Конструкции 2
Архитектура Западной Европы. Средние века > Романская и готическая архитектура Восточной и Северной Европы > Материалы и конструкции
С точки зрения истории готических конструкций заслуживает специального внимания обрушение нефа собора в Бовэ. Представление о ходе его постройки дает альбом Виллара, где изображен незаконченный Реймский собор, начатый в 1212 г. Из рисунка видно, что сначала выкладывали устои большого свода и одновременно с ними контрфорсы. Доведя кладку до уровня пят, соединяли эти последние затяжками.
Затем строили крышу, под защитой которой происходила кладка сводов большого нефа. Одновременно со сводами выкладывались аркбутаны, которые принимали на себя распор лишь после того, как снимались затяжки. Только тогда, когда кладка заканчивала осадку, устанавливались монолитные наружные колонки.
Последовательность сооружения готических соборов
1 — работы первой (штрих) и второй (пунктир) очереди в Реймском соборе; 2—рисунок Виллара д’Оннекура, изображающий незаконченную боковую стену среднего нефа Реймского собора (еще не поставлены монолитные стволы колонок между выступающими из кладки простенков капителями и базами)
1 — работы первой (штрих) и второй (пунктир) очереди в Реймском соборе; 2—рисунок Виллара д’Оннекура, изображающий незаконченную боковую стену среднего нефа Реймского собора (еще не поставлены монолитные стволы колонок между выступающими из кладки простенков капителями и базами)
Последнее обстоятельство доказывается тем, что Виллар на местах колонок изображает одни капители, совершенно не показывая стволов. Такой прием Шуази объясняет пониманием средневековыми архитекторами того, что монолитные элементы, работающие на сжатие, можно ставить на место лишь после того, как закончились осадочные процессы.
К вопросу о разрушениях собора в Бовэ
1 — состояние аркбутана при разных положениях линии давления: а — при прохождении ее в ядре сечения (средней трети); б — при выходе ее за внутреннюю поверхность арки (интрадо); в — при выходе ее за внешнюю поверхность арки (экстрадо);
2 — нависающий пинакль церкви в Дижоне; 3 — первоначальная конструкция контрфорсов собора в Бовэ (М — камень, потерявший устойчивость после разрушения подпиравших его колонок ); 4 — колонки, подвергнувшиеся разрушению; 5 — замена ненадежных колонок сплошной каменной кладкой
1 — состояние аркбутана при разных положениях линии давления: а — при прохождении ее в ядре сечения (средней трети); б — при выходе ее за внутреннюю поверхность арки (интрадо); в — при выходе ее за внешнюю поверхность арки (экстрадо);
2 — нависающий пинакль церкви в Дижоне; 3 — первоначальная конструкция контрфорсов собора в Бовэ (М — камень, потерявший устойчивость после разрушения подпиравших его колонок ); 4 — колонки, подвергнувшиеся разрушению; 5 — замена ненадежных колонок сплошной каменной кладкой
Когда в 1225 г. были возведены свод и контрфорсы, возникло опасение, что последние могут быть опрокинуты распором, переданным двухъярусными аркбутанами. Тогда строитель применил стоявший перед его глазами прием из практики законченного в том же году кафедрального собора в Дижоне. Созданный этим приемом опрокидывающий момент внутрь постройки устранял затруднение.
Строитель собора в Бове использовал примененный в Дижоне принцип в несколько видоизмененной форме. Часть передаваемого двухъярусным аркбутаном распора он погасил опрокидывающим моментом второго вспомогательного контрфорса, возведенного на устое бокового нефа напуском, и передал оставшуюся часть усилия большому контрфорсу таким же двухъярусным аркбутаном, но много меньшего пролета. Виолле ле Дюк считал, что в этом решении «строитель Бове дал доказательство беспримерной дерзости и в то же время редкой проницательности».
Причиной разрушений собора в Бове явилась, по-видимому, преждевременная установка монолитных колонок, фланкировавших, по обыкновению той эпохи, подпираемый аркбутаном устой. После осадки каменной кладки они оказались чрезмерно нагруженными и поэтому обломились. Это вызвало перелом лежавшей на них каменной плиты, которая поддерживала второй ярус колонок.
Тогда покачнулся и начал сползать со своей постели массивный блок, в который упирался замок нижнего аркбутана. Блок надавил на арку, не рассчитанную на такое усилие, вызвав тем самым ее выпучивание. Лишившийся прежнего упора верхний аркбутан ослабел и опустился. Равновесие всего здания было настолько нарушено, что для устранения угрозы его полного обрушения пришлось немедленно произвести дополнительные работы. Дело было поправлено заменой монолитных колонок столбами обычной каменной кладки такого сечения, какое имели обрушившиеся ажурные колоннады.
С целью удаления больших количеств воды и снега, а также для уменьшения распора стропильной фермы, не имевшей настоящей затяжки, на севере средневековой Европы устраивали крутые крыши. В новой системе крыш на стропилах, построенных по принципу «карточного домика», пришлось столкнуться с опасностью прогиба стропильных ног и их опрокидывания под действием ветра и нагрузок от распора. Прогиб преодолели при помощи ригелей, опрокидывание — скреплением бабок всех ферм специальной продольной фермой, распор — применением мауэрлатов и затяжек, расположенных через известные промежутки между фермами, их не имеющими. Употребление продольной фермы сделало излишним коньковый брус.
Рисунки из альбома Виллара д’Оннекура
1 — «При помощи подпорки этого рода вы можете выпрямить дом, который наклонился на бок. Он перестанет быть тогда нависшим»; 2. а — «Этим способом измеряют ширину реки, не переходя ее»; б — «Этим способом определяют ширину удаленного (недоступного) окна»; 8 — «Вы можете таким образом работать на башне или на доме при помощи лесов небольших размеров»; 4 — «И если вы хотите видеть хорошие легкие стропила для деревянного свода, обратите внимание на это»; 5 — «Так определяют высоту башни»; 6 — «Здесь вы можете видеть один из столбов башни церкви Реймса и один из таковых же между двумя клуатрами»; 7 — «Вот [профили] капелл, ... окон, средников, стрел сводов, двойных арок и щековых арок»; 8 — «Никогда и нигде я не видел башни, подобной башне в Лане»; 9 — Контрфорсы собора в Реймсе; 10 — «На этой странице вы можете видеть наружный фасад капелл церкви Реймса, так же как они [выглядят] от баз до вершины»; 11 — «Вот чертеж капелл церкви Реймса и как они разделены на ярусы»
1 — «При помощи подпорки этого рода вы можете выпрямить дом, который наклонился на бок. Он перестанет быть тогда нависшим»; 2. а — «Этим способом измеряют ширину реки, не переходя ее»; б — «Этим способом определяют ширину удаленного (недоступного) окна»; 8 — «Вы можете таким образом работать на башне или на доме при помощи лесов небольших размеров»; 4 — «И если вы хотите видеть хорошие легкие стропила для деревянного свода, обратите внимание на это»; 5 — «Так определяют высоту башни»; 6 — «Здесь вы можете видеть один из столбов башни церкви Реймса и один из таковых же между двумя клуатрами»; 7 — «Вот [профили] капелл, ... окон, средников, стрел сводов, двойных арок и щековых арок»; 8 — «Никогда и нигде я не видел башни, подобной башне в Лане»; 9 — Контрфорсы собора в Реймсе; 10 — «На этой странице вы можете видеть наружный фасад капелл церкви Реймса, так же как они [выглядят] от баз до вершины»; 11 — «Вот чертеж капелл церкви Реймса и как они разделены на ярусы»
Необходимость перекрывать своды, поднимающиеся выше уровня стен, вскоре заставила перейти от горизонтальной затяжки к двум пересекающимся подкосам. Такая конструкция изображена в альбоме Виллара д’Оннекура. Однако впоследствии, стремясь обеспечить наибольшую жесткость, строители стали нагромождать на эту конструкцию затяжки, ригели, бабки и подкосы. Сравнение ферм Фрейбургского собора и собора в Вигене, из которых один строился с 1250 по 1370 г., а другой с 1300 по 1400 г., выявляет основную линию развития средневековой стропильной фермы. Завершением ее являются стропила церкви в Марбурге (1400—1500 гг.), представляющие собой шпренгельно-подвесную систему, основанную на трапецеидальной конструкции, которая при наличии угловых шарниров может оказаться неустойчивой. Для придания узлам жесткости в этой ферме применены угловые подкосы.
Эволюция стропильной фермы
1 — стропила Фрейбургского собора (1250—1370 гг.); 2, 3 — стропила собора в Бингене (1300—1400 гг.); 4 — стропила церкви иезуитов в Кобленце (1400—1500 гг.); 5 — стропила церкви замка в Мейзенгейме (1400—1500 гг.); 6 — стропила церкви в Марбурге (1400—1500 гг.)
1 — стропила Фрейбургского собора (1250—1370 гг.); 2, 3 — стропила собора в Бингене (1300—1400 гг.); 4 — стропила церкви иезуитов в Кобленце (1400—1500 гг.); 5 — стропила церкви замка в Мейзенгейме (1400—1500 гг.); 6 — стропила церкви в Марбурге (1400—1500 гг.)
Заслуга выяснения конструктивного значения всех основных архитектурных элементов готики — стрельчатой формы арок, малого сечения опор, большой толщины растворных швов, применения нервюрного свода, подпружных арок, контрфорсов, аркбутанов и пинаклей — принадлежит Виолле ле Дюку, реставрировавшему многочисленные средневековые постройки и составившему десятитомный словарь по архитектуре Франции XI—XVI столетий.
Однако около 30 лет тому назад Поль Абрахам объявил «мифами» все утверждения Виолле ле Дюка и поставил ему в вину, будто тот признавал за каменной кладкой свойство «сопротивляться изгибу» и «растягивающим усилиям, которые она не может выдержать»; за тяжелым каменным столбом — возможность будто бы «вращаться» на своей опоре, а за конструкцией — «способность реагировать и искать в пространстве положения равновесия». Абрахам договорился до утверждения, что «конструкция зданий только и может быть объяснена поисками декоративных эффектов...». «Приходилось следовать моде, капризам вкуса, которые играли и всегда будут играть в архитектуре большую роль, чем техника, дающая средства к их осуществлению». В качестве иллюстрации своего неверного тезиса он привел как раз собор в Бове, который будто бы «разрушился не потому, что ученый теоретик перешел за пределы возможного, а потому, что гениальный художник был предан несовершенной техникой своего времени».
Единственным доводом Абрахама против «способности здания искать в пространстве положение равновесия» было утверждение, будто понятие шарнира неприменимо к кафедральным соборам, так как это потребовало бы признания за каменной кладкой свойства сопротивляться изгибающим усилиям, какого-де она на самом деле не имеет. И для большей убедительности он добавил, что опоры не могут «качаться» и «вращаться» на своих базах, как это, по его словам, допускал Виолле ле Дюк. Профессор курса строительных конструкций в Парижской специальной архитектурной школе, Шарль Майар, разбил эту аргументацию ссылкой на то, что в действительности опоры могут наклоняться и наклоняются вследствие неоднородности основания или анормального давления, или ошибки в проектировании. Это возможно в том случае, если вызванные перемещением опоры деформации швов кладки «не нарушают устойчивости жизненных органов здания».
«Все конструкции дают осадку, — писал он, — и все конструкторы это знают, и нет критиков, которые бы это игнорировали, нет лентяев, которые бы этого не изучали». При этом Майар сослался на известного французского инженера, автора смелого проекта железобетонной башни около Парижа высотой в 2000 м Анри Лосье, который в своем докладе на конференции гражданских инженеров образно рассказал, как сооружение в процессе осадок «пускает в ход все средства, чтобы сохранить свое существование, как это сделал бы живой организм». Силы направляются туда, где материал, менее пострадавший или находящийся в большом избытке, еще оказывает сопротивление, и эти участки берут на себя все, что могут, чтобы помочь соседям.
Один из корифеев нашей отечественной строительной механики, В.Л. Кирпичев говорил: «Так как клинья свода, при только что положенном, еще не отвердевшем растворе, имеют некоторую подвижность, то они могут установиться в таких положениях, которые удовлетворяют устойчивости».
Ошибочность концепции Поля Абрахама Майар показал разбором лишь двух затронутых этим критиком Виолле ле Дюка вопросов: о технической бесполезности подпружной арки и о способности сооружения «искать в пространстве положение равновесия». В качестве единственного наукообразного аргумента против технической трактовки подпружной арки Абрахам выдвинул утверждение, что каждое элементарное полукольцо цилиндрического свода работает совершенно независимо от его соседей. Поэтому-де подпружина, способная нести только сама себя, не может усилить расположенную на ней конструкцию. Майар показал, что с теоретической точки зрения такой аргумент равнозначен явно нелепому представлению о независимости работы, например, балки и каждой из ее опор. Практически он опроверг Абрахама тем фактом, что в Суассонском соборе, где один из столбов буквально раскрошился, пяты двух когда-то опиравшихся на него арок более ста лет находятся навесу. Майар разъяснил, что даже ошибочной теорией независимой работы соседних полуколец свода никак нельзя обосновать техническую бесполезность подпружной арки. Уже одно то, что сечение полукольца, в состав которого она входит, выше сечений соседних полуколец, делает его более прочным.