Распорная система. Общие свойства каменных сводчатых конструкций, страница 6

При наличии распалубок распор и давление упирающихся в них арок передаются на опору свода вдоль ребер распалубок, обжатых подобно ребрам крестового свода. Часть распора может передаваться непосредственно вдоль оси распалубки, если ее образующие касательны к оси арок. Рабочую схему цилиндрического свода с распалубками можно рассматривать, как систему арок, разветвляющихся вокруг распалубок, либо как систему обычных элементарных арок, упирающихся в условные арочные элементы, оконтуривающие распалубки. Прежде всего, очертание оконтуривающих «арок» определяется качеством перевязки кладки лотка и распалубки, наличием закладок, трещин и т.п. Плохая перевязка и слабый раствор может привести к острому огибанию распалубки. Усилия и напряжения в кладке концентрируются вокруг распалубок, увеличиваясь по мере приближения к опоре свода в простенках.

В цилиндрических сводах распалубки используются, как средство местной разгрузки несущих стен и переноса давления на соседние участки при устройстве всевозможных проемов. Частое расположение распалубок позволяет иногда перенести давление и распор свода на отдельные столбчатые опоры. В целом же сосредоточенная передача опорных реакций характерна для крестовых сводов, представляющих четыре равновеликих
частей цилиндрического свода – комбинацию четырех распалубок.

Крестовый свод — система элементарных арок, образующих распалубки и передающих давление и распор на диагональные ребра. Существуют своды, например, готические, где диагонали как основные несущие элементы выполнены из более прочного, чем распалубки, материала, имеют постоянное сечение и выделены на поверхности свода в виде нервюр. Для подавляющего большинства крестовых сводов ребра служат жесткими элементами лишь в силу естественного утолщения кладки при сопряжении смежных распалубок. Сечение и ширина таких «естественных» ребер — величина переменная и может быть определена по характеру преобладающих деформаций кладки, участвующей одновременно в работе диагонали и арок распалубки. Диагональ испытывает неравномерное, нарастающее к пятам вертикальное давление, соответствующее опорным реакциям элементарных арок распалубки, и горизонтальную нагрузку от их распоров, направленную к углам свода, т.е. растягивающую диагональ. Суммарное действие этих двух видов нагрузки создает неравномерное обжатие сечений диагонального ребра— большое на опорном участке и очень малое в замке. Слабое обжатие замковых сечений диагоналей и, соответственно, всей центральной зоны — характерная особенность крестовых сводов, из-за чего они неспособны нести сосредоточенные центральные нагрузки.

Сомкнутый свод представляет четыре одинаковых части поверхности цилиндрического свода, называемых лотками или щеками, но опирающихся по всему периметру перекрываемой площади. Рабочую схему сомкнутого свода можно рассматривать как систему элементарных полуарок, образующих лотки и передающих распор в условные диагональные ребра. Нижней опорой (пятой) элементарные полуарки передают распор и грузовое давление на опорный контур свода. Диагональные ребра сомкнутых сводов образуются как элементы формы при сопряжении (смыкании) лотков и основными несущими элементами не являются. Главными рабочими элементами служат центральные лотковые полуарки (короткого пролета для вытянутых в плане сводов) и нижний опорный контур.

Расчет показывает, что от любого вида нагрузки опорные реакции элементарных полуарок возрастают от углов к середине. Большое обжатие центральной зоны, равное суммарному распору всех лотков, позволяет сомкнутому своду нести тяжелую центральную нагрузку. Благодаря этому свойству сомкнутый свод использовался для перекрытия большинства безстолпных храмов XVII—XVIII вв.