Строительная техника Византии

Глава «Строительная техника Византии». «Всеобщая история архитектуры. Том 3. Архитектура Восточной Европы. Средние века». Автор: Милонов Ю.К.; под редакцией Яралова Ю.С. (ответственный редактор), Воронина Н.Н., Максимова П.Н., Нельговского Ю.А. Москва, Стройиздат, 1966

Техническое наследство Римской империи
Архитектурно-строительная энциклопедия византийской эпохи
Вероятные методы расчёта
Строительные материалы
Строительные конструкции
Проектирование и производство строительных работ
Техническое наследство строительного искусства византийцев

1. Техническое наследство Римской империи

Архитекторы феодальной Византии получили от рабовладельческой Римской империи богатое техническое наследство. Оно заключалось в применении тесаного естественного камня, обожженного кирпича и трамбованного бетона, в употреблении распорных арочных конструкций, в том числе и купольных, наконец, в использовании больших масс строительных рабочих.

Специфическим римским строительным материалом был бетон, представлявший собой смесь щебня с раствором, получаемую путем послойного укладывания в опалубку этих составляющих с последующим втрамбованием слоя заполнителя в слой вяжущего. Таким способом римляне получали жёстко-плотный состав жирности 1:3. В качестве вяжущего они применяли известково-пуццолановый цемент, приготовлявшийся смешением одной части пушонки с двумя частями вулканического пепла, или известково-цемяночный цемент из смеси пушонки и цемянки в равных количествах. Известь выжигали из чистого известняка, свободного от глинистых примесей. При гашении большим количеством воды она давала воздушное вяжущее. Гидравлические свойства ему придавали перечисленные добавки. Известково-пуццолановый цемент, судя по современным данным, мог обладать активностью до 150 кг/см², а известково-цемяночный — до 100. Если это было действительно так, то на первом при низком качестве тогдашнего способа перемешивания могли получить бетон примерно марки 50, а на втором — марки 30. При таких марках римские инженеры могли строить сооружения постоянного сечения высотой на известково-пуццолановом цементе примерно до 56 м, а на цемяночном — до 30 м.

1. Структура римского бетона

2. Конструкция римской опалубки

Античные бетонные своды — коробовый, крестовый или купольный — состояли из пластов трамбованного бетона, уложенного в деревянную опалубку, одетую сверху составлявшим как бы свод настилом из керамических плит и несущую выполненные из кирпича ребра, которые образовывали пространственную решетку. Эти ребра составляли керамический каркас, утопленный в теле бетона, а плитки оставались после удаления опалубки в качестве готовой облицовки. Шедевром римской бетонной техники был Пантеон, купол которого имел диаметр 43,5 м.

Строительными рабочими в Риме были целые армии государственных рабов, в большинстве своем не имевших специальной квалификации, и, кроме того, в сравнительно небольшом количестве свободные ремесленники, состоявшие членами принудительных корпораций, работавшие в порядке выполнения государственной повинности. Рабы были организованы по образцу римских легионов в декурии (подразделение конницы, близкое к эскадрону), находившиеся под командой декурионов-десятников. Они били щебень, толкли цемянку, заливали в опалубку раствор, засыпали заполнители, втрамбовывали одно в другое, а также выполняли различные переноски и подноски. Члены корпорации были связаны круговой порукой, наследственной обязанностью сына следовать профессии отца и подвергались за уклонение от повинности таким же преследованиям, как беглые рабы. Вместе с квалифицированным меньшинством рабов они выполняли работы, требовавшие специальных навыков, такие, как сооружение опалубки, затворение раствора, отделка зданий. Они подчинялись своим председателям, называвшимся «патронами» и избиравшимся на 5 лет. Нередко на строительстве использовались воинские части. Господство принудительного труда и наличие большого контингента рабов и корпорантов позволяли римлянам проводить гигантские работы по сооружению дорог, акведуков, терм и крепостей, не считаясь с трудовыми затратами и не смущаясь трудоемкостью конструкций. Примером римского масштаба строительных работ может служить амфитеатр Флавиев, известный под названием Колизея, на сооружении которого было занято не менее 12000 рабов.

В какой степени Византийская империя была способна воспользоваться этим техническим наследством, ясно из простого сопоставления трудоемкости бетонной и кирпичной кладки. По урочному положению 1883 г., которое отражало очень древний ремесленный уровень строительной техники, приготовление и укладка 1 м³ бетона на щебне требовали 4,1 чел.-дня камнебойца-бойщика щебня, 0,8 чел.-дня каменщика и 13,6 чел.-дня рабочего. В то же время 1 м³ кирпичной кладки требовал 10,2 чел.-дня кирпичника, 3,1 чел.-дня каменщика и 6,1 чел.-дня рабочего. Таким образом, кирпич при увеличении в 4 раза затрат квалифицированной рабочей силы уменьшает расход неквалифицированной почти в 3 раза.

Между тем византийская эпоха была временем, когда массовый, преимущественно неквалифицированный рабский труд утратил ту исключительную роль, которую он играл в хозяйстве античного мира. Нет точных данных о том, как уменьшилось за это время количество государственных рабов. Однако о потере рабским трудом своего прежнего значения красноречиво говорит законодательство, в частности запрещение императором Константином (IV в.) казнить рабов и отделять путем продажи детей от родителей, братьев от сестер, мужей от жен, а также предоставление рабовладельцам права отпускать рабов на волю в церкви в присутствии епископа, не оформляя это никаким специальным юридическим актом. Наконец, император Юстиниан (VI в.) отменил возрастной ценз, связывавший рабовладельцев в праве добровольного освобождения рабов. Красноречивым показателем нового положения рабского труда явился рост рыночной цены раба со 125 г золота в III столетии до 250 г к годам правления Юстиниана.

Вполне естественно, что Византийская империя приняла из античного технического наследства лишь кирпич, штучную кладку из этого материала и применение труда корпорантов, но не воспользовалась ни бетоном, ни трамбованными конструкциями, ни военизированной организацией строительных работ.

2. Архитектурно-строительная энциклопедия византийской эпохи

До последнего времени было распространено мнение, что византийская эпоха не имела такой архитектурной энциклопедии, какой, являлся для античного мира труд Витрувия. Поэтому казалось, что особенности строительной техники Византии можно выяснить только путем изучения сохранившихся памятников да по разрозненным высказываниям историков и писателей, современников сооружения этих зданий, не всегда, однако, бывших достаточно осведомленными в техническом существе дела. Основываясь на том, что советник готского короля Теодориха, сенатор Кассиодор, излагает некоторые места витрувиева трактата, и учитывая, что он был основателем монастыря Монте Кассино, в библиотеке которого в XV в. найден первый экземпляр этого труда, и что Равенна, где он жил, с 558 по 752 г. находилась под властью Византии, допускают, что византийские строители пользовались этим античным руководством. Это правдоподобно, поскольку в письмах Кассиодора содержится целый ряд указаний по строительному делу, обращенных к смотрителю дворца готских королей. Упоминание историком Прокопием книги Аполлодора из Дамаска «Об искусстве разрушения городов» (Полиоркетика) дает основание предполагать знакомство строителей и с этим сочинением.


3. Производство строительных работ в Древнем Риме	4. Листы энциклопедии Исидора Севильского, посвященные архитектуре

Однако в византийскую эпоху появился и оригинальный труд гиспалензийского (севильского) епископа Исидора «20 книг начал, т. е. истинных знаний», написанный на рубеже VI и VII столетий. В этом сочинении содержатся многочисленные сведения по архитектурно-строительному делу, отражающие его теоретическую трактовку в юстиниановский период.

Возможны возражения, что труд Исидора относится к византийской эпохе только хронологически, но, написанный в Испании и на латинском языке, должен рассматриваться как продукт западноевропейской, позднеримской культуры. Эти возражения нельзя признать убедительными. Во-первых, латинский язык во времена Юстиниана и его ближайших преемников до VII в. еще являлся государственным языком Византийской империи. На нем издавались юридические акты, в том числе и знаменитый Гражданский кодекс этого императора, правда тут же переводившиеся на греческий. Во-вторых, и Картагена, где Исидор родился в 570 г., т. е. через 5 лет после смерти Юстиниана, и Севилья, где он жил, были присоединены в царствование этого императора к Византийской империи, в составе которой Севилья оставалась до самого момента завоевания ее арабами в 712 г. В-третьих, автор, судя по всему, хорошо знал греческий язык и признавал приоритет этой культуры, что выразилось в его постоянном стремлении раскрыть греческое происхождение почти всех архитектурно-строительных терминов. Говоря о Константинополе, он признает, что этот город по своему значению и влиянию равнозначен только одному Риму и благодаря своему положению между Адриатикой и Пропонтидой является складом богатств морями суши. Поэтому Константинополь — такая же столица Восточной империи, как Рим Западной. О силе влияния Византии в VII в. на Испанию, даже в ее части, оставшейся в руках вестготов, говорит факт реорганизации вестготским королем Рецесвинтом в 654 г. государственного аппарата и права по византийскому образцу.

Главы Исидорова труда, касающиеся архитектурно-строительного дела, представляют собой небольшую, вполне законченную техническую энциклопедию.

Глава об общественных зданиях, перечисляющая 37 видов этих последних, упоминает о башнях, маяках, банях, клоаках (канализация), цирках, театрах, гимнасиях (спортивных залах). В главе о жилищах называются 17 видов построек и их элементов. Среди них дома, палациумы (особняки), спальни, гостиные, столовые. Раздел о священных постройках содержит описание 18 объектов, в числе которых храмы, базилики, монастыри, алтари. Отдельно описываются хранилища — арсеналы, сокровищницы, библиотеки, аптеки. Из производственных помещений Исидор упоминает эргастерии (промышленные предприятия), мельницы, пекарни, плавильни, давильни. Специальный раздел посвящён входам. Здесь говорится о вестибюлях, портиках, дверях, окнах, воротах, дверных створках, косяках и петлях, о порогах и запорах. В главе об укреплениях рассматриваются валы, частоколы, городские стены, изгороди. Есть специальные разделы о шатрах и палатках, а также о гробницах, в числе которых монументы, курганы, саркофаги, мавзолеи. Из сельских построек Исидор упоминает дачи и хижины. Он описывает еще дороги: мощёные и немощёные, военные, общественные и частные. Специально останавливается на стадионах.

В «Началах» даётся подробная характеристика строительных материалов — 19 пород леса, 7 пород камней, причём для мрамора перечислено 17 видов. Излагаются сведения о гравии, щебне, песке, извести и глине, а также вулканической пыли из района Путтеол.

Специальная глава посвящена частям зданий. Здесь содержатся данные о фундаментах, стенах, арках, сводах, куполах, апсидах, колоннах со специальной характеристикой баз и капителей, об архитравных перекрытиях.

В отдельных главах описан инструмент строителей и дана характеристика квалификации каменщиков и плотников. В разделе об инструментах очень выпукло проявляется практическое назначение сообщаемых Исидором сведений. Так, например, говоря о наугольнике, он не ограничивается выяснением греческого происхождения термина «норма», обозначающего этот инструмент, и указанием на то, что без него невозможно соорудить ничего прямоугольного, но поясняет, как этот инструмент изготовить из двух линеек длиной по 2 фута и третьей в 1 фут и 10 унций (двенадцатых долей фута, получивших потом название дюйма).

Общая теоретическая концепция Исидора сводится к трактовке архитектуры в трёх аспектах: «расположения», «конструкции» и «красоты». Здесь видна прямая зависимость от Витрувия, хотя автор его нигде не упоминает. Определяя «расположение» как «чертёж строительной площадки или основания и фундаментов», он имеет в виду витрувиеву «пользу», которая, по мнению этого автора, «достигается... расположением помещений». Трактуя «конструкцию» как «устройство, обеспечивающее устойчивость постройки благодаря связи камнем, глиной, деревом или взаимной перевязкой», Исидор, по сути дела, повторяет Витрувия, говорившего, что «прочность» достигается закладыванием «сквозь... толщу стен брусьев из обожженного... дерева, чтобы... связанная с обеих сторон этими брусьями, как скрепами» стена «навеки сохраняла» свою целость, а также перевязкой швов кладки, так как «не грудой, а рядами выложенное сооружение может навеки остаться без порчи, потому что постели камней и швы их, приходясь друг на друга и образуя перевязку, не разопрут сооружения и не дадут отклониться в другую сторону столбикам». Красоту Исидор определяет как то, «что придаётся зданиям для украшения и изящества, а именно: отделанные золотом наборные потолки, пиленые мраморные плиты и цветная живопись». И по Витрувию она «достигается приятным и нарядным видом сооружения». Таким образом, исидоровы расположение, конструкция и красота соответствуют витрувиевым пользе, прочности и красоте.

Но где автор VII в. буквально повторяет своего античного предшественника, так это в рецептах обжига извести и испытания пригодности песка для раствора. «Известь из твердого белого камня, — говорит он, — лучше для кладки, а из мягкого — для штукатурки». «Испытание [песка] такое: если сжатый в руке скрипит, или насыпанный на чистую одежду не оставляет сора».

Однако архитектурно-строительная часть энциклопедии Исидора, как видно даже из простого перечня содержания его глав, не является компиляторским пересказом Витрувия. Она представляет собой совершенно самостоятельное и по несколько иной системе выполненное изложение строительной науки VI—VII столетий.

Этот первоисточник до сих пор был недостаточно изучен и освещен в современной специальной литературе. А между тем он требует к себе нисколько не меньшего внимания, чем его античный прототип.

3. Вероятные методы расчёта

У Витрувия ещё нет даже признаков количественного механического расчета ни сооружения в целом, ни отдельных его элементов. В своем трактате он излагает содержание тридцатой главы «Механических проблем» — сочинения, вышедшего из аристотелевской школы, в котором разбирается схема распределения усилий, аналогичная тому их распределению, что имеет место в балочно-стоечной конструкции. «Почему, когда два человека несут на шесте или другим аналогичным образом какой-нибудь груз, — писал неизвестный автор этого сочинения, — то испытывают одинаковое давление, если груз лежит как раз посередине; но если груз расположен ближе к одному из несущих, то тот испытывает большее давление? Не потому ли, что один из них использует шест как рычаг, точка опоры которого, расположенная ближе к грузу, находится на другом несущем? Итак, тот, кто дальше отстоит от груза, затрачивает меньшую силу, хотя они оба несут один и тот же груз. Если же груз находится посередине, никто [из них] не делает груза более тяжелым для другого. Но тем способом [о котором говорилось] один перекладывает на другого тяжесть».

5. Расчет балочно-стоечной конструкции в книге Герона Александрийского «Механика»

В третьей главе десятой книги Витрувий даёт вольное изложение этой трактовки, не делая всё же никаких выводов отсюда для строительного дела. Однако есть путеводная нить для выяснения того, как могли рассчитывать, да, по всей вероятности, и рассчитывали балочно-стоечные конструкции византийские зодчие. Современник, соотечественник и ученик одного из строителей Софии Константинопольской Исидора из Милета, математик Евтокий Аскалонский, комментатор Архимеда и Аполлония, сообщает, что его учитель был автором комментария к книге Герона Александрийского «О конструировании арок», к сожалению, ещё не найденного, как и самая книга. Это говорит о том, что знаменитый строитель не мог не знать и других сочинений замечательного александрийского ученого, тем более, что сам Евтокий цитирует в комментариях к Архимеду геронову «Механику».

По «Механике» Герона можно предположительно представить себе способ расчёта, применявшийся византийскими строителями. Он разбирает в этом сочинении вопрос о том, как распределяется в балочно-стоечной конструкции нагрузка на стойки.

«... Уже Архимед, — говорит Герон, — установил по этой части надежный приём в своей книге, которая носит название «Книга о стойках» (к слову сказать, тоже не найденной). «Мы обойдём молчанием то, что может нам пригодиться для других вещей, и здесь воспользуемся лишь тем, что имеет отношение к количественной стороне дела, что важнее всего для изучающих».

Герон различает разрезную и неразрезную балки, однако не отдаёт себе ясного отчёта в том, где их действительное различие. При определении нагрузки на опоры он рассматривает три варианта: двухопорный, многоопорный и консольный.

Нагрузку от балки, лежащей на опорах самыми концами, он определяет, деля вес её пополам.

В балке многоопорной Герон различает случаи симметричной и несимметричной расстановки опор. В первом случае он находит нагрузку на опору тем же методом, что и для двухопорной балки, с той лишь разницей, что берет за исходную точку не всю балку, а ее отрезок, расположенный между двумя данными опорами. Для определения же нагрузки промежуточных колонн при несимметричной их расстановке он суммирует нагрузку, получаемую каждой из них от двух соседних архитравов или отрезков архитрава.

В консольной балке Герон вычисляет нагрузку на колонну, с которой консоль свешивается, на основании соотношения между величиной консоли и отрезком архитрава, расположенным по другую сторону колонны. В том случае, когда консоль меньше этого отрезка, он определяет нагрузку колонны, суммируя вес консоли и половины отрезка архитрава, обращённого в противоположную сторону.

В результате многочисленных манипуляций, состоящих в присоединении новых опор, передвиганий их с места на место и удалении их из-под архитрава совершенно, Герон приходит к выводу (рис. 5, верхний справа): «Отсюда явствует, что если груз покоится на несущих его опорах и эти опоры добавлять одна к другой, то первая из прежних опор испытывает в большей степени действие груза, чем добавленной опоры, а другая меньше, чем первая, испытает от добавления опоры. Поэтому когда из опор альфа — бета, эпсилон — дзета и гамма — дельта последняя будет устранена, на альфа — бета придет половина веса альфа — эпсилон, а эпсилон — гамма, оказавшись навесу, начинает работать как рычаг и принимает на себя часть груза, покоящегося на альфа — бета. Нагрузка же на эпсилон — дзета окажется большей, чем раньше, тогда как груз альфа — гамма остался на своем месте».

Герон рассматривает равномерно распределенную нагрузку и нагрузку сосредоточенную. В первом случае он оперирует только собственным весом архитрава. Во втором подвешивает к архитраву или накладывает на него сверху грузы, которые называет «надламывающими».

В этом последнем случае Герон для определения нагрузки на опоры пользуется также законом рычага. Он суммирует половину собственного веса перекрытия альфа — гамма (рис. 5, нижний справа) и часть нагрузки, обратно пропорциональную расстоянию от точки ее приложения — эпсилон — до данной опоры, в одном случае — альфа, в другом — гамма.

Не ограничиваясь этим простейшим случаем, Герон берёт более сложную комбинацию двух сосредоточенных нагрузок — эпсилон и эта.

«Подвесим, — говорит он, — другой груз в точке эта и разделим его в отношении альфа — эта к эта — гамма. Тогда на гамма — дельта придется вес альфа — эта, а на альфа — бета вес эта — гамма. Кроме того, каждая опора будет нагружена половиной веса альфа — гамма... Таким образом было определено все, что ложится на обе опоры альфа — бета и гамма — дельта. Если будет прибавлен ещё надламывающий груз, то мы по тому же методу узнаем, сколько нагрузки приходится на каждую из двух опор» (рис. 5, нижний слева).

Причина, по которой при таком обстоятельном анализе нагрузок на опору Герон не исследует ни архитрава, ни колонны, по всей вероятности, кроется в том, что традиционные пропорции архитравов и колонн в достаточной мере гарантировали архитравы от поперечного, а колонны от продольного изгиба. В этих условиях было наиболее важно определить нагрузку на каждую данную колонну.

Поскольку такую нагрузку не умели отнести к площади сечения колонны, т. е. не могли вычислить напряжения материала, манипуляции Герона не были расчётом их на раздавливание в современном смысле слова. Но своеобразный стандарт традиционных диаметров делал величину нагрузки выражением механической характеристики каждого данного типа колонны.

6. Римский акведук в Ниме (вверху) и византийский акведук в Бургасе (внизу)

7. Чертежи сводов в книгах Герона Александрийского «Стереометрия» и «Об измерениях»

8. Рисунок гидростатических весов из книги Альхазини «Весы мудрости»

Сложнее обстоит дело с вопросом о расчете сводов.

Есть полное основание утверждать, что у византийских строителей было иное представление о работе этой конструкции, чем у их античных собратьев. Классическим выражением античной концепции является римский акведук в Ниме, где распор 20-и 25-метровых полуциркульных арок уравновешивается действием арок, рядом стоящих, а разрушение хотя бы одного пролета тотчас ставит под угрозу соседние пролеты. Он представляет собой как бы изложение в камне теории Демокрита — Варрона о том, что свод держится взаимным упором двух своих ветвей. Совершенно иная конструкция применена византийскими строителями акведука в Бургасе, где полуарки служат консолями массивных пилонов, соприкасающимися друг с другом без всякой взаимной нагрузки. Здесь каждый пилон, несущий пару полуарок, представляет собой уравновешенный в себе элемент конструкции, и разрушение одного из пролётов не угрожает целости всего сооружения.

По сохранившимся трудам Герона можно составить себе некоторое представление и о приёмах расчёта сводов.

Сводами, правда лишь с геометрической точки зрения, Герон занимается в «Стереометрии» и небольшом трактате «Об измерениях». Они разнообразны по глубине, профилю, толщине стенок и величине пролета — от арок шириной в 1,5 фута до коридоров длиной в 109 футов с промежуточными вариантами в 2, 10, 12, 18 и 24 фута.

Преобладающей является цилиндрическая форма с полуциркульным профилем, но кроме неё встречаются и сжатые своды с отношением пролёта к стреле 3:7. Герон разбирает лежачий конический свод в форме усеченного полуконуса, воспроизводящий первичную композицию паруса — тромп, и полукупол, называемый им конхой (раковиной). О куполах Герон только упоминает, хотя и излагает методы измерения поверхности шара, ссылаясь при этом на свою книгу «О шаре и цилиндре». «Как измерить конху из кирпича; — спрашивает он, — пролёт которой равен 18 футам, а ширина пят по обе стороны 1 футу?». И отвечает: «Надо найти обнимаемое ею пространство... А оно составляет четверть шара».

Пролёт разбираемых им сводов колеблется от 3 до 24 футов, между которыми содержатся величины 10, 12, 16 и 20 футов. Толщина стенки, одинаковая по всему сечению, находится в пределах от 1 до 4 футов, т. е составляет от ⅓ до ⅙ пролета.

Герон приводит решения самых разнообразных архитектурно-строительных задач. Вот их примеры: 1. «Найти дугу и массу свода, пролет которого 14 футов, стрела 7 футов, а замковый камень имеет толщину в 2 фута и ширину в 1,5 фута». 2. «Найти объём свода, внешний обвод которого 20 футов, внутренний 18, а ось равна 24 футам». 3. «Найти объём конхи, диаметр которой равен 14 футам, стрела 7 футам, глубина 2 футам». Он даёт целый ряд указаний относительно сложных случаев, например, таких: «Если часть свода из кирпича, а часть из бутового камня, и мы хотим измерить их порознь, мы должны делать это так...», а далее следует описание приёма. «Если дана конха, выложенная мозаикой, то мозаичную облицовку будешь измерять следующим образом...» И опять описание способа вычисления.

Но методы решения Героном всех этих задач значительно отличаются от обычных приёмов нашего времени. Для того чтобы получить о них представление, достаточно ознакомиться с двумя. «Сложи большую дугу с маленькой — 10 да 18 составит 28. Половина этого будет 14. Умножь 14 на 10 футов глубины — получишь 140; умноженное на 28 составит 3920. Столько футов будет во всей сводчатой постройке, т. е. в постройке, заключающей пустое пространство вместе с перекрытием». Или: «Пусть будет свод, пролёт которого равен 24 футам, толщина пяты 2 футам, глубина 18 футам. Делай так: прибавь к диаметру величину обеих пят, т. е. 4; 4 и 24 фута будет 28. Умножь 28 на 28, получишь 784. Умножь 784 на 11 — получишь 8524. Одна двадцати-восьмая этого составит 308. Запиши это. Затем 24 фута пролёта умножь на 24, получится 576. Умножь 576 на 11, будет 6336. Раздели 6336 на 24 и получишь 264. Вычти это число из 308, получишь 44. Помножь 44 на 18 футов глубины, получится 792. Столько футов будет содержать свод».

С точки зрения статики сводов эта книга Герона даёт, конечно, мало. Но на её основании можно установить, что в обычной практике пологость сводов не переступала границы 1:4. Толщина свода составляла от ⅕ до 1/10 пролёта, а толщина пят — от ¼ до ⅕ его, при этом чаще всего стенка свода была вдвое тоньше пят.

Все эти данные не позволяют, конечно, восстановить содержание утерянной книги Герона «О конструировании сводов». Очень вероятно, что она утрачена не безвозвратно и не безнадёжно, а сохранилась, как и его «Механика», в арабских переводах. Во всяком случае её надо искать и в первую голову именно здесь.

Судя по трактовке Героном проблемы архитравного перекрытия, можно предполагать, что его книга о сводах и комментарий к ней Исидора из Милета также должны были содержать приёмы механического расчёта. Такое предположение подтверждается некоторыми указаниями современников. «Этот человек, — говорил про Анфимия из Тралл поэт Павел Силенциарий, — очень искусный в выборе центра и вычерчивания форм сооружений... назначил такую крепость стен, какая была достаточна для того, чтобы они могли оказать сопротивление и выдержать невыносимый натиск сопротивляющегося демона» (т. е. огромных нагрузок).

К сожалению, мы еще не знаем, какими методами Анфимий пользовался при этом назначении «крепости стен». И вряд ли узнаем до тех пор, пока не будут найдены до сих пор неизвестные документы.

Восстановление несохранившейся части трактата Анфимия «О парадоксах механики» и не дошедшего до нас в греческом подлиннике комментария Исидора к героновой книге «О сводах» надо признать одной из важнейших научных задач историков византийской архитектуры. Если в архиве монастыря Монте Кассино через девять столетий после его основания нашли считавшиеся утерянными сочинения Витрувия, если в арабском переводе была найдена «Механика» Герона, к тому же всего только полсотни лет тому назад, почему же не допустить такую возможность и для книг строителей Константинопольской Софии? Наконец, есть еще один путь, которым удалось восстановить, например, литературное наследство Демокрита. Это собирание фрагментов, разбросанных в виде цитат по сочинениям других писателей той эпохи. Такая задача ещё ждёт своего решения.

Вряд ли можно также сомневаться в том, что эти книги были переведены на арабский язык. И это требует их поисков в соответствующих архивохранилищах.

В Кодексе Феодосия содержится постановление императора Константина об освобождении от общих повинностей архитекторов, которые «по расчету проектируют здания» и могут строить их, «пользуясь водяными весами». Очевидно, речь здесь идет о гидростатических весах, дававших возможность определять удельный вес строительных материалов и, измеряя объем элементов сооружения, вычислять их вес. В «Математических забавах» Альберти, вышедших в середине XV столетия, описан случай определения их автором при помощи этого метода веса колонны.

Из сочинения арабского писателя XI в. Альхазини «Весы мудрости» известно о наличии и широком применении гидростатических весов в IX столетии, но судя по тому, что этот автор ссылается на трактат современника Аполлодора Дамасского — математика Менелая, они были заимствованы арабами у греков. Роль переносчиков сыграли бежавшие в VI в. из Византии в Месопотамию от религиозных преследований сначала неоплатоники, а затем несториане. В числе первых был комментатор Аристотеля Симплиций, в числе последних — автор работы о гидравлических весах епископ Попин, которого Альхазини называет арабизированно Юханна бен Юсиф. Среди материалов, данные об удельном весе которых содержатся в «Весах мудрости», перечислены малахит, несколько пород дерева и глины, т. е. то, что могло интересовать строителей.

Описание в «Математических забавах» гидростатического взвешивания строительного материала является, по всей вероятности, изложением приема, содержащегося в сочинении по практической геометрии под названием «Эмбада» еврейского жившего в Испании математика Авраама бар Хия га Наси. Это сочинение было переведено в 1136 г. на латинский язык Платоном из Тиволи. Альберти называет его не именем, а прозвищем Савасарда, что значит «градостроитель».

Все это говорит за то, что упоминание Прокопия о «тяжести нагрузок» выражает, по-видимому, факт действительного подсчета веса частей сооружения.

4. Строительные материалы

Глубочайший кризис рабовладельческого хозяйства, сопровождавший рождение Византийской империи, сделал основной строительный материал античного Рима — трамбованный бетон — для нее, как это было показано выше, мало подходящим. Характерно, что стены Константинополя, возведенные при его основании в этом материале, во времена Юстиана вызывали только недоуменное удивление. Историк VI в. Иорданес признавался, что «никто не считал их составными, но сделанными из одного куска скалы». «Кто видит уцелевшие развалины и остатки, — говорил он, — тот должен и теперь удивляться как искусству тех, кто их с самого начала построил, так и предприимчивости тех, кто их позднее разрушил».

Однако потеря римской бетонной техникой ее былого значения вовсе не означала полного забвения бетона. В развалинах Влахернского дворца сохранилась стена, где промежуток между двумя кирпичными облицовками забучен составом, в котором известковый раствор содержится в количестве ⅔ объема, т. е. составом жирностью 2:1. В нем много толчёной черепицы, пропущенной через сито с отверстиями 1,5 см.

9. Примерная структура византийского бетона

Приготовление этого материала на гравии вместо щебня с укладкой в опалубку путем попеременного заливания раствора и засыпания заполнителя без всякой трамбовки было, например, на ⅓ менее трудоёмким, чем производство его римского предшественника. Но в то же самое время он был и гораздо менее плотным и уже по одному этому менее прочным. Если же учесть, что пуццолана, месторождение которой оказалось к тому времени на территории королевства остготов, стала недоступной для византийских строителей, то следует предположить, что они перестали употреблять известково-пуццолановый цемент и ограничились лишь известково-цемяночным, к тому же невысокого качества из-за чересчур грубого измельчения глинистой составляющей. Это должно было снизить прочность бетона вероятно до 15 кг/см², а наибольшую высоту бетонной конструкции постоянного сечения ограничить до 15 м.

Вполне естественно было в монументальном строительстве перейти на два других материала, доставшихся Византии в наследство от того же древнего Рима: тесаный камень и кирпич. И тот, и другой остались в готовом виде в старинных постройках, которые были использованы как каменоломни. Постановление императоров Аркадия и Гонория, вошедшее в качестве дополнения в кодекс их отца Феодосия, не оставляет в этом отношении никаких сомнений. «Вследствие твоего напоминания о том, что дороги, мосты, через которые проходят дороги, и акведуки, а также стены должны поддерживаться готовыми средствами, — гласит оно, — мы постановляем, чтобы все эти материалы, добываемые от разрушения языческих храмов, предназначались для упомянутых надобностей». И свидетельством того, что именно так поступали даже во времена Юстиниана, являются подпружные арки Софии, которые выложены из римских кирпичей, имеющих размеры 70 × 70 × 7,9 см и сделанных из не загрязненной камнями хорошо промешанной глины, подвергнутой равномерному и сильному обжигу.

10. Русская кирпичеобжигательная печь XI в., воспроизводящая византийскую печь того же времени

Однако избрав кирпич основным строительным материалом, византийцы не могли ограничиться использованием того, что осталось в древних развалинах и старых зданиях. Они вынуждены были наладить собственное кирпичное производство. В византийском кирпиче, носившем название «плинфы», т. е. плиты, обращает на себя внимание меньшая толщина по сравнению с римским. Она снижается с 7,6—7,9 до 5,1 см. Точно так же уменьшаются и остальные размеры. Если в Риме ходовым был кирпич 59 × 55 см, то в Византии его размеры составили 35,5 × 35,5 см. Только в отдельных случаях, как, например, в основании купола Софии, применялись плинфы размерами 68,6 × 22,9 см.

Это уменьшение размеров, и особенно толщины, явилось результатом некоторого регресса техники кирпичного производства, менее строгого выбора глины, худшей ее очистки от камня, менее тщательного перемешивания. Исидор сообщает, что кирпичи делались в деревянных формах и обжигом доводились до прочности естественного строительного камня. Некоторый свет на технологию кирпичного производства в предыдущую эпоху в античном Риме проливают комментарии к древним авторам, сделанные писателями эпохи Возрождения. «Говорят, — сообщает Альберти, пересказывая Плиния, — следует совершенно избегать глины, смешанной с гравием, ибо такая глина при обжиге расседается и дает трещины, при обработке рассыпается... надо делать их тонкими, так как слишком толстые трудно обжигаются и редко остаются без трещин». «Глину уколачивают хорошенько особыми железными полосами, имеющими форму бичей, — говорит в своем комментарии к Витрувию Даниэле Барбаро, — и хорошо очищают от гальки и камешков; чем больше она очищена и размята, тем лучше». По всей вероятности, византийцы не выполняли этих технических условий с такой последовательностью, как римляне. И поэтому уменьшение размеров, и особенно толщины, кирпича явилось едва ли не единственным средством обеспечить равномерность обжига и избежать появления трещин.

Испытания византийского кирпича на механическую прочность неизвестны. На основании свойств современного кирпича ручной формовки из запесоченной глины можно предполагать, что она была не ниже 50 кг/см², т. е. эквивалентна римскому бетону.

Представление о конструкциях византийских кирпичных печей можно составить по данным раскопок, произведенных в России. Найденная конструкция печи XI в., по всей вероятности, была воспроизведением византийских печей того времени.


11. Применение дерева в строительстве XIV в. (в изображении постройки Ноева ковчега)	12. Обработка строительного камня в XIV в. (в изображении строительства Вавилонской башни)

О других строительных материалах — дереве, камне, металлах — имеются очень интересные данные у Исидора.

Ассортимент древесины у него в общем совпадает с витрувиевым. Из хвойных пород сюда входят: сосна, ель, кедр, кипарис, можжевельник и лиственница. Из лиственных — дуб, ольха, тополь, липа, ива и вяз. Но кроме них — не упоминаемые Витрувием тавр, т. е. какая-то порода, произрастающая в Малой Азии, фиговое дерево, каштан, тисс, клен, эбеновое дерево и самшит. Однако нет граба, бука, ясеня. В качестве наилучших материалов Исидор выделяет дуб и кедр по их прочности и долговечности, ель — по длине и прямизне стволов, а также по легкости древесины. Как пример долговечности дуба он приводит деревянные конструкции, сохранившиеся до его дней со времен императора Константина, т. е. в течение более чем трех столетий. Кедр и кипарис Исидор трактует как материалы, рекомендуемые для деревянных конструкций в храмах, а во всех остальных постройках — для балок. Лиственница в его времена считалась наилучшей древесиной для изготовления кровельных досок. Здесь её предпочитали другим породам из-за державшегося с эпохи Витрувия убеждения, будто это дерево трудно воспламенимо.

Интересное сообщение, характеризующее тогдашние представления о лучших видах древесины, содержится в поэме Павла Силенциария о соборе Софии. «Он приказал, — рассказывает этот поэт про Юстиниана, — покрыть здание не простой сосной или елью и даже не кипарисом из ущелья Дафны Оретиды, но деревом, которое в изобилии производит гора Патары и которым покрывают бесчисленные храмы». Этот горный хребет, находящийся в древней Ликии, славился своими кедрами и платанами. Вероятно, Павел Силенциарий имел в виду кедр, так как платан обладает очень рыхлой и недолговечной древесиной.

Исидор перечисляет гораздо больше пород строительного камня, чем Витрувий. Изверженные породы представлены у него сиенитом и вулканическим туфом — пеперином. осадочные — песчаником и известняками. Среди последних — травертин, ракушечник и мраморы самых разнообразных оттенков. Красный цвет имеют сорта египетский и албанский (армянский), оранжевый — нумидийский, желтоватые тона слоновой кости — «азиатский», «коралловый» и элефантинский, зеленый цвет — лакедемонский и хорестийский, голубовато-серый — тибрский, синий — лесбийский, белый — фаросский, черный — эфиопский и египетский. Исидор отмечает текстуры камня: капельную у фиванского и коринфского сортов, пятнистую у эфиопского, лесбийского и цикладского, волнистую — у «августианского» (туринского, поскольку город Турин назывался тогда «Августа Тауринорум», т. е. племени тауринов). Коринфское месторождение им упомянуто как дающее разноцветные сорта.

Исидор указывает, что камень этого месторождения идет на колонны и архитравы, а также на пороги. Кроме того, он упоминает о специальном сорте серого азиатского мрамора, называемого «порожным» и имеющего будто бы свойства не пропускать в помещение змей. Он сообщает еще, что сиенит идет на дверные притолоки, а мельничный камень, т. е. песчаник, — на стены.

Светлые цвета, по его утверждению, выражавшему поверхностные представления того времени, являются признаком мягкости камня, а темные, особенно чёрный, показателем твердости. Эталоном мягкости являются податливость резке обычной зубчатой пилой и способность чертиться остриём так, как чертится древесина. Образцом твердости служит точильный камень, обладающий абразивными свойствами и пригодный для заострения металлических орудий. Очевидно, здесь имеется в виду наждак. Из прочих свойств каменных материалов Исидор останавливается на прочности, жароупорности и долговечности. По первому признаку он делит их на слабые, сильные и сильнейшие. Образчиком первых называет известковый туф, вторых — травертин, третьих — пеперин. Из жароупорных каменных пород указывает кремень, из трескающихся от высокой температуры — травертин. Кремень же служит для него и образцом долговечности. К слову сказать, кварц, разновидностью которого является эта последняя порода, древние греки, а за ними и современники Исидора считали окаменевшим льдом.

Ассортимент называемых Исидором декоративных камней лишний раз подтверждает, что этот писатель не был только испанским римлянином, ограниченным кругом западноевропейских представлений и интересов. Из 18 декоративных пород камней западноевропейскими являются только 5: туринский и тибрский мраморы, травертин, пеперин и сиенит. Остальные 13 — с территории господства и политического влияния Восточной империи. Это мраморы: азиатский, албанский, египетский, коринфский, лакедемонский, лесбийский, нумидийский, фаросский, фиванский, хорестийский, цикладский, элефантинский и эфиопский.

В числе сыпучих каменных материалов, играющих роль заполнителей для растворов и бетонов, Исидор упоминает песок, гравий и щебень. Основным качеством песка он считает шероховатость, которую противопоставляет клейкости, зависящей от содержания глинистых примесей. А упомянутый уже способ проверки этого материала на сыпучесть и на загрязнение ткани рассчитан как раз на определение его беспримесности. Гравий Исидор характеризует как примешанный к земле камешек, круглый (окатанный), твердый и гладкий, и предостерегает против осколочного естественного камня, вероятно, имея в виду осыпи трещиноватого сланца, как обладающего меньшей прочностью. В качестве способа испытания он рекомендует прокаливание, от которого хороший гравий не должен разрушаться. Щебень он определяет как искусственно разбитый камень, предназначенный для употребления вместе с известью при изготовлении полов, т. е. в бетоне, который сохранил именно здесь свое прежнее значение. Исидор оговаривает, что для битья щебня не пригодны светлые породы камня, которые он считает менее прочными.

Известные ему вяжущие — это глина, известь, гипс и битум. Основным признаком хорошей глины он считает тонкость (дисперсность), которая отличает ее от обычной земли. «Известь называется живой, — пишет он, — потому что, будучи холодной на ощупь, содержит в себе скрытый огонь. Облитая водой, немедленно выделяет скрытую теплоту и распадается. Ее природа делает нечто удивительное. Она разогревается от воды, которая тушит огонь, но тушится [Исидор здесь имеет в виду потерю известью способности разогреваться, или как говорят, «гаситься»] маслом, которое огонь поддерживает. Ее необходимо применять при сооружении построек. Ведь ничем другим нельзя связать камень с камнем прочнее, чем их соединяет известь». Гипс Исидор рассматривает как минерал, родственный извести. О битуме говорит, по-видимому, только по наслышке, как о материале, добываемом в Индии и в Сирии и идущем в качестве вяжущего в каменной кладке и для обмазки кораблей.

13. Русская известково-обжигательная печь XI в., воспроизводящая византийские печи того же времени

В главе о пылях и землях названы, между прочим, мел и пуццолана. Признаком наилучшего мела, месторождение которого находится на острове Кимела, он считает белизну, напоминающую сверкание серебра. Описывая же пуццолану, сообщает, что эта пыль собирается на холмах около итальянского городка Путеоли и, «погруженная в воду, сразу же образует камень, подобно тому, как глина обращается в камень обжигом».

Как и о печи кирпичной, представление о византийской известковой печи можно составить по данным раскопок в нашей стране, произведенных на поселении XI в.

В качестве материала для заполнения оконных проемов упоминается слюда, которую автор рассматривает как одну из многочисленных разновидностей гипсового камня. Её применение он считает наилучшим «завершением» зданий. Из употреблявшихся в строительстве металлов Исидор называет железо и свинец. Для изготовления валов, ключей и засовов рекомендует железо мягкое, похожее на свинец, а не ломкое и губчатое, употребляемое для обработки земли. На водопроводные трубы и кровельные листы советует применять черную разновидность свинца, а не белую.

Палитра перечисляемых Исидором красок примерно совпадает с цветовым ассортиментом пород мрамора. Он делит пигменты на самородные, искусственные и смешанные. Из самородных упоминает краски: синопскую, кипрскую глину, красную глину, мелосскую, аурипигмент (жёлтую мышьяковистую обманку), а также загадочные «претониум» и «утерию». Из искусственных красок называет сурик и киноварь, а также венецианскую, получаемую обжигом кипрской. Из смешанных — финикийскую, составляемую из синопской и сурика, и ту же венецианскую, образуемую из смеси пурпура с серебристым мелом или кианской глины с пурпуром.

Белый цвет представлен мелом и мелосской краской. Красный — синопской, понтийской и сирийской глинами. Желтый — охрой и аурипигментом. Зеленый — ливийским мелом и ярью-медянкой. Синий — кианской глиной. Фиолетовый — смесью этой последней с пурпуром или пурпура с серебристым мелом [В процессе разбеливания мелом красная краска по пути превращения в розовую при определенной пропорции дает фиолетовый оттенок, так же как черная — голубоватый.].

В числе отделочных материалов у Исидора фигурируют облицовочные плиты, лепнина и мозаика. Про первые он сообщает, что они режутся из мрамора обычной железной пилой или гладким полотнищем с подсыпкой песка по заранее намеченным линиям. Последний способ Исидор считает предпочтительным, потому что это позволяет резать более толстый мрамор и делает более удобными обработку и полировку. Лепнину он описывает как рельефные украшения стен, отлитые из гипса в глиняных формах. Про мозаику говорит, что это маленькие «квадратики», получаемые разбиванием плиток, окрашенных в разные цвета.

Гамма применявшихся в византийской мозаике цветов богаче, чем ассортимент мраморов и красок. Кроме красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, фиолетового и белого здесь встречаются серый желтоватого и фиолетового оттенков, пурпурный, серебряный и золотой. Наряду с кубиками из естественного камня, применявшимися в небольшом количестве, основную массу составляли кубики из смальты. Из них золотые и серебряные изготовлялись путём наложения на лицевую сторону листочков этих металлов и припаивания сверху тонкого слоя бесцветного стекла.

Вот тот богатый и разнообразный ассортимент строительных материалов, которым пользовались византийские зодчие в эпоху расцвета Византийской империи при Юстиниане I и, по-видимому, на протяжении остальных девяти веков ее существования. Нельзя не признать, что все сведения о них до сих пор являются либо чисто литературными, либо поверхностно-зрительными. Еще не сделаны настоящие технологические испытания камня, кирпича, растворов, отделочных материалов, железа и свинца, отобранных из сохранившихся византийских зданий. Эта работа, хотя бы в отношении одного наиболее замечательного памятника — Софии в Константинополе, ещё ждёт своего выполнения.

5. Строительные конструкции

Превращение кирпича, уложенного на известковом растворе с примесью цемянки, в основной строительный материал вызвало большие изменения в каменных конструкциях. Керамические плиты 35 × 35 × 5,1 см, весившие не более 11 кг, открывали возможность выполнения всех видов сводчатых перекрытий без помощи кружал. Для коробовых сводов этот приём был с древних времен разработан в Египте, а для куполов — в III в. в Персии. Он сводится к тому, что кирпич либо прислоняли к смазанной раствором постели, наклоненной под углом 60°, либо укладывали на постель с наклоном 30°. В первом случае направляющей служит отрезок свода, выложенный путем постепенного наслаивания нескольких рядов кладки на щековой стене, во втором — основание купола. Роль образующей в коробовом своде играли стены, составляющие его пяты, а в куполе — дуга, описываемая веревкой или рейкой, укрепленной в геометрическом центре его поверхности. В обиходе наших древних строителей эта рейка носила название «вороб» или «вороба». Соскользнуть во время кладки с постели кирпичу в таком своде мешает упор в торец его нижнего соседа, а в куполе пологость постелей, расположенных не в радиальном, нацеленном точно в центр сферы положении, при котором наклон по мере приближения к замку увеличивается до 90°, но в положении, слабо наклонном на один и тот же угол не более 30°, при котором камень удерживается на постели вязкостью раствора и силой трения. Замыкание каждой арки в таком своде и каждого кольца в куполе обеспечивает устойчивость конструкции даже до того, как схватился и затвердел раствор. Изучивший этот метод кладки Шуази допускает такую вязкость растворов, что они держали византийские кирпичи так же, как держат сейчас во время облицовочных работ плитку. Но даже если отказаться от такого допущения, то надо учитывать, что кладчики сводов могли подпирать несколько верхних кирпичей специальными стойками до того момента, когда будет поставлен замок. Примеры этого приема Шуази приводит в своём интересном исследовании «Строительное искусство у византийцев». Византийские строители охотно применяли оба эти способа, потому что они давали возможность обойтись без сооружения кружал, являвшегося в глазах тамошних строителей такой же всего лишь вспомогательной работой, как, например, битьё щебня.


	15. Персидский способ возведения купола без кружал

14. Египетский способ возведения свода без кружал	16. Византийский приём подпирания камней при кладке сводов без кружал

Как в предыдущую эпоху кружала обусловили господство цилиндрического свода и его производного — свода крестового, так заменивший их при профилировке конструкции вороб привел к появлению свода вспарушенного. Эллиптическая форма диагональных арок, получавшаяся в крестовом своде независимо от желания строителя, не могла быть осуществлена при помощи вороба, который требовал, чтобы образующие свод кривые имели строго полуциркульную форму. А уже самый факт придания диагональному сечению формы дуги окружности создавал свод вспарушенный.

Во вспарушенном своде диагональные сечения и верхняя примерно четверть его подъёма выкладывались при помощи вороба, укреплённого ниже пят четырех его распалубок. А распалубки профилировались из центров, расположенных как раз на уровне этих пят. Для того чтобы обеспечить плавный переход от цилиндрических очертаний торцов распалубок к сферической форме замыкающей части, надо было увеличивать радиус каждого приближающегося к середине сечения до тех пор, пока разделявшиеся ребрами распалубки не сливались в сплошную поверхность. Это придавало осевому сечению вспарушенного свода форму некоей синусоиды, не понятную, если не учитывать способа его выполнения при помощи веревки. Все крестовые своды Софии в Константинополе имеют такую композицию, раскрывающую способ их возведения.

Из вспарушенного свода под давлением связанных с его возведением трудностей возник свод парусный. Византийские строители не могли не знать, что силы распора в крестовом своде действуют на опоры по его диагоналям. И, конечно, они понимали, что полуциркульная арка в статическом отношении выгоднее лучковой. Большое практическое неудобство с точки зрения производства работ представляло и то обстоятельство, что центры кривизны дуг вспарушенного свода не находились на одной горизонтальной плоскости. Наконец, и лучковый профиль диагонального сечения мешал выдержать во всей конструкции, особенно в её верхней части, желательно малый наклон постелей. Но основное неудобство заключалось в отсутствии одного постоянного центра кривизны, затруднявшем пользование воробом. Всё толкало к тому, чтобы поднять стрелу диагональной части и превратить эту часть в полуциркульную. А это привело к появлению парусного свода, представляющего собой целиком элемент тела вращения.

Путь развития купола на парусах: 1 — римский крестовый свод из тесаного камня над квадратным помещением с полуциркульными направляющими одинакового радиуса; 2 — полный парусный свод; 3 — купол на парусах неодинакового с ним радиуса

17. Путь развития купола на парусах: 1 — римский крестовый свод из тесаного камня над квадратным помещением с полуциркульными направляющими одинакового радиуса; 2 — полный парусный свод; 3 — купол на парусах неодинакового с ним радиуса

18. Перекрытия собора Сан Марко в Венеции

Следующей ступенью развития явилось возникновение купола на парусах. Парусный свод, представляющий собой вырезанный из сферической поверхности квадрат, в своей верхней части, находящейся над уровнем вершин подпружных арок, является как бы самостоятельным куполом, к тому же очень пологим. О недостатке этой композиции настойчиво сигнализировали неоднократные в то время катастрофы. Кроме того, ее выполнение при помощи вороба представляло большие затруднения в верхней трети, где поверхность купола наиболее полога, и сохранение наклона постелей в 30° вызывало утонение стенки купола до 0,6 толщины его пятовой части. Естественным выходом из этих затруднений было превращение скуфьи такого свода («скуфья» по гречески значит «крышка») из шарового сегмента в полусферу, конечно, соответственно меньшего радиуса кривизны. Таким образом, парусный свод превращался в купол на парусах.

Эти три разновидности, связанные друг с другом генетически, конечно, сосуществовали, причём каждая в тех условиях, где её достоинства превышали её недостатки.

Развиваемый получившими господство сводчатыми конструкциями распор заставил византийских зодчих сосредоточить внимание на способах его погашения. В сферических куполах, где он действовал по всему периметру, разработали систему сравнительно небольших радиально расположенных контрфорсов. Сложнее дело обстояло с куполами на парусах, перекрывавшими квадратные помещения. Здесь распор был направлен по диагоналям, и поэтому пришлось особенно укреплять углы здания. В одних случаях для этого воспользовались апсидами, расположенными по граням основного квадрата, в других — большими контрфорсами, поставленными нормально к стене. В третьих — и тем и другим вместе: апсидами по одной оси, контрфорсами — по другой. От этого планы сооружений получили ту форму греческого креста, которая составила основную особенность большинства византийских соборов. Однако такой способ борьбы с распором оказался недостаточным в стране, где часты землетрясения. Стремясь увеличить сопротивление этим горизонтальным усилиям, византийцы стали применять затяжки, сначала деревянные, а потом металлические. Сперва их употребляли только во время возведения арок и сводов с тем, чтобы потом удалить, как удаляют всякие вспомогательные сооружения, однако впоследствии пришли к убеждению в необходимости оставлять их и после завершения постройки. Тщательно изучивший строительную технику Византии Шуази констатирует этот факт почти во всех зданиях позднейшего времени. Вскоре с арок и сводов затяжки были перенесены на купол в виде растяжного кольца, изготовленного на первых порах из дубовых брусьев, а позднее из сварочного полосового железа.

19. Балочно-стоечные конструкции Византии

20. Стропильные фермы Византии

Все эти конструктивные принципы получили законченное развитие в течение IV—VI вв. Период с VII по X в. был временем технического застоя, после которого начался новый подъём, завершившийся лишь к моменту падения империи.

Стремление лучше осветить купол вызвало увеличение расположенных по его периметру окон. Отсюда выросло новое промежуточное звено, вклинившееся между парусами и куполом, — барабан. Одной из первых построек этого типа была церковь Ватопедского монастыря на Афоне, IX в.

Вскоре потребность перекрывать большие пространства, не подвергаясь риску катастрофы, заставила применять вместо одного купола несколько. В одних случаях их располагали вдоль среднего нефа, как это имеет место в венецианском соборе Сан Марко, вполне византийском с точки зрения строительной техники. В других случаях четыре малых купола размещали вокруг центрального большого. Эта композиция, соответствовавшая крестовому плану постройки, представлена церковью Вардия в Фессалониках.

В деревянных конструкциях византийские зодчие были неоригинальными продолжателями римлян. Их стропильные фермы при пролетах менее 9 м имели затяжку и ригель, а в 10-метровых — еще и подбабки и подмоги. Шуази во время своего путешествия по Балканскому полуострову нашел оба эти решения на Афоне.

В реконструкции сирийской базилики Кальб-Лузе [Опубликована во II томе «Всеобщей истории искусства», издаваемой Академией художеств СССР] изображена ферма с затяжкой, ригелем и бабкой. Вопреки технической логике, в которой у византийских строителей не было недостатка, в этой реконструкции на бабке подвешена не затяжка, а ригель.

Энциклопедия Исидора Севильского содержит специальную главу, посвященную частям зданий, где разбираются основные архитектурные конструкции: фундамент, стены, отдельные опоры, перекрытия и полы.

Фундамент Исидор определяет как основу здания, выполненную из прочного бутового камня, ничего при этом не говоря о качестве грунта, на который он опирается. Это указывает, по-видимому, на преобладание в практике его времени древнего принципа опирания постройки на материк, который выражался формулой: «Рой на благо и на счастье, пока не дойдёшь до твёрдого», приводимой даже Альберти.

В отношении стен Исидор отмечает только необходимость придавать им одинаковую высоту по всему периметру здания, предупреждая, что без этого оно обезображивается. Ничего не говоря о проемах, он специально выделяет угол, определяя последний как элемент здания, при помощи которого пара стен соединяется в одно целое.

В колонне он различает базу, ствол и капитель. Сообщая, что слово «база» на сирийском языке означает «прочный камень», Исидор подчеркивает, что этот элемент, опираясь на фундамент, несет всю тяжесть расположенного выше здания. Ту же самую функцию он отмечает и у обычного столба, напоминая древнейшее правило придавать ему толщину не более ⅓ длины. Эта пропорция, по всей вероятности, в его время сохранялась только в каменных пилонах. «Видов стройности, — говорит Исидор, — четыре: дорический, ионический, тосканский и коринфский, различающиеся между собой толщиной и длиной». «Пятый вид их, с четырьмя и более равными гранями, называют аттическим». Капитель он уподобляет «голове на плечах».

Из перекрытий Исидор перечисляет балку, арку, свод, купол и крышу. Балку он определяет как то, что «положено поперёк и соединяет две стены», а также «кладётся по капителям колонн». Арку характеризует как «сильно изогнутую замкнутую конструкцию», в которой «противоборствующие части сдерживают и отражают друг друга». Свод — «это перекрытие вогнутое, если на него смотреть изнутри». Купол же является «изогнутым сводом», «изображающим небо», и применяется в храмах и атриумах. В крыше он видит элемент, без которого здание является просто стенами и может рассматриваться как развалины, различая в ней два ската и соединение их коньком.

Говоря о полах, Исидор упоминает об украшении их живописью, а кроме того, описывает «черепковый» пол, называемый греками «остракус», в котором «битые черепки толкутся вместе с примесью извести». Это, по-видимому, конструкция, которую описывает еще Витрувий под названием «греческого пола».

Так трактуются вопросы конструкции в архитектурно-строительной энциклопедии византийской эпохи.

21. Смещения пилонов Софии, установленные Эмерсоном, Найсом и Конентом

22. Усилия в куполе Софии, вычисленные Тарном (в т/пог. м)

23. Напряжения строительных материалов (в кг/см²) в различных частях собора Софии (схема)

Практические же решения, пожалуй, лучше всего проследить на примере шедевра византийской архитектуры — Софии Константинопольской.

Первые наиболее обстоятельные обмеры этого сооружения были сделаны в 40-х годах прошлого столетия немецким архитектором Зальценбергом. По этим обмерам, производившимся во время реставрационных работ, которыми руководил архитектор русского посольства швейцарец Фоссати, собор Софии с технической точки зрения представляет собой следующую картину.

Кирпичный сферический купол диаметром около 31 м со стрелой 14 м и толщиной в замке 0,6 м прорезан по периметру 40 окнами высотой 4,6 м и шириной 1,5 м, перекрытых арками. Простенки имеют в ширину 1 м и в толщину 2,6 м. От них к вершине купола идут нервюры сечением 70 × 15 см, постепенно уменьшающиеся до полного исчезновения на расстоянии 5,7 м от оси. Нижняя часть купола представляет собой кольцо сечением 2,1 × 0,8 м, выполненное из пиленого пеперина. Оно поддерживается четырьмя кирпичными парусами, которые опираются на кирпичные же подпружные арки 1,5 м толщиной. Пилоны, несущие эти арки, выполнены из известняка; они отстоят друг от друга в направлении с севера на юг на 32,3 м, с запада на восток — на 21,9 м. Пролёт восточной и западной арок составляет 30,5 м, северной и южной — 21,9 м. Сечение пилонов 5,3 × 7,5 м, высота 23 м. Обе пары арок поддерживаются консолями с выносом 0,9 м; меньший пролёт продольной пары обусловлен тем, что пилоны имеют в сечении не квадрат, а прямоугольник, к тому же расположенный вдоль здания таким образом, что обе их внутренние грани отстоят от углов постройки на 4,3 м.

Продольные проемы этого каркаса заполнены кирпичными стенами толщиной 1,2 м, опирающимися на двухъярусные поддерживаемые колоннами аркады, а в верхней части прорезанными тремя ярусами окон. Поперечные проёмы замкнуты кирпичными полукуполами апсид глубиной около 18 м, которые опираются на столбы, соединённые нишами, заполненными двухъярусными аркадами на колоннах. При помощи сдвоенных арок, перекинутых через боковые нефы, пилоны соединены с массивными пилястрами стен, ограждающих постройку. Эти арки сверху нагружены контрфорсами сечением 18,3 × 7,4 м и высотой 22,6 м, в которых расположены коридоры и лестницы. Забутка парусов повторяет квадратное очертание плана сооружения, образуя платформу, охватывающую опорное кольцо. Сторона этой квадратной платформы, расположенной на высоте 38,1 м, равна 35 м. Толщина ограждающих стен неодинакова: с южной и северной сторон она составляет 1,1, с восточной — 1,4, с западной — 1,5 м. В некоторых местах она достигает 2,1 м. В постройке применен кирпич двух размеров: 35,5 × 35,5 × 5,1 и 68,6 × 22,9 × 5,1 см. Первую разновидность Зальценберг нашёл в восточном приделе, вторую — в нижней части главного купола. Раствор, красноватый цвет которого обнаруживает присутствие в нём цемянки, уложен слоями толщиной от 2,5 до 5 см.

Исследования Зальценберга продолжены в наши дни французом Милле, немецким учёным Шнейдером, американцами Эмерсоном, Найсом, Конентом и Свифтом, а также турецким археологом Рамазаноглу. Их работы вносят в его обмеры некоторые поправки.

Милле и Конент, основываясь на тексте историка Агафия, утверждают, что первоначальный купол имел эллиптический план. По мнению первого, оси эллипса равнялись 30,48 и 32,31 м, по мнению второго — 31,24 и 32,99 м. Конент полагает, что кольцо радиусом 15,68 м было только запроектировано Анфимием и Исидором, но не выполнено на деле. А при реставрации 548—563 гг., вызванной разрушениями от землетрясения и состоявшей в сооружении нового купола (Исидором младшим, племянником строителя), большую ось, по его мнению, уменьшили до 32,37 м, а впоследствии довели до 38 м. Свифт установил, что швы купола толще самих кирпичей, а не тоньше их и не равны им.

Разногласия между авторами разных обмеров такого уникального по своему значению архитектурного памятника делают совершенно необходимым проведение новых работ и к тому же не отдельными исследователями или научными учреждениями отдельных стран, а какой-то международной комиссией. В этих работах должны принять участие не только археологи, но также инженеры-строители и технологи строительных материалов. Только тогда София Константинопольская предстанет перед наукой во всей ее подлинной реальности.

Статический расчет купола Софии был проделан в 90-х годах прошлого столетия английским инженером Эдвардом Тарном. Тарн показал, что это шаровой сегмент с радиусом кривизны 16 м, высотой 9 м при радиусе основания 14 м. Он опирается на сферический пояс. Кольцевая воронкообразная поверхность этой опоры, имеющая в длину 88 м, наклонена внутрь под углом 30°. При объеме 560 м³ и объёмном весе материала 1,8 конструкция весит около 1000 т. Отрезок радиуса основания этого шарового сегмента, равный проекции дуги купола, расположенной между пято́й этого последнего и центром тяжести его меридионального сечения, составляет 4 м. Отношение данного отрезка к высоте сегмента (4:9) выражает развиваемый этим сегментом распор, составляющий около 45% веса, т. е. 450 т. Это значит, что на 1 пог. м кольца приходится 5 т распора, а вертикальная нагрузка на ту же единицу равна 11,5 т. Таким образом, равнодействующая сил тяжести и распора составляет 12,5 т на 1 пог. м и наклонена на 24° к вертикали.

Часть купола, образующая несущее кольцо, представляет собой шаровой пояс той же кривизны, что и сегмент, высотой около 7 м, с радиусом верхнего основания таким же, что у сегмента, а нижнего основания 16 м. Облегченный окнами, он при толщине подошвы 2,4 м весит около 225 т. Это значит, что на 1 пог. м кольца, имеющего длину около 104 м, шаровой пояс давит с силой 21,6 т. Равнодействующая такого давления и результирующей сил, действующих в сегментной части, направлена под углом 8° к вертикали и составляет около 32,3 т на 1 пог. м. Распор же купола в точке приложения этой равнодействующей равняется 5,7 т на 1 пог. м.

По подсчетам Тарна, центральный купол распирает подпружные арки с усилием 112,5 т на каждую, приложенным в замке этой арки — «точке, где её сопротивление самое слабое». Апсиды противостоят этому давлению с усилием 125 т, уравновешивая его с запасом 13 т. «Давлению купола, — по данным Тарна, — лучше сопротивляются две другие стороны, представляющие тяжелые и почти массивные устои 18 × 25 футов [5,3 × 7,5 м], которые несут арку пролетом в 70 футов [21,3 м]». Эти четыре устоя 23-метровой высоты и объемом 920 м³ весят примерно по 2024 т. Тарн констатирует, что они недостаточно прочны для того, чтобы выдержать тяжесть купола, подпружных арок и парусов. Но радиальное расстояние от внешнего края купола до внешнего ребра устоя, составляющее почти 8 м, создает, по его мнению, достаточно большой момент сопротивления опрокидывающим усилиям.

Этот купол отличается от первого, сооруженного Анфимием и Исидором. Единодушно утверждая, что первоначальный купол был ниже нового, историки расходятся в том, насколько ниже: на 9, на 7,6 или на 6,1 м. Новейшие исследователи сходятся на том, что он был вдвое ниже, т. е. имел высоту около 8 м. Однако имеются разногласия относительно того, были ли в нем окна. Англичанин Лезсаби дает на этот вопрос положительный ответ, а немец Гурлитт — отрицательный.

Для характеристики купола, сохранившегося до наших дней, следует прибавить, что толщина его равна 1,5 диаметра, вес на 1 м² перекрываемой площади для верхнего сегмента составляет 1,6 т, а для всего перекрытия в целом — 4,5 т. По приблизительным подсчетам напряжение материала на сжатие равно в опорном кольце купола 1,3 кг/см², на верхней плоскости пилонов — около 13 кг/см², на уровне фундамента — около 18 кг/см², наконец, на грунт, принимая во внимание уширения фундамента, пилоны давили с усилием, не превышающим 12 кг/см².

Работу Тарна необходимо продолжить и даже, вернее сказать, снова повторить на основе данных испытания строительных материалов собора Софии и тех новых обмеров, о которых говорилось выше. При этом охватить анализом следует не только одни перекрытия основного квадрата и апсид, но также грунт и все без исключения узлы и элементы сооружения. Только после этого раскроется во всех ее достоинствах и недостатках невидимая взору поверхностного наблюдателя игра сил в этой замечательной постройке.

6. Проектирование и производство строительных работ

И проектирование, и организацию строительных работ в византийскую эпоху можно лучше всего проследить на примере строительства того же собора Софии, о котором сохранилось наибольшее количество сведений.

Среди новейших авторов существует мнение, что собор строили, не успев составить его проекта. С этим никак нельзя согласиться. Трудно предположить, чтобы так могли поступить зодчие Софии, такого сложного инженерного сооружения, таких огромных размеров, такой принципиально новой конструкции, тем более, что они были крупнейшими учеными своего времени, упоминаемыми авторитетнейшим математиком той эпохи Евтокием Аскалонским. В своем комментарии к сочинениям Архимеда он называет Исидора учителем, а комментарий к книгам Аполлония о конических сечениях «дружественнейшим образом» посвящает Анфимию. Оба они были авторами научных трудов, первый — об арках, второй — о «некоторых парадоксах механики».


24. Чертежи из рукописного экземпляра «Полиоркетики» Аполлодора Дамасского

25. Построение кубоктаэдра (вверху) и его основные свойства (внизу)

26. Композиция купола на основе кубоктаэдра	27. Путь от композиции Пантеона к композиции Софии

Рассказ Прокопия об александрийце Хрисесе, «превосходнейшем механике», сконструировавшем плотину для города Дары, показывает, как упорно работали в те времена над проектом. Будто бы Хрисес увидел однажды занимавшую его конструкцию во сне. «Вскоре он, — говорит Прокопий, — ...написал о своем ночном видении и сооружении императору, начертив его, как он видел его во сне». И ничего не зная об этом проекте, Юстиниан во время совещания с Анфимием и Исидором «нарисовал то, что Хрисес видел во сне». А когда гонец привез письмо этого строителя, император, «призвав вторично механиков, приказал им по памяти повторить, что раньше они между собой об этом деле говорили. Тотчас же они рассказали по порядку, что сами говорили, исходя из предписаний своего искусства, и что указывал со своей стороны император. Тогда Август вызвал письмоносца с письмами и рисунками будущего сооружения, виденного во сне, приведя их в величайшее удивление»... Если оставить в стороне факт изобретения во сне (вообще говоря, неоднократно зафиксированный в истории техники) и явно подобострастное приписывание Юстиниану технической идеи плотины, к слову сказать, арочной конструкции, то рассказ Прокопия говорит о том, какую роль играл в строительной технике Византии чертеж. Большим количеством чертежей была снабжена упоминаемая Прокопием «Полиоркетика» Аполлодора. А кроме того, будущее сооружение выполняли обычно в виде миниатюрных моделей, которые мы очень часто видим в руках императоров и царей на их портретных изображениях. Существующее мнение о том, будто эти модели были «только игрушками», опровергается статуей армянского царя Гагика Багратуни, держащего модель храма Гагикашен (Григория) в Ани (1001—1010 гг.).

Неизвестный автор VI столетия, рукопись которого была опубликована в 1712 г. итальянским археологом Бандури, рассказывает, что император Юстиниан во время приемки здания воскликнул: «Я победил тебя, Соломон!». Это дает основание предполагать, что заказчик поставил перед строителями только общую задачу — превзойти все сооруженное до его времени.

Самой величественной постройкой был тогда римский Пантеон, который, по-видимому, и послужил прототипом общей композиции. В пользу этой гипотезы говорит то, что Прокопий в отношении собора Софии лишь повторяет сказанное греческим историком III в. Дионом Кассием относительно Пантеона и рассматривает его как воспроизведение небесной полусферы. Да иначе вряд ли и могло быть в городе, который трактовался как новый Рим, не уступающий по величию прежнему.

Если допустить, что осуществленная строителями площадь собора в 1970 м² была хотя бы приближенно задана заказчиком, то при повторении Пантеона им предстояло бы соорудить полусферический купол диаметром 55 м. При сохранении пропорций Пантеона — толщины пят в 1/7 пролета, а замка в 1/30 — он должен был бы иметь объем около 24000 м³ и весить примерно 48000 т. Трудность выполнения этой композиции в господствовавшем у византийцев кирпиче заставила их искать иных решений. Готовым прототипом явилась купольно-парусная система, осуществленная на родине обоих архитекторов, в Малой Азии, в церкви Георгия в городе Сардах, но в гораздо меньших размерах. Там купол диаметром 12,5 м при толщине замка 2 м, опиравшийся при помощи парусов на пилоны трехметровой толщины, перекрывал вместе с парусами прямоугольное пространство 12,5 × 18,2 м.

Основанием для предположения о том, как Анфимий и Исидор создали свою композицию, служит одно высказывание Павла Силенциария: «...Каменная, со всех сторон круглая возвышенность, которую мастера окружили [обрамили] высокими арками, охватывающая и основание полусферы, и кривизну арок, — говорит он, — образована вращением большого круга». Это подтверждает правильность предположения французского искусствоведа Гика, что в основу своего проекта строители взяли кубоктаэдр, описанный и проанализированный Архимедом.

Этот многогранник замечателен тем, что его ребро равно радиусу очерченной вокруг него сферы. Вершины совпадают с точками касания шести вписанных в грани исходного куба окружностей. Благодаря этому верхняя половина данного куба содержит четыре вертикальные полуокружности, вершины которых связаны горизонтальным кольцом. Дуги же, соединяющие каждые три соседние точки касания, образуют сферические треугольники, расположенные на шаровой поверхности, описанной около кубоктаэдра.

В этом построении вертикальные дуги воспроизводят подпружные арки, соединяющие их сферические треугольники — паруса, трехгранные углы при вершинах куба, опирающиеся на эти сферические треугольники, — забутку над парусами, а венчающий сферический сегмент — самый купол. Не надо забывать, что в первичной композиции и паруса, и скуфья имели один радиус кривизны. Таким образом, строители получили вырезанный из сферической поверхности квадрат, который можно было опереть вершинами на четыре пилона.

Связь этой композиции с Пантеоном обнаруживается в соотношении размеров обоих куполов. При диаметре софийского купола 31 м и, следовательно, такой же величине сторон проекции сферического квадрата, диагональ этого квадрата, а значит и диаметр большой полусферы, из которой он вырезан, составляет 43,5 м. Это как раз диаметр купола Пантеона. Трудно предположить, чтобы это было просто случайным совпадением. Вероятнее другое: строители софийской конструкции мысленно вырезали сферический квадрат из купола Пантеона. Это предположение подтверждается и величиной пилонов, которые как раз дополняют радиус сферического треугольника до высоты Пантеона. Могут возразить, что все это опровергается несовпадениями размеров в пределах до полуметра. Но если учесть и «класс точности» архитектурных измерений, и локальную разницу мер того времени, и неизбежные неточности последующих обмеров, результаты которых почти никогда не совпадали, то такая ссылка не опровергает совпадений в пределах приближенных чертежей византийского периода.

Полученная при помощи этой конструкции площадь здания 961 м² составила лишь две трети площади римского образца. Однако средство увеличения площади таких композиций уже имелось: это были апсиды. Их и применили строители Софии, увеличив таким образом перекрытое пространство до 1970 м².

Для выполнения гигантской постройки, по свидетельству анонима, опубликованному Бандури, понадобилась огромная армия строителей в 10000 человек. Мы не имеем сведений о распределении их по специальностям. Но свет на этот вопрос бросает рассказ историка Феофана о том, как император Константин IV Бородатый, правивший во второй половине VII в., вербовал строителей для ремонта акведука, сооруженного одним из его предшественников Валентом: «В Азии и в Понтийской провинции 1000 каменщиков и 22 штукатура, в Греции и на островах 500 мастеров кирпичного производства, в Трасе 5000 чернорабочих и 200 гончаров; он выделил десятников, чтобы пустить в ход эту толпу, и поставил во главу ее патриция». Таким образом было навербовано 6722 человека. По всей вероятности, между патрицием и десятниками имелось промежуточное звено в виде сотских. Один человек вряд ли мог непосредственно управлять таким огромным количеством бригад. Ведь даже если бригады состояли не из 10, а из 50 человек, то и в этом случае их было 135.


28. Модель здания в мозаике VI в. (Паренцо, Истрия)	29. Строительные леса, изображенные в Псалтири IX в.

С технической стороны не имеет значения, на какой экономической основе производилась эта вербовка, но представляет интерес соотношение между представителями различных специальностей. Приведенные цифры показывают, что на 10 каменщиков приходилось 50 кирпичников, 500 чернорабочих, 2 штукатура и 20 гончаров. Присутствию гончаров на постройке не следует удивляться: византийцы имели обыкновение закладывать в стены глиняные сосуды, то выполнявшие роль голосников-резонаторов, то служившие средством облегчения конструкции.

Тот же Феофан сообщает, что заложенные строителями фундаменты собора были «мощными» и «крепчайшими». Судя по правилу, сформулированному Витрувием, их ширина должна была в полтора раза превышать ширину опирающихся на них элементов (кн. IV, гл. 31). Из раскопок Шнейдера и Рамазаноглу известно, что они были заглублены на 3,6 м. Американские исследователи Эмерсон и Найс утверждают, что строители не учли и не могли учесть по уровню знаний того времени, что материк оказался слабее, чем ставшая монолитной кладка столбов. Доказательство этому они видят в последовавшем при завершении подпружных арок, до того как были возведены паруса и купол, отклонении пилонов от вертикали, происшедшем, как утверждают авторы, потому, что от давления постройки скала стала садиться под наружными кромками пилонов сильнее, чем под внутренними. Однако простой примерный подсчет говорит о неосновательности этой гипотезы. Столбовой фундамент под пилоном при размерах 11 × 13,5 × 3,6 м должен иметь объём 525 м³ и, выполненный из известняка, весить около 1260 т. Пилон 23 × 7,5 × 5,3 м при объёме 914 м³, возведенный из того же материала, весит 2200 т. Подпружная арка из кирпича при сечении 5,3 × 1,5 м имеет объём 390 м³ и весит около 700 т. Это значит, что грунт под нагрузкой фундамента, пилона и двух сходящихся на последнем полуарок подвергается напряжению 2,9 кг/см². Таким образом, допускаемое давление не превышает установленного для невыветренной дресвы и гравия (4—5 кг/см²), значительно более слабых, чем тот грунт, на котором на месте Софии строили уже прежде: при Септимии Севере — храм Артемиды, а при Константине Великом — Большую базилику.

К сожалению, Рамазаноглу не установил прочности основания, на котором построена София. Это заставляет решать вопрос при помощи предположений.

Перегрузка грунта могла возникнуть от эксцентричности приложения давления. О величине этой эксцентричности дают представление обмеры тех же Эмерсона и Найса: на высоте 23 м пилоны отклонены от вертикали на 32,5 см, т. е. на 50'. Это значит, что бок фундамента осел на 16 см.

Как обстояло дело с сооружением пилонов, рассказывает Прокопий. Он сообщает, что они «сооружены из огромных камней, тщательно подобранных искусными мастерами». «Ни известь, которую называют жженой или неугасимой *, ни асфальт, который употребляла гордая вавилонянка Семирамида, ни другие того же рода вещества не могли связать их, — говорит этот автор, — но только свинец, который наполнил все находившиеся внутри пустоты, проник в обрушившийся камень и связал самые камни». Он отмечает, что пилоны поднялись так высоко, «что тебе кажется, будто ты видишь обрывистые склоны гор».

* [Речь идёт об извести-кипелке. Церковный писатель IV—V вв. Августин из Тагаста (Африка) писал: «Мы и называем (негашеную известь) живой, — огонь скрыт в ней, как невидимая ее душа в видимом теле. И сколь удивительно, что чем более она гаснет, тем более загорается, и, чтобы обнаружить потаенный огонь, ее заливают водой. Первоначально холодная, она кипит от того, от чего все кипящие вещи охлаждаются. Потому кажется, что глыба эта издыхает, когда появляется пламя, исходящее из нее, и, наконец, она становится как мертвая, так что если теперь облить ее водой, она больше не возгорится, и та известь, которая вначале называлась живой, потом гашеной, наконец называется мертвой; еще удивительнее, что известь, облитая маслом, не кипит».]

Как велись эти работы, можно представить себе, опираясь на энциклопедию Исидора Севильского. Говоря об инструментах строителей, он упоминает «наугольник» и «отвес», «каменщицкие лопаточку и молоточек», а также «лестницы, которые прикрепляются к стенам». В числе строителей стен он называет «инструкторес» или «тектонес», т. е. кладчиков камня, а также «цементариев» или «архитекторов», которые «мудро закладывают фундамент». И, наконец, «махонес», сооружающих леса, необходимые «из-за высоты стен». По этому перечню нетрудно представить картину, напоминающую выполнение каменной кладки в нашей стране в середине прошлого века, когда создавалось старое Урочное положение.

30. Постройка кирпичного здания, изображенная на персидской миниатюре XV в.

Новейшие исследователи установили, что свинцовые прокладки применены только в верхней части пилонов, между тем как нижняя часть сложена на тонких слоях известкового раствора. К сожалению, никто не производил химического анализа византийских растворов, и некоторое косвенное представление о них могут дать лишь выполненные советскими учеными исследования раствора древнерусских зданий, возведенных не без использования византийского опыта. Так, например, образцы, взятые из Борисоглебского собора в Смоленске и относящиеся к XI в., изготовлены на маломагнезиальной извести с заполнителем из толченого кирпича в зернах от 0,3 до 6 мм и песка крупностью от 0,06 до 2,3 мм в весовом соотношении 1:1:0,5 на сухое вещество. Это соответствует объемной дозировке примерно 1:0,4:0,2 на известковое тесто. Образец 2 × 2 × 1,4 см показал прочность 70 кг/см², что в переводе на стандартный кубик 7 × 7 × 7 см соответствует 60 кг/см².

Когда пилоны были закончены, приступили к кладке по кружалам подпружных арок. Они были выполнены из римского кирпича размерами 70 × 70 × 7,9 см. И здесь в ходе работы еще до того, как кладка была закончена, произошла авария: покосились пилоны. «Столбы, на которые опиралась одна из подпружных арок, — рассказывает Прокопий, — треснули под тяжелой нагрузкой и приняли вид угрожающих падением развалин». Далее, он сообщает, будто бы строители обратились за советом к Юстиниану, который предложил как можно скорее замкнуть арку, мотивируя это тем, что она после этого, «сдерживая сама себя... не будет нуждаться в подпирающих ее столбах», т. е., очевидно, в поддерживающих опалубку стойках. При этом он добавляет, что арки «во всех своих нижних частях испытали тяжелую нагрузку», а в верхней части пилонов «стали выпадать мелкие камешки, словно их кто выскоблил». Тогда будто бы строители снова обратились к императору, а он «приказал немедленно удалить кружала из-под опустившихся арок и поставить их назад много позже, когда влажность постройки уже исчезла». Прием этот Прокопий мотивирует тем соображением, что «чем дольше сохраняется здание на кружалах, тем большую оно приобретает прочность».

31. Изображения строительных машин и приспособлений, описанных Героном Александрийским в его «Механике»

32. Изображения строительных машин и приспособлений, описанных Героном Александрийским в его «Механике»

По всей вероятности, рассказывая о рекомендации Юстиниана, Прокопий языком профана говорит о старинном даже для его времени правиле, излагаемом Альберти. «При сводах, возводимых на кружалах, — говорит этот последний, — хорошо там, где они завершаются верхними клиньями, немного ослаблять подставки, поддерживающие кружала... для того, чтобы свежепоставленные клинья не плавали в растворе своей постели, но... ровно заполняли место своего успокоения, уравновесив свою тяжесть. Иначе при высыхании швы смыкаются не плотно, как это требуется, и оставляют щели». Он советует «не сразу убирать леса, но ежедневно и постепенно ослаблять их, чтобы сооружение не осталось сырым, если ты уберешь их раньше срока... и так продолжай, пока, наконец, каменные клинья в своде не приладятся друг к другу и сооружение не затвердеет».

Эти деформации были вызваны, по-видимому, неоднородностью грунта, которую строители не могли предвидеть и которую не всегда удается установить даже в наше время при выборочном, по сути дела, методе его исследования посредством скважин и шурфов в количестве 1—3 на участок.

Закончив подпружные арки, строители перешли к парусам.

«Задача состояла в том, — рассказывает Прокопий, — чтобы получить из образованных арками треугольников квадрат [т. е. парусный свод, являющийся сферическим квадратом]. Сама нижняя часть каждого треугольника, заключенная между сходящимися арками, образует острый угол. Заполняя это пространство сверху донизу кругом всего здания, он [Анфимий] замкнул его, образовав прочные углы здания». И прибавляет, что это было сделано «вопреки мнению некоторых сомневающихся». Сомнения же были, очевидно, рождены не самим фактом применения парусов, которые широко употреблялись в то время, а их величиной и очень большим свесом. Недаром тот же Прокопий указывает, что они вызывали удивление и казались чудом. «Несмотря на то, что они держатся прочно и свешиваются, не создавая никакой опасности, кажется, что они угрожают обрушиться». Ни о каких других затруднениях при сооружении этой части здания и ни о каких новых его деформациях современники не упоминают.

Указание Павла Силенциария на то, что собор перекрыли «большими кольцами камней», подтверждает мнение Шуази о выполнении всей кладки сферической части здания без кружал, при помощи вороба, закрепленного в геометрическом центре этого полушария. Альберти, и это показательно, подчеркивая, что древние особенно полагались на прочность правильного сферического свода, сообщает, что он один из всех сводов «не нуждается в кружалах». В отличие от арок здесь постели камней — кирпичей местного производства — пришлось располагать не радиально, а под небольшим (не превышающим 30°) углом к горизонту, одним и тем же для каждого ряда кладки. Это было необходимо для того, чтобы камень мог удержаться, свободно лежа на постели до тех пор, пока не будет закончена вся дуга, расположенная между парой подпружных арок, и пока она не заклинится между ними.

После сооружения парусов оставалось возвести скуфью купола.

«Что касается середины здания, — сообщает Павел Силенциарий, — ...то архитектурное искусство возвело ее из обожженного кирпича». И, указывая на уже упомянутый способ кладки кольцами, он говорит, что «высокий, обширный свод поднялся над четырьмя арками». Эмерсон, Найс, Конент и Свифт высказывают предположение, что раствор в кирпичных конструкциях при такой большой толщине швов не успевал приобрести прочность к тому времени, когда кладка получала огромную, часто предельную нагрузку. Базируясь на том, что верхние концы пилонов на высоте 23 м от уровня пола разошлись на 65 см, Эмерсон и Найс утверждают, что купол должен был упасть сразу, и высказывают удивление по поводу того, что он продержался несколько лет.

Это утверждение нельзя признать бесспорным, и вот почему.

При увеличении расстояния между вершинами пилонов с 31 до 31,65 м должны были провиснуть замки подпружных арок на 33 см, что составляет 1,06% их пролета. А выполненное около 65 лет тому назад русским ученым Б. Н. Николаевым исследование вековых деформаций каменных сооружений, и в частности кирпичного мавзолея Тимура в Самарканде, показали, что арки с еще большим провисанием купола и с еще более значительным изменением положения парусов могут держаться без разрушения в течение целых столетий.


33. Основные этапы постройки собора Софии

34. Вековые деформации кирпичных конструкций мавзолея Тимура в Самарканде	35. Вековые деформации подпружных арок церкви Иоанна Предтечи в Ярославле

Спорным является и предположение новейших авторов, будто все главные конструктивные части собора были с самого начала построены по многоцентровым сложным кривым, приближающимся к цепной линии, в статическом отношении более выгодной, чем дуги окружности. Работы того же Б.Н. Николаева, например «Исследование подпружных арок церкви Иоанна Предтечи в Ярославле», говорят о том, что такое очертание могли приобрести и обычные полуциркульные арки в результате вековой деформации. Ссылки указанных авторов на то, что полуциркульные кривые встречаются в Константинопольской Софии только там, где «характер кривой не должен играть особой статической роли», являются как раз доводом в пользу именно такого объяснения: они просто не подверглись деформации под влиянием больших нагрузок.

Так рисуется организация проектирования и производства работ на этой выдающейся византийской стройке по литературным свидетельствам ее современников. Но до сих пор совершенно недостаточно изучен и поэтому мало использован еще один ценнейший источник, по которому можно восстановить большое количество упущенных писателями деталей. Этим источником является иконография: фрески и особенно миниатюры. После того как наш отечественный ученый А.В. Арциховский показал, каким красноречивым и убедительным материалом являются миниатюры лицевых рукописей, отпадают возражения, что эти условные и стилизованные изображения плохо отражают действительность. Конечно, по ним нельзя судить о размерах и пропорциях сооружений, но они часто дают хорошее представление о конструкциях и производстве работ. Особенно ценны они для освещения массового строительства, которое не получило достойного освещения в сохранившихся документах.

7. Техническое наследство строительного искусства византийцев

Эпохе Возрождения, начало которой совпало с моментом падения Византийской империи, зодчие Византии оставили в наследство господствующее применение кирпича, смелую конструкцию куполов, выполняемых в этом материале, и подрядную форму организации и производства работ.

36. Торговые пути Византийской империи

Строившие одновременно с византийцами мастера романской, а затем готической архитектуры пользовались главным образом тесаным камнем. Кирпич был распространён только в отдельных районах, наиболее связанных с Византией оживленными торговыми отношениями: в Венеции, ганзейских городах Германии, во Фландрии, в южной Франции и в России. Только начиная с Брунеллеско и Браманте кирпич завоевал себе господствующее положение в строительстве, которое он удерживал до недавнего времени.


37. Основные элементы конструкции собора Софии

38. Купольные перекрытия церкви Сен-Фрон в Перигё	39. Купола на башне замка Куси (Франция)

В романской и готической архитектуре для перекрытия квадратных планов применялись почти исключительно крестовые своды. Применение купола было большой редкостью и имело место, опять-таки, только в районах экономического влияния Византии. В романский период это было в Венеции и во Франции (Перигё). А в готические времена можно уверенно назвать только одно купольное решение — трехъярусную башню замка Куси. Лишь начиная с того же Брунеллеско купол становится наиболее привлекательной для архитекторов конструкцией перекрытия большого пространства. Ареной широкого применения купола до Брунеллеско была только Россия, связанная и в экономическом, и в культурном отношении с Византией более тесно, чем западноевропейские страны.

40-41. Способы расчета устойчивости конструкций церквей византийской и славянской школ (по А. Арнольду)

В романский период организация производства строительных работ находилась в руках монастырей, которые имели своих квалифицированных мастеров, связанных дисциплиной церковного чинопочитания, и широко использовали мирян в порядке выполнения религиозной повинности на черных и разных работах. Во времена готики их место заняли ремесленные цехи, строго разделенные по специальностям, связанные жестким регламентом отношений между учениками, подмастерьями и мастерами и деспотически поддерживавшейся технологией работ. Византийское же строительство велось артелями навербованных мастеров, работавших под руководством поставленных подрядчиком десятников. Уже конфликты Брунеллеско с цехами, членом которых он не состоял, явились одним из первых шагов возврата к византийской системе. Временный арест его, как «неорганизованного» строителя, не помешал ему продолжать стройку. А замена забастовавших цеховых мастеров набранными «у ворот» ломбардцами уже не вызвала осложнений.

Таково было наследство, оставленное строителями Византийской империи эпохе Возрождения.

Византия

Теория и практика

История архитектуры средних веков

Строительная техника Византии

1. Техническое наследство Римской империи

2. Архитектурно-строительная энциклопедия византийской эпохи

3. Вероятные методы расчёта

4. Строительные материалы

5. Строительные конструкции

6. Проектирование и производство строительных работ

7. Техническое наследство строительного искусства византийцев

Добавить комментарий

Вы здесь

Строительная техника Византии

1. Техническое наследство Римской империи

2. Архитектурно-строительная энциклопедия византийской эпохи

3. Вероятные методы расчёта

4. Строительные материалы

5. Строительные конструкции

6. Проектирование и производство строительных работ

7. Техническое наследство строительного искусства византийцев

Добавить комментарий