Первые купольные строения возникли, вероятно, у людей каменного века, известны они также в древнем Междуречье. Но подлинный шедевр, поражающий воображение даже людей эпохи небоскребов, построен в Риме девятнадцать столетий назад.
Кто бывал в Вечном городе — знает, что большинство памятников Античности либо лежат в руинах, либо их останки стали основанием для более поздних построек, относящихся к Средним векам и Возрождению. Среди немногих хорошо сохранившихся зданий почти двухтысячелетней давности — Пантеон, храм всех римских богов. С пришествием христианства здание превратили в церковь Всех Мучеников, еще это мемориальный некрополь, где нашли покой знаменитые итальянцы. Вход в Пантеон сделан в виде обычного портика с колоннами, но основная часть здания являет собой ротонду, круглое в плане помещение диаметром 43,3 м. И вот этот огромный зал укрыт куполом, в центре которого оставлено круглое отверстие — опейон, или oculus (лат. «глаз»). Через него в здание, не имеющее больше ни одного окна, вливается свет неба, а порой и дождевая вода, которая уходит в специальные дренажные канавки.
Купол Пантеона — древнейший из сохранившихся куполов, при этом размер перекрываемого им пролета таков, что повторить этот феноменальный результат удалось лишь больше тысячи лет спустя.
Иглу и миллениум
Купольные сооружения есть и у народов, не возводивших величественных храмов. Однако, хотя строительство эскимосской иглу не требует сложных технологий, без сноровки тут никак не обойтись. При возведении иглу снежные блоки укладываются не круг за кругом, а по спирали и под некоторым наклоном. В конце концов, над головой строителя останется место лишь для одного блока. Чтобы забить это отверстие берется блок несколько большего размера, который и становится «замковым камнем».
Конечно, в наши дни никого не удивишь гигантскими куполами из железобетона и сборных металлических конструкций, укрывающими рынки и стадионы, но все это детища промышленной революции, а древние римляне железобетона не знали и не имели тяжелой строительной техники. Как же им удалось в 125 году н.э. возвести конструкцию, которая до сих пор приводит людей в восторг и в недоумение? На этот вопрос нет всеобъемлющего ответа, хотя технология строительства Пантеона в целом понятна.
Предок больших куполов
Первый Пантеон в Риме был возведен в 27 г. до н. э. по приказу Марка Агриппы – полководца, победившего Антония и Клеопатру в морской битве при Акции. Этот храм всех богов, однако, погиб в огне, и был заново выстроен в 125 г. н. э. при императоре Адриане. Именно тогда у храма появился знаменитый купол.
Известно точно, что своды Пантеона возводились без металлической арматуры. При строительстве использовался хорошо освоенный римлянами метод кирпичного каркаса с бетонным заполнением. Нижнюю часть купола составляет так называемый кессонный каркас, состоящий из выпуклых прямоугольных элементов, примерно в верхней последней трети кессонная структура уступает место гладкой поверхности. Чтобы уменьшить вес верхней части купола, использовался бетон, в котором связующий раствор на основе извести и пуццолана смешивался с легкой пемзой или туфом, в то время как для нижней части применялся тяжелый травертин.
Арка вместо купола?
Для компенсации силы горизонтального распора основание купола дополнительно опоясали «лесенкой» из бетонных колец. Тем не менее, со временем купол дал трещины, чему вероятно немало поспособствовали землетрясения и слишком зыбкий глинистый грунт под Пантеоном. Трещины прошли в меридиональном направлении, и это означает, что силы горизонтального распора слегка надорвали купол. Существует даже точка зрения, высказанная в 1986 г. сотрудником Принстона Робертом Марком и инженером Полом Хатчинсоном о том, что знаменитый купол «работает» теперь не как единое целое, а как совокупность арок. Предвидели ли такой вариант инженеры Древнего Рима?
Купол определяется как пространственная несущая конструкция, по форме близкая к полусфере или другой поверхности вращения, то есть, попросту говоря, это развернутая в трехмерном пространстве арка. От арки купол и произошел, унаследовав от нее физические параметры и главный из них — возможность переноса веса свода на вертикальные опоры. И на купол и на арку действуют одновременно силы как сжатия, так и растяжения. У купола сжатие наиболее проявлено в районе верхней точки — там, где сходятся «меридианы». На основание, напротив, действуют силы горизонтального распора, или растяжения.
Строителям Пантеона, очевидно, все это было известно, поэтому в"глаз» вставлены противодействующие сжатию усиливающие элементы- в частности, собранное на заклепках кольцо из бронзы. Для компенсации силы горизонтального распора основание купола дополнительно опоясали «лесенкой» из бетонных колец.
Храм двух вер
Огромный храм на Босфоре был возведен по приказу императора Юстиниана в 532-537 г"