В готике был найден ответ на конструктивные задачи, решения которых искали в течение столетий. Это выкладка крестового свода из камня и обеспечение его устойчивости. Стимулом решения этих задач была необходимость экономии материалов и рабочей силы при возведении соборов больших размеров. Целью архитекторов готики было облегчение массы здания. В теле свода выделили каркас. Основными элементами готического каркаса являются арочные ребра сводов - нервюры, вертикальные опоры сводов, вынесенные наружу контрфорсы и наклонные элементы в виде полуарок, соединяющие опоры сводов с контрфорсами, - аркбутаны. Очертание готического нервюрного свода стрельчатое.
В противовес монолитности древнеримских и романских построек готическая конструкция в большей степени уподобляется современным уравновешенным пространственным каркасам. Заполнение каркаса стало легким, распор уменьшился за счет облегчения массы свода. Стена несла только собственную тяжесть и стала более легкой, так как перестала помогать устойчивости свода, что позволило увеличить проемы и осветить интерьер. Тело стены стали заменять каменной решеткой, ячейки которой стеклили.
3. Принципы работы системы
Тектоника распорной системы основана на статической работе арки. Сущность этой работы заключается в уравновешивании усилий, влияющих на арку, включая ее собственный вес, силами противодействия опоры. Рассмотрим это на опыте. Если установить два клиновидных камня шатром и приложить усилие к месту их взаимного упора, то агрегат будет стремиться разъехаться в стороны, т.е. вертикальное усилие изменило направление на угловое. В теоретической механике этот процесс выглядит как сложение вертикальных и горизонтальных усилий в равнодействующую диагональную силу.
Чтобы не допустить проседание агрегата, основания камней нужно опереть на контрфорс, противодействующий силе горизонтального распора равным усилием. Если это усилие будет больше, камни сомкнутся. Усложним опыт, но проведем его мысленно. Поставим два надежных (тяжелых и массивных) контрфорса, пусть это будут два скалистых берега горной реки. Нужно возвести долговременную и прочную переправу. В окрестностях нет подходящего по длине леса и длинных плоских камней. Есть только мелколесье для устройства временных подмостей и опалубки, которые понадобятся при устройстве арки из клиновидных камней, каждый из которых, стремясь упасть вниз, мешает сделать то же соседнему камню; так, прижатые друг к другу и скрепленные вяжущим раствором, они создают перемычку. Ее прочность обуславливается нагрузкой, достаточной, но не разрушающей. В опыте возведение арки начнется от ее пят и закончится замковым камнем — ключевым элементом кладки, который нередко акцентируется размером и декоративной отделкой.
Подобную задачу решали древние римляне, прокладывавшие виадуки и акведуки при освоении горных местностей Аппенинского полуострова. Они и считаются основателями в разработке многообразного семейства распорных конструкций на основе бетона, для которого использовался в качестве вяжущего вещества вулканический пепел — пуццолана.
Бетон оказался очень кстати там, где не было ни времени, ни квалифицированной рабочей силы для обтески клиновидных камней. Но арки, выполненные укладкой бетонной смеси в опалубки, работали так же, как и выложенные из подогнанных друг к другу камней.
Как показал выше силовой анализ распорной системы, суммарные усилия давления на арку распределены по ее обеим ветвям, причем наклонные векторы усилий имеют горизонтальные и вертикальные составляющие. Сложнее всего обеспечить противодействие горизонтальной составляющей, ибо эта сила стремится опрокинуть контрфорс, и он должен быть массивным и устойчивым.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.