Стоечно-балочная система

Происхождение стоечно-балочной системы

Самым сложным и загадочным из всех мегалитических сооружений является кромлех. Современные ученые считают, что он служил местом жертвоприношений и различных ритуалов. Некоторые особенности дошедших до нашего времени кромлехов (например, Стоунхендж) наводят на мысль, что подобные сооружения отражают определенные астрономические познания доисторического человека. Также есть версия, что концентрические круговые «дорожки» Стоунхенджа могли служить местом для проведения конских состязаний. Кромлех – это один из самых молодых мегалитов. Если менгиры датируются 5000 – 2000 до н.э., то Стоунхендж относится всего к 1600 году до н.э. В это время на территории современной Европы уже активно шло разложение родового строя и лошадь приобретала важное значение для высших слоев общества. Если эта теория справедлива, то кромлех мог являться прародителем общественных сооружений, созданный по принципу стоечно-балочной системы.

Рисунок 1. Стоечно-балочная система. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Сточно-балочная система получила широкое распространение в архитектуре древних государств (например, Египта, Индии, Китая и т.д.). В каждом конкретном случае она приобретала свой собственный вид, но принципы ее оставались неизменными: вертикальные элементы (стойки) и горизонтальные элементы (балки) присутствовали в любом случае. Самый ответственный узел стоечно-балочной системы находится в месте, где балка опирается на колонну. Здесь находится так называемый «оголовок» колонны, который воспринимает на себя всю тяжесть балки перекрытия и передает её в основание. Впоследствии эта характерная деталь получила собственное название – капитель.

Легкие колоннады в китайской и японской архитектуре имеют «консольные капители», образованные выпусками горизонтальных балок, насквозь прорезающих верхнюю часть колонны.

Массивные колонны египетских храмов, нередко достигавшие 20 метров в высоту, по форме были уподоблены лотосу (весьма распространенному растению в Египте). Основная часть колонны напоминала стебель растения, а капители изображали бутон или распустившийся цветок.

Что касается персидских колонн, то они имели более сложные капители, отчасти воспроизводившие египетские мотивы. Их особенностью была венчающая часть, которая обычно выполнялась в виде парных фигур быков. Декоративность капители подчеркивала ее форма: она как бы раздваивалась, обнажая то место, где балка опиралась на колонну.

Такие декоративные свойства характерны для всей архитектуры Древнего Востока, несмотря на многообразие национальностей и исторических особенностей.

Принцип действия стоечно-балочной системы

Как уже отмечалось выше, любая стоечно-балочная система состоит из колонны (стойки), воспринимающей вертикальные нагрузки, и балки (ригеля), воспринимающей усилия от перекрытия и передающей их на колонну. При этом сама стойка работает на сжатие и изгиб. Горизонтальный элемент этой конструкции будет работать на поперечный изгиб под действием вертикальных нагрузок.

Примыкания вертикальных и горизонтальных элементов могут иметь различную жесткость. Эта особенность всегда отражается на характере совместной работы отдельных конструктивных элементов.

При шарнирном опирании балки на колонну горизонтальный элемент обладает свободой горизонтальных перемещений, а также может поворачиваться вокруг опорной точки. В этой связи он может передавать на колонну только вертикальные усилия.

При жестком соединении колонны и балки достигается максимальная совместность их деформаций, что приводит к возможности передачи изгибающего момента с балки на колонну. Такой вариант стоечно-балочной системы называется рамой, а узел сопряжения колонны и балки – рамным узлом.

Стоечно-балочные системы могут выполняться с различным количеством пролетов и ярусов. Система, имеющая несколько пролетов и ярусов, называется многопролетной каркасной системой.

Под каркасом понимается система, состоящая из несущих стержневых элементов (стойки и балки интерпретируются как стержни). Все эти элементы должны объединяться жесткими горизонтальными дисками перекрытий, а также системами связей.

Любую конструктивную систему следует разделять на несущие и ограждающие конструкции. Несущий остов, состоящий из балок и колонн воспринимает все нагрузки, приходящие на данную систему. Наружные стены являются ограждающими конструкциями и воспринимают только собственный вес. Всё это дает возможность применять в строительстве прочные и жесткие материалы для каркаса, и легкие и пористые материалы для ограждающих конструкций.

Более сложная стоечно-балочная система – каркасная система с пространственным рамным каркасом. Такие системы применяются в строительстве многоэтажных сооружений.

Современные каркасы можно разделить на три типа:

• деревянный;
• металлический;
• железобетонный.

Следует отметить, что каркасная система, основанная на стоечно-балочном принципе, на сегодняшний день является основной в общественных и промышленных сооружениях. Что касается жилищного строительства, то данный принцип здесь применяется гораздо реже. В большей мере это связано с экономической стороной вопроса.

Системы перекрытий с древних времен создавались из стереотипного подхода к компоновке балочных клеток. Они состояли из балок и настила (так решались простейшие деревянные перекрытия). Появившиеся впоследствии пустотелые железобетонные перекрытия стали значительным шагом в проектировании зданий нового типа.