Секреты прочности старинной кирпичной кладки / Блог архитектора

Главная |О студии| Портфолио | Услуги и цены | Контакты | Проект по Васту | Архитектурный проект | Дизайн фасадов | Блог
Отличительной особенность старинных (дореволюционных) кирпичных и каменных зданий в отличие от тех, что строили после революции и особенно строят сегодня, является их долговечность. Как можно видеть на фото выше: крыши нет, а стены стоят. Штукатурка декоративных элементов вся целая, кирпичи не выщерблены. Здание уже простояло более века, и если бы за ним следили, то оно простояло бы ещё не один век. А современные кирпичные постройки (многие из них) уже через пару десятилетий начинают разрушаться. В чём причина? Очевидно, что раньше строили иначе: материалы были качественнее и строго соблюдались технологии строительства. Люди стремились к качеству, а не гнались за скоростью и удешевлением. Отсюда и долговечность. Подписывайтесь на наш блог на Яндекс Zen – мы регулярно публикуем там новые статьи и видео на тему архитектуры, дизайна и строительства. Хорошо, что до нас дошли старинные книги, в которых описаны прежние технологии строительства, и мы можем снова научиться строить качественно. Один метод приготовления раствора для кирпичной кладки я нашёл в книге Иоанна Анурьева “Вспомогательная книга при возведении каменных и деревянных зданий” (1895 год). Ниже я приведу отрывки из неё. Также я оставлю ссылку на скачивание книги. “При составлении растворов необходимо соблюдать следующие правила. а)Чтобы составные части были тщательно перемешаны, в противном случае значительно ослабляется действие раствора во всех отношениях. б)Бережное употребление воды при творении, так как лишняя примесь её делает раствор по отвердении его скважистым и, разъединяя связывающие частицы, ослабляет сцепление его и в) Чтобы количество известкового или цементного теста было достаточно для заполнения промежутков между песчинками в растворе”. “Смесь извести и песка с водой называется известковым воздушным раствором. Правильно приготовленный раствор со временем от испарения в нём воды и от химического процесса твердеет так сильно, что становится крепче кирпичей, что заметно в старых постройках, в которых легче ломаются кирпичи, чем швы между ними”. “Чтобы приготовить извёстку к известковому тесту перед употреблением примешивают соответственное количество песка и возможно тщательнее их перемешивают до того, чтобы в ящике вся масса была однородна”. “Количество песка, принимаемое известью, зависит от крупности его зёрен и свойств самой извести. Для прочного соединения камней в кладке необходимо, чтобы все промежутки между песчинками были наполнены известковым тестом, чтобы каждая песчинка им облекалась”. “Практический способ определения количества песка, принимаемого известью, основан на том соображении, что если в известковом тесте песка столько, что оно не может более принимать его, то в извёстке не должно быть свободного теста На этом основании прибавляют песка до тех пор, пока тесто перестанет приставать к железной лопате, которой перемешивают извёстку. “Необходимо иметь в виду, что слишком переложить песка в извёстку вреднее для связи камне, чем немного не доложить”. Как приготовить известь для известкового раствора: “Для гашения поливкой кипелку раскладывают небольшими кучами, например, по половине кубического аршина, и покрыв кучу песком, поливают водой из лейки, имеющей брызгалку. Заботливо закрывая трещины, образующиеся в песчаном слое, покрывающем кучи, можно получить известь вполне загашенную и хорошо распушившуюся. Для гашения извести погружением в воду разбивают кипелку на мелкие куски приблизительно одинаковой величины. куски эти накладывают в корзины, которые на несколько секунд погружают в воду и вынимают из неё прежде, чем известь станет распускаться. Смоченная известь распушивается, распространяя пары”. ____________________________________________________________________________________________ Из книги видно, что основным компонентном кладочного расвора для кирпичной или каменной кладки с древних времен была известь (а песок является заполнителем). Именно благодаря ей держатся стены и фундаменты много сотен лет. А добавление в раствор желтков или белков яиц применялось только для изготовления штукатурки для фресок в храмах. Также важным является правильная пропорция составных частей в растворе и очень тщательное его перемешивание. Скачать “Вспомогательную книгу при возведении деревянных и каменных зданий” в формате PDF ►
_______________________________________________________________________________________________ !Материалы из статьи могут быть использованы только с активной ссылкой на сайт-источник! _______________________________________________________________________________________________ Другие статьи в Блоге: Необходимая толщина стен для Московской области   Какой должна быть толщина однослойных стен без дополнительного утепления из дерева, арболита, газобетона, поризованного крупноформатного камня,  керамического одинарного эффективного рядового кирпича в Московской области? В данном материале я дам ответи на этот вопрос. В данном материале я дам ответ на этот, волнующий всех частных застройщиков вопрос. Подчеркиваю, что в этом материале речь идет исключительно об однослойных стенах без использования какого-либо утеплителя… Виды и сорта фанеры, их назначение и применение в строительстве Фанера многослойный строительный материал, изготавливаемый путём склеивания древесного шпона, слои которого накладываются так, чтобы волокна древесины каждого листа были перпендикулярны соседним. Ее основой являются разные сорта древесины и разные по составу клеевые пропитки. В зависимости от материалов, применяемых для изготовления, производится много видов и сортов фанеры. В этой статье подробно и по существу рассказываю о видах (марках и сортах) фанеры и их свойства, назначении и сферах применения. .. Высота трубы дымохода над крышей дома – правильный расчёт   Высота дымохода (трубы печки, камина, газового или твердотопливного котла) – это важный параметр, обеспечивающий эффективность работы вашей отопительной системы. Высота трубы дымохода над крышей должна быть правильно рассчитана, поскольку если эта высота будет недостаточной для безопасного охлаждения газов и их смешивания с воздухом, может создаться опасная ситуация отравления продуктами сгорания или даже привести к пожару. ..    Читать статью ► Облицовка стен дома камнем – правильная технология   Отделка наружных стен дома камнем в настоящее время очень популярна среди застройщиков. Камень – это долговечный и красивый материал, который может надёжно защитить стены от атмосферного воздействия. Но очень важно при облицовке стен камнем соблюдать правильную технологию, иначе вместо красивого и долговечного фасада можно получить множество ненужных проблем … Читать статью ► Современные материалы для отделки фасада в частном домостроении Дома в современных стилях становятся всё более популярны с каждым годом. Для современных домов характерно применение именно современных строительных материалов. Хотя, конечно, можно и сегодня использовать традиционные фасадные материалы, такие как штукатурка или кирпич. Но в современном мире технологии развиваются очень быстро – регулярно появляются новые строительные материалы и технологии, которые зачастую являются гораздо более практичными и долговечными, а также больше соответствуют по духу современной архитектуре. В этой статье я собрал перечень современных строительных материалов, которые применяются в частном домостроении… _______________________________________________________________________________________________ Если Вы хотите заказать проект дома, или у Вас есть вопросы, свяжитесь со мной по телефону, телеграму или почте. +7 977 268-04-53 [email protected]

Как класть облицовочный кирпич.

Секреты кладки кирпича. Пошаговая инструкция.

При облицовке стен кирпичом требуется определенное мастерство, ведь кладка должна быть идеально ровной и аккуратной. Чтобы заниматься этим самостоятельно, нужно подробно изучить, как выполнить кладку облицовочного кирпича, какие способы кладки бывают, как правильно выполнить расшивку. Отделка таким кирпичом очень ценится за внешнюю привлекательность и долговечность.

Инструменты для кладки кирпича

Параметры кирпича	Гиперпрессованный кирпич	Клинкерный кирпич	Силикатный кирпич	Керамический кирпич
Предел прочности при сжатии, кг/см²	150-300	300-500	75-200	100-175
Морозостойкость, цикл	75-150	50-100	35-50	15-50
Влагопоглощение, %	6-8	менее 6	6-12	6-8
Теплопроводность, Вт/м° С	0,7-0,8	0,7	0,3-0,7	0,3-0,5
Вес при размере 250х120х65. , кг.	4	3-4	3,8	3,5

Для качественной облицовки нужны соответствующие инструменты:

• строительный уровень – без него уложить кирпич ровными рядами не получится;

• кельма – ею наносят раствор, снимают излишки, подравнивают кирпич при укладке;

• молоток-кирка – применяется для раскалывания облицовочного материала;

• болгарка с алмазными дисками – используется для резки кирпичей;

• квадратный металлический прутик сечением 10х10 мм – для формирования одинаковых швов между рядами;

• круглый прут диаметром 10 мм – для расшивки.

Дополнительно понадобится тонкий строительный шнур или прочная нитка, анкера и вязальная проволока для связки кладки с несущей стеной.

По расположению кирпича в ряду выделяют несколько видов кладки:

1. лицевая (постельная) – кирпич укладывают так, чтобы видна была самая широкая сторона;

2. ложковая – снаружи видна длинная узкая сторона;

3. тычковая – снаружи видны только торцы кирпичей.

Кроме того, кладки делятся на виды по декоративности:

• кладка «в полкирпича» — вертикальные швы ложковой или постельной кладки смещаются по горизонтали на половину длины кирпича;

• штабельная – вертикальные швы между кирпичами расположены на одной линии;

• фламандская – ложковая и тычковая кладка чередуются в одном ряду;

• «американка» — ложковая и тычковая кладки чередуются рядами.

При отсутствии опыта начинать лучше со стандартной ложковой кладки в полкирпича, а по мере повышения мастерства можно пробовать и другие способы. Следует учесть, что штабельная кладка является самой неустойчивой, поэтому применяется исключительно в декоративных целях.

Декоративный облицовочный кирпич

Шаг 1. Подготовка основания
Облицовочный кирпич нужно укладывать на цоколь, поэтому при заливке и утеплении фундамента предусматривают выступ цоколя по периметру дома на толщину облицовочной кладки плюс 2-3 см для воздушного зазора. Перед началом работ следует проверить основание строительным уровнем, чтобы исключить возможные перекосы. Если обнаружены какие-либо неровности, их устраняют цементным раствором. После этого поверхность нужно тщательно подмести.

Шаг 2. Замешивание раствора
Для кирпичной облицовочной кладки раствор готовят из цемента М500 и чистого мелкого песка. Компоненты смешивают в пропорции 1:4, небольшими порциями вливают воду. Готовая смесь должна быть однородной, достаточно густой; если скатанный из раствора шарик не распадается и хорошо держит форму, консистенция считается правильной. Воду для замеса обязательно берут чистую, с минимальным количеством солей, иначе на облицовке выступят неэстетичные белесые пятна – высолы, убрать которые не так просто. Важный момент: замешивать раствор нужно в небольшом объеме, поскольку процесс укладки занимает время, а раствор высыхает быстро.

Шаг 3. Укладка нижнего ряда​

Облицовка фасада

Рядом с рабочим местом ставят емкость с водой и замачивают в ней кирпичи. Опытные строители рекомендуют укладывать нижний ряд без раствора. Поскольку длина периметра дома не всегда является кратной длине кирпича, в определенных местах придется подрезать кирпич и выбирать оптимальное расположение швов. Если уложить первый ряд на раствор, выполнить подрезку будет проблематичнее. Работать начинают от угла: с помощью уровня каждый кирпичик укладывают сверху на цоколь и выравнивают швы. Между несущей стеной и облицовкой обязательно оставляют 2-3 сантиметра свободного пространства для вентиляции.

Шаг 4. Укладка углов

​

Теперь необходимо выложить углы на высоту 4-6 рядов. На нижний ряд вдоль наружной кромки кладут квадратный прут, набирают кельмой немного раствора и аккуратно его наносят. Слегка разровняв раствор, сверху укладывают кирпич, подбивают его ручкой кельмы, чтобы он соприкасался с прутком. Проверяют расположение уровнем, если нужно, подбивают еще. Осторожно вынимают прут, вытирают крошки раствора, а затем повторяют то же самое с другой стороны этого угла. При укладке следующих кирпичей следят за правильной перевязкой угла: торцы должны чередоваться с длинными гранями по обе стороны.

Кладка облицовочного кирпича

Здесь облицовочный кирпич использован для создания рельефа на углу дома

Шаг 5. Облицовка стен
Когда все углы выложены, приступают к облицовке стен. Между угловыми кирпичами второго ряда натягивают прочную нитку, уложив ее сверху и зафиксировав чем-нибудь тяжелым. Теперь кладут на край первого ряда пруток, покрывают поверхность кладки раствором. Кирпичи, предназначенные для этого ряда, ставят вертикально на земле, наносят кельмой немного раствора на торцы, а потом аккуратными движениями укладывают на раствор. Подбивают каждый из них, ориентируясь по нитке, вынимают пруток, проверяют ряд с помощью уровня.

Облицовка фасада дома кирпичом

Шаг 6. Привязка облицовки к стене

Если кирпичная облицовка не была запланирована изначально, необходимо выполнить привязку фасадной кладки к несущей стене. Делают это двумя способами: с помощью анкеров и дюбелей с вязальной проволокой. В первом варианте в стену здания вбивают анкер до половины, оставляя вторую часть между рядами облицовки. Анкеры лучше брать оцинкованные, диаметром 6 мм.

Второй вариант: в стене просверливают отверстия, вставляют дюбели, крепят на них вязальную проволоку. Проволока должна ложиться на кирпич, но не выходить за его край. Стандартно крепежи устанавливаются через 4 вертикальных ряда и на расстоянии 70 см по горизонтали. На один квадратный метр поверхности требуется около 5 креплений. Вокруг проемов расстояние между дюбелями сокращают примерно на треть.

На фото показано, как можно крепить облицовку с помощью кладочной сетки и пластиковых зонтиков при утеплении стен ЭППС или пенопластом

Облицовочную кирпичную кладку необходимо крепить к стенам дома

Декоративный кирпич

Остальные ряды выполняются по этой же схеме: натягивают нитку между угловыми элементами на высоте ряда, укладывают пруток, затем раствор и кирпичи. Следует учесть, что ширина горизонтальных швов должна составлять 10-15 мм, а вертикальных чуть меньше – от 8 до 10 мм. Такая кладка будет смотреться наиболее привлекательно. Возле дверных и оконных проемов кирпич обрезают и крепят так, чтобы с другой стороны не прерывался ряд, тогда над проемом рисунок кладки останется правильным.

Как монтируется облицовочный кирпич

Система крепления кирпичных фасадов

Особенности отделки каркасного дома кирпичом

Связь кирпичной облицовки со стеной

Шаг 7. Укладка откосов

Для большей декоративности откосы выкладывают из кирпича другого цвета. По периметру откосов облицовка выполняется тычковым способом; получившиеся колонны шириной в один кирпич могут слегка выступать за край облицовки стен. Сами откосы должны быть строго вертикальными, поэтому при укладке производят контроль строительным уровнем.

Шаг 8. Расшивка

Виды и размеры швов при укладке кирпича

Рассшивка швов кирпичной кладки

Как только раствор схватится, можно приступать к расшивке кладки. Поверхность обметают, удаляют крошки раствора, увлажняют кладку водой. Готовят рабочий раствор: смешивают в равных частях цемент и известь, а затем добавляют песок. Соотношение песка к цементу равняется 10:1, воды добавляется столько, чтобы смесь приобрела консистенцию пасты. После этого раствором заполняют швы и начинают их формировать при помощи расшивки. Первыми формируют вертикальные швы, затем расшивают горизонтальные.

Цветные растворы для затирки швов

Полезные рекомендации

Выкладывать за один раз больше 6-7 рядов нельзя, так как от большой нагрузки кладка может деформироваться. Каждые 3-4 ряда проверяют уровнем, чтобы добиться максимальной вертикальности. Нельзя ничем заполнять зазор между облицовкой и стеной здания, воздушная прослойка необходима для вентиляции поверхностей, к тому же, она выполняет и теплоизоляционные функции. Расшивку откосов можно выполнять сразу после укладки, чтобы дважды не переставлять леса.

Кирпичная облицовка

8 советов по улучшению техники кладки кирпича 7 Ученик каменщика

или Домашний мастер и хочет улучшить свою технику?   

Хотите улучшить качество ?  

Хотите быстрее класть кирпичи ?

Попробуйте эти 8  простой наконечники :

1) Разместите кирпичные блоки и растворные доски в удобном месте

. Не пытайтесь делать очень длинные стопки кирпичей. Попробуйте сложить их в стопку длиной около 3 футов (1 метр), а затем поместите доску из раствора между каждой стопкой.
Держите полосу шириной 3 фута (1 метр) между штабелями кирпичей и стеной, которую вы строите. Это дает достаточно места для комфортной работы, но также означает, что все, например, кирпичи и раствор, находятся в пределах одного или двух шагов. Время экономится, если не идти вдвое дальше.

2) Займите позицию для кладки кирпича

Удивительно, как много новичков пытаются класть кирпичи, стоя лицом к стене. Встаньте параллельно ей, держа руку с кельмой снаружи.
Это позволяет вам видеть размещение кирпича вдоль линии нити, а также означает, что вам не нужно поворачиваться на 180 градусов, чтобы взять новый кирпич.

3)  Правильно бороздите строительный раствор

Бороздить — значит проводить шпателем по кровати, создавая полость посередине.
Есть два распространенных способа сделать это. Сначала держите шпатель на одной линии с кирпичами, поднимая его над линией, а затем надавливая на нее.
Во-вторых, держите шпатель перпендикулярно кирпичам, проходя под линией нити и используя кончик шпателя для борозды сбоку.
Я предпочитаю последнее. Это не только самый быстрый способ сделать это, но и упрощает удержание шпателя на линии струны.

4) Сбор кирпичей и загрузка мастерка 

Постарайтесь подобрать кирпич так, как он уложен в стене. Это экономит ваше вращение, что требует времени.

Теперь некоторые каменщики скажут вам загрузить кельму излишками раствора, срезанными с последнего уложенного кирпича. Это, как правило, хорошо работает с более широкими кирпичами, но не с более тонкими, в лучшем случае остается достаточно раствора только для одного края кирпича (скоростной шов).

В некоторых случаях хорошо работает метод Pick and Dip, который включает в себя вдавливание кирпича в неубранную грядку и выдавливание раствора в неровный шов. Так что не надо мазать кирпич маслом. Однако вы создаете большие сопли на обратной стороне стены и можете заполнить полость израсходованным раствором. Инспекторы могут вас напугать по этому поводу.

Еще одна полезная техника для изучения называется “захват без взгляда”. Вы берете кирпич одной рукой и в то же время нагружаете шпатель из растворной доски. Вы используете свое периферийное зрение, чтобы выстроить их обоих. Это лишь немного медленнее, чем использование излишков раствора из последнего кирпича, и означает, что у вас всегда будет достаточно грязи, чтобы смазать маслом полный шов.

5) Смазка с полным соединением 

Многие каменщики используют быстроразъемное соединение или, другими словами, они просто смазывают один край кирпича и вставляют его в стену. Однако такое намазывание маслом с большей вероятностью оставит дыры при заострении, а также ослабит влагозащитный барьер.
Научитесь намазывать маслом полный косяк. Это делается в три движения, все лицо, затем два края. Если вы обнаружите, что у вас недостаточно грязи из-за избытка последних кирпичей, попробуйте изучить технику, описанную в четвертом совете.

6) Укладка кирпича на линию

Когда вы устанавливаете кирпич на место, используйте ладонь и пальцы и с равномерным давлением протрите кирпич до линии.
Старайтесь не использовать шпатель или ручку,  чтобы установить кирпич на место. Это просто изнашивает ваш шпатель быстрее, но, что более важно, это происходит медленнее, чем при надавливании рукой.

7) Отрезание излишков раствора 

Когда вы укладываете кирпич по линии, держите шпатель в таком положении, чтобы срезать лишний раствор, но просто держите его там. Это дает край для нижней части кирпича, на который будет уложена.
Когда кирпич уложен, срежьте излишки раствора. Выполнение этого только один раз помогает избежать смазывания поверхности кирпича.

8) Сохраняйте правильный настрой

Когда вы наблюдаете за хорошим каменщиком, вы заметите, что он не выглядит слишком быстрым. Дело не в том, чтобы пытаться быть быстрым, а в том, чтобы сосредоточиться на эффективности движений и ритме.
Попытайтесь войти в модель движения, а затем медленно совершенствуйте эти движения, чтобы увеличить скорость. Сосредоточьтесь на этом, и со временем вы будете класть кирпичи, как профессионал.

Двойная спираль кладки — исследователи раскрывают секрет куполов итальянского Возрождения

Амелия Херб, Управление инженерных коммуникаций

21 мая 2020 г., 12:12.

Чему современные инженеры могут научиться у бывшего ювелира, построившего самый большой из существующих каменных куполов? Строительство флорентийского собора Филиппо Брунеллески уже более 500 лет является чудом инженерной мысли, демонстрируя древние методы, которые до сих пор содержат ценные идеи для современной инженерии. До сих пор оставалось загадкой, как мастеру-ювелиру и скульптору удалось создать шедевр, раздвигающий границы возможного даже при использовании современных строительных технологий, и как мастера, последовавшие за Брунеллески, продолжили традицию.

Двойной локсодром состоит из рядов вертикальных кирпичей, пересекающихся вокруг купола и заполненных горизонтальными кирпичами. По сути, каждый ряд кирпичей создает конструктивный элемент, известный как пластина-полоса, которая вклинивает внутренние кирпичи между вертикальными торцевыми крышками.

Изображение предоставлено исследователями

В совместном исследовании, опубликованном в июльском выпуске журнала Engineering Structures за 2020 год, исследователи из Принстонского университета и Университета Бергамо раскрыли инженерные методы самонесущих каменных куполов, характерные для итальянского Возрождения. Исследователи проанализировали, как купола, такие как знаменитый дуомо, часть собора Санта-Мария-дель-Фьоре во Флоренции, были построены как самонесущие, без использования подпорок или обычно необходимых форм.

«Нет ничего более трогательного, — сказал Аттилио Пиццигони, соавтор исследования, — чем чтение легкости небес в камне в абсолютной и простой форме, такой как флорентийский купол».

Сигрид Адриансенс, профессор гражданской и экологической инженерии в Принстоне, сотрудничала в анализе с аспирантом Витторио Пэрис и Пиццигони, профессором инженерии и прикладных наук, оба из Университета Бергамо. Их исследование является первым, чтобы количественно доказать физику работы куполов итальянского Возрождения и объяснить силы, которые позволяют строить такие конструкции без опалубки, которая обычно требуется даже для современного строительства. Раньше в полевых условиях существовали только гипотезы о том, как силы протекают через такие сооружения, и было неизвестно, как они возводились без использования временных конструкций, удерживающих их во время строительства.

Для Adriaenssens проект ставит два важных вопроса. «Как человечество может построить такое большое и красивое сооружение без всякой опалубки — механически, в чем новшество?» она спросила. Во-вторых, «Чему мы можем научиться?» Есть ли какие-то «забытые технологии, которые мы можем использовать сегодня?»

Пластина-полоса является неотъемлемым элементом, распределяющим силу по всему куполу, сохраняя форму и устойчивость конструкции

Изображение предоставлено исследователями

Подробный компьютерный анализ учитывает действующие силы вплоть до отдельных кирпичей, объясняя, как достигается равновесие. Метод, называемый моделированием дискретных элементов (DEM), использовался для анализа конструкции на нескольких уровнях и этапах строительства. Анализ предельного состояния определил общее состояние равновесия или устойчивость завершенной конструкции. Эти тесты не только проверяют механику конструкций, но и позволяют воссоздать методы современного строительства.

Исследователи заявили, что результаты могут быть особенно полезны в тех случаях, когда удаленное строительство, например, с помощью дрона, может быть выполнено с минимальными временными опорами. «С помощью этих исследований, — сказал Пиццигони, — мы стремимся приблизиться к моментам в истории, когда единственной формой технологии, доступной человеку, была абстрактная рациональность геометрии. […] Что мы, как дизайнеры, архитекторы и строители, можем извлечь из прошлого, так это знание структурного равновесия формы, основанное на геометрии материалов и их взаимных измерениях в трехмерном пространстве».

Древнеримская техника, используемая в стенах и очагах, называемая opus spicatum, напоминает одиночный локсодром, использованный Брунеллески во флорентийском соборе.

Opus spicatum, рисунок К.Г. де Монтозан. Революционный купол и спиралевидный узор в виде елочки, рисунок Ф.К. Гурьери.

Проверка физических свойств купола

Конкретной структурой, которую изучала группа, была Санта-Мария в Сьель-д’Оро, Монтефиасконе, Италия. Суть их анализа заключается в геометрическом узоре кирпичей, используемых по всему внутреннему куполу, который, по-видимому, является стержнем, жизненно важным для обеспечения самонесущей конструкции. Кирпичи образуют елочку, V-образный узор, между горизонтальными полевыми кирпичами и вертикальными кирпичами в начале и конце горизонтальных рядов. Расположение создает линии из расположенных в шахматном порядке вертикальных кирпичей, которые проходят по диагонали по кривизне купола.

Созданная композиция представляет собой сложный спиральный узор в виде перекрестной елочки. Одна елочка как с левого, так и с правого углов многократно пересекает друг друга, обеспечивая устойчивость внутренних кирпичей и сохраняя кривизну купола. Анализ исследователей показал, по сути, что это двойная спираль поддержки, которая распределяет и уравновешивает вес и тягу внутри конструкции. Эта система перекрестных вен елочкой известна как двойной локсодром.

 Каждый ряд горизонтальных кирпичей давит наружу на вертикальные кирпичи в виде елочки, образуя ряды пластин-полос или прямых арок внутри двойного локсодрома. Физическая тяга горизонтальных кирпичей к вертикальным кирпичам удерживает горизонтальные кирпичи на месте во время строительства и обеспечивает устойчивость всей конструкции после ее завершения. Это ключ к стабильности купола. Один из основных выводов исследователей заключается в том, что для куполов с радиальной геометрией рисунок кирпича в виде елочки позволяет кирпичам вклиниваться в виде пластинчатых полос и не скользить внутрь, что могло бы привести к обрушению купола.

Простая, но гениальная физика, демонстрируемая структурой, «представляет собой элементарное действие, которое превращает аморфный и инертный материал в признак жизни, который [мотивирует] напряженность между противоборствующими силами и уравновешивает их», — сказал Пиццигони. Купола итальянского Возрождения — это архитектурная форма, которая «признает дисциплинарную сложность» смешения идеалов «стабильности, красоты и полезности, которая проходит между инженерией, строительством и архитектурой», — сказал он.

От древнего к современному строительству

Хотя физика конструкции больше не является поводом для серьезных споров после этой компьютерной проверки, историческое происхождение метода «елочка» остается необъясненным. Поскольку Брунеллески не оставил после себя чертежей или строительных заметок, некоторые исследователи приписывают эту технику влиянию арабских и византийских куполов. Например, пятничная мечеть (Masijid-i Jami’) в Ардестане в Исфахане, Иран, была построена с использованием этой техники примерно в 1088 году н. э., за столетие до строительства купола Санта-Мария-дель-Фьоре во Флоренции.

Другие считают, что происхождение связано с римской техникой, называемой opus spicatum, при которой кирпичи укладывались плотно в виде елочки, не требуя большого количества раствора. Такие кирпичные узоры обычно использовались в древнеримских и средневековых каминах в каменных очагах, чтобы предотвратить коррозию известкового раствора, которая возникает под воздействием тепла и пламени, или в качестве полевых кирпичей в стенах для повышения устойчивости.

Во флорентийском соборе Брунеллески использовал только одну спираль, поэтому линии вертикальных кирпичей не пересекаются друг с другом. Вместо этого они просто остаются параллельными, как в opus spicatum. Это не влияет на устойчивость конструкции, и физика пластины-полосы по-прежнему является неотъемлемым элементом, который обеспечивает высоту, размер и устойчивость флорентийского собора, а также позволяет строить без опалубки.

Поскольку техника двойного локсодрома использовалась после Брунеллески мастерами Сангалло по всей Италии, в том числе в базилике Святого Петра в Ватикане, это позволяет исследователям предположить, что купола Сангалло были эволюцией оригинальной одинарной локсодромии Брунеллески. В эпоху Возрождения архитекторы Сангалло построили множество двойных локсодромных куполов по всей Италии. Что остается неизвестным, так это то, почему этот метод не использовался после 16 века, сказал Пэрис.

Команда надеется воскресить эти забытые техники в настоящем. «Возможно, наиболее интригующим аспектом таких исследований, — сказал Пиццигони, — является переосмысление будущего, определяемого технологиями строительства, от которых отказалась механическая наука». Исследователи ожидают, что это исследование может иметь практическое применение для разработки методов строительства с использованием беспилотных летательных аппаратов и роботов. Использование этих беспилотных машин для строительства повысит безопасность рабочих, а также повысит скорость строительства и снизит затраты на строительство.

Еще одно преимущество открытия новых строительных технологий из древних источников заключается в том, что это может принести пользу окружающей среде. «Строительная отрасль — одна из самых расточительных, поэтому, если мы ничего не изменим, строительного мусора будет гораздо больше», — сказал Адриансенс, который заинтересован в использовании дронов для строительства крыш с очень большими пролетами, которые являются самонесущими и не требуют подпорок или опалубки.