Назначение и подразделение опор
Назначение отдельных опор состоит в том, чтобы поддерживать какие-нибудь грузные части строения: далеко выступающий карниз, фронтон, широкий балкон, поддерживающий потолочные балки прогон, участок стены верхних этажей и т. п. Таким образом, они вообще представляют вертикальную стойку, подвергающуюся сжатию по направлению их оси.
Всякая отдельная опора должна удовлетворять условиям прочности (сопротивления механическим усилиям) и устойчивости, а также не должна нарушать условий красоты здания.
По материалу опоры разделяются на:
а) каменные, к которым относятся колонны (с круглым сечением), анты или столбы (с прямоугольным сечением) и пилоны (поддерживающие купола);
б) металлические опоры — колонны, столбы и стойки, чугунные и железные и
в) деревянные опоры — стойки и столбы.
а) Каменные опоры. Каменные опоры в виде колонн и столбов употребляются но преимуществу снаружи зданий для украшения фасада или для поддержания таких частей перекрытия, которые образуют крытую сверху, но открытую спереди и с боков часть здания: портик, подъезд и проч.
Такие колонны должны быть исполнены в стиле фасада и в строгом соответствии с этим последним.
Античная колонна (фиг. 346) состоит из трех частей: верхней — капители, которая заканчивает колонну вверху и представляет подушку, принимающую и передающую колонне давление от поддерживаемой ею части здания (антаблемента); средней, представляющей ствол или стержень колонны, и нижней — базы, служащей основанием и передающей от нее давление на пьедестал, стену, фундамент и т. п.
Ствол колонны обыкновенно несколько утоняется кверху (на 1/6 диаметра ее), что делается как для придания колонне большей красоты, так и для того, чтобы увеличить площадь поперечного сечения ее внизу, где она испытывает наибольшее сжатие, так как к поддерживаемому ею грузу здесь прибавляется и ее собственный вес. Высота колонны (h) равна от 12 до 20 нижних диаметров ее.Столбы (анты) квадратного, реже - прямоугольного сечения, имеют такое же назначение, что и колонны, но обыкновенно гораздо проще их обрабатываются в архитектурном отношении. Высота столбов редко делается более десятикратной ширины их, площадь же поперечного сечения назначается сообразно с величиной поддерживаемого ими груза.
Если подпертая отдельными опорами часть мало выступает за пределы плоскости стены, то вместо колонн или столбов могут быть устроены полуколонны (фиг. 347, а) или пилястры (b); полуколонны выступают на фасаде на половину своего диаметра, пилястры же должны выступать менее, чем на 1/7 своей ширины (е < 1/7l).Колонны кладутся из тесанного камня или из кирпича; тесанный камень применяется для колонн только в монументальных зданиях, по дороговизне его в работе.
Кирпичные столбы и колонны кладутся из цельного и тесанною камня (фиг. 348, и). или из лекального (фиг. 348, b), или подтесанного но лекалу (фиг. 349, а и b) кирпича. Иногда, для большей прочности, в кирпичных колоннах и столбах через каждых 10 или 15 рядов кирпича подливается прокладная плита из прочного камня (фиг. 350).
Для кладки колонн и столбов следует брать кирпич наилучшего качества, имеющий большое сопротивление на раздробление, и класть его на цементном или смешанном растворе, с тонкими швами.
б) Чугунные и железные опоры. Цугунные и железные опоры вследствие их весьма большого сопротивления механическим усилиям, долговечности и несгораемости, имеют весьма большое применение в строительном деле.Чугунные столбы и колонны отливаются из мягкого (серого) чугуна и имеют кольцеобразное, квадратное или какое-нибудь другое фигурное сечение (фиг 351); тело их отливается с пусто тою внутри для того, чтобы из бежать больших внутренних на пряжений при застывании чугуна Вершина и основание колонны делаются обыкновенно толще стержня (средней части), а потому они большей частью отливаются отдельно.
На голову колонны непосредственно опирается поддерживаемый его груз (балка, прогон, архитрав и проч.), а потому ее конструкция должна соответствовать этому назначению как по сопротивлению, так и по форме. На фиг. 352 представлены разные виды головы колонны: а — голова, составляющая одно целое с колонною, усиленная контр-форсами К; b — голова, усиленная особо отлитым кружком S; с — отдельно отлитая голова колонны; на фиг. 353 представлено устройство отдельной головы с балансиром, назначение которого заключается в передаче давления по оси колонны даже при некотором изменении в положении поддерживаемого груза.
Нижняя часть колонны (подушка) представляет уширенную часть, предназначенную для передачи давления основанию (фундаменту, стене, балке и проч.) и для прикрепления колонны к этому основанию. В небольших колоннах и стойках подушка составляет обыкновенно одно целое с колонною (фиг. 354) и может или свободно лежать на основании, будучи фиксирована только трением или верхним слоем (напр., асфальтовым полом), или же закрепляется болтами, концы которых с развилинами закладываются глубоко в кладку основания. При больших размерах колонн нижняя подушка всегда делается в виде отдельной части, соединяющейся со стержнем колонны выступами — прямыми (фиг. 355, а и b) или балансирными (фиг. 356). Подушки эти скрепляются с основанием болтами (фиг. 355, а) или ребрами (b).
Чугунные колонны могут проходить через несколько этажей, располагаясь одна над другою, и тогда соединение их по этажам производится или так, как показано на фиг. 356, или же нижняя часть верхней колонны ставится непосредственно на голову ниже расположенной колонны (фиг. 357).К достоинствам чугунных колонн следует отнести ту легкость, с которою при отливке им можно придать любую, соответствующую характеру и стилю здания форму; главнейший их недостаток — хрупкость, вследствие которой они боятся ударов и сильных сотрясений.
Железные столбы и стойки в настоящее время получили весьма большое распространение, особенно в железокаменных постройках и в тех случаях, когда, кроме вертикального давления, они подвергаются и боковым усилиям. Преимущество их перед чугунными — большое сопротивление растягивающим и изгибающем усилиям и весьма большая упругость и вязкость железа; зато их архитектурная отделка представляет значительно большие затруднения, чем чугунных колонн.
Наиболее часто употребляемые поперечные сечения железных столбов и стоек представлены на фиг. 358; из этих профилей более удобны открытые (е, f и g), доступные для осмотра и окраски. Наиболее простой — кольцевой профиль (а, из тянутых или спаренных труб) — неудобен тем, что к такой стойке очень затруднительна приклепка подушек и балок. Очень удобны в конструкции и по величине сопротивления — колонны из квадратного железа (b, с и d); столбы из швеллерного железа и из уголков (е, f, g, к) удобны для прикрепления к ним балок и прогонов; их можно усиливать котельным железом (А), которое можно заменять решеткою из полосового или углового железа.Для столбов круглых и из квадратного железа верхняя и нижняя подушки могут быть сделаны как чугунные, так и железные; при столбах же из железа другого профиля железные подушки — более удобны, а при боковых, изгибающих столб усилиях — даже необходимы.
Соединение верхней и нижней подушек со столбом достигается посредством уголков и накладок, которые, как и консоли, заклепываются в промежутки между образующими столб частями или приклепываются к ним посредством уголков.
Фиг. 359 представляет детали соединения железной нижней подушки столба с нижнею его частью, чугунной промежуточной (между 1-м и 2-м этажом) подушки f с вершиною нижнего и подошвою верхнего столба, и головы верхнего столба, а также укрепление к столбу и подушкам прогонов и балок перекрытия, столб — из железа квадратного сечения. На фиг. 360 даны те же детали для столба, склепанного из четырех уголков.
Фиг. 361 изображает стык вершины решетчатого столба нижнего этажа с низом уголкового столба верхнего этажа, с укреплением к нему балок и пригонов перекрытия.в) Деревянные столбы и стойки. Деревянные столбы и стойки также имеют весьма широкое применение в постройках. Дерево, по своим свойствам — легкости и значительного сопротивления сжатию, растяжению и изгибу, — а также благодаря природной форме стволов, может служить готовыми стойками уже в виде бревен, без всякой обделки; в таком именно виде оно и употребляется для стоек лесов, подмостей, кружал и т. п. вспомогательных сооружений. Обделанное же с отескою, остружкою и набивкою калевок и набоек (фиг. 362), оно дает красивые столбы и колонки, которые применяются преимущественно в деревянных постройках, но иногда и в каменных— для поддержания деревянных прогонов, балок, площадок и пр.
Вследствие горючести деревянных стоек их никогда не следует ставить для поддержания несгораемых конструкций, а вследствие способности загнивать и поражаться паразитами деревянных стоек не должно применять в наружных частях сооружений (кроме временных и деревянных), а также — в сырых, лишенных света и проветривания местах.
Деревянные стойки и столбы вверху заделываются глухим шипом (фиг. 363 пунктир), — которым они вставляются в гнездо, выдолбленное в прогоне, балке и пр., подпираемом ею; глубина гнезда должна быть тогда равна длине шипа, чтобы это соединение не уменьшало площади, на которую передается давление от прогона стойке.Если расстояние между стойками более того, которое допускается прочностью прогона, то на головы стоек под прогон укладываются подушки, называемые подбалками (фиг. 364), которые могут быть связаны с прогоном парою болтов ss или шипами tt. Исли нагрузка очень велика, то подбалки могут быть сделаны из более креп кого дерева, напр., дуба. Вместо подбалок можно подпереть прогон подкосами (фиг. 365, а) или подбалкою c подкосами (b).
Нижний конец стойки или также нарубается шипом и ставится на деревянный брус или подушку, где для этого вырубается гнездо (фиг. 366, а), или же ставится на особую чугунную подушку, уложенную на стену или фундамент (фиг. 366, b); подушка эта может укрепляться заложенными в кладку болтами.Если деревянные стойки располагаются одна над другою, в несколько ярусов, то каждая серия их должна быть установлена строго по одной вертикали; концы же их зарубаются шипом в соответствующие прогоны (фиг. 367).
Для предохранения от сырости и от растрескивания деревянные стойки и столбы полезно проолифить или окрасить масляною краскою. Если столбы становятся снаружи постройки или в помещениях, где они могут смачиваться водою, то необходимо принять мерыпротив загнивания их внизу; с этою целью, при зарубании стойки шипом гнездо в нижней подушке делается сквозное; если же стойка ставится на подушку, в дне последней делается отверстие (фиг. 366, b, пунктир) или в ее закраинах делают прорези до дна подушки
