Глава «Материалы и конструкции», «Всеобщая история архитектуры. Том 4. Архитектура Западной Европы. Средние века». Автор: Милонов Ю.К.; под редакцией Губера А.А. (ответственный редактор), Колли Н.Д., Максимова П.Н., Маца И.Л., Нельговского Ю.А., Саркисиана Г.А. Москва, Стройиздат, 1966

---

Техническое наследство
Архитектурно-строительная энциклопедия средневековья
Правила определения размеров конструкций
Строительные материалы
Конструкции
Организация строительных работ

---

1. Техническое наследство

Средневековые западноевропейские строители получили богатое и разнообразное техническое наследство. Оно состояло из проверенных веками строительных материалов, оправдавших себя конструктивных решений, теоретических представлений и практических правил возведения сооружений.

В числе материалов следует назвать пиленый лес, тесаный камень, кирпич и черепицу, известковый раствор с гидравлическими добавками, бетон и металлы: железо, медь и свинец. Бетон, основной строительный материал императорского Рима, представлял собой смесь известкового раствора с мелким каменным щебнем в соотношении 1:3, уложенную слоями в опалубку с последующим втрамбовыванием слоя заполнителя в слой вяжущего. Применение его сохранилось до X в. В оконных перемычках замка Каркассон (рис. 1) применены бетонные плиты размером 120 × 30 × 25 см, отлитые и утрамбованные в деревянных формах. Раствор состоит из гидравлической извести, перемешанной с глинистым песком и толчёным кирпичом.

Заполнитель — очень мелкий гранитный щебень.

1. Бетонные перемычки цитадели Каркассона

Характерными для античного Рима архитектурными конструкциями были арка и свод. Исходными композициями дальнейшего развития явились поздняя античная базилика и ротонда.

Вопреки распространенному до сих пор мнению, одним из источников архитектурно-строительных знаний к XI в. оставался Витрувий. Основательное знание Витрувия монахами XI в. очевидно из энциклопедии «О вселенной», составленной в начале IX в. настоятелем Фульдского монастыря Рабаном Мавром и в течение, по крайней мере, четырёх последующих столетий многократно переписывавшейся. Она представляла собой переложение аналогичного труда VII в., принадлежавшего перу Исидора Севильского, но с целым рядом дополнений.

Из 22 книг, составляющих это сочинение, Рабан касается строительства в четырёх. Формула: «Архитектура состоит из порядка, расположения, эвритмии, соразмерности, благообразия и экономии» у него несколько упрощена: «В сооружениях содержатся три части: расположение, строение и красота». Он определяет расположение как «начертание фундаментов на строительной площадке или на земле», строение — как «соотношение сторон и высоты», красоту — как «привлекательность внешнего вида».

В определении частей зданий Рабан связывает назначение их с филологией термина: «фундамент» со словом «фундус» — основание, дно; базу с сирийским словом, означающим «прочнейший камень»; стены («париэтес») с «парес» — равный, поскольку они должны быть равными по высоте на противоположных частях здания; крышу («тектум») со словом «тегере» — крыть; балку («трабс») с «траверзаре» — класть поперек. При этом он подчёркивает функции каждого элемента: несущие — у фундамента, колонны, базы; ограждающие — у стен и крыши; связывающие — у балки и угла.

В главах о строительных материалах и о конструкциях он даёт практические указания: «Камень не может быть сильнее прикреплен к камню, иначе как соединенный известью». «Было древнее правило придавать толщине колонны третью часть её высоты».

 

2. Архитектурно-строительная энциклопедия средневековья

Уровень архитектурно-строительных знаний XIII в. нашёл своё выражение в капитальном энциклопедическом труде библиотекаря и советника французского короля Людовика IX, доминиканского монаха Винцента де Бове «Великое зерцало», состоящем из 83 книг, соединённых в три тома: «Зерцало природное», «Зерцало научное» и «Зерцало историческое». В нём использовано почти 2000 источников, принадлежащих 450 авторам девяти национальностей. Архитектурно-строительному делу посвящены 12 глав книги IX «Зерцала научного». Они составляли по сравнению со всем трудом небольшую, но по содержанию вполне законченную архитектурно-строительную энциклопедию.

«Архитектурная наука, — пишет Винцент [13 гл.], почти текстуально излагая Витрувия, — является знанием, украшенным многими научными дисциплинами и разносторонней образованностью, при помощи которых можно оценивать все дела, совершаемые прочими искусствами». И дальше повторяет, по Витрувию же, какие науки и для чего нужны архитектору. А заканчивается эта глава так: «Архитектура рождается из практики и теории. Практика есть непрерывное упражнение и осуществление на деле, которое выполняется руками. Теория же есть то, что показывает и объясняет расчёты и пропорции возведённых построек».

2. 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»; 3 — «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»

Ошибочность мнения о несовершенстве знаний средневековых строителей подтверждают и многочисленные факты. Так, про аббата монастыря Сен Бенин (Франция) Вильгельма из Вольпьяно, руководившего строительными работами в начале XI в., хронист сообщает, что «он был образованным во всех искусствах, однако много предавался изучению геометрии и физики». Известный французский архитектор XIII в., принимавший участие в сооружении Реймского собора, Виллар д’Оннекур, от которого сохранился исключительно ценный для изучения строительной техники того времени альбом рисунков (рис. 2), может служить ярким примером того, что строитель его времени был таким же энциклопедистом, как и его древнеримские предшественники.

Автор альбома сообщает, что у него «можно найти большую помощь для самообучения принципам каменной кладки и строительных конструкций», а также познакомиться с методом рисования портретов и черчения, «как тому наставляет геометрия».

В 14-й главе своей энциклопедии, озаглавленной «О разделах архитектуры», Винцент пишет: «Эвритмия состоит в красивой внешности и подобающем виде сочетаемых в единое членов. Это достигается, когда высота сооружения находится в соответствии с шириной и длиной и в общей присущей им соразмерности. Соразмерность есть должное согласие членов и соответствие отдельных частей целого, такое же как в человеческом теле между локтем, ступней, ладонью, пальцами и прочими частями».

В характеристике строительных материалов Винцент делит камни на мягкие, твёрдые и умеренной твёрдости. В качестве средства определения прочности он указывает пробу огнём и объясняет явление растрескивания под действием пламени тем, что такие камни «содержат недостаточно влаги и мало землистых частей, но больше воздуха и огня, а именно, охваченные огнем и силой пара пустоты пор (камня) накаляются, выгоняя воздух, и этот жар еще сильнее нагревает их (образует жар себе подобный)». Прочность, морозостойкость и долговечность камня, выдерживающего действие огня, а также и мороза, по мнению Винцента, обусловлены тем, что «в нем смешаны малые количества воздуха и огня, умеренное количество влаги и больше всего землистых частей».

Винцент различает песок трех видов: овражный (горный), речной и морской. В качестве методов испытания он называет пробы на скрипение в горсти и на загрязнение белой ткани.

В главе об извести повторяется проходящее от Витрувия до Рабана требование о белизне, плотности и твердости сырья. Винценту известно, что известняк при обжиге теряет приблизительно третью часть своего первоначального веса. В заключение он излагает античную теорию вяжущего. «Когда поры и пустоты оказываются раскрытыми, они вбирают в себя примесь песка, а высыхая связываются со щебнем и образуют прочную структуру». Переходя к вопросу о составе растворов, он рекомендует на горном песке пропорцию 1 : 3, на речном и морском — 1 : 2.

Получение извести-кипелки (окиси кальция) из известняка путём его обжига для удаления из него углекислоты Винцент, повторяя Витрувия, представляет себе, в духе античного учения о четырёх началах, как обезвоживание, и считает, что вода составляет ⅓ веса известкового камня. Рекомендуя добавлять к известковым растворам толчёные глиняные черепки, он проявляет понимание того, что какое-то содержащееся в этом порошке вещество вступает во взаимодействие с гашёной известью.

 

3. Правила определения размеров конструкций

Сохранившиеся от средневековья источники дают основание утверждать, что существовали определенные методы назначения размеров частей сооружений.

Самым важным вопросом общей композиции здания считали, как это видно из документов монастыря Сантьяго де Компостела, охватывающих период 1074—1139 гг., «соразмерность длины, ширины и высоты» — совершенно в духе Витрувия, который писал, что «эвритмия... достигается, когда высота членов сооружения находится в соответствии с их шириной, ширина с длиной и когда, одним словом, все соответствует присущей им соразмерности». Сохранился текст строительных правил Клюнийского ордена, изложенных аббатом монастыря Фарфа в 1049 г. и пересланных затем в Италию. Они содержат данные о размерах различных монастырских построек, характеризующие именно соотношение этих величин. Для спальни оно составляет 60 × 34 × 23 фута, для зала отдыха — 90 × 25 × 23 фута, для зала проповедей — 50 × 20 × 30 футов.

Точно так же по-витрувиевски трактовали композицию такого сложного сооружения, как церковь. «Никакой храм, — писал этот античный автор, — без соразмерности и пропорции не может иметь правильной композиции, если в нём не будет такого же точного членения, как у хорошо сложенного человека». А в охватывающей 1055—1082 гг. хронике бенедиктинского аббатства Сен Трон сообщается, что новая церковь «была построена, как говорится учителями, по величине человеческого тела». Алтарная часть церкви вместе с обходом вокруг алтаря и помещениями для архива рассматривается как соответствующая голове и шее, хор — грудной клетке, обе части главного трансепта — рукам, неф — животу, второй трансепт — как ноги.

Манускрипт по строительному искусству (опубликован в 1843 г. Гоффштадтом в его «Азбуке готической конструкции»), составленный в XV в., но выражающий представления предыдущего столетия, показывает, как глубоко архитектор средних веков интересовался механикой. В нем говорится, например, об определении «заранее прочности столбов, чтобы обеспечить своду возможность выдержать сотрясения от колокольного звона и чтобы найти такую конструкцию каменной кладки, которая своей перевязкой и связью сдержала бы свод прочно и устойчиво, как в церквах, устои которых построены много сотен лет тому назад». Автор констатирует, что «простой крестовый свод, который обычно сооружается для больших пролетов», «какую бы он ни имел дугу и толщину, будет все-таки слишком слабым для того, чтобы оказать сопротивление чрезвычайно большому сотрясению, которое стены испытывают от звука», и говорит, что подпружные арки и нервюры нужны не столько для красоты (которую они все же придают постройке), сколько для передачи сводам (если они правильно выложены, как потом будет указано) «вековечной прочности, какая имеется в стенах». «Иначе ради чего же каменных дел мастера стали бы утруждать себя и особенно усердствовать в том, чтобы при помощи измерения циркулем, все-таки геометрическими средствами получить уверенность как в прямолинейности, так и в (нужной) кривизне линий».

Стремление проникнуть в механику сооружения хорошо отражено в летописях постройки Миланского собора. Протокол от 21 июня 1399 г., излагая разногласия между итальянскими строителями и выписанным из Франции консультантом, сообщает: «Мастера говорят, что все контрфорсы названной церкви крепки и пригодны для несения приходящейся на них (буквально сказано «своей») и даже большей нагрузки по следующим основаниям: потому что брусок нашего мрамора и известняка имеет такую прочность, как два бруска камня названной французской церкви, которую вышеназванный мастер привел в качестве примера».

Этот эпизод дает основание предполагать, что строители XIV в. производили испытание на излом сделанных из данного камня брусочков. Так же могли поступать и с растворами.

Наибольшее внимание, конечно, уделяли опорам свода, применяя обычно два метода определения их толщины. Первый заключался в том, что опоре придавали толщину, равную какой-то доле пролёта. Этот приём остался в наследство, по-видимому, от того времени, когда, зная зависимость толщины опор от величины пролёта, ещё не имели представления о необходимости учитывать ещё и профиль арки, не понимали, что распор увеличивается с понижением арки и, наоборот, уменьшается с её повышением. Это обстоятельство учтено во втором приёме, сводящемся к вписыванию в арку равнобочной трапеции, с верхним основанием, равным боковой стороне. Здесь толщина опоры определяется как проекция бока трапеции на её нижнее основание. Если один приём господствовал в эпоху применения полуциркульной арки, то другой пришёл вместе с появлением арки стрельчатой.

3. Готический метод графического определения толщины опор сводов (по Дерану)	4. Геометрические построения Виллара д’Оннекура: 1 — «Таким способом определяют толщину колонны, когда она вся не видна» (циркулем с тремя ножками); 2 — «Таким образом находят центр поля, описанного циркулем»; 3 — «Этим способом делят [разрезают] камень таким образом, чтобы его половины были квадратными»
5. Приёмы некоторых важных для архитектуры построений из «Немецкой геометрии» Ганса Гёша: 1—4 — правильный пятиугольник; 5, 6 — сторона правильного вписанного семиугольника; 7, 8 — правильный восьмиугольник; 9 — длина окружности; 10 — центр дуги окружности
6. Построение профиля арок у Виллара д’Оннекура: 1 — «Этим способом чертят три вида арок при помощи одного раствора циркуля»; 2 — «Этим способом чертят равностороннюю арку и проверяют чертеж наугольника»; 3 — «Таким образом вытесывают арку о пяти точках»
7. Вычерчивание профилей готической колонны по Дюреру: 1—7 — шестнадцатилопастные колонны; 8—10 — трехлопастные колонны

Первый изложен в уже цитированном выше манускрипте, второй — в сочинении, относящемся к XVII в., в книге Дерана «Архитектура сводов» (рис. 3). Однако, как утверждает Виолле ле Дюк, он средневекового происхождения. И в 1669 г. строитель собора св. Павла в Лондоне Христофор Рен, критикуя конструктивные решения собора в Солсбери и Вестминстерского аббатства, подверг разбору правило, изложенное Дераном, именно как традиционное правило готики.

Хорошее представление о том, какими приёмами геометрии оперировала средневековая практика, даёт небольшая книжка Ганса Гёша «Немецкая геометрия», изданная в 1472 г. «Здесь изложено несколько полезных частей геометрии», — говорит в предисловии автор и приводит решение некоторых важных для строительной практики задач (рис. 5).

Как применяли геометрию в архитектурной практике, показывает альбом Виллара д’Оннекура (рис. 4). Продемонстрировав решение целого ряда архитектурных задач, он в заключение подытоживает: «Все эти фигуры являются геометрическими чертежами». Интереснее всего методы построения арок (рис. 6). Пятичастную арку, «способ вытесывать клинья» которой поясняет Виллар д’Оннекур, он изображает при помощи спирали, построенной так, что диаметр каждого следующего, т. е. меньшего, полувитка меньше диаметра предыдущего на 1/5 диаметра этого большего полувитка. Приведенный чертеж мог выражать два вида арки. Издатель Виллара д’Оннекура Ляссю утверждает, что в качестве центров использовались точки, отстоявшие от пят арки на расстоянии 1/5 пролёта. Шуази же пишет о пятичастных арках, центры которых отстояли от пят на 2/5 пролёта. Говоря о «способе делать клинья трёхчастной арки», Виллар д’Оннекур применяет построение, изображенное на рис. 6, 2.

Какое значение в работе архитекторов имели теоретические трактаты, вроде «Немецкой геометрии», можно видеть из предисловия Альбрехта Дюрера к его вышедшему в 1558 г. «Наставлению к измерению при помощи циркуля и линейки плоских линий и всевозможных тел». Изображая способ вычерчивания при помощи циркуля профиля готической колонны (рис. 7), Дюрер снабжает его пояснением: «Наука позволяет различно выделывать колонны, но они должны соответствовать требованиям наибольшей прочности».

 

4. Строительные материалы

Первое время средневековые архитекторы употребляли готовые части разрушенных временем или специально разбиравшихся на материал зданий. Так добывали колонны, карнизы и прочие части зданий. В постройках романской эпохи встречаются различной формы колонны со следами подрезки или надставки стволов, с разными базами и капителями.

На юге Франции до XII столетия бетон римского типа, но ухудшенного качества, применялся в качестве забутки массивных стен и столбов из тёсаного камня, а также в пазухах сводов. При массивности стен он позволял экономить тёсаный камень, подвоз которого был затруднён. В эпоху средневековья бетон сохранился только в фундаментах в сильно видоизмененной форме бутовой кладки «в сок», т. е. путём погружения бута в раствор (рис. 8). Применение блоков из подлинно римского бетона, вроде оконных перемычек в Каркассоне, было редким исключением.

8. Каменное строительство готической эпохи: 1 — внутренняя забутка стен «в сок»; 2 — кладка фундамента; 3 — контрфорсы	9. Элементы готической каменной кладки
10. Виды лицевой обработки камня: 1 — бороздчатая; 2 — сетчатая; 3 — «рыбьим позвоночником», или «колосом»

Основным материалом с XI столетия стал тесаный камень (рис. 8 и 9). Как изменялась величина камней, можно видеть, сравнив соборы Сен Реми в Реймсе, Сен Совёр в Фижаке и собор в Солиньяке, законченные в 1049, 1074 и 1143 гг. Средний размер камней составляет в первом 75 × 40 см, во втором 70 × 45 см и в последнем 50 × 40 см. Несмотря на наличие в центральной части Франции и на западной ветви Пиренейских гор гранита, в XI в. он нашёл применение только в замке Каркассон.

Своеобразным музеем различных типов обработки камня с XI по XIV вв. (рис. 10) является Страсбургский собор. На северной стене крипты, сооруженной в XI в., сделана бороздчатая насечка в форме равносторонних треугольников, сложенных в вертикальные полосы. На своде той же крипты — тёска «колосом», идущая в вертикальном направлении.

Примером использования различных пород камня является собор Парижской богоматери. Его фундамент выполнен из бутовых плит («лямбур») толщиной до 1 м и частично из зеленого песчаника («банк вер»). Колонны нефа, диаметром 1,3 м — из тонкого скального плитняка («банк де рош») блоками толщиной 0,5 м. Стеновые и щековые арки, а также нервюры крестовых сводов осуществлены в «белой» и «настоящей» плите («банк блян» и «банк фран») толщиной от 0,3 до 0,35 м. Два четырехгранных столба на стыке нефа с трансептом выложены из плотного известняка («кликар») блоками в 0,4 м высоты. Контрфорсы сделаны из «королевской» плиты («банк руаяль») и «большой» плиты («банк гро») блоками, высота которых составляла 0,7 и 0,65 м. Фасад сооружен из скалы («рош»), лицевые поверхности — из мягкого тонкозернистого известняка («лиэ тандр»), слезники и водостоки, розетта, колонки «галереи королей» — из плотного известняка толщиной 0,45 м. Аркады большой галереи под башнями и скульптуры — из мелкозернистого известняка толщиной в 0,9 м.

Насколько различна была прочность камня, применявшегося в разных районах, видно из следующей таблицы диаметров (в дюймах и линиях) колонн, предназначенных для несения груза в 1000 кг. Таблица составлена известным теоретиком первой четверти XIX в. Ронделе, принимавшим допускаемое напряжение в 50% временного сопротивления:

овернский базальт  9 ; 0
вогезский желтый гранит  14 ; 5
зеленый гранит из Вогез  16 ; 7
серый гранит из Вогез  20 ; 0
«банк фран» из Вернана  26 ; 0
камень из Тоннера  36 ; 4
средний камень из Сен-Ло  58 ; 3

Вышеприведённая таблица (дана в сокращенном виде) может служить для определения кажущейся смелости выполнения некоторых частей зданий, опорные стены и опорные колонны которых вызывают удивление своей лёгкостью. Это особенно подчёркнуто в готических сооружениях, где колонны большой высоты, несущие, по-видимому, колоссальную нагрузку, имеют в диаметре лишь 7—8 дюймов.

Кирпич с XI в. перестали применять в сочетании с естественным камнем, а в качестве основного строительного материала он получил безраздельное господство только в районах, где совершенно отсутствовал хороший, постелистый естественный камень. Это были прибалтийский район Германии, часть Ломбардии, прилегающая к Милану, область Лангедока во Франции. Техника изготовления кирпича была ниже римской: обжигался он в напольных печах, с большим количеством недожога. Есть основания предполагать, что прочность его не превышала 59 кг/см². Иногда кирпич был настолько слабым, что его, как это имело место в Лангедоке, обрабатывали тёской. Постепенно величина кирпича уменьшается, форма его удлиняется. Преобладают размеры: 33 × 25 × 6 см, а к XV в. даже 24 × 12 × 5 см. Из кирпичных построек этой эпохи заслуживают внимания возведённый в XIII в. монастырь Сен Жак в Тулузе и построенный в XIV в. кафедральный собор в Альби. Распространение черепицы в странах Севера, где применяется крутая крыша с наклоном не менее 45°, вызвало изменение типа этого материала. Здесь вошла в употребление плиточная черепица с шипом, навешивавшаяся на обрешётку крыши, или с отверстиями, прибиваемая гвоздями. Её размеры колебались от 33 × 27 × 2 см до 22 × 12 × 1 см. На каменных сводах и куполах её закрепляли раствором.

В Западной Европе XI в., где раствор, кроме своей основной функции связывания, завещанной предшествующим периодом, выполнял ещё в большей степени, чем в Византии, роль средства равномерного распределения усилий в кладке из тёсаного камня, швы делались очень толстыми, в 3—4 см. К этому времени количество извести в растворе по сравнению с предыдущей эпохой увеличивается, но она, в связи с возвратом к обжигу в кучах, обожжена неравномерно, небрежно смешана с мелким гравием, нередко с грунтовым песком и не содержит цемянки. В XII столетии растворы становятся однородными, тщательно промешанными, песок в них мелкий, возможно даже просеянный. В конце XII в. они уже высококачественные. Для забутки применяли раствор с очень крупными заполнителями (гравий и обломки угля); для постелистой кладки заполнителем служил тонкий и чистый речной песок. Наконец, в XIV в. переходят на песок промытый.

11. Строительное применение древесины: 1 — способы сплотки досок; 2 — соединения брусьев шипом; 3 — конструкция узлов стропильных ферм; 4 — профили галтельных столярных изделий; 5 — филенчатое дверное полотно; 6 — фахверк

12. Строительное применение металла: 1 — решётки; 2 — флюгеры; 3 — соединение чекой; 4 — гвозди; 5 — оконный переплет; 6 — обивка двери листовым железом; 7 — дверные петли

Не без влияния хозяйничавших в Европе норманнов, которые были хорошими плотниками уже потому, что являлись судостроителями, применение древесины (рис. 11), почти исключительно дуба, сопровождалось рядом профилактических мероприятий. Дерево для каждого элемента такой ответственной конструкции, как стропильная ферма, средневековые мастера выбирали в лесу ещё на корню; рубили в такое время, когда в нём было меньше всего сока, т. е. зимой; годами выдерживали в ошкуренном виде на свежем воздухе, но под укрытием.

Строительное применение металла в XI—XIV вв. обогатилось его декоративным употреблением (рис. 12). Наряду с гвоздями и скобянкой стали изготовлять решётки, шпили, флюгеры. Из свинца, помимо кровли и прокладок в швах каменной кладки, стали делать переплёты витражей, а также накладные украшения для капителей, воспроизводящие растительные формы.

Увеличилось использование листового стекла. Колоссальные окна соборов готической эпохи создали невиданный до той поры спрос на стекло. Началось изготовление листов более крупного размера.

 

5. Конструкции

Наиболее острой конструктивной проблемой была разработка огнестойкого перекрытия церквей, представлявших собой воспроизведение римских базилик с деревянными стропилами. Единственно пригодным для этого материалом был в то время камень, а единственной конструкцией — свод. Из трёх разновидностей каменных материалов — бетона, кирпича и естественного камня — средневековые строители предпочли последний, потому что изготовление римского бетона было слишком трудоёмким и уже основательно забытым, а кирпич марки «50» был для этих сооружений материалом ненадёжным. Балочное перекрытие оказалось непригодным потому, что пролёты главных нефов, достигавшие 10 м, превышали пролётные возможности каменных балок и плит, ограниченные 3—5 м.

13. Эволюция сводчатого перекрытия: 1 — церковь Сен Реми в Реймсе; 2 — церковь в Турню; 3 — церковь Сен Савэн в Пуату; 4 — церковь в Пуатье; 5 — церковь Сент Эвтроп в Сансе; 6 — церковь в Иссуаре; 7 — церковь в Везлэ; 8 — церковь св. Анны в Иерусалиме

14. Базилика в Шпейере

Конструкции прошлого были представлены тремя видами сводов: цилиндрическим, крестовым и купольным. Первоначально перекрывали сводами лишь более узкие боковые нефы. Представление о путях исканий дает церковь Сен Реми в Реймсе, где ранние части этих нефов перекрыты цилиндрическими сводиками, расположенными перпендикулярно к оси постройки, а более поздние — крестовыми сводами. Главный же неф имеет деревянные стропила (рис. 13, 1).

Одним из ранних примеров сводчатых перекрытий является нартекс церкви в Турню, законченный в 1019 г. (рис. 13, 2). Оно состоит из поперечных цилиндрических сводов, как в боковом нефе Сен Реми, а малые нефы перекрыты крестовыми сводами. Средний неф освещался окнами, находившимися в торцовых стенках сводов, поднятых, как в римских базиликах, над боковыми нефами. Однако в церкви Сен Савэн, относящейся ко второй половине XI в., свод главного нефа — цилиндрический (рис. 13, 3). Его композиция показывает; какие изменения это внесло в устоявшуюся веками форму базилики. Наличие распора заставило отказаться от поднятия над боковыми нефами стен среднего нефа, прорезанных рядами окон, и опереть свод при помощи аркады на колонны этого нефа. Для уравновешивания распора в одних случаях боковые нефы перекрывали крестовыми сводами, в других применяли ползучие цилиндрические своды, упирая их вершинами в пяты среднего свода. Примеры первого решения — монастырская церковь Сен Савэн (рис. 13, 4) и подавляющее большинство церквей романской эпохи. Примеры второго — церковь во Вье-Партенэ и Сент Эвтроп в Арле (рис. 13, 5).

Цилиндрический свод не допускал устройства проёмов значительного размера на уровне пят. Поэтому верх среднего нефа всегда был погружён в темноту, с чем вынуждены были некоторое время мириться. Пожалуй, наиболее характерным примером такой поражающей своей темнотой церкви является Сен Мартен д’Энэ в Лионе.

Для перекрытия главного нефа был избран именно этот свод. Романские строители почти не применяли крестового свода до 1120 г., года окончания церкви в Везлэ.

Во второй половине XI в. при перестройке римских базилик романские зодчие включили в конструкцию цилиндрического свода подпружную арку, заимствованную у византийских строителей. Применяемая сначала как средство укрепления деревянной опалубки сводов, она была вскоре же использована для усиления их жёсткости. Судя по тому, что Леонардо да Винчи, в заметках по строительной механике пытавшийся математически формулировать многие приёмы практиков средневековья, отмечал бо́льшую прочность арки большего сечения, мастера XII в. понимали роль подпружины в упрочнении и самого цилиндрического свода.

Судя по церкви Сент Этьен в Невере, законченной в 1099 г., подпружная арка вызвала у зрителей некоторые необоснованные иллюзии. До вершины боковых нефов, перекрытых ползучими сводами, эта церковь была возведена как базилика с неосвещенным главным нефом. Затем она была достроена с повышенным нефом, боковые стены которого снабжены окнами. Вследствие этого вершины предназначенных для погашения распора ползучих сводов оказались не на уровне пят главного свода, а ниже их, в результате чего в стенах появились трещины.

Удовлетворительное решение проблемы освещения было найдено лишь после применения в главном нефе крестового свода, примером чего служит церковь в Везлэ (1089—1206 гг.; рис. 13, 7), представлявшая собой видоизменение иерусалимской церкви св. Анны, построенной до крестового похода 1099 г. (рис. 13, 8). Связанные с этим трудности вызвали дальнейшие поиски решения проблемы освещения. Результатом явилось применение сводов, дававших меньший распор: вспарушенного крестового свода, купола на сферических и на конических парусах и крестового свода на нервюрах.

Образцом применения вспарушенного свода можно считать перекрытие базилики в Шпейере (1100 г.; рис. 14). Интересным средневековым купольным сооружением на сферических парусах является построенный в 1105—1123 гг. собор в Ангулеме, неф которого перекрыт тремя куполами 10-метрового диаметра. Купол на конических парусах представлен собором в Пюи.

Применение в полуциркульном крестовом своде нервюр началось после того, как обнаружились трудности, связанные с переходом от квадратного плана к прямоугольному, где разница радиусов распалубок исключала возможность совместить их шелыги. Желание сохранить секционный принцип композиции, где одни и те же колонны должны быть опорами сводов и среднего, и бокового нефа, вызвало появление шестичастного свода, или свода о шести распалубках, в котором каждая секция среднего нефа, сохраняя свой квадратный план, опиралась не на четыре, а на шесть колонн, распалубка же опиравшаяся на стеновую арку, оказывалась разрезанной надвое. Пример — сооруженная в 1105 или 1135 г. в Кане (Нормандия) церковь Сент Этьен, известная также под названием «Мужского монастыря». Выполнить такой свод при помощи обычной опалубки было невозможно. Единственным выходом являлось сооружение сначала по кружалам каркаса конструкции в виде каменных арок, а затем выполнение по опалубке опирающихся на эти арки распалубок. Нервюры сняли все затруднения, связанные с осуществлением кладки ребер. Правильная перевязка швов в рёбрах потеряла своё прежнее значение. Выполнение свода в кольцевых галереях, образующих обход вокруг хора, стало таким же простым, как и над нефами.

Наконец, следует отметить применение стрельчатой арки, завезенной крестоносцами из Малой Азии. Ею пользовались широко, поскольку она развивает меньший распор, чем полуциркульная. В главном нефе она была использована в качестве подпружной арки, а в боковых — как образующая крестовых сводов. Путь её освоения в этот период показывают южнофранцузские церкви Сент Эвтроп в Сансе, Сен Трофим в Сенте, и церковь в Солье.

Пока нервюрная конструкция крестового свода и стрельчатый профиль арки применялись независимо друг от друга, они не вызвали никакой технической революции. Но сочетание их — появление стрельчатого нервюрного свода — преобразовало всю конструкцию здания.

Являясь сплошной однородной каменной кладкой, романский крестовый свод разрушался при значительных деформациях, вызывавшихся осадкой опор. Уровень техники романской эпохи не позволял строителям перекрывать пролеты более 10 м и делать свод тоньше 60 см. Не оценив ещё в полной мере конструктивных, возможностей, открываемых контрфорсами, широкое применение которых в этот период было вызвано направлением распора в крестовом своде по его диагоналям, строители не выносили контрфорс более чем на 2 м. Это ограничивало высоту построек 20 м, за пределы которых не поднимается почти ни один собор романской эпохи.

Разделение в нервюрном своде всей массы перекрытия на активно работающий каменный каркас и облегченное заполнение в виде относительно тонких каменных плит создало некоторую независимость друг от друга отдельных распалубок и позволило своду до известного предела деформироваться без разрушения.

Уширяющийся к основанию романский устой оказался непригодным для конструкции, испытывающей деформации, так как он не мог выдержать значительного перекоса. Его пришлось заменить столбом равного по всей высоте сечения и меньшей толщины. Но такой столб при повышенном вертикальном давлении мог разрушиться или потерять устойчивость. Опасность раздробления была предотвращена выполнением устоя из более прочного материала, чем остальная постройка, а опасность продольного изгиба — сочетанием центрального стержня с подпирающими его со всех сторон тонкими монолитными колонками, упертыми в сквозные, пересекающие всю систему кладки, камни-прокладки. Увеличение диаметра верхнего стояка по сравнению с нижними поставило вопрос о специальной дополнительной подпоре для него, в качестве которой была использована забутка пазухи свода бокового нефа.

Все это, однако, не устраняло опасности отклонения устоев от вертикали. Ее преодолели скреплением устоев арками трифориев, металлической рамой витража и шековыми арками свода.

Поскольку нервюры локализовали распор, стена утратила свое значение опоры свода, а контрфорс романского типа, являвшийся простым добавочным утолщением, превратился в элемент, воспринимающий нагрузку сводов, строители увеличили его вынос. Облегчение контрфорсов служебными галереями, как это сделано в готической церкви около Манта, показало, что пустоты, расположенные вне направления сил давления, не ослабляют конструкции. Это дало стимул для извлечения из контрфорса бесполезной массы по всей его вышине. Так произошло разделение опоры на устой и контрфорс в собственном смысле слова, одним из первых примеров чего служит апсида церкви Сент Юрбен в Труа. А увеличение расстояния между ними, вызванное стремлением дать больше места боковым нефам, заставило передать распор при помощи специальной подпорной арки — аркбутана.

Аркбутан и контрфорс, явившись средством разложения сил давления свода и распределения их между поддерживающими массивами, средством давать известное направление распору и оказывать ему противодействие на известном расстоянии от пят, предоставили строителю возможность управлять «игрой сил» в сооружении и, освободив здание от всей инертной массы, оставить в нём лишь одни активные части. Результатом всех этих нововведений явилось увеличение пролёта сводов с 10 до 15 м и уменьшение их толщины с 60 до 25 см. Перенесение контрфорса к стене бокового нефа и передача ему распора свода при помощи аркбутана дали возможность довести высоту построек до 46 м против прежних 20 м.

15. Игра сил в готических сооружениях: 1 — кривая давления в стрельчатом своде; 2 — многоугольник сил, действующих в своде; 3 — веревочный многоугольник Вариньона, построенный из этих сил; 4 — швы перелома в стрельчатом своде; 5 — положение результирующей давления сводов среднего и бокового нефов: а — при одинаковой стреле их подъема; б — при одинаковом профиле обоих сводов; в — при более высоком расположении пят малого свода; г — при внешней нагрузке на малый свод; д — при более низком расположении пят малого свода; е — при поглощении распора большого свода аркбутаном; 6 — кривая давления аркбутана; 7 — расположение результирующих сил вертикальной нагрузки и распора: а — при положении аркбутана выше пят среднего нефа; б — при его расположении на уровне пят среднего нефа; в — при двухъярусном аркбутане, сочетающем положения а и б

16. 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)

Готические архитекторы, как об этом красноречиво говорят самые постройки, прекрасно представляли себе направление потоков усилий в сооружении. Они умели сосредоточить эти усилия в определенном месте, повернуть их в желательном направлении и уравновесить (рис. 15). Гика остроумно называет готическую архитектуру воплощением в камне теорем графостатики.

С точки зрения истории готических конструкций заслуживает специального внимания обрушение нефа собора в Бовэ. Представление о ходе его постройки даёт альбом Виллара, где изображен незаконченный Реймский собор, начатый в 1212 г. (рис. 16). 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. Последнее обстоятельство доказывается тем, что Виллар на местах колонок изображает одни капители, совершенно не показывая стволов. Такой приём Шуази объясняет пониманием средневековыми архитекторами того, что монолитные элементы, работающие на сжатие, можно ставить на место лишь после того, как закончились осадочные процессы.

17. 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

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 (рис. 17). Созданный этим приёмом 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 пролёта. 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 замо́к 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.

18. 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.)

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 (см. рис. 2). Однако впоследствии, стремясь обеспечить наибольшую жесткость, строители стали нагромождать на эту конструкцию затяжки, ригели, бабки и подкосы (рис. 18). 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.

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 привёл как раз собор в Бове, который будто бы «разрушился не потому, что учёный теоретик перешёл 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 своём докладе на конференции гражданских инженеров образно рассказал, как сооружение в процессе осадок «пускает в ход все средства, чтобы сохранить своё существование, как это сделал бы живой организм». Силы направляются туда, где материал, менее пострадавший или находящийся в большом избытке, ещё 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, ещё 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 её 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.

 

6. Организация строительных работ

Средневековую организацию строительных работ позволяет восстановить подлинная летопись сооружения Миланского собора. Период с 1385 по 1418 г., когда была возведена его основная часть, не выходит за пределы средневековья, конец которого Энгельс датирует падением Константинополя (1453 г.). А в Ломбардии готические традиции господствовали в течение всего XV в. Поэтому, несмотря на зарождение в Тоскане уже во второй половине XIII столетия проторенессанса, Миланский собор представляет собой типичный пример средневекового строительства.

Он был задуман как сооружение, которое должно было превосходить по размерам и красоте все тогдашние здания. Если Кёльнский собор был построен из красноватого трахита и имел площадь в 8 506 м², а Парижский сооружен из серого известняка на площади в 6 506 м², то этот запроектировали из белого мрамора и размерами в 11 300 м². Идея выполнения его в готическом стиле исходила от образовавшегося в 1380 г. кружка архитекторов, носившего название «Архитектурной академии». Являвшийся викарием императора Вацлава герцог Джангалеаццо Висконти пригласил архитекторов Германии и Франции скопировать величайшие церкви этих стран и привезти рисунки в Милан. В рисунках немцев были изображены композиции типа Кёльнского собора, у французов — собора Парижской богоматери.

19. Производство строительных работ: 1 — постройка монастырской церкви; 2 — постройка крепостных стен (стены древнего Рима)

Место постройки было предопределено намерением восстановить базилику Санта Мариа Маджоре, а величина строительного участка продиктована размерами задуманного здания, которые потребовали разрушения не только ряда жилищ граждан, но даже части архиепископского дома.

Руководство строительством осуществлялось специальным советом. К 1394 г. представительство в этом совете горожан было доведено до пятидесяти человек. Совет утверждал планы заготовки строительных материалов, заказывал и обсуждал чертежи и модели, разрешал технические споры между инженерами и мастерами, избирал начальника строительства и главного инженера, казначея и счетовода. Депутаты контролировали поступления пожертвований, расходование денег и материалов, выполнение работ. В случае технических разногласий совет созывал собрание всех инженеров и мастеров.

Средства строительства складывались из добровольных пожертвований горожан. О размерах их можно судить по тому, что за один день, 4 ноября 1387 г., поступило 426 флоринов. Представление о расходах дают расценки. Подённая оплата рабочего составляла 3 сольди. Месячный оклад архитектора колебался от 12 флоринов для итальянцев, до 15 и даже 24 флоринов для иностранцев. Лист чертежа на бумаге расценивали в 3 сольди. Немецкие архитекторы за чертежи, выполненные на пергаменте, запрашивали в 20 раз дороже.

Строительство здания, охватывающего пространство в 411 800 м³, насчитывающего 96 устоев, 130 сводов, 169 окон, 145 шпилей, 150 гаргулей, 24 атланта и 3300 статуй, облицованного к тому же 550 000 блоками белого мрамора, требовало такого количества материала, какого нельзя было достать ни в самом городе, ни в его окрестностях. Из затруднений с известью удалось выйти, прибегнув к обжигу обломков развалившихся древнеримских мраморных построек. Железо закупили в соседних городах Карате, Борлино и Брешии. А подходящий мрамор нашли только в заброшенной римской каменоломне на берегу Лаго Маджоре в 160 км от Милана. Отсюда можно было доставить его водой по рекам Точе и Тичино и по большому каналу. Для облегчения этой операции пришлось соорудить подъездную дорогу от берега Точе к каменоломне, наполнить водой ров около старой миланской городской стены, вырыть пруд рядом со строительной площадкой и для преодоления разности уровней в 5 локтей построить шлюзы.

Выломанные при помощи клиньев блоки трелевали к крутому склону ущелья, по которому они скатывались вниз. К берегу камни доставляли гужевым транспортом. Для погрузки в баржи и выгрузки пользовались подъемными кранами типа колодезных журавлей. В целях снижения веса транспортируемых блоков в начале 1388 г. ввели обработку их до состояния полной строительной готовности. Работа в карьере шла круглый год.

В строительстве кроме специалистов на подсобных операциях бесплатно участвовали все горожане. Все 11 цехов (кузнецы, булочники, сапожники, перчаточники и т. д.) и 4 коллегии (адвокаты, врачи, аптекари и судьи) рыли котлован, относили землю, подносили камни и т. п. Крестьян, подвозивших лес на каменоломню и на строительную площадку, архиепископ поощрял раздачей хоругвей, а жертвователей — отпущением грехов.

20. Изготовление чертежа (1); производитель работ и заказчик (2)

21. Чертежи Миланского собора: 1 — план и фрагмент разреза; 2 — часть фасада; 3 — пропорциональная схема собора

22. Строительные приспособления: 1 — способ кладки свода без кружал; 2 — кружала для кладки нервюрного свода; 3 — наружные леса; 4 — внутренние леса

23. Типичные деформации и средства их исправления: 1 — трещины в устоях; 2 — трещины в сводах; 3 — приспособление для ремонта колонны; 4—6 — способы подпирания покосившихся стен

24. Графические методы приближенного определения основных размеров готических конструкций по Ронделе: 1—4 — способ определения толщины опор полуциркульного свода; 5, 6 — сравнительная толщина опор полуциркульного и стрельчатого свода; 7—9 — способ определения толщины стрельчатого свода; 10, 11 — способ определения высоты опор стрельчатого свода; 12, 13 — способ определения сечения опор стрельчатого крестового свода

Проектирование продолжалось в течение всего строительства. В 1388 г. Марк из Фрисландии сделал рисунок фасада, вписанного по готическому правилу в квадрат, через три года пьячентинец Габриэле Сторналоко дал чертеж по схеме равностороннего треугольника, еще через четыре года миланцы Джакомо да Капионе и Джованнино да Грасси снова «дополнили высоту до квадрата». В 1387 г. Анехино из Германии изготовил модель кивория. Год спустя Товатино ди Кастельсерпио и Джованни ди Пьяченца выполнили модели пилонов, а через шесть лет — модели сводов сакристии. Наконец, в 1398 г. да Грасси создал модель всего здания, которую Совет признал «примером ясности навсегда и кому угодно [понятным] взамен созерцания самой постройки».

На протяжении тридцати двух лет строительства Совет три раза обсуждал технические разногласия. На первом обсуждении шел спор между итальянскими мастерами Марко да Кампионе и Симоне да Орсениго о том, как исправить ошибочное утолщение одной из стен трансепта: стесыванием излишка или добавочной кладкой в противоположной стене. На втором — обсуждались одиннадцать предложений немецкого мастера Генриха Парлера из Гмюнда. Согласившись повысить фасад с равностороннего треугольника до квадрата, итальянцы возражали против утолщения пилонов, которые «сделаны из гранита, а не из известняка», и против поднятия среднего нефа над боковыми, потому что это «бесполезно, громоздко и дорого». А на последнем заседании обсуждались 54 критических замечания французского мастера Жана Миньо. Он требовал усиления фундамента, контрфорсов и простенков больших окон, придания контрфорсам ступенчатой формы и толщины, в три раза превышающей внутренние столбы. Ему возражали, что фундаменты надежны, потому что сделаны из гранита, имеют ступенчатую форму, заложены на глубину 18 локтей и не достигают уровня грунтовых вод; что равносторонние стрельчатые арки «не дают распора на контрфорсы» и что итальянские камни вдвое прочнее французских. Свое несогласие сооружать контрфорсы и своды по образцу собора Парижской богоматери они мотивировали тем, что большой вынос контрфорсов затемнит собор, а шестичастный свод отклонили по тем мотивам, что он на шесть локтей выше продолговатого крестового свода и требует более толстых опор. Непрерывные споры вызывали приостановки работ. После собрания 1392 г. на год было приостановлено сооружение пилонов и стен. А в 1395 г. немецкий мастер Ульрих из Фюссингена предлагал даже разрушить все здание, доведённое уже до капителей.

В споре с Миньо обнаружилось, что борются два направления: техническое и эстетическое. Если он отстаивал тот тезис, что «искусство без знания ничто», то его противники утверждали противоположное: «ничто — знание без искусства». Некоторый свет на корни этих споров проливает заявление друга Миньо, миланца Джованни Альхерио, который заявил, что ошибки предшественника Миньо, Паоло Кампозанте обусловлены тем, что руководство строительством находилось в руках художников, фабрикантов перчаток, плотников и резчиков.

* * *

Высотный характер готической архитектуры заставил порвать с доставшимся в наследство от прошлого принципом избыточного запаса прочности, которая, как показали исследования Готэ (1732—1803 гг.), и в древности, и в эпоху Возрождения не менее чем в 10 раз превышала временное сопротивление материала. Вынужденные по мере роста высотности зданий увеличивать нагрузку на каменные блоки, строители готики ощупью нашли тот безопасный предел нагрузки, который инженерно-строительная наука с легкой руки Готэ назвала «допускаемым напряжением».

Строительство на самой грани допускаемого напряжения материала явилось причиной разделения до того времени самонесущих ограждений и перекрытий на более прочный каркас и менее прочное заполнение. Отвергнутая и забытая в эпоху Возрождения, вернувшегося к античным самонесущим конструкциям, идея каркасности была широко использована в эпоху применения новых строительных материалов — железа и железобетона.

Навязанное принципом каркасности стремление уменьшать сечение опор побудило строителей готической эпохи предпочесть полуциркульному профилю арки — стрельчатый. А выгодность меньшего распора арок этой формы сделала ее безраздельно господствующей. Ронделе опытным путём установил, что стрельчатая арка одинаковых размеров с полуциркульной развивает лишь половинный распор (0,49) и допускает утонение опоры на 30% (0,7). Оставленный в эпоху Возрождения стрельчатый профиль снова привлек внимание конструкторов в XIX в., когда вошли в употребление металлические шарнирные арки, возбудившие интерес к температурным деформациям. Для двухшарнирного решения, в котором влияние температуры прямо пропорционально степени пологости арки, самой рациональной оказалась именно стрельчатая форма, наиболее замечательным воплощением которой явилось построенное Коттансеном 115-метровое перекрытие Галереи машин на Всемирной выставке 1889 г.

Уйдя в своих поисках наиболее устойчивой конструкции стропильной фермы от ясных статически определимых систем античности, к которым вернулось следующее поколение, строители готической эпохи создали в лице угловых подкосов жесткий узел, включивший в работу горизонтальных элементов конструкции на изгиб и ее вертикальные элементы. Эта была важнейшая форма статически неопределимых конструкций — рама. Её технические и архитектурные возможности были использованы только в эпоху железобетона, обеспечившего жесткость узла самой своей природой, без каких бы то ни было дополнительных средств.

Поставленные в необходимость рассчитывать свои конструкции, строители нашли приемы определения толщины опор свода.

Будучи геометрами, они создали графический способ выражать соотношение этой величины у полуциркульного и стрельчатого сводов вписыванием в их профиль равнобедренной трапеции, у которой верхнее основание равно сторонам. Для частного случая арки, построенной на основе равностороннего треугольника, толщина опоры, определенная этим методом, составляет 0,72 таковой в полуциркульной арке того же пролета, т. е. совпадает с величиной, которую экспериментальным путём нашёл Ронделе (0,7).

«Каждый, изучивший статику твёрдого тела, — писал великий русский ученый В.Л. Кирпичев, — без сомнения обратил внимание на чисто геометрический характер этой науки... Геометрическая постановка статики (данная в сочинениях Пуансо и Мебиуса. — Ю.М.) повлекла за собой то, что последующие авторы совершенно отвлеклись от механической стороны дела и без труда пришли к составлению теории векторов, представляющей уже чисто геометрическое учение». Отрезок, откладывавшийся готическими строителями на продолжении бока трапеции, как раз и представлял собой вектор, выражавший, пусть очень несовершенно, результирующую силу вертикального давления арки и ее распора. Этот приём применяли в XVI в. Леонардо да Винчи, в XVII — Деран, в XVIII — Блондель; в XIX в., несколько видоизменив его, — Ронделе (рис. 24). Завершился процесс графических расчетов созданием в XIX в. новой науки — графостатики.