Конструктивные решения и строительные материалы

Для строительства храмов на Руси наши предки старались использовать самые лучшие материалы и совершенные конструкции, так как эти здания посвящались Самому Богу. Возводя церкви, зодчие создавали новые архитектурные и конструктивные решения и приемы, которые затем применялись и в других видах строительства. Что нужно учитывать при строительстве современного храма и каким строительным материалам отдать предпочтение, размышляет профессиональный архитектор.

Выбор той или иной конструкции во многом определяет композиционное решение храма и его формообразование. Арки, купола, своды в верхней зоне храма создают художественный и символический образ небесного пространства. В построении объемной композиции большое значение также имеют применяемые строительные материалы, которые задают толщину ограждающим конструкциям и в значительной мере определяют как архитектурную композицию, так и характер декора храма. При этом предпочтение следует отдавать строительным материалам, имеющим в своей основе природное происхождение, в том числе кирпичу и дереву. Следует учитывать акустические и другие свойства строительного материала, такие как долговечность и пригодность под последующую роспись.

Крестово-купольный тип храма стал основным, воспринятым Русью из Византии. Конструктивную основу таких строений составляет трех- или пятипролетная арочно-стоечная система. Подпружные арки, опирающиеся на наружные стены и центральные столбы, служат основанием для цилиндрических сводов, составляющих крест, и угловых ячеек. Центральный световой барабан стоит на центральных подпружных арках, которые делят в плане сводчатую систему покрытия на модули и создают большие или меньшие встречные распоры. Основными внутренними элементами жесткости являются центральные столбы, части стен, арочные перемычки, перекрытия хор, объединенные в диафрагмы, а также пространственные угловые ячейки. Внешние элементы жесткости — это апсиды, приделы, галереи, притворы.
Главная особенность здания храма — его покрытие, важнейшими элементами которого являются купол и своды.

В современном лексиконе под куполом часто понимается навершие храма, то есть его глава. Настоящее же определение следующее: купол — это пространственная несущая конструкция покрытия, по форме близкая к полусфере или другой поверхности вращения кривой (эллипса, параболы и т.п.). Купольные конструкции позволяют перекрывать значительные пространства без дополнительных промежуточных опор. Образующими формами служат различные кривые, выпуклые вверх.
В кирпичных храмах кирпичные купола выкладываются по опалубке, опирающейся на кружала и стены или на пониженные по отношению к ним подпружные арки.
В купольном покрытии можно прибегнуть и к бетонным конструкциям. При бетонировании тонкостенных куполов применяется торкретирование. Сущность его заключается в том, что мелкозернистая бетонная смесь подается снизу к месту укладки (два слоя металлической сетки по сварной металлоконструкции свода) под давлением сжатого воздуха.
Купола и главы на барабанах можно выполнить на основе металлического каркаса, чтобы уменьшить таким образом вес и сделать более удобным монтаж. Необходимые элементы изготавливаются на специализированных предприятиях металлоконструкций, затем их собирают и обшивают на земле прямо на стройплощадке, потом устанавливают на место с помощью крана.
При устройстве куполов и глав применяются также деревянные конструкции. Все изделия из дерева должны быть защищены от гниения, пожара и насекомых.
Глава в храмовой архитектуре — это декоративное покрытие, которое располагается над куполом и устраивается на световом барабане. Главка же завершает только декоративный (глухой) барабан. В историко-архитектурном и реставрационном обиходе о главах часто говорят и в широком смысле — как о завершении храма, состоящем из барабана, купола и купольного покрытия. Главы храмов могут быть различной величины и формы в зависимости от размера, типа и конструкции покрытия храма. В древнерусском зодчестве они бывают шлемовидными или луковичными.
В качестве листовых материалов кровельного покрытия куполов и глав используются различные виды металлов и их сплавов. В современном храмоздательстве всё большую популярность приобретает сталь с покрытием из нитрида титана, имитирующего цвет золота, однако наиболее целесообразно применение меди. В дальнейшем медные листы могут быть покрыты позолотой.
В практике строительства православных храмов наибольшее распространение получили следующие виды сводов:
— полуцилиндрические (1/2 цилиндра в сечении);
— коробовые (1/2 эллипса);
— сомкнутые (состоят из двух пересекающихся цилиндров с одинаковым подъемом и опираются на четыре стены);
— крестовые (состоят из двух пересекающихся цилиндров, представляют собой четыре распалубки и опираются на четыре угла);
— парусные (невысокий купол, обрезанный по краям вертикальными стенами);
— купольные (1/2 сферы в сечении);
— крещатые (сочетание двух пар пересекающихся цилиндрических арок, несущих световой барабан, с угловыми частями сомкнутого свода, причем арки могут быть конструктивно не выделены).
Бесстолпное пространство храма со значительным пролетом может перекрываться сводами, которые покоятся на двух парах пересекающихся плоских арок. Они плавно перетекают из опор, встроенных в наружные стены, и выступают в пространство храма в виде пилястр. На квадрате, образованном пересечением арок, устраивается световой барабан.
Архитекторы не рекомендуют применять те конструктивные решения наружных стен, которые сегодня широко используются в строительстве гражданских зданий. Речь идет о трехслойной конструкции стены с эффективным утеплителем внутри типа ПСБ или минераловатных плит. Стены храма должны быть выполнены из сплошного кирпича, толщина которых для средней полосы России может быть не больше 640 мм (согласно рекомендациям Стандарта АВОК). Требования энергоэффективности не распространяются на здания храмов ввиду того, что они используются непостоянно.
Строительные материалы можно по-разному сочетать. Например, бетон может быть рационально использован в каркасе и при сооружении арок, сводов и куполов, а кирпич — в кладке наружных стен и перегородок.
Древесина — особый материал. Строительство такого здания несколько проще, несмотря на то что кирпичные и каменные строения более долговечны. При правильном уходе деревянный храм простоит не одно поколение, а стоимость его в 1,3–1,5 раза ниже кирпичного.
Деревянные строения бывают: из бревен, сваленных вручную; из оцилиндрованного бревна; из бруса (обыкновенного и профилированного); с использованием каркаса.
Сегодня возрождаются так называемые обыденные храмы, собираемые за один день из оцилиндрованных бревен или бруса, элементов кровли и других деталей. Первый практический опыт показал: за сутки можно только вчерне собрать небольшой деревянный храм из заранее изготовленных в промышленных условиях деталей, в том числе брусьев, готовых элементов кровельного покрытия, главки, иконостаса и т.д. В действительности же такой храм должен сначала осесть. Так что полное его обустройство потребует гораздо большего, чем один день, времени.