Открыть сервисСервис

Арка как архитектурная конструкция

Арка — криволинейная конструктивная система, перекрывающая проём и воспринимающая нагрузку преимущественно на сжатие за счёт распора. Относится к числу древнейших инженерных решений в строительстве; применяется в гражданской архитектуре, мостостроении, подземном строительстве и декоративном оформлении.

Принцип работы

Арка представляет собой замкнутую систему клиновидных блоков (замковых элементов), уложенных по кривой. Под действием собственного веса и внешней нагрузки элементы стремятся раздвинуться в стороны — возникает горизонтальный распор. Устойчивость обеспечивается за счёт опор: контрфорсов, стен, массива кладки или затяжки, принимающей распор на растяжение. В отличие от балки, работающей преимущественно на изгиб, арка передаёт нагрузку на опоры в основном в виде сжатия, что позволяет использовать камень и бетон — материалы с высокой прочностью на сжатие и низкой на растяжение.

Классификация

Арки различают по форме очертания, числу центров и положению.

По очертанию:

  • Полуциркульная (полукруглая) — очертание соответствует полуокружности; распространена в римской архитектуре.
  • Стрельчатая (острая) — образована двумя дугами, пересекающимися под углом; типична для готики.
  • Коромысловая (типа «вель-модерн») — очертание в виде обратной дуги; характерна для русского каменного зодчества XV–XVII веков.
  • Эллиптическая — очертание соответствует части эллипса.
  • Параболическая (круговая парабола) — наиболее близка к линии равномерного распределения нагрузки.
  • Трилистник, квадрифолий и другие декоративные формы — многолинейные арки, применявшиеся в готике и исламской архитектуре.

По числу центров:

  • Одноцентровые (круговые) — построены по дуге окружности.
  • Многоцентровые — составлены из дуг разных окружностей.

По конструктивным признакам:

  • Рядовая (кладочная) — сложена из отдельных клиньев (voussoirs) и замкового камня.
  • Ребровая — воспринимает нагрузку через рёбра.
  • Ферменная — металлическая арка в виде фермы.
  • Арка-балка (трёхшарнирная арка) — с шарнирами в опорах и замке.

Конструктивные элементы

Основные части арки:

  • Пята (опора) — место соприкосновения арки с вертикальной опорой.
  • Свод — собственно криволинейная кладка.
  • Замковый камень (ключ) — центральный клин, замыкающий конструкцию; его установка завершает сборку.
  • Распор — горизонтальная составляющая давления, передаваемая на опоры.
  • Контрфорс — наружная опора, воспринимающая распор (характерна для готики).
  • Пилястра, пилон — вертикальные массивы, принимающие нагрузку от арки.

История

Простейшие арки из сырцового кирпича известны с III тысячелетия до н. э. в Месопотамии и Египте. Широкое распространение каменная арка получила в Древнем Риме: она легла в основу строительства акведуков, триумфальных арок, терм, Колизея. Римляне разработали приёмы кладки на растворе, применение кружал (временной опалубки) и систему распределения нагрузки.

В византийской архитектуре арка стала элементом системы «барабан — купол», определившей облик храмового зодчества. В романском стиле (XI–XII века) арка использовалась в сочетании с полукруглым сводом. Готика (XII–XVI века) разработала стрельчатую арку, позволившую увеличить высоту и светопропускание зданий; в сочетании с ребристым сводом и контрфорсами она обеспечила создание соборов с тонкими стенами и большими окнами.

В России арочные конструкции применялись с XI века (киевские и новгородские храмы). В XV–XVII веках получила распространение коромысловая арка, а также декоративные многоцентровые формы в убранстве московских церквей и теремов.

В XIX–XX веках с развитием металлоконструкций и железобетона появились арочные мосты, тоннели, перекрытия промышленных зданий. Мостостроение (например, мосты В. Г. Шухова) демонстрировало тонкие металлические арки с малым расходом материала.

Применение

  • Гражданское строительство — ворота, порталы, оконные и дверные проёмы, галереи, сводчатые перекрытия.
  • Мостостроение — арочные мосты из камня, чугуна, стали, железобетона.
  • Тоннели и подземные сооружения — крепление выработок, обделка тоннелей.
  • Промышленные объекты — печные своды, дымовые трубы, градирни.
  • Декоративная архитектура — триумфальные арки, арки на парадных въездах, элементы ландшафтного дизайна.

Арка в других областях

Помимо строительства, термин применяется переносно: арка Млечного Пути, солнечная арка (атмосферное оптическое явление), арка в анатомии (например, подошвенная арка стопы, зубная арка, свод стопы). В компьютерной графике аркой называют криволинейную геометрическую фигуру, используемую при построении моделей.

Источники:

  • «Архитектура» (БСЭ, 3-е издание)
  • «Строительная терминология» (ГОСТ и справочная литература)
  • Кравцов Д. И. «Архитектурные формы и конструкции»
  • Полевой В. М. «История архитектуры»
  • «Инженерная геология» (раздел о тоннельных конструкциях)
Заметили ошибку или не согласны с информацией в статье? Напишите нам support@bfometr.ru