Физические начала архитектурных форм

Такие туманные и противоречивые указания, такая тёмная история, теряющаяся в незапамятном прошлом, уже сами по себе указывают на то, что созна¬тельно логические причины вряд ли лежали в основании конструкции этой арки. Да и действительно трудно подыскать причину такого резкого нарушения плавности сводчатой конструкции в этой "сломанной" (bris?e) арке.

Ещё более тёмную историю имеют те трёхлопастные арки готической, русской и мавританской архитектур, которые даже и держаться сами по себе не могут и являются только в виде рудиментарного "украшения" стен.

Не яснее начала возникновения и другой формы арок – плоско-эллиптических, несмотря на кажущ¬уюся простоту их идеи. Эта форма встречается главным образом в России. Приниженные арки и без того развивающие громадный распор, обыкновенно отягчены ещё тяжёлыми каменными подвесками, с та¬кою любовью повторяемыми новейшими русскими архи¬текторами, со¬вершенно без всякого логического основания или повода.

К таким же малопонятным конструкциям следует отне¬сти и то понижение горизонтальных рядов кладки к пятам сводов в мавританской архитектуре, на кото¬рое указывает Choisy.

Если деформация могла происходить в частях, подверженных вертикальной нагрузке, то несомненно, что она должна была существовать и в частях, подверженных распору, тем более что усилия, развивающиеся при этом, получаются гораздо б?льшие, чем при одной вертикальной нагрузке.

Для выяснения той роли, которую могла играть деформация в арочных конструкциях, мною были сде¬ланы опыты. Описание некоторых из них привожу здесь.

�з небольших (модельных) кирпичей мною было устроено арочное перекрытие. За направляющую была взята прямая, а сама кладка была произведена горизонтальными рядами на спо¬собной быстро дефор¬мироваться массе вме¬сто раствора; низ арки был приклеен к доске.

Рассматривая фигуры, получившиеся при этом, уже можно вывести некоторые следствия. Самое бросающееся в глаза это то, что фигура так называемого кокошника могла первоначально получиться сама собою, и только уже впоследствии она была иска-жена до неузнаваемо¬сти подражаниями.

Но другое следствие более серьёзное: я гово¬рю о том, которое можно вывести, рассматривая деформацию самой кладки. В замке мы видим характерную клад¬ку "в ёлку", которая наблюдается во многих памятниках древней архитектуры и неконструктивность которой очевидна сама собой. Если же мы вообразим себе мысленно кривую давления в самой арке, то увидим, что отдельные камни поворачиваются, принимая положение, приближающееся к нормальному этой кривой.

Этот поворот камней понятен как результат пары, образующейся в каждом камне при прохождении через него кривой давления в случае если кривая не проходит через центр ядра в каждом сечении камня. Понятно: если камень сам, как в моём опыте, имеет возможность вращаться, то вращается камень; если же швы настолько тонки сравнительно с величиной камней, что это невозможно, то вращаются сами швы, т.о. изменяется форма камней. Как раз именно такое явление отклонения швов,

уже указанное мною выше, наблюдается в петербургских гранитных мостах. С точки зрения хронической деформации это явление становится вполне понятным

�з этого же опыта видно, что и общее очертание пролёта стремится принять форму кривой давления, дей¬ствующей в арке.Этой причиной можно объяснить то лёгкое искривление, которое наблюдается в боковых частях (притолоках) гранитных пролётов Петербургской биржи. Само собою, такой ответ кривой давления возможен только тогда, если не образуется разрывающих усилий. В тех же входах Биржи мы имеем такой пример несоответствования кривой давления вследствие появления разрывающих усилий в пятовых камнях перемычки.Сделанные мною опыты также подтверждают это.

Очень естественно, что при более сложных конструкциях будут получаться и более сложные системы трёхлопастных арок.При дальнейшем уже самостоятельном "художественном" развитии такой формы в многочисленных подражаниях мы уже, конечно, совершенно теряем ос¬новную нить. Таким образом весьма возможно, что не только русские, но и готические трёхлопастные арки, а также и восточные имеют тот же источник.

Но если щековая стена цилиндрического свода пе¬рекрыта не щипцовой крышей, а крышей, имеющей одина¬ковый с боковыми частями скат, то забутка арки будет иметь уже не щипцовую форму, а будет горизонтальна, и распределение усилий в такой арке будет не¬сколько иное.

Конечно, описанные опыты и рассуждения только схема, но они вполне достаточны, чтобы выяснить воз¬можность возникновения таких форм, как готическая, русские и мавританские арки помимо участия так называемого "творчества". Эти арки при известных условиях могли получиться сами собой из созданных человеком немногих простых форм и конструкций.

Подмеченное человеком изменение формы утрировалось и видоизменялось уже сообразно вкусам народа. Это самостоятельное развитие форм с течением времени прогрессировало, и отдельные направления, отдаляясь от первоисточника, всё более расходились между собой.

Что же касается до разыскания генеалогии той или другой формы в каждом отдельном случае, то даже откидывая подражательные наслоения, это может ока¬заться весьма затруднительным. Мы можем встре¬титься с изменением условий конструкции: с утерей частей её и с добавлением новых, что, конечно, долж¬но отозваться и на форме.

Кроме того, формы, весьма схожие по внешнему виду, могут иметь различные источники. Например, я уже указывал на возможность возникновения кокошнико-образной формы из кладки напуском, но похожая форма может получиться и из ароч¬ной конструкции.

Следует также указать, что линия, приблизительно схожая с готической полуаркой, получается, если обра¬зовывать напуском свес кладки таким образом, чтобы он получил наибольшую величину. Если тогда провести кри¬вую, проходящую через нижние рёбра кам¬ней, то она будет напоминать готическую полуарку.

При некоторых условиях арка, схожая с готической, или вернее с мавританской, может получиться и из перекрытия горизонтальными рядами.

Конечно, при оригинальных формах сравнительно легче установить их первоначальный вид, но такие формы весьма редки, особенно в готической архитек¬туре, где мастерство масонов, окружённое цеховою тайной, видоизменило первоначальные источники до неузнаваемости. Однако более тщательное исследование наиболее древних памятников, особенно восточных, могло бы пролить в этой области некоторый свет.

Например, на имеющейся у меня фотографии внутренности склепа Тамерлана видно, что замковый ряд камней выперло кверху, благодаря чему в кладке свода получился уступ, а пятовые части арки стали круче. Следовательно, во всяком случае первоначаль¬ная направляющая свода была иная, и может быть даже полуциркульная. Верхний забор, судя по характеру кладки, позднейшего происхождения.

Но если по недостатку исторических данных в каждом отдельном случае и трудно установить источник появления формы, то на общий вопрос с указан¬ной мною точки зрения можно дать ответ вполне оп¬ределённый: с одной стороны, такие формы, как готические, мавританские, трёхлопастные и стрельчатые арки совершенно не объяснимы никакими конструктивными соображениями, а с другой, эти формы могут и не¬пременно при некоторых условиях получатся как результат деформации.

Само собою, при исследовании более мелких форм архитектуры, где наслоения и безграмотные подражания играли ещё большую роль, нельзя разрешить вопроса об их возникновении даже и в таких общих чертах, за неимением в настоящее время достаточных исторических данных, поэтому я ограничусь лишь несколькими намёками.Так, например, очевидно, что "ионики" или "яйца" – известный орнамент – могли возникнуть благодаря де¬формации геометрического простого орнамента, но так как мы уже у греков находим этот орнамент в подражательной форме, то каков именно был этот орнамент вначале, сказать затруднительно.

Можно, по¬жалуй, сделать сближение с капителями Соломонова храма, которые были покрыты (по Библии) металличе¬ской сеткой, и вывести ионики как результат выпучения какого-либо легко деформирующегося материала сквозь ячейки сетки, а с другой стороны представить ионики как деформацию простого меандра в виде буквы П, но всё это слишком гадательно.

Ещё более трудно выяснить происхождение ионических волют, хотя и в них есть нечто, указывающее на деятельность других сил, помимо человеческих: самые волюты, профиль их рисунка, а ещё более связь орнамента, покрывающего их боковые части с канне¬люрами самого ствола колонны — всё это даёт некото¬рые намёки, в которых со временем может быть окажется возможность разобраться.

Но есть и более простые вопросы на которые отве¬тить также трудно определённо. Таков, например, вопрос: почему не провисали архитравы? На это отве¬тить можно только приблизительно: во-первых, архи¬травы были очень коротки сравнительно с их толщи¬ной и мало нагружены, вследствие чего их незначи¬тельное провисание если и было, то ускользнуло от глаз наблюдателей; во-вторых, благодаря понижению углов храма получалось некоторое подобие сводчатой конструкции, исключающей paзpывaющие усилия, а следовательно и провес; в-третьих, наконец,

в здании С.-Пе¬тербургской Биржи можно действительно наблюдать по¬добное провисание и, следовательно, вообще говоря, оно действительно существует.

Подобные же соображения можно привести и на вопрос: почему не деформируются в виде колонн фабричные трубы? Bo-первых, достаточно точных измерений в этом направлении неизвестно, или по крайней мере сведения об этом недостаточно популярны, во-вторых, эти трубы существуют сравнительно недавно, в-третьих, благодаря податливо¬сти их основания, их форма будет, деформируясь, принимать коническую форму, которая и без того им придаётся, и наконец, в более древних памятниках такой формы действительно можно наблюдать утолщение, подобное утолщению колонн, как это видно на рисунке 100, представляющем один из минаретов Бухары.

Но эти затруднения в объяснении некоторых явлений никоим образом не уничтожают самого факта деформации, который следует признать несомненным, и чем более размер здания, тем большее значение имеет деформация, так как усилия, действующие в зданиях, увеличиваются пропорционально их масштабу.

Каковы бы ни были вначале части здания, как бы несоразмерны они не были – с течением времени все эти части должны придти в некоторое соответствие, в гармонию. Эта-то гармония, явившаяся результатом со¬вокупности всех усилий, действующих в здании, и как бы рисующая их, обнаруживающая их значение, и лежит в основе того гармонического впечатления, которое мы получаем при взгляде на древнее здание. Эта-то гармония, соединяя все конструктивные несо¬образности в одно механически и формально связное целое, и делает здание "цельным" и красивым в общем, несмотря на явную бессмыслицу в деталях.

Здание, механически применяясь к какой-либо детали, тем самым как бы оправдывает для глаза её существование.Таким образом, совершенно справедливо, что дух древних зданий неподражаем, но также справедливо и то, что через тысячу лет дух наших зданий, а главным образом зданий, вылившихся в простых геометрически и механически определённых формах, сделается таким же "неподражаемым" для на¬ших потомков.

Справедливо также и то, что древним отнюдь не нужно было обладать б?льшим чутьём, чем обладаем мы. Такое положение будет гораздо более вероятно, чем предположение какого-то трансцендентного чутья у примитивных каменщиков и плотников, какими на самом деле были, например, строители, созидавшие те русские памятники, которым мы теперь удивляемся.

IX.

Заключение. Механические соображения и выводы. Основания для расценки произведений архитектуры. Педагогические соображения.

...в день великого поражения, когда ynaдyт башни.

�сайя 30, 25.

�з моего очерка – к сожалению, недостаточно полного даже в пределах тех вопросов, которые были поставлены, – видно, что для от¬вета на эти вопросы мне пришлось затронуть вопросы из другой, уже сравнительно более обширной области строительной механики во¬обще, и о деформации как о функции времени в частности.

Эти вопросы ещё слишком мало разработаны в науке и почти до самого последнего времени остава¬лись в пренебрежении. Вот почему, в силу необхо¬димости, мне пришлось оставить чисто историческую почву и попутно разобрать, хотя и приблизительно, такие вопросы, которые, казалось бы, не имеют прямого отношения к. тому, что называется художественной архитектурой.

В силу необходимости также, разбирая эти во¬просы, приходилось ограничиваться лишь намёками, лишь, так сказать, общими очертаниями их решения. Современные теории механики оказались слишком гро¬моздкими для объяснения действительности; поэтому пришлось встать на другую точку зрения и данными механики пользоваться лишь как средством, для при¬ближённого указания того пути, по которому можно дойти до более точных и простых решений вопросов, предъявляемых действительностью.

Эти отступления выяснили для меня достаточно, что вопрос о хронической деформации важен не только в художественно-археологическом отношении. Так как вопрос о формах художественной архитектуры не покрывает всё в общей экономии раз-витая человеческого сознания, то обойти совершенным молчанием те выводы, к которым я пришёл при решении этих попутных вопросов, я считаю неудобным, и позволяю себе указать на них хотя бы в общих чертах.

Мною уже было замечено, что существующая теория упругости в своём практическом применении почти не считается с вопросом о деформации, как функции времени, между тем как, очевидно, никакое перемещение вне времени невозможно. Мною были ука¬заны и ошибки, могущие проистекать отсюда при определении коэффициентов. Вообще не следует забывать, что современные физические законы скорее следовало бы назвать математическими. Действительность же почти нигде, а может быть и вообще нигде,

не отвечает тем простым зависимостям, которые положены в основу современных исследований и определения различных коэффициентов. Ошибки же, происходящие отсюда в вычислениях,

могут быть довольно заметны, могут иметь на практике значение, с которым нельзя не считаться.Физики в своих теориях уже начинают считаться с этими отступлениями, но в строительной практике ввиду недостатка времени, а также и по причине сложности современных теорий эти поправки совершенно невоз¬можны. Потребность соединить все механические теории в одно целое, а главное простое и отвечающее действитель¬ности, уже давно чувствуется в технической практике.

� вот на основании рассуждений, которые помогли мне уяснить некоторые явления действительности, я пришёл к выводу, что изучение явлений хронической деформации с теоретической стороны, несмотря на кажу¬щуюся их сложность, может привести к такому упрощению существующих теорий, дать большее соответствие результатов расчётов теоретических с результатами, получаемыми в действительности.

Но даже и теперь, не дожидаясь этого счастливого времени, уже можно кое-что сделать, довольствуясь эмпи¬рическими данными и теми хотя бы приближёнными истинами, которыми обладает современная строительная механика.

С одной стороны, изучая эмпирически деформацию данной формы, как функцию времени, можно выискать наиболее выгодную в смысле долговечности и вида разрушения конструкцию, с другой – можно определить время и форму будущего разрушения зданий уже существующих.

Конечно, деформация существует и устранить её мы не имеем возможности, но далеко не всё равно, как именно будет происходить деформация и в ка¬кое время здание перестанет отвечать своим целям. В самом деле: арка, имеющая при построении своём достаточные опоры, при некоторых условиях с течением времени будет развивать всё больший и больший распор и может случиться, наконец, что этот распор опрокинет опоры и произойдёт, так сказать, ocтрое разрушение здания.

Вероятно это и было истинной причиной разрушения Венецианской колокольни Св. Марка, где разрушающую силу могли представлять ползучие, спиралеобразно идущие своды лестниц. В "St. Petersburger Zeitung", в заметке но поводу этой катастрофы было приведено, что башня со времени своего построения стала на 70 сант. короче. Уже это одно могло вызвать значительное увеличение распоров, так как горизонтальные соста-вляющие возрастают пропорционально cotg угла наклона свода, то есть при малых углах очень быстро. Несо¬мненно, что если башня будет реставрирована с её первоначальной конструкцией, то ей предстоит та же судьба, что и бывшей, как бы тщательно она ни была сделана.

Но могут быть случаи, когда деформация не даст разрушения такого острого характера. При некоторых условиях, понятных из того, что было сказано по поводу образования стрельчатой или вытянутой кверху формы арки, арка с течением времени может уменьшать свой распор, причём опоры будут принимать посте¬пенно направление, приближающееся к кривой давления.