Каменные конструкции

КАМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ, элементы зданий и сооружений, возводимые из каменной кладки, для которой применяются природные и искусственные каменные материалы и строительные растворы. Каменные конструкции бывают несущими, ограждающими или сочетающими и те и другие функции. Широкое применение каменных конструкций в строительстве обусловлено наличием больших запасов природного сырья, возможностью придания зданиям и сооружениям, возводимым из каменной кладки, различных архитектурных форм, а также высокими строительно-техническими качествами. Каменные  конструкции применяются в гражданском и промышленном строительстве, в инженерных сооружениях (дымовые трубы, силосные башни, подпорные стены, тоннели, коллекторы и т. п.). Из различных каменных материалов, используемых в строительстве, преобладают керамический (красный) и силикатный кирпич, а также природные камни. Недостатками кирпича являются его большая объёмная масса и высокая теплопроводность, поэтому всё большее применение находят пустотные и высокопустотные керамические камни, а также легковесные кирпичи и блоки из различных видов бетона.

Практика строительства из камня значительно опередила развитие науки о каменных конструкциях. Прогресс в конструировании каменных зданий и сооружений происходил медленно, на основе опыта прошлого строительства. Научные основы расчёта и конструирования каменных конструкций разработаны в мире в 1-й половине 20 века. В СССР систематическое экспериментальное изучение работы каменных конструкций было начато в 1932, в 1939 изданы первые нормы проектирования. В 1930-50-е годы были внедрены облегчённые виды кладок, способствующие снижению собственного веса каменных конструкций, различные виды армирования, повышающие их несущую способность (смотри Армокаменные конструкции), налажен выпуск крупных блоков заводского изготовления, что способствовало сокращению сроков строительства. Современные направления в развитии каменных конструкций заключаются в совершенствовании их конструктивных систем, методов проектирования и возведения.

Сооружения из природного камня являются самым древним видом строительных конструкций; они возводились при строительстве жилья, культовых построек, оборонительных сооружений, мостов, амфитеатров и др. Первые каменные конструкции относятся ещё к эпохе неолита. Это были кромлехи (например, Стонхендж в Англии) - сооружения, выполнявшие ритуальные функции. Пример древнейшей каменной конструкции, возведённой из сырцового кирпича, - арка в портале гробницы в Уре в Месопотамии, построенная в 25 веке до нашей эры. В Египте сохранились пирамида Джосера в Саккаре (27 век до нашей эры), ансамбль пирамид в Гизе (27-26 века до нашей эры; крупноблочная конструкция из грубо отёсанных блоков жёлтого известняка массой до 2 тонн на известковом растворе); храм в Карнаке (16-12 века до нашей эры; потолок большого зала поддерживают 16 рядов каменных колонн высотой до 20,4 м и диаметром более 3,5 м; смотри иллюстрации к статье Гипостиль) и др. Выдающимися каменными постройками являются дворцы и оборонительные стены Вавилона высоте до 25 м (7 век до нашей эры), афинский Акрополь, храмы Фортуны Вирилис в Риме и «Мезон Карре» («Квадратный дом») в Ниме (1 век до нашей эры - 1 век нашей эры), амфитеатры (например, Колизей в Риме - 75-80-е годы), Великая Китайская стена и др. Каменные конструкции в виде арок и сводов из хорошо отёсанных клинчатых камней, а позднее и кирпично-бетонные сводчатые системы широко применялись в архитектуре Древнего Рима со 2 века до нашей эры. В 1 веке нашей эры в Риме существовало около 5 тысяч многоэтажных жилых зданий высотой в 5-7 этажей с несущими стенами из кирпичной кладки и междуэтажными бетонными сводчатыми перекрытиями (смотри Инсула); около 125 года был сооружён Пантеон, кессонированный купол которого (диаметром свыше 43 м) выполнен из бетона, прослоённого кирпичами. Усовершенствование каменных конструкций в 12-16 веках позволило зодчим возводить соборы и монастыри в стиле готики.

На территории Древней Руси примерами построек из каменной кладки являются Дмитриевский собор во Владимире, Софийский собор в Киеве, храмы в Пскове, Новгороде, Смоленске (11 – 12 века). Наиболее распространённым видом местного сырья для каменных конструкций на Руси был известняк - белый камень, при этом при разработке известняка получали не только сам камень, но и известь, используемую для приготовления раствора. В Москве из светлых подмосковных известняков возведены крепостные стены вокруг Белого города, белокаменные соборы Кремля и др.

Среди различных видов каменных конструкций особый интерес представляют мосты и акведуки. Каменные мосты всегда арочной системы с массивными опорами и надсводным строением. Примерами таких сооружений являются: мост Элия (ныне мост Святого Ангела) в Риме (2 век); мост в Каркасоне (12 век), состоящий из 12 круговых арок пролётом 10-14 м; Карлов мост в Праге (начало 15 века), длиной 516 м, шириной 10 м, возведён из песчаниковых плит на 16 опорах и украшен 30 скульптурами эпохи барокко; мосты Санта-Тринита во Флоренции (1567) и Риальто в Венеции (1592); Большой Каменный мост в Москве (1692, был разобран в 1858), длиной 170 м, шириной 22 м, состоявший из 8 арочных пролётов. Многие каменные мосты не просто продолжают существовать, но и выдерживают современные нагрузки. Например, построенный в 109 году до нашей эры севернее Рима Мильвийский мост выдерживал во время 2-й мировой войны даже тяжесть танков.

Лит.: Бедов А. И., Габитов А. И. Проектирование, восстановление и усиление каменных и армокаменных конструкций. М., 2006.