Склепінчасті покриття безстолпних храмів
Склепінні покриття безстолпних храмів
Як відомо, з Візантії на Русь перейшов хрестово-купольний тип храму, класична схема якого складається з кубічного об'єму, розділеного на три нефи, з яких центральний, більший, виділяється чотирма стовпами, об'єднаними арками, які через вітрила плавно переходять до круглого барабана голови , завершений сферичним куполом. У чотири сторони від центрального осередку розходяться спираються на арки центрального осередку і зовнішні стіни циліндричні склепіння. Кутові осередки перекриваються зазвичай хрестовими склепіннями. Таким чином, виходить ієрархічно впорядкована структура з центром, виділеним чотирма стовпами та увінчаним куполом на світловому барабані. Самі стовпи при цьому відіграють не тільки конструктивну та композиційну роль, але й глибоко символічну, оскільки на вітрилах зображуються Святі Євангелісти, а на самих стовпах – святі Церкви – як справжні стовпи Церкви, які підтримують та зміцнюють її. Стовпи, що підтримують склепіння всередині храму, і стовпи, вбудовані в стіни і виступають з них у вигляді лопаток, є конструктивною основою всього речового храму. Вони ж у духовному сенсі – образ «стовпів Церкви» – апостолів, святителів, вчителів Церкви.
Однак ще в ранньому періоді українського кам'яного зодчества застосовувалися і безтовпні форми перекриття храмів (Іллінська церква у Чернігові XII у з підпружними арками, що спираються на стовпи та лопатки). Ця схема має перевагу з погляду кращої оглядовості богослужіння, проте при цьому інтер'єр позбавляється таких важливих аспектів символіки внутрішнього простору, як ієрархічність і символіки стовпів, про яку йшлося вище.
У XV-XVI ст. набули деякого поширення безстовпні перекриття у вигляді простихабо ступінчастих циліндричних склепінь, що спираються на поздовжні стіни і мають у ряді випадків неширокий поперечний проріз для влаштування світлового барабана. Барабан спирається, таким чином, на краї основного склепіння, що розрізає, а також на поперечні арки (зведення), ступінчасто перекривають проріз.
З XVI ст. для перекриття невеликих обсягів почали застосовувати так звані хрещаті склепіння, що представляють поєднання двох пар циліндричних арок, що перетинаються, що несуть світловий барабан, з кутовими частинами зімкнутого склепіння, причому арки можуть бути конструктивно не виділені.
Прорізи між арками, що становлять 1/5-1/3 прольоту, оконтурені стінками і перекриті простими або ступінчастими циліндричними склепіннями.
Простими хрещатими склепіннями перекривалися прольоти від 4 до 9 м. У Введенському соборі Сольвичегодська (1689-1693 рр.) складним різновидом хрещатого склепіння з двоярусними зв'язками перекрито приміщення 13,5 х13, 6 м.
Переважна більшість безстовпних храмів та церковних приміщень XVI-XIX ст. перекрито зімкнутими та лотковими склепіннями.
Для надання більшої жорсткості лотки великих склепінь викладалися із центральними гуртами; на рівні найбільших деформацій протилежні лотки з'єднувалися повітряними зв'язками. Відносне вирівнювання тиску між середніми і кутовими частинами лотків досягалося різними конструктивними прийомами, наприклад, випаровування лотків, пристроєм додаткових клинових або спеціальних конусних припливів під барабан; застосовувався і спеціальний метод кладки лотків «в ялинку». При п'ятиголовому завершенні фактором, що вирівнює тиск, була вага кутових барабанів.
Застосовувався також спосіб штучного перенесення тиску на жорсткіші кутові частини опорного контуру, для чого в середині лотків влаштовувалися в один-два яруси розвантажувальні отвори. Перенесені в кути розпори в цьому випадку гасилися спільною роботою кутових елементів жорсткості та стінових зв'язків.
Зімкнутими та лотковими склепіннями зазвичай перекривалися прольоти від 6 до 9 м, іноді до 12-13,5 м.
Більшепрогонові склепіння, що несуть важкі центральні навантаження, мали, як правило, значне піднесення (l/f=1/2) і форму, близьку до параболічної.
Безтовпні монастирські та посадські храми, перекриті зімкнутим і лотковими склепіннями, могли мати одну, п'ять, рідше три симетрично розташовані глави, чотирисхилий або посвідне покриття (у тому числі і з декоративними кокошниками).
У романській архітектурі, як і і у Візантин, хрестове склепіння майже завжди робилося непорушним. Спочатку використовували хрестове склепіння, що утворюється при перетині під прямим кутом двох циліндричних склепінь, однакових по діаметру. Таким склепінням можна перекривати лише квадратні у плані простору. Навантаження в хрестовому склепінні передається через діагональні ребра на чотири стовпи, розташовані в кутах квадратної основи.
Подальший розвиток склепінчастих конструкцій призвело до появи на ребрах хрестового склепіння виступаючих елементів-гуртів, або нервюр. Шляхом зосередження у гуртах (нервюрах) основних навантажень досягалося відоме полегшення загальної ваги склепіння. Спочатку викладалися нерви. Іноді їх робили із кольорового каменю або розфарбовували, виявляючи структуру склепіння.
У Вірменії у XIII ст. багато монастирів стали обзаводитися гавітами – приміщеннями, аналогічними трапезній в українських церквах. В Ахпаті довгий зал гавіта розділений посередині лише парою колон, які служать опорою двох пар величезних поздовжніх арок з прольотом 13 м, між торцевими стінами. Кожна з них перехрещується ще з двома парамипоперечних арок, на які спираються склепіння обох частин гавіта. Система двох пар арок, що перехрещуються, - це суто місцеве, оригінальне вирішення проблеми перекриття великого простору. Вона абсолютно аналогічна готичним нервюрним склепінням європейських базилік.
Готичний склепіння являє собою нервюрне хрестове склепіння - склепіння на нервюрах, тобто на виступаючих і профільованих ребрах, що сприймають основне навантаження. На відміну від грубих і менш розчленованих романських гуртів (нервюр), для готичних нервюр характерний складний профіль. У нервюрному зводі всі елементи поділені на несучі та несомі частини. Несуча частина - каркас склепіння - утворюється ребрами-нервюрами, діагональними арками, що взаємно перехрещуються, викладеними з тесаного каменю. Поздовжні та поперечні (щокові) арки теж утворюють каркасну систему, складену з твердішого каменю. Несомая частина - заповнення між ребрами склепіння (розпалубки) - зроблена з легшого і менш міцного матеріалу.
Перевага стрілчастого нервюрного склепіння полягає у можливості застосування його до планів будь-якої форми завдяки променевому розташуванню стрілок навколо незалежного замку.
Найбільш простий склепіння, квадратний або прямокутний у плані, спирається на дві нерви, що перетинаються, і чотири арки. Кожне склепіння відокремлено від сусіднього підпружною аркою.
Надалі відзначається тенденція до ускладнення каркасної системи склепінь. Зірчастий план виникає з необхідності перекрити велике, квадратне у плані, середовище храму. Зірчасте склепіння утворилося шляхом розчленування хрестового чотиричастинного склепіння додатковими ребрами, так званими лізенами та проміжними нервюрами. При усуненні основних діагональних, поперечних та поздовжніх ребер виходить сітчасте склепіння. Декоративний характернабуло поєднання сітчастих склепінь із зірчастими. Такі склепіння широко застосовувалися в архітектурі XV ст. Система нервюрних склепінь локалізує розпір, сили тяжіння спрямовуються у певні точки.
Основну силу розпору нервюрних склепінь у готичних храмах винесено зовні, межі внутрішнього простору. Розпір склепіння передається на величезні традиції - контрфорси за допомогою похилих арок - аркбутанів. Одна п'ята аркбутана примикає до основи склепіння головного нефа, а інша впирається у потужний контрфорс. Аркбутани розташовані зазвичай над дахом бічних нефів (в англійській готиці вони приховані під нею). Аркбутани будувалися в один або два яруси, мали один або два прольоти. У конструктивному відношенні аркбутани є подальший розвиток напівзводів бічних нефів.
Подальший розвиток склепінь на нервюрах, тобто на ребрах, що сприймають основне навантаження в перекриттях безстільних просторів храмів відбулося в XIX ст. у зв'язку із застосуванням залізобетону. Ідея полягала в тому, що безстолпний простір храму зі значним прольотом перекривався склепіннями, які лежали на двох парах залізобетонних плоских арках, що перетинаються, і які плавно перетікали з опор, вбудованих у зовнішні стіни і виступають у простір храму у вигляді пілястр. На квадраті, утвореному перетином арок, влаштовувався світловий барабан. Таку конструкцію має храм Успіння Пресвятої Богородиці у Петербурзі.
Аналогічна ідея реалізована у храмі Олексія Митрополита Московського у с. Тайці під Петербургом, побудованому архітектором Ескузовичем у 1916 р та у храмі Спаса Преображення у Брянську (1904 р).
У церкві Воскресіння Христового у с. Тезино, Рязанської області (архітектор Кузнєцов І.С., 1908-1911 рр.) дана схема вирішена дещо інакше. Там на парунапівкруглих поперечних арок спираються плоскі поздовжні арки, що несуть склепіння.
У післяреволюційний час досвід українського храмодавства був продовжений архітекторами, що емігрували. У Сан-Франциско (США) за схемою світлового барабана на двох парах арок, що перетинаються, було збудовано кафедральний собор Пресвятої Богородиці.
З останніх будівель, що використовують цю конструктивну ідею, можна назвати собор монастиря Хінку в Молдові, кафедральний собор Царських мучеників у Лондоні, храм Благовіщення Пресвятої Богородиці в Петербурзі.
У храмі Святої Трійці по вул. Перемоги у м. Реутов, побудованому за проектом ТОВ «Житлобуд» завдання перекриття безстолпного простору храму зі світловим барабаном у центрі вирішено дещо інакше. Тут також є дві пари арок, що починаються від пристінних пілястр, але вони перериваються в центральній частині, утворюючи консолі, на які спираються спочатку напівкруглі екседри, а потім світловий барабан на вітрилах.
Автор також зіткнувся із завданням, поставленим замовником у нереалізованому проекті – отримати безстолпний простір храму, розрахованого на місткість до 2 тисяч осіб, для чого вимагалося перекрити простір прольотом 32 м. Завдання вирішувалося як просторово пов'язана залізобетонна конструкція всього покриття храму, де дві пари перекре грали роль ребер жорсткості подібно гуртам у романських та готичних склепіннях. Однак у разі вони виступали у простір інтер'єру, т.к. склепіння виходили з нижніх граней арок, створюючи враження повітряного покриву над усім простором храму.