Архитектурни подпори и колони: основата на всяка сграда

Архитектурата представлява дефиниране на пространство за човешка употреба. Подовете и покривите спомагат за оформянето му, но без конструкция от колони, стени и други носещи елементи те просто не могат да се задържат. През хилядолетията са разработени различни креативни форми на архитектурни конструкции, които държат сградите изправени и в същото време създават естетически ефект.

Функция

Колоните и подпорите са необходими, за да стои една сграда стабилно, но не само вертикалните сили трябва да бъдат поемани. Конструкциите трябва да издържат и на странични натоварвания от вятър, вода и сложни геометрични форми като арки и куполи. Колоните сами по себе си не са достатъчно устойчиви на странични сили, затова те се комбинират с диафрагмени стени, диагонални разпорки и контрафорси.

Предвидими вертикални и странични натоварвания могат да бъдат посрещнати с рамкови елементи или наклонени колони, както и с контрафорси. Сили обаче, които се променят или разпределят извън конструктивната равнина, може да изискват диафрагмени стени или допълнителна маса – например пръст или тежка зидария – за да устои конструкцията на сложните натоварвания.

История

Стените са най-ранната форма на човешко строителство, а през хилядолетията от тях се развиват линейните колони. Стоечно-гредовият начин на строене при древните гърци прераства в изключително прецизна и детайлна строителна система. Класическите дорийски, йонийски, коринтски и композитни ордери са резултат именно от това развитие.

Още преди гърците вавилонците и персите разработват арки и сводове, които прехвърлят натоварванията към стените и пилоностойките, а значително по-късно народите от Близкия изток създават подобни конструкции, като например тромпите, с които да поемат товара на триизмерния купол.

Появата на стоманата донесе по-тънки колони, както и използването на диагонални укрепващи елементи като рамки и разпорки. Днес сложни конструктивни възли служат за противодействие на комплексни натоварвания от различни източници – силни ветрове, земетресения и дори съседни сгради, опиращи се върху дадена постройка.

Видове колонни конструкции

Колоната трябва да предаде натоварванията на сградата към земята, но също така е длъжна да устои на усукване и огъване (момент). Твърдото закрепване на колоната я предпазва от падане или прегъване под въздействието на странични сили. В повечето случаи обаче колоната използва шарнирна връзка, която поема само вертикален товар, а при странични усилия действа като пантог. Диагоналните разпорки помагат на такава колонна система да избегне разрушаване.

Освен това колоната може да се провали чрез огъване, при което тя се извива под вертикален товар. Такова разрушение е резултат от недостатъчна опора или укрепване по дължината на колоната и може да бъде предотвратено чрез поставяне на странични разпорки в средата на елемента или чрез неговото удебеляване.

Предимства

Използването на колони и други архитектурни подпори открива възможността за отворени планове на сградите, което им позволява да се използват за множество и разнообразни цели. Освен това тънките колони впускат повече дневна светлина във вътрешността и осигуряват по-добра циркулация на въздуха. Макар че масивните стени могат да създадат ефективна и впечатляваща конструкция, икономичната колона предоставя далеч по-широки архитектурни възможности.

Бъдеще

С напредването на инженерните и архитектурните експерименти сградите все повече ще прибягват до сложни нелинейни конструктивни системи, които биха могли да направят колоните и другите вътрешни подпори ненужни. Черупковите конструкции, каквито са например куполите, са отличен ориентир за посоката, в която може да се развие дисциплината на архитектурните подпори.