Через шесть столетий раскрыт секрет куполов итальянских соборов

Исследователи проанализировали технику кладки восьмигранных куполов итальянских соборов, которые были построены почти шесть веков тому назад без каких-либо опор или каркасов. Это первое исследование такого рода, оно подробно описано в журнале Engineering Structures.

Эпоха Возрождения помимо всех остальных достижений и открытий прославилась своей знаменитой архитектурой. Она продолжает восхищать и поражать умы даже современного жителя. Известные на весь мир храмы и соборы заставляют человека задуматься, как раньше людям удавалось возводить такие сложные конструкции? Известно, что итальянские строители не пользовались никакими опорами или каркасами.

Итальянским учёным удалось раскрыть секрет. Это первое исследование такого рода, в котором подробно показаны все расчёты конструкции. Объясняются силы, которые позволили людям эпохи Возрождения построить такие сложные конструкции без опалубки, которая требуется даже в 21 веке при всех современных технологиях.

Ранее было известно, что вся нагрузка купола приходится на стены здания. Непонятно было одно: как можно было построить купол без использования временных конструкций, которые удерживали бы его во время строительства.

Исследователи показали компьютерный анализ, в котором учитываются все силы с подробностями до каждого кирпича. Учёными использовалась так называемая техника дискретного элементарного моделирования, которая позволяет анализировать возводимую конструкцию на всех этапах строительства. С помощью этого метода можно рассчитать механические свойства готовой конструкции, определить предельные состояния равновесия, выявить стабильность готового здания, а также воссоздать технологии строительства.

Например, рассматривается купол собора Санта-Мария-дель-Фьоре, он был построен в XV веке.

При строительстве купола впервые была использована уникальна техника кладки, в которой роль каркаса выполняли ромбы из выложенных «ёлочкой» вертикальных кирпичей. Внутри ромбов пространство закладывалось горизонтальными рядами так называемых полевых кирпичей.

Каждый ряд в таком виде выполнял роль пластины или плоской арки. Их конечные элементы упирались в торцевые упоры в виде горизонтальных ромбов. Такая техника фактически распределяла нагрузку по всей конструкции строительства.

Сопротивление пластин не давало скользить ряду кирпичей во время строительства. Кроме этого, такая техника строительства предотвращала обрушения купола. Но, самое удивительное, что ряды ромбов в рассматриваемом нами куполе идут не горизонтально. Они идут по поднимающейся к вершине купола спирали, которая называется локсодрома. При такой системе прочность постройки обеспечивается за счёт расположения кирпичей, а не цементного раствора.

Исследователи пришли к выводу, что использование технологий эпохи Возрождения помогут человеку в постройке зданий и в 21 веке. Если следовать такой конструкции, возведение куполообразных зданий можно осуществить и без участия человека – с помощью роботов. Такой метод, по мнению специалистов, является очень выгодным, дешёвым и экологичным.