купол

Купол представляет собой архитектурный элемент, который напоминает полую верхнюю половину сферы. Точное определение было предметом споров. Существует также множество форм и специальных терминов для их описания. Купол может опираться на ротонду или барабан и может поддерживаться колоннами или причалами, которые переходят на купол через скелеты или подвески. Фонарь может покрывать окуль и может иметь еще один купол.

Купола имеют длинную архитектурную линию, которая простирается назад в предысторию, и они были построены из грязи, снега, камня, дерева, кирпича, бетона, металла, стекла и пластика на протяжении веков. Символизм, связанный с куполами, включает монгольские, небесные и правительственные традиции, которые также развивались с течением времени.

Купола были найдены из ранней месопотамии, что может объяснить распространение формы. Они встречаются в персидской, эллинистической, римской и китайской архитектуре в Древнем мире, а также в ряде современных традиций коренных народов. Купольные структуры были популярны в византийской и средневековой исламской архитектуре, и в Средние века существует множество примеров из Западной Европы. Архитектурный стиль эпохи Возрождения распространился из Италии в ранний современный период. Продвижение в математике, материалах и методах производства с тех пор привело к появлению новых типов куполов. Купола современного мира можно найти над религиозными зданиями, законодательными палатами, спортивными стадионами и различными функциональными структурами.

Этимология
Английское слово «купол» в конечном счете происходит от латинского domus («дом»), который, через эпоху Возрождения, помечен почитаемым домом, таким как Domus Dei или «Дом Бога», независимо от формы его крыши , Это отражено в использовании итальянского слова duomo, немецкого / исландского / датского слова dom («собор») и английского слова «купол» еще в 1656 году, когда это означало «Town-House, Guild-Hall, State -Хозяйство и дом для собраний в городе. Французское слово dosme стало приобретать значение купола-хранилища, в частности, к 1660 году. Это французское определение постепенно стало стандартным использованием английского купола в восемнадцатом веке, так как многие из самых впечатляющих Божьих домов были построены с монументальными куполами, и в ответ на научную потребность в более технических терминах.

терминология
Купол представляет собой закругленный свод, выполненный из изогнутых сегментов или оболочки вращения, что означает, что арка вращается вокруг своей центральной вертикальной оси. Используемая терминология была источником разногласий с несогласованностью между учеными и даже внутри отдельных текстов, но термин «купол» можно считать «словом для описания полусферического или подобного охватывающего элемента». Полукуполь или полукуполь — это полукруглая форма, часто используемая, особенно в апсидах.

Иногда называемые «ложными» куполами, купольные купола достигают своей формы, расширяя каждый горизонтальный слой камней внутрь немного дальше, чем нижний, до тех пор, пока они не встречаются наверху. «Фальшивый» купол может также относиться к деревянному куполу. «Верные» купола называются теми, чья структура находится в состоянии сжатия, с составными элементами клиновидных сосудов, стыки которых совпадают с центральной точкой. Действительность этого неясно, поскольку купола, построенные под землей с камнями из камней, также находятся в сжатии от окружающей земли. Итальянское использование термина finto, что означает «ложь», можно проследить до 17-го века в использовании сводов из тростниковых матов и гипсового раствора.

Как и в случае с арками, «пружиной» купола является уровень, из которого поднимается купол. Верх купола — «корона». Внутренняя сторона купола называется «intrados», а внешняя сторона называется «extrados». «Ястреб» — это часть арки, которая находится примерно на полпути между основанием и верхом.

Слово «купол» является еще одним словом для «купола» и обычно используется для небольшого купола на крыше или башне. «Купол» также использовался для описания внутренней стороны купола.

Барабаны, также называемые толобатами, представляют собой цилиндрические или многоугольные стены с окнами или без них, которые поддерживают купол. Тамбур или фонарь является эквивалентной структурой над куполом купола, поддерживающим купол.

Характеристики

Внутренние силы
Каменка купола производит тяги вниз и наружу. Они рассматриваются в терминах двух видов сил под прямым углом друг к другу. Меридиональные силы (например, меридианы или линии долготы на земном шаре) являются только сжимающими и увеличиваются к основанию, в то время как силы пялец (например, линии широты на земном шаре) имеют сжатие сверху и напряжение в основании , причем переход в полусферическом куполе происходит под углом 51,8 градуса от вершины. Нагрузки, создаваемые куполом, прямо пропорциональны весу его материалов. Заземленные полусферические купола создают значительную горизонтальную направленность на своих корнях.

В отличие от арки voussoir, которые требуют поддержки для каждого элемента до тех пор, пока краеугольный камень не будет установлен, купола стабильны во время строительства, поскольку каждый уровень становится полным и самонесущим кольцом. Верхняя часть купола кладки всегда находится в сжатом состоянии и поддерживается в боковом направлении, поэтому она не разрушается, кроме как целое устройство, и диапазон отклонений от идеала в этой мелкой верхней крышке одинаково устойчив. Поскольку ваусоирские купола имеют боковую опору, их можно сделать намного тоньше, чем соответствующие арки одного и того же промежутка. Например, полусферический купол может быть в 2,5 раза тоньше полукруглой арки, а купол с профилем равносторонней арки может быть еще тоньше.

Оптимальная форма для куполообразного купола одинаковой толщины обеспечивает идеальное сжатие, при этом ни одна из напряженных или изгибающих сил, против которых слабость кладки. Для конкретного материала оптимальная геометрия купола называется поверхностью фуникулера, сопоставимая форма в трех измерениях с цепной кривой для двумерной арки. Заостренные профили многих готических куполов более приближены к этой оптимальной форме, чем полусферы, которые были одобрены римскими и византийскими архитекторами из-за того, что круг считается наиболее совершенным из форм. Добавление веса к вершине остроконечного купола, такого как тяжелый купол на вершине Флорентийского собора, изменяет оптимальную форму, чтобы идеально соответствовать фактической остроконечной форме купола.

Внешние тяги в нижней части полусферического купола кладки можно противодействовать с использованием цепей, установленных по окружности или с внешней опорой, хотя растрескивание вдоль меридианов является естественным. Для небольших или высоких куполов с меньшей горизонтальной тягой толщина опорных дуг или стенок может быть достаточной для противодействия деформации, поэтому барабаны имеют тенденцию быть намного толще, чем купола, которые они поддерживают.

Зона перехода
Когда основание купола не соответствует плану поддерживающих стен под ним (например, круглое основание купола над квадратным отсеком), методы используются для их преодоления. Самый простой способ — использовать диагональные перемычки по углам стен, чтобы создать восьмиугольную основу. Другой — использовать арки для охвата углов, которые могут поддерживать больший вес. В разнообразных методах используются так называемые «скребки». Скинчинг может быть одной дугой или множеством нескольких выступающих вложенных арк, расположенных по диагонали по внутреннему углу. Скрещивания могут принимать и другие формы, в том числе арбузные трубы и нишевые головки, или полугубы.

Изобретение подвесок заменило метод скремблирования. Подвески представляют собой треугольные участки сферы, такие как вогнутые спайки между арками и переход от углов квадратного залива к круговой базе купола. Кривизна сухожилий — это шар с диаметром, равным диагонали квадратного отсека. Точное определение «pendentive» было источником разногласий между учеными, включая вопрос о том, разрешено ли в соответствии с определением и не допускается ли коробочное кодирование или нет ли нижние части парусного хранилища в качестве патентов.

Купола с подвесками можно разделить на два вида: простые и сложные. В случае простого купола подвески являются частью той же сферы, что и сам купол; однако такие купола редки. В случае более распространенного составного купола подвески являются частью поверхности большей сферы ниже, чем у самого купола, и образуют круговое основание для куполообразной или барабанной секции.

Акустика
Поскольку купола вогнуты снизу, они могут отражать звук и создавать эхо. У купола может быть «шепчущая галерея» у ее основания, которая в определенных местах передает отличный звук в другие отдаленные места в галерее. Полугуммы над апсидами византийских церквей помогли спроектировать песнопения духовенства. Хотя это может дополнить музыку, это может сделать речь менее понятной, в результате чего Франческо Джордж в 1535 году предложит сводчатые потолки для хоров в церкви, но плоский потолок заполнен как можно большим количеством казны, где возможно проповедь.

Полости в форме банки, встроенные во внутреннюю поверхность купола, могут компенсировать это вмешательство, распространяя звук во всех направлениях, устраняя эхо, создавая «божественный эффект в атмосфере поклонения». Этот метод был написан Витрувиусом в его «Десять книгах по архитектуре», в котором описываются бронзовые и глиняные резонаторы. Материал, форма, содержимое и размещение этих резонаторов резонатора определяют влияние, которое они оказывают: усиление определенных частот или поглощение их.

материалы
Самые ранние купола на Ближнем Востоке были построены из глиняного кирпича и, в конечном итоге, с испеченным кирпичом и камнем. Купола из древесины допускали широкие пролеты из-за относительно легкой и гибкой природы материала и были обычным методом для купольных церквей к 7-му веку, хотя большинство куполов были построены с использованием других менее гибких материалов. Деревянные купола были защищены от погодных условий кровли, таких как медь или свинцовое покрытие. Купола вырезанного камня были более дорогими и никогда не были такими большими, а древесина использовалась для больших пролетов, где кирпич был недоступен.

В римском бетоне использовался камень из камня с мощным раствором. Агрегат перешел на столетия на куски обжигаемой глины, а затем на римские кирпичи. К шестому столетию кирпичи с большим количеством раствора были основными сводчатыми материалами. Поццолана, по-видимому, используется только в центральной Италии. Кирпичные купола были предпочтительным выбором для крупномасштабных монументальных покрытий до индустриального века благодаря их удобству и надежности. Связи и цепи из железа или дерева могут использоваться для защиты от стрессов.

Новые строительные материалы XIX века и лучшее понимание сил внутри структур 20-го века открыли новые возможности. Углеродистые и стальные балки, стальные тросы и предварительно напряженный бетон устраняли необходимость в внешней опоре и обеспечивали гораздо более тонкие купола. В то время как более ранние куполообразные купола, возможно, имели отношение радиуса к толщине 50, отношение современных куполов может превышать 800. Более легкий вес этих куполов не только допускал гораздо большие расстояния, но также позволял создавать большие подвижные купола над современными спортивными стадионами.

Экспериментальные проталкиваемые земные купола были сделаны в рамках работы по устойчивой архитектуре в Университете Касселя в 1983 году.

Символизм
Согласно Э. Болдуину Смиту, с позднего каменного века куполообразная гробница использовалась в качестве воспроизводства родового, богоподобного приюта, сделанного постоянным, как почитаемый дом умерших. Инстинктивное желание сделать это привело к широко распространенным традициям моргания в древнем мире, от ступ Индии до могил Толоса Иберии. По эллинистическим и римским временам доминирующий толос стал обычным символом кладбища.

Купола и палаточные купола также были связаны с небесами в Древней Персии и в эллинистико-римском мире. Купол над квадратной базой отражал геометрическую символику этих форм. Круг представлял совершенство, вечность и небеса. Квадрат представлял землю. Восьмиугольник был промежуточным между ними. Четкий символизм небесной или космической палатки, вытекающей из королевских палаток для ахеменидских и индийских правителей, был принят римскими правителями в подражание Александру Македонскому, став имперским балдахином. Вероятно, это началось с Нерона, чей «Золотой дом» также сделал купол важной чертой дворцовой архитектуры.

Двойная могильная и небесная символика была принята ранними христианами как в использовании куполов в архитектуре, так и в цибории, куполе на куполе, таком как балдахин, используемый в качестве ритуального покрытия для реликвий или церковного алтаря. Однако небесная символика купола была выдающейся христианской эрой. В начале веков ислама купола были тесно связаны с королевской властью. Например, купол, построенный перед михрабом мечети, был, по крайней мере, первоначально предназначен для того, чтобы подчеркнуть место князя во время королевских церемоний. Со временем такие купола стали главным образом координационными центрами для украшения или направления молитвы. Использование куполов в мавзолеях может также отражать королевское покровительство или рассматриваться как представляющее честь и престиж, которые символизируют купола, а не какое-либо конкретное погребальное значение. Большое разнообразие форм купола в средневековом исламе отражает династические, религиозные и социальные различия, а также практические соображения о строительстве.

Общие типы

Улейный купол
Также называемые куполообразным куполом или ложным куполом, они отличаются от «истинного купола» тем, что они состоят из чисто горизонтальных слоев. По мере того, как слои становятся выше, каждый из них слегка консольный или верхушечный, по направлению к центру, пока не встретится наверху. Монументальным примером является Микенское сокровищье Атрея с позднего бронзового века.

Скошенный купол
Однослойный космический кадр в виде купола, скошенный купол — это общий термин, который включает в себя ребристые, Schwedler, трехстороннюю сетку, ламелю или кевитт, решетку и геодезические купола. Различные термины отражают различные устройства в поверхностных элементах. Приспособленные купола часто имеют очень низкий вес и обычно используются для покрытия пролетов до 150 метров.

Монастырский свод
Названные куполами (иногда называемые также парусами), многоугольные купола, купольные купола, куполообразные купола, сегментные купола (иногда используемые также для блюдцевых куполов), панельные своды или павильонные своды, это купола, которые поддерживают многоугольник формы в их горизонтальном поперечном сечении. Самые ранние известные примеры относятся к первому столетию до нашей эры, таким как Табуларий Рима с 78 г. до н.э. Другие включают Ванны Антонина в Карфагене (145-160) и Палатинскую часовню в Аахене (13-14 веков). Самый известный пример — восьмиугольный купол эпохи Возрождения Филиппо Брунеллески над Флорентийским собором. Томас Джефферсон, третий президент Соединенных Штатов, установил восьмиугольный купол над западным фронтом своего плантационного дома, Монтичелло.

Составной купол
Также называемые куполами на подвесках или подвесных куполах (термин также применяется к парусам), сложные купола имеют подвески, которые поддерживают купол меньшего диаметра непосредственно над ними, как в Софии Святой Софии, или барабан и купол, как во многих эпохах Возрождения и после — Ренессансные купола, причем обе формы приводят к большей высоте.

Кросс-арка
Один из самых ранних типов ребристых хранилищ, первые известные примеры находятся в Великой мечети Кордовы в X веке. Вместо того, чтобы встречаться в центре купола, ребра характерно пересекают друг друга за пределами центра, образуя пустое многоугольное пространство в центре. Геометрия — это ключевой элемент дизайна, причем восьмиугольник является, пожалуй, самой популярной формой. Являются ли арки структурными или чисто декоративными, остается делом. Тип может иметь восточное происхождение, хотя проблема также не решена. Примеры можно найти в Испании, Северной Африке, Армении, Иране, Франции и Италии.

Геодезический купол
Геодезические купола — верхняя часть геодезических сфер. Они состоят из рамки треугольников в многограннике. Структуры названы для геодезических и основаны на геометрических формах, таких как икосаэдры, октаэдры или тетраэдры. Такие купола могут быть созданы с использованием ограниченного числа простых элементов и суставов и эффективно разрешают внутренние силы куполов. Говорят, что их эффективность увеличивается с увеличением размера. Хотя они и не были впервые изобретены Бакминстером Фуллером, они связаны с ним, потому что он разработал множество геодезических куполов и запатентовал их в Соединенных Штатах.

Полусферический купол
Полусферический купол — половина сферы. Согласно Э. Болдуину Смиту, это была форма, вероятно известная ассирийцам, определяемая греческими теоретическими математиками и стандартизованная римскими строителями.

Луковый купол
Луковичные купола выходят за пределы их базового диаметра, предлагая профиль больше полусферы. Луковый купол представляет собой более полусферический купол с заостренной вершиной в профиле ogee. Они встречаются на Ближнем Востоке, на Ближнем Востоке, в Персии и в Индии и, возможно, не имеют единой точки происхождения. Их появление в северной русской архитектуре предшествовало татарской оккупации России и поэтому нелегко объяснить как результат этого влияния. Они стали популярными во второй половине XV века в странах Северной Европы, возможно, вдохновленных финами минаретов в Египте и Сирии и развитые в XVI и XVII веках в Нидерландах, прежде чем распространиться в Германию, став популярным элемент барочной архитектуры Центральной Европы. На немецкие луковичные купола также влияли купола России и Восточной Европы. Примеры, найденные в различных европейских архитектурных стилях, как правило, деревянные. Примеры включают Казанскую церковь в Коломенском и Брайтонский павильон Джона Нэша. В исламской архитектуре они, как правило, сделаны из кладки, а не из древесины, с толстой и тяжелой выпуклой частью, служащей опорой против склонности кладочных куполов к их основаниям. Тадж-Махал — известный пример.

Овальный купол
Овальный купол представляет собой купол овальной формы в плане, профиле или и то, и другое. Термин происходит от латинской яйцеклетки, что означает «яйцо». Самые ранние овальные купола использовались по удобству в извилистых каменных хижинах, как округлые, но геометрически неопределенные покрытия, а первые примеры в Малой Азии насчитывали около 4000 г. до н.э. Геометрия в конечном итоге определялась с использованием комбинаций круговых дуг, проходящих в точках касания. Если римляне создали овальные купола, это было только в исключительных обстоятельствах. Римский фундамент овального плана церкви Св. Гереона в Кельне указывает на возможный пример. Купола в средние века также имели тенденцию быть круглыми, хотя церковь Санто-Томас-де-лас-Оллас в Испании имеет овальный купол над своим овальным планом. Другие примеры средневековых овальных куполов можно найти в прямоугольных бухтах в церквях. Овальный план церквей стал типом в эпоху Возрождения и популярным в стиле барокко. Купол, построенный для базилики Викофорте Франческо Галло, был одним из самых больших и сложных в истории.

Параболический купол
Параболический купол является уникальной структурой, в которой изгибное напряжение из-за равномерно распределенной нагрузки его мертвой нагрузки равно нулю. Следовательно, он широко использовался в зданиях в древние времена, до появления композитных структур. Однако, если на вершине параболического купола накладывается точечная нагрузка, изгибное напряжение становится бесконечным. Следовательно, он встречается в большинстве древних структур, вершина купола застывает или изменяется форма, чтобы избежать бесконечного стресса.

Парусный купол
Также называемые сводчатые своды, своды платок, домиковые своды (термин иногда также применяется к монастырским сводам), подвесные купола (термин, который также применяется к составным куполам), богемские своды или византийские купола, этот тип можно рассматривать как которые, вместо того, чтобы просто касаться друг друга, чтобы сформировать круговую базу для барабана или сложного купола, плавно продолжают свою кривизну, чтобы сформировать сам купол. Купол создает впечатление квадратного паруса, прижатого к каждому углу и вздымающегося вверх. Их можно также рассматривать как блюдцевые купола на подвесках.

Купольная тарелка
Также называемые сегментные купола (иногда используемые также для монастырских хранилищ) или калоты, они имеют профили менее половины круга. Поскольку они уменьшают часть купола в растяжении, эти купола сильны, но имеют увеличенную радиальную тягу. Многие из самых крупных существующих куполов имеют такую ​​форму.

Куполообразные купольные купола, поскольку они существуют полностью в сжатии, могут быть построены намного тоньше, чем другие куполообразные формы, не становясь неустойчивыми. Компромисс между пропорционально увеличенной горизонтальной тягой на их абатментах и ​​их уменьшенным весом и количеством материалов может сделать их более экономичными, но они более уязвимы для повреждения от движения в своих опорах.

Зонтик
Кроме того, они называются прикованными, рифлеными, органотрубными, тыквенными, дыни, ребристыми, парашютными, зубчатыми или лопастными куполами, это тип купола, разделенный на основание в изогнутые сегменты, которые следуют по кривой возвышения. «Fluted» может относиться конкретно к этой схеме как к внешнему признаку, например, в Мамлюке Египта. «Ребра» купола — это радиальные линии кладки, которые простираются от короны до пружины. Центральный купол Собора Святой Софии использует ребристый метод, который вмещает кольцо окон между ребрами у основания купола. Этот метод также использует центральный купол базилики Святого Петра.