Строительные конструкции 3 - История архитектуры

Поиск
Перейти к контенту

Главное меню:

Строительные конструкции 3

Архитектура Восточной Европы. Средние века > Архитектура Византии > Строительная техника Византии
    Практические же решения, пожалуй, лучше всего проследить на примере шедевра византийской архитектуры — Софии Константинопольской.
    Первые наиболее обстоятельные обмеры этого сооружения были сделаны в 40-х годах прошлого столетия немецким архитектором Зальценбергом. По этим обмерам, производившимся во время реставрационных работ, которыми руководил архитектор русского посольства швейцарец Фоссати, собор Софии с технической точки зрения представляет собой следующую картину.
    Кирпичный сферический купол диаметром около 31 м со стрелой 14 м и толщиной в замке 0,6 м прорезан по периметру 40 окнами высотой 4,6 м и шириной 1,5 м, перекрытых арками. Простенки имеют в ширину 1 м и в толщину 2,6 м. От них к вершине купола идут нервюры сечением 70X15 см, постепенно уменьшающиеся до полного исчезновения на расстоянии 5,7 м от оси. Нижняя часть купола представляет собой кольцо сечением 2,1X0,8 м, выполненное из пиленого пеперина. Оно поддерживается четырьмя кирпичными парусами, которые опираются на кирпичные же подпружные арки 1,5 м толщиной. Пилоны, несущие эти арки, выполнены из известняка; они отстоят друг от друга в направлении с севера на юг на 32,3 м, с запада на восток — на 21,9 м. Пролет восточной и западной арок составляет 30,5 м, северной и южной — 21,9 м. Сечение пилонов 5,3X7,5 м, высота 23 м. Обе пары арок поддерживаются консолями с выносом 0,9 м; меньший пролет продольной пары обусловлен тем, что пилоны имеют в сечении не квадрат, а прямоугольник, к тому же расположенный вдоль здания таким образом, что обе их внутренние грани отстоят от углов постройки на 4,3 м.
    Продольные проемы этого каркаса заполнены кирпичными стенами толщиной 1,2 м, опирающимися на двухъярусные поддерживаемые колоннами аркады, а в верхней части прорезанными тремя ярусами окон. Поперечные проемы замкнуты кирпичными полукуполами апсид глубиной около 18 м, которые опираются на столбы, соединенные нишами, заполненными двухъярусными аркадами на колоннах. При помощи сдвоенных арок, перекинутых через боковые нефы, пилоны соединены с массивными пилястрами стен, ограждающих постройку. Эти арки сверху нагружены контрфорсами сечением 18,3X7,4 м и высотой 22,6 м, в которых расположены коридоры и лестницы. Забутка парусов повторяет квадратное очертание плана сооружения, образуя платформу, охватывающую опорное кольцо. Сторона этой квадратной платформы, расположенной на высоте 38,1 м, равна 35 м. Толщина ограждающих стен неодинакова: с южной и северной сторон она составляет 1,1, с восточной — 1,4, с западной — 1,5 м. В некоторых местах она достигает 2,1 м. В постройке применен кирпич двух размеров: 35,5X35,5X5,1 и 68,6X22,9X5,1 см. Первую разновидность Зальценберг нашел в восточном приделе, вторую — в нижней части главного купола. Раствор, красноватый цвет которого обнаруживает присутствие в нем цемянки, уложен слоями толщиной от 2,5 до 5 см.
Смещения пилонов Софии, установленные Эмерсоном, Найсом и Конентом
Смещения пилонов Софии, установленные Эмерсоном, Найсом и Конентом
    Исследования Зальценберга продолжены французом Милле, немецким ученым Шнейдером, американцами Эмерсоном, Найсом, Конентом и Свифтом, а также турецким археологом Рамазаноглу. Их работы вносят в его обмеры некоторые поправки.
    Милле и Конент, основываясь на тексте историка Агафия, утверждают, что первоначальный купол имел эллиптический план. По мнению первого, оси эллипса равнялись 30,48 и 32,31 м, по мнению второго — 31,24 и 32,99 м. Конент полагает, что кольцо радиусом 15,68 м было только запроектировано Анфимием и Исидором, но не выполнено на деле. А при реставрации 548—563 гг., вызванной разрушениями от землетрясения и состоявшей в сооружении нового купола (Исидором младшим, племянником строителя), большую ось, по его мнению, уменьшили до 32,37 м, а впоследствии довели до 38 м. Свифт установил, что швы купола толще самих кирпичей, а не тоньше их и не равны им.
    Разногласия между авторами разных обмеров такого уникального по своему значению архитектурного помятника делают совершенно необходимым проведение новых работ и к тому же не отдельными исследователями или научными учреждениями отдельных стран, а какой-то международной комиссией. В этих работах должны принять участие не только археологи, но также инженеры-строители и технологи строительных материалов. Только тогда София Константинопольская предстанет перед наукой во всей ее подлинной реальности.
Усилия в куполе Софии, вычисленные Тарном (в т/пог. м)
Усилия в куполе Софии, вычисленные Тарном (в т/пог. м)
    Статический расчет купола Софии был проделан в 90-х годах XIX в. английским инженером Эдвардом Тарном. Тарн показал, что это шаровой сегмент с радиусом кривизны 16 м, высотой 9 м при радиусе основания 14 м. Он опирается на сферический пояс. Кольцевая воронкообразная поверхность этой опоры, имеющая в длину 88 м, наклонена внутрь под углом 30°. При объеме 560 м3 и объемном весе материала 1,8 конструкция весит около 1000 т. Отрезок радиуса основания этого шарового сегмента, равный проекции дуги купола, расположенной между пятой этого последнего и центром тяжести его меридионального сечения, составляет 4 м. Отношение данного отрезка к высоте сегмента (4 : 9) выражает развиваемый этим сегментом распор, составляющий около 45% веса, т.е. 450 т. Это значит, что на 1 пог. м кольца приходится 5 т распора, а вертикальная нагрузка на ту же единицу равна 11,5 т. Таким образом, равнодействующая сил тяжести и распора составляет 12,5 т на 1 пог. м и наклонена на 24° к вертикали.
    Часть купола, образующая несущее кольцо, представляет собой шаровой пояс той же кривизны, что и сегмент, высотой около 7 м, с радиусом верхнего основания таким же, что у сегмента, а нижнего основания 16 м. Облегченный окнами, он при толщине подошвы 2,4 м весит около 225 т. Это значит, что на 1 пог. м кольца, имеющего длину около 104 м, шаровой пояс давит с силой 21,6 т. Равнодействующая такого давления и результирующей сил, действующих в сегментной части, направлена под углом 8° к вертикали и составляет около 32,3 т на 1 пог. м. Распор же купола в точке приложения этой равнодействующей равняется 5,7 т на 1 пог. м.
    По подсчетам Тарна, центральный купол распирает подпружные арки с усилием 112,5 т на каждую, приложенным в замке этой арки — "точке, где ее сопротивление самое слабое". Апсиды противостоят этому давлению с усилием 125 т, уравновешивая его с запасом 13 т. "Давлению купола, — по данным Тарна, — лучше сопротивляются две другие стороны, представляющие тяжелые и почти массивные устои 18X25 футов [5,3X7,5 м], которые несут арку пролетом в 70 футов [21,3 м]". Эти четыре устоя 23-метровой высоты и объемом 920 м3 весят примерно по 2024 т. Тарн констатирует, что они недостаточно прочны для того, чтобы выдержать тяжесть купола, подпружных арок и парусов. Но радиальное расстояние от внешнего края купола до внешнего ребра устоя, составляющее почти 8 м, создает, по его мнению, достаточно большой момент сопротивления опрокидывающим усилиям.
Напряжения строительных материалов (в кг/см2) в различных частях собора Софии (схема)
Напряжения строительных материалов (в кг/см2) в различных частях собора Софии (схема)
    Этот купол отличается от первого, сооруженного Анфимием и Исидором. Единодушно утверждая, что первоначальный купол был ниже нового, историки расходятся в том, насколько ниже: на 9, на 7,6 или на 6,1 м. Новейшие исследователи сходятся на том, что он был вдвое ниже, т.е. имел высоту около 8 м. Однако имеются разногласия относительно того, были ли в нем окна. Англичанин Лезсаби дает на этот вопрос положительный ответ, а немец Гурлитт — отрицательный.
    Для характеристики купола, сохранившегося до наших дней, следует прибавить, что толщина его равна 1,5 диаметра, вес на 1 м2 перекрываемой площади для верхнего сегмента составляет 1,6 т, а для всего перекрытия в целом — 4,5 т. По приблизительным подсчетам напряжение материала на сжатие равно в опорном кольце купола 1,3 кг/см2, на верхней плоскости пилонов — около 13 кг/см2, на уровне фундамента — около 18 кг/см2, наконец, на грунт, принимая во внимание уширения фундамента, пилоны давили с усилием, не превышающим 12 кг/см2.
    Работу Тарна необходимо продолжить и даже, вернее сказать, снова повторить на основе данных испытания строительных материалов собора Софии и тех новых обмеров, о которых говорилось выше. При этом охватить анализом следует не только одни перекрытия основного квадрата и апсид, но также грунт и все без исключения узлы и элементы сооружения. Только после этого раскроется во всех ее достоинствах и недостатках невидимая взору поверхностного наблюдателя игра сил в этой замечательной постройке.
 
??????.???????
???????@Mail.ru
Copyright 2016. All rights reserved.
Назад к содержимому | Назад к главному меню