Свод

Покрытие из клиновидных камней, приложенных один к другому по кривой линии и удерживаемых вследствие этого в равновесии. Покрытие малой глубины, например над отверстиями в стенах, наз. аркой. Следствием конструкции С. является выпуклое очертание его внутренней поверхности по некоторой геометрической форме, зависящей от способа образования С. Но иногда, напр. в арках над оконными и т. п. отверстиями, С. ограничивается снизу плоскостью, и тогда он получает название перемычки (ф. 20). С другой стороны, иногда форму сводов придают покрытиям, составляемым не из отдельных камней, а из сплошного однородного материала, напр. цементного бетона (литые С.), с укреплением его также железом (системы Монье, Рабитца, Геннебика и др.). Наконец, устраивают покрытия из дерева и железа, составляющие, с точки зрения конструкции, имитации С. Характерным для С. в теоретическом смысле является то что отдельные составляющие его элементы удерживаются во взаимной связи, а также выдерживают расположенную над С. нагрузку вследствие производимого ими друг на друга давления, почему материал С. подвергается лишь сжатию. Основной формой для всех разнообразных видов С. служит цилиндрический, известный с древних времен и уже употреблявшийся вавилонянами, как видно по остаткам дворцов, каналов, мостов и проч. Римляне довели эту конструкцию до совершенства и перекрывали с помощью С. громадные пространства (Cloaça Maxima). Церковное зодчество средних веков выработало наиболее разнообразные формы С., причем было устранено главнейшее неудобство цилиндрического С., заключающееся в значительном подъеме. Вместе с экономией в материале преследовалась красота и разнообразие форм, выразившиеся в характерных отличиях византийского, романского и готического стилей. В цилиндрическом С. (фиг. 1) различаются следующие части, названия которых применяются соответственно и при рассмотрении С. прочих форм:

Фиг. 1. Полуциркульный свод.

1) W — опоры, устои или опорные стенки, а в церковных постройках при купольном покрытии — пилоны, на которые С. упирается; 2) S — щековые стены, ограничивающие С. сбоку и не подвергающиеся давлению от него; если их нет, то С. назыв. открытым, и тогда видна H — щека С.; 3) L — внутренняя поверхность С., в данном случае прямой цилиндр; 4) В — внешняя поверхность С.; 5) пространство между внешней поверхностью С., горизонтальной плоскостью и продолжением опор, заполняемое забуткой при выравнивании С. под горизонтальную плоскость, наз. пазухой С.; 6) кривая линия абс, движением которой может быть образована внутренняя поверхность С., наз. образующей дугой или кривой направляющей С.; концы ее а и с — начальными точками, а расстояние между ними — отверстием, или пролетом, С.; середина этого расстояния M определяет положение оси С., а высшая точка кривой направляющей b наз. вершиной С.; возвышение этой точки над линией ас наз. высотой, или стрелой подъема С.; 7) прямая ad, по которой передвигается начальная точка при образовании С. наз. началом С., а плоскость, определяемая начальными линиями — начальной плоскостью; линия, описанная вершиной С., при образовании внутренней его поверхности, наз. шелыгой; 8) пятой С. называется верхняя поверхность та опоры в месте сопряжения ее со С., а первый камень С. от пяты — пятовым камнем А; камень, наивыше лежащий в поперечном сечении, наз. замковым, высота его посередине определяет толщину С. в ключе; в прочих частях С. толщина его определяется длиной сопрягающей линии, т. е. расстоянием между внутренней и внешней поверхностями, считая по нормали к внутренней поверхности. Плоскости, проходящие через сопрягающие линии и разделяющие С. на слои, более или менее наклонные к горизонту, наз. сопрягающими плоскостями. Часть С., взятая между двумя сопрягающими плоскостями, может быть, последовательными сечениями, разделена на отдельные элементы, составляющие ряды клиньев. Система этих плоскостей, вместе с внутренней и внешней поверхностями, определяет разрезку С., по которой изготовляются отдельные камни, если С. составляется из штучных камней. Плоскости, которыми клинья С прилегают друг к другу, наз. швами. Вертикальная плоскость, проведенная через шелыгу С., делит его на две половины. С. в основной форме, образующей половину прямого цилиндра с гориризонтальной осью, наз. полуциркульным. Если кривая направляющая представляет дугу, меньшую половины круга, причем отношение стрелы к отверстию или подъем С. заключается в пределах от 1/2 до 1/4, С. наз. сжатым; при подъеме меньше 1/4 С. наз. плоским. С., составленный из двух половин, образующих в шелыге угол, наз. стрельчатым, или готическим. Кроме дуги окружности, кривая направляющая может быть эллиптической, коробовой о трех или большем числе центров (обыкновенно не более 11) и т. д. Ось С. может быть и не перпендикулярна к плоскости щек (напр., в косых каменных мостах). Ось и шелыга С. могут быть расположены по наклонной или даже по кривой линии, и таким образом получаются формы так наз. ползучих арок, спиральных и конических С. и т. д. Из частей цилиндрических С., сопрягаемых различным образом, составляются сомкнутые (фиг. 2 и 3) и крестовые С. (фиг. 4 и 5) иезуитские (сомкнутый С. с врезанными в него распалубками) и парусные (фиг. 6 и 7).

Фиг. 2. Сомкнутый свод над квадратным помещением. Фиг. 3. Сомкнутый свод над пятиугольным помещением (план). Фиг. 5. Крестовый свод о пяти углах (план).

Фиг. 4. Крестовый свод над пересечением двух ходов.

Фиг. 6 и 7. Парусный свод.

Иногда разрезают С., составленный из разных лотков, плоскостью, проведенной ниже шелыги, и происшедшее таким образом отверстие покрывают плоским потолком причем С. получает назв. зеркального. Крестовый С. подвергся различным видоизменениям. Ребра его, получающиеся от пересечения отдельных образующих его элементарных С. (фиг. 5) могут служить опорными частями для покрытия пространства между ними другими сложными С. Повторением этой операции и соединением происшедших таким образом систем можно составить бесконечное число раэных фигур, характеризующих готическое С. Большей частью они представляют звездообразные формы, вследствие чего они носят название звездчатых и сетчатки (фиг. 8—11).

Фиг. 8. Звездчатый свод. Фиг. 9. Сетчатый свод соборной церкви в Ульме.

Фиг. 10. Сетчатый свод соборной церкви вУльме. Фиг. 11. Сетчатый свод в соборе Св. Стефана в Вене.

По направлению ребер устраиваются арки, называемые гуртами (фиг. 12 и 13).

Фиг. 12 и 13. Виды соединения распалубок с гуртами.

Выступая наружу и будучи соответственно профилеваны, они производят красивое впечатление (фиг. 14 и 15).

Фиг. 14. Гурты в сетчатом своде.

Фиг. 15. Начало декоративного гурта.

Веерный С. простейшей формы, напр. над квадратным пространством, получим, если представим себе, что в четырех углах перекрываемого квадрата (фиг. 7) половина кривой направляющей AB, соединяющей два из углов, повернулась на прямой угол около прямой вертикальной оси, проходящей через середину угловых столбов, и описанную таким образом воронкообразную поверхность a₁а₂ а₃ примем за часть внутренней поверхности С. В середине пространства останется часть, ограниченная четырьмя касающимися четвертями круга, которая покрывается плоским С. таким образом, что середина представляет круг, касательный к четырем четвертям круга, выделяемый из внутренней поверхности С. с помощью выступающего и спрофилеванного гурта. Из этой основной формы (фиг. 16) составляются сложные своды, представляющие множество красивых сочетаний, между прочим норманские или англосаксонские С. (фиг. 17).

Фиг. 16. Простой веерный свод.

Фиг. 17 Сложный веерный свод.

Ключевой камень в таком С. получает форму висячей каменной колонны, поддерживаемой гуртами. От вращения сомкнутых кривых получаются сферические С., из которых в строительной практике употребляются купол, полукупол, полный парусный и плоский парусный С.; для освещения куполов и других сводов, образуемых вращением замкнутой кривой, в вершине может быть оставлено отверстие, иногда перекрываемое фонарем (фиг. 18).

Фиг. 18. Купол с фонарем.

Подробности формы куполов и различные их особенности описаны в статьях, касающихся церковной архитектуры. В тех местностях, где имеется в изобилии хороший строительный камень, обделка которого в требуемую для кладки С. форму клиньев не представляет затруднений, стараются им пользоваться; преимущественно употребляют легкий камень, как туфф, пористый известняк (Кельнский собор). Из искусственных камней очень удобны пустотелый кирпич (фиг. 19 и 20), гончары и горшки, обожженные из глины.

Фиг. 19. Пустотелый кирпич в своде.

Фиг. 20. Перемычка из пустотелого кирпича, поддерживаемая железными балками.

Размеры сводов определяются преимущественно с помощью графического расчета. Нагрузка и вес С. принимаются за вертикальные силы, которые представляются слоем кладки, ограниченным кривой линией тпт' (фиг. 21), а сопротивления опор W и W приложены в центрах тяжести пятовых площадок е и е'.

Фиг. 21.

Для трех сил (фиг. 22), из которых опорное сопротивление может быть разложено на горизонтальную Н' и вертикальную D, Q — представляет вес произвольно выбранного клина, например половины С., вместе с приходящейся на эту часть нагрузкой, приложенный по направлению равнодействующей вертикальных сил, и Н — противодействие второй половины, или так наз. сопротивление С., составляется условие равновесия, которое служит для определения усилий в разных сечениях С.

Фиг. 22

Необходимо, чтобы любой вырезанный из свода клин (фиг. 23), под совокупным действием этих сил, не выходил из положения равновесия и чтобы при этом сжимающая сила, которым подвергается клин, не превосходила допускаемого сопротивления материала раздавливанию.

Фиг. 23.

На основании этих вычислений выясняется распределение усилий в теле С. и вычерчивается так назыв. кривая давления (фиг. 24).

Фиг. 24.

При кладке С. стараются делать разрез камней как в С., так иногда и в спорных стенах, таким образом, чтобы швы были по возможности расположены нормально к кривой давления (фиг. 25).

Фиг. 25.

Это не всегда возможно по конструктивным условиям. Притом вследствие неточности теории кривая давления может дать лишь приблизительное представление об усилиях, проявляющихся в С. Поэтому стараются обеспечить сопротивление хорошей перевязкой (фиг. 26), в последнее время — и введением упругих прокладок между элементами С., преимущественно в пятах (фиг. 27), а иногда и в ключе, стремятся дать возможность С. при осадке, его после раскружаливания, принять ту форму, которая соответствует действительному распределению усилий.

Фиг. 26.

Фиг. 27.

А. Таненбаум.