Гармонія сфер і напівсфер: гігантські куполи

Перші купольні будови виникли, ймовірно, у людей кам'яного століття, відомі вони також у стародавньому Межиріччі. Але справжній шедевр, який вражає уяву навіть людей епохи хмарочосів, побудований у Римі дев'ятнадцять століть тому.

Хто бував у Вічному місті - знає, що більшість пам'ятників Античності або лежать у руїнах, або їхні останки стали підставою для пізніших будівель, що належать до Середніх віків і Відродження. Серед небагатьох добре збережених будівель майже двохтисячолітньої давності - Пантеон, храм всіх римських богів. З пришестям християнства будівлю перетворили на церкву Всіх Мучеників, ще це меморіальний некрополь, де знайшли спокій знамениті італійці. Вхід в Пантеон зроблений у вигляді звичайного портика з колонами, але основна частина будівлі являє собою ротонду, кругле в плані приміщення діаметром 43,3 м. І ось цей величезний зал укритий куполом, в центрі якого залишено круглий отвір - опейон, або oculus (лат. Через нього в будівлю, що не має більше жодного вікна, вливається світло неба, а часом і дощова вода, яка йде в спеціальні дренажні канавки.

Купол Пантеона - найдавніший з збережених куполів, при цьому розмір перекривається ним прольоту такий, що повторити цей феноменальний результат вдалося лише більше тисячі років потому.

Голку і міленіум

Купольні споруди є і у народів, які не зводили величних храмів. Однак, хоча будівництво ескімосської голки не вимагає складних технологій, без зноровки тут ніяк не обійтися. При зведенні голку снігові блоки укладаються не коло за колом, а по спіралі і під деяким нахилом. Зрештою, над головою будівельника залишиться місце лише для одного блоку. Щоб забити цей отвір береться блок дещо більшого розміру, який і стає «замковим каменем».

Звичайно, в наші дні нікого не здивуєш гігантськими куполами із залізобетону і збірних металевих конструкцій, що вкривають ринки і стадіони, але все це дітища промислової революції, а давні римляни залізобетону не знали і не мали важкої будівельної техніки. Як же їм вдалося в 125 році н. е. звести конструкцію, яка досі приводить людей у захоплення і здивування? На це питання немає всеосяжної відповіді, хоча технологія будівництва Пантеону в цілому зрозуміла.

Предок великих куполів

Перший Пантеон в Римі був зведений в 27 р. до н. е. за наказом Марка Агріппи - полководця, який переміг Антонія і Клеопатру в морській битві при Акції. Цей храм усіх богів, однак, загинув у вогні, і був заново збудований у 125 р. н. е. при імператорі Адріані. Саме тоді у храму з'явився знаменитий купол.

Відомо точно, що склепіння Пантеона зводилися без металевої арматури. Під час будівництва використовувався добре освоєний римлянами метод цегляного каркасу з бетонним заповненням. Нижню частину купола становить так званий кесонний каркас, що складається з випуклих прямокутних елементів, приблизно у верхній останній третині кесонна структура поступається місцем гладкої поверхні. Щоб зменшити вагу верхньої частини купола, використовувався бетон, в якому зв'язуючий розчин на основі вапна і пуццолана змішувався з легкою пемзою або туфом, в той час як для нижньої частини застосовувався важкий травертин.

Арка замість купола?

Для компенсації сили горизонтального розпору основу купола додатково опоясали «лесенкой» з бетонних кілець. Тим не менш, з часом купол дав тріщини, чому ймовірно чимало посприяли землетрусу і занадто хиткий глинистий грунт під Пантеоном. Тріщини пройшли в меридіональному напрямку, і це означає, що сили горизонтального розпору злегка надірвали купол. Існує навіть точка зору, висловлена в 1986 р. співробітником Прінстона Робертом Марком і інженером Полом Хатчінсоном про те, що знаменитий купол «працює» тепер не як єдине ціле, а як сукупність арок. Чи передбачали такий варіант інженери Стародавнього Риму?

Купол визначається як просторова несуча конструкція, що за формою близька до напівсфери або іншої поверхні обертання, тобто, просто кажучи, це розгорнута в тривимірному просторі арка. Від арки купол і стався, успадкувавши від неї фізичні параметри і головний з них - можливість перенесення ваги склепіння на вертикальні опори. І на купол і на арку діють одночасно сили як стиснення, так і розтягнення. У купола стиснення найбільш проявлене в районі верхньої точки - там, де сходяться «меридіани». На основу, навпаки, діють сили горизонтального розпору, або розтягнення.

Будівельникам Пантеону, очевидно, все це було відомо, тому в «око» вставлені протидіючі стисненню підсилюючі елементи - зокрема, зібране на заклепках кільце з бронзи. Для компенсації сили горизонтального розпору основу купола додатково опоясали «лесенкой» з бетонних кілець.

Храм двох вір

Величезний храм на Босфорі був зведений за наказом імператора Юстиніана в 532-537 р "