Что такое фасадный замковый камень в архитектуре

Фасадный замковый (заклепной) камень в архитектуре (аграф в средневековой Западной Европе) – срединный клинчатый камень по центру арки, наличника, арочного карниза, проема, портала, архивольта или нервюры свода. При выкладке криволинейного перекрытия его устанавливают последним, потому что он уравновешивает силы бокового распора, то есть в буквальном смысле «запирает» другие камни.

Замковый камень арки
Декоративный замковый камень, установленный по центру арочного наличника. Фотография из портфолио Domoff Group

Назначение замкового камня 

Применение замкового камня основано на расчете сил, равновесие которых придает прочность всей криволинейной конструкции. Важность этой детали часто подчеркивают ее формой и размерами: аграф обычно выделяют над плоскостью арки, делают его выступающим или декорируют. Для украшения применяют горельефы, маскароны, листья аканта, волюты.

Замковые камни являются прообразом клинообразных капителей в византийском зодчестве и романике X—XII вв., а также «веерных замко́в» — группы из 3-х камней в форме трапеций, обращенных вниз короткими сторонами и установленных в определенной последовательности: большой в центре, а 2 половинчатых поменьше – по бокам.

Веерный замковый камень
Декоративный веерный замковый камень над прямоугольным дверным проемом. Фотография из портфолио Domoff Group

Ключи свода клинчатой – перевернутой трапециевидной – формы возникли одновременно с изобретением арок – во II тысячелетии до н. э., в зодчестве Древнего Востока: Месопотамии, Египта, Сирии. 

Принцип применения «замка» таков. Арки из камней или кирпича возводят симметрично, снизу вверх. Замковый камень используют, чтобы соединить две боковые опоры, и вбивают последним. Таким образом, аграф сам создает необходимый скрепляющий распор и приводит силы, действующие на опоры и дуги арки, в равновесие.

Арка из натурального камня
Фотография арки из крупных булыжников позволяет рассмотреть ее устройство: боковые опоры, пятовые и замковые камни

Существуют замковые камни, которые используют исключительно в декоративных целях, для имитации настоящих элементов. В этом случае их устанавливают накладным способом не только на порталы и наличники арочной формы, но даже на прямоугольные проемы и карнизы.

Декоративный замковый камень
Декоративные веерные замковые камни установлены над прямоугольными оконными проемами первого этажа. Фотография из портфолио Domoff Group

Разновидности замковых камней

Замковые камни можно классифицировать по ряду признаков:

1. По выполняемой функции различают конструктивные заклепные камни, смысл применения которых  заключается в распределении нагрузки, и декоративные.

2. По количеству частей аграфы бывают классическими одинарными и веерными тройными.

Разновидности замковых камней
Разновидности замковых камней от Domoff Group

3. По размеру замковые элементы условно делят на малые, средние и крупные, которые величественно выступают над фоном остальной кладки.

4. По характеру украшений. Ключи свода могут быть декорированы не только маскаронами, обережными рельефными изображениями существ и животных, но и орнаментом, гербами, монограммами архитектора, правителя или владельца здания.

Замковые камни, украшенные маскаронами
Замковые камни, украшенные маскаронами, район Адмиралтейства в Санкт-Петербурге

5. Назначение и место установки – еще один признак для классификации. По месту применения выделяют:

  • Надоконные,
  • Придверные,
  • Интерьерные;
  • Независимые арочные (для отдельно стоящих арок) изделия.
Замковый камень над входной дверью
Замковый камень установлен над дверным проемом арочной формы. Фотография из портфолио Domoff Group

Современное применение 

Применение замкового камня тесно связано со строительной механикой арок, арочных проемов, порталов и сводов, которые невозможно возвести без этого элемента. В градостроительстве перечисленные конструкции характерны для церквей, статусных общественных сооружений, аркадных галерей и проходов между зданиями, а в архитектуре в целом – для множества деталей с криволинейной поверхностью, от обрамляющих архивольтов до карнизов, наличников, преддверий и арочных перемычек внутри зданий.

Арочный наличник с замковым камнем
Арочный наличник с замковым камнем. Фотография из портфолио Domoff Group

Применение декоративных замковых камней позволяет сделать акцент на стиле.  Строгие формы с элегантным оформлением характерны для классики, а причудливо и пышно украшенные – для барокко, модерна и русского узорочья.

Правильно подобранный накладной декор придает экстерьеру дополнительную эстетику, которая делает внешний вид здания элегантно завершенным. Рынок современных строительных материалов предлагает решения из материалов различной ценовой категории: от дешевых полимеров до премиальных видов натурального камня (греческого и итальянского мрамора, карельского гранита и т. д.)

Материалы для изготовления замковых камней

Камень, дерево, алебастр (гипс), кирпич, бетон являются традиционными материалами для изготовления замковых камней. К этому списку добавляются современные полимерные композиты: стеклопластик, стеклофибробетон, архитектурный полиуретан, полистирол и ПВХ. Причиной популярности сырья, полученного искусственным путем, является доступная цена на фоне ощутимой для кошелька стоимости натуральных деталей.

Название материала Преимущества Недостатки

Дерево

Натуральный экологичный материал, податливый обработке как ручными инструментами, так и промышленным способом. Показатели прочности зависят от породы дерева; некоторые из них (парротия) сравнимы по прочности со сталью.  Неустойчивый к различным факторам материал, подверженный плесени, гниению, возгоранию и пр. Нуждается в постоянном уходе и дополнительном покрытии антипиренами, лаками, краской.

Алебастр (строительный гипс)

Быстро схватывается, отличается стойкостью к образованию трещин. Экологичный огнеупорный материал, изделия из которого обладают привлекательным внешним видом.  Не подходит для фасадного декора из-за способности впитывать влагу, недостаточно прочен для постоянных нагрузок.

Кирпич

Доступен, распространен, негорюч; обладает высоким запасом прочности к нагрузкам. Нуждается в финишной отделке. Может демонстрировать водопоглощение, что приводит к образованию трещин и снижению заявленного срока службы.

Бетон

Долговечность и доступность исходного сырья, влагоустойчивость и огнеупорность. Эстетика отлитых из обычного бетона изделий проигрывает аналогичным формам из натурального и искусственного камня. При этом бетонные детали столь же тяжелы. Прочность зависит от соблюдения технологии заливки.

Полимербетон на ПЭ смоле

Изделия отличаются легкостью, влаго- и атмосферостойкостью При воздействии открытого огня возможно возгорание из-за полиэфирных смол в составе.

Архитектурный полистирол (пенопласт)

Самая низкая стоимость по сравнению с другим сырьем. Малый вес декоративных деталей позволяет использовать их без учета нагрузки на фундамент. Процесс монтажа, в том числе своими руками, понятен и прост. Возможность быстрого изготовления архитектурных элементов по индивидуальным эскизам.  Разлагается и со временем  выделяет опасные вещества. Горюч, непрочен, хрупок. 

Архитектурный полиуретан

Высокая степень детализации декора, атмосферо- и морозостойкость. Малая масса не дает нагрузки на перекрытия. Простой монтаж. Возможность быстрой  реставрации. Потеря внешнего вида с течением времени через деформации и усадку. Требуется периодический осмотр и замена элементов, особенно если декор находится на солнечной стороне.

Стеклопластик

Показатели прочности стеклопластика сравнимы с характеристиками стали. Низкая теплопроводность, биологическая и атмосферная устойчивость.  Подвержен истираемости со временем при работе под нагрузкой с трением, проявляет водонасыщение. Пыль, образующаяся при механической обработке, канцерогенна.

Стеклофибробетон

Показатели ударной прочности, а также прочности на сжатие, изгиб и растяжение превосходят аналогичные показатели обычного бетона в несколько раз. СФБ водонепроницаем, обладает стойкостью к трещинообразованию. Это пластичный материал с высоким декоративным потенциалом. Его архитектурная выразительность органично дополнена устойчивостью к коррозии, гниению, погодным условиям и агрессивной химии. Потеря прочности с течением времени, быстрое затвердевание при укладке. Для работы со стеклофибробетоном нужна сноровка.

Госты, строительные нормы и правила на замковый камень

Название документа Что регламентирует
СП 15.13330.2020  Каменные и армокаменные конструкции Устанавливает требования к каменным и армокаменным конструкциям.
СП 70.13330.2012 Несущие и ограждающие конструкции Устанавливает требования ко всем видам несущих и ограждающих конструкций.
ГОСТ 23342-2012 Изделия архитектурно-строительные из природного камня. Дает определение замковому камню (п. 3.13), иллюстрирует основные типы ключей свода (рис. 2, п. 4.2.3) и приводит их номинальные размеры (табл. 1). Устанавливает, что изделия могут быть изготовлены в методом пиления или выкалывания (п. 4.2.2).
Типы замковых камней по госту
Типы замковых камней по ГОСТ 23342-2012
Размеры замковых камней по госту
Номинальные размеры замковых камней по ГОСТ 23342-2012

Замковые камни арок и сводов из натурального камня

Опыт обработки горной породы, обтесывания булыжников и выпиливания из них необходимых деталей накапливался в течение нескольких тысячелетий. Древние люди ценили этот материал, в первую очередь, за особую стойкость к механическим, биологическим и атмосферным воздействиям, и исключительную долговечность.

Замковый камень на горизонтальном перекрытии
Замковые камни украшают наличники прямоугольной формы. Фотография из портфолио Domoff Group

Натуральная текстура камня обладает особой эстетикой, потому что образуется разнообразными вкраплениями зерен минералов. Их окраска отличается богатой палитрой. Например, мрамор бывает не только черным и белым, но и серым, коричневым, розовым, зеленым, желтым и даже синим. Окраска гранита, в свою очередь, может быть не только серой, но и красноватой (лезниковский, капустянский), бурой (токовский), черной (габбро), а также с  цветными вкраплениями разного размера. 

Замковый камень в архитектуре
Декоративный веерный замковый камень. Фотография из портфолио Domoff Group

Вдохновляющие примеры установки и украшения замковых ключей из камня можно без труда найти на улицах Санкт-Петербурга. Классицизм, плавно погасивший всплеск петровского барокко, поддержал применение аграфов, которые перешли в последующие за ним стили. Примечательно, что замковые камни стали также применять для украшения различных горизонтальных балочных перекрытий, где с точки зрения строительной механики таких элементов быть не должно.

Таким образом, в назначении фасадной замковой детали произошло явное смещение от конструктивности к декоративности.

Замковый камень
Тройной замковый камень из известняка установлен по центру арки. Фотография из портфолио Domoff Group

Замковые камни могут быть изготовлены  как с простой огранкой, так и с декором по индивидуальному эскизу. Расположенные в вершинах арочных окон, порталов и дверных проемов, эти архитектурные элементы могут стать оберегом и хранителем семейного герба. Заказать изготовление и выбрать тип горной породы вы можете на странице фасадного декора «Замковые камни» от Domoff Group.