Будівельні технології та матеріали

Зміст

1. Особливості проектування сакральних об'єктів………………………….
2. Будівельні технології та матеріали……………………………………. 
3. Список використаної літератури…………………………..

Вступ

Будівництво культової будівлі  завжди вимагало від зодчих глибоких знань і таланту в питаннях символіки, канонів, влаштуванні та можливостях об'ємного рішення храму. В процесі проектування сучасні  архітектори стикаються з суттєвими  складностями та проблемами. Більшість  із запропонованих проектів або еклектично повторюють старі зразки, або зображують щось своє нове, яке часто не має  нічого спільного з православним храмом взагалі. Наприкінці ХХ століття після набуття Україною незалежності, будівництво нових і відновлення  втрачених православних храмів –  пам'яток архітектури досягло більшої  актуальності. Проектування православних культових будівель та їх комплексів потребує особливо вдумливого та ретельного підходу до розроблення проекту.

1. Особливості проектування сакральних об'єктів.

Будинок храму призначений для  молитовних зборів віруючих і складається, як правило, із трьох основних частин: вівтаря, середньої частини, притвору. Воно може включати у свій обсяг  також дзвіницю, трапезну частину, крещальню  й кілька прибудов.

Храм може складатися й з одного приміщення, розділеного вівтарною  перешкодою на вівтар і властиво храм.

За останнє десятиліття зацікавлення в застосуванні конструкцій куполів  та склепінь на Україні значно зросли, головно після відродження будівництва  храмів (церков і костелів). В зв'язку з, тим, що в сучасному будівництві  храмів не завжди можна було використовувати  попередній досвід більш як 50-річної давності, коли застосовувалися переважно  цегляні або металеві конструкції  куполів та склепінь, для відносно невеликих прогонів виникла необхідність розробки нових конструктивних вирішень. Крім цього, досвід спорудження монолітних куполів і склепінь в громадських  будівлях, в яких застосовувалися  пологі конструктивні форми, показав  що він не може бути ефективним для  куполів і склепінь з сферичними чи видовженими догори обрисами в  сучасному храмобудуванні. Необхідно  також враховувати і те, що куполи та склепіння в церковному будівництві  необхідно споруджувати на значній  висоті, яка в сучасних храмах досягає  іноді декількох десятків метрів, а будівельно-монтажні роботи здебільшого  виконуються не спеціалізованими будівельними організаціями, а господарським  способом.

Різновиди баневих структур сакральних споруд щодо конструктивних особливостей достатньо багаті та різноманітні. Банями перекривають здебільшого круглі або багатобічні в плані сакральні  споруди. Характерна форма бані на круглій  основі- це поверхня обертання з  вертикальною віссю: сфера, параболоїд, еліпсоїд, конус та інші. В межах  цих поверхонь бані можуть бути хвилеподібні, канелюрні, складчасті, гладкостінні чи ребровані, а при багатобічному плані- багатобічні (гранчасті) В

 практиці будівництва застосовують  різні методи зведення баневих  конструкцій та склепінь. Традиційні  методи зведення на суцільних  риштованнях, можуть застосовуватися  для монолітних залізобетонних  та кам'яних куполів та склепінь  для малих діаметрів (6...9 м.), які  споруджуються на невеликій висоті. Спорудження монолітних залізобетонних  куполів, при невеликих діаметрах,  можливе і методом підіймання  вже готової цілої баневої  конструкції, з покриттям та  ліхтарем, завершеним хрестом. Спорудження  монолітних залізобетонних куполів  на висоті з використанням  високих риштовань, особливо коли  воно ведеться господарським  способом, часто приводить до  значних помилок, перевитрат матеріалів  та коштів, видовження часу будівництва,  зниження якості, надійності і  довговічності конструкцій в  цілому. При спорудженні куполів  більших діаметрів, ніж 12 м.  на великій висоті застосовують  також інші методи з використанням  збірних елементів із залізобетону, металу і дерева. В збірних  залізобетонних куполах використовують  як елемент їх формування ребровані  плити і складки трапецієподібної  форми. Після монтажу шви між  плитами замонолічуються з випусками  арматури або їх з'єднюють зварюванням  закладних деталей. В сакральних  будівлях за останнє десятиріччя  збірні залізобетонні бані не  знайшли практичного застосування. Це пояснюється тим. що попередній  досвід застосування аналогічних  конструкцій в громадських будинках  не може бути ефективно використаний  в сакральних будівлях з багатьох  причин. Але основними вимогами  до них це є: 

- індивідуальність форми та  основних розмірів (діаметр та  висота бані);

- мала повторюваність збірних  елементів;

- необхідність монтажу без риштовань; - підвищені вимоги до тепло-  і звукоізоляції та акустики;

- надійність і довговічність  баневих конструкцій вцілому. 

Такі ж вимоги як до бань в сакральних будівлях повинні бути поставлені і  до склепінь, оскільки вони між собою  гармонійно і нерозірвально поєднюються  в однім храмовім об'ємі.

Подібно до тришарових збірно-монолітних куполів розроблені конструктивні  вирішення для спорудження склепінь. Різниця в технології виготовлення збірних реброваних плит і монтажі  склепінь полягає у заміні форми  трапецієподібних плит на прямокутні одинарної кривизни. Але можливе  також використання для склепінь реброваних трапецієподібних плит подвійної  кривизни, застосовуваних для куполів. В таких системах склепіння в  нижній частині виконуються хвилястої  конструкції, а в верхній частині, після замонолічування ― реброваної-кесонної.

Дослідження проведені в процесі  розробки конструктивно-технологічних  вирішень тришарових збірно-монолітних куполів і склепінь для церковного будівництва та впровадження при  проектуванні і будівництві, виявили  цілий ряд їх переваг у порівнянні з монолітними залізобетонними  або іншими конструкціями, а саме:

―спорудження куполів і склепінь індустріальними методами;

―монтаж збірних залізобетонних елементів - реброваних плит без риштовань  і можливість цілорічного ведення  робіт

― вирішення тепло- і звукоізоляції  зі застосуванням сучасних матеріалів і можливість заміни в процесі  довготривалої їх експлуатації

― підвищення якості, надійності і  довговічності конструкцій куполів  та склепінь і зменшення впливу на них кваліфікації виконавців робіт;

― можливість вибору конструкції  монтажних з'єднань, які виконуються  на болтах і на великій висоті або  на зварних закладних деталях, розміщених в бетоні замонолічування;

― підвищення корозійної стійкості  конструкції куполів і склепінь, а відповідно їх надійності і довговічності.

2. Будівельні технології та матеріали. 

 Розглянувши загальні особливості  проектування церковних об'єктів,  цілком логічно перейти до  теми їх будівництва. Сьогодні  світ переживає бум новітніх  будівельних технологій, які дозволяють  реалізувати будь-який проект  якісно, швидко і з мінімальними  трудовитратами. Разом з тим, серед  архітекторів немає єдиної думки  з приводу того, наскільки сучасні  технології та матеріали застосовні  при зведенні нових храмів. У  зв'язку з цим хотілося б  поділитися досвідом, який придбали  архітектори і будівельники Товариства  реставраторів. Перш за все,  слід сказати, що ми орієнтуємося  на застосування традиційних  матеріалів. Ми використовуємо і  новітню будівельну техніку й  у ряді випадків вважаємо за  необхідне введення в конструкції  храму сучасних матеріалів. В даний час застосовують збірні або монолітні залізобетонні фундаментні конструкції з наступним гідроізоляцією, виконуваної сучасними обмазувальних складами. Вони утворюють абсолютно водонепроникну і еластичну плівку, яка чудово витримує всі деформації, що виникають при усадці будівлі. І все ж храмам притаманна одна особливість, яка дозволяє нам говорити про обмеження застосування сучасних будівельних технологій. Мова йде про те, що, на відміну від інших споруд, в храмі кожен будівельний або конструктивний елемент несе в собі другий зміст, пов'язаний з богослужбових призначенням об'єкта. Наприклад, цегляна або кам'яна кладка стін. У свідомості священнослужителя або прихожанина храму цеглини символізують людей, а сам храм - це образ Церкви. Отже, «тіло» храму має складатися з окремих цеглин, також, як основу Церкви утворює безліч віруючих людей. Чи можна в даному випадку замінити цегляну або кам'яну кладку монолітним залізобетоном? Є й інша, більш прозаїчна причина відмови від бетонних огороджувальних конструкцій, пов'язана зі специфікою експлуатації храму. У порожньому храмі постійно підтримується розрахункова температура 14 -16 ° С. Але мікрокліматичні параметри різко змінюються з початком служби, коли в храмі збирається 150 -300 чоловік. Крім того, що люди видихають водяна пара і самі є джерелом тепла, вони розпалюють свічки. Оскільки в храмах служать літургію та всеношну, конструкційні та оздоблювальні матеріали як мінімум два рази на день піддаються сильним волого-і термоударам, викликаним виділенням значної кількості тепла і пари. Отже, при будівництві і обробці храму повинні застосовуватися матеріали з дуже високими властивостями паропроникності, що, до речі, чудово розуміли наші предки. Тому стіни і склепіння ми зводимо з повнотілої цегли на вапняному розчині. На жаль, доводиться додавати в вапно цемент, тому що сучасні економічні умови виробництва будівельних матеріалів не дозволяють додати вапна потрібні в'яжучі властивості.

 Що стосується покрівельних  матеріалів, особливо покриття розділів, то і тут ми намагаємося  йти вже второваним шляхом. Найчастіше  ми використовуємо металеві покрівлі. Якщо зовні стіна цегляна, то  такою вона повинна бути зсередини.  Це означає, що масив повинен  бути твердим, а не виконаним  з гіпсокартону по металевому  каркасу 

Виготовлення куполів: поєднання  сучасності з канонічністю

Виготовлення церковних куполів - трудомістка та відповідальна робота. Купол - не просто невід'ємна частина  церкви, але насамперед символ зв'язку храму з силами небесними. Форма  купола має символічний зміст.

Найчастіше церковні куполи або  встановлюють в готовому вигляді, або  виконують часткову збірку після  монтажу каркасу. В обох випадках виготовлення куполів проводиться  поетапно. Спершу уточнюються і прораховуються зовнішні параметри купола та спосіб його монтажу, потім йде найбільш трудомісткий етап - проектування. І  лише після того, як конструкція  купола буде відпрацьована до дрібниць, підібрана відповідна технологія виготовлення, починається безпосередня збірка.

На формотворний каркас, у відповідності  до технології виготовлення, наносять покрівельні карти. Якщо купол має  невеликі розміри, його повністю виготовляють до монтажу. У випадках, коли його діаметр  перевищує 3 метри, найчастіше спочатку роблять монтаж формотворного каркасу, на який вже на висоті кріплять покрівельні  карти.

В залежності від типу та технології закріплення покрівельних карт, церковний  купол може мати гладку або рельєфну поверхню у вигляді спіралей або  мозаїки. Таким чином, виготовлення церковних куполів носить індивідуальний характер, тому дозволяє ефектно підкреслити  архітектурні особливості храму  і одночасно дотриматися канонічної символіки.

Основу каркасу сучасного купола становлять вітрові зв'язки, що представляють  зазвичай в сукупності восьмигранну піраміду. При монтажі вони спираються на опорне кільце, забите в кладку барабану. Форма цибулини утворюється журавцями  з металевої смуги, які з'єднані з опорними кільцями і несучою  пірамідою. У металевих каркасах ж XVIII і XIX століть важливу роль грала  щогла, яка спиралася на цегляну  кладку барабана через опорну металеву хрестовину. Це є єдиною принциповою  відмінністю в системі несучого каркасу. Другою відмінністю є максимальне  перенесення процесу виготовлення купола в заводські умови, тепер  на будмайданчику проводиться тільки монтаж виробу за допомогою крана  або гелікоптера. Для виготовлення і покриття купола в цехових умовах каркас розділяється на частини. Розміри  частин визначаються можливостями транспортування: габаритами, вагою частини і можливістю переміщати її вручну.

Цегляна кладка стін, стовпів, арок, парусів  і склепінь

Кладка цегляних стін храмів в цілому не відрізняється від інших споруд, однак повинна виконуватися суцільний, без вставок з утеплювачем  зважаючи 1-го класу по довговічності  будівлі храму. Товщина стін визначається розрахунком залежно від виду конструкції покриття (враховуючи розпірні зусилля, створювані цегляними арочними і купольними конструкціями), висоти стін, типу цегли, кліматичного району та виконання умов енергозбереження. У цегляних храмах з цегляними склепіннями загальною площею 300-750 м2 товщина стін звичайно становить в четверик 3-4 цегли (770-1030 мм), в трапезній частині і вівтарі - 2,5-3 цеглини (640-770 мм), в нижньому ярусі дзвіниці - 4-6 цеглин (1030-1550 мм). При монолітних склепіннях, не створюють розпірних зусиль, стіни виконуються, як правило, із глиняної цегли марки 100, на розчині марки 75 товщиною 640-900 мм. Кладку кутів виконують з армуванням сіткою через кожні 5 рядів кладки.

Кладка стін з цегли повинна  виконуватися по багаторядної або однорядною (ланцюговою) системі перев'язки швів, а цегляна кладка стовпів і  вузьких простінків шириною не більше 1 м - по трьохрядної системі перев'язки.

При наявності розпору склепінь щоб уникнути появи тріщин у місцях кутових з'єднань стін рекомендується закладати зв'язку зі сталевої сітки  довжиною близько 1 м у кожний бік  через кожні 2 м, а в п'ятах склепінь для зниження розпору слід розміщувати  металеві зв'язки або монолітні пояси.

Зв'язку повинні входити в кожну  з примикаючих стін не менше ніж  на 1 м, рахуючи від внутрішнього кута, утвореного цими стінами, і закінчуватися  гаками. Зв'язку не повинні перетинати вентиляційних каналів.

Невисокі стіни прибудов притворів, паперті і тамбурів з власними фундаментами щоб уникнути появи  тріщин в місцях стиків через різниці  навантажень слід зводити або  приєднувати до основних масам будівлі  храму тільки після осідання останніх.

Для перекриття отворів в стінах, як правило, повинні застосовуватися  аркові перемички, що укладаються по ходу кладки.

Під нижній ряд цегли в рядових  перемичках укладається в шар  розчину сталева арматура з розрахунку по одному стрижню перетином 0,2 см2 на кожні 1/2 цегли товщини стіни, якщо за проектом не потрібно більш сильне армування.

Оздоблення фасадів облицювальними матеріалами виконується, як правило, одночасно з кладкою стін.

Кладка стовпів і пілонів

Площа перерізу цегляних стовпів, несучих  барабан глави, визначається розрахунком  в храмах місткістю 600-1000 людина може бути до 4 м2. Ширина їх складає орієнтовно 1/5-1/4 від прольоту арок. Форма перетину стовпів залежить від розташування склепінь і найчастіше буває хрестоподібної. Через 7-8 рядів кладку слід перев'язувати  металевою сіткою.

Цегляна кладка стовпів повинна  виконуватися в перев'язку на всю  товщину, а не тільки по краях з  забутовки середини.

Пілястри, що підтримують п'яти  арок для запобігання відшарування від масиву стіни повинні мати виступ не більше 1 цегли. Під п'ятами  арок слід укладати «Сходи» камені - піщаник, доломіт, білий камінь або  влаштовувати монолітний ділянку.

Кладка арок і парусів

Цегляні арки викладаються по кружалам, встановлюваним строго по горизонталі  і по схилу. Для пристрою арок слід використовувати камінь або цеглу клиноподібної форми, який укладається строго у напрямку до центру, звіряючись по шнурку або бруска, кінець якого закріплений в центрі арки.

Арки, як правило, викладають в два  шари рівної товщини, причому обидва шари слід виконувати і «замикати  в замках» у верхній частині  одночасно. Після цього кружала  відразу ж опускають, по черзі  виймаючи клини з-під стійок, не допускаючи перекосів. При невеликих розмірах стовпів п'яти другого шару можуть бути підведені.

Кружала слід виготовляти трохи  більш опуклими, завищуючи проектну відмітку з урахуванням майбутньої опади цегляної кладки. Для прольоту в 6 м завищення повинно складати близько 2 см, для прольоту в 10 м - близько 7 см.

Головні арки в нижній частині на висоту половини висоти арки слід викладати  напуском горизонтальними рядами разом  зі стовпами (рис. 47). Для додання  аркам міцності застосовується армування  сіткою з кроком близько 50 см.

Рис.2 Кладка арок (з керівництва В.Р. Бернгарда, 1901 р.)

Для забезпечення рівномірності напружень  у великих арках необхідно  зводити їх так швидко, щоб розчин не встигав повністю затвердіти у  всіх частинах арок до моменту ослаблення кружало.

Кладка склепінь

У практиці будівництва православних храмів найбільше поширення одержали наступні види склепінь (рис. 1):

- напівциліндричні, що представляють собою 1/2 циліндра;

- коробові, що представляють в перерізі 1/2 еліпса;

 -зімкнуті, що складаються з двох пересічних циліндрів з однаковим піднесенням і спираються на чотири стіни;

- хрестові, що складаються з двох пересічних циліндрів, представляють чотири розпалубки і спираються на чотири кути;

- вітрильні, що представляють собою невисокий купол, обрізаний по краях вертикальними стінами;

 -купольні, що представляють в перерізі 1/2 сфери;

 -купольні, що спираються на арочні тромпи;

- бондарним, що представляють собою вспарушний циліндричний звід;

 -хрещаті, що складаються з двох пар перетинаються під прямим кутом арок зі світловим барабаном на вітрилах.

Рис. 1. Основні типи склепінь

1 - Коробова; 2 – четверть ціліндричний; 3 - купольний; 4 - купольний на вітрилах без барабана; 5 - купольний на барабані; 6 - конха; 7 - двоскатний; 8 - хрестовий; 9 - шатровий; 10 - 12 - східчасто-арковий; 13 - непорушений хрестовий; 14, 15 - зімкнутий на розпалубках, що сходяться до кута; 16, 17 - склепінчасте перекриття па розпалубках, що сходяться до кута; 18 - зімкнуті на розпалубках, відступаючі від кута; 19 - зімкнуті з вільним розташуванням распалубок; 20 - зімкнутий на гранчастій підставі («гранований купол»); 21 - вітрильний; 22 - купол на тромпи; 23 - хрещатий з горизонтальними шелиге распалубок; 24 - хрещатий з похилими шелиге распалубок; 25 - хрещатий зі східчастими розпалубками; 26 - зімкнутий без распалубок; 27 і 28 - полулотковий і лоткові; 29 - склепінчасте перекриття распалубок; 30 - лоткові на розпалубках; 31 і 32 - варіанти світлового п'ятиглавія безстовпного  храму.

У цегляних храмах склепіння викладаються по опалубці, що спирається на кружала  і стіни або на знижені по відношенню до них підпружних арки (рис. 49, 50). Після  твердіння розчину кружала видаляються  і опалубка знімається.