Дъга (строителство)

Вижте пояснителната страница за други значения на Дъга.

Мост със стоманена дъгова конструкция над река Ниагара

Дъгата е конструктивен елемент с форма, близка то тази на равнинна, изпъкнала нагоре крива, най-често лежаща във вертикална равнина. Дъгите, оформящи врати, прозорци и други отвори в стени, както и самостоятелно разположените дъгови декоративни съоръжения, често се наричат арки. Конструкциите, които имат подобна на дъгите форма, но относително голямата им дълбочина налага разглеждането им като повърхнини, вместо като криви, се наричат сводове.

Дъговите конструкции, както и сводовете и куполите, могат да поемат насочено надолу вертикално натоварване без в тях да възникват значителни опънни напрежения. При използването на права греда при натоварването има само вертикални сили, а при дъгообразната арка част от натоварването се преобразува в хоризонтални сили.^[1] Това свойство ги прави изключително удачни за преодоляване на по-съществени отвори със зидани конструкции. По тази причина до появата на стоманобетона и промишлено произвежданите железни сплави през 19 век тези конструкции са най-широко използваните при по-значителни строежи на сгради и строителни съоръжения.

Геометрични форми[редактиране | редактиране на кода]

		Лъжлива дъга Макар да не е същинска дъга, тази конструкция е исторически предшественик на дъгите. Тя дава възможност за преодоляване на малко по-големи отвори с помощта на зидария. На снимката: Лъжлив свод от майския град Ушмал, Мексико.
		Триъгълна дъга Състои се от два прави елемента, поставени под наклон и подпряни един в друг. Макар елементите да са прави, от гледна точка на механиката конструкцията има свойствата на дъга.
		Полукръгла дъга Има формата на половин окръжност, като основата на двата ѝ края са разположени на хоризонтална права, а височината е два пъти по-малка от отвора. Поради своята простота и ефективност, тази форма е най-широко използвана в зиданите конструкции. Тя е усъвършенствана от римляните, а по-късно е характерна и за романската архитектура. На снимката: Полукръгли дъги в Аахенската капела, Германия.
		Сегментна дъга Има формата на сегмент от окръжност, но с дължина, по-малка от половината дължина на окръжността. В сравнение с полукръглата дъга има по-малка височина, поради което и хоризонталните опорни реакции са по-големи. По тази причина се използва по-често при мостове, където обикновено е по-лесно хоризонталните реакции да бъдат поети от основата и при които по-малката височина в много случаи е предимство. На снимката: Сегменти дъги на Мост на Фабриций в Рим, Италия.
		Мавританска дъга Има формата на сегмент от окръжност, но с дължина, по-голяма от половината дължина на окръжността. Долната част на дъгата няма конструктивна функция, а служи за чисто декоративни цели. Тази форма, наричана също подковообразна дъга, е характерна за ислямската архитектура, най-вече в Западното Средиземноморие. На снимката: Мавританска арка над врата в Тунис.
		Островърха дъга Съставена е от два сегмента от окръжности, чиито центрове са разположени на нивото на основата, а в горната си част се събират под ъгъл. В сравнение с полукръглата арка има по-голямо отношение на височината към отвора. Тази форма е характерна за готическата архитектура, където базираните на островърхи дъги сводове и прозорци с голяма височина създават визуални асоциации за стремеж към божественото. На снимката: Островърхи дъги в покривната конструкция и прозорците на базиликата „Сен Дени“, Франция.
		Трицентрова дъга Състои се от три сегмента от окръжности, които имат три различни центъра, като долните два имат по-малък радиус. На снимката: Трицентрова арка над входа на сграда в Блуденц, Австрия.
		Четирицентрова дъга Състои се от четири сегмента от окръжности. Долните два са подобни на тези при островърхата арка, с центрове, разположени на нивото на основата, но с много по-малък радиус. Горните два сегмента имат значително по-голям радиус, а центровете им се намират под нивото на основата, като за разлика от трицентровата дъга има връх. Характерна е за английската архитектура от времето на Тюдорите и понякога е наричана тюдорова дъга, английска островърха дъга или норманска дъга, както и за ислямската архитектура, особено в областите с персийско влияние. На снимката: Четирицентрови дъги на челната фасада на Глостърската катедрала, Англия.
		Трилистна дъга Подобна е на трицентровата дъга, но кръговите сегменти нямат обща допирателна в точките на свързване, а образуват върхове, насочени към отвора на дъгата. Тази форма се използва често в готическата архитектура. На снимката: Трилистна дъга над врата на църквата „Света Богородица“ в Бремен, Германия.
		Плоска дъга Макар че не е същинска дъга, конструкцията има механика на ниска сегментна дъга. Обикновено се изпълнява от зидария, като фугите на елементите имат характерно радиално разположение, напречно на натисковите линии в гредата. Използва се при сравнително малки отвори, често над врати и прозорци или като допълнителна облекчителна конструкция над такива отвори. На снимката: Облекчителна плоска дъга над отвор в сграда в античния град Перге, Турция.
		Параболична дъга Има форма на парабола, която от механична гледна точка е оптимална за поемането на равномерно разпределен върху хоризонталната проекция гравитационен товар. Използва се най-често в конструкциите на мостове. На снимката: Три параболични дъгови моста в Ню Йорк, САЩ.
		Елиптична дъга Има форма на елипса. Използва се сравнително рядко. На снимката: Три параболични дъгови моста в Ню Йорк, САЩ.
		Аколадна дъга Състои се от четири кръгови сегмента, подобно на четирицентровата дъга, но горните два са изпъкнали, вместо вдлъбнати. Характерна е за ислямската архитектура. На снимката: Аколадна арка над врата на манастирската църква „Санта Исабел ла Реал“ в Гранада, Испания.
		Корнизна дъга Подобна на аколадната дъга, но долните сегменти са изпъкнали, а горните – вдлъбнати.

Механика[редактиране | редактиране на кода]

Арка изпълнена с каменна зидария

На фигурата вдясно на зиданата арка са посочени и действащите сили.

1.Ключов камък
2. Клинообразен камък
3. Външна повърхност на арката (екстрадос)
4. Подпорен камък (импост)
5. Вътрешен свод (интрадос)
6. Височина
7. Отвор
8. Опорна стена

Технология на изпълнение[редактиране | редактиране на кода]

Наклонените елементи образуват дъга, която поема високо натоварвания отгоре.

Начин на работа по изграждане на римския мост в Ликия: Скелетната конструкция се премества в момента, когато е готова предишната конструкция на дъгата

Зидарията не притежава никаква здравина на опън. Добавянето на хоросан променя много малко този параметър. Неговата задача е да свързва камъните и да подобри тяхното прилягане един към друг. За разлика от опъна, здравината на натиск е много висока. При цимента е около 50 MN/m² или 10 пъти по-висока от здравината на опън.

Трегерите и фалшивите арки предполагат използването на материали, които могат да се натоварват на опън. Една истинска дъгова строителна конструкция използва високата здравина на натиск на минералните строителни материали като камък и бетон и керамичните материали като`тухли.

Камъните от картинката отляво са оформени клинообразно и могат да се наредят под формата на дъга. Само двете носещи колони са осигурени срещу странично преместване. Камъните на дъгата не са залепени и не могат да поемат никакви сили на опън. Наредените по този начин един до друг свободно могат да поемат обаче големи натоварвания като натиск, многократно превишаващ теглото им.

Първите камъни, които се полагат при строителството на арката са К-камъни пети (импоста), след това следват опорните камъни А, до достигане на ключовия камък S, който фиксира цялата конструкция. Преди да се постави последният ключов камък на арката конструкцията не може да се остави. За изграждането на тази конструкция трябва да се изгради скелетна конструкция с формата на изгражданата арка. Това скеле представлява и кофража на свода или се нарича кръжило.

Здравината на арката зависи от нейната форма. Най-простите арки имат полукръгла форма. Най-здрави от гледна точка на усилията, които се разпределят по нея са параболичните арки и тези с формата на верижка. Верижната линия е формата, която заема една свободно висяща в двата си края верижка и представлява функцията:

y={a \over 2}(e^{x/a}+e^{-x/a})=a~\operatorname {ch} {x \over a}

Обърнатата линия на верижката е идеалната форма за изработка на арки. Еднородна арка под тази форма изпитва само сили на натиск, но не и на огъване. За първи път параболични арки и по късно и верижна крива използва испанският архитект Антони Гауди. При изграждането на мост с тази форма на конструкцията, се изразходват минимално количество материали и конструкцията се получава силно изпъкнала. Тази конструкция на мост е стабилна, въпреки че не е удобна за преминаване от превозни средства. Такава е конструкцията на Стари мост в Мостар. На руски език мост с тази конструкция се нарича „горбатый мост“.

Приложение[редактиране | редактиране на кода]

Западната порта на крепостта Хисаря

Църквата в Несебър „Свети Йоан Кръстител (Несебър)“. Виждат се слепите арки.

Дъгите се употребяват като основни носещи конструкции на мостове, покриви на сгради, както и за изпълнение на отвори през стени, а също така и с чисто декоративна функция – при входове, прозорци, колони, ниши и др. Те могат да бъдат и самостоятелни декоративни съоръжения, като Арката на Тит или Триумфалната арка.

Арки, които са изградени над непроходен участък се наричат слепи арки. Една от целите на подобно изпълнение е да се увеличи здравината на стената при използването на по-малко материали от нормално. Също така при някои случаи арката или прохода се изпълнява като плоска арка, за разтоварването на която се прави сляпа арка.