Строительная техника эпохи Возрождения в Италии

От XIV века архитекторы Возрождения унаследовали в качестве универсального строительного материала — тесаный естественный камень и обыкновенный кирпич на известковом растворе, в роли ведущей конструкции — каркасный крестовый свод, ремесленную организацию производства строительных работ.

Однако коммерческий дух эпохи, вызвавший стремление родоначальников будущей буржуазии подражать императорскому Риму, где, по выражению Альберти, «любили сочетать размах могущественных царей с древней бережливостью», заставил строителей применять камень и кирпич лишь в лицевой части стен, заполняя пазухи более дешевым материалом.

Обусловленное крестовым сводом преобладание ячеек прямоугольной формы в нефах соборов не отвечало новым потребностям и эстетическим представлениям. Альберти мотивировал преимущества круглой и многогранной формы практически тем, что при этом условии «можно очень легко прибавить множество капелл», а теоретически — ссылкой на то, что «природу больше всего радует круглое и шестиугольное». Все это, вместе взятое, побудило зодчих Возрождения предпочитать в качестве ведущей конструкции основательно забытый в средние века древнеримский купол, оставив на долю крестового свода лишь вспомогательную роль.

Характерное для ремесла сочетание в одном лице автора с исполнителем, а также сотрудничество равноправных, одинаково квалифицированных мастеров под придирчивым контролем цеха тормозили грандиозное строительство эпохи. Альберти сформулировал по существу уже мануфактурные принципы организации строительных работ. «Рука ремесленника, — говорит он, — служит для архитектора лишь орудием» и рекомендует «найти ловких, осмотрительных, неутомимых помощников, которые прилежно, старательно и неослабно будут заботиться обо всем необходимом».

 

Строительные материалы

Распространено ошибочное мнение, будто архитекторы итальянского Возрождения строили главным образом из естественного тесаного камня и обыкновенного глиняного кирпича. Однако Шуази, исследуя недостроенные итальянские здания того времени, установил, что ядро стены очень часто выполнено из бетона, но существенно отличающегося от римского.

Вместо сортового щебня здесь применяли рядовой гравий, вместо чередующейся кладки выровненных слоев раствора и щебенки, втрамбованной в раствор, просто набрасывали составляющие в беспорядке, без предварительного их смешивания. Именно так, по свидетельству теоретика конца XVIII и начала XIX в. Ронделе, сделана забутовка стен собора св. Петра в Риме (рис. 1).

Строительная техника эпохи Возрождения: Бетонное заполнение пазух стены собора св. Петра в Риме. Рядовой гравий вместе с известковым раствором беспорядочно набросан в опалубку — облицовку из травертина и кирпича
Рис.1. Бетонное заполнение пазух стены собора св. Петра в Риме. Рядовой гравий вместе с известковым раствором беспорядочно набросан в опалубку — облицовку из травертина и кирпича

Естественно возникает вопрос, по каким причинам зодчие Возрождения, заимствуя у древних римлян архитектурные композиции и декор, не заимствовали также и бетон.

По всей вероятности, римский бетон оказался для этой эпохи мало пригодным с экономической точки зрения. Какое значение придавали в то время стоимости строительства, видно из указания Барбаро, что литая колонна обходится дешевле каменной. Но по сравнению с заливанием гравийного «месива» в каменную опалубку, служившую одновременно и облицовкой, римская технология была более трудоемкой. Не требуя увеличения числа квалифицированных рабочих, занятых на кладке и засыпке, она была неосуществима без большого количества чернорабочих, чтобы бить щебень, разравнивать и трамбовать составляющие и т. п.

В средние века заказчики, нанимая мастеров и подмастерьев, имели возможность использовать на постройке даровую неквалифицированную рабочую силу, привлекая ее либо в порядке феодальных повинностей, либо обещанием «отпущения грехов». Однако новая эпоха заставила учитывать и труд чернорабочих. Из писем Микеланджело к Вазари мы знаем, как затягивалось строительство из-за недостатка рабочих и отсутствия денег на оплату их труда.

Представление о прочности растворов и бетонов эпохи Возрождения по сравнению с римскими дают следующие интересные данные испытаний, проведенных Ронделе.

Античное водохранилище в окрестностях Рима 76 кг/см²
Забутовка, применявшаяся в стенах античного Рима  71 кг/см² 
Развалины части Бастилии, построенной в XV веке 55 кг/см²
Стена Парижского колледжа того же времени 54 кг/см²

Из материалов, которыми надо «заблаговременно запастись, приступая к постройке», Палладио перечисляет лес, камень, песок, известь и металлы.

Характерный для Возрождения возврат к древнеримскому раздваиванию постройки на конструктивное ядро и декоративную облицовку вызвал у строителей особенный интерес к цвету и фактуре естественного камня, который употребляли в качестве отделочного материала на кирпичных и бетонных стенах.

К категории камней, но искусственных, Палладио относит и кирпич. Распространение внешней отделки оштукатуриванием или облицовкой открыло возможность строить из кирпича не только рядовые, но и монументальные, роскошные здания. Образцом оштукатуренной кирпичной постройки этого вида может служить палаццо Фарнезе, примером облицованной — дворец Канчеллерии. Альберти заявляет, что «ни для одного вида строительства нельзя найти ничего более удобного, чем кирпич», и мотивирует свое мнение тем, что совершенно высохшая кирпичная стена удобнее каменной, которая всегда бывает холодной и сырой. Пережог он рекомендует для мощения полов соляных складов, недожог — для полов в птичниках.

Широко употребляли в качестве отделочного материала терракоту и майолику. Показательно, что Браманте в своем трактате «Практика архитектуры» излагает способы прикрепления этих материалов к стене.

В сочинениях Альберти, Барбаро, Серлио и Палладио мы находим тогдашние «технические условия приемки» всех основных строительных материалов.

1. «Если мы, приложив ухо к одному ее (деревянной балки) концу, услышим звучащие на другом конце удары нечетко и глухо, то это будет признаком, что внутри и скрывается болезнь» (Альберти).
2. Камень, «что звенит от удара, плотнее, чем издающий глухой звук» (Барбаро).
3. Наиболее прочен камень, «осколки которого остры и гладки» (Барбаро).
4. Камень, не поддающийся резцу, не поддается «действию воды и непогоды» (Барбаро).
5. «Если смоченный водой (камень) значительно прибавит в весе, он будет от сырости разрушаться, а тот, который не выдержит обработки огнем или пламенем, не продержится на солнце и в жаре» (Альберти).
6. Хороший кирпич «сгибает и ломает железное острие» (Альберти), «притупляет и стирает его» (Барбаро).
7.  «Если песок хорош, то... он будет скрипеть при растирании в горстях и не оставит ни малейшего следа на белой ткани» (Палладио). «Плох тот песок, который, будучи смешан с водой, делает ее мутной и грязной» (Палладио).
8. Хорошая воздушная известь получается из известняка, «теряющего при обжиге треть своего веса» (в русском переводе ошибочно сказано две трети) (Палладио).
9. «Хорошее железо... в слитке... дает прямые и непрерывные жилы (т. е. слоистость — авт.), и обломы слитка чисты и лишены накипи...; если оно в четырехугольных или иной формы пластинках будет иметь прямые грани, то это значит, что оно оказало равномерное сопротивление ударам молота, т. е. что оно однородно по качеству» (Палладио).
10. «Белый свинец совершеннее и ценится больше, чем черный; пепельный занимает между ними среднее место» (Палладио).
11. «Наилучшей... медью считается та, которая после выплавки из руды принимает красный цвет с желтым отливом» (Палладио).

 

Конструкции

С легкой руки наиболее ортодоксального теоретика Возрождения Серлио получил распространение взгляд, будто архитекторы той эпохи были художниками в большей степени, чем инженерами. «Архитектор, — писал он, — всегда должен быть скорее робким, чем дерзким, ибо если он будет робким, то будет поступать всегда сдержанно и выполнять свои работы обдуманно, выслушивая советы и нижестоящих, у которых часто можно поучиться. Если же он будет слишком дерзновенным, полагаясь чересчур на свои знания и не слушая чужих советов, его чаще всего постигнет неудача, т. е. работа его удастся плохо». И в качестве примера он приводил Браманте, ставя ему в упрек то, что для «укрепления массы с весом столь великим» тот применил не «наилучший фундамент», а «четыре столь высокие арки», т. е. поставил купол не на стены здания, а на паруса. Вслед за Серлио и современный американский историк техники Парсонс повторит: «Браманте был архитектором, но не инженером».

Между тем на самом деле все три великих зодчих Ренессанса — и Брунеллеско, и Браманте, и Микеланджело — были конструкторами не менее смелыми и вдумчивыми, чем строители готики. Построить купол Пантеона и водрузить его на своды базилики Максенция — эти идеи были инженерными замыслами не в меньшей мере, чем архитектурными. И осуществить их могли только люди, обладающие высоким уровнем технического мышления и знаний (данные о сооружении купола Брунеллеско приведены в сборнике «Архитектура и строительная техника» в статье Ю.К. Милонова «Архитектурное творчество и строительная техника», М., 1960).

Мнение Парсонса об отсутствии у Браманте инженерного мышления, которое так ясно проявляется у Брунеллеско, опровергается «особым мнением» Браманте по поводу конструкции Миланского собора, представленным им на конкурс 1490 г. Здесь он, повторяя точку зрения Альберти, утверждает, что «циркульная арка устойчивее стрельчатой» и в качестве причин указывает, что она «весит меньше» и что ее низ, где она «расположена отвесно», должен быть «более прочным». Говоря о пилонах, он подчеркивает необходимость учитывать «легкость веса, доброкачественность фундамента и контрфорсов». По поводу модели купола, изготовленной Антонио Амадео, он заявил, что восьмичастная конструкция перекрытия хороша с двух точек зрения; во- первых, для прочности купола и, во-вторых, для укрепления всего остального здания.

Браманте предпочел форму купола Пантеона флорентийской не только потому, что этот образец был рядом, как утверждает Парсонс. Он руководствовался представлениями Альберти о статике арки, которые сводились к тому, что «полная арка самая крепкая из всех».

Антонио да Сангалло Младший, продолжавший постройку после смерти Браманте, возможно, по тем же мотивам, что и Брунеллеско, предложил вместо сферической формы купола яйцевидную.

В пояснительной надписи к своему чертежу (рис. 2) он излагает правило построения избранной им кривой. «Сделав из дерева коробчатый свод в 98 пальм длиной и в 14 в диаметре, циркулем вычертить на натянутой на этот свод бумаге круг» так, чтобы «циркуль был раздвинут на 9 8/10 пальмы; разгладив эту бумагу (на плоскости), получить овал: половина будет иметь 11, вся длина 22, ширина 19 7/9 (пальмы)». Это отступление от композиции Браманте он мотивирует тем, что такая арка «более красива, чем немецкая, вычерченная радиусом, равным 3/4 пролета, и является не такой высокой, как трехчетвертная».

Строительная техника эпохи Возрождения: Построение эллиптического профиля купола собора св. Петра. Прием, примененный Антонио да Сангалло Младшим. А, Б — различные положения циркуля
Рис.2. Построение эллиптического профиля купола собора св. Петра. Прием, примененный Антонио да Сангалло Младшим. А, Б — различные положения циркуля

Микеланджело, после Антонио да Сангалло, отверг его проект и вернулся к первоначальной композиции. «Нельзя оспаривать превосходство Браманте над всеми архитекторами, начиная с древних», — писал он в 1555. г. своему ученику и сотруднику Бартоломео Амманати и утверждал: «Всякий, кто уклонится от указаний Браманте, как это сделал Сангалло, удалится от истины».

К тому времени, когда строителей занимала композиция купола св. Петра, Леонардо да Винчи еще глубже, чем Альберти, проник в работу арочных конструкций. Исходя из той же, что и Альберти, античной идеи равновесия взаимно опирающихся, как в карточном домике, ветвей, он излагает эту идею языком уже не философии, а механики. Формулировка Варрона: «В сводах правая часть не меньше держится левой, чем левая правой» у него развернута так: «Арка состоит из двух четвертей окружности, каждая из которых, являясь сама по себе неустойчивой, будет стремиться упасть; взаимное сопротивление падению друг друга превращает две неустойчивости (у Леонардо сказано «силы») в одну единую устойчивость («силу»)».

Из расчетных данных у Альберти мы находим только две цифры: отношения пролета к стреле подъема и к толщине опор. «Следует позаботиться, — говорит он, — чтобы всякая арка... была не меньше, чем половина круга, сложенная с 1/7 радиуса». «Пролет, — пишет он относительно мостов, — не будет длиннее шестикратной и не короче четырехкратной толщины быков». Леонардо был первым, кто попытался дать в общих чертах теорию арки, достаточно удовлетворительно, хотя и примитивно объяснявшую эмпирические правила практики (рис. 3). «Арка, сторона квадратного сечения которой будет удвоена, — говорит одна из его записей, — выдержит четыре такие нагрузки, какие выдержит одинарная арка. И (вообще) настолько более, какое количество раз ее толщина содержится в ее длине, т. е. если толщина одинарной арки содержится в ее длине 10 раз, то толщина удвоенной арки будет содержаться в ее длине 5 раз. Следовательно, если толщина удвоенной арки содержится в ее длине вдвое меньше раз, чем толщина одинарной в ее длине, то (удвоенная арка) выдержит груз вдвое больший, чем одинарная арка. Поэтому, если арка (сторона ее сечения) будет увеличена в четыре раза по сравнению с одинарной …………… (она) должна выдержать более четырех грузов и вышеуказанное правило (о соотношении толщины к длине) показывает, что она выдержит точно в восемь раз больше».

Строительная техника эпохи Возрождения: Важнейшие положения теории арок, сформулированной Леонардо да Винчи
Рис.3. Важнейшие положения теории арок, сформулированной Леонардо да Винчи

Не ограничиваясь этим, Леонардо да Винчи исследовал расположение усилий в сечениях арки и опоры. «Арка не разрушится, если хорда ее внешней дуги не касается ее внутренней дуги (4), — писал он, — касаясь внутренней дуги (она) дает начало ее слабости и делает ее тем более слабой, чем больше внутренняя дуга пересекается с хордой». «Арка располагает усилия по наклонной линии (2), т. е. треугольник ABC (большой катет которого совпадает с вертикальной гранью опоры, а малый с ее пятой) не испытывает нагрузки».

Его интересует механизм разрушения арки, в частности расположение швов этого разрушения. Он рассматривает арку «сделанную из полукруга (3)», которая «несет нагрузку в двух противоположных третях своей кривизны», и констатирует, что такая арка «разрушится в части, наиболее удаленной от двух сил, которые ее сжимают (реакция опор), и от той, которая приложена в ее середине..., такой же противодействующей данной арке». «Следовательно, грузы, опускаясь.... не могут сблизиться» и «концы расположенной вне их арки не могут сблизиться без того, чтобы она не разрушилась в середине. Следовательно, арка разрушится в пяти местах». Таким образом, Леонардо да Винчи знал о количестве швов разрушения арки и местах их расположения на ее дуге: в замке, в пятах и в промежутках между этими двумя точками.

В его исследованиях мы находим метод построения наружного очертания для свода с заданным внутренним очертанием. «Если арка, нагруженная в замке (1), угрожает сломаться в двух третях своей высоты,— писал он, — то сделай отрезок АВ (от пяты до шва разрушения) во столько раз мощнее отрезка (от шва разрушения до замка), сколько раз СВ (проекция верхнего отрезка арки на ее ось) содержится в стреле подъема».

Один из рисунков, изображающий способ определения распора арок разного профиля, и сопровождающая его надпись: «Спрашиваю, какие здесь назначены грузы, которые противовесом оказывали бы сопротивление разрушению каждой арки» — указывают, что все приведенные выше обобщения явились результатом не пассивного наблюдения, но активного эксперимента.

Строители собора св. Петра не могли не знать этих работ Леонардо да Винчи. Но, по-видимому, это казалось, да и было таким новшеством, которого еще не использовали на практике.

Из описания Вазари, которое почему-то опускают все переводчики (и на русский, и на немецкий, и на французский языки), мы знаем, что Микеланджело «вычертил дугу этого купола при помощи трех точек, которые составляют треугольник АВС». Чертеж (рис. 4) показывает, что построение делалось следующим образом: взяв точку С на пересечении оси полусферы с ее диаметром за центр, полученным таким образом радиусом вычерчивали кривую внутренней поверхности купола; кривую наружной поверхности вычерчивали из точек А и В, находящихся в углах при основании равнобедреннего прямоугольного треугольника, вершина которого — в точке С, а гипотенуза, расположенная горизонтально, составляет 1/3 внутреннего диаметра фонаря, или, что то же, 1/18 диаметра купола. Из центра, находящегося в одной половине сечения, вычерчивалась дуга противоположной половины.

Строительная техника эпохи Возрождения: Методы построения профиля купола собора св. Петра, примененные Микеланджело (по точкам ABC) и Джакомо делла Порта (по точкам МН)
Рис.4. Методы построения профиля купола собора св. Петра, примененные Микеланджело (по точкам ABC) и Джакомо делла Порта (по точкам МН)

При сплошной конструкции купол, спроектированный Микеланджело в форме полуовоида высотой 25 м с полусферическим пространством радиуса 21 м и со стеной, утолщающейся от пят к замку с 3 до 4,5 м, должен был содержать 5000 м³ кладки и, выполненный из камня, весить около 12 000 т. Это давало бы на 1 м² проекции 8,7 г. Опора, составляющая 520 м², заняла бы 31% всей площади и испытала напряжение 2,3 кг/см². Однако, будучи продолжателем Брунеллеско, о конструкциях которого он говорил, что их «видоизменять можно, но улучшить нельзя», Микеланджело решил также применить пустотелую конструкцию. В письме к Вазари от 17 августа 1557 г. он говорит о необходимости «разделить свод на три свода в тех местах, где нижние окна отделены друг от друга пилястрами, которые, как вы видите, поднимаются в виде пирамид к верхней точке свода, образуя собой центр и боковые стороны...» Таким образом, он остановился на трехъярусной конструкции. Это уменьшило объем кладки до 2700 м³, а вес купола до 6500 т, снизило «нагрузку» на 1 м² проекции до 4,7 т, а напряжение материала в опорах примерно до 1,5 кг/см².

Смерть Микеланджело прервала осуществление проекта, продолженное лишь следующим поколением.

Грандиозность задачи побудила заказчика обратиться к опытнейшим архитекторам и инженерам в Италии и вне ее с запросом: «могут ли они возвести этот купол» и просьбой «представить свои мнения в рисунках и записках». 

Сохранилось два противоположных ответа на этот вопрос, принадлежащие двум однофамильцам — делла Порта: один — скульптору Гульельмо, другой — архитектору Джакомо. Ссылаясь на то, что «если исключить Санта Марию во Флоренции», древние и современные архитекторы «не одобряли применение пустотелого купола», Гульельмо утверждал, будто «сила купола», спроектированного Микеланджело, «будет ослаблена» его огромным весом, который «очень вредоносен для стены толщиной в 13,5 пальм (3 м)» и в заключение «вместо усиления купола» предложил «облегчить его кладку на 270 канн» (2970 м³). Джакомо, назвавший критиков проекта своего учителя «невеждами и клеветниками», которым «надо преградить дорогу», заявил, что модель «не нуждается ни в каком изменении, если хорошо увеличить прочность и устойчивость постройки». Он высказался за замену травертина, которого не хватало, кирпичом, оговорив, «что тот должен быть сделан из хорошей глины, хорошо обожжен и быть прочным». Предложенные Джакомо конструктивные изменения сводились к увеличению стрелы подъема на 4 м, исключению третьей оболочки и закладке у основания внутренней оболочки железного кольца, которое было выполнено в 1589 г. Лоренцо Бернини. Кроме того, Джакомо поднял опору купола на 1,8 м.

Профиль конструкции делла Порта вычертил из четырех точек, как углов прямоугольника под внутренними краями фонаря, опирающегося на диаметр купола с основанием, равным диаметру фонаря, и высотой, составляющей треть основания. Построение внутренней поверхности сделано из противоположных нижних углов этой вспомогательной фигуры радиусом 7/12 внутреннего диаметра купола, внешней поверхности — из верхних углов радиусом, составляющим 2/3 диаметра.


Глубокие и многосторонние исследования купола собора св. Петра были выполнены в 1872 г. известным русским архитектором Р. Бернгардом. По поручению Российской Академии Художеств, которая, как и весь европейский архитектурный мир, заинтересовалась обнаруженными в 60-х годах прошлого века деформациями купола, Бернгард произвел обмеры на месте и опубликовал отчет о них в журнале «Зодчий» в 1876 г. (№ 8—9) и в 1877 г. (№ 1, 2, 3).

Бернгард попытался дать ответ на три вопроса. По каким причинам первые деформации купола и контрфорсов (рис. 5) начались почти через 90 лет после окончания строительных работ, т. е. только в 1680 г.? Почему поврежденными оказались из контрфорсов 13, а остальные сохранились без повреждений? Достаточной ли гарантией от разрушения купола являются металлические кольца, введенные одно в 1680 г. во внутреннюю оболочку, другое добавленное в 1748 г. снаружи?

Строительная техника эпохи Возрождения: Трещины в куполе и контрфорсах барабана собора св. Петра
Рис.5. Трещины в куполе и контрфорсах барабана собора св. Петра

На основании чрезвычайно детальных и сложных расчетов Б. Стефоница, проведенных под непосредственным руководством Бернгарда, получены были ответы на все три вопроса (В своей работе он использовал данные о куполе, переведенные на русский язык из анонимной книги «Путешествие некого француза в Италию в 1765-66 гг.» и опубликованные в изданной в 1776 г. книге «Описание римския ватиканския церкви святаго Петра, и великолепнаго Казертскаго дворца, находящагося не далеко от Неаполя». Санкт-Питербург, 1778, стр. 80—86). Появление трещин через 90 лет он объяснил тем, что только к этому времени постепенное и медленное увеличение диаметра железного кольца совпало с незначительными отклонениями стенок барабана, создав тем самым критический для конструкции момент.

В сохранности трех контрфорсов он усмотрел проявление обычной несимметричности процесса разрушения зданий, объясняемой совместным действием наружных агрессоров и недостатков строительного материала.

Введение в купол металлических колец он признал ненадежным решением, мотивируя это тем, что внутреннее кольцо уложено ниже оснований ребер, связывающих обе оболочки купола, а наружное хотя и расположено правильно на уровне оснований этих ребер, но имеет слишком малое сечение для того, чтобы поглощать распор.


Если купола выражали инженерные дерзания Возрождения, то общий уровень конструкторской техники характеризуется жилищным строительством, теоретиком и мастером которого был Палладио. Свое особенное внимание к «частным домам» он мотивировал тем, что «из всех родов архитектуры ни один в такой степени не отвечает нуждам людей и столь часто не применяется в жизни». Из 42 построенных и 11 запроектированных им сооружений 16 представляют собой палаццо и 28 — виллы.

Еще Альберти рассматривал все основные конструктивные элементы зданий как взаимосвязанные звенья единой системы. Колонна представляется ему частью стены, балка — положенной поперек колонной, арка — искривленной балкой, свод — растянутой в ширину аркой, купол — пересечением в одной точке большого количества арок. «Во всякой крыше, как и во всякой стене, — писал Альберти, — есть костяк, связи, заполнения, оболочки наружные и внутренние». К костяку он относил колонны, балки и арки, цоколь, пояса и венец. К связям — положенные по балкам прогоны, «проведенные крест-накрест» стропильные ноги, затяжки «или что-либо подобное им». Заполнения и оболочки он определял как все то, что может быть удалено без ущерба для крепости здания. К заполнениям он относил планки и доски, укрепленные в связях; к оболочкам наружным — настил и черепицу, к внутренним — потолок. Пожалуй, наиболее ярким выражением этой концепции в фасаде здания было сооруженное им палаццо Ручеллаи.

В отличие от своих античных учителей Альберти глубже понимал явления изгиба как продольного, так и поперечного. Рекомендуя пользоваться в подъемных кранах мачтами и брусьями, «не слишком малой или чрезмерной длины», он мотивирует это тем, что длина по своей природе «сопряжена с хрупкостью» и, наоборот, «от короткости получается плотность». Составные балки нужно класть так, чтобы «низ одной лежал там, где верх другой... ибо так обоюдно более могучая сила нижней части приходит на помощь бессилию части более легкой» (верхней). И соединять их нужно с помощью врубок так, чтобы «верхняя линия составной балки не могла от давления груза стать короче, и, наоборот, нижняя линия не могла сделаться длиннее, но оставалась бы натянутой как струна». Он предостерегает против кладки балок, имеющих поперечные трещины, в таком положении, чтобы эти трещины оказывались в нижней (растянутой) части, а балок с продольными трещинами так, чтобы они приходились сбоку (т. е. в нейтральной зоне). И, наоборот, рекомендует обращать поперечные трещины кверху, а продольные вниз. Все это говорит о понимании им роли высоты поперечного сечения балки и разницы в характере усилий, испытываемых ее нижней и верхней зонами.

Строительная техника эпохи Возрождения: Важнейшие положения теории стоек (1), балок (2) и ферм (3), сформулированной Леонардо да Винчи
Рис.6. Важнейшие положения теории стоек (1), балок (2) и ферм (3), сформулированной Леонардо да Винчи

К тому времени, когда работал Палладио, Леонардо да Винчи уже нашел формулы, позволяющие, хотя и грубо приближенно, но уже в количественном выражении определить сопротивление как продольному, так и поперечному изгибу (рис. 6). Первое — путем деления площади сечения вертикальной опоры (b²), на отношение ее высоты (h) к стороне (b) этого сечения:

b² : h / b = b³ / h

Сопротивление балки поперечному изгибу Леонардо определял аналогичным образом: путем деления площади ее поперечного сечения (b²) на отношение пролета (l) к стороне квадрата (b), составляющего это сечение:

b² : l / b = b³ / l

Таким образом, им была установлена пропорциональность сопротивления балки изгибу, прямая — кубу стороны сечения и обратная — величине пролета.

Однако, несмотря на заявление Палладио, что он «перелистал» все книги тех, кто «обогатил отменнейшими правилами» архитектурную науку, и что «обычный нашему времени способ строить» не соответствует указаниям Витрувия, Альберти и «других превосходных писателей», — этот крупнейший теоретик находился во власти античных представлений о работе стойки и балки. Он совершенно догматически ограничивает стройность каменной колонны пропорцией 1:9,5, а деревянной 1:20. Для балки же, вопреки ясной рекомендации Альберти, принимает квадратное сечение.

Строительная техника эпохи Возрождения: Мост Палладио через реку Чизмоне
Рис.7. Мост Палладио через реку Чизмоне

Большим достоинством Палладио было более глубокое, чем у его предшественников, понимание работы фермы. Описывая мост, сооруженный им на реке Чизмоне (рис. 7), он говорит: «Каждая связь (раскос) поддерживает свою бабку, каждая бабка — поперечину и продольную балку и каждая часть несет свою нагрузку». Это было первое статическое описание фермы, состоящей из параллельных поясов, соединенных решеткой, — конструкции, легшей в XIX в. в основу балочных стержневых систем.

Перед Палладио экспериментальным изучением работы фермы занимался Леонардо да Винчи, об исканиях которого дает представление рисунок (см. рис. 6).

Пожалуй, наиболее обстоятельно конструкции фермы эпохи Возрождения описал Серлио. Приводя образец ферм, обычных для Италии, он называет их «различными изобретениями, какие могут пригодиться для покрытия некоторых зданий, перекрытия которых будут висячими, содержащими различное оснащение из дерева» (рис. 8). Все они представляют статически определимые системы. Начиная с конструкции, имеющей бабку и подкосы, он дает, кроме того, чертежи ферм о двух, трех и пяти бабках с ригелем, как без подкосов, такие подкосами в каждой панели; показывает способы сращивания составных затяжек из двух брусьев и соединения бабок с затяжкой при помощи шипа или металлическим хомутом.

Строительная техника эпохи Возрождения: Фермы «итальянской» конструкции, по Серлио
Рис.8. Фермы «итальянской» конструкции, по Серлио

Интересны приводимые им стропила, выполненные, как он выражается, «в чисто французской манере». Они представляют собой средневековые шпренгельно-подвесные, статически неопределимые фермы, но усовершенствованные введением подкосов, обеспечивающих жесткость узлов (рис. 9). На той же странице приводятся арочные фермы, применявшиеся главным образом во Франции. По поводу простейшей из них Серлио пишет, что она будет служить в различных странах наилучшим образом для перекрытия большого зала, который «несет черепичную крышу, прибитую гвоздями к деревянной» и особенно для кровли из листового свинца, «штуки прочной и гарантирующей от дождя». Более сложный вариант, по его словам, хорош тем, что, являясь «прочнейшим», «выдерживает большую нагрузку, когда расстояние от одной стены до другой будет большим», а наличие в нем подкосов дает возможность перекрыть большой зал деревянным сводом из досок, украсив его резьбой и живописью, а над подпертой балкой «сделать чердак с полом в нем, выдерживающим большую нагрузку».

Строительная техника эпохи Возрождения: Фермы «французской» конструкции, по Серлио
Рис.9. Фермы «французской» конструкции, по Серлио

По постройкам Палладио можно проследить ход мыслей конструкторов ферм. В палаццо Порто и в палаццо Тьене, спроектированных в 50-х годах, он применил античные римские стропила с затяжкой, ригелем и тремя бабками. В монастыре Карита, начатом в 1560 г., эта конструкция усилена подкосами, подпирающими стропильные ноги в обоих ярусах фермы и, кроме того, еще поддерживающими ригель примерно в его третях. В седьмой книге трактата Серлио мы находим конструкцию, которой у Палладио нет, но которую принято называть его именем. Это — стропила палаццо Корнаро в Падуе (рис. 10).

Строительная техника эпохи Возрождения: «Сложная», представляющая сочетание итальянской и французской конструкций, ферма палаццо Корнаро в Падуе
Рис.10. «Сложная», представляющая сочетание итальянской и французской конструкций, ферма палаццо Корнаро в Падуе

В эпоху Возрождения в частных зданиях широко применяли свод. Альберти перечисляет четыре их вида: цилиндрический, крестовый и сомкнутый многоугольный, который он называет монастырским, а также правильный сферический, т. е. купол. Палладио добавляет к ним, как изобретение последнего времени, зеркальный, упоминаемый им под именем монастырского, а также свод с люнетами. Наиболее замечательными примерами применения этих новых форм являются: для первой — зал палаццо Дожей в Венеции и Сикстинская капелла — для второй. Сам Палладио широко применял свод и разработал способы определения высоты в зависимости от длины и ширины перекрываемого помещения. В одних случаях он брал среднее арифметическое этих величин, в других — среднее геометрическое, а в третьих определял высоту как долю длины помещения, пропорциональную отношению ширины к полусумме этих двух величин (ширины и длины). Он предложил простые графические методы построения. Первый прием Палладио применил в таких виллах, как Фоскари и Корнаро; вторым воспользовался в виллах Дзено и Пизани; третьим в вилле Порто.

Палладио упоминает 24 возведенных им свода. Среди них 6 крестовых, 5 с распалубками, 4 цилиндрических, 2 вспарушенных и по одному лотковому, зеркальному и бочарному. В это число входят также два купола, перекрывающих залы (вилла Триссино и вилла Ротонда). Из других наиболее интересных решений перекрытия следует отметить четырехколонные залы, несшие балочные перекрытия (виллы Тьене, Корнаро и дворец Антонини в Удине).

В оконных проемах он предпочитал архитравы, иногда снабженные разгрузочной аркой (виллы Порто, Кьерикати, Мочениго и палаццо Вальмарана). Можно отметить также примеры применения плоской арки (виллы Порто, Пойяна, палаццо Антонини, Вальмарана, Барбарано и Торре). Точно так же преобладает архитравное перекрытие и в дверных проемах (16 из 26 случаев) и в лоджиях (19 из 25). Из трех разновидностей наиболее употребительных в эпоху Возрождения крыш Палладио чаще всего употреблял вальмовую (11 случаев) и шатровую (10). Щипцовая у него встречается всего 4 раза.

Строительная техника эпохи Возрождения: Основные строительные правила
Рис.11. Основные строительные правила

Эпоха Возрождения имела целый кодекс строительных норм и правил, очень четко и практично сформулированных Палладио (рис. 11).

1. Котлован, ширина которого должна превышать вдвое толщину стены, роют в глубину 1/6 высоты ее.
2. Сваи длиной 1/8 стены, имеющие пропорции 1:12, забивают так тесно, чтобы в промежутках между ними не смогла поместиться новая свая.
3. Фундамент следует надстроить с откосом, симметричным с обеих сторон.
4. Стройность колонны (каменной) не должна превышать отношения 1:9,5; а шаг каменного архитрава — трех диаметров колонны.
5. Толщина стены должна быть не меньше нижнего диаметра колонны и уменьшаться с каждым верхним этажом на полкирпича.
6. Высота деревянных балок не должна быть меньше их ширины.
7. Балки междуэтажных перекрытий следует укладывать на расстоянии не меньше их полуторной толщины, так как более частая укладка нарушит конструктивную связь между стенами соседних этажей, что в случае поражения древесины гнилью приведет к обрушению стены верхнего этажа.
8. Предпочтительнее стропила, опирающиеся на внутреннюю стену (наслонные) потому, что при этом «внешние стены не испытывают большой тяжести, и если конец какой-нибудь балки сгниет или сгорит, то это не угрожает крыше».
9. Углы постройки должны быть «непоколебимы» и «охвачены длинными твердыми брусьями, как пальцами рук».
10. Проемы следует располагать от углов на расстоянии не меньшем, чем ширина их.
11. Двери комнат должны быть не шире 3 футов и не выше 6,5; не уже 2 футов и не ниже 5.
12. Ширина окна может быть не более 1/4 ширины комнаты и не менее 1/5; высота должна равняться двум квадратам + 1/6 их ширины.
13. Высота архитрава, перекрывающего проем, не может быть менее 1/6 и более 1/5 части ширины проема.
14. Проемы должны быть расположены один над другим так, чтобы простенки находились над простенками, а верхние окна на одной вертикали с нижними.
15. Окна должны уменьшаться с каждым этажом на 1/6 высоты.
16. Для большей прочности и для того, чтобы чрезмерно не обременять дверей и окон, следует помещать над ними пониженные арки (разгрузочные).
17. Диаметр внутренних колонн должен быть на 1/5 меньше диаметра наружных, диаметр верхних настолько же меньше диаметра нижних.

 

Производство строительных работ

Среди историков архитектуры распространено мнение, будто в эпоху Возрождения механизация строительных работ ограничивалась применением свайного копра и простейших грузоподъемных механизмов — ручного ворота и блоков.

Джулиано да Сангалло в своей рукописной книге 1465 года изобразил 12 механизмов для подъема крупных строительных камней и бадьи с раствором, для установки монолитных колонн, для передвижки целых небольших сооружений (рис. 12).

Строительная техника эпохи Возрождения: Механизмы, изображенные Джулиано да Сангалло (1465 г.)
Рис.12. Механизмы, изображенные Джулиано да Сангалло (1465 г.)
Строительная техника эпохи Возрождения: Механизмы, описанные Агостино Рамелли (1488 г.)  Строительная техника эпохи Возрождения: Механизмы, описанные Агостино Рамелли (1488 г.) 
Строительная техника эпохи Возрождения: Механизмы, описанные Агостино Рамелли (1488 г.)  Строительная техника эпохи Возрождения: Механизмы, описанные Агостино Рамелли (1488 г.) 
Рис.13. Механизмы, описанные Агостино Рамелли (1488 г.). Машина для распиловки камня. Подъемный кран для стеновых камней. Лесопильная машина. Ковшовый транспортер для песка и гравия

Состояние механизации строительных работ к концу XV в. охарактеризовано в сочинении миланца Агостино Рамелли «О различных и замысловатых машинах», которое вышло в 1488 г. в Париже одновременно на итальянском и французском языках, а затем было переведено на немецкий язык (рис. 13). Автор говорит о своем труде, как о полном собрании «всех машин и всех инструментов старых и новых; вещей, которые приносят в настоящее время очень большое удобство».

Применение механизмов в строительном деле, как и во всех остальных отраслях промышленности Возрождения, было лишь спорадическим.

Преобладал ручной труд и организован он был как раз на мануфактурном принципе. Это хорошо отражено уже у Альберти. Задачу архитектора он видит в том, чтобы  «довершить чужими руками» то, что «выносил в собственном уме». В функции архитектора входит:

1) «позаботиться, чтобы работающие правильно пользовались отвесом, шнуром, правилом и угольником»;
2) «в надлежащее время строить, приостанавливать работу и во время вновь начинать»;
3) «помещать и размещать все чистое, неиспорченное, крепкое»;
4) «распределять по надлежащим местам и положениям, чтобы части стояли, лежали, прилегали лицевой стороной, боками открытыми или закрытыми, как того требует природа и назначение каждого предмета».

Для предотвращения «ошибок и промахов, сделанных по неопытности и небрежности» ремесленниками, руки которых «служат для архитектора лишь орудием», Альберти и рекомендует использовать помощников, т. е. десятников.

Прекрасное представление о том, как «вынашивали в собственном уме», дает следующий отрывок его трактата: «О себе скажу, что мне приходили в голову многие планы зданий, которые мне весьма нравились, но когда я их вычерчивал линиями, тогда я находил грубейшие ошибки в той самой части, которая мне нравилась больше всех, а когда обдумывал начерченное и начинал все определять в числах, тогда я убеждался в своем невнимании и исправлял ошибку». «Наконец, когда я то же делал в моделях и образцах, то иногда при рассмотрении отдельных частей я замечал, что меня обмануло и число». Альберти требовал, чтобы зодчий изучил образцы, вникая в порядок расположения, вид и размеры отдельных частей, пользуясь при этом материалами в особенности тех архитекторов, «которые сделали величайшее и достойнейшее». Он рекомендовал прежде, чем приступить к постройке, «взвесить все наедине с собой и посоветоваться с опытными людьми». В XV и до середины XVI в. особенное значение в проектировании придавали моделям. «По ним я хотел бы, чтобы ты дважды, трижды, четырежды, семь, десять раз, то откладывая их, то возвращаясь к ним, представил себе все части будущего сооружения, чтобы от самых корней до верхней черепицы ничего не было в будущем сооружении ни скрытого, ни явного, ни большого, ни малого, что бы не было тобой давно и долго продумано, установлено и предначертано», — писал Альберти.

Ко второй половине XVI в. графические приемы построения были разработаны настолько, что моделирование утратило свое прежнее исключительное значение.

Исходя из того, что «все, строящееся зимой в местах, исключительно холодных, промерзает, а то, что строится летом в местах, исключительно теплых, высыхает прежде, чем окрепнет», Альберти упоминает в виде руководящего указания, что античный автор Фронтин считал наиболее подходящим и благоприятным для строительства время «с календ (т. е. первой декады) апреля до календ ноября, за вычетом летней жары». Но при этом он оговаривает, что «стройку надо начинать и прекращать в зависимости от разнообразия мест и климата».

Всю мудрость производства работ Альберти резюмирует в «древнейшем правиле архитекторов», которое, по его мнению, «должно быть соблюдено, как завет Оракула». Вот это правило: «Под стену подведи основание прочнейшее, верхнее да соответствует нижнему по отвесной линии, проходящей через центр; углы и костяки стен укрепляй от земли до верха камнем покрепче; известь размягчай, камень клади в сооружение только сырой; враждебным напастям противопоставляй более твердые камни; постройку производи с правилом, уровнем и отвесом; позаботься, чтобы на швы предшествующих рядов приходились середки последующих камней; ряды клади из камней цельных, середину стен заполняй битыми; соединяй ряды с рядами частыми перевязками».

Вполне естественно, что в эпоху широкого развития декора обращали большое внимание на отделочные работы, в частности оштукатуривание и окраску. Альберти требует применения «по меньшей мере» трех слоев раствора, из которых первый должен «совершенно плотно прилегать к стене и держать на стене остальные», последний — «являть красоту отделки, красок и рисунков», промежуточный — «исправлять и устранять недостатки первых двух». Нижний слой должен быть «острым, так сказать, разъедающим стену» и «стойко въедающимся в нее», иначе он «будет отваливаться»; верхний слой — «мягким», так как в случае «остроты» он при высыхании «взбороздится частыми трещинами». Для нижних слоев он назначает горный песок, для средних — речной, оба «очень грубые», так как к гладкой поверхности не будет приставать накладываемый сверху слой. «Для верхнего слоя, — говорит Альберти,— берут совершенно белый толченый камень». Касаясь красок, он предупреждает против применения искусственных, особенно тех, которые «будучи положены в огонь изменяются и не переносят извести». И, наоборот, высоко оценивает он «новые изобретенные краски на льняном масле», которые стойки против разрушительных влияний воздуха и климата, только бы стена, на которую их накладывают, была сухой или возможно менее сырой». Про них он сообщает: «применяй где хочешь и как хочешь».

В трактате Альберти целая глава посвящена тому, «чего нельзя предусмотреть, но что можно исправить, если оно совершилось». В ней он рассказывает, как сам исправил стены старой базилики св. Петра в Риме, которые, «отклоняясь, грозили обрушить крышу».

В этой главе описаны практические приемы усиления фундаментов, стен, восстановления колонн и каркаса здания, поднятия деревянных сооружений на новые прогоны и даже выправления целых небольших сооружений, например «часовни, накренившейся вбок вместе с базисом».

Наконец, в ней изложены способы определения причин деформации зданий по расположению трещин. «Трещины в стене и наклон линий иногда бывают от свода, ибо арки толкают стены, или оттого, что стены не выдерживают чрезмерной нагрузки». «Если наверху стена не тронута, а внизу будет зиять много трещин, которые при подъеме стремятся одна к другой своими концами, то это указывает, что углы стен крепкие, а изъян в середине фундамента. Если же подобная щель только одна, но более открытая, указывает на сдвиг в углах».

Очень показательно, что такой главой завершена эта первая архитектурная энциклопедия Возрождения.

Строительная техника эпохи Возрождения: Работы на строительстве барабана купола собора св. Петра в Риме Строительная техника эпохи Возрождения: Работы на строительстве барабана купола собора св. Петра в Риме
Рис.14. Работы на строительстве барабана купола собора св. Петра в Риме; справа — строительство собора св. Петра по рисунку художника Хеемскерка, 1532 г.

Пожалуй, наиболее ясное представление о мануфактурной организации труда на стройках того времени дает рисунок строительства барабана собора св. Петра в Риме к моменту смерти Микеланджело (рис. 14).

В организации производства работ строители Возрождения пользовались следующими правилами.

1. Лес следует хранить в месте, куда не проникает солнечный жар, резкий ветер и дождь.
2. Чтобы бревна не растрескивались и сохли равномерно, их торцы надо обмазывать коровьим пометом.
3. Материал для плотничьих работ следует употреблять не ранее трех месяцев после того, как он срублен.
4. Материал для столярных работ (полы, двери, окна) — не менее трех лет.
5. Камень следует держать на воздухе не менее двух лет, после чего наиболее поврежденный употреблять в фундаменты, остальное, как уже выдержавшее испытание, для наземных частей постройки.
6. Кирпич-сырец следует сушить не менее двух лет.
7. Черепицу нежелательно применять в дело раньше, чем она пробудет на морозе и солнце два года.
8. Хорошей считается известь, которая после гашения взбухает всеми своими кусками и поднимается наподобие молочной пенки.
9. Признаком недостаточно погашенной извести служат камешки, обнаруживаемые при перемешивании с песком.
10. Хорошее известковое тесто должно напоминать консистенцией мед и костный мозг.
11. Признаком твердения известкового раствора является «выделение пуха и извести, хорошо известных каменщику».
12. Раствор с избытком песка, «вследствие своей сухости», не будет схватывать. Если же его меньше, «чем требует ее (извести) природная сила», то он будет «лениво мешкать и неохотно слушаться».
13. Густой раствор «более прочен, чем жидкий».
14. Более жидкий раствор следует применять там, где необходимо обеспечить хорошее скольжение на постели больших камней или прилаживание их на месте.
15. Полезно пользоваться «жидкой и гладкой постелью», чтобы камни, «страдающие от непосильной нагрузки, не раскалывались» (т. е. для равномерного распределения усилий в кладке).
16. Нельзя класть стену без перерывов в работе и возводить вышележащую часть, пока еще не отвердела уже сделанная, «ибо свежая и мягкая кладка, будучи слабой и непрочной, никогда не выдержит того, что ты на нее нагрузишь».

За период от начала постройки купола Флорентийского собора до завершения купола св. Петра (1420—1590 гг.) строительная техника не стояла на одном уровне. Ее поступательное движение можно отчетливо проследить посредством сравнения этих двух построек и сопоставления архитектурных руководств тех лет, сочинений Альберти (1452 г.), Серлио (1552 г.), Барбаро (1556 г.) и Палладио (1570 г.).

Если Альберти сообщает, что пустоту между оболочками стен из бережливости засыпают бутовым камнем, поскольку для этой ее части годится любой мелкий и малоценный материал, то Барбаро говорит об употреблении для такой цели «месива» или «пасты» из щебня с большим количеством извести, заливаемой в дощатую опалубку. И упоминает, что употребление этого материала дает возможность изобрести способ отливать колонны в деревянных формах с последующим оштукатуриванием и отделкой под мрамор. Он рекомендует для повышения прочности снабжать такие колонны дубовым или кирпичным каркасом.

Шуази утверждает, что купол собора св. Петра, появившийся на целое столетие позже Флорентийского, не представляет никакого прогресса в отношении конструкции. С этим нельзя согласиться. Переход от граненой формы к сферической означал замену одинарной кривизны оболочек, соединяющих ребра, двойной кривизной, которая явилась шагом в сторону превращения их из несомых элементов в несущие и дала возможность отказаться от системы поперечных подкосов. Эта новая конструкция была воспроизведена в последующую эпоху строителями куполов собора св. Павла в Лондоне (Кристофер Рен) и парижского Пантеона (Ж. Ронделе, закончивший это здание после смерти Ж. Суффло).

Между Альберти и Палладио архитектура обогатилась двумя новыми видами сводов: зеркальным и сводом с люнетами, которые Палладио так и отмечает, как изобретение своего времени.

Значительные изменения внесла эпоха Возрождения в стропильные конструкции. Совершенно новый для Европы тип арочных деревянных стропил, разработанный на основе падуанской практики, широко применил ученик итальянцев, француз Филибер Делорм. Это открыло возможность, применяя сплоченные вразбежку короткие косяки из маломерного леса, перекрывать большие пролеты. Достижением в методике строительных работ было развитие механизации до пределов, возможных на основе мускульного и водяного двигателя в сочетании с зубчато-колесной трансмиссией.

Таково было наследство в отношении строительных материалов, конструкций и способов работ, оставленное Возрождением следующей эпохе.


Глава «Строительная техника», раздел «Архитектура эпохи Возрождения в Италии», энциклопедия «Всеобщая история архитектуры. Том V. Архитектура Западной Европы XV—XVI веков. Эпоха Возрождения». Ответственный редактор: В.Ф. Маркузон. Автор: Ю.К. Милонов. Москва, Стройиздат, 1967

Добавить комментарий

CAPTCHA
Этот вопрос задается для проверки того, не является ли обратная сторона программой-роботом (для предотвращения попыток автоматической регистрации)