Boltív

Ív ( fr. arc , ital. arco , lat. arcus - ív, kanyar, it. Bogen ) - építészeti szerkezet típusa, a nyílás íves átfedése - két támasz közötti tér - oszlopok , pilonok . A mélységben folytatódó boltív boltozatot alkot . Így az ív lesz a boltíves szerkezet „vezetője” [1] . Az építészet történetében félköríves, lándzsás , dobozos , magasított, ígéretes, lapított, lándzsás , hárompengés és többpengés, patkó alakú, nyelves ívek [2] .

Mint minden boltíves szerkezet, az ív oldalirányú tolóerőt hoz létre. Az ívek általában szimmetrikusak a függőleges tengely körül. Árkádsort boltívek alkotnak . Közvetlenül a tőkéken (vagy impostokon keresztül ) rendelési oszlopokon alapuló játéktermek speciális esete - árkádsor . Az oldalsó pilléreken közvetlenül felfekvő ívek alapjait saroknak nevezzük ; a köztük lévő távolság az ív fesztávja .

Hagyományosan az ívet ék alakú kövekből vagy téglákból rakták ki, alulról felfelé, az oldaltámaszoktól kezdve. A legfelső, középső és utolsó ék alakú követ várnak , a boltozat kulcsának vagy agráfnak nevezik. Konstruktív jelentőségét a méret vagy a dekoratív maszlag hangsúlyozza . Annak érdekében, hogy az ív a falazás során ne omoljon össze, alulról ideiglenes fa körökkel támasztják alá. A sarok és a "kastély" közötti távolságot ívemelő nyílnak nevezik , ez határozza meg az alakját, a felső pont a rés . Az ív külső domborműves (profilozott) keretét archivoltnak nevezzük . A fal síkjának azt a részét, amely az ív archivoltja és a felette elhelyezkedő párkány, vagy az árkádban a szomszédos ívek ívei között helyezkedik el, antrevoltnak nevezzük . Az antravoltokat gyakran egészítik ki kerek dombornyomott medalionokkal, mozaik vagy festett dekorációval, vagy áttört (áttört) kialakításúak, ami hangsúlyozza, hogy ezekben az elemekben nincs építő terhelés. A boltív vagy boltozat mélységét meghatározó, gyakran díszekkel díszített belső felülete intrados ( spanyol intrados - entry) [3] .

Arch az építészet történetében

Az ívek először a Kr.e. 2. évezredben jelentek meg. e. az ókori kelet építészetében : ókori Egyiptom , ókori Mezopotámia , ókori és hellenisztikus Szíria . Ezekben az országokban hiány volt építőfából és kőből, ezért főként nyers és sült téglákból építkeztek . Nehéz volt ilyen anyagból jelentős fesztávú átfedéseket létrehozni. Ezért ezekben az országokban az építési hagyományok kialakulásának természetes feltételei új struktúrák keresését ösztönözték. Ilyen építményekké vált a boltív és a boltozat.

Az ókori Görögországban az építők gyakorlatilag nem használtak boltíveket és boltozatokat (a korai, krétai-mükénei vagy minószi kultúra kivételével), a kőtemplomok belső tereit lapos, architráv szerkezetekkel borították: akár fa-, akár márványtömbökkel, amihez nagyszámú támasztékra volt szükség az épületen belül. Az ókori rómaiak viszont keletről kölcsönözték a boltívek és boltozatok ötletét, és széles körben alkalmazták építészetükben. A félköríves boltívek és boltívek a román építészet jellegzetes elemei. A gótikus korszakban a szabadkőműves építők (kőművesek) a gótikus katedrálisok belső terét növelve szembesültek azzal a problémával, hogy növeljék az alapok (falak, pilonok) oldalirányú tolóerejét. Ragyogóan megoldották ezt a problémát azzal, hogy az épület falait és belső támaszait megszabadították a terheléstől, külső támasztékokra ( támpillérek és repülő támpillérek rendszerére) helyezték át, és az íveket lándzsa alakúvá varázsolták. A lándzsa alakú ívek kisebb oldalsó távtartót hoznak létre, de az úgynevezett összekapcsolt fűfélék rendszere az oldalsó lándzsa (pofa) ívek és az átlós félkörívek magasságának összekapcsolását javasolta - élve .

Új kifejezések jelentek meg a keresztény templomok építészetében. A középső kereszt négy félköríves ívét (a hajó és a kereszthajó metszéspontja), vagy a kupola alatti teret rugósnak kezdték nevezni. A négy vitorlán vagy pandatíván keresztül a kupola dobja az ívekre támaszkodik, ezért is nevezték rugósnak. Az egyik ilyen boltív, amely a keleti, oltárrész bejáratát várja, diadalnak nevezik.

Mechanika

Az ív egy görbe vonalú, sima körvonalú gerenda, egy tartó épületszerkezet. Ellentétben a gerendával, amely normál mechanikai igénybevételnek van kitéve, az ív tangenciális mechanikai feszültséget szenved , ami vízszintes támasztóreakciót (tolóerőt) okoz. Az ív csak sokkal kisebb szélességben különbözik a boltozattól. Függőleges terhelés esetén az ív jobban működik összenyomásban és kevésbé hajlításban.

A boltívek zsanér nélküliek, két- és háromcsuklósak; ha az ív támasztó végei egy rúddal vannak összekötve (vízszintes reakciót észlelő puff), akkor egy ívet kapunk.

A boltív részeinek nevei

Keystone - ék alakú vagy gúla alakú falazóelem a boltozat vagy boltív tetején
ékkő
A boltozat külső felülete (extrados)
Ötödik kő ( impost ) - keresztmetszet a tartó közelében, az ív sarka
Belső trezor (intrados)
Emelő nyíl - az ív sarokkövének középpontjának távolsága attól a vonaltól, amely összeköti az ív két sarokkövét
span
Biztonsági fal

A sarok középpontjai közötti távolságot számított karfuratnak nevezzük. Az emelő gém növekedésével az ívtávtartó csökken. Az ív tengelye úgy van megválasztva, hogy a hajlítási összenyomás minimális legyen; akkor az ív lesz a legerősebb és legellenállóbb. Az ív erőssége az alakjától függ. A legegyszerűbb ívek félkör alakúak, de elméletileg a legerősebbek a parabola vagy felsővezeték alakú ívek . A parabolaíveket először Antoni Gaudí spanyol építész használta . Az ilyen ívek a teljes tolóerőt átadják a tartófalnak, és nem igényelnek további elemeket.

A vaknyílást borító boltíveket vaknak nevezzük . Ennek egyik célja az anyagtakarékosság mellett a fal szilárdságának növelése. Az ókorban ismert volt az a technika, amikor ennek megkönnyítésére boltívet készítettek, például a falban lévő nyílást lapos ív formájában takarták be, és ennek tehermentesítésére vakívet készítettek fölé.

Arch számítás

Az íves szerkezetek számítása egy íves rúd számításán alapul, amely nem egyenes gerenda, tengelye egy vagy másik típusú íves vonal (tengely az elem keresztmetszeteinek súlypontjain átmenő vonal ). Elfogadható közelítéssel a keresztirányú erőből származó nyírófeszültségek ívelt rudak esetén ugyanazzal a Zhuravsky -képlettel határozhatók meg, mint az egyenes gerendák [4] :

\tau ={\frac {QS(z)}{J_{x}b))

ahol

$Q=Q(y)$ - a gerendára ható keresztirányú erő ( - hosszanti koordináta), $y$
$S(z)$ - a levágott metszeti terület statikus nyomatéka a semleges tengelyhez képest bizonyos távolságban, $z$
${\displaystyle J_{x))$ - az elem teljes szakaszának tehetetlenségi nyomatéka a központi tengelyhez képest , merőleges az ív síkjára, $x$
$b$ az elemnek a semleges tengelytől távol eső szakaszának szélessége. $z$

Ennek megfelelően az íves rudak nyírófeszültségére vonatkozó szilárdsági feltétel a következőképpen kerül bemutatásra [4] :

\tau _{max}={\frac {Q_{max}S_{max}}{Jb}}\leq |\tau |

Az ívelt rúdban a normálerő által okozott feszültségek a metszetre merőlegesek, és egyenletesen oszlanak el a területén, azaz [4] :

\sigma ={\frac {N}{F}}

ahol

$N$ az elemre ható normál erő
$F$ az elem metszeti területe.

A hajlítónyomaték, mint az egyenes gerendában, csak normál feszültségeket okoz az íves rúdban. Eloszlásukat a szelvény magasságában a következő képlet határozza meg [4] :

\sigma ={\frac {z}{\rho }}{\frac {\delta d\varphi }{d\varphi }}E

ahol

$z$ - távolság a nulla tengelytől a feszültség meghatározásának pontjáig
$\rho$ egy pont görbületi sugara
$\delta d\varphi$ - a szomszédos szakaszok közötti szög változásának nagysága a pillanat hatására
$d\varphi$ - kezdeti szög a szakaszok között
$E$ - Young modulusa .

Kiderült, hogy az egyenes gerendától eltérően, ahol a feszültségek lineáris törvény szerint oszlanak meg, egy görbe vonalú rúdban a pillanatnyi normál feszültségek egy hiperbolikus törvény szerint oszlanak meg. Ebből több fontos következtetés is következik, nevezetesen: ívelt rúd hajlítása esetén a semleges tengely nem megy át a szakasz súlypontján; Az elem külső szálaiban a feszültségek kisebbek, mint az egyenes gerenda azonos hajlításánál, és a belső szálakban nagyobbak; a feszültségek növekedése a szakasz magassága mentén különböző ütemben megy végbe. A legnagyobb stressz belülről éri el. Mélységük azonban gyorsan csökken. Ha a szerkezet statikus üzemmódban működik, és olyan műanyagokból készül, amelyek nem vannak kitéve rideg törésnek, akkor a szelvény legszélén belülről fellépő túlfeszültségek nem jelenthetnek veszélyt [4] .

A normál feszültségek képlete a pillanattól kezdve így fog kinézni [4] :

\sigma ={\frac {M}{S}}\cdot {\frac {z}{\rho }}

és az íves rúd teljes normálfeszültségének képlete [4] :

\sigma ={\frac {N}{F}}+{\frac {M}{S}}\cdot {\frac {z}{\rho }}

A semleges réteg görbületi sugarát a [4] egyenlet határozza meg :

r={\frac {F}{\int \limits _{F}{\frac {dF}{\rho ))))

A képletekből következik, hogy minél kisebb a rúd görbületi sugarának aránya a metszet magasságához képest, annál jobban eltér az ívelt rúd munkája az egyenes gerenda munkájától. Ha a tengely sugara sokkal nagyobb, mint a metszet méretei, az ívelt rúd munkája hasonló az egyenes gerenda munkájához, és a normál feszültségek ezekben az esetekben majdnem egyenlőek lesznek. Az épületszerkezetek ívei leggyakrabban az ívelt rudak második kategóriájába tartoznak. Az első számos görbe vonalú résznek tulajdonítható: horgok, láncszemek, gyűrűk stb. [4] .

Az ívelt rudak deformációit általában a következő kifejezések határozzák meg [4] :

{\begin{matrix}f=\int \limits _{S}{\frac {MdS}{EJ))\cdot {\frac {\delta M}{\delta P))+\int \limits _{S}{\frac {NdS}{EF}}\cdot {\frac {\delta N}{\delta P}}\\\theta =\int \limits _{S}{\frac {MdS}{ EJ}}\cdot {\frac {\delta M}{\delta M_{0}}}+\int \limits _{S}{\frac {NdS}{EF}}\cdot {\frac {\delta N }{\delta M_{0}}}\end{mátrix}}{\Bigg \}}

ahol

$f$ - a szakasz súlypontjának lineáris elmozdulása
$\theta$ a szakasz elfordulási szöge.

A legtöbb esetben azonban a görbület befolyása elhanyagolható az alakváltozások meghatározásánál [4] .

Az ív tengelyének körvonala a legváltozatosabb lehet, de a következő típusok gyakoribbak:

A legelterjedtebbek a következő típusú ívek tervezési sémái [5] :

Mindegyik típusnak megvannak a maga előnyei és hátrányai, és az adott terv kiválasztását a tervező mérnök határozza meg mind a szilárdsági követelmények, mind az ívhez bizonyos anyagok felhasználásának szükségessége, az építészeti feladatok, a költségek és a helyi építési feltételek alapján. Tehát például a három csuklós ív statikailag meghatározott rendszer , ami miatt egy ilyen kialakítás nem annyira érzékeny a hőmérsékleti hatásokra és a támasztékok kicsapódására. Ezenkívül a három csuklós íves szerkezetek kényelmesek a szerelési munkák és a szállítás szempontjából, mivel két különálló részből állnak. Azonban egy további csuklópánt jelenléte nagy különbséget okoz a pillanatokban mindkét rész hossza mentén, ami ennek megfelelően további anyagfelhasználást igényel. E tekintetben vele szemben áll a zsanér nélküli ív, amely a tartókban lévő öt ív becsípődése miatt a legkedvezőbb nyomatékeloszlású a hossz mentén, és minimális keresztmetszetekkel gyártható. A támasztékok becsípődése viszont erősebb alapozás szükségességéhez vezet, az ív érzékeny mind a támaszok mozgására, mind a termikus igénybevételekre. A legelterjedtebb a kettős csuklós ív. Mivel egykor statikailag határozatlan rendszer volt, jó a nyomatékok eloszlása is a hossz mentén, és nincs szükség masszív támasztékokra [5] .

Ha a boltíveket padlóként használjuk, akkor ezeket általában egyenletesen eloszló terhelésre számítják (a fedő padlószerkezetek terhelése, hóterhelés, az ív saját súlyából származó terhelés). A számítás során a boltív szakaszaiban fellépő erők diagramjai készülnek, amelyek alapján meghatározzák a legveszélyesebb szakaszokat. Az ív bármely szakaszában az erők meghatározására szolgáló képletek a következők [5] :

1. Hajlítási nyomaték

M_{x}=M_{x}=M_{o}p+{M_{x}}^{b}-F_{h}y

ahol

$M_{op}$ - referencianyomaték zsanér nélküli ívben (két- vagy háromcsuklós ívben nullával egyenlő)
${M_{x}}^{b}$ - sugárnyomaték
$F_{h}$ - tolóerő
$x,y$ a szakasz koordinátái.

A tolóerőt az [5] kifejezés határozza meg :

F_{h}=k{M_{c}}^{b}/f

ahol

${M_{c}}^{b}$ - sugárnyomaték a fesztáv közepén
$f$ - boltív emelő gém
$k$ - az ív geometriai és fizikai jellemzőit figyelembe vevő együttható.

2. Hosszanti erő

N_{x}=-{Q_{x}}^{b}\sin \varphi -F_{h}\cos \varphi

ahol

${Q_{x}}^{b}$ - gerenda keresztirányú erő
$\varphi$ - a vizsgált szakaszon az ív tengelyének érintője és a vízszintes közötti szög.

3. Nyíróerő

Q_{x}={Q_{x}}^{b}\cos \varphi -F_{h}\sin \varphi

Az ívek típusai

háromszög alakú
Kerek vagy félkör alakú
Kerek lejtős ívű vagy szegmentális
Kúszó vagy ferde ív
Gerely
Lapos összenyomott ív
Háromkaréjos ív
patkó
három középső ív
elliptikus ív
homorú ív
Ködös ív
Felborult íves ív
Négy középső ív (tudor vagy perzsa)
parabolaív

Az íveket alakja különbözteti meg:

Arab - magas építési központtal rendelkezik, gyakori volt a keleti népek építészetében, a spanyol-mór építészetben .
repülő támpillér - különböző szinteken lévő sarkú ív, amely ferdén továbbítja az ív tolóerejét a külső támasztékra.
homorú - két ív fedi, domború oldalakkal a fesztávba fordul.
kétlapátos - két azonos méretű kis ívből áll, amelyek impostjai és csatlakozásai ugyanazon a szinten helyezkednek el.
kétközéppont - két azonos sugarú ívből kialakított ív, amelyek a zárban tompaszögben metszik egymást.
átlós - a keresztboltozatban található egy négyzet vagy téglalap átlójában , azaz a Bordában , amelyet " revive "-nek neveznek.
ellipszis alakú – az ellipszis egy részének metszéspontjában képződik .
váll - egy falmélyedés felett elrendezve, egyfajta kerek ív.
fordított - az ív konvexitása lefelé néz.
fogazott - hegyes kiemelkedések egyenletes elrendezésével a belső felület mentén.
gerincszerű (keeled vagy "szamárgerinc") - egy felborult gerincű hajó keresztirányú metszete, alkalmazásra talált az orosz építészetben.
ék - ék alakú kövekkel bélelve vagy téglalap alakú kövekből ék alakú varratokkal.
ferde - lásd kúszó .
doboz vagy elliptikus - három, öt, hét középpontból leírt ív. Ennek egy változata a nyeregív.
kör alakú (összenyomott) - egy félkör írja le a sarkak alatt található közepétől.
szögletes - ugyanaz, mint a gérvágó .
lándzsás (lándzsaszerű) - két ívből áll, amelyek szögben kapcsolódnak egymáshoz, és egyenlő oldalú lándzsa alakú, lándzsa összenyomva, lapos lándzsa.
szaggatott vonal - lásd lándzsa .
íves (kör alakú) - félkörnél kisebb ívvel (egyközpontú).
mauritániai – ugyanaz, mint az arab
gérvágó - két szimmetrikus recesszióval a végén.
többlapátos - három vagy több hegyesszögben metsző ívből álló ívtípus.
ovális - az ívben lévő ovális részét képezi.
domború-konkáv - a saroknál lévő ívek domború oldalukkal a fesztáv közepe felé fordulnak, és a függőleges tengely mentén simán egy- vagy többközpontos emelkedővé alakulnak.
parabola - az ívben lévő parabola részét képezi.
felborult - olyan, amelyben a vár a lábujjak alatt van. Ellátja a kirakodás funkcióit és a fal alján van elrendezve.
perspektíva - koncentrikus, a falon belülre haladó, csökkenő sugarú párkányokkal, a portálok tervezésében használatos.
félkör vagy félkör alakú - ívét félkör írja le; a leggyakoribb ívtípus.
felfüggesztett - két ívből áll, amelyek metszéspontja az ív teteje alatt található.
patkó - ugyanaz, mint az arab .
konszolidált - ugyanaz, mint a lándzsás .
lándzsa - két ívből áll, amelyek a kastélyban hegyesszögben metszik egymást. A gótikus építészetben széles körben használták. Vannak lándzsaívű, tömörített és lándzsa alakúak.
lapos - a fesztávnál többször kisebb emelőgémmel.
kúszó vagy "kancafej" - olyan ív, amelynek különböző szinteken vannak támaszai (saruk), például lépcsősorok alatt.
rugó - segédív, amely megerősíti vagy alátámasztja a különböző boltozati szerkezeteket .
függöny - két vagy négy ív alkotja a fesztávon kívüli középpontokkal.
tompa - lejtős lándzsa lekerekített sarkú.
ötszárnyú - az ablak teteje ötszárnyú formában.
kirakodás - a falba ágyazott ív, amely elosztja a terhelést az épület felső részeiről a tartókra, vagy fordítva, az egyes támaszoktól az alapfalig.
összenyomva (fekve) - vízszintes jumperrel kiegészítve.
pad - diadalív alakú pavilon átmenő rácsos falakkal, amelyekhez az ülések csatlakoznak.
lépcsős - ívek rendszere több szintű zakomar formájában .
háromlapátos - három félkör alkotja, és a megemelt középső az oldalsók egymást tükröző végein nyugszik.
három középső - félig ovális metszetű, három kör íveiből áll, amelyek közül a legnagyobb átlag a középponttól számított sugárral a fesztáv tengelyére épül. A másik két ív sugara sokkal magasabb pontokból történik.
" Tudor " - lejtős, hegyes tetejű.
hamis, képzeletbeli vagy hamis - olyan ív, amely nem ad vízszintes tolóerőt, mivel a kövek vízszintes átfedésével rakják ki.
királyi - a keresztény templom ikonosztázának királyi ajtóiban található.
arc - kerületi keresztboltozat, amely a terv téglalapjának oldalán található. A boltozatot a generatrixára merőlegesen veszi körül.
makacs - lásd repülő támpillér .

Az íveket különálló szerkezetek formájában is megépítik:

emlékmű - egy fontos esemény vagy történelmi személy emlékére épült.
diadalív - részletekért lásd diadalív .

Félköríves ív

Félkör alakú (félkör alakú) ív - félkör alakú ív, amelynek közepe az ív sarkainak szintjén található.

A legegyszerűbb és leggyakoribb ívtípus. Jelen van a különböző korok, országok és stílusok építészetében. Legjellemzőbb a klasszikus építészetre , ahol leggyakrabban archivolt keretezi (a latin arcus volutus - „keretív”), vagy kiemeli ék alakú kősorral , középen zárókővel . Általában pilonokon nyugszik .

Luchkovy arch

Luchkovy ív - olyan ív, amely körülbelül egy kör negyedének ív alakú. Az ókori Rómában az ilyen formájú boltívek áthidalóként szolgáltak a lakóépületek ablaknyílásaihoz. A gerendaív használatának tipikus példája a szegmensíves híd .

Lancet arch

Keleten a félköríves ív ment át a legerősebb átalakuláson, úgynevezett lándzsává , vagy törött ívvé alakult át , amelynek ívei szögben metszik egymást.

A forma többféle lándzsaívet különböztet meg:

egyenlő oldalú ívek, amelyek íveinek középpontja az ívek sarkánál van;
összenyomott ívek, amelyek íveinek középpontja az ívek sarkain áthaladó vízszintes vonalon van;
lapos ívek, amelyek íveinek középpontjai az ívek sarka alatt vannak.

Ívek a természetben

Az íves formák nagyon gyakoriak a természetben, csak egy kis részét képezik a természeti tárgyakra jellemző görbe vonalú tárgyaknak és felületeknek. Készülhetnek kőből, jégből, fából. A természetben található íves formák nagy valószínűséggel befolyásolták az épületszerkezetekben való ember általi felhasználásukat. Mivel gyakran átjárás egyik helyről a másikra, elkezdtek szakrális jelentést hordozni, egyfajta portált szimbolizálva arra a helyre, ahol lehetséges valami új és korábban ismeretlen dolog. . Az erózió eredményeként az íves kőépítmények elenyésző szerepet játszanak a hegyépítésben , vizsgálatuk lehetővé teszi további információk megszerzését a földön zajló folyamatokról.

Gleccser
A halhatatlanok hídja a Taishan -hegyen Kínában
Rock St. Ouenben (USA)

Az Arches Nemzeti Park (Utah, USA) besorolása szerint egy kőnyílásnak legalább 3 láb (0,914 méter) szélesnek kell lennie, és elég nagy falban kell lennie ahhoz, hogy boltívnek lehessen tekinteni. Ugyanakkor a természetes vízfolyásokon, valamint a száraz csatornákon átívelő íveket természetes hidaknak nevezik. A sziklákban lévő lyukak, amelyek elég távol helyezkednek el a szélektől, és nem befolyásolják a szikla alakját, nem tekinthetők íveknek [6] .

Jegyzetek

↑ Vlaszov V. G. Építészet. Fogalmak szójegyzéke. - M .: Túzok, 2003. - S. 34
↑ Pevsner N., Honor H., Fleming J. Lexikon der Weltarchitektur (német) . - München: Prestel, 1966. - S. 93-94.
↑ Vlasov V. G. Arch // Új enciklopédiai képzőművészeti szótár. 10 t alatt . - Szentpétervár. : Azbuka-Klassika, 2004. - T. I. - S. 425-429. (Orosz)
↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Beljajev N. M. Anyagszilárdság. Nauka Kiadó, 1965. pp.584-590
↑ 1 2 3 4 Lebedeva N. V. Tartók, boltívek, vékonyfalú térszerkezetek. M.: Építészet-S. 2006 24-35. oldal
↑ Ruth Rudner. Szélkő: Természetes ívek, hidak és egyéb nyílások. Graphic Arts Center Publishing Co. 2003

Linkek

M, Q, N telkek az ívben. Példa egy probléma megoldására a YouTube-on
ARKA - A kifejezések, 6. rész - Arn - Arx - Épületek ru - ház és minden ezzel kapcsolatos - terminológia és boltívek típusai.
[bse.sci-lib.com/article070408.html Arch] - cikk a Great Soviet Encyclopedia- ban .

Szótárak és enciklopédiák

Bibliográfiai katalógusokban
BNE : XX525233 BNF : 11971025w GND : 4146210-5 J9U : 987007294837205171 LCCN : sh85006530 LNB : 000158049 NDL : 00560402 NKC : ph123597