История строительства: что такое арка

Арка (arcus — дуга, лат.) — это в строительном деле массив с криволинейным очертанием, образованный из клинообразных камней и служащий для перекрытия необходимого отверстия в каменной стене или промежутка между ними. В последнем случае, однако, перекрытие носит название невода. Первыми создателями арочных перекрытий считаются римляне или, вернее, их предшественники — этруски, в архитектурных произведениях которых уже встречаются такого рода конструкции.

Так, в знаменитой «Клоака Максима», большом водосточном канале в Риме, построенном около 578 до н. э., имеется круговая арка отверстием в 3,35 м. По памятникам древнего зодчества можно видеть, что первоначально всякого рода перекрытия в каменных постройках делались при помощи больших, плоско отесанных каменных плит. Однако, эта конструкция оказывается осуществимой лишь при очень незначительных размерах перекрываемых отверстий. Дело в том, что во всяком таком плоском перекрытии из камня, вследствие давления на него выше расположенной каменной кладки, имеет место явление изгиба.

При изгибе в массе изгибаемого предмета развиваются два элементарных напряжения, а именно в верхней части обнаруживается сжатие, а в нижней — растяжение. Как известно из опытных данных, камень на растяжение почти совсем не сопротивляется и очень легко при этом ломается, поэтому на практике желательно избегать такой конструкции из камня, при которой могут появиться растягивающие усилия.

При дугообразной же форме перекрытия, путем соответствующего подбора соответствующих размеров поперечного сечения его и очертания самой арки, можно получить конструкцию, где будут проявляться одни лишь сжимающие усилия. Поэтому дугообразное перекрытие арки стало вытеснять плоские каменные перекрытия, особенно при значительных отверстиях перекрываемых пространств.

Кривая линия, по которой производится очертание арки, называется внутренней направляющей арки. Прямая, соединяющая начальную и конечную точки внутренней направляющей, называется пролетом или отверстием арки. Отрезок вертикальной прямой, от линии отверстия до наивысшей точки внутренней направляющей, есть подъем или стрела арки. По соотношению размеров стрелы к пролету арки делятся: на полуциркульные, когда внутренняя направляющая описана по дуге круга и стрела равна половине длины отверстия; пологие, когда стрела менее половины длины пролета, и подъемистые — при стреле, превышающей размер половины пролета.

Кроме того, по геометрической форме внутренней направляющей арки классифицируются как циркульные, эллиптические и прочие. Вообще, формы арок, выработанные европейскими и восточными архитектурами, весьма многочисленны. Плоскости, по которым арка соприкасается с опорными частями стен, носят название пят. Наконец, весь ее массив разделяется так называемыми швами, проводимыми нормально к внутренней направляющей арки, на отдельные части — клинья, причем средний клин, расположенный в наивысшей точке, носит название ключевого клина. В некоторых случаях арки применяются для целей разгрузки давления и тогда, уложенные в обратном виде, они называются обратными или разгрузочными.

Являясь наиболее ответственною частью сооружения, арка требует особого к себе внимания со стороны строителя. Обыкновенно их собирают сначала насухо, пользуясь для этого особыми подпорными устройствами — кружалами. Только после тщательной притески и пригонки клиньев друг к другу, их сажают в раствор, ведя кладку одновременно с обеих сторон от пят к ключу, чтобы избежать опасности перекоса кружал под односторонней тяжестью возводимой части арки.

Когда будет уложен на свое место последний ключевой клин, арка получит возможность держаться самостоятельно, без помощи кружал. Тем не менее кружала снимаются лишь спустя некоторое время, когда раствор в кладке уже успеет несколько затвердеть. Применение арок, начиная с 19 века, стало заметно сокращаться с появлением железных балок. Эти новые конструкции стали успешно конкурировать с каменными арками в сооружениях строго утилитарного характера (всякого рода склады, хранилища и прочие).

Появившийся вслед за этим железобетон еще более ограничил применение в строительстве арок, оставляя им место преимущественно там, где к постройке предъявляются главным образом архитектурно-художественные требования. После 1-й мировой войны, однако, вследствие так называемого металлического голода, ощущаемого почти во всех странах Европы, каменные конструкции, а вместе с ними, естественно, и арки вновь стали завоевывать себе более широкое место в общем строительстве.