Реклама
Цікаво

Розпірні тектонічні системи



  Розпірні тектонічні системи Тектоніка распорной системи заснована на статичній роботі арки. Сутність цієї роботи полягає в зрівноважуванні зусиль, що впливають на арку, включаючи її власну вагу, силами протидії опори. Розглянемо це на досвіді. Якщо встановити два клиноподібних каменя шатром і прикласти зусилля до місця їх взаємного упору, то агрегат буде прагнути роз'їхатися в сторони, тобто вертикальне зусилля змінило напрям на кутове. У теоретичній механіці цей процес виглядає як складання вертикальних і горизонтальних зусиль у рівнодіючу діагональну силу (рис. II. 1.11). Щоб не допустити просідання агрегату, підстави каменів потрібно обперти на контрфорс, що протидіє силі горизонтального розпору рівним зусиллям. Якщо це зусилля буде більше, камені зімкнуться. Ускладнимо досвід, але проведемо його подумки. Поставимо два надійні (важких і масивних) контрфорса, нехай це будуть два скелястих береги гірської річки. Вам потрібно вирішити задачу зведення довгострокової і міцної переправи. В околицях немає відповідного по довжині лісу і довгих плоских каменів. Є тільки дрібнолісся для влаштування тимчасових риштовання та опалубки, які знадобляться при влаштуванні арки з клиновидних каменів, кожен з яких, прагнучи впасти вниз, заважає зробити те ж сусіднього каменю; так, притиснуті один до одного і скріплені в'яжучим розчином, вони створюють перемичку. Її міцність обумовлюється прігрузкой, достатньою, але не руйнує. У нашому досвіді зведення арки почнеться від її п'ят і закінчиться замковим каменем - ключовим елементом кладки, який нерідко акцентується розміром і декоративним оздобленням. Таке завдання наяву вирішували стародавні римляни, що прокладали віадуки і акведуки (шляхопроводи і водопроводи) при освоєнні гірських місцевостей Апеннінського півострова. Вони і вважається піонером у розробці різноманітного сімейства розпірних конструкцій на основі бетону, для якого використовувався в якості в'яжучого речовини вулканічний попіл - пуццолана.

Розпірні тектонічні системи

Бетон виявився дуже до речі там, де не було ні часу, ні кваліфікованої робочої сили для обтісування клиноподібних каменів. Але арки, виконані укладанням бетонної суміші в опалубки, працювали так само, як і викладені з підігнаних один до одного каменів. Як показав вище силовий аналіз распорной системи, сумарні зусилля тиску на арку розподілені по її обом гілкам, причому похилі вектори зусиль мають горизонтальні і вертикальні складові. Складніше за все забезпечити протидію горизонтальної складової, бо ця сила прагне перекинути контрфорс, і він повинен бути масивним і стійким. Довгим життям римські віадуки зобов'язані тому, що їх будували в створі ущелин, на берегах гірських річок, що забезпечують надійне погашення розпірних зусиль (рис. II. 1.12). Арочні прольоти могли досягати розмірів, недоступних при використанні дерев'яних конструкцій, до того ж спалимих. Геометрична правильність є запорукою міцності арки. В античності була освоєна технологія зведення напівциркульних арок. Полога і стрілчаста арки надають, відповідно, більше і менший тиск на контрфорси, що істотно впливає на вигляд споруди, де вони застосовані (рис. II. 1.13) [11, 36]. Арка стала базовим елементом для формування розпірних конструкцій центричного та лінійного типу: куполи і склепіння. Найпростішим прийомом зведення купола зі штучного матеріалу є воробовий. Він виконується спіральної кладкою за допомогою горобець - контролюючого роботу шнура постійної довжини, закріпленого в геометричному центрі купола.

Розпірні тектонічні системи

У банях великого діаметра верхня замкова частина (СКУФ, шелига) виходить практично горизонтальній, і щоб уникнути руйнування верх купола залишали відкритим (купол римського Пантеону) або скуфію замінювали куполом-надбудовою меншого діаметра (собор Св. Софії в Константинополі) {мал. II. 1.14).

Розпірні тектонічні системи

Для зведення сферичних куполів з відцентровим напрямком розпору необхідно мати міцну основу у вигляді циркульного кола, підготовка якого здійснювалася попередніми зведенням квадратного в плані будови. Потім у вигляді тромпах і вітрил скруглять основу і викладався купол (рис. II. 1.15). Найбільш радикальним способом погашення розпірних зусиль був винайдений в раннє середньовіччя спосіб послідовної передачі зусиль землі через систему склепінь і напівкупола, що оточували центральний купол, і контрфорсів. У підсумку вся споруда мало вигляд піраміди, утвореної ярусами куполів і склепінь. Зменшенню зусиль розпору сприяло скорочення ваги купола за рахунок конструктивних вдосконалень: введення міцного каркасу в оболонку купола з легких матеріалів (пемзи);

Розпірні тектонічні системи

Розпірні тектонічні системи

 кладці купола з керамічних гончарних судин, відкритих отворами вниз, що і додавало їм описані вище незвичайні акустичні властивості. Лінійним похідним арки є склепіння. Циліндричні і хрестові зводи широко використовувалися стародавніми римлянами для перекриття господарських та культових споруд. Розпір поздовжніх циліндричних склепінь погашався обпиранням на масивні стіни. Щоб полегшити склепіння, встановлювали арки-ребра з міцного каменю, а простір між ними заповнювали легкими плитами з пемзи і туфу. У площині арок для підвищення стійкості влаштовували контрфорси, що додавали плану будівлі зовнішній зубчастий профіль. Хрестовими склепіннями перекривали великі приміщення. Осередок хрестового зводу представляє в підставі квадрат (з колонами по кутах) для того, щоб пересічні напівциркульні склепіння одного радіуса зімкнулися в одному рівні {мал. II. 1.16). Підвищення міцності і легкості конструкції домагалися також зміцненням ребер склепінь і заповненням їх легкими пластинами. Арки, зводи і куполи циркульного форми стали розпізнавальним знаком римської, візантійської та романської архітектури. Складається традиція формування обсягу культової будівлі зі стандартних модульних секцій - травей, які об'єднують квадратні в плані конструктивні осередки, що завершуються склепіннями. При цьому в трьох-пятинефном базиліці центральний підвищений неф має план опорної осередку вдвічі ширше бічних (мал. 11.1.17) [144]. Від квадратній залежності вдалося позбутися лише творцям готичної архітектури, що розробив траві на основі стрілчастої арки, що дозволила значно скоротити бічний розпір, дуже заважав будівельникам зводити спрямовані вгору собори.

Звільнення конструкцій будівлі від баластного матеріалу, заміна масивних склепінь на каркас нервюр з легким заповненням, а стін - на широкі вітражі, додали скелетний вид зовнішньому вигляду готичних соборів, який демонстрував систему передачі навантаження від склепінь на контрфорси через арочні містки - аркбутани (рис. II. 1.18). Монополія на використання купольних і склепінчастих конструкцій великого масштабу довгий час зберігалася за культовими будівлями. На основі розпірних конструкцій розвивалася церковна архітектура Західної та Східної Європи, країн мусульманського світу. Різні форми склепінь і куполів - пологих, стрілчастих, циліндричних - стали невід'ємною складовою у формуванні образу середньовічного і сучасного інтер'єрів масштабних споруд (рис. 11. 1.19). Трудомістка і небезпечна техніка зведення конструкцій з штучних матеріалів була замінена в пізніші століття конструюванням склепінь і куполів з легких міцних матеріалів, які агрегатувалися на основі новітніх технологій: зварювання, замонолічування, пластичного формування відповідно до точними статичними розрахунками, аргументують доцільність і надійність форми. І в сучасному інтер'єрі візуальне враження про распорной конструкції складається на основі усвідомлення її тектонічної логіки та краси інженерного рішення.

Байтові та тентові системи Якщо розпірні конструкції засновані на передачі зусиль тиску під кутом до гравітаційної нормалі, то вантові і близькі їм висячі тектонічні системи переводять навантаження у бік від місця розташування споруди і утримують його конструкції за рахунок зусиль розтягування в тросах або стрижнях, закріплених з боку, протилежної навантаженні. Контрфорси, сприймають зусилля, працюють в цьому випадку як анкери. Винесення вузлів, які збирають навантаження, за межі конструкцій, властиво відкритим висячим системам: з підвіскою покриття на тросах, з об'єднанням тросової системи та покриття у вигляді армованої мембрани. Висячі конструкції, в яких розтягнення погашається власним замкнутим контуром, є закритими системами. Тут контур виконує функції, зворотні опорному кільцю купола - він відчуває стискаючі зусилля (рис. II. 1.20). На основі принципу розтягування працюють сітчасті і тентові конструкції (рис. 11.1.21). Висячими конструкціями створюються обсяги, які мають вигляд наметів різного силуету: виставкові павільйони, цирки-шапіто, паркові споруди, складські навіси. Відносна легкість зведення, виразність і святковість образу таких споруд сприяють їх залученню до організації тимчасових комплексів масового відвідування.

Розпірні тектонічні системи

Розпірні тектонічні системи

Copyright © 2015. Всі права захищені. Копіювання матеріалів припустиме лише з посиланням на наш сайт