CC BY
15
УДК 696.121
ГАРГУЙЛЬИ - КАК ЭЛЕМЕНТ ВОДООТВЕДЕНИЯ ДОЖДЕВЫХ
ОСАДКОВ
И.Б. Мартынова, Е.А. Нелюбина
GARGUYLES - AS AN ELEMENT OF RAINWATER DRAINAGE
I.B. Martynova, E.A. Nelyubina
Аннотация. Рассмотрены устройства для отведения дождевых осадков с крыш зданий городов средневековой Европы при помощи водовыпусков, называемых «гаргуйлями». Рассчитана дальность отлёта струи, стекающей с крыши, в зависимости от высоты здания, напора воды на выходе и угла наклона к горизонту выходной части трубы, оформленной с использованием таких декоративных элементов.
Ключевые слова: гаргуйлья; дождевые осадки; водоотведение; защита фасадов.
Abstract. Considered a device for the diversion of rain from the roofs of buildings of medieval Europe with the help of water outlets, called "garguyle". The departure distance of the jet flowing from the roof was calculated, depending on the height of the building, the pressure of the outlet water and the angle of inclination to the horizon of the outlet part of the pipe, decorated with the use of decorative elements.
Keywords: garguilla; rainfall; drainage; facade protection.
Введение
Для отвода дождевых стоков с крыш зданий c целью защиты от влаги кладки фундаментов и стен применялись различные решения на протяжении многих столетий. На готических храмах Европы для этой цели использовали гаргуйльи, являющиеся завершающей частью водосточных желобов (фотографии на рис. 1, 2, 3, 4, 9, 10 сделаны одним из авторов).
Рисунок 1 - Гаргуйль собора святого Вита в Праге
Кроме своей практической функции гаргуйльи являлись архитектурным элементом, украшающим готические соборы, и в котором был заключен определенный религиозный (как символы деяний и грехов человека) или бытовой (охранный или
защитный) смысл. Каждая гаргуйль эксклюзивна, ни на одном храме нет повторяющихся этих скульптур. Их изготовление полностью определялось лишь фантазией автора [1].
Слово «гаргуйль » является производным от латинских слов gurgulio - дыхательное горло; gula - глотка, горло; gurges - водоворот, пучина [1]. Выпуск водосточных желобов оформлялся в виде причудливых фантастических персонажей: драконов, змей; различных животных и птиц, полулюдей - полуживотных и вполне реальных смешных, страшных, агрессивных людей: шутов, монахов и т.д. [2].
Перпендикулярная к стене и сильно выдвинутая вперед по отношению к ней гаргуйль выполняла свою функцию - через ее глотку, как направляющую потока, выливалась дождевая вода (осадочная влага) на некотором расстоянии от стен (рис. 2). Установка гаргуйлий в местах конструкции, отодвинутых от стен, на краю вертикальных
Рисунок 2 - Гаргуйльи собора святого Вита в Праге
выступов (контрфорсах) и в углах башен, обеспечивали отвод водяных стоков от фасада (рис. 3). Одного слива для больших зданий не хватало, поэтому использовали группы таких водостоков. Со временем большие гаргуйльи, собирающие воду с значительных площадей крыш, заменили равномерно расставленными по длине жёлоба более мелкими. Это позволило разделить дождевой сток на большое количество более тонких струй, что было менее опасным для сохранения конструкции и способствовало выполнению самой скульптуры более легкой и изысканной (рис. 4). Следует отметить, что порой со стороны неважных, с точки зрения обзора, видовых точек зданий гаргуйльи имели простую форму, например, в виде простых каменных лотков.
Рисунок 3 - Гаргуйльи на контрфорсах собора святого Вита в Праге
Рисунок 4 - Гаргуйльи, равномерно расположенные по фасаду собора святого Вита в
Праге
В статье определялась дальность отлета струи L дождевой воды, выходящей из глотки гаргуйльи, как направляющей потока, от следующих параметров: высоты падения струи (высоты здания) - y; угла наклона глотки гаргуйльи - а; и напора - H, определяемого высотой столба воды в вертикальной части, подводящей к гаргуйлье трубе (рис. 5).
Рисунок 5 - Водовыпуск с горизонтальным отводом струи (а° = 0)
Дальность отлета струи определялась в зависимости от трех параметров: высота падения «у» в пределах 10...40 м; угла наклона носка водоотводящей части трубы («глотки» гаргульи) «а» в пределах 0.60°; напора воды «Н» в пределах 1.4м. Напор рассматривался как высота воды в вертикальной части водосточной трубы. При назначении напора не учитывались такие факторы как интенсивность и обеспеченность дождя, площадь поверхности крыши, в которой формировался сток, диаметр трубы и другие конструктивные особенности.
Дальность отлета струи L определялась без учета сопротивления воздуха и аэрирования струи.
Дальность отлета струи L при угле наклона к горизонту носка водоотводящей трубы а=0° (рис. 5) по формуле [3]:
L = V,
ср
N
2 У/
9
При углах наклона носка 30° и 60° дальность отлета L определялась совместным решением уравнений [4]:
У — vcp 1 £ 1 sina + ^^ /2 L = vcp ■ t • с о s а,
где: t - время падения струи при заданных высоты падения струи «у» и угле наклона носка «а».
vcp = (рл[2дН
При определении средней скорости дождевой струи на выходе из трубы потери учитывались коэффициентом скорости - ф. В расчетах принято значение коэффициента ф=0,95. Дальность отлета струи L=f(y, а) при напоре H=lм приведена в таблице 1.
Таблица 1 - Дальность отлета струи L, м
Угол наклона носка а° Высота падения струи у , м
10 20 30 40
0 6,0 8,5 10,4 12,0
30 4,5 6,6 8,3 9,6
60 2,0 3,6 4,5 5,3
Дальность отлета струи L=f(y, а) при напоре H=2 м приведена в таблице 2.
Таблица 2 - Дальность отлета струи Ь, м
Угол наклона носка а° Высота падения струи у , м
10 20 30 40
0 8,5 12,0 14,7 17,0
30 6,2 9,0 11,3 13,2
60 3,0 4,6 6,0 7,1
Дальность отлета струи Ь=/(у а), при напоре Н = 4 м приведена в таблице 3.
Таблица 3 - Дальность отлета струи Ь, м
Угол наклона носка а° Высота падения струи у , м
10 20 30 40
0 12,0 16,9 20,8 24,0
30 7,7 11,9 15,2 17,9
60 3,7 5,9 7,8 9,3
Результаты расчетов проиллюстрированы на рисунках 6-8.
У рм
О' I | I I
5 Ю 15 20 I, м
Рисунок 6 - Зависимость дальности отлёта струи от высоты падения
5 10 15 20 1_,м
Рисунок 7 - Зависимость дальности отлёта струи от угла наклона трубы
Рисунок 8 - Зависимость дальности отлёта струи от напора на выходе из отверстия
Кроме трех рассмотренных факторов (у, Н, а) на дальность отлета струи при отводе дождевого стока с крыш будет оказывать большое влияние скорость и направление ветра, а также распад струи за счет захвата воздуха.
При высотах небольших порядка 20-30 м, напорах 1-2 м (высота водосточной трубы) и угле наклона ее к горизонту дальность отлета струи все же оказывается недостаточной для защиты стен от влаги и в то же время достаточно большой, чтобы при узких улицах средневековых городов долетать до противоположной стороны (рис. 9).
Рисунок 9 - Ширина улицы у собора святого Вита в Праге
Рисунок 10 - Современный отвод дождевых стоков на соборе святого Вита в Праге Заключение
Гаргуйльи при отсутствии вертикального сброса дождевой воды к отмостке здания, не смогли выполнить возложенную на них задачу и в достаточной степени защитить от
влаги штукатурные фасады зданий. Для отведения воды с крыш стали использовать водосточные желоба по периметру крыши и водосточные трубы в их современном виде (рис. 10). Гаргуйльи остались только как элементы архитектуры.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гаргульи, химеры и прочая гротескная нечисть. [Электронный ресурс]. URL: https://gorbutovich.livejoumal.com/17062.html (дата обращения: 09.03.2019).
2. Латинско-русский словарь / ред. А.М. Малинин. Mосква: Изд-во иностранных и национальных словарей. 1952. 764 с.
3 Агроскин И.И. Гидравлика. Москва: Госэнергоиздат, 1950. 439 с.
4. Киселёв П.Г. Справочник по гидравлическим расчётам. Москва: Энергия, 1972. 312с.
REFERENCES
1. Gargul'i, himery i prochaya grotesknaya nechist' [Gargoyles, chimeras and other grotesque vermin]. [Electronic resource]. URL: https://gorbutovich.livejoumal.com/17062.html (the date of the appeal: 09.03.2019)
2. Latinsko-russkij slovar'. Red. A.M. Malinin [Latin-Russian dictionary. Ed. A.M. Malinin]. Moscow: Publ. house foreign and national dictionaries. 1952. 764 p.
3. Agroskin I. I. Gidravlika [Hydraulics]. Moscow: Gosenergoizdat, 1950. 439 p.
4. Kiseljov P.G. Spravochnik po gidravlicheskim raschjotam [Handbook of hydraulic calculations]. Moscow: Energija Publ., 1972. 312 p.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Мартынова Ирина Борисовна Калининградский государственный технический университет, г. Калининград, Россия, доцент, кандидат технических наук. E-mail: i_martynova@mail.ru
Martynova Irina Borisovna Kaliningrad State Technical University, Kaliningrad, Russia, Associate Professor, Candidate of Technical Sciences.
E-mail: i_martynova@mail.ru
Нелюбина Елена Андреевна Калининградский государственный технический университет, г. Калининград, Россия, доцент, кандидат технических наук. E-mail: elena.nelyubina@klgtu.ru
Nelyubina Elena Andreevna Kaliningrad State Technical University, Kaliningrad, Russia, Associate Professor, Candidate of Technical Sciences.
E-mail: elena.nelyubina@klgtu.ru
Корреспондентский почтовый адрес и телефон для контактов с авторами статьи: 236022, Россия, Калининград, Советский пр., 1, КГТУ, ГУК, каб. 372. Нелюбина Е.А.
8(4012)99-53-37
