Купол

(от лат. cupula, уменьшительное от cupa - бочка)

Пространственное покрытие различных сооружений, имеющее форму сегмента шара, параболоида или другой поверхности вращения. Купольные конструкции перекрывают преимущественно постройки многоугольных, круглых, эллиптических форм и позволяют перекрывать значительные пространства без дополнительных промежуточных опор. Образующими формами служат различные кривые, выпуклые вверх. От вертикальной нагрузки в купольных конструкциях возникают усилия сжатия, а также горизонтальный распор на опорах.  Проектируются купола не в частных, а в общественных и культовых постройках: храмах и пр. Купола возводятся из камня, кирпича, бетона, в 20 в. - из железобетона, дерева, металла (стальной каркас с остеклением).

Пантеон.

Считается, что самый древний купол из ныне существующих расположен в римском Пантеоне, изготовили его примерно в 128 году нашей эры. Первый крупный купол, сохранивший первенство по величине пролета, был возведен над круглой в плане ротондой диаметром 43 м. В его вершине оставлено круглое отверстие диаметром почти 9 м., т.н. окулюс ("око", "глаз"). Основным материалом конструкции купола является кирпич. В основе конструктивной системы купола кирпичные полуарки, поднимающиеся из толщи цилиндра стен к внешнему кольцу окулюса. Между полуарками расположены горизонтальные ряды арочек, которые членят купол на сферические трапециевидные поверхности, заполненные кирпичной кладкой. В интерьере кессонированная поверхность купола отвечает конструктивной схеме, хотя врезанные в поверхность квадратные углубления-кессоны не совпадают с конструктивными ребрами.

Поскольку горизонтальный распор купола распределен равномерно, кольцо основания образует идеальную опору. Стена Пантеона шестиметровой толщины, с ее глубокими, архитектурно оформленными нишами, выполнена из бетона. Несмотря на то, что римляне применяли полукупол для перекрытия апсид с их полукруглой опорной стеной, они так и не нашли способа возведения купола над иной, чем круг, архитектурной формой.

Храм Св. Софии.

Второй по диаметру купол был возведен над собором Св. Софии, построенном в Константинополе в 532-537 г. при императоре Юстиниане. Купол диаметром 32 м. возведен над квадратным в плане основанием посредством составления четырех огромных арок с устройством в углах сферических треугольников, или парусов, верхняя часть которых образует опорное кольцо купола. Огромный вес самого купола, поддерживающих арок и парусов несут четыре мощных столба в углах квадрата, от которого в две стороны открываются двухъярусные галереи, а с двух других пристроены огромные, диаметром 33 м., апсиды. Эти апсиды, перекрытые полукуполами, и контрфорсы, подпирающие галереи, удерживают свод. Внутренняя поверхность купола покрыта многоцветной мозаикой. Ни один византийский храм не может сравниться с собором Св. Софии размерами и великолепием убранства; позднейшие византийские церкви перекрыты группами куполов меньших размеров, возведенных над квадратными в плане помещениями с помощью парусов на общем плане в форме греческого креста.

Флорентийский собор.

Строители романской или готической эпохи, сосредоточившись на проблемах возведения сводов, почти не пользовались куполом. Однако с возрождением римских форм в эпоху Возрождения купол был "открыт" заново и сразу же приобрел первостепенное значение. Первый крупный ренессансный купол был воздвигнут над восьмигранным барабаном Флорентийского собора в 1420-1434 г. Архитектор Филиппо Брунеллески избрал заостренную форму купола, учитывая, что он создаст меньший горизонтальный распор. Из углов восьмигранного барабана диаметром 42,2 м. он поднял 8 главных ребер, подняв между ними 16 вспомогательных ребер. Сходясь наверху, эти ребра сформировали структуру свода и его окулюс. Главные ребра несут не одну, а две оболочки купола. На уровне перегиба ребра связаны "цепями" из массивных деревянных брусьев, соединенных железными скрепами. Цепи принимают на себя распор, что позволило обойтись без контрфорсов барабана.

Собор Св. Петра в Риме.

Второй крупнейший купол Ренессанса возведен над перекрестьем нефов величественного собора в Риме по проекту Микеланджело, работавшего на строительстве собора с 1546 г. до своей смерти в 1564 г. Имея заостренную форму, выполненный из кирпича купол усилен в основании массивной железной цепью, составлен из двух оболочек и увенчан "фонарем" над окулюсом.

Собор Св. Павла в Лондоне.

По диаметру пятый в мире купол сооружен над трансептом лондонского собора св. Павла по проекту Кристофера Рена. Восьмигранное основание перекрыто сначала внутренним куполом диаметром 34 м., с окулюсом (диаметр 6 м.) в вершине. Над окулюсом возведен кирпичный конус, посредством промежуточных железных конструкций поддерживающий внешний купол. Этот внешний купол (выполнен из дерева, покрыт листовым свинцом) и виден снаружи. В форме купола собора св. Павла Рен достиг и гармоничности интерьера, и эффектности наружного облика.

Другие примеры.

В ряде мусульманских стран, например в Турции, Иране или Пакистане, как правило, над залами мечетей и над мавзолеями использовались купола прихотливых очертаний. Среди куполов этой группы следует упомянуть мечеть Сулеймана I (диаметр 26 м.), мечеть Ахмеда в Константинополе, беломраморный купол мавзолея Тадж-Махал в индийской Агре или мавзолей Гол-Гумбаз в индийском Виджапуре.

Круглые или граненые купола сооружались над крупными общественными зданиями и в 19 в. (здание рейхстага в Берлине), и в 20 в., когда модернизацией конструкции купола занялись крупные мастера, такие как Ричард Бакминстер Фуллер или Пьер Луиджи Нерви, сетчатые конструкции которых перекрывают пространства диаметром более 100 м. В наше время единственным препятствием для сооружения куполов диаметром до 500 м. являются соображения экономической целесообразности.