Реферат на тему колонна
Обновлено: 04.07.2024
Понятие и общая характеристика, назначение и условия работы бурильной колонны, ее внутренняя структура и основные элементы, направления и условия практического применения. Динамические нагрузки на бурильную колонну, определяющие долговечность двигателя.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 25.11.2014 |
| Размер файла | 368,6 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Бурильная колонна
1. Назначение и условия работы бурильной колонны
Связующим звеном между находящимся на поверхности буровым оборудованием и инструментом для разрушения породы является бурильная колонна. Она имеет многофункциональное назначение и может использоваться для:
1. направления ствола скважины;
2. создания нагрузки на долото и передачи ему вращательного движения;
3. восприятия крутящего момента при способе бурения забойными двигателями;
4. подачи бурового раствора в забой;
5. подъема и спуска забойных двигателей и долота;
6. исследования пластов и др.
7. проведения вспомогательных работ (проработка, расширка и промывка ствола скважины, ловильные работы и др.).
В случае возникновения аварийных ситуаций и других осложнений в скважине она служит обсадной колонной. А с применением вставного долота - каналом для его спуска.
Из-за большой протяженности бурильной колонны, при любом способе бурения, разные ее участки испытывают различные нагрузки: сжатие, кручение, растяжение, давление, продольный и поперечный изгиб. Наибольшая нагрузка растяжения приходится на самую верхнюю трубу при подъеме колонны. При способе бурения с промывкой растягивающую нагрузку увеличивает поток жидкости внутри трубы. Жидкость в затрубном пространстве наоборот, снижает ее.
Трение о стенки скважины выступающих частей колонны, прилипание ее гладких частей к глинистой корке увеличивают силу трения. Не меньше сила сопротивления увеличивается за счет кривизны ствола скважины, резких сужений.
Динамические нагрузки на бурильную колонну, которые определяют долговечность и прочность забойного двигателя, долота и бурильной трубы, наиболее тяжело учитывать. На вал забойного двигателя, низ колонны и долото эти нагрузки давят вследствие взаимодействия долота и забоя. На дальние участки колонны динамические силы действуют в процессе пульсации давящего бурового раствора, работы долота и забойного двигателя.
Причиной поперечных, продольных и крутильных колебаний очень разнообразны. В ухабистых забоях возникают продольные низкочастотные колебания. А высокочастотные колебания малой амплитуды обусловлены перекатыванием шарошек долота, скачкообразным разрушением породы и т.п.
Уводят долото в сторону поперечные силы, к которым приводит нестабильное сопротивление разрушения породы шарошками, зубьями. При этом возникает косой удар, который вызывает поперечные колебания.
Требования, предъявляемые к бурильной колонне
Требования, предъявляемые к бурильной колонне, обусловлены технологическими особенностями способа бурения, которые определяют условия работы, а так же геологическими особенностями разреза скважины. Исходя из этого, разрабатывают рациональную конструкцию и подбирают наиболее подходящий материал для изготовления колонны.
Независимо от условий работы, должен выполняться проектный режим бурения, обеспечиваться устройство скважины проектной глубины с высокими техническими и экономическими показателями без каких-либо осложнений. Поэтому компоновка колонны обязана иметь высокую прочность своих составных элементов, способную выдерживать возможные нагрузки: ударные, инерционные, вибрационные, а так же избыточные давления - наружные и внутренние.
Конструкция составных элементов бурильной колонны (замки, муфты, трубы и т.п.) должна обеспечивать надежный захват и прочное крепление соединений. Требования к резьбовым соединениям - исключение самопроизвольного отвинчивания, но при этом легкость разборки и сборки.
В целом, колонна должна иметь минимальную массу и быть экономичной.
Изготавливают бурильную колонну из технологичных высокопрочных материалов, устойчивых к агрессивным средам и абразивному изнашиванию при трении.
двигатель бурильный колонна
Рис. 1 Бурильные трубы
2. Бурильная колонна, ее назначение и составные элементы
Рис. 2 Схема бурильной колонны
Бурильная колонна - непрерывная многозвенная система инструментов, соединяющая наземное буровое оборудование (вертлюг) с долотом на забое скважины.
Состав бурильной колонны:
2. переводник вертлюга
3. верхний переводник бурильной трубы
4. ведущая труба
5. нижний переводник ведущей трубы
6. предохранительный переводник
7. муфта бурильного замка
8. бурильные трубы
11. 14. переводник
12. 13. утяжеленные бурильные трубы
14. Вспомогательные элементы:
1. Центраторы - для центрирования нижнего направляющего участка бурильной колонны в стволе скважины и предупреждения его самопроизвольного искривления - лопастные, шарошечные.
2. Калибраторы - для выравнивания стенок скважины до номинального диаметра и калибрования ее ствола - лопастные, шарошечные.
3. Стабилизаторы - для стабилизации работы нижнего направляющего участка бурильной колонны путем ограничения прогиба труб при наличии каверн, гашения поперечных и иных колебаний - с цельными лопастями, со сменными лопастями, с приваренными лопастями.
4. Амортизаторы - для снижения амплитуды динамических нагрузок - пружинные, резинометаллические, гидравлические, газовые.
5. Протекторные кольца - для защиты бурильных и обсадных труб - резиновые, резинометаллические, пластиковые, металлические.
6. Обратные клапаны - для предупреждения поступления загрязненного бурового раствора в бурильную колонну.
7. Фильтры - для предупреждения попадания в бурильную колонну посторонних предметов.
8. Металлошламоуловители - для улавливания кусков металла и крупного шлама.
9. Гидрояссы (гидроударники) - для освобождения бурильной колонны от прихватов.
10. Переводники - для соединения бурильных труб и др. элементов.
3. Порядок расчета бурильной колонны
Бурильная колонна при бурении, проведения спускоподъемных и других операций находится в сложном напряженном состоянии, подвергаясь воздействию статических и динамических нагрузок, вызывающих растяжение, сжатие, продольный и поперечный изгиб, скручивание и др. С целью определения работоспособности элементов бурильной колонны и ее правильного конструирования производят специальные расчеты.
При роторном бурении на бурильную колонну действуют в основном следующие усилия:
1. осевое усилие растяжения от собственного веса колонны
2. при подъемке ее от забоя, когда наиболее опасное сечение находится в верхней части;
3. осевое усилие сжатия от веса колонны, когда наиболее опасное сечение находится в нижней части;
4. изгибающий момент, возникающий в результате действия центробежных сил;
5. крутящий момент, передаваемый колонной для разрушения горной породы на забое;
6. напряжение растяжения, вызванное прокачиванием раствора в колонне под давлением.
В зависимости от возникающих усилий рис. 2 опасным может являться верхнее сечение т-т в момент начала подъема (совместное действие растяжения от собственного веса и кручения); нижнее сечение п-п бурильных труб в месте резьбового соединения (совместное действие усилий сжатия и кручения).
Обсадные колонны рассчитывают на прочность согласно инструкции, разработанной ВНИИТнефти Наблюдения показали, что обсадные колонны разрушаются под действием избыточных внутренних и наружных давлений, а также собственного веса. Распространены повреждения обсадных колонн вследствие их протирания бурильными трубами при роторном бурении и нарушения герметичности резьбовых соединений.
Прочность обсадных колонн рассчитывается по следующим условиям:
1. на внутреннее давление n = pт/pв ? [n];
2. на наружное давление S = ркр/рн ? [S];
3. на растяжение K = рст/G ? [k]
где рт, ркр, рст - предельные внутреннее и наружное давления, и растягивающая нагрузка обсадной колонны; рв, рн, G - избыточные внутреннее и наружное давления, растягивающая нагрузка; п, S, k - запасы прочности по внутреннему, наружному давлению и растягивающей нагрузке; [п], [S], [k] - допускаемые запасы прочности обсадных колонн по внутреннему, наружному давлению и растяжению.
Предельное внутреннее давление, характеризующее сопротивляемость трубы внутреннему давлению, определяется по давлению, при котором напряжения в меридиональном сечении трубы достигают предела текучести. Величина этого давления, зависящая от диаметра, толщины стенки и материала трубы, вычисляется по формуле
где д - номинальная толщина стенки трубы, мм; ут - предел текучести материала труб, МПа; D - наружный диаметр трубы, мм; с - коэффициент, учитывающий допускаемое по ГОСТ 632-80 отклонение толщины стенки трубы от номинального значения (с=0,875).
Сопротивление трубы внутреннему давлению возрастает с уменьшением диаметра и увеличением толщины стенки и прочности материала труб. Предельные внутренние давления обсадных труб, приводятся в справочниках по трубам нефтяного сортамента и в других литературных источниках
Подобные документы
Назначение, основные параметры, устройство роторов. Роторное бурение. Условия работы ротора влияют и изменения нагрузки на долото. Отечественные буровые установки. Упругие колебания. Вращение бурильной колонны. Преодоление сопротивления. Схема ротора.
доклад [401,8 K], добавлен 09.10.2008
Бурильные колонны, бурильные трубы и их соединения, типы переводников. Обсадные колонны, обсадные трубы и их соединения. Элементы технологической оснастки. Основы вскрытия и испытания продуктивных пластов. Профилактика и ремонт бурового оборудования.
отчет по практике [2,7 M], добавлен 11.01.2011
Устройство и принцип работы хлеборезательной машины МРХ-200, ее назначение и сферы практического применения. Мармиты стационарные электрические секционно-модулированные, их характеристика и общая схема, структура и основные элементы, использование.
контрольная работа [224,7 K], добавлен 07.06.2011
Назначение и описание колонны коробчатого сечения и основные условия на ее приемку и изготовление. Выбор способа сборки и сварки, технико-экономические обоснования. Оформление технологической документации на изготовление колонны коробчатого сечения.
курсовая работа [741,5 K], добавлен 07.01.2016
Агрегат ГПА-Ц-16: общая характеристика и техническое описание, назначение и сферы практического применения, структура и элементы. Воздухоочистительные устройства. Газотурбинный двигатель НК-16СТ. Система электрического запуска газотурбинного двигателя.
реферат [1,2 M], добавлен 22.02.2012
Назначение и применение вертлюга в бурении. Основные требования к механизму. Классификация вертлюгов, конструкция, основные параметры. Расчет бурильной колонны, оценка максимальной нагрузки на крюке по методике ВНИИБТ. Специфика эксплуатации вертлюга.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 25.11.2011
Типовые статические нагрузки, уравнения движения электропривода. Составление кинематических схем. Механическая часть электропривода как объект управления, проектирования и исследования, динамические нагрузки. Условия работы механического оборудования.
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
1. Назначение и описание конструкции
Колонны – элементы конструкции, работающие на сжатие или на сжатие с продольным изгибом.
Колонны служат для передачи нагрузки от вышерасположенных конструкций через фундаменты на грунт. Колонна состоит из 3 основных частей:
стержня – основного несущего элемента колонны;
оголовка, представляющего собой опору для вышележащей конструкции и распределяющего нагрузку по сечению стержня;
базы (башмака), распределяющей сосредоточенную нагрузку от стержня по поверхности фундамента и закрепляющей колонну в фундаменте.
Центрально-сжатые колонны работают на продольную силу, приложенную по оси колонны и вызывающую равномерное сжатие поперечного сечения.
Сплошностенчатые колонны применяют при больших нагрузках и небольших высотах.
В центрально-сжатых колоннах нагрузки приложены либо непосредственно к центру сечения колонны, либо симметрично относительно оси стержня.
Рисунок 1 – колонна сплошного сечения
2. Выбор и обоснование материала
Колонна сплошного сечения относится к 3 группе сварных конструкций. По таблице 50 приложение 1 СНиП II-23-81* определяем материал для колонны сплошного сечения при эксплуатации в климатическом районе II3 с расчетной температурой эксплуатации от минус 40°С до минус 50°С.
Для изготовления колонны сплошного сечения принять сталь марки.
С 255 по ГОСТ 27772 – 88,
где, С – сталь строительная.
255 – предел текучести δт = 255 МПа
Из таблицы 51* СНиП II-23-81* выписываем в таблицу 1
Таблица 1 – Нормативные и расчетные сопротивления проката
По таблице 55 приложение 2 СНиП II-23-81* выбираем материал для сварки, соответствующей стали и заносим в таблицу 2.
При сварки колонны сплошного сечения ручную дуговую сварку штучно плавящемся электродом с покрытием применить при выполнении сборочных операций в качестве прихватки. Основную сварку выполнить полуавтоматом в среде защитного газа для колонны сплошного сечения. Поясные швы большой протяженности выполнить автоматической дуговой сваркой под слоем флюса. Короткие швы выполнить полуавтоматической сваркой в среде защитного газа.
Таблица 2 – Материалы для сварки, соответствующие маркам стали
Из таблицы 56 СНиП II-23-81* определяем нормативные и расчетные сопротивления материалов швов сварных соединений с угловыми швами и заносим в таблицу 3.
Таблица 3 – Нормативные и расчетные сопротивления металла швов сварных соединений с угловыми швами
Из таблицы 1 ГОСТ 27772-88 определяем химический состав проката и заносим в таблицу 4.
Таблица 4 – Химический состав проката
3. Расчетная часть
Расчет и конструирование стержня колонны
Подбор сечения стержня колонны
Подобрать двутавровое сечение стержня сплошной колонны высотой H=6.0 м. Колонна в обоих направлениях шарнирно закреплена. Колонна нагружена расчетной сжимающей силой N=1500 кН. Материал сталь С 255 по ГОСТ 27772 – 88
Расчетная схема колонны, согласно условию, имеет вид, представлен-ный на рисунке 2
Следовательно, расчетная длина lef в обоих направлениях lx и ly с учетом коэффициента μ=1, учитывающего закрепления концов стержня колонны, определяется по формуле
Определяем требуемую площадь сечения Атр
Согласно приложению листовой прокат толщиной от 4 до 10 мм из стали С 255 имеет расчетное сопротивление Ry = 240 МПа = 24 кН/см²
Задаемся в первом приближении значением φ0 = 0.7, чему согласно приложению соответствует гибкость λ0 ≈ 75
Определяем габариты сечения. Находим требуемые радиусы инерции
Используя приближенные зависимости радиусов инерции от конфигура-ции сечения ( для сечения на рисунке 2 )
Определяем требуемые высоту и ширину сечения
Для удобства автоматической приварки поясов к стенке принимаем
Подбор толщины стенки и поясов
Учитывая, что на площадь стенки приходится около 20% общей площади сечения, толщина стенки
Округляя до реальной толщины листового проката, назначаем tw = 0.8 см = 8 мм. Тогда на долю поясов приходится площадь
Отсюда требуемая толщина одного пояса
Округляя, назначаем tf = 0.8см = 8мм. Полученные размеры проставляем на поперечном сечении стержня колонны ( рисунок 3 )
Проверка подобранного сечения
Фактическая площадь ( смотри рисунок 3 )
Минимальный момент инерции
Момент инерции площади сечения стенки относительно оси y пренебрегаем ввиду малости
Минимальный радиус инерции
Согласно приложению коэффициент продольного изгиба
Проверим устойчивость подобранного сечения при
Что указывает на отсутствие излишков материала
Проверка условной обеспечения устойчивости стенки и поясов
Местная устойчивость стенки без укрепления продольными ребрами жесткости обеспечена, если выполняется неравенство
Следовательно, укрепление стенки продольными ребрами не требуется
В поперечных ребрах нет необходимости, если выполняется неравенство
Устойчивость поясов обеспечена, если выполняется неравенство
Неравенство не выполняется следовательно необходимо установить поперечные ребра жесткости на расстояние
Расчет и конструирование оголовка колонны
Рисунок 4 – оголовок
Определение длины ребра оголовка
Определяем толщину ребра
Конструктивно принимаем ширину ребра
- это расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности равно расчетному сопротивлению по пределу прочности,
Подобранное ребро проверить на срез
Подобранное сечение опорного ребра выбрано правильно. Толщину опорной плиты назначаем конструктивно в пределах 10 – 20 мм, принимаем
Расчет и конструирование базы колонны
Рассчитать и законструировать базу центрально – сжатой колонны сплошного двутаврового сечения ( рисунок 5 ). Сжимающая нагрузка действующая на колонну . Материал фундамента – бетон класса B10 с расчетным сопротивлением осевому сжатию ( призменная прочность ) , материал элементов базы – сталь С 255. Сварка полуавтоматическая сварочной проволокой марки Св – 08Г2С по
В соответствии с ранее принятой расчетной схемой колонны ( смотри рисунок 5 ) предусматриваем шарнирную базу ( рисунок 6)
Расчетная сжимающая нагрузка на фундамент с учетом веса колонны
где A – площадь поперечного сечения колонны ( смотри рисунок 5 )
- объемный вес стали,
- коэффициент надежности для собственного веса металлических конструкций,
Задаваясь устанавливаем расчетное сопротивление бетона смятию
Требуемая площадь опорной плиты
Ширина плиты зависит от конструкции базы и размеров поперечного сечения стержня колонны. Чтобы плита не получилась слишком толстая, ее консольную часть принимаем ( рисунок 6 ) Толщину траверсы принимаем
Что удовлетворяет ГОСТ 82 – 70 на универсальную сталь
Требуемая длина плиты
Определение толщины плиты
Плита работает на изгиб от равномерно распределенной нагрузки ( реактивного давления фундамента )
Рассматривая различные участки плиты определяем наибольший изгибающий момент в полосе шириной 1см
Участок №1 – операние по четырем сторонам. Отношению в таблице соответствует коэффициент
Изгибающий момент участка плиты опертой по четырем сторонам
Участок №2 – операние по трем сторонам
В этом случае плита рассчитывается как консоль с вылетом
Участок №3 – консольный
Таким образом, по большому значению изгибающего момента определяем толщину плиты
По приложению назначаем , что подтверждает правильность принятого значения расчетного сопротивления ( приложение для листового проката толщиной от 4 до 20 мм )
Высоту листов траверсы находим из условия полной передачи усилия со стержня на опорную плиту через сварные швы ( при расчете по металлу шва )
Прикрепление траверсы к колонне выполняется полуавтоматической сваркой в углекислом газе сварочной проволокой марки Св – 08Г2С
- коэффициент зависящий от условий сварки по приложению, ;
- расчетное сопротивление металла шва по приложению для сварочной проволоки Св – 08Г2С, ;
- непровар и кратер, ;
Проверяем допускаемую длину шва
Проводим проверку прочности траверсы на изгиб и срез.
Нагрузка на единицу длины одного листы траверсы
Изгибающий момент в месте приварки к колонне
Момент сопротивления сечения листа
Прочность траверсы обеспечена с большим запасом. Расчетное сопротивление принято по приложению исходя из толщины траверсы
т. е. прочность ребра обеспечена
Проверяем швы, прикрепляющие ребро к колонне. При двух угловых швах толщиной
то есть, прочность швов обеспечена
Расчет швов, прикрепляющих элементы базы к плите
Необходимая толщина швов, прикрепляющих листы траверсы:
В соответствии с приложением исходя из толщины плиты , конструктивно принимаем , что вполне компенсирует несколько завышенную длину швов.
Заключение
Выбор марки стали, для центрально – сжатой колонны сплошного сечения производят с учетом климатического района, в котором конструкция будет монтироваться, эксплуатироваться, а также с учетом характера нагрузки, толщины проката, применяемого в колонне.
Полученные расчетные значения размеров элементов колонны округляем в большую сторону до значения, соответствующего ГОСТ 27772 – 88 и ГОСТ 8240 – 89.
В курсовом проекте проверена устойчивость колонны на прочность и жесткость, рассчитаны оголовок, стержень и база колонны.
Список литературы
Блинов А. Н., Лялин Н. В. Сварные конструкции. Учебник строй издат 1990
ГОСТ 27772 – 88 прокат для строительных сварных конструкций. Общие технические условия. Введение 01.01.89 до 01.01.99 – М; Издательство стандартов 1988 – 2БС
СНиП . Нормы проектирования стальных конструкций. ГОСстрой СССР. Введение 01.01.87. Взамен СНиП ; СНиП
ГОСТ 82 – 70. Прокат стальной, горячекатаной, широкополосный универсальный сортамент.
Методические рекомендации к курсовому проектированию по предмету “Сварные конструкции” для средних специальных учебных заведений.
Toggle navigation
Ремонт в регионах
КОЛОННА подпора, столб с сечением исключительно круглой или близкой к кругу формы, тогда как подпоры с сечениями прямолинейных очертаний называются столбами, пилонами и т. д. Вертикальный профиль колонны (образующая) имеет очень разнообразные начертания, начиная от прямолинейного и до очень сложных, составленных из отрезков прямых и кривых линий (в русском зодчестве).
Происхождение свое колонна ведет от древесного ствола — бревна, поставленного на землю стоймя для поддержки покрытия. Впоследствии ствол обрабатывался: очищался от сучьев, коры, ему придавалась более правильная форма. Как наиболее ответственные части здания, поддерживавшие покрытия, колонны в монументальных зданиях стали делаться из камня по всей вероятности сразу же, как только человек овладел в достаточной степени уменьем отесывать камень.
Содержание
Строение колонны
Членение колонны. произошло из конструктивных соображений: под нее укладывался плоский камень (плинт), чтобы ствол не углублялся в грунт от тяжести нагрузки и одновременно был предохранен от грунтовой сырости. Сверх столба накладывалась дощечка (абака) того же материала; для увеличения площади, опоры балки и для возможности смены при загнивании (в дереве) места соединения с несомой балкой. Таким образом образовались членения на три основные части: базу, ствол, или стержень, и капитель (или голову).
В каменных колоннах. уже с глубокой древности имелись налицо все три части, в редких случаях база могла отсутствовать (при установке на каменном цоколе). В отношении декоративном наибольшее внимание отдавалось всегда капители, как наиболее украшаемой части; база украшалась скромнее, менее же всего бывал украшен ствол, чем подчеркивалось его конструктивное значение. Таким прообразом каменной колонны был деревянный столб неодинаковой толщины в верхнем и нижнем концах, устанавливавшийся на землю толстым концом, то и в каменных - была сохранена эта форма — общее утонение кверху.
Многообразие форм
За время своего существования колонна имела много различных форм, изменялась в пропорциях в своем профиле и сечении, в своей обработке. Древнейшие образцы мы имеем в египетской архитектуре. Повидимому, судя по изображениям египтян колонна здесь была сначала деревянной, из пальмовых стволов, но до нашего времени сохранились только каменные. Выделывались они из гранита, сиениты известняков различных типов и бывали или монолитными или из отдельных блоков.
Пропорции их, т.е. отношение высоты к диаметру, не были точно ycтановлены и колебались от 3 до 5,5. Они достигали больном величины (до 21 м — храм Аммона в Карнаке).
Колонны в Египте
Кроме круглого сечения в Египте нередко имела сечение многолопастное, т. е. как бы составлялась из нескольких стволов или стеблей (рис. 1). В профиле помимо сужения кверху нередко встречается закругление нижней части, вызванное по всей вероятности подражанием стволу пальмы, имеющему аналогичное закругление и сужение близ корня.
В общем египетская носит в значительной степени изобразительный характер, представляя деревянный столб, обвязанный стеблями папируса, лотоса или пальмовых ветвей, верхние концы которых, загибаясь у поддерживаемой балки, образуют капитель.
В них можно видеть отдельные ступени развития из каменного столба квадратного сечения путем постепенного среза углов и увеличения числа граней (рис. 2 и 3).
Колонны в Месопотамии
В Месопотамии в своих сохранившихся образцах дается яркий образчик каменной колонны, происшедшей из деревянной, увенчанной подбалкой, превратившейся в капитель (рис. 4).
Пропорции К. здесь более легки, чем в Египте: вышина К. имеет 10—11 диаметров. Эта легкость пропорций оказала несомненное влияние на выработку у греков типов ионического и коринфского стилей.
Древнегреческие колонны
Наиболее выразительную декоративную обработку колонны и ее части приобретают в античной Греции. Здесь развитие шло также от деревянной стойки. Будучи чисто конструктивной частью здания, колонна начинает получать и декоративное значение в зданиях общественного характера.
Колонны этой эпохи любопытны тем, что их ствол тоньше внизу и утолщается наверху у капители.
Колонны более поздние (архаич. Греции) — деревянные, уточняются же кверху. Подобных колон не сохранилось, и они известны лишь по изображениям.
Этот тип переходит уже непосредственно к колонне дорического стиля, затем слегка видоизменяется в стилях ионическом и коринфском в Греции и наконец служит прототипом для выработки различных ордеров и стилей.
Римские колонны
В Риме в значительной степени утеряла свое конструктивное значение и сделалась декоративной рис. 5.
Излюбленным типом покрытия римской архитектуры были арка и свод, а не архитрав, как в Греции и Египте (рис. 6).
Опирая арки на столбы квадратного сечения, римские зодчие приставляли к ним колонны, выступающие из массы столба на 1/2 или 1/4 своего диаметра и поддерживавшие лишь выступ антаблемента над арками. В других случаях колонны выступали настолько же из сплошной стены в качестве чисто декоративного членения.
Таким образом заимствованная из Греции конструктивная часть в Риме начинает превращаться в декоративную деталь, сохраняя в то же время иногда прежнее конструктивное значение.
Последующая стадия развития архитектуры, обусловленная ремесленным способом производства, использует их в архитектуре исключительно как опорную конструктивную часть, придавая ей размеры и формы соответственно несомой нагрузке. В этот период она очень разнообразна по форме и не руководится никакими канонами кроме соображений конструктивного удобства. Они то очень массивны — толсты и коротки (рис. 7) то тянутся вверх, утоняясь до пределов прочности камня. При разделении нагрузки сводов на отдельные пучки гуртов они группируются также пучками, образуя групповой столб, или пилон, каждая отдельная колонка которого несет нагрузку отдельного гурта.
Можно отметить как общую черту раннего средневековья их большую тяжесть и массивность сравнительно с колоннами позднего средневековья. Арки и гурты воспринимаются обычно непосредственно капителью без промежуточного антаблемента. Но иногда его роль играют т. н. импосты над капителью.
В позднем готическом стиле капитель превращается в орнаментальную тягу, обходящую весь пучок, а иногда гурты, и непосредственно врезывается в тело или служит как бы ее продолжением.
Стволы в византийской и романской архитектуре часто покрываются орнаментом, извиваются спиралью, изламываются в зигзаги и даже у парных переплетаются один с другим, образуя нечто вроде узлов (рис. 8 и 9).
Колонны на Руси
В архитектуре восточных народов колонна близка к средневековой, но в общем более тонка и имеет иной формы капители.
В русском средневековом зодчестве колонн в полном смысле этого слова не было. Были столбы, иногда с закругленными углами — в зодчестве Пскова.
В раннем ренессансе нередко можно встретить колонны с орнаментированными и сильно расчлененными стволами еще почти средневекового характера. В последующем развитии колонна ренессанса становится все ближе к римским, и наконец теоретики архитектуры Дш. да Виньона, Палладио и др. вырабатывают свои ордера на базе пропорций римских построек. Но в применении колонн зодчие ренессанса допускали приемы, не применявшиеся римскими: удвоение, постановку рядом одного ордера, но разных масштабов, опору архивольтов непосредственно на капитель.
Колонны Нового времени
Но наряду с этими орнаментальными увлечениями применялись и очень строгие типы. В 18 и 19 вв. всюду, куда проникала европейская культура, в архитектуре применяется колонны более или менее классического характера.
В первой четверти 19 в. наряду с колоннами римского типа получает широкое применение и греческая, преимущественно дорического типа.
Во второй половине 19 в. в период архитектурного эклектизма можно встретить в постройках самых разнообразных стилей, от египетских до стиля барокко, иногда даже в одном здании.
Современные колонны
Новые материалы строительной практики дали колонны из чугуна, не требовавшие толщины каменных. Но строители все же сохраняли по традиции их декорацию — базы, капители, канеллюры — классического типа.
В 20 в. при металлических и бетонных конструкциях были попытки восстановить прежний характер колонн как чисто конструктивной части сооружения, сохраняя в то же время и ее декоративное значение.
Понимая, что пропорции античных не отвечают новым материалам, строители отбрасывали формы ордеров, но не заменяли их новыми. Колонна превратилась просто в цилиндрический стержень, без базы, капители и других членений.
В архитектуре метро мы имеем ряд попыток, более или менее удачных, создать новый тип в ее применении внутри здания.
На зданиях Московской гостиницы, библиотеки Ленина колонны заменены квадратными в сечении столбами.
Архитектурные ордера. Колонна. Капитель. Карниз. Антаблемент.
Реферат по архитектурному проектированию 1
Архитектурные ордера. Колонна. Капитель. Карниз. Антаблемент. 1
Кариатиды и атланты. 9
Колоннада .
Колоннадой называется ряд колонн, поддерживающих один общий антаблемент.
Обычно для колоннад применяются колонны без пьедесталов. Колонны устанавливаются на горизонтальную плоскость общего им подножия, которое иногда расширяется книзу уступами в виде высоких ступеней (греческие храмы, Исаакиевский собор), иногда же это подножие по высоте и обработке имеет вид одного общего под всей колоннадой пьедестала (римские храмы, Казанский собор). Для построения колоннады необходимо знать, какое расстояние следует соблюдать между осями колонн.
Существующие примеры показывают, что расстояние это колеблется в некоторых небольших пределах. Обычный размер для такого расстояния – 1/3 высоты колонны. Таким образом, если разместить четыре колонны, то горизонтальные прямые, проведенные через низ и верх колонн, и оси крайних колонн образуют квадрат. Если же потребуется расположить колонны на несколько большем взаимном расстоянии, то можно построить квадрат на всей высоте ордера (колонна с антаблементом).
Самыми типичными примерами колоннад могут служить греческие храмы, о чем уже упоминалось выше. Если здание, прямоугольное в плане, окружено со всех сторон колоннадами, то необходимо придать основному прямоугольнику такие размеры, чтобы расстояние между колоннами на всех фасадах было одинаковым.
Различные способы применения колоннад .
В греческой архитектуре колонна была самостоятельной конструктивной формой, а лишение греческого здания этой формы равносильно разрушению самого здания.
В римской архитектуре колонна часто получала иное назначение и постепенно сделалась формой не столько конструктивной, сколько декоративной.
Ордера, которые служили древним:
•дорический;
•ионический;
•коринфский;
•кариатиды и атланты;
Дорический ордер.
Закон солидарности отдельных частей постройки, взаимной согласованности конструктивных и декоративных форм, особенно ярко выразился в дорическом ордере, благодаря чему эта система приобрела на века всемирное значение. Греческий храм наиболее типичной формы представляет собой помещение, имеющее в плане узкий вытянутый прямоугольник. Это помещение называется целла. Со всех сторон целла окружена колоннами, поддерживающими один общий антаблемент. Все здание покрыто двускатной крышей, образующей на узких частях храма фронтоны.
Основанием храма служит крепидома, или каменная площадка, расширяющаяся книзу несколькими уступами, наподобие больших ступеней. Верхняя ступень, на которой воздвигнуты стены святилища и колонны, называлась стилобатом. Эти ступени как бы возносили храм над обыденным суетным миром и
придавали ему величавость и торжественность.
Дорическая колонна обычно не имеет базы и вырастает непосредственно из стилобата. В древнейших зданиях колонны состояли из одного цельного камня (монолита), впоследствии же ствол колонны составлялся из нескольких отдельных каменных барабанов. Барабаны прочно стояли один на другом, благодаря своему значительному весу и тяжести верхних частей, но, кроме того, скреплялись между собой штырями (большей частью деревянными), заложенными в квадратные гнезда в центре двух соприкасающихся между собой поверхностей барабанов.
Дорические колонны заметно суживались кверху, представляя собой усеченные конусы; иногда же образующие этих конусов были несколько выгнуты, благодаря чему ствол колонны получал некоторую припухлость (энтазис).
Дорическую колонну всегда украшали продольные желобки – каннелюры, за исключением тех случаев, когда строители почему-либо не успевали закончить здание, ибо каннелюры вытесывались уже тогда, когда колонны были поставлены на свои места.
Капитель греко-дорической колонны переживала длинный ряд изменений в своих пропорциях и деталях, хотя общий характер ее оставался неизменным. Отделяясь от стержня колонны глубокой бороздкой, капитель в нижней своей части имеет шейку (нпотрахелий), которая иногда служила продолжением стержня колонны, иногда же имела форму углубления в виде выкружки. Верхняя часть капители – абак – всегда имела форму квадратной плиты, несущей непосредственно на себе тяжесть архитрава.
Над капителью на колоннах лежат крупные архитравные камни (эпистиль), служащие основанием для верхних частей антаблемента. Отсутствие каких-либо украшений лицевой стороны архитрава вполне согласуется с серьезностью его конструктивного значения. Всякая скульптурная резьба ослабила бы его прочность. Только священные надписи или металлические щиты иногда украшали архитрав. На нижней же его поверхности (софит) если и встречалось украшение, то оно было не резное, а нарисованное.
В верхней своей части архитрав всегда заканчивался полочкой.
Над архитравом расположен фриз, который в дорическом ордере получил совершенно исключительное развитие. Он состоит из ряда чередующихся частей, которые называются триглифами и метопами.
Триглифы представляют собой отесанные камни, у которых лицевая сторона обработана двумя неглубокими бороздками, а углы несколько скошены, так что весь триглиф представляется как бы состоящим из поставленных рядом трех одинаковых вертикальных полосок со скошенными вертикальными гранями каждой из них.
Промежутки между триглифами, метопы, обыкновенно близкие к квадрату, образуют неглубокие впадины и служат местом для помещения скульптурных или живописных украшений.
Под каждым триглифом ниже полочки, венчающей архитрав, помещается вторая, узкая полочка, к которой снизу подвешено шесть капель.
Третий член антаблемента – карниз, корона – состоит из слезника и поддерживающих его выступающих прямоугольных плит, модульонов (мутулы).
При двускатной крыше на коротких сторонах здания получаются фронтоны, имеющие небольшой подъем (около 1/6 пролета), причем под наклонными частями карниза модульоны отсутствуют: они были бы здесь некстати, так как в тимпане фронтона помещались важнейшие скульптурные украшения храма, изображавшие сцены из мифологии, тематически связанные с тем божеством, которому посвящался храм. В композиции этих фронтонных групп греки достигли большого совершенства.
Фронтон – Треугольник, образуемый горизонтальным и двумя наклонными карнизами, называется фронтоном. Его правильное построение иногда не соблюдается. Но проследим последовательно работу греческого архитектора.
Кроме скульптурных украшений, греки применяли для убранства некоторых частей храма раскраску в различные цвета, так называемую полихромию (многоцветность), благодаря чему ослепительный блеск белого мрамора, освещенного ярким южным солнцем, значительно смягчался, и вид здания гармонировал с окружающим его ландшафтом
Совершеннейшим созданием дорического стиля считается Парфенон в Афинах, построенный при Перикле в 454–438 гг. до н. э. зодчими Иктином и Калликратом.
В дорической архитектуре замечательно отразились характерные особенности и социальный быт создавшего ее племени дорян, отличавшегося суровостью и силой, твердостью и постоянством.
Ионический ордер.
Прямую противоположность дорянам составляли ионяне, с их склонностью к мирным занятиям и искусствам. Созданная этим племенем архитектура не скована тесными рамками условности и трактуется свободно и разнообразно.
Зародившись в Малой Азии, ионический ордер развивался как на своей родине, так и в самой Греции, в Аттике, благодаря чему в этом ордере образовались две школы, два течения: малоазиатское и аттическое. Типичными образцами этих школ являются в Малой Азии храм Афины в Приене (постр. в 320 г. до н. э. архитектором Пифием), а в Аттике – Эрехтейон в Афинах, построенный в 420–393 гг. до н. э. архитектором Филоклом, создавшим себе этой постройкой бессмертное имя.
Основные особенности ионического ордера заключаются в следующем. Стройные колонны имеют развитые базы и капители, стержни колонн украшены каннелюрами, которые глубже дорических и расположены так, что образуют между собой узкие промежутки – дорожки. Внизу у базы и вверху у капители каннелюры заканчиваются полукругами. Утонение колонн мало заметно и начинается на одной трети от их основания. Непременную принадлежность базы составляют вал (тор) и выкружка (трохил); иногда база покоится на квадратном плинте, а иногда скомпонована только из двух валов, разделенных выкружкой. Такая база под названием “аттической базы” получила особенное распространение и перешла почти без изменения в римские ордера. Иногда вал базы украшен кольцеобразными врезками наподобие каннелюр, чтобы вызвать
более оживленную игру светотени в затененных частях.
Наиболее оригинальной и характерной частью ионического ордера является капитель с ее завитками, которые в Аттике получили особенно богатое развитие. Самую верхнюю часть капители составляет абак в виде квадратной плиты с профилем каблучка, под ним же лежит та плоская часть, которая с двух сторон закручивается спиральными завитками – волютами.
Капитель Эрехтейона отличается от малоазиатской большим богатством отделки. В ней с большей роскошью разработана самая волюта, а кроме того, под эхином имеется украшенная пальметками шейка, которой нет в малоазиатском типе и в храме Нике. Эта шейка придает капители и самой колонне особую грацию и изящество. Антаблемент ионического ордера сохранил свое тройное деление на архитрав, фриз и карниз, но встречаются редкие исключения, где архитрав и фриз объединяются в одну общую часть. Это мы видим на храме в Приене (Малая Азия), в портике кариатид афинского Эрехтейона.
Ионический архитрав значительно ниже дорического и состоит обычно из двух или трех слегка свешивающихся одна над другой полос, напоминающих брусья; сверху же архитрав увенчан мелкими профилями с резными украшениями .
Фриз оставался гладким и, опоясывая все здание, предоставлял большой простор для самых разнообразных скульптурных композиций.
Коринфский ордер.
Коринфский ордер появился в Греции лишь тогда, когда дорический и ионический достигли своего полного развития. Мы уже сказали выше, что склонны видеть в нем не столько самостоятельную архитектурную систему, сколько переработку ионического ордера, особенно же его капители.
Колонна коринфского ордера несколько легче ионической, достигая в высоту 10 диаметров. Стержень ее покрыт такими же каннелюрами, как и ионический. База для коринфских колонн применялась также аттическая или ионическая.
Капитель скомпонована так, что выглядит со всех четырех сторон одинаково и имеет вид расширяющейся кверху чашечки цветка.
Лучшим образцом коринфской капители считается капитель колонн хорагического памятника Лизикрата в Афинах (334 г. до н. э.) (табл. XXVI).
Над астрагалом, венчающим стержень колонны, помещен барабан, окаймленный двумя рядами листьев, расположенных вперемежку по восемь в каждом ряду. Листья второго ряда вдвое выше нижних, и середины их расположены в промежутках между листьями первого ряда. Из особых черенков, расположенных между листьями второго ряда, выходит по два стебля, закручивающихся в виде волют и направленных в разные стороны. Более тонкий стебель закручивается на середине, сходясь с подобным же стеблем, появившимся из другого, симметрично расположенного черенка. Другие стебли, более толстые, направляются к углам абака, сильно выступающим вперед. Абак имеет вид четырехугольной плиты со срезанными углами и с вдавленными внутрь сторонами. Середины боковых вдавленных; сторон абака украшены розетками.
Обработка всех частей антаблемента в коринфском ордере не отличается от обработки ионических антаблементов; только впоследствии, когда греческие коринфские образцы сделались достоянием римлян, антаблемент получил совершенно самостоятельное развитие, сказавшееся особенно характерно в обработке карниза.
Кариатиды и атланты.
Изобретательность греческих художников создала совершенно особенную форму, которая впоследствии получила широкое применение. Вместо колонн были поставлены скульптурные человеческие фигуры. В дельфийской сокровищнице книдян, небольшом высокохудожественном здании, а затем в афинском Эрехтейоне для поддержания довольно легкого антаблемента были поставлены изображения женских фигур в длинных одеждах (кариатиды). На их головы опираются капители в виде корзин.
Кариатида (греч.) – скульптурное изображение стоящей женской фигуры, которое служит опорой балки в здании. Кариатиды были широко распространены в античной архитектуре и европейском зодчестве XVII-XIX вв.
Тонкость художественного чутья создала такие соотношения между размерами фигур, расстоянием между ними и нагрузкой, которую эти фигуры несут, что вся композиция в течение многих веков не перестает возбуждать восхищение каждого, кто видел это прелестное изобретение греческого гения.
Стройные, грациозные фигуры с опущенными вниз руками, задрапированные в одежды из тонкой ткани, плотно облегающей юные формы, спокойно несут антаблемент. У каждой фигуры весь груз ее ноши сосредоточен на одной ноге, другая же, слегка изогнутая в колене, несколько отставлена в сторону, благодаря чему получается непринужденная поза и изящная линия силуэта. Портик кариатид (портик Дочерей) Эрехтейона является ярким тому примером - шесть скульптур прелестнейших девушек (созданы из пентеликонского мрамора) поддерживают крышу пристройки храма вместо колонн. В византийское время их стали называть Кариатидами, что означало женщин из небольшого городка Кария, славившихся своей исключительной красотой. Одну из Кариатид (вместе с фризами и фронтонами Парфенона) в начале 19 века, имея разрешение турецкого правительства, вывез в Англию посол этой страны в Константинополе лорд Эльгин. Поступок Эльгина настолько взволновал афинян, что вскоре родилась легенда о слышащихся в ночи звуках – плаче оставшихся на храме пяти Дочерей о своей похищенной сестре. В настоящее время все оригиналы заменены копиями. Одна из кариатид хранится в Британском музее, остальные в Музее Акрополя.
В развалинах храма Зевса Олимпийского в Акраганте найдены колоссальные мужские фигуры, поддерживающие выступы верхнего архитрава внутри храма. Эти фигуры (атланты) изображают обнаженных гигантов, стоящих в фронтальной позе с закинутыми за голову руками, поддерживающих тяжесть верхних частей.
Атлант - в древнегреческой мифологии - титан, восставший против богов, за что был наказан обязанностью поддерживать небесный свод. Устав, Атлант попросил Персея превратить его с помощью головы Медузы в камень и стал горой Атлас.
Общее строение фигур и мускулистость их свидетельствуют о той силе, которая необходима для несения нагрузки верхних частей. Высота их – около 8 м, что может служить показателем масштаба, в котором построен весь храм.
Читайте также: