Система аркбутанов и контрфорсов

2.2 Система аркбутанов и контрфорсов

Каркасная система готической архитектуры - совокупность конструктивных строительных приёмов, появившаяся в готике, которая позволила изменить нагрузки в здании и заметно облегчить его стены и перекрытия. Благодаря данному изобретению архитекторы средневековья смогли значительно увеличить площадь и высоту возводимых сооружений. Основными элементами конструкции являются контрфорсы, аркбутаны и нервюры. Главной и в первую очередь бросающейся в глаза чертой готических соборов является их ажурная структура, представляющая собой резкий контраст массивным конструкциям предшествующей романской архитектуры.

2.3 Распределение нагрузки

Техническим прорывом архитекторов готики явилось их открытие нового способа распределения нагрузки. Нужно сказать, что любое свободностоящее здание испытывает два вида нагрузок: от собственного веса (включая перекрытия) и погодные (ветер, дождь, снег и др.). Затем оно (здание) передаёт их вниз по стенам - к фундаменту, нейтрализуя затем в земле. Именно поэтому каменные здания строятся более основательно, чем деревянные, так как камень, будучи тяжелее древесины, подвергается большей угрозе обрушения в случае ошибки в расчётах. В романской архитектуре, отчасти являющейся наследницей древнеримской, несущими частями здания были все стены целиком. Если архитектор желал увеличить размет свода, то таким образом увеличивался и его вес, и стену приходилось утолщать, чтобы она могла выдерживать вес такого свода. Но в готической архитектуре от этого метода отказались. Решающей для развития готики стала догадка, что вес и давление каменной кладки могут концентрироваться в определённых точках, и если поддерживать именно в этих местах, другим элементам постройки уже не обязательно быть несущими. Так возник готический каркас - хотя предпосылки для него появились несколько ранее: "Исторически этот конструктивный приём возник из усовершенствования романского крестового свода. Уже романские зодчие в некоторых случаях выкладывали швы между распалубками крестовых сводов, выступающими наружу камнями. Однако такие швы имели тогда чисто декоративное значение; свод по-прежнему оставался тяжёлым и массивным". Новаторство технического решения состояло в следующем: свод перестали опирать на сплошные стены здания, массивный цилиндрический свод заменили более лёгким ажурным, давление этого свода передаётся нервюрами и арками на столбы (колонны). Возникающий таким образом боковой распор воспринимается аркбутанами и контрфорсами. "Нервюрный свод был значительно легче романского: уменьшались и вертикальное давление, и боковой распор. Нервюрный свод своими пятами опирался на столбы-устои, а не на стены; распор его был наглядно выявлен и строго локализован, и строителю было ясно, где и как распор должен быть "погашен". Кроме того, нервюрный свод обладал известной гибкостью. Усадка грунта, катастрофическая для романских сводов, была для него относительно безопасна. Наконец, нервюрный свод имел ещё и то преимущество, что позволял перекрывать пространства неправильной формы". Таким образом, конструкция сильно облегчается за счёт перераспределения нагрузок. Прежде несущая, толстая стена превратилась в простую "лёгкую" оболочку, чья толщина больше не влияла на несущую способность здания. Из толстостенного здания собор превратился в тонкостенный, но зато "подпёртый" по всему периметру надёжными и элегантными "подпорками". Кроме того, готика отказалась от полуциркульной, обычной арки, заменяя её везде, где только можно стрельчатой. Использование сводчатой арки в сводах позволяло уменьшить их боковой распор, направляя значительную часть давления прямо на опору - причём, чем выше и заострённее арка, тем меньше она создаёт боковой распор на стены и опоры. Массивный свод заменился ребристым сводом, эти рёбра - нервюры диагонально перекрещивались и воспринимали нагрузку. Пространство между ними заполнялось простой распалубкой - лёгкой кладкой кирпича или камня.

Полученный преимущества:

1) Большая экономия строительного материала;

2) Увеличение высоты здания, а также освещённости его внутреннего пространства;

3) Объединение внутреннего пространства а одно целое;

4) Сокращение сроков строительства.

Аркбутан - это наружная каменная упорная арка, которая передаёт распор сводов главного нефа на опорные столбы, отстоящие от основного корпуса здания - контрфорсы. Завершается аркбутан наклонной плоскостью по направлению ската кровли. В ранний период развития готики встречаются аркбутаны, скрытые под крыши, но они мешали освещать соборы, поэтому вскоре они были выдвинуты наружу, и стали открыты для обозрения извне. Аркбутаны бывают двух пролётные, двухъярусные, и комбинирующие оба этих варианта.

Контрфорс - в готике вертикальная конструкция, мощный столб, способствующий устойчивости стены тем, что своей массой противодействуют распору сводов. В средневековой архитектуре догадались не прислонять его к стене здания, а вынести его наружу, на расстояние нескольких метров, соединив со зданием перекинутыми арками - аркбутанами.

Этого было достаточно для эффективного переноса нагрузки со стены на опорные колонны. Внешняя поверхность контрфорса могла быть вертикальной, ступенчатой или непрерывно наклонной.

Пинакль - остроконечная башенка, которой нагружали вершину контрфорса в месте примыкания к нему аркбутана. Это делалось с целью предотвращения сдвигающих усилий.

Столб-устой - мог быть простого сечения или же представлять собой "пучок колонн".

Нервюра - ребро арки свода, выступающее из кладки и профилированное. Система нервюров образует каркас, поддерживающий облегчённую кладку свода. Делятся нервюры на:

1)Щековые арки - четыре арки по периметру квадратной ячейки в основании свода.

2)Ожива - диагональная арка. Почти всегда полуциркульная.

3)Тьерсерон - дополнительная нервюра, идущая от опоры и поддерживающая посередине лиерны.

4)Лиерны - дополнительная нервюра, идущая от точки пересечения ожив к щелыге щековых арок.

5)Контрлиерны - поперечные нервюры, связывающие между собой основные (т.е. оживы, лиерны и тьерсероны).

6)Запалубка - в нервюрном своде заполнение между нервюрами.

7)Замковый камень (розетка)