Колонна

Колонна или столб в архитектуре и строительной инженерии — это конструктивный элемент, который посредством сжатия передает вес конструкции вверху на другие конструктивные элементы внизу. Другими словами, столбец — это элемент сжатия. Термин колонна особенно применим к большой круглой опоре (стержню колонны) с капителью и основанием или пьедесталом, который сделан из камня или выглядит таковым. Небольшая деревянная или металлическая опора обычно называется столбом. Опоры прямоугольного или другого некруглого сечения обычно называются опорами.

В целях ветрозащиты или сейсмостойкости колонны могут быть сконструированы таким образом, чтобы противостоять боковым силам. Другие элементы сжатия часто называют «колоннами» из-за схожих условий нагружения. Колонны часто используются для поддержки балок или арок, на которые опираются верхние части стен или потолков. В архитектуре «колонна» относится к такому структурному элементу, который также обладает определенными пропорциональными и декоративными особенностями. Колонна также может быть декоративным элементом, не необходимым для конструктивных целей; многие колонны задействованы, то есть являются частью стены. Длинная последовательность колонн, соединенных антаблементом, известна как колоннада.

История

Древность

Все значительные цивилизации железного века Ближнего Востока и Средиземноморья в той или иной степени использовали колонны.

Египетский

В древнеегипетской архитектуре еще в 2600 году до н.э. архитектор Имхотеп использовал каменные колонны, поверхность которых была вырезана так, чтобы отражать органическую форму связанных тростников, таких как папирус, лотос и пальма. В более поздней египетской архитектуре также были распространены граненые цилиндры. Считается, что их форма происходит от архаичных святилищ, построенных из тростника. Вырезанные из камня, колонны были богато украшены резьбой и росписью иероглифами, текстами, ритуальными изображениями и природными мотивами. Египетские колонны, как известно, присутствуют в Большом гипостильном зале в Карнаке (около 1224 г. до н.э.), где 134 колонны выстроены в шестнадцать рядов, причем некоторые колонны достигают высоты 24 метров.

Одним из наиболее важных типов являются папирусные колонки. Происхождение этих колонок восходит к 5-й династии. Они состоят из стеблей лотоса (папируса), которые собраны в пучок, украшенный лентами: капитель, вместо того чтобы раскрываться в форме колокольчика, набухает, а затем снова сужается, как цветок в бутоне. Основание, которое сужается, принимая форму полусферы, как у стебля лотоса, украшено постоянно повторяющимися прилистниками.

Папирусные колонны Луксорского храма

Столбы с Hathoric столиц

Иллюстрация различных типов капителей, нарисованная египтологом Карлом Ричардом Лепсиусом

Иллюстрация папирусных заглавных букв в Грамматике орнамента

Греческий и римский

Минойцы использовали цельные стволы деревьев, обычно перевернутые вверх дном, чтобы предотвратить повторный рост, стояли на подставке, установленной в стилобате (основание пола) и увенчанной простой круглой капителью. Затем они были раскрашены, как в самом знаменитом минойском дворце в Кноссосе. Минойцы использовали колонны для создания больших пространств открытой планировки, световых колодцев и в качестве фокуса для религиозных ритуалов.

Описание дорического, тосканского, ионического, коринфского и составного ордеров

Очень подробные иллюстрации тосканского, дорического, ионического, коринфского и композитного ордеров

Иллюстрация дорической (три левых), ионической (три средних) и коринфской (две правых) колонн

Эти традиции были продолжены более поздней микенской цивилизацией, особенно в мегароне или зале в центре их дворцов. Важность колонн и их отсылка к дворцам и, следовательно, авторитет подтверждаются их использованием в геральдических мотивах, таких как знаменитые львиные ворота в Микенах, где по две львицы стоят с каждой стороны колонны. Будучи сделанными из дерева, эти ранние колонны не сохранились, но сохранились их каменные основания, и благодаря им мы можем увидеть их использование и расположение в этих дворцовых зданиях.

Египтяне, персы и другие цивилизации в основном использовали колонны для практической поддержки крыши внутри здания, предпочитая украшать наружные стены рельефами или росписью, но древние греки, за которыми последовали римляне, любили использовать их и снаружи, а широкое использование колонн внутри и снаружи зданий является одной из наиболее характерных черт классической архитектуры в таких зданиях, как Парфенон. Греки разработали классические порядки архитектуры, которые легче всего отличить по форме колонны и ее различных элементов. Их дорический, ионический и коринфский ордена были расширены римлянами, включив в них тосканский и составной ордена.

Молящаяся женщина между двумя ионическими колоннами, 2 век, мрамор, в Лувре

Иллюстрация составного порядка

Эволюция Коринфского ордена

Иллюстрация ионного порядка

Иллюстрация дорического ордера

Иллюстрация тосканского ордена

Иллюстрация конца микенской колонны из Гробницы Агамемнона

Минойские колонны на Западном бастионе Кносского дворца

Персидский

Некоторые из самых сложных колонн в древнем мире принадлежали персам, особенно массивные каменные колонны, возведенные в Персеполе. Они включили в свои столицы конструкции с двойным быком. Зал ста колонн в Персеполе размером 70 × 70 метров был построен Ахеменидским царем Дарием I (524-486 гг. до н.э.). Многие из древних персидских колонн сохранились, некоторые из них более 30 метров в высоту. Высокие колонны с капителями в виде головы быка использовались для портиков и для поддержки крыш гипостильного зала, частично вдохновленные древнеегипетским прецедентом. Поскольку колонны несли деревянные балки, а не каменные, они могли быть выше, тоньше и расставлены шире, чем египетские.

Средние века

Колонны, или, по крайней мере, крупные конструктивные внешние элементы, стали гораздо менее значимыми в архитектуре средневековья. От классических форм отказались как в византийской, так и в романской архитектуре в пользу более гибких форм, при этом в капителях часто использовались различные виды украшения листвой, а на западных сценах — фигуры, вырезанные в рельефе.

В романский период строители продолжали повторно использовать древнеримские колонны и имитировать их везде, где это было возможно; там, где были новые, акцент делался на элегантности и красоте, о чем свидетельствуют витые колонны. Часто они были украшены мозаикой.

Использование колонн распространено в османской архитектуре, например, во дворце Топкапы (Стамбул, Турция)

Стройные готические колонны у портала Мариенкирхе Гельнхаузен [de] (Гельнхаузен, Германия)

Готические колонны церкви из Нойвиллер-ле-Саверн (Франция)

Романские колонны 12 века

Капитель византийской колонны из Собора Святой Софии (Стамбул, Турция)

Византийские колонны из базилики Сант-Аполлинаре-Нуово (Равенна, Италия)

• Ренессанс и более поздние стили

  Архитектура эпохи Возрождения стремилась возродить классическую лексику и стили, а осознанное использование и вариативность классических ордеров оставались основополагающими для подготовки архитекторов во всех областях барокко, рококо и неоклассической архитектуры.

• Ранние колонны были построены из камня, некоторые из цельного куска камня. Монолитные колонны — одни из самых тяжелых камней, используемых в архитектуре. Другие каменные колонны создаются из нескольких секций камня, скрепленных цементным раствором или подогнанных друг к другу насухо. Во многих классических памятниках секционные колонны вырезались с центральным отверстием или углублением, чтобы их можно было скрепить вместе с помощью каменных или металлических штырей. Конструкция большинства классических колонн включает в себя entasis (включение небольшого изгиба наружу по бокам) плюс уменьшение диаметра по высоте колонны, так что верхняя часть составляет всего 83% от нижнего диаметра. Это уменьшение имитирует эффекты параллакса, которые ожидает увидеть глаз, и, как правило, заставляет столбцы выглядеть выше и прямее, чем они есть на самом деле, в то время как entasis усиливает этот эффект.

  По стержню колонн проходят канавки и скругления. Канавка — это часть колонны, в которой имеется углубление полукруглой формы. Скругление колонны — это участок между каждой канавкой на колоннах ионического ордера. Ширина канавки изменяется на всех конических колоннах по мере продвижения вверх по стволу и остается неизменной на всех колоннах без канавок. Это было сделано с колоннами, чтобы придать им визуальный интерес. Ионический и коринфский ордена — единственные ордена, в которых есть скругления и каннелюры. В дорическом стиле есть каннелюры, но нет скруглений. Дорические каннелюры соединены в острой точке, где скругления расположены на колоннах ионического и коринфского ордера.

  Номенклатура

  Большинство классических колонн возникают из основы, которая опирается на стилобат или фундамент, за исключением колонн дорического ордера, которые обычно опираются непосредственно на стилобат. Основа может состоять из нескольких элементов, начиная с широкой квадратной плиты, известной как цоколь. Простейшие основания состоят только из цоколя, иногда отделенного от колонны выпуклой круглой подушкой, известной как тор. Более сложные основания включают в себя два тора, разделенных вогнутой секцией или каналом, известным как скотия или трохилус. Scotiae также могут встречаться парами, разделенными выпуклой секцией, называемой астрагалом, или бусинкой, более узкой, чем тор. Иногда эти секции сопровождались еще более узкими выпуклыми участками, известными как кольца или скругления.

  В верхней части шахты находится капитель, на которую опирается крыша или другие архитектурные элементы. В случае дорических колонн капитель обычно состоит из круглой сужающейся подушки или эхинацеи, поддерживающей квадратную плиту, известную как счеты или abacus. Ионические капители имеют пару волют, или завитков, в то время как коринфские капители украшены рельефами в виде листьев аканта. Любой тип капителя может сопровождаться той же лепниной, что и основание. В случае отдельно стоящих колонн декоративные элементы на вершине древка известны как навершие.

  Современные колонны могут быть изготовлены из стали, заливного или сборного бетона, кирпича, оставлены голыми или покрыты архитектурным покрытием или шпоном. Используется для поддержки арки, самозванца, или пирса, является самым верхним элементом колонны. Большая нижняя часть арки, называемая пружинящей, опирается на импост.

  Равновесие, нестабильность и нагрузки

• По мере увеличения величины осевой нагрузки на идеально прямую тонкую колонну со свойствами упругого материала эта идеальная колонна проходит через три состояния: стабильное равновесие, нейтральное равновесие и нестабильность. Прямая колонна под нагрузкой находится в устойчивом равновесии, если боковая сила, приложенная между двумя концами колонны, вызывает небольшой боковой прогиб, который исчезает, и колонна возвращается к своей прямой форме при снятии боковой силы. Если постепенно увеличивать нагрузку на колонну, достигается состояние, при котором прямая форма равновесия становится так называемым нейтральным равновесием, а небольшая боковая сила вызовет прогиб, который не исчезнет, и колонна останется в этой слегка изогнутой форме при снятии боковой силы. Нагрузка, при которой достигается нейтральное равновесие колонны, называется критической или деформирующей нагрузкой. Состояние нестабильности достигается, когда незначительное увеличение нагрузки на колонну вызывает неконтролируемо растущие боковые прогибы, приводящие к полному обрушению.

• 

•  

  Для прямой колонны с осевой нагрузкой при любых условиях концевой опоры уравнение статического равновесия в форме дифференциального уравнения может быть решено для отклоненной формы и критической нагрузки колонны. При условиях шарнирной, фиксированной или свободной концевой опоры отклоненная форма в нейтральном равновесии изначально прямой колонны с равномерным поперечным сечением по всей ее длине всегда имеет форму частичной или составной синусоидальной кривой, а критическая нагрузка определяется

• 
• где E = модуль упругости материала, I_min = минимальный момент инерции поперечного сечения и L = фактическая длина колонны между двумя ее концевыми опорами. Вариант (1) задается
• 

• где r = радиус вращения поперечного сечения колонны, равный квадратному корню из (I/A), K = отношение самой длинной половины волны синусоиды к фактической длине колонны, E_t = касательный модуль при напряжении F_cr, и KL = эффективная длина (длина эквивалентной колонны с шарнирно закрепленными элементами). Из уравнения (2) можно отметить, что прочность колонны на изгиб обратно пропорциональна квадрату ее длины.

  Когда критическое напряжение, F_cr (F_cr =P_cr/A, где A = площадь поперечного сечения колонны), превышает предел пропорциональности материала, колонна испытывает неупругий изгиб. Поскольку при этом напряжении наклон кривой напряжение-деформация материала, E_t (называемый модулем касательной), меньше, чем наклон ниже пропорционального предела, критическая нагрузка при неупругом изгибе уменьшается. Для таких случаев применяются более сложные формулы и процедуры, но в своей простейшей форме формула критической нагрузки потери устойчивости представлена в виде уравнения (3).,

• 

• Колонна с несимметричным поперечным сечением может испытывать изгиб при кручении (внезапный скручивание) до или в сочетании с боковым изгибом. Наличие деформаций при скручивании делает довольно сложными как теоретический анализ, так и практические конструкции.

  Эксцентриситет нагрузки или дефекты, такие как начальная кривизна, снижают прочность колонны. Если осевая нагрузка на колонну не является концентрической, то есть направление ее действия точно не совпадает с центроидной осью колонны, колонна характеризуется как эксцентрично нагруженная. Эксцентриситет нагрузки или начальная кривизна подвергают колонну немедленному изгибу. Повышенные напряжения из-за сочетания осевых и изгибных напряжений приводят к снижению несущей способности.

  Элементы колонны считаются массивными, если их наименьший боковой размер равен или более 400 мм. Массивные колонны обладают способностью увеличивать несущую способность в течение длительных периодов времени (даже в периоды большой нагрузки). Принимая во внимание тот факт, что возможные нагрузки на конструкцию также могут увеличиваться со временем (а также угрозу прогрессирующего разрушения), массивные колонны имеют преимущество по сравнению с немассивными.

  Расширения

  Когда колонна слишком длинная, чтобы ее можно было построить или транспортировать в целости, ее необходимо удлинить или сращивать на строительной площадке. Железобетонная колонна расширяется за счет того, что стальные арматурные стержни выступают на несколько дюймов или футов над верхом бетона, затем укладывается следующий уровень арматурных стержней внахлест и заливается бетон следующего уровня. Стальная колонна удлиняется путем сварки или прикручивания болтами соединительных пластин к фланцам, перемычкам или стенкам колонн, чтобы обеспечить передачу нагрузки на несколько дюймов или футов от верхней секции колонны к нижней. Деревянная колонна обычно удлиняется с помощью стальной трубы или обернутой вокруг нее листовой пластины, прикрепленной болтами к двум соединяющимся секциям древесины.

  Основы

  Колонна, которая переносит нагрузку на фундамент, должна иметь средства для передачи нагрузки без перенапряжения материала фундамента. Железобетонные и каменные колонны обычно возводятся непосредственно поверх бетонных фундаментов. При установке на бетонный фундамент стальная колонна должна иметь опорную плиту, чтобы распределять нагрузку на большую площадь и тем самым снижать несущее давление. Опорная плита представляет собой толстую прямоугольную стальную пластину, обычно приваренную к нижнему концу колонны.

  Заказы

• Римский автор Витрувий, опираясь на труды (ныне утраченные) греческих авторов, сообщает нам, что древние греки верили, что их дорический ордер развился из методов строительства из дерева. Ранее сглаженный ствол дерева был заменен каменным цилиндром.

  Дорический порядок

• Дорический ордер — старейший и простейший из классических ордеров. Он состоит из вертикального цилиндра, который шире внизу. Обычно у нее нет ни основы, ни подробной заглавной буквы. Вместо этого ее часто увенчивают перевернутым усеченным конусом в виде неглубокого конуса или цилиндрической резной ленты. Его часто называют мужским орденом, потому что он представлен на нижнем уровне Колизея и Парфенона, и поэтому считалось, что он способен выдерживать больший вес. Отношение высоты к толщине составляет примерно 8: 1. Стержень дорической колонны почти всегда рифленый.

  Греческий дорический орден, разработанный в западно-дорийском регионе Греции, является самым тяжелым и массивным из ордеров. Он поднимается из стилобата без какого-либо основания; его высота в четыре-шесть раз превышает его диаметр; у него двадцать широких канавок; капитель состоит просто из окаймленной шейки, переходящей в гладкий эхинус, на котором установлены плоские квадратные счеты; дорический антаблемент также самый тяжелый, он составляет примерно четверть высоты колонны. Греческий дорический ордер не использовался после 100 г. до н.э. до его “повторного открытия” в середине восемнадцатого века.

  Тосканский орден

• Тосканский ордер, также известный как римско-дорический, также представляет собой простую конструкцию, основание и капитель которой представляют собой серию цилиндрических дисков переменного диаметра. Стержень почти никогда не имеет рифления. Пропорции различаются, но в целом похожи на дорические колонны. Соотношение высоты к ширине составляет примерно 7: 1.

  Ионный порядок

• Ионическая колонна значительно сложнее дорической или тосканской. Обычно у нее есть основание, а стержень часто рифленый (на нем вырезаны канавки по всей длине). Капитель украшена спиралью, орнаментом в форме свитка, по четырем углам. Соотношение высоты к толщине составляет около 9: 1. Из-за более утонченных пропорций и спиральных капителей ионическую колонну иногда ассоциируют с академическими зданиями. Колонны в ионическом стиле использовались на втором уровне Колизея.

  Коринфский порядок

• Коринфский орден назван в честь греческого города-государства Коринф, с которым он был связан в тот период. Однако, по словам историка архитектуры Витрувия, колонна была создана скульптором Каллимахом, вероятно, афинянином, который нарисовал листья аканта, растущие вокруг корзины для обета. Фактически, самая старая известная коринфская капитель была найдена в Бассах, датируемая 427 годом до нашей эры. Ее иногда называют женским орденом, потому что она находится на верхнем уровне Колизея и выдерживает наименьший вес, а также имеет самое тонкое соотношение толщины к высоте. Соотношение высоты к ширине составляет примерно 10:1.

  Составной порядок

  Составной орден получил свое название от заглавной буквы, состоящей из ионической и коринфской капителей. У аканта Коринфской колонны уже есть элемент, похожий на завиток, поэтому различие иногда едва уловимо. В целом Композит похож на коринфский по пропорциям и использованию, часто на верхних ярусах колоннад. Соотношение высоты к ширине составляет примерно 11: 1 или 12: 1.

  Соломонический

  Соломонова колонна, иногда называемая «ячменный сахар», начинается с основания и заканчивается капителью, которая может быть любого порядка, но стержень закручивается в тугую спираль, создавая драматический змеевидный эффект движения. Соломоновы колонны были разработаны в древнем мире, но оставались там редкостью. Знаменитый мраморный сервиз, вероятно, 2 века, был привезен в Старую базилику Святого Петра Константином I и размещен вокруг святыни святого, и, таким образом, был знаком на протяжении всего средневековья, к тому времени считалось, что они были вывезены из Иерусалимского храма. Стиль был использован в бронзе Бернини для его впечатляющего балдахина Святого Петра, фактически цибориума (который заменил колонны Константина), и после этого стал очень популярен у церковных архитекторов в стиле барокко и рококо, прежде всего в Латинской Америке, где они очень часто использовались, особенно в небольших масштабах, поскольку их легко изготавливать из дерева путем точения на токарном станке (отсюда также популярность стиля для шпинделей на мебели и лестницах).

  Кариатида

• Кариатида — это скульптурная женская фигура, служащая архитектурной опорой, занимающая место колонны или столбика, поддерживающего антаблемент на ее голове. Греческий термин кариатиды буквально означает «девы Кариаи», древнего города на Пелопоннесе.

  Занятые колонки

• В архитектуре зацепленная колонна — это колонна, встроенная в стену и частично выступающая из поверхности стены, иногда определяемая как наполовину или на три четверти отделенная. Зацепленные колонны редко встречаются в классической греческой архитектуре, и то лишь в исключительных случаях, но в римской архитектуре они существуют в изобилии, чаще всего вделанные в целлы стен псевдопериптериальных зданий.

  Гробницы с колоннами

  Гробницы со столбами — это монументальные могилы, в которых обычно имеется один выступающий столб или колонна, часто выполненная из камня. Ряд мировых культур включали столбы в надгробные сооружения. В древнегреческой колонии Ликия в Анатолии одно из таких сооружений находится у гробницы Ксантоса. В городе Ханнасса на юге Сомали также были найдены руины домов с арками и внутренними двориками, а также другие гробницы с колоннами, включая редкую восьмиугольную гробницу.

• 

  Задействованные колонны, встроенные в боковые стены целлы Maison Carrée в Ниме (Франция)

  

  Римские повторно использованные колонны и капители в Великой мечети Кайруана

  

  Столбы водохранилища Бэнкстаун (Сидней, Австралия)

  

  Они состоят из сложенных сегментов и отделаны в коринфском стиле в храме Бела (Сирия)

  

  Строительство колонны Сигизмунда в Варшаве, деталь гравюры 1646 года.

  

  Церковь Сан-Просперо (Реджо-Эмилия, Италия)

  

  Тосканские колонны можно увидеть в Университете Вирджинии

  

  Ионный капитал

  

  Справа две из Соломоновых колонн, привезенных в Рим Константином, на их нынешнем месте на пирсе в базилике Святого Петра (Рим). На переднем плане слева часть Балдахина Бернини, вдохновленного оригинальными колоннами.

  

  Деталь колонны в стиле рококо из церкви Святого Петра (Майнц, Германия)

  

  Колонны, найденные в храме Аполлона в Дельфах

  

  Большой гипостильный зал из Карнака (Египет)

  

  Украшенные колонны. Мечеть. Кашгар