Арки й куполи

Це — руїни Колізею, одне з найпопулярніших туристичних місць Європи. Певно, найвражаючими в цьому амфітеатрі є його зовнішні стіни. Вони 48 метрів заввишки й утворюють чотири поверхи з каменю. До падіння будівлі кожен з трьох нижніх поверхів мав 80 вигнутих отворів, що нагадують вікна. Кожен отвір утворений конструкцією з каменя, схожою на перевернуту літеру «U». Ця конструкція — арка — дуже стійка і здатна витримувати великі навантаження. Як це працює? Арки Колізею зроблені з каменів-трапецій, ширших з одного кінця й вужчих з іншого. Ці камені — по-іншому вуссуари — утворюють разом півколо або дугу. Коли навантаження іде зверху, центральний вусуар, або ж ключовий камінь, тисне з боків на два сусідні камені. Вони і собі тиснуть на вусуари під ними. Так навантаження розподіляється рівномірно й передається на сторони перевернутої «U» — на вертикальні опори. Через те що вусуари притиснуті одне до одного, єдині сили, присутні в арках, — це сили стиснення. Що якщо замість арки була б одна пряма кам'яна брила — балка? На відміну від арки, на балку діють як сили стиснення, так і сили розтягування. Камінь як матеріал дуже добре витримує й переносить сили стиснення. Але він набагато слабший, коли йдеться про сили розтягування. Так у кам’яних будівлях арки виявляються міцнішими за балки. Арки зазвичай застосували стародавні римляни, щоб будувати мости, амфітеатри й акведуки. Та навіть сьогодні арки часто слугують підтримкою певних конструкцій, особливо тих, що простягаються на великі відстані, як-от мостів. Є ще один конструктивний елемент, що діє подібно до арки. Уявіть, що ви берете арку й обертаєте її навколо центральної осі. В результаті маємо тривимірну форму, трохи схожу на перевернуту миску, порожнисту зсередини. Це — купол. Як і арки, куполи утворені з підігнаних деталей, що спираються одна на одну, утворюючи півсферу. Ця конструкція дозволяє розділити навантаження на сили стиснення й розтягування. В куполі сили спрямовані вниз і по всьому периметру купола. Куполи популярні в архітектурі, бо вони накривають великий простір, залишаючись стабільними й міцними. Більш того, вони дуже красиві та вражаючі! Тож століттями їх будували у великих будівлях культурного значення, як-от в храмах, музеях, урядах чи університетах. З часом людство винайшло багато різних типів куполів і підібрало широкий набір матеріалів і дизайнів для їхнього будівництва. Сьогодні куполи вкривають стадіони, слугують теплицями й іншими типами накриттів. Протягом всієї історії людства арка й купол були функціональним та естетичним елементом споруд світу. Цілком можливо, що в будівлях, відомих вам із повсякдення, присутні ці важливі архітектурні елементи! Просто придивіться!