не просто так), но было два ответственных отличия: во-первых, он должен был иметь стрельчатую форму с восьмигранным горизонтальным сечением, а во-вторых, быть сооруженным на огромной по тем временам высоте (окончательная высота собора — 114,5м).
Классическая разработка строительства куполов применяла в те времена кружала и леса (опалубки для сооружения арок, куполов и сводов). Но возможно ли выстроить леса нужной высоты и какие конкретно необходимо установить кружала, дабы они не деформировались под тяжестью купола?
Вместо того дабы искать ответ на эти вопросы, Брунеллески создал способ строительства без этих классических приспособлений. Способ воплощал в себе последовательность технологических ответов, не все из которых на сегодня подробно изучены и довольно часто описываются противоречиво. Но неспециализированный суть идей очень способного инженера сводился к тому, что в силу собственных физических особенностей кроме того недостроенный купол (при определенных условиях) может удерживать себя без подпорок и опалубок.
Этому содействовала совокупность из вертикальных ребер с перемычками, особенный тип кирпичной кладки, в то время, когда верхний последовательность кирпичей «зацеплялся» за нижний, использование древесных и каменных кольцевых стяжек. Еще один принципиальный момент — купол Брунеллески складывался из двух соединенных между собой оболочек, внешней и внутренней.
Схожее ответ, разрешающее усилить конструкцию, будет применено строителями собора Святого Петра в Риме, собора Святого Павла в Лондоне, отечественного Исаакиевского собора в Санкт-Петербурге. Но до сих пор творение флорентийца остается самым большим куполом, сложенным из кирпича.
Развлекаться либо жить?
Все ухищрения гениев прошлого, строивших величественные купольные сооружения, сейчас, конечно, воображают только интерес историков. развитие металлургии и Появление железобетона разрешили перекрывать многогранными и полусферическими куполами огромные пролеты. Но воистину новое слово в куполостроении было сообщено только чуть более полувека назад.
Речь заходит о так называемых геодезических куполах, придуманных еще в 1919 году немцем Бауерсфельдом, а после этого (независимо от него) в первой половине 50-ых годов XX века американцем Бакминстером Фуллером, что и считается их «отцом». Наименование связано не с геодезией как научно-прикладной дисциплиной, а с термином «геодезическая линия» — другими словами окружность, равная радиусу сферы.
В случае если такими линиями разбить сферу на отдельные элементы, к примеру на треугольники, то оказавшаяся сетка станет примером для конструкции с очень увлекательными особенностями. Сфера либо полусфера, воображающие собой структуры из сочлененных железных либо древесных треугольников, будут сочетать в себе прочность и устойчивость с ажурностью и лёгкостью. С их помощью возможно укрывать громадные пространства, строить временные либо постоянные помещения, не заботясь наряду с этим, скажем, о замечательном фундаменте.
При кажущейся простоте геодезических конструкций их расчет, в случае если речь заходит о больших объектах, непросто осуществить вручную. Главное понятие — частота, другими словами количество сочлененных многоугольников, вписанных в исходную структурную единицу (к примеру, треугольник большего размера). Чем мельче «сетка», тем купол ближе к сферическому и тем он прочнее.
Бауерсфельд в свое время пришел к геодезическому куполу в отыскивании легкоразборного мобильного зала для планетария, Фуллер же грезил о том, что его купола окажут помощь решить жилищную проблему в послевоенной Америке. Но до тех пор пока всемирный опыт говорит о том, что немец был ближе к истине, и самые известные геодезические конструкции трудятся в сфере развлечений (аттракционы, концертные залы, выставочные павильоны).
Но, как вычисляет Мария Заричная — представитель компании «Геодом», создающей геодезические купольные конструкции в Российской Федерации, главная неприятность на пути более широкого распространения таких куполов — в умах людей. Дабы предпочесть круглый дом, необходимо по-второму посмотреть на привычные вещи. Массовое производство стало причиной упрощению и обезличиванию: стандартная прямоугольная мебель, двери и окна — как встроить их в круглое пространство, как применять «мертвые территории»?
А в это же время современные стройматериалы разрешают сделать это, возвращая нас к самой природной естественной форме — сфере.
Иглу и миллениум
Купольные сооружения имеется и у народов, не возводивших величественных храмов. Но, не смотря на то, что строительство эскимосского иглу не требует сложных разработок, без сноровки тут никак не обойтись. При возведении иглу снежные блоки укладывают не круг за кругом, а по спирали и под некоторым наклоном. В итоге над головой строителя остается место только для одного блока.
Дабы забить это отверстие, берут блок пара большего размера, что и делается «замковым камнем». Слева на фото Millenium Dome- строение, выстроенное в Лондоне для празднования встречи III тысячелетия. Купол из металлоконструкций покрыт натянутой тканью.
Арка вместо купола?
Для компенсации силы горизонтального распора основание купола дополнительно опоясали «лесенкой» из цементных колец. Однако со временем купол дал трещины, чему, возможно, много поспособствовали землетрясения и через чур зыбкий глинистый грунт под Пантеоном. Трещины состоялись в меридиональном направлении, и это указывает, что силы горизонтального распора легко надорвали купол.
Существует кроме того точка зрения, высказанная во второй половине 80-ых годов двадцатого века сотрудником Принстона Робертом инженером и Марком Полом Хатчинсоном, о том что известный купол «трудится» сейчас не как единое целое, а как совокупность арок. Предвидели ли таковой вариант инженеры Древнего Рима?
Все стало несложнее
Использование в строительных работах железобетона и сборных металлических конструкций сделало сооружение огромных куполов делом если не несложным, то практически обыденным. Купольные конструкции, перекрывающие без дополнительных опор стадионы, конгресс и рынки-холлы, начали появляться еще в начале XX века. Зонтичный бетонный купол увенчал Зал Столетий в Бреслау (сейчас Вроцлав, Польша) еще в 1912 году.
Диаметр пролета составлял 65 м. Громадный рынок в Лейпциге (1927−1930) имел два восьмигранных цементных купола, любой из которых перекрывал пролет 76 м. На фото внизу — мультифункциональная арена Norfolk Scope в американском штате Виргиния, выстроенная видным итальянским архитектором Пьером Луиджи Нерви в первой половине 70-ых годов двадцатого века.
Статья размещена в издании «Популярная механика» (№85, ноябрь 2009).
<
h4>