Арка в архитектуре и строительстве

Министерство общего и профессионального образования Свердловской области Государственное автономное образовательное учреждение среднего профессионального образования Свердловской области

«Первоуральский политехникум»

 II Областная научно-практическая конференция студентов

«Путь к успеху-2015: Образование. Наука. Профессия»

Тематическое направление

 «Моя будущая профессия – моё будущее»

Тема: «Арка в архитектуре и строительстве»

Ф.И.О. исполнителя:

Ульянов Андрей Леонидович, студент II курса

ГАОУ СПО СО «ППТ»,

профессия «Мастер общестроительных работ».

Научные руководители:

Кузнецова Алина Валентиновна,

преподаватель физики первой кв. кат.,

Бунакова Валентина Юрьевна,

мастер производственного

обучения первой кв. кат.

Ревда

2015 год

Содержание.

стр.

Введение…………………………………………………………………………...3

Арочные конструкции в архитектуре и строительстве…………………………4

1. Конструкция арки…..……………………………………………………..4

2. Использование арочных конструкций в архитектуре города Первоуральска………………….…………………………………………..……..7

3. Изготовление арки……..………………………………………………..13

Заключение………………………………………………………………………17

Литература……………………………………………………………………….18

Приложения «Инструкционно -технологические карты».

Введение.

Будущий  строитель должен знать основные элементы архитектурных конструкций. Меня заинтересовал такой элемент как арка, гармонично сочетающий в себе функциональность и красоту.

Строительство различных сооружений, содержащих арочные элементы – это своего рода «высший пилотаж» и требует профессионализма, серьёзного подхода, расчёта и тщательности в изготовлении арок. Выполнение сложных архитектурных элементов из кирпича и камня является одним из требований освоения государственного образовательного стандарта.[1] Поэтому для меня важно овладеть этими компетенциями при подготовке к будущей профессиональной деятельности.

Целью моей работы  является исследование арочной конструкции.

Задачи:

• изучение конструктивных особенностей арок;
• наблюдение применения арочных конструкций в архитектуре моего родного города;
• овладение технологией изготовления арочной конструкции.

Объект данного исследования - конструктивная особенность арок.

Предметом исследования является применение арочных конструкций в архитектуре и строительстве.

В работе представлены описания и фотографии различных арочных конструкций, а также технологическая карта изготовления кирпичной арки.

Арочные конструкции в архитектуре и строительстве.

1. Конструкция арки.

Арка (от лат. arcus — дуга, изгиб) в архитектуре, криволинейное перекрытие проёма в стене или пространства между двумя опорами — столбами, колоннами, пилонами и тому подобное. Арки впервые появились во II тысячелетии до нашей эры в архитектуре Древнего Востока, в частности в Древней Месопотамии, где строительство кирпичных сооружений достигло высокого уровня. Широкое распространение также получили арки в архитектуре Древнего Рима. Видоизменяясь в соответствии с системой конструкций сводчатого перекрытия и требованиями стиля, арка осталась важным элементом зодчества и в дальнейшем. В современном строительстве арки применяют в качестве несущих элементов покрытий зданий, пролётных строений мостов, путепроводов и тому подобное.

Арка — это криволинейный брус плавного абриса, несущая строительная конструкция. Сооружается из клиновидных или прямоугольных камней с клинообразными швами строительного раствора. Название частей арки (рис. 1): 1 - замковый камень (поперечное сечение около вершины); 2 – клинчатый камень; 3 – внешняя поверхность свода (экстрадос); 4 – пятовый камень, импост (поперечное сечение около опоры, пята арки); 5 – внутренний свод (интрадос); 6 – стрела подъёма (расстояние центра замкового камня арки от линии, которая соединяет центры двух пятовых камней арки); 7 – пролёт; 8 – опорная стена.

В отличие от балки, которая испытывает нормальное механическое напряжение, арка испытывает касательное механическое напряжение, из-за чего возникает горизонтальная опорная реакция (распор) (рис. 2). Под вертикальной нагрузкой арка работает в большей степени на сжатие и в меньшей степени на изгиб.

Рис.1 Арка из каменной кладки.  

Рис. 2 Распределение нагрузки в арке.

При увеличении стрелы подъёма уменьшается распор арки. Крепость арки зависит от её формы. Ось арки подбирают так, чтобы сжатие на изгиб было минимальным; тогда арка будет наиболее крепкой и стойкой. Простейшие арки имеют форму полукруга, однако теоретически наиболее крепкими являются арки с формой параболы (рис. 3).  Такие арки передают весь распор на опорную стену и не требуют дополнительных элементов.

Арки, перекрывающие несквозной проем, называются слепыми. Одной из целей этого является увеличение прочности стены при экономии материала.  Известен прием, когда арка делается для облегчения, когда перекрытие проёма в стене выполнено в виде плоской балки, для разгрузки которой над нею делается слепая арка (рис. 4). Также слепая арка может быть использована  для украшения фасада (рис. 5).

.

Рис. 3 Параболическая арка в доме на улице Герцена.

Рис. 4 Слепая арка в доме на улице Гагарина.

Рис. 5 Элементы фасадов домом на улице Ватутина.

2. Использование арочных конструкций в архитектуре

города Первоуральска.

Разнообразие арочных конструкций я наблюдал в своём родном городе (рис. 6).

Рис. 6 Дом с арочными конструкциями на улице Ватутина.

Арки подразделяются по конструкциям: ложная – выложенная путём горизонтального напуска камней и не дающая бокового распора (рис. 7), клинчатая – выложенная из камней клинчатой формы или прямоугольных камней, но с клинообразными швами, создающими распор (рис. 8).

Рис. 7 Ложная арка из ледяных блоков в городском парке.

Рис. 8 Арки с клинообразными швами в школе № 3.

Арки подразделяются по формам: полуциркульная, или полукруглая – описанная по полуокружности (рис. 9); перспективная (концентрическая) – уходящая внутрь стены уступами уменьшающихся радиусов (рис. 10); лучковая – перекрывающая пролёт по дуге, которая меньше полуокружности (рис. 11); стрельчатая, или ломанная – состоящая из двух дуг, пересекающихся под углом (рис. 12); многолопастная – состоящая из нескольких меньших арочек (рис.13); подвесная – состоящая из двух дуг, точка пересечения которых лежит ниже вершины арки (рис. 14) и др.  

Рис. 9 Полуциркульные арки в здании профилактория

Рис. 10 Дом на улице Папанинцев с перспективными арками.

Рис. 11 Лучковые арки в здании проходной Новотрубного завода.

Рис. 12 Стрельчатые арки в архитектуре мечети.

Рис. 13. Многолопастная арка (офис на улице Гагарина).

Рис. 14 Подвесные арки в конторе сельскохозяйственного кооператива.

Арки подразделяются по назначению: подпружная – укрепляющая или поддерживающая свод в различных типах сводчатых конструкций (рис.15); разгрузочная – заделанная в стене и распределяющая нагрузку от верхних частей здания на опоры (рис. 16) или, наоборот, от отдельных опор на стенку фундамента (рис. 17), отдельно стоящие ворота с одним, двумя или тремя арочными пролётами (рис. 18).

Рис. 15 Арки с перетяжкой                        Рис. 16 Северная стена храма

          (трибуна стадиона).                          Святых апостолов Петра и Павла.  

Рис. 17 Забор частного дома                           Рис. 18 Ворота у храма

     на улице Пролетарская.                    Святых апостолов Петра и Павла.  

3. Изготовление арки.

Требования к умению изготавливать арочные конструкции определяется образовательным стандартом [1]. Но невозможно не восхищаться красотой  арок, которые я наблюдал, а также  мастерством их строителей. Поэтому следующим этапом моей работы является изготовление арки своими руками.

Предварительно выполняю разметку(рис. 19). Далее необходимо подготовить небольшие столбики из кирпичей,  на которые будет опираться арка.

Рис. 19 Подготовка к работе.

Арочные перемычки представляют собой наклонные ряды кирпича, уложенные по специальной опалубке – кружалу (рис. 20).
Кладку ведут одновременно с двух сторон от пят к замку, соблюдая перевязку швов. Радиальные швы, проходящие через всю ширину арки, должны быть не менее 5 мм внизу и не более 25 мм вверху. Направление швов контролируют шаблоном, угольником или шнуром из центра арки (рис.20).

При выполнении работы соблюдаются требования к техническим условиям: отклонения по толщине кладки не более 15 мм, ширина проёмов может превышать проектное значение не более, чем на 15 мм, радиальные швы, проходящие через всю ширину арки, должны быть не менее 5 мм  внизу и не более 25 мм вверху. Заполняю швы раствором. Моя арка готова (рис. 21).

Рис. 20 Расположение кирпичей по кружалу.  

Рис. 21. Моя арка.

Заключение.

Таким образом, в данной работе я исследовал особенности арочной конструкции, применение арок в архитектуре города Первоуральска,  изготовил арку в учебной мастерской.

Приобретённые навыки, безусловно, пригодятся мне в будущей профессиональной деятельности.

Функциональная и красивая конструкция  арок находит применение не только в зданиях середины прошлого века, но и в современной архитектуре города Первоуральска. Я бы хотел здесь жить, работать и сделать мой город немного красивее.

Литература.

1. Федеральный государственный образовательный стандарт начального профессионального образования по профессии 270802.09 Мастер общестроительных работ (утв. приказом Министерства образования и науки РФ от 2 августа 2013 г. № 683)
2. www.zdanija.ru
3. www.wikiznanie.ru
4. www.wikipedia.ru