Введение
Купол — это архитектурный элемент, похожий на полый верхнюю половину сферы. Существует значительное пересечение с термином «купол», который также может относиться к самому куполу или к структуре, возвышающейся над куполом. Точное определение купола является предметом дискуссий, и существует большое разнообразие форм и специализированных терминов для их описания. Купол может опираться непосредственно на стену ротонды, барабан или систему сквинчей или пандативов, используемых для обеспечения перехода от прямоугольного или квадратного пространства к круглому или многоугольному основанию купола. Вершина купола может быть закрытой или открытой в виде окулуса, который сам по себе может быть увенчан фонарем и небольшим куполом. Купола имеют долгую архитектурную историю, уходящую корнями в доисторические времена. Купола строились в Древней Месопотамии и встречаются в персидской, эллинистической, римской и китайской архитектуре древнего мира, а также в строительных традициях различных народов по всему миру. Купольные конструкции были широко распространены в византийской и сасанидской архитектуре, которые в Средние века оказали влияние на архитектуру остальной Европы и исламского мира соответственно. Купола архитектуры эпохи Возрождения распространились из Италии в ранний период Нового времени, в то время как купола часто использовались в османской архитектуре в тот же период. Архитектура барокко и неоклассицизма черпала вдохновение из римских куполов. Достижения в математике, материалах и технологиях производства привели к появлению новых типов куполов. На протяжении веков купола возводились из глины, снега, камня, дерева, кирпича, бетона, металла, стекла и пластика. Символика, связанная с куполами, включает в себя погребальные, небесные и государственные традиции, которые также менялись с течением времени. Купола в современном мире можно встретить над религиозными зданиями, зданиями законодательных органов, спортивными стадионами и различными функциональными сооружениями.
A dome is an architectural element similar to the hollow upper half of a sphere. There is significant overlap with the term cupola, which may also refer to a dome or a structure on top of a dome. The precise definition of a dome has been a matter of controversy and there are a wide variety of forms and specialized terms to describe them. A dome can rest directly upon a rotunda wall, a drum, or a system of squinches or pendentives used to accommodate the transition in shape from a rectangular or square space to the round or polygonal base of the dome. The dome's apex may be closed or may be open in the form of an oculus, which may itself be covered with a roof lantern and cupola. Domes have a long architectural lineage that extends back into prehistory. Domes were built in ancient Mesopotamia, and they have been found in Persian, Hellenistic, Roman, and Chinese architecture in the ancient world, as well as among a number of indigenous building traditions throughout the world. Dome structures were common in both Byzantine architecture and Sasanian architecture, which influenced that of the rest of Europe and Islam, respectively, in the Middle Ages. The domes of European Renaissance architecture spread from Italy in the early modern period, while domes were frequently employed in Ottoman architecture at the same time. Baroque and Neoclassical architecture took inspiration from Roman domes. Advancements in mathematics, materials, and production techniques resulted in new dome types. Domes have been constructed over the centuries from mud, snow, stone, wood, brick, concrete, metal, glass, and plastic. The symbolism associated with domes includes mortuary, celestial, and governmental traditions that have likewise altered over time. The domes of the modern world can be found over religious buildings, legislative chambers, sports stadiums, and a variety of functional structures.
Этимология
Английское слово "купол" восходит к древнегреческому и латинскому *domus* ("дом"), которое вплоть до эпохи Возрождения обозначало уважаемое здание, такое как *Domus Dei*, или "Дом Божий", вне зависимости от формы его крыши. Это отражено в использовании итальянского слова *duomo*, немецкого, исландского и датского слова *dom* ("собор"), а также английского слова *dome* вплоть до 1656 года, когда оно означало "городской дом, здание гильдии, государственный дом и место для собраний в городе". Французское слово *dosme* приобрело значение купольного свода, в частности, к 1660 году. Это французское определение постепенно стало общепринятым значением английского слова *dome* в восемнадцатом веке, поскольку многие из самых впечатляющих "Домов Божьих" были построены с монументальными куполами, а также в связи с потребностью науки в более точных терминах.
Определения
В древнем мире изогнутые крыши, которые сегодня называют куполами, имели множество различных названий, отражающих разнообразие форм, традиций и символических ассоциаций. Эти формы произошли от традиций доисторических укрытий, созданных из различных непрочных, податливых материалов, и лишь позднее были воспроизведены в виде сводов из более долговечных материалов. Полусферическая форма, часто ассоциируемая с куполами в наши дни, восходит к греческой геометрии и римской стандартизации, однако сохранялись и другие формы, включая заострённую и луковичную традицию, унаследованную некоторыми ранними исламскими мечетями. Современное академическое изучение этой темы оказалось спорным и запутанным из-за непоследовательных определений, например, для сводов монастырских келий и купольных сводов. Определения термина "купол", встречающиеся в словарях, часто бывают общими и неточными. Как правило, это "неспецифическое, собирательное слово для описания полусферического или подобного перекрывающего элемента". Опубликованные определения включают: исключительно полусферические крыши; вращающиеся арки; и своды на круглой основе, круглой или многоугольной основе, круглой, эллиптической или многоугольной основе, или на неопределённой площади. Определения, уточняющие вертикальные сечения, включают: полукруглые, заострённые или луковичные; полукруглые, сегментарные или заострённые; полукруглые, сегментарные, заострённые или луковичные; полукруглые, сегментарные, эллиптические или луковичные; и высокие, полусферические или сплющенные. Купола, иногда называемые "ложными", достигают своей формы за счёт постепенного смещения каждого горизонтального слоя камней внутрь, немного дальше, чем предыдущий, до тех пор, пока они не сойдутся в вершине. "Ложным" куполом также может называться деревянный купол. Итальянское употребление термина "finto", означающего "ложный", прослеживается в XVII веке в связи со сводами, сделанными из тростниковых матов и гипсового раствора. Считается, что "истинные" купола имеют структуру, находящуюся в состоянии сжатия, состоящую из клиновидных элементов – визуаров, чьи стыки сходятся в центральной точке. Однако достоверность этого утверждения сомнительна, поскольку подземные купола, построенные из каменных слоёв, испытывают сжатие от окружающего грунта. Точное определение "пандратива" (или "подвески") также стало предметом академических споров, например, допустимо ли использование корбелей в соответствии с определением и следует ли считать нижние части парусного свода пандративами. Купола с пандративами можно разделить на два типа: простые и сложные. В случае простого купола пандративы являются частью той же сферы, что и сам купол; однако такие купола встречаются редко. В случае более распространённого сложного купола пандративы являются частью поверхности большей сферы, расположенной ниже купола, и образуют круглое основание для купола или барабанной секции. В области инженерии и архитектуры отсутствует единый язык для описания куполов: инженерия фокусируется на структурном поведении, а архитектура – на форме и символике. Кроме того, новые материалы и конструктивные системы, появившиеся в XX веке, позволили создавать большие куполообразные сооружения, которые отклоняются от традиционного сжимающего структурного поведения каменных куполов. В обиходе термин "купол" стал использоваться для обозначения "практически любой системы перекрытия больших пролётов".
Элементы
Слово "купол" – это синоним слова "купол", и обычно используется для обозначения небольшого купола на крыше или башне. Слово "купол" также может применяться для описания внутренней поверхности купола. Вершина купола называется "корона". Внутренняя поверхность купола называется "intrados", а внешняя – "extrados". Как и в случае с арками, "пьедестал" купола – это базовый уровень, от которого купол поднимается, а "средняя часть" – часть, расположенная примерно посередине между основанием и вершиной. Купола могут опираться на эллиптическую или круглую стену, называемую "барабан". Если эта конструкция достигает уровня земли, круглое здание может называться "ротонда". Барабаны также называются "толлобатами" и могут быть как с окнами, так и без них. "Тамбур" или "фонарь" – это конструкция, расположенная над окулом купола и поддерживающая купол. Когда основание купола не совпадает с планом несущих стен под ним (например, круглое основание купола над квадратным проёмом), используются методы для соединения этих двух элементов. Один из методов – использование корбелей, то есть последовательного выступования горизонтальных слоёв от вершины несущей стены к основанию купола, например, корбельных треугольников, часто используемых в сельджукской и османской архитектуре. Самый простой метод – использование диагональных распорок в углах стен для создания восьмиугольного основания. Другой вариант – использование арок для перекрытия углов, способных выдерживать большую нагрузку. Различные методы используют так называемые "сквинчи". Сквинч может представлять собой единичную арку или набор выступающих, вложенных друг в друга арок, расположенных по диагонали над внутренним углом. Сквинчи могут иметь различные формы, включая стрельчатые арки, завершения ниш или полукупола. Сквинчи передают вес купола через промежутки, образованные углами, на стены. Подвески – это треугольные сегменты сферы, похожие на вогнутые шпандералы между арками, обеспечивающие переход от углов квадратного проёма к круглому основанию купола. Кривизна подвесок соответствует кривизне сферы, диаметр которой равен диагонали квадратного проёма. Подвески концентрируют вес купола в углах проёма.
Материалы
Самые ранние купола на Ближнем Востоке строились из глинобитного кирпича, а затем из обожжённого кирпича и камня. Деревянные купола позволяли перекрывать большие пролёты благодаря относительно небольшому весу и гибкости материала и к VII веку стали обычным способом возведения купольных церквей, хотя большинство куполов строились из других, менее гибких материалов. Деревянные купола защищали от непогоды кровлей, например, из медных или свинцовых листов. Купола из тесаного камня были дороже и не достигали больших размеров, а древесина использовалась для больших пролётов там, где кирпич был недоступен. Римский бетон состоял из каменной крошки и прочного раствора. Со временем в качестве заполнителя стали использовать обожжённую глину, а затем римский кирпич. К VI веку кирпич с большим количеством раствора стал основным материалом для сводов. По-видимому, пуццолан использовался только в центральной Италии. Кирпичные купола оставались предпочтительным выбором для монументальных перекрытий больших пространств до начала индустриальной эпохи благодаря удобству и надёжности. Для противодействия напряжениям могли применяться железные или деревянные стяжки и обручи. На Ближнем Востоке и в Центральной Азии купола и барабаны, построенные из глинобитного и обожжённого кирпича, иногда покрывали снаружи хрупкой керамической плиткой для защиты от дождя и снега. Новые строительные материалы XIX века и более глубокое понимание сил, действующих в конструкциях, в XX веке открыли новые возможности. Железные и стальные балки, стальные тросы и предварительно напряжённый бетон устранили необходимость во внешних контрфорсах и позволили создавать гораздо более тонкие купола. Если ранее соотношение радиуса к толщине каменных куполов могло составлять 50, то для современных куполов оно может превышать 800. Меньший вес этих куполов не только позволил значительно увеличить пролёты, но и создать большие раздвижные купола над современными спортивными стадионами. В 1983 году в Университете Касселя в рамках работ по устойчивой архитектуре были построены экспериментальные купола из утрамбованной земли.
Формы и внутренние силы
Купол из каменной кладки создает давление, направленное вниз и наружу. Это давление рассматривается как два типа сил, расположенных под прямым углом друг к другу: меридиональные силы (подобно меридианам, или линиям долготы, на глобусе) являются исключительно сжимающими и возрастают к основанию, в то время как обручные силы (подобно линиям широты на глобусе) находятся в сжатии в верхней части и в растяжении в основании, при этом переход в полусферическом куполе происходит под углом 51,8 градуса от вершины. Давление, создаваемое куполом, прямо пропорционально весу его материалов. Полусферические купола, опирающиеся на землю, создают значительное горизонтальное давление в области пят. Наружное давление в нижней части полусферического купола из каменной кладки можно компенсировать использованием цепей, охватывающих окружность, или внешними контрфорсами, хотя образование трещин вдоль меридианов является естественным явлением. Для небольших или высоких куполов с меньшим горизонтальным давлением толщины поддерживающих арок или стен может быть достаточно для сопротивления деформации, поэтому барабаны, как правило, значительно толще, чем купола, которые они поддерживают. В отличие от арочных конструкций из клиньев (вуссуаров), которым требуется поддержка каждого элемента до установки замкового камня, купола стабильны в процессе строительства, поскольку каждый уровень формирует замкнутое и самонесущее кольцо. Верхняя часть каменного купола всегда находится в состоянии сжатия и имеет боковую поддержку, поэтому он не обрушивается, кроме как целиком, и незначительные отклонения от идеальной формы в этой верхней части также стабильны. Благодаря боковой поддержке купола из клиньев (вуссуаров) их можно строить значительно тоньше, чем соответствующие арки того же пролета. Например, полусферический купол может быть в 2,5 раза тоньше полуциркульной арки, а купол с профилем равносторонней арки может быть еще тоньше. Оптимальная форма каменного купола одинаковой толщины обеспечивает идеальное сжатие, без растягивающих или изгибающих усилий, которым каменная кладка особенно уязвима. Для конкретного материала оптимальная геометрия купола называется фуникулярной поверхностью – трехмерным аналогом катенарной кривой для двумерной арки. Добавление веса к вершине остроконечного купола, например, тяжелого купола Флорентийского собора, изменяет оптимальную форму, приближая ее к фактической остроконечной форме купола. Остроконечные профили многих готических куполов более точно соответствуют оптимальной форме купола, чем полусферы, которые предпочитали римские и византийские архитекторы, считая круг наиболее совершенной формой.
Символизм
Согласно Э. Болдуину Смиту, с позднего каменного века куполообразная гробница использовалась как воспроизведение изначально данного богами жилища предков, став постоянным и почитаемым домом мертвых. Инстинктивное стремление к этому привело к распространению купольных погребальных традиций по всему древнему миру, от ступ в Индии до гробниц-толосов на Иберийском полуострове. К эллинистической и римской эпохе купольный толос стал общепринятым символом кладбища. Купола и шатровые навесы также ассоциировались с небесами в Древней Персии и эллинистическо-римском мире. Купол, возведенный над квадратным основанием, отражал геометрическую символику этих форм: круг символизировал совершенство, вечность и небеса, квадрат – землю, а восьмиугольник занимал промежуточное положение. Отличительная символика небесной или космической палатки, берущая начало в царских шатрах для аудиенций правителей Ахеменидов и Индии, была перенята римскими императорами по примеру Александра Македонского и воплотилась в имперском балдахине. Вероятно, это началось с Нерона, чьи "Золотые дома" также сделали купол элементом дворцовой архитектуры. Ранние христиане восприняли двойственный символизм гробницы и небес как в архитектурном использовании куполов, так и в цибории – купольном навесе, подобном балдахину, используемому в качестве ритуального покрытия для реликвий или алтаря. Однако к христианской эпохе небесная символика купола стала преобладающей. В первые века ислама купола тесно ассоциировались с властью. Например, купол, возведенный перед михрабом мечети, изначально должен был подчеркнуть место принца во время придворных церемоний. Со временем такие купола стали преимущественно фокусными точками для украшения или направления молитвы. Использование куполов в мавзолеях также могло отражать покровительство правителей или рассматриваться как символ чести и престижа, которые ассоциировались с куполами, а не иметь какого-либо конкретного погребального значения. Разнообразие купольных форм в средневековом исламе отражало династические, религиозные и социальные различия не меньше, чем практические строительные соображения.
Акустика
Поскольку купола вогнуты снизу, они могут отражать звук и создавать эхо. У основания купола может располагаться "шепчущая галерея", которая в определенных местах передает отчетливый звук в другие отдаленные участки галереи. Полукупола над апсидами византийских церквей способствовали проецированию песнопений духовенства. Хотя это может дополнять музыку, это может ухудшить разборчивость речи, что побудило Франческо Джорджи в 1535 году рекомендовать сводчатые потолки для хоров церкви, но плоский потолок, максимально заполненный кессонами, для мест, где будет проводиться проповедь. Пустоты в форме сосудов, встроенные во внутреннюю поверхность купола, могут служить для компенсации этого искажения, рассеивая звук во всех направлениях, устраняя эхо и создавая "божественный эффект в атмосфере богослужения". Эта техника описана Витрувием в его "Десяти книгах об архитектуре", где упоминаются бронзовые и глиняные резонаторы. Эффект, производимый этими резонаторами, определяется материалом, формой, содержимым и расположением: усилением определенных частот или их поглощением.
Купол улья
Также известные как купол-консоль, купол из наклонных рядов или ложный купол, они отличаются от «истинного купола» тем, что состоят исключительно из горизонтальных слоев. По мере подъема слоев каждый из них слегка нависает, или консольно выступает, к центру, пока не встретится на вершине. Ярким примером является микенская сокровищница Атрея, датируемая поздним бронзовым веком.
Купол с опорой
Однослойная или двуслойная пространственная конструкция в форме купола, арочная конструкция – это обобщающий термин, включающий ребристые, шведлеровские, трехстековые, ламельные или кивитовские, решетчатые и геодезические купола. Различные термины отражают различные схемы расположения элементов поверхности. Арочные конструкции часто отличаются небольшим весом и обычно применяются для перекрытия пролетов до 150 метров. Как правило, они изготавливаются из предварительно изготовленных элементов, которые могут располагаться на поверхности вращения купола или представлять собой прямые отрезки, при этом точки соединения или узлы лежат на поверхности вращения. Однослойные конструкции называются каркасными или скелетными, а двухслойные – ферменными, и используются для больших пролетов. Если облицовка также является частью несущей системы, конструкция называется оболочечной. Конструкции из формованных поверхностей состоят из листов, соединенных по изогнутым краям для формирования структуры.
Храм кладбища
Также известные как купольные своды (термин, иногда применяемый и к парусным сводам), многоугольные купола, своды с наклонными гранями, стрельчатые купола, сегментные купола (термин, иногда также используемый для полусферических куполов), панельные своды или своды-павильоны, это купола, сохраняющие многоугольную форму в горизонтальном сечении. Изогнутые поверхности, составляющие эти своды, называются люнетами, нервюрами или ячейками. Самые ранние известные примеры относятся к I веку до нашей эры, например, Римский табуларий 78 года до нашей эры. К другим примерам относятся бани Антонина в Карфагене (145–160 гг.) и Палатинская капелла в Аахене (XIII–XIV вв.). Наиболее известным примером является восьмиугольный купол Филиппо Брунеллески эпохи Возрождения над Флорентийским собором. Томас Джефферсон, третий президент Соединенных Штатов, установил восьмиугольный купол над западным фасадом своего поместья Монтичелло.
Соединенный купол
Также известные как купола на пандативах или купола на подвесках (термин, применяемый также к парусным сводам), составные купола имеют пандативы, поддерживающие купол меньшего диаметра непосредственно над ними, как в соборе Святой Софии, или барабан и купол, как во многих куполах эпохи Возрождения и после Возрождения, причем обе конструкции обеспечивают большую высоту.
Кружево-арковый купол
Один из самых ранних типов реберного свода, первые известные примеры которого встречаются в Великой мечети Кордовы в X веке. В отличие от соприкосновения в центре купола, ребра характерно пересекаются не по центру, формируя пустое многоугольное пространство в центре. Геометрия – ключевой элемент этих конструкций, причём восьмиугольник, пожалуй, является наиболее часто используемой формой. Вопрос о том, несут ли арки конструктивную нагрузку или являются чисто декоративными, остаётся предметом дискуссий. Происхождение этого типа может быть связано с Востоком, однако этот вопрос также остаётся открытым. Примеры можно найти в Испании, Северной Африке, Армении, Иране, Франции и Италии.
Эллипсоидная купола
Эллипсоидальный купол – это поверхность, образованная вращением полуэллипса вокруг вертикальной оси. Как и другие "купола вращения", формируемые вращением кривой вокруг вертикальной оси, эллипсоидальные купола имеют круговые основания и горизонтальные сечения и по этой причине относятся к типу "циркулярных куполов".
Геодезический купол
Геодезические купола — это верхняя часть геодезических сфер. Они состоят из каркаса треугольников, образующих многогранник. Эти конструкции получили своё название от геодезических линий и основаны на геометрических формах, таких как икосаэдры, октаэдры или тетраэдры. Такие купола можно создавать, используя ограниченное количество простых элементов и соединений, эффективно распределяя внутренние напряжения. Утверждается, что их эффективность увеличивается с ростом размеров. Хотя Бакминстер Фуллер и не был первым, кто их изобрел, они с ним прочно связаны, поскольку он разработал множество геодезических куполов и запатентовал их в Соединенных Штатах.
Полусферный купол
Полусферический купол — это поверхность, образованная вращением полукруга вокруг вертикальной оси. Как и другие "купола вращения", формируемые вращением кривой вокруг вертикальной оси, полусферические купола имеют круговые основания и горизонтальные сечения и по этой причине относятся к типу "циркулярных куполов". Они испытывают вертикальное сжатие по своим меридианам, но горизонтальное сжатие — только в части, расположенной выше 51,8 градуса от вершины. Ниже этой точки полусферические купола испытывают горизонтальное растяжение и обычно нуждаются в контрфорсах для его компенсации. По мнению Э. Болдуина Смита, эта форма, вероятно, была известна ассирийцам, определена греческими теоретическими математиками и стандартизирована римскими строителями.
Луковичный купол
Выпуклые купола выступают за пределы своего основания, образуя профиль, превышающий полусферу. Луковичный купол – это купол, превышающий полусферу, с заострённой вершиной, имеющей форму огивы. Они встречаются на Ближнем и Среднем Востоке, в Персии и Индии и, возможно, не имеют единого источника происхождения. Их появление в северной русской архитектуре предшествовало татарскому нашествию на Русь и поэтому сложно объяснить его как результат этого влияния. Они стали популярными во второй половине XV века в странах Нижних Земель Северной Европы, возможно, вдохновлённые финиалами минаретов в Египте и Сирии, и получили развитие в Нидерландах в XVI и XVII веках, прежде чем распространиться в Германию, став популярным элементом барочной архитектуры Центральной Европы. Немецкие луковичные купола также испытали влияние русской и восточноевропейской архитектуры. Примеры, встречающиеся в различных европейских архитектурных стилях, как правило, деревянные. К ним относятся Казанская церковь в Коломенском и Брайтонский павильон, спроектированный Джоном Нэшем. В исламской архитектуре они обычно строятся из каменной кладки, а не из дерева, причём толстая и массивная выпуклая часть служит для укрепления основания и предотвращения расползания каменного купола. Тадж-Махал – известный пример.
Овальный купол
Овальный купол — это купол овальной формы в плане, профиле или и том, и другом. Термин происходит от латинского *ovum*, что означает «яйцо». Самые ранние овальные купола использовались из соображений удобства в каменных хижинах в качестве закругленных, но геометрически не определенных покрытий, и первые примеры в Малой Азии датируются примерно 4000 годом до н.э. Геометрия в конечном итоге была определена с использованием комбинаций круговых дуг, переходящих в точках касания. Если римляне и создавали овальные купола, то лишь в исключительных случаях. Римские фундаменты овальной церкви Святого Гереона в Кельне указывают на возможный пример. Купола в Средние века также, как правило, были круглой формы, хотя церковь Санто-Томас-де-лас-Оллас в Испании имеет овальный купол над своим овальным планом. Другие примеры средневековых овальных куполов можно найти, покрывающими прямоугольные пролеты в церквях. Овальные церкви стали распространенным типом в эпоху Возрождения и получили популярность в стиле барокко. Купол, построенный для базилики Викофорте Франческо Галло, был одним из самых больших и сложных, когда-либо созданных. Хотя эллипс был известен, на практике купола такой формы создавались путем комбинирования сегментов окружностей. Популярные в XVI и XVII веках овальные и эллиптические купола могут варьировать свои размеры в трех или двух осях. Подтип, у которого длинная ось имеет полукруглое сечение, называется куполом типа «Мурсия», как, например, в часовне Джунтеронов в соборе Мурсии. Когда короткая ось имеет полукруглое сечение, он называется куполом типа «Мелон».
Параболоидный купол
Параболоидный купол — это поверхность, образованная вращением сектора параболы вокруг вертикальной оси. Как и другие "купола вращения", формируемые вращением кривой вокруг вертикальной оси, параболоидные купола имеют круговые основания и горизонтальные сечения, и по этой причине относятся к типу "циркулярных куполов". Благодаря своей форме параболоидные купола испытывают только сжатие, как радиальное, так и горизонтальное.
Парусный купол
Также известные как парусные своды, своды-платки, купольные своды (термин, иногда применяемый также к крестовым сводам), купола на парусах (термин, который также использовался для обозначения сложных куполов), богемные своды или византийские купола, этот тип можно представить как паруса, которые, вместо того чтобы просто соприкасаться друг с другом, образуя круглое основание для барабана или сложного купола, плавно продолжают свою кривизну, формируя сам купол. Купол производит впечатление квадратного паруса, закрепленного в каждом углу и вздымающегося вверх. Их также можно рассматривать как чашеобразные купола, опирающиеся на паруса. Парусные купола основаны на форме полусферы и не должны смешиваться с эллиптическими параболическими сводами, которые выглядят похоже, но имеют иные характеристики. Помимо полукруглых парусных сводов существуют вариации в геометрии, такие как небольшая высота по отношению к пролету или покрытие прямоугольного плана. Парусные своды всех типов имеют различные условия распора по краям, что может создавать проблемы, но они широко использовались, по крайней мере, с XVI века. Второй этаж Ллотья-де-ла-Седа перекрыт серией парусных сводов шириной девять метров.
Круг тарелки
Также известные как сегментные купола (термин, иногда используемый и для сводов-крестовий), или калотты, они имеют профиль, составляющий менее половины окружности. Благодаря уменьшению части купола, подверженной растяжению, такие купола прочны, но создают повышенное радиальное усилие. Многие из самых больших сохранившихся куполов имеют именно такую форму. Купола в форме плоской чаши, поскольку они работают исключительно на сжатие, можно строить значительно тоньше, чем купола других форм, без потери устойчивости. Соотношение между пропорционально возросшим горизонтальным усилием на опоры и уменьшенным весом и объемом материалов может сделать их более экономичными, однако они более восприимчивы к повреждениям, вызванным смещениями опор.
Зонтичный купол
Также известные как гадронированные, ребристые, с желобками, в виде тыквы, арбуза, с ребрами, парашютные или лопастные купола, это тип купола, разделенного у основания на изогнутые сегменты, повторяющие кривизну возвышения. Термин "ребристый" может конкретно относиться к этому узору как к внешнему элементу, как это было распространено, например, в Египте эпохи мамлюков. "Ребра" купола – это радиальные линии кладки, идущие от макушки до пояса. Центральный купол собора Святой Софии построен по ребристому методу, который позволяет разместить кольцо окон между ребрами в основании купола. Центральный купол собора Святого Петра также использует этот метод.
Ранняя история и простые купола
Культуры от доисторических до современных времен строили купольные жилища, используя местные материалы. Хотя неизвестно, когда был создан первый купол, обнаружены отдельные примеры ранних купольных сооружений. Самыми ранними, возможно, были четыре небольших жилища, сделанные из бивней и костей мамонтов. Первый был найден фермером в Межириче, Украина, в 1965 году, когда он копал в своем подвале, а археологи раскопали еще три. Они датируются 19 280 – 11 700 годом до н.э. В современное время создание относительно простых куполоподобных структур задокументировано среди различных коренных народов по всему миру. Вигвам изготавливали коренные американцы, используя изогнутые ветви или столбы, покрытые травой или шкурами. Народ эфе из центральной Африки строит подобные сооружения, используя листья в качестве черепицы. Другой пример – иглу, укрытие, построенное из плотных снежных блоков и используемое, в частности, инуитами. Народ химба в Намибии строит «пустынные иглу» из глины и прутьев для использования в качестве временных убежищ в сезонных лагерях для скота и в качестве постоянных домов для бедных. Из Камеруна известны необычайно тонкие купола из глины, обожженной на солнце, диаметром около 6 метров, высотой около 9 метров и почти параболической формой. Историческое развитие от таких сооружений к более сложным куполам недостаточно хорошо задокументировано. Тот факт, что купол был известен в ранней Месопотамии, может объяснить существование куполов как в Китае, так и на Западе в первом тысячелетии до нашей эры. Однако другое объяснение заключается в том, что использование купольной формы в строительстве не имело единого источника и было распространено практически во всех культурах задолго до того, как купола стали строить из прочных материалов. Купола из камня, сложенные методом наклонного перекрытия, были найдены с неолитического периода на древнем Ближнем Востоке, а с античности – на Ближнем Востоке и в Западной Европе. Правители Ахеменидской Персии проводили аудиенции и празднества в купольных палатках, происходящих из кочевых традиций центральной Азии. Простые купольные мавзолеи существовали в эллинистический период. Остатки большого купольного круглого зала в парфянской столице Ниссе датируются, возможно, первым веком нашей эры, что свидетельствует о «существовании монументальной купольной традиции в Центральной Азии, которая до сих пор была неизвестна и, по-видимому, предшествовала римским имперским памятникам или, по крайней мере, развивалась независимо от них». Вероятно, он был покрыт деревянным куполом.
Персидские купола
Персидская архитектура, вероятно, унаследовала архитектурную традицию купольного строительства, восходящую к самым ранним месопотамским куполам. В связи с дефицитом древесины во многих районах Иранского плато и Большого Ирана, купола были важной частью народной архитектуры на протяжении всей персидской истории. Персидское изобретение сквинча – серии концентрических арок, формирующих полуконус над углом помещения – позволило осуществить переход от стен квадратной камеры к восьмиугольному основанию купола достаточно надёжно для крупных сооружений, и в результате купола вышли на первый план персидской архитектуры. Доисламские купола в Персии обычно полуэллиптические, а купола заострённой формы и с конической внешней оболочкой преобладали в исламский период. Район северо-восточного Ирана, наряду с Египтом, был одним из двух регионов, известных ранним развитием исламских купольных мавзолеев, появившихся в X веке. Мавзолей Саманидов в Трансоксиане датируется не позднее 943 года и является первым, в котором сквинчи формируют правильный восьмиугольник в качестве основания для купола, что впоследствии стало стандартной практикой. Цилиндрические или многоугольные башенные гробницы с коническими крышами над куполами также существовали, начиная с XI века. Знать Сельджукской империи возводила башни, называемые «турецкими треугольниками», а также кубические мавзолеи, увенчанные различными формами куполов. Сельджукские купола имели конические, полукруглые и заострённые формы в одной или двух оболочках. Мелководные полукруглые купола в основном встречаются с эпохи сельджуков. Двухоболочковые купола могли быть как разрывными, так и непрерывными. Купольное перекрытие мечети Джаме в Исфахане, построенное в 1086–1087 годах Низамом аль-Мульком, было самым большим каменным куполом в исламском мире того времени, имело восемь рёбер и представило новую форму углового сквинча с двумя четверть-куполами, поддерживающими короткий цилиндрический свод. В 1088 году Тадж аль-Молк, соперник Низама аль-Мулька, возвёл другой купол на противоположном конце той же мечети с перекрещивающимися рёбрами, образующими пятиконечные звёзды и пятиугольники. Этот купол считается знаковым для сельджукской архитектуры и, возможно, вдохновил последующие узоры и купола периода Ильханатов. Использование плитки и простой или расписной штукатурки для украшения внутренней поверхности куполов, а не кирпича, возросло при сельджуках. Начиная с периода Ильханатов, персидские купола достигли своей окончательной конфигурации, включающей несущие конструкции, зону перехода, барабан и оболочки, а последующая эволюция ограничивалась вариациями формы и геометрии оболочки. Характерной чертой этих куполов является использование высоких барабанов и нескольких типов разрывных двухоболочковых конструкций, а также разработка тройных оболочек и внутренних усилителей, которая произошла в это время. Строительство башенных гробниц сократилось. Двухоболочковый купол мавзолея Султан-Бахт-Аги шириной 7,5 метра (1351–1352) является самым ранним известным примером, в котором две оболочки купола имеют значительно различающиеся профили, что быстро распространилось по всему региону. Развитие более высоких барабанов также продолжалось в период Тимуридов. Большие, луковичные, ребристые купола на высоких барабанах, характерные для архитектуры Тимуридов XV века, стали кульминацией центральноазиатской и иранской традиции высоких куполов с глазурованной плиткой синего и других цветов. Купола династии Сефевидов (1501–1732) характеризуются отличительным луковичным профилем и считаются последним поколением персидских куполов. Они, как правило, тоньше, чем более ранние купола, и украшены разнообразной цветной глазурованной плиткой и сложными растительными узорами, оказавшими влияние на другие исламские стили, такие как архитектура Великих Моголов в Индии. Преувеличенный стиль лукового купола на коротком барабане, как можно увидеть в Шах-Чераге (1852–1853), впервые появился в период Каджаров. Купола остаются важными элементами современных мавзолеев, а купольные цистерны и ледники по-прежнему часто встречаются в сельской местности.
Китайские купола
Из древней китайской архитектуры сохранилось очень мало из-за широкого использования древесины в качестве строительного материала. Сохранились кирпичные и каменные своды, использовавшиеся при строительстве гробниц, а купол из наклонных рядов камней (корбельный купол) применялся редко в гробницах и храмах. Самые ранние настоящие купола, обнаруженные в китайских гробницах, представляли собой неглубокие сводчатые перекрытия, называемые simian jieding, возникшие из практики использования бочкообразных сводов в эпоху Хань. В отличие от сводчатых перекрытий Западной Европы, углы этих куполов скруглялись по мере подъема. Первый известный пример – кирпичная гробница, датируемая концом периода Западной Хань, расположенная недалеко от современного города Сянчэн в провинции Хэнань. Эти четырехсторонние купола строились из небольших перекрывающихся кирпичей и создавали квадратное пространство у входа в гробницу, достаточное для нескольких человек, которое, возможно, использовалось для погребальных церемоний. Техника перекрытия кирпичей была быстро воспринята, и к концу первого века нашей эры четырехсторонние купола получили широкое распространение за пределами Хэнана. Модель гробницы с неглубоким настоящим куполом, относящаяся к поздней династии Хань (206 г. до н.э. – 220 г. н.э.), можно увидеть в музее Гуанчжоу (Кантон). Другая, гробница Лей Чэн Ук Хань, обнаруженная в Гонконге в 1955 году, имеет конструкцию, типичную для гробниц Восточной династии Хань (25 г. н.э. – 220 г. н.э.) в Южном Китае: вход с бочкообразным сводом, ведущий к купольному переднему залу, от которого расходятся бочкообразные камеры в форме креста. Это единственная подобная гробница, найденная в Гонконге, и она экспонируется в Музее истории Гонконга. В период Троецарствия (220–280 гг.) под династиями У и Западного Цзинь к югу от реки Янцзы был разработан «крестообразный купол» (siyuxuanjinshi), при котором арки выходили из углов квадратной комнаты, соединяясь в центре. Эти купола были прочнее, имели более крутой угол наклона и могли перекрывать большие площади, чем относительно неглубокие сводчатые перекрытия. Со временем они становились выше и шире. Существовали также корбельные своды, называемые diese, хотя они были самым слабым типом. В некоторых гробницах династии Сун (960–1279) встречаются купола в форме улья.
Римские и византийские купола
Римские купола встречаются в банях, виллах, дворцах и гробницах. Окулы – распространенные элементы. Они обычно полусферической формы и частично или полностью скрыты снаружи. Для контрфорсирования горизонтального давления большого полусферического каменного купола поддерживающие стены возводились за основание, по крайней мере, до пят купола, а затем купол иногда покрывался конической или многоугольной крышей. Купола достигли монументальных размеров в период Римской империи. Римские бани сыграли ведущую роль в развитии купольного строительства в целом и монументальных куполов в частности. Скромные купола в банях, датируемые II и I веками до н.э., можно увидеть в Помпеях, в холодных помещениях Терм Стабиан и Терм дель Форо. Однако широкое использование куполов началось не ранее I века н.э. Развитие купольного строительства ускорилось при императоре Нероне и династии Флавиев в I веке н.э. и продолжалось во II веке. Центрально спланированные залы становились все более важной частью планировки дворцов и вилл, начиная с I века, и использовались как государственные банкетные залы, аудиенции или тронные залы. Пантеон, храм в Риме, завершенный императором Адрианом как часть бань Агриппы, является самым известным, лучше всего сохранившимся и самым большим римским куполом. Сегментированные купола, состоящие из радиально вогнутых клиньев или чередующихся вогнутых и плоских клиньев, появились при Адриане во II веке, и большинство сохранившихся примеров этого стиля датируются этим периодом. В III веке имперские мавзолеи стали строиться в виде купольных ротонд, а не купольных структур или других типов, следуя примеру аналогичных памятников, возведенных частными лицами. Техника строительства легких куполов из сочлененных полых керамических труб получила дальнейшее развитие в Северной Африке и Италии в конце III и начале IV веков. В IV веке римские купола получили широкое распространение благодаря изменениям в способах их строительства, включая усовершенствования в технике опалубки и использование кирпичных ребер. Материал, используемый в строительстве, постепенно переходил в течение IV и V веков от камня или бетона к более легкому кирпичу в тонких оболочках. Баптистерии начали строиться по образцу купольных мавзолеев в IV веке в Италии. Восьмиугольный Латеранский баптистерий или баптистерий Святого Гроба могли быть первыми, и этот стиль распространился в течение V века. К V веку по всему христианскому миру существовали сооружения с купольными крестообразными планами небольшого масштаба. С окончанием существования Западной Римской империи купола стали отличительной чертой церковной архитектуры выжившей Восточной Римской, или "Византийской" империи. Церковное строительство императора Юстиниана в VI веке использовало купольный крест в монументальном масштабе, а его архитекторы сделали купольный кирпичный свод центральной планировки стандартом на всем римском Востоке. Это расхождение с римским Западом, начиная с второй трети VI века, можно считать началом "византийской" архитектуры. Собор Святой Софии Юстиниана представлял собой оригинальный и инновационный проект, не имевший известных прецедентов в том, как он покрывает план базилики куполом и полукуполами. Периодические землетрясения в регионе привели к трем частичным обрушениям купола и потребовали ремонта. "Купольные крестовые единицы" – более надежная конструктивная система, созданная путем укрепления купола со всех четырех сторон широкими арками, стали стандартным элементом меньшего масштаба в поздней византийской церковной архитектуре. Крестообразный план с одним куполом в пересечении или пятью куполами, расположенными крестообразно, стал широко популярен в средневизантийский период (ок. 843–1204 гг.). Это наиболее распространенный церковный план с X века до падения Константинополя в 1453 году. Установка куполов на кругные или многоугольные барабаны, прорезанные окнами, в конечном итоге стала стандартным стилем с региональными особенностями. В византийский период купола обычно были полусферическими и имели, за редкими исключениями, барабаны с окнами. Все сохранившиеся в Константинополе образцы – ребристые или тыквенные купола, с делениями, соответствующими количеству окон. Кровля для куполов варьировалась от простой керамической черепицы до более дорогой, прочной и плотно прилегающей свинцовой обшивки. Металлические скобы между каменными блоками карниза, металлические стяжки и металлические цепи также использовались для стабилизации купольных конструкций. Техника использования двойных оболочек для куполов, хотя и возрожденная в эпоху Возрождения, берет свое начало в византийской практике.
Арабские и западноевропейские купола
В Сирии и Палестине существует давняя традиция купольной архитектуры, включая деревянные купола в формах, описываемых как "конусовидные", или похожие на сосновые шишки. Когда арабские мусульманские войска завоевали регион, они привлекли местных мастеров для строительства своих зданий, и к концу VII века купол начал становиться архитектурным символом ислама. Помимо религиозных святынь, таких как Купол Скалы, купола использовались над аудиенциями и тронными залами дворцов Омейядов, а также в качестве части крытых галерей, павильонов, фонтанов, башен и кальдариев бань. Сочетая архитектурные особенности византийской и персидской архитектуры, купола использовали как пандативы, так и сквинчи и строились в различных формах и из разных материалов. Хотя архитектура в регионе пришла в упадок после переноса столицы в Ирак при Аббасидах в 750 году, мечети, построенные после возрождения в конце XI века, обычно следовали модели Омейядов. Ранние образцы луковичных куполов можно увидеть на мозаичных иллюстрациях в Сирии, датируемых периодом Омейядов. Они использовались для покрытия больших зданий в Сирии после одиннадцатого века. Итальянская церковная архитектура с конца VI по конец VIII века испытывала влияние не столько тенденций Константинополя, сколько различных византийских провинциальных планов. С коронацией Карла Великого как нового римского императора византийское влияние в значительной степени уступило место возрождению более ранних западных строительных традиций. Исключениями являются редкие примеры ранних церквей с планом в виде креста в Милане и недалеко от Кассино. Еще один пример – Палатинская капелла, на дизайн купольного восьмиугольника которой повлияли византийские образцы. В то время это был самый большой купол к северу от Альп. Венеция, Южная Италия и Сицилия служили аванпостами влияния средневизантийской архитектуры в Италии. В Великой мечети Кордовы содержатся первые известные примеры купола с перекрестным сводом. Использование угловых сквинчей для поддержки куполов широко распространилось в исламской архитектуре к X и XI векам. После IX века мечети в Северной Африке часто имеют небольшой декоративный купол над михрабом. Дополнительные купола иногда используются в углах стены михраба, у входа или на квадратных минаретах-башнях. Египет, наряду с северо-восточным Ираном, был одной из двух областей, известных ранним развитием исламских мавзолеев, начиная с X века. Мавзолеи Фатимидов в основном представляли собой простые квадратные здания, покрытые куполом. Купола были гладкими или ребристыми и имели характерный для Фатимидов профиль в форме "киля". Купола в романской архитектуре обычно располагаются внутри пересекающихся башен на пересечении нефа и трансепта церкви, скрывая их снаружи. Они обычно имеют восьмиугольную форму в плане и используют угловые сквинчи для преобразования квадратного пространства в подходящую восьмиугольную основу. Они встречаются "в связи с базиликами почти по всей Европе" между 1050 и 1100 годами. Крестовые походы, начавшиеся в 1095 году, также оказали влияние на купольную архитектуру в Западной Европе, особенно в районах вокруг Средиземного моря. Тамплиеры, штаб-квартира которых находилась там, построили серию церквей с централизованной планировкой по всей Европе, по образцу церкви Святого Гроба, на которую также повлиял Купол Скалы. В юго-западной Франции только в регионе Перигор насчитывается более 250 купольных романских церквей. Использование пандативов для поддержки куполов в регионе Аквитания, а не сквинчей, более типичных для западной средневековой архитектуры, явно указывает на византийское влияние. Готические купола встречаются редко из-за использования ребристых сводов над нефами, а перекрестия церквей обычно акцентируются высокими шпилями, но есть примеры небольших восьмиугольных куполов на пересечениях в соборах, поскольку стиль развивался из романского. Звездообразные купола, найденные в мавританском дворце Альгамбра в Гранаде, Испания, в Зале Абенсеррахес (ок. 1333–91) и Зале двух сестер (ок. 1333–54), являются необычайно развитыми примерами куполов мукарны. В первой половине XIV века каменные блоки заменили кирпич в качестве основного строительного материала при строительстве куполов в мамлюкском Египте, и в течение 250 лет в Каире было построено около 400 куполов для покрытия гробниц мамлюкских султанов и эмиров. Профили куполов были разнообразными, использовались купола в форме "киля", луковичные, стрельчатые, приподнятые и другие. На барабане углы были скошены или ступенчаты снаружи, а на гранях использовались тройные окна в трехлопастном оформлении. Луковичные купола на минаретах использовались в Египте, начиная с 1330 года, и распространились в Сирию в следующем столетии. В XV веке паломничества и процветающие торговые отношения с Ближним Востоком познакомили Нидерланды Северо-Западной Европы с использованием луковичных куполов в восточной архитектуре, и такие купола, по-видимому, стали ассоциироваться с городом Иерусалимом. Многоярусные шпили с усеченными луковичными куполами, поддерживающими более мелкие купола или короны, стали популярными в XVI веке.
Русские купола
Многокупольная церковь – типичная форма русской церковной архитектуры, которая отличает Россию от других православных стран и христианских конфессий. Действительно, самые ранние русские церкви, построенные сразу после крещения Киевской Руси, были многокупольными, что побудило некоторых историков строить предположения о том, как могли выглядеть русские дохристианские языческие храмы. Примерами этих ранних церквей являются 13-купольный деревянный собор Святой Софии в Новгороде (989 год) и 25-купольный каменный храм Десятинная в Киеве (989–996 годы). Количество куполов обычно имеет символическое значение в русской архитектуре: например, 13 куполов символизируют Христа с 12 апостолами, а 25 куполов – то же самое, но с добавлением 12 пророков Ветхого Завета. Многочисленные купола русских церквей часто были сравнительно меньше, чем византийские. Обилие древесины в России сделало деревянные купола распространенными и, по крайней мере, частично способствовало популярности луковичных куполов, которые было легче формировать из дерева, чем из каменной кладки. Самые ранние каменные церкви в России имели купола в византийском стиле, однако к Новому времени луковичный купол стал преобладающей формой в традиционной русской архитектуре. Луковичный купол – это купол, форма которого напоминает луковицу, по которой он и получил свое название. Такие купола часто имеют больший диаметр, чем барабаны, на которых они установлены, и их высота обычно превышает ширину. Вся луковичная структура плавно сужается к вершине. Хотя самые ранние сохранившиеся русские купола такого типа датируются XVI веком, иллюстрации из более старых летописей указывают на их существование с конца XIII века. Как и шатровые крыши – которые с XVI века объединялись с куполами и иногда заменяли их в русской архитектуре, – луковичные купола изначально использовались только в деревянных церквях. Строители стали вводить их в каменную архитектуру гораздо позже и продолжали делать их каркасы из дерева или металла поверх каменных барабанов. В Киеве купола Софийского и Успенского соборов были перестроены в шлемообразный стиль барокко Иваном Мазепой в начале XVIII века, который также оплатил их позолоту. Правление Мазепы также ознаменовалось строительством восьмиугольного западного придела с барочным куполом (1672 год) и пяти шлемообразных куполов над Борисоглебским собором в Чернигове, которые были демонтированы в XX веке советским правительством. Русские купола часто позолачивают или ярко окрашивают. Опасная техника химической позолоты с использованием ртути применялась в некоторых случаях до середины XIX века, особенно при позолоте гигантского купола Исаакиевского собора. Более современный и безопасный метод золочения с помощью электролиза был впервые применен при позолоте куполов Храма Христа Спасителя в Москве – самой высокой восточной православной церкви в мире.
Османские купола
Возвышение Османской империи и её распространение в Малой Азии и на Балканах совпали с упадком сельджукских тюрков и Византийской империи. Ранние османские постройки, на протяжении почти двух столетий после 1300 года, характеризовались сочетанием османской культуры и местной архитектуры, а парусный купол использовался по всей империи. Византийская форма купола была принята и развита. Османская архитектура исключительно использовала полусферический купол для перекрытия даже небольших пространств, под влиянием более ранних традиций как византийской Анатолии, так и Центральной Азии. Чем меньше сооружение, тем проще план, но мечети среднего размера также перекрывались одиночными куполами. Самые ранние османские мечети представляли собой однопространственные прямоугольные помещения с простыми деревянными стропильными крышами, покрытыми черепицей, или с деревянным внутренним куполом. Большинство этих деревянных куполов погибли в пожарах и были заменены плоскими потолками. Самые ранние каменные купола покрывали квадратные однопространственные мечети, являющиеся архетипом османской архитектуры. Примерами служат мечеть Орхана Гази в Гебзе и мечеть Карагёз Бея в Мостаре. Этот купольный квадратный модуль является определяющим элементом трёх основных планов османской мечети: одномодульной мечети, многомодульной мечети и мечети с эйваном (или "иваном"). Многомодульная мечеть использует несколько купольных квадратов схожего размера вдоль длины мечети, по её ширине или и то, и другое, при этом центральный купол иногда больше остальных. Стиль, распространённый в период Бурсы и известный как "бурсинский тип", напоминает дублирование одного купольного квадрата, с одним длинным пространством, разделённым аркой на два квадратных отсека, каждый из которых перекрыт куполом. Вариация этого типа имеет помещение, перекрытое одним куполом и одним полукуполом, с дополнительными боковыми помещениями. Многокупольный стиль, происходящий из архитектуры сельджуков, – это Улу-джами, или Большая мечеть, состоящая из нескольких куполов одинакового размера, поддерживаемых столбами. Тип мечети с эйваном (эйван происходит из сельджукской архитектуры) использует купольные квадратные модули различных размеров, высот и деталей, при этом только возможная пара боковых модулей может иметь схожие размеры. Ранние эксперименты с большими куполами включают купольные квадратные мечети Чинэ и Мудурну, построенные при Баязиде I, а также более поздние купольные "мечети завийе" в Бурсе. Мечеть Уч-Шерефели в Эдирне развила идею центрального купола как увеличенной версии купольных модулей, использованных во всей остальной структуре, для создания открытого пространства. Эта идея стала важной для османского стиля по мере его развития. Мечеть Беязыдие (1501–1506) в Стамбуле знаменует начало классического периода в османской архитектуре, в котором великие имперские мечети, с вариациями, напоминают бывшую византийскую базилику Святой Софии, имея большой центральный купол с полукуполами того же пролёта на востоке и западе. Центральный купольный свод Святой Софии точно воспроизведён в трёх османских мечетях в Стамбуле: мечети Беязыдие, мечети Кылыч Али-паши и мечети Сулеймание. Три другие имперские мечети в Стамбуле также добавляют полукупола на север и юг, отказываясь от плана базилики: мечеть Шейзаде, мечеть Султана Ахмеда I и мечеть Йени-джами. Пик этого классического периода, продолжавшегося до XVII века, пришёлся на архитектуру Мимара Синана. Помимо больших имперских мечетей, он создал сотни других памятников, включая мечети среднего размера, такие как мечеть Михримах, Соколлу и Рустема-паши, а также гробницу Сулеймана Великолепного с её куполом двойной оболочки. Мечеть Сулеймание, построенная в Константинополе (современный Стамбул) с 1550 по 1557 год, имеет главный купол высотой 53 метра с диаметром 26,5 метра. На момент постройки купол был самым высоким в Османской империи, если измерять от уровня моря, но ниже от пола здания и меньше в диаметре, чем у соседней Святой Софии. Другой классический тип купольной мечети, как и византийская церковь Сергия и Вакха, – это купольный многоугольник внутри квадрата. Распространены были восьмиугольники и шестиугольники, такие как в мечети Уч-Шерефели (1437–1447) и мечети Селимие в Эдирне. Мечеть Селимие была первым сооружением, построенным османами, имевшим купол больше, чем у Святой Софии. Купол возвышается над квадратным пролётом. Угловые полукупола превращают его в восьмиугольник, к которому мукарны переходят в круглое основание. Купол имеет средний внутренний диаметр около 31,5 метра, в то время как у Святой Софии – в среднем 31,3 метра. Разработанная и построенная архитектором Мимаром Синаном между 1568 и 1574 годами, когда он её завершил, ему было 86 лет, и он считал эту мечеть своим шедевром. Первой большой имперской мечетью Стамбула в импортированном стиле барокко была мечеть Нуруосмание (1748–1755). Одной из лучших была мечеть Лалели 1759–1764 годов.
Купола итальянского ренессанса
Восемьугольный купольный свод из кирпича Филиппо Брунелески над Флорентийским собором был построен между 1420 и 1436 годами, а фонарь, возвышающийся над куполом, был завершен в 1467 году. Купол имеет ширину 42 метра и состоит из двух оболочек. Сам купол не относится к стилю Ренессанса, хотя фонарь ближе к нему. Сочетание купола, барабана, пандативов и цилиндрических сводов стало характерной конструктивной формой больших церквей эпохи Возрождения после периода инноваций в конце XV века. Флоренция была первым итальянским городом, разработавшим новый стиль, за ней последовали Рим, а затем Венеция. Купола Брунелески в Сан-Лоренцо и капелле Пацци утвердили их как ключевой элемент архитектуры Ренессанса. Его план купола капеллы Пацци в базилике Санта-Кроче во Флоренции (1430–52) иллюстрирует ренессансный интерес к геометрии и к кругу как высшей форме геометрии. Этот акцент на геометрических основах оказал значительное влияние. В трактате «De re aedificatoria», написанном Леоном Баттистой Альберти около 1452 года, рекомендуется использовать своды с кассетонами для церквей, как в Пантеоне, и первый проект купола для базилики Святого Петра в Риме обычно приписывается ему, хотя зафиксированным архитектором является Бернардо Росселлино. Это привело к кульминации в проектах Браманте 1505–06 годов для совершенно новой базилики Святого Петра, что ознаменовало начало вытеснения готического нервюрного свода комбинацией купола и цилиндрического свода, продолжавшейся в течение всего XVI века. Первоначальный проект Браманте предусматривал план в форме греческого креста с большим центральным полусферическим куполом и четырьмя меньшими куполами вокруг него, расположенными в порядке квинкункса. Работы начались в 1506 году и продолжались под руководством сменяющих друг друга строителей в течение следующих 120 лет. Купол был завершен Джакомо делла Порта и Доменико Фонтана. Публикация трактата Себастьяно Серлио, одного из самых популярных архитектурных трактатов, когда-либо опубликованных, способствовала распространению овала в архитектуре позднего Ренессанса и барокко по всей Италии, Испании, Франции и Центральной Европе. Вилла Капра, также известная как «La Rotonda», была построена Андреа Палладио с 1565 по 1569 год недалеко от Виченцы. Её высокосимметричный квадратный план центрирован вокруг круглой комнаты, перекрытой куполом, и она оказала значительное влияние на архитекторов-грузин в Англии XVIII века, архитекторов в России и архитекторов в Америке, в том числе Томаса Джефферсона. Две купольные церкви Палладио в Венеции — Сан-Джорджио-Маджоре (1565–1610) и Иль-Реденторе (1577–92), последняя из которых была построена в благодарность за окончание сильной вспышки чумы в городе. Распространение купола в стиле Ренессанса за пределы Италии началось с Центральной Европы, хотя часто наблюдалась стилистическая задержка в столетие или два.
Купола Южной Азии
Купола впервые появились в Южной Азии в средневековую эпоху. Обычно они строились из камня, кирпича и раствора, а также с использованием железных нагелей и скоб. Опалубка изготавливалась из дерева и бамбука. Использование железных скоб для соединения соседних камней было известно в классической Индии и применялось у основания куполов для усиления обруча. Синтез стилей, возникший в результате внедрения новых форм в индуистскую традицию безбалочного строительства, создал самобытную архитектуру. Купола в домогольской Индии имеют стандартную приземистую округлую форму с лотосовым орнаментом и луковичным финиалом наверху, заимствованным из индуистской архитектуры. Поскольку в индуистской архитектурной традиции не было арок, для перехода от углов помещения к куполу использовались плоские консоли, а не сквинчи. В отличие от персидских и османских куполов, купола индийских гробниц, как правило, более луковичные. Самые ранние примеры включают полукупола гробницы Балбана конца XIII века и небольшой купол гробницы Хана Шахида, которые были сложены из грубо обработанного материала и требовали отделки поверхности. В период правления династии Лоди наблюдался значительный рост строительства гробниц: восьмиугольные планы предназначались для членов королевской семьи, а квадратные – для лиц высокого ранга. В этот период в Индию был введен первый двойной купол. Первым крупным могольским сооружением является купольная гробница Хумаюна, построенная между 1562 и 1571 годами персидским архитектором. Центральный двойной купол покрывает восьмиугольную центральную камеру шириной около 15 метров и сопровождается небольшими купольными чатри, сложенными из кирпича и облицованными камнем. Чатри – купольные беседки на столбах, характерные для могольских крыш – были заимствованы из индуистской традиции их использования в качестве кенотафов. Слияние персидской и индийской архитектуры проявляется в форме купола Тадж-Махала: луковичная форма восходит к персидским куполам Тимуридов, а финиал с основанием из листьев лотоса – к индуистским храмам. Голь Гумбаз, или Круглый купол, является одним из крупнейших каменных куполов в мире. Его внутренний диаметр составляет 41,15 метра, а высота – 54,25 метра. Этот купол был самым технически совершенным сооружением, построенным в Декане. Последней крупной исламской гробницей, построенной в Индии, была гробница Сафдар Чанга (1753–54). Сообщается, что центральный купол имеет тройную оболочку, состоящую из двух относительно плоских внутренних кирпичных куполов и внешнего луковичного мраморного купола, хотя возможно, что мраморный и второй кирпичные купола соединены повсеместно, за исключением участка под финиалом из листьев лотоса наверху.
Купола раннего современного периода
В начале шестнадцатого века фонарь итальянского купола распространился в Германию, постепенно заимствуя луковичную форму купола из Нидерландов. Русская архитектура оказала сильное влияние на многочисленные луковичные купола деревянных церквей Богемии и Силезии, а в Баварии луковичные купола больше напоминают русские, чем голландские образцы. Купола подобного типа приобрели популярность в центральной и южной Германии и Австрии в XVII и XVIII веках, особенно в стиле барокко, и повлияли на многие луковичные купола в Польше и Восточной Европе в эпоху барокко. Однако со временем многие луковичные купола в Восточной Европе были заменены в крупных городах во второй половине XVIII века полусферическими или стрельчатыми куполами в французском или итальянском стиле. Строительство куполов в XVI и XVII веках опиралось главным образом на эмпирические методы и устные традиции, а не на архитектурные трактаты того времени, избегавшие практических деталей. Это было достаточно для куполов среднего размера, диаметром от 12 до 20 метров. Материалы рассматривались как однородные и жесткие, учитывалось сжатие, а эластичность игнорировалась. Вес материалов и размер купола служили основными ориентирами. Горизонтальные кольца из железа, камня или дерева, встроенные в конструкцию, противодействовали боковому давлению в куполе. В течение XVII и XVIII веков развитие математики и изучение статики привели к более точной формализации идей традиционных конструктивных методов арок и сводов, а также к распространению исследований наиболее устойчивой формы для этих конструкций – катенарной кривой. Роберт Хук, первым указавший на сопоставимость катенарной арки с перевернутой цепью, возможно, консультировал Рена по вопросу о возведении пересекающегося купола собора Святого Павла. Структурная система Рена стала стандартом для больших куполов вплоть до XIX века. Ребра в Сан-Лоренцо и Иль-Сидоне Гуарино Гуарини были выполнены в форме катенарных арок. Идея большого окула в монолитном куполе, открывающего вид на второй купол, принадлежит ему. Он также установил овальный купол как компромисс между продольным планом церкви, предпочитаемым литургией Контрреформации, и централизованным планом, предпочитаемым идеалистами. Из-за неточности овальных куполов в эпоху рококо барабаны представляли проблему, и купола часто опирались непосредственно на арки или пандативы. В XVIII веке изучение купольных конструкций радикально изменилось: купола стали рассматриваться как композиция из более мелких элементов, каждый из которых подчиняется математическим и механическим законам и легче поддается индивидуальному анализу, а не как единое целое. Хотя купола не были широко распространены в жилых домах, они использовались в ряде домов XVIII века, построенных в стиле неоклассицизма. В Соединенных Штатах большинство общественных зданий конца XVIII века отличались от частных резиденций лишь наличием куполов.
Купола современного периода
Историзм 19-го века привел к тому, что многие купола стали повторением великих куполов прошлого, а не дальнейшим стилистическим развитием, особенно в сакральной архитектуре. Новые производственные технологии позволили во время промышленной революции производить чугун и кованое железо в больших количествах и по относительно низким ценам. Россия, располагавшая значительными запасами железа, имеет одни из самых ранних примеров использования железа в архитектуре. За исключением тех, что просто имитировали многослойную каменную кладку, купола с металлическим каркасом, такие как эллиптический купол Королевского Альберт-Холла в Лондоне (диаметр от 57 до 67 метров) и круглый купол Halle au Blé в Париже, представляют собой главное развитие простой купольной формы в этом веке. Купола из чугуна были особенно популярны во Франции. Практика возведения вращающихся куполов для размещения крупных телескопов началась в 19-м веке, при этом в ранних примерах для снижения веса использовалось папье-маше. Уникальные стеклянные купола, возвышающиеся прямо от уровня земли, применялись для оранжерей и зимних садов. Большие застекленные купола располагались в пересечениях крытых торговых галерей. Крупные купола 19-го века включали в себя выставочные здания и функциональные сооружения, такие как газовые резервуары и локомотивные депо. "Первый полностью треугольный каркасный купол" был построен в Берлине в 1863 году Иоганном Вильгельмом Шведлером, и к началу 20-го века подобные купола с треугольным каркасом стали довольно распространёнными. Владимир Шухов также был одним из первых пионеров, разработавших то, что позже назвали сетчатыми конструкциями, и в 1897 году он использовал их в купольных выставочных павильонах на Всероссийской промышленной и художественной выставке. Купола, построенные из стали и бетона, могли достигать очень больших пролетов. В конце 19-го и начале 20-го веков семья Гуастинино, команда отца и сына, работавшая на восточном побережье Соединенных Штатов, усовершенствовала каменный купол, используя плитку, уложенную плашмя на поверхность кривой, и быстротвердеющий портландцемент, что позволяло использовать мягкую стальную арматуру для противодействия растягивающим усилиям. Тонкая купольная оболочка была далее развита при строительстве Вальтером Бауэрсфельдом двух куполов планетария в Йене, Германия, в начале 1920-х годов. Они состояли из треугольного каркаса из легких стальных стержней и сетки, покрытой тонким слоем бетона. Обычно их считают первыми современными архитектурными тонкими оболочками. Они также рассматриваются как первые геодезические купола. Геодезические купола использовались для радиолокационных укрытий, теплиц, жилых домов и метеостанций. Архитектурные оболочки пережили свой расцвет в 1950-х и 1960-х годах, достигнув пика популярности незадолго до широкого распространения компьютеров и метода конечных элементов структурного анализа. Первыми постоянными куполами, поддерживаемыми воздухом, были радиолокационные купола, спроектированные и построенные Уолтером Бердом после Второй мировой войны. Их низкая стоимость в конечном итоге привела к разработке постоянных версий с использованием стекловолокна с тефлоновым покрытием, и к 1985 году большинство купольных стадионов в мире использовали эту систему. Купола тенсегрити, запатентованные Бакминстером Фуллером в 1962 году, представляют собой мембранные конструкции, состоящие из радиальных ферм, изготовленных из стальных тросов, находящихся под напряжением, с вертикальными стальными трубами, распределяющими тросы в форму фермы. Они были изготовлены в форме круга, эллипса и других форм для покрытия стадионов от Кореи до Флориды. Проектирование мембранных конструкций на основе натяжения зависело от компьютеров, и растущая доступность мощных компьютеров привела к многочисленным разработкам, сделанным в последние три десятилетия 20-го века. Более высокая стоимость жестких куполов с большими пролетами делала их относительно редкими, хотя жестко подвижные панели являются наиболее популярной системой для спортивных стадионов с раздвижной крышей.