Ключевые слова: арка, свод, конструкция.
Появление конструкции свода
Своды являются древнейшей конструкцией перекрытий. В строительном деле сводчатые перекрытия стали появляться после стоечно-балочной системы. Необходимо отметить, что кирпичные и бетонные конструкции вытесняли древесину из строительства еще в древние времена. Ими перекрывались пространства между каменными стенами и перекрываются современные помещения между кирпичными стенами в наши дни. Появление сводов во многом изменило употреблявшиеся в Древнем мире архитектурные конструкции, так как относительно опор возникла сила, действующая нормально к их направлению, тогда как до этого опоры предназначались только для восприятия вертикальных усилий.
Во времена, когда сводов в виде монолитной каменной конструкции еще не было в строительной практике, для постройки храмов Древнего мира требовались материалы, которые было трудно добыть. Использовались тесаные строительные блоки, которые делались правильной формы, в те времена для соединения конструкции не использовался раствор [1]. Этруски были поклонниками данной системы, но использовали ее, в основном, для сточных канав и для строительства ворот.
Архитектура древней Греции хранит использование плоских покрытий зданий, данная конструкция соответствует пропорциональности и правильности мировоззрения греков, а также входит в состав их национальной славы.
Существовавшие в Древнем мире арочные каменные и кирпичные перекрытия со временем изменялись, таким образом, получился цилиндрический свод. Строилась данная конструкция из сырцового кирпича при помощи опалубки. Арки укладывались в поперечные ряды с накладкой на поперечную стенку. Данные конструкции держались благодаря специальному раствору [2].
Со временем все чаще стали применяться своды в строительстве и архитектуре, но возникла проблема с учетом распора. В древнем Риме строительство кладки могло осуществляться в двух видах, с трамбовкой и без нее. При строительстве использовались кружала для образования опалубки внутри. Для сводов римляне старались выбирать кружала подешевле и полегче, чем для стен.
Тип конструкции и выбор основывался на экономии, влияние, оказываемое сводами на их опоры, иногда было достаточно сильным. Пока кладка находилась над пятами, она держалась сама по себе. Позже свод стали усовершенствовать, на этом этапе он предстал в виде полужидкой массы, опирающейся всем весом на несущие опоры. Кружало теперь воспринималось, как высокое сопротивление. Раствор для кладки играл роль смазки для регулировки и распределения давления. Свод оставался целым, даже если раствор давал трещины [3]. Но даже при увеличении использования дерева и сопряжений, дерево искривляется и деформируется, а монолитный свод, может остаться без подпор, и после чего произойдет осадка или сдвиг кружал. Поэтому произвелись изменения в сводчатой кладке, раньше они состояли из больших камней и имели одинаковую толщину, теперь же в конструкции свод заменился на жёсткие рёбра, которые служили опорой и по ним распределялась вся нагрузка. Благодаря этому стали возводиться высокие потолки.
В 1867 году садовник Жoзеф Мoнье пришел к удивительному открытию, которое произвело фурор в строительном деле. Изобретение нового материала произошло случайно, садовник для крепости своих гoршочков надел на глиняные кадки для растений металлические обручи, создав тем самым прообраз железобетона. Таким образом, возник железобетон. Одновременно стали появляться и первые конструкции из армированного бетона во многих странах [3].
В 19 веке в строительстве широко использовались бетонные своды, армируемые железом и формуемые в заливочных формах. Благодаря чему была обеспечена прочность. Конструкция свода строилась из металлоконструкций.
В конце 19 века перекрытие на стальных балках приобрело большую популярность. Сводчатые перекрытия стали изготавливаться из каменной кладки, либо из монолитного бетона, с использованием заполнителя крупных размеров из кирпичного боя. Благодаря данному накату обеспечивалась жесткость конструкции перекрытия, а также устойчивость к огню и коррозии. Но чем прочнее и толще была конструкция, тем тяжелее, а в связи с этим и усложнялось построение и расчет. По этим причинам подобные перекрытия с первой четверти следующего века стали применяться реже, а свою значимость они потеряли во время распространения современного железобетона.
Позднее стали появились монолитные и сборные железобетонные своды с малой толщиной, применяемые в строительстве большепролетных зданий. Сводчатые перекрытия чаще применялись в строительстве религиозных и общественных зданий для покрытия большого пространства, тогда как балка имела ограничения по длине [3]. Время шло, наука не стояла на месте. Научные открытия российских ученых по разработке и изучению железобетонных конструкций основывались на опыте зарубежных предшественников и отечественной практики.
Появление двутавровых балок
Металл является незаменимым материалом в строительстве и архитектуре, если углубиться в историю становится понятным, что металлы использовались еще с древних времен. В те времена, чаще всего применялась медь. Уже намного позже использовался свинец, его применяли в строительстве водопроводных труб. На смену свинцу и меди пришел новый материал, который представлял стальные или железные листы со свинцово оловянным покрытием. Для покрытия различных деталей, применялись никель и олово. Позже для строительства кровли применяли цинк. А вот основным материалом прошлого века архитектуры был алюминий.
Невозможно не сказать о железе, ведь это один из лучших металлов строительства.
На сегодня есть масса разновидностей металлических конструкций, к примеру, арматура, балка, труба, швеллер, задвижка и уголок. Листовой металлопрокат является также популярным материалом наших дней, доступная цена является одним из его преимуществ [2].
Без данных материалов в строительном деле мало возможностей. К примеру, арматурные изделия упрочняют конструкции в монолитном и сборном строительстве. Арматурные изделия делают конструкции намного прочнее и долговечнее. Балки являются связующими и опорными элементами между колоннами и перекрытием. Появление балок в строительном деле упоминается в истории Сицилии. Но необходимо сказать, что документальная история металлических балок пошла из Англии на строительстве моста «Британия» уже в 19 веке. Есть российские данные, что стальные балки были использованы в воссоздании Зимнего дворца после ужасного пожара 1837 года. Русский инженер строитель Матвей Кларк создал перекрытия устойчивые к огню из металлических балок, из которых состоит сегодня Эрмитажный каркас [3].
Расцвет применения данных балок относится к 19 веку, тогда модернизация технологии привела к мощному рывку и к появлению металлопроката. В Санкт-Петербурге во время стройки Семёновского моста тоже использовались двутавровые балки.
Двутавровое сечение неслучайно, с квадратным сечением балка не так устойчива к многолетнему износу и деформации. Название «двутавровая» она получила из за своего облика (рогов), на латинском языке
«Taurus» означает «бык». В достоинства можно включить лёгкость и удобство монтажа. Стандартные балки были отодвинуты с рынка строительных материалов из-за своей массы.
Двутавровые балки изготавливаются по специальным технологиям с учетом требований ГОСТа.
Безусловно, двутавровая балка находится в низком диапазоне цен на строительном рынке, она и лёгкая и, несомненно, прочная, благодаря использованию регламентированных марок стали и с соблюдением химического состава сырья.
Литература:
1. Лахтин Н. К. Расчет арок и сводов. Руководство к аналитическому и графическому расчету арочных и сводчатых перекрытий. — М.: Типография Т-ва И. Н. Кушнерев и К, 1911.
- Третьякова E. Г. Архитектурно-строительные системы малоэтажного жилища со сводчатыми конструкциями. —,2000.
- Всеобщая история архитектуры. — 1975.
