Конструктивные решения и строительные материалы, используемые в храмостроительстве. Подготовлено: архитектор Кеслер М.Ю.
Для строительства храмов на Руси всегда использовались самые лучшие материалы и совершенные конструкции, так как здания храмов посвящались Самому Богу. Из истории мировой архитектуры известно, что именно при строительстве храмов рождались новые архитектурные и конструктивные решения и приемы, которые использовались затем в других видах строительства.
Применение той или иной конструкции во многом определяет композиционное решение храма, оказывает решающее влияние на его формообразование. Арки, купола, своды в верхней зоне храма создают художественный и символический образ Небесного пространства. В построении объёмной композиции большое значение имеют также применяемые строительные материалы, которые задают толщины ограждающим конструкциям и в значительной мере определяют как архитектурную композицию, так и характер декора храма. Согласно православной традиции при возведении храмов предпочтение следует отдавать строительным материалам, имеющим в основе природное происхождение, в том числе кирпичу и дереву. При этом учитываются такие свойства строительного материала, как долговечность, акустические свойства и пригодность под последующую роспись.
Основным типом храма, воспринятым Русью из Византии, стал храм крестово-купольного типа. Конструктивную основу крестово-купольных храмов составляет трехпролетная или пятипролетная арочно-стоечная система. Подпружные арки, опирающиеся на наружные стены и центральные столбы, служат основанием для цилиндрических сводов, составляющих крест, и угловых ячеек. На центральные подпружные арки опирается центральный световой барабан. Арки делят в плане сводчатую систему покрытия на модули, создающие большие или меньшие встречные распоры. Складываясь, они создают суммарный распор системы, действующий в плоскости арок продольного и поперечного направлений или в диагональной плоскости и воспринимаемый главным образом массой кладки внутренних и внешних элементов жесткости. Основными внутренними элементами жесткости являются центральные столбы, части стен, арочные перемычки, перекрытия хор, объединенные в диафрагмы, а также пространственные угловые ячейки. Внешними элементами жесткости являются апсиды, приделы, галереи, притворы.
Главной особенностью здания храма является его покрытие, важнейшие элементы которого – купол и своды.
В современном лексиконе под куполом часто понимается навершие храма, т. е. его глава. Настоящее же определение следующее: «Ку́пол – это пространственная несущая конструкция покрытия, по форме близкая к полусфере или другой поверхности вращения кривой (эллипса, параболы и т. п.). Купольные конструкции позволяют перекрывать значительные пространства без дополнительных промежуточных опор. Образующими формами служат различные кривые, выпуклые вверх».
В кирпичных храмах кирпичные купола выкладываются по опалубке, опирающейся на кружала и стены или на пониженные по отношению к ним подпружные арки.
В купольном покрытии могут применяться и бетонные конструкции. При бетонировании тонкостенных куполов применяется торкретирование. Сущность его заключается в том, что мелкозернистая бетонная смесь подаётся снизу к месту укладки (2 слоя металлической сетки по сварной металлоконструкции свода) под давлением сжатого воздуха.
Купола и главы на барабанах могут выполняться на основе металлического каркаса с целью уменьшения веса и удобства монтажа. Необходимые элементы выполняются на специализированных предприятиях металлоконструкций, затем их собирают и обшивают на земле в условиях стройплощадки и потом устанавливают на место с помощью крана.
При устройстве куполов и глав применяются также деревянные конструкции. Все изделия из дерева должны быть защищены от гниения, возгорания и поражения насекомыми.
Глава в храмовой архитектуре – это декоративное покрытие, расположенное над куполом и устраиваемое на световом барабане. Главка – глава, устроенная на декоративном (глухом) барабане. В историко-архитектурном и реставрационном обиходе о главах часто говорят и в широком смысле – как о завершении храма, состоящем из барабана, купола и купольного покрытия.
Главы храмов могут быть различного размера и формы в зависимости от размера, типа и конструкции покрытия храма. В древнерусском зодчестве главы бывают шлемовидными или луковичными.
В качестве листовых материалов кровельного покрытия куполов и глав используются различные виды металлов и их сплавов. В современном храмоздательстве все большую популярность приобретает сталь с покрытием из нитрида титана, имитирующего цвет золота, однако наиболее целесообразно применение меди. В дальнейшем медные листы могут быть покрыты позолотой.
В практике строительства православных храмов наибольшее распространение получили следующие виды сводов:
– полуцилиндрические, представляющие собой 1/2 цилиндра;
– коробовые, представляющие в сечении 1/2 эллипса;
– сомкнутые, состоящие из двух пересекающихся цилиндров с одинаковым подъёмом и опирающиеся на четыре стены;
– крестовые, состоящие из двух пересекающихся цилиндров, представляющие четыре распалубки и опирающиеся на четыре угла;
– парусные, представляющие собой невысокий купол, обрезанный по краям вертикальными стенами;
– купольные, представляющие в сечении 1/2 сферы;
– крещатые, представляющие сочетание двух пар пересекающихся цилиндрических арок, несущих световой барабан, с угловыми частями сомкнутого свода, причем арки могут быть конструктивно не выделены.
Бесстолпное пространство храма со значительным пролетом может перекрываться сводами, покоящимися на двух парах пересекающихся железобетонных плоских арок, которые плавно перетекают из опор, встроенных в наружные стены и выступают в пространство храма в виде пилястр. На квадрате, образованном пересечением арок, устраивается световой барабан.
Не рекомендуется применять те конструктивные решения наружных стен, которые сегодня широко используются в строительстве гражданских зданий. Имеется в виду трехслойная конструкция стены с эффективным утеплителем внутри типа ПСБ или минераловатных плит. Для храма стены должны быть выполнены из сплошного кирпича, толщина которых для средней полосы России может быть ограничена всего 640 мм согласно рекомендациям Стандарта АВОК. Требования энергоэффективности не распространяются на здания храмов ввиду нестационарного режима их использования.
Большими возможностями обладает сочетание различных строительных материалов. Бетон может быть рационально использован в каркасе и при сооружении арок, сводов и куполов, а кирпич – использоваться в кладке наружных стен и перегородок.
Древесина – изначально чистый строительный материал, и строительство здания из дерева несколько проще, несмотря на то, что кирпичные и каменные строения являются более долговечными. При правильном уходе деревянный храм простоит не одно поколение, а стоимость его в 1,3-1,5 раз ниже кирпичного.
Деревянные строения бывают: из бревен, сваленных вручную; из оцилиндрованного бревна; из бруса (обыкновенного и профилированного); с использованием каркаса.
Сегодня возрождается возведение так называемых обыденных храмов, собираемых за один день из заранее изготовленных брёвен или бруса, элементов кровли и других деталей. Первый практический опыт возведения подобных обыденных храмов показал, что за один день можно только вчерне собрать небольшой деревянный храм из заранее изготовленных в промышленных условиях деталей, в том числе брусьев, готовых элементов кровельного покрытия, главки, иконостаса и т. д. В действительности деревянный храм из оцилиндрованных брёвен или бруса должен сначала пройти период осадки, и полное обустройство действующего храма потребует гораздо большего времени.
Архитектор Кеслер М.Ю.
