Б. Николаев

 

Физические начала архитектурных форм

 

Опыт исследования хронической деформации зданий.

С.-Петербург. Типография Спб. Градоначальства, Измайловский п., 8 р., д. № 20, 1905.

 

От редакции. Эта статья инженера Б. Николаева, как видит читатель, была опубликована больше ста лет назад в приложении к давно забытому журналу. Сегодня этой статьи нет даже в Государственной Публичной библиотеке им. В.И. Ленина. А между тем, она даёт материал для размышлений; сам автор ставит вопрос так: видим ли мы вековые здания в той форме, в какой они были выстроены, или же эта форма иная?.. К сожалению, иллюстрации к статье мы переснимали с плохой ксерокопии; впрочем, в том старинном журнальном варианте они были немногим лучше. Поэтому в некоторых случаях мы поместили рядом с иллюстрациями Б. Николаева современные фото. Будем благодарны тем читателям, особенно из С.-Петербурга, которые найдут возможность сфотографировать объекты, изображенные на иллюстрациях к этой статье, и прислать нам. Кликайте на картинки для их увеличения.

Посвящается
моей матери
Евдокии Платоновне
Веселовой

Предисловие

Как известно, подражательность является одним из главных агентов, формующих человеческую жизнь. Это справедливо как в отношении обычаев и нравов, так и вo всех проявлениях человеческой деятельности, так, между прочим, и в архитектуре.

Несомненно, что подражательность, создающую возможность весьма широкого распространения новых идей, можно рассматривать как явление положительное. Но хотя, обыкновенно, особенно вначале, новые идеи или формы встречают довольно строгий критический разбор, — с течением времени, выдержавши этот первый натиск критики и распространившись на более широкие круги общества, они приобретают инертность, которая в состоянии их удерживать даже и тогда, когда надобность в них миновала. И вот те идеи, которые когда-то были силой, ведущей общество по пути к совершенству, уже являются только лишней обузой и тормозом общего прогресса.

Одной из таких идей мне всегда казалось безусловное преклонение перед классическим, вернее греческим, миром в архитектуре.

В других областях греческого творчества наряду с вещами действительно заслуживающими внимания и изучения, критика выделила и заблуждения древних, иногда довольно грубые. В. архитектуре же она остановилась на той точке, на которую встала ещё в Средние века. Авторитет греков всё ещё продолжает считаться не превосходимым в отношении "тонкости" художественного чутья.

Убеждение, что люди — всегда люди, что доступное грекам непременно должно быть доступно и нам, заставило меня искать разгадку той, действительно недостижимой в современных композициях тонкости, которую я видел в греческих зданиях.

Существующие теории меня не удовлетворяли, не удовлетворяли также и собственные попытки найти решение вопроса на основаниях геометрии или механики, т.е. на тех же основаниях, на которых создавались и эти теории.

И только более близкое знакомство c некоторыми физическими явлениями, хотя ещё мало разработанными в настоящее время, помогло мне придти к решению, которое меня удовлетворило и которое не только ответило мне на частный вопрос о греческой архитектуре, но и осветило многие другие.

Результат моих изысканий был изложен в форме доклада в Императорском С.-Петербургском Обществе Архитекторов, в заседании общества 15-го октября 1902 года, под заглавием: "Роль физических начал в архитектуре".

Прения, возникшие после доклада, не привели к определённым результатам главным образом потому, что предмет доклада в некоторых частях выходил из границ архитектурной специальности. Несколько больше дали мне частные беседы с представителями точных наук.

С тех пор я не прерывал своей работы, и благодаря, с одной стороны, сделанным мне замечаниям, с другой — новым фактам, которые мне были сообщены, и которые подтверждали правильность моих взглядов, моя работа получила более законченную и обоснованную форму.

Предлагаемый труд я считаю вполне исчерпывающим ту задачу, которую я себе поставил. Приводимые мною данные и рассуждения показывают достаточно ясно, что о безусловном преклонении перед греческим гением в архитектуре не может быть и речи... по крайней мере, для меня лично.

Попутно мне пришлось затронуть вопросы механики, и я их решал, удовлетворяясь тем, что называется "первым приближением" к истине. Для моей задачи более подробного исследования вопросов было не нужно. Однако же дорога, по которой могло бы идти дальнейшее развитие этих вопросов, мною намечена достаточно ясно для тех, кто пожелал бы заняться их исследованием.

Мою работу затрудняла более всего её энциклопедичность. Современное направление науки и искусства, разбившее их на огромное число специальностей, не могло дать достаточно благоприятной почвы для работы синтетического характера. В настоящее время представители учёного мира и мира художественного не только разделяют то, что в реальном мире неразделимо, но иногда, благодаря тому, что каждая специальность выработала в себе свой язык, не понимают друг друга, даже говоря об одном и том же предмете. К этому следует ещё добавить почти неизбежное при специализации ограничение индивидуального кругозора, благодаря чему, чем более люди выдаются в своей специальности, тем менее они становятся в состоянии понять человека другой специальности, и тем менее осведомлены они об истинах, добытых вне их кругозора.

Положительным же стимулом для меня было убеждение, воспитанное во мне моею матерью, что нельзя добиться истины, замыкаясь в узкие рамки той или другой специальности, что никакое реальное явление нельзя понять ясно и правильно, смотря на него только с одной какой либо точки зрения и не обращая внимания на все возможные координации этого явления с другими явлениями реального миpa.

Поэтому, благодарный тем моим предшественникам и ближним, у которых я нашёл отдельные камни, — я все-таки посвящаю этот свой труд тому, кто меня приучил строить.

Б. Николаев.

I.

Условия архитектурной деятельности. Причины возникновения рудиментарных форм. Загадочные стороны древней архитектуры.

Всё течёт, и ничего не останавливается.

Гераклит.

 

 

По объёму предметов, относящихся к архитектуре, no технике её творческой стороны, мы вправе потребовать от архитектора почти всего, где творчество человека выражается в реальной, а не в отвлечённой или символической форме. В древности, как то мы видим у Витрувия, именно так и смотрели на архитектора. Архитектор должен был уметь построить и храм, и театр, и крепость, и акведук, а равно и часовой механизм или военную баллисту.

Однако, с течением времени такой идеал архитектора становился всё менее и менее практически осуществимым. Чем более увеличивался запас знаний, чем более развивалась техника, тем менее они в своей совокупности становились под силу отдельной личности и уже давно, в действительности, архитектор является полным господином и творцом лишь в очень небольших постройках или в очень простых: дачах, часовнях и т.п. В более крупных сооружениях, особенно в современных общественных зданиях, уже многое ускользает из рук архитектора; между тем, такие здания как раз являются центром тяжести архитектурной деятельности.

Лист статьи Б. Николаева с пометками Н.А. Морозова.

Несомненно, что такое положение дел должно дурно отражаться на архитектуре; может быть, именно это и является главной причиной той инертности, которая замечается в архитектуре и создаёт её постоянную отсталость oт других искусств. Вынужденный считаться с очень многим, архитектор не может знать всё настолько, чтобы быть сознательным творцом в каждой частности своего дела, а потому, пользуясь готовыми, выработанными другими, формами, очень легко впадает в бессознательное подражание и в рутину.

Быть может, ни в каком другом искусстве нет и не сохранилось столько непонятных и ненужных форм, употребляемых только потому, что авторам не было времени подумать, и они на слово приняли каноны авторитетов прошлого, или же авторы не могли противостоять понижающему давлению рыночного спроса, который на архитектуре, благодаря дороговизне её произведений, отражается несравненно более, чем на других искусствах.

В самом деле, архитектор необходимо должен считаться с условиями троякого рода. Во-первых — с законами физическими: как со свойствами самого материала, так и с теми механическими условиями, в которые материал поставлен.

Во-вторых, архитектор должен считаться с законами, так сказать, антропологического порядка. Он не может зданиям придать произвольный масштаб или форму, ибо всё это зависит от свойств человека как такового. И эти свойства, таким образом, более или менее определяют формы здания.

Наконец, в-третьих, архитектор ещё должен считаться с условиями и с задачами психологического характера. Сам архитектор, а чаще всего общество, в формах здания могут выразить и действительно выражают свои духовные начала или идеи. Например, от архитектора требуют, чтобы он не только выстроил храм, но и чтобы видно было: какому именно Богу в нём молятся.

Все эти условия в значительной мере определяют формы творчества в архитектуре и затрудняют его. Очевидно, что требование совершенного решения одновременно всех задач вполне удовлетворено быть не может при том времени, какое обыкновенно отпускается архитектору на составление проекта здания. А так как на все эти требования так или иначе ответить всё-таки необходимо, то и происходит то, что архитектор чаще всего вынужден пользоваться уже готовым, выдуманным другими специалистами раньше, а не продуманным им самим.

Скопированными таким образом формами в свою очередь пользуются следующие поколения и т.д. Форма постепенно входит в привычку, в необходимое условие и с течением времени, даже сознавая ненужность или неверность той или другой формы, архитектор её всё-таки делает, подчиняясь невольно общепризнанным канонам и гипнозу толпы.

Разве мы ставили бы совершенно ненужные колонны, сандрики, наличники и тому подобные обессмысленные бесконечными подражаниями формы, если бы нас не уверили в своё время, что эти вещи служат признаком принадлежности к культурной расе человечества. Разве пришло бы в голову человеку, свободному от предвзятых идей, поставить пред окошком большой и толстый каменный столб, как то мы видим в эпоху, когда свирепствовал так называемый классический стиль, если бы не эта страсть к безотчётному подражанию, если бы не этот гипноз обаяния, которым ещё до сих пор окружено слово "классика".

В сущности, несмотря на перемену направлений или так называемых стилей, этот недостаток непродуманности, иногда невольной подражательности внешней форме свойственен всем эпохам, всем стилям и очень медленно уменьшается, следуя общему развитию человеческого мышления. Форма, как нечто более лёгкое и доступное, ещё долго будет иметь перевес над внутренним содержанием, потому что подражать гораздо легче, чем творить.

Такое бессмысленное подражание внешности, благодаря тому, что эта внешность у кого-нибудь, вытекая из самой сущности вещи, когда-то нравилась и имела успех, может быть, и действительно наблюдается во всех трёх отраслях общей задачи здания. Лучше всего это можно пояснить примерами.

Уже давно, ещё во времена Витрувия, знали, что многие детали так называемой классической архитектуры возникли как копирование деревянных конструктивных форм и, тем не менее, эти формы повторялись, особенно у малокультурных римлян, очень долгое время — до тех пор, пока, наконец, сознание их нелепости не стало настолько интенсивно, что их выбросили за борт. В византийский период мы эти формы встречаем уже только как рудименты, в деталях, а общие принципы становятся гораздо более рациональными.

Но прошли века и в суматохе, которую переживало тогда человечество, новые народы, выступившие на сцену истории, забыли здравые принципы византийской архитектуры или оказались бессильными понять их. И все эти "ионики", "профиля", "антаблементы", "русты", "полочки", "валики", приставные колонны, "сандрики" и прочие атрибуты похороненной культуры воскресли снова в эпоху так называемого "ренессанса", этого торжества бессознательного подражания внешней форме.

Подобное же непродуманное подражание внешней форме создало и создаёт нелепости масштабного, сравнительно с человеком, характера, или же формы совершенно необъяснимые при данных потребностях народной жизни. Можно указать, например, на невероятную, сравнительно с человеческим ростом и силами, величину входных дверей в больших зданиях. Это возникло из совершенно безосновательного желания сохранить "пропорцию" здания. И вот греческий храм увеличивали иногда раза в 4 по масштабу, какова, например, церковь Св. Магдалины в Париже, забывая, что человек-то остался той же величины.

В романо-готическую эпоху, когда ещё были живы византийские традиции, мы этого не встречаем, однако здания этой эпохи только выигрывают от этого. В самом деле, дверь только нужной величины гораздо более подчёркивает грандиозность самого здания, всестороннее же увеличение (подобно тому, как и уменьшение) здания придаёт ему характер модели. Сюда же следует отнести классические портики, совершенно неподходящие к климатическим условиям северных стран.

Но всего курьёзнее такие подражания в области архитектурной символики. Кому, например, не надоели эти бессмысленные кариатиды всевозможных видов и различно применённые. Вначале эти кариатиды были остроумным и злым архитектурным памфлетом на побеждённых врагов; потом, по причине успеха, этот памфлет был по аналогичным поводам повторяем. Но с эпохи ренессанса эта форма стала повторяться уже без всякого повода.

Подобным же образом щит, повешенный на воротах н выражавший принадлежность дома или города известному лицу — "...и повеси щит свой па вратех, показуя победу..." (летоп. Нестора) — сначала трансформировался в герб, потом получил арматуру и, наконец, у буржуазии, за неимением геральдических символов, осталась только одна арматура в виде "картуша". Превратившись в caмодовлеющую архитектурную форму, картуш стал неизбежным злом позднейшей архитектуры.

Я считаю нужным отметить эти недостатки архитектурного творчества потому, что, разбирая формы того или иного здания, мы в большинстве случаев наталкиваемся именно на подобное подражание. Чаще всего, особенно в художественной архитектуре, мы видим, что вещь сделана не потому, что она нужна, а только потому, что эта форма была когда-то, где-то раньше. А так как бесконечно повторяемая форма не только утрачивает свой первоначальный смысл, но часто меняется и сама по себе, применяясь к новым условиям, то, конечно, часто случается, что мы не в состоянии бываем определить истинные источники данной формы. Например, если бы у нас от классического миpa не осталось колонн, мы долго не догадались бы, откуда возникла такая форма, как пилястра.

Рядом с такими подражаниями аналогичные потребности воскрешают аналогичные формы в их первоначальной простоте. Таким образом, мы встречаемся с весьма запутанной картиной и почти никогда не можем точно решить, имеем ли мы дело с оригиналом или же с десятой извращённой копией с оригинала, имеющего мало общего с данной формой.

Тем не менее, история искусств, основываясь на законе подражательности, мало-помалу выясняет формы архитектуры и их преемственность. И если начала форм не всегда могут быть точно указаны, то в большинства случаев они могут быть намечены настолько, что человеческая любознательность успокаивается. В общем, эти начала мною уже указаны: они могут быть конструктивного характера или же вытекать из физических или духовных потребностей человека.

Но есть некоторые факты, которые до сих пор как-то плохо укладываются в означенные рубрики, подходя приблизительно ко всем сразу и не подходя с достаточной степенью логичности ни к одной. Таковы те тонкости очертаний и пропорций, которые всегда служили предметом удивления в созданьях греческой архитектуры. Такова та необъяснимая прелесть всякого здания, пережившего века, которая, несмотря на все усилия, не поддаётся учёту и повторению в новых зданиях. Таковы, наконец, те противоречия между впечатлениями разума и чувства, которые мы испытываем, рассматривая старинные здания, противоречия необъяснимые в достаточной мере простыми ассоциациями исторических воспоминаний.

Вот эти-то загадочные до сих пор стороны памятников архитектуры далёкого прошлого я и поставил предметом моего исследования.

II.

Более подробный разбор Дорического ордера. Тонкости очертаний в других стилях. Неконструктивность деталей древних форм.

Чем дряннее тайна, тем труднее распутать те

бесконечные паутинные наслоения,

которыми она закутывает себя со всех сторон.

Щедрин. "На досуге".

Удивительная законченность и недосягаемая тонкость рисовки форм и странно противоречащие этой законченности нелогичности и наивности, явно свидетельствующие о не особенно высоком уровне развития, нас особенно поражают в греческой архитектуре.

Разберём же подробнее в этом отношении так называемый Дорический ордер, как наиболее простой и наиболее разработанный в смысле позднейшего изучения. В греческих храмах мы с ним встречаемся чаще всего.

Витрувий так рассказывает о его возникновении:

"Дорус, сын Эллина и нимфы Оптики, царь Ахайи и всего Пелопоннеса, некогда построил храм Юноне в одном древнем городе Аргоса; этот храм случайно оказался в том роде, который мы называем Дорическим. Потом во всех городах Ахайи начали строить в том же ордере, прежде чем имелись какие-либо правила для его архитектурных пропорций".

Некоторые исследователи, как впрочем и сам Витpувий, видят начало этого ордера в деревянной архитектуре; другие, как, например, Hubsch (1820), не допускают, чтобы столь совершенные формы, так подходящие к свойствам камня, могли быть копией деревянной конструкции. Есть и такие, которые делают попытку сблизить эти две теории и вывести Дорический ордер из двух источников одновременно. Как бы то ни было, общее значение колонны, как подпирающего столба, довольно ясно и бесспорно.

Но детали этого ордера одинаково плохо вяжутся как с той, так и с другой теорией. Например, профиль карниза, который кроме слезника для отвода воды имеет ещё уклон нижней поверхности, что весьма ослабляет, благодаря врезу, прочность плиты, — не объясним ни той, ни другой теорией.

Рис. 1.	Рис. 2. Капитель, найденная в Альбано близ Рима. (Mauch).	Рис. 3. Капитель, найденная в Пестуме. (Mauch).

Рис. 4. Большой храм в Пестуме. Направо — план каннелюр и детали врезов шейки. (Mauch).

Если мы этот карниз будем производить от наклона деревянных стропил, то непонятно появление слезника, совершенно лишнего при условии существованья наклона; если же будем производить этот карниз от каменных конструкций, то непонятен самый наклон при условии существования слезника.

Не останавливаясь на других деталях антаблемана, дающих слишком сложную картину наслоения всевозможных подражаний, перейдём к самой колонне.

Колонна венчается так называемой капителью (головой). Рассматривая историческое развитие этой части, мы встречаемся с тремя её формами, очень резко разграниченными между собою. Сначала мы видим столбы совершенно без эхиноса, как например в Бенигассанском гроте; затем у греков в капители появляется эхинос вытянутого профиля, со врезами под ним довольно странной формы; и наконец у римлян мы находим капитель с эхиносом правильной циркульной формы и с подобием верёвки или жгута под ним (астрагаль).

Рис. 5. Пропиллеи в Элевзине (Mauch).		Рис. 6. Герион. Олимпия. (Laloux).
Рис. 7. Храм на острове Эгине. (Mauch).		Рис. 8. Афины. Налево — портик Августа; направо — пропиллеи. (Mauch).
Рис. 9. Храм в Коринфе. (Mauch).		Рис. 10. Афины. (Mauch).
Рис. 11. Остров Делос. Налево — портик Филиппа Македонского; направо — храм Аполлона. (Mauch).		Рис. 12. Храм Цереры в Пестуме. (Mauch).
Рис. 13. Пестум. Налево — малый храм; направо — базилика. (Mauch).		Рис. 14. Капитель, найденная в Пестуме. (Mauch).
Рис.15. Театр Марцелла.		Рис. 16. Choisy.
Рис. 17. Коринф, VII век до Р.Х. Петсум, VI век. Афины — Парфенон, V век. Олимпия, IV век. Пергам, III век.		Рис. 18. Остров Ассос. (Chipiez).
Рис. 19. Карнак. (Maspero).		Рис. 20. (по Choisy и др.).
Рис. 21. Схематический чертёж. (По Choisy).		Рис. 22. Схематический чертёж. (По Choisy).
Рис. 23. Схематический чертёж. (По Choisy).		Рис. 24. Храм Геры на острове Самосе. (Laloux).
Рис. 25. Храм Минервы Поллиас в Приенне. (Laloux).

Между этими формами мы не встречаем по характеру переходных: как будто было три периода творчества этого ордера, разделённые между собой пространством и временем.

По форме римская капитель (рис. 2) гораздо "понятнее" греческой, но греческая почему то "красивее", приятнее для глаз.

Если мы проследим развитие этой капители у греков, то также встретимся с весьма странными явлениями: чем древнее капители, тем они сложнее, тем рисовка их, оставаясь всё время одного и того же характера, — тоньше, (рис. 3, 4, 5).

Угол наклона кривой к горизонту с замечательным постоянством следует за эпохой постройки: чем древнее, тем более расплющен эхинос, тем округлее кривая. У новейших выпуклость кривой еле намечена.

Эта связь с эпохой повторяется в общем с такою правильностью, что можно с достаточной степенью точности определить время построения храма по рисовке эхиноса. Даже более: в одном примере, а именно в храме Юноны в Олимпии, где деревянные столбы заменялись по мере обветшания каменными дорическими колонами, мы видим все эти колонны различных пропорций и эхиносы их различной рисовки, соответствующей времени постановки колонн (рис. 6). Choisy видит в этом "почтение перед прошлым и веру в прогресс". Но если бы мы предположили такую мелочную верность эпохе — сознательною, то трудно допустить, чтобы об этом не сохранилось следов в литературе, хотя бы у того же Витрувия, чего мы, однако же, не видим.

Кроме того, естественнее предположить, что, реставрируя, скорее подражали бы (как теперь это и делается) тому духу, той рисовке, которая уже реализована в здании, особенно принимая во внимание чуткость греков к общей гармонии.

Само значение эхиноса довольно проблематично. Хотя и указывают, что назначение абаки (стол) поддерживать, а эхиноса — смягчать переход, но такое объяснение нельзя признать удовлетворительным, так как является вопрос: к чему же тогда свешивающаяся свободная часть абаки. Кроме того, нагрузка на капитель антаблемана не одинакова во всех направлениях и уже по одному этому капитель, представляя в абаке правильный квадрат, недостаточно рационально решает переход от горизонтальной балки (архитрав) к круглому, подпирающему её столбу.

Несколько странной кажется также терминология, которая дошла до нас. Как известно, дорическая капитель состоит из трёх частей, размеры которых по Витрувию, считая за "модуль" половину нижнего диаметра, следующие: квадратная абака полтора модуля ширины и ¹/₃ модуля высоты, круглый эхинос вместе с "ремешками" — ¹/₃ модуля и шейка тоже ¹/₃ модуля. Средняя часть, которую позднее называют четвертным валом, у греков называлась Echinos, что значить ёж.

Новейший комментатор (Реггault, 1837) видит в этом указание на некоторое сходство с ежом той, как бы колючей, поверхности, которую даёт орнамент в виде "иоников" или яиц. Но уже самому комментатору кажется странным, что Витрувий всегда называет эту часть капители эхиносом в ордерах Дорическом и Тосканском, где орнамент иоников чрезвычайно редко высекался, а у греков может быть и никогда, и где, следовательно, эта часть представляла мало сходства с ежом, и всегда называет её термином "симатион" (от греческого Kymation, волна) в ордере Ионическом, где эта часть украшалась всегда иoниками.

Под эхиносом мы находим ряд перетяжек или врезов, довольно странного и сравнительно разнообразного профиля (рис. 7, 8, 9). Чаще их общая линия следует наклону эхиноса, но иногда она и вертикальна. На пилястрах эта часть имеет более понятный характер двух-трёх наложенных обвязок (рис. 10); точно также эта часть более понятна и в Римских капителях (рис. 2)

Следующая часть капители — шейка, иногда, впрочем, отсутствующая (рис. 11), также весьма разнообразной формы (рис.12, 13, 14), и также она проще и как бы понятнее у римлян. Особенно странно в греческих капителях прохождение в этой части каннелюр или "ложек", которые у римлян заканчиваются под астрагалью, отделяющею шейку от самого ствола колонны, а также и отсутствию такой шейки на пилястрах, тогда как на римских пилястрах она повторяется (рис. 15). Линией своего профиля шейка так же, как и эхинос, следует у греков эпохам постройки, доходя в более древних памятниках до весьма неопределённой и непонятной развороченной формы (рис. 16). Поясок, отделяющий шейку от ствола, также весьма разнообразной формы, но при этом у греков везде почти сохраняет форму врезов вовнутрь, а у римлян — изображает как бы стягивающую ствол колонны верёвку.

Самый ствол колонны, подобно капители, следует своими формами эпохам и чем древнее, тем он представляет более приниженные пропорции (рис. 17). Обыкновенно он имеет, при утонении кверху, ещё и утолщение приблизительно в нижней трети, но встречаются примеры и почти конических форм. Иногда же это утолщение чрезвычайно велико и неприятно для глаз (рис. 18).

Подобная форма начертания была известна Витрувию. Он говорит, что следует утонять ствол в зависимости от его высоты: чем выше ствол, тем менее его следует угонять, рассчитывая на перспективу. Рисунок, который Витрувий обещает дать в конце книги, для показания способа начертания утолщения посередине, к сожалению, утерян.

С подобной рисовкой колонны мы встречаемся уже у египтян (рис. 19), но у греков рисовка несколько иного характера и, кроме того, у них мы встречаемся со своеобразным украшением ствола колонны так называемыми каннелюрами или ложками, на которые у египтян мы находим только намёки.

Витрувий говорит, что если ствол хотят украсить каннелюрами, то следует делать 20 каннелюр, и это число действительно чаще других встречается в памятниках. Но такой способ, который он предлагает для начертания их сечения, а именно с помощью квадрата, — не оправдывается наблюдениями: везде эта линия сложнее, чем дуга круга в 90°. Эта сложность технического исполнения, по-видимому, совершенно не выкупается эффектом впечатления и даже кажется маловероятной при тогдашнем уровне техники. Например, очертание каннелюр меняется непрерывно от верха до низу, а иногда их горизонтальное сечение имеет даже выпуклость посредине (рис. 4, 8,11,12). Очертания же каннелюр римской эпохи гораздо проще и более подходят к правилам Витрувия; проще они и у Ионического ордера.

Но Витрувий указывает и на другой способ обделки колонн: "если же, говорит он, хотят сделать столб гранёный, то следует делать 20 углов". В древних памятниках, однако, мы почему-то подобных примеров не встречаем, хотя, казалось бы, ввиду простоты работы, ввиду недостатка опытных мастеров в небольших колониях, как, например, в Пестуме, такой упрощённый способ должен был бы встречаться нередко.

Вообще между теми данными, которые мы находим у Витрувия, и теми, которые нам дают современные изыскания, замечается некоторое, и притом довольно своеобразное, несогласие, имеющее место главным образом там, где дело касается тонкостей рисовки или пропорций. Например, те пропорции, которые даёт Витрувий для расстановления колонн, на оставшихся греческих постройках не наблюдаются; точно также описание пропорций капители Витрувием не подтверждается приведёнными изображениями капителей. Что же касается до тех тонкостей очертания, которые обнаружены позднейшими исследователями, то об них Витрувий ни словом не упоминает, между тем, казалось бы, они должны были быть известны ему. Таковы: наклон осей колонн, кривизна общих линий и т.п. Остановимся на некоторых из таких тонкостей.

Choisy в своей "Истории архитектуры" указывает, разбирая кладку египтян, что наблюдаемая волнистость её объясняется "как нельзя более натурально" тем, что египтяне клали по шнуру (причалке) и эта волнистость обусловливалась провисанием шнура (рис. 20).

Такое объяснение нельзя не признать крайне искусственным и теоретичным. На практике, во-первых, причалка никогда не бывает такой длины, чтобы провислость её могла оказывать заметное влияние на прямизну; во-вторых, причалка может быть натянута в разных местах и, наконец, в-третьих, проверка прямизны больших линий производится не причалкой, а непосредственно глазом. Трудно предположить, чтобы египтянам, в общем, хорошим конструкторам, был неизвестен этот примитивный, однако же весьма верный способ. Ещё более странно такое объяснение рядом с указаниями Choisy на тонкость рисовки египтянами плана: египтяне линии прямоугольных планов выгибали внутрь (рис. 21). Такая тонкость чувства совершенно не вяжется с вышеприведённым объяснением Choisy способа кладки.

Что касается до греков, то эти тонкости уже давно сделались предметом особо тщательного изучения. Особенно подчеркивалось то, что греки обращали внимание на общие очертания своих храмов, заменяя прямые линии — слегка кривыми. Углы слегка наклонённого вперёд фронтона понижались несколько против средины, стороны выпучивались и все колонны наклонялись таким образом, что оси их, будучи продолжены, встречались приблизительно в одной точке (рис. 23).

Конечно, все эти тонкости усиливают впечатление устойчивости храма, но тут являются загадкой те технические приспособления, которые могли бы дать возможность осуществить эти тонкости. Особенно это поражает в капители угловой колонны. Эта капитель перекошена по двум направлениям (рис. 23) и исполнение её представляло бы большие трудности даже в наше время, хотя мы имеем весьма разработанную начертательную геометрию. Профиль эхиноса всё время едва заметно меняется и, следовательно, не мог быть сделан по лекалу. "По чувству" же, в силу условий техники, такие вещи невозможно исполнить.

Во всяком случае, одно исполнение такой угловой капители по трудности перевешивает всю общую конструкцию здания и требует весьма больших знаний. Между тем у Витрувия мы о дорической капители находим всего несколько строк, а о тонкостях, которые мы наблюдаем в греческих храмах, он совершенно не упоминает. Эти тонкости тем бoлее странны, что иногда в греческих храмах встречаются довольно значительные неточности. Например; диаметры колонн в одном и том же памятнике разнятся между собою, и в некоторых древних памятниках эта разница доходит до 30 см, что указывает на значительную небрежность техники.

И вот, с одной стороны небрежность, с другой удивительное внимание и точность, производят какое-то дисгармоничное впечатление: непонятна непоследовательность строителей греческих храмов. Самые приёмы или формы деталей также как-то плохо вяжутся с логикой. Например, утолщение колонн объясняли желанием дать бóльшую устойчивость, но ещё бóльшую устойчивость мы получим, если придадим им форму типа "равного сопротивления", а с другой стороны греки делали под капителью иногда довольно глубокий врез, весьма ослабляющий колонну.

В ионическом ордере мы встречаем базы. Эти вычурные базы, по Витрувию, возникли как эмблематическое подражание женским сандалиям. Ионический ордер с его капителью в виде женской причёски, с его глубокими каннелюрами, напоминающими складки женского платья и с его более стройными пропорциями, по Витрувию, служил олицетворением женщины, в противоположность дорическому ордеру, который олицетворял собою более простые, более грубые формы мужского тела.

На позднейших ионических базах мы действительно встречаем орнамент, отдалённо напоминающий плетенье или повязку; но у греков мы находим весьма странную и совершенно ничем не объяснимую рисовку профиля этих баз (рис. 24, 25).

В них мы находим крайне трудные по технике исполнения врезы, которые совершенно не могут быть видимы зрителю и не могут представлять из себя никакой конструктивной части. Объяснить эти врезы с конструктивной точки зрения совершенно невозможно, как и многие другие формы.

Разбирать все эти формы значило бы привести и описать все памятники греческой архитектуры во всех их деталях, что, однако, едва ли прибавило бы что-нибудь существенное, так как везде мы встретимся приблизительно с теми же противоречиями, с тою же загадочностью форм. Но и приведённых примеров вполне достаточно, чтобы видеть, что одного восторга перед греческим гением ещё мало, чтобы успокоить пытливость человеческого ума. Нужно что-то другое.

III.

Набатная башня. Эллиптические арки, Утолщение колонн. Луковицеобразные крыши. Хроническая деформация. Постановка вопросов.

…нет ничего сокровенного, что не открылось бы,

и тайного, что не было бы узнано.

Матф., Х, 26.

Если мы обратимся к более древним памятникам других стран, в том числе и к русским, то нас везде также поразит нecooтветствие между впечатлением общей гармонии и цельности и часто крайней нелогичностью и наивностью деталей.

Как на интересный образчик такого совмещения, можно указать на Набатную башню в московском кремле. (Хотя Мартынов в "Русской Старине" называет её также и Царской, но в чертежах кремлевской стены, имеющихся при московском дворце, под Царской значится другая, соседняя башня, гораздо бóльших размеров). В этой башне, построенной на стене, очень простой по своей основной идее, мы встречаемся с большим разнообразием рисовки деталей (рис. 26).

Постройка этой башни может быть отнесена к XVI веку, а может быть даже и к ХV-му: Мартынов приводит предание, что на эту башню повесили привезённый из Новгорода в 1478 году вечевой колокол. Балки, на которых действительно мог висеть колокол, сохранились и по cиe время.

Оси колонн башни довольно сильно расходятся кверху, и вообще вся она кверху уширяется. На рис. 27 показан план в плоскости баз колонн и план по первому этажу в плоскости пола. Из сопоставления видно, что колонны довольно сильно расходятся уже в этом нижнем сечении против стен, служащих им основанием. По фасаду видно, что переход этот совершенно плавный.

Внутри башня перекрыта крестовым сводом, образованным двумя коробовыми с полуциркульными направляющими. Наружные арки в виде "кокошников" хотя и отвечают внутренним направляющим, но шалыга их понижена, а расстояние между пятами увеличено, так что эти кокошники имеют направляющую уже полуэллиптическую.

Арка первого этажа тоже приблизительно эллиптической формы, но с вертикальной большой полуосью. Следовало бы поставить как раз наоборот: наверху арку с меньшим распором, т.е. с большим выносом, а внизу, где распор в значительной мере уничтожается нагрузкою самой башни — можно было бы допустить кривую более плоскую. Полуарка, поддерживающая лестницу, имеет совершенно неопределённую форму, похожую на полуветвь параболы, и кроме того её вершина не находится в плоскости стены, а несколько отступя, и стена встречается с направляющею под острым углом. Этот угол приходится как раз под окошком и даже свободно торчит, будучи ниже шалыги окошка сантиметра на 4 (рис. 28).

Рис. 31. Успенский собор в Москве.

Рис 32. Мечеть в Дели.

Рис. 33. Баден близ Вены. 1687 год. (Handbuch der architectur).

Рис. 34.Входная башня кладбища в Галле. 1592. (Architectonische Rundschau. 1905).

Рис. 35. Собор Св. Марка в Венеции.

Рис. 36. Мечеть Азрет в Туркестане.

Маленькие арочки, кончающиеся подвеской, "серьгой", так же как и внутренний свод имеют довольно правильную полуциркульную направляющую. Этот мотив каменной как бы занавеси, очевидно бессознательно-подражательного происхождения, встречается очень часто в русской архитектуре, точно так же, как и эллиптическая с горизонтальной большой осью арка. Странно то, что эллиптические арки встречаются в памятниках по своим остальным деталям и по общему расположению заимствованными целиком из Византии, где однако же мы встречаемся чаще с полуциркульной направляющей. Эта в высшей степени невыгодная форма арок, отягчённых ещё вдобавок тяжёлой каменной занавеской, кажется, не встречается ни в одной архитектуре и составляет едва ли удачную оригинальность русского стиля (рис. 29).

Другою оригинальностью следует признать бочкообразные колонны. В этих колоннах утолщение, с которым мы уже встречались у греков, настолько значительно, что никоим образом не может быть сочтено за желание придать колонне большую устойчивость или прочность. Впрочем, это не мешает этим колоннам, по крайней мере древним, производить приятное для глаза впечатление; но новейшие подражания всегда неприятны и как-то банальны.

 

Самая линия утолщения весьма своеобразна. Рис. 30 представляет такую колонну в Набатной башне. Она не имеет утонения и даже её диаметр под капителью незначительно больше чем диаметр около базы, но утолщение её довольно значительно. Кроме того, профиль кирпичей по мере приближения к низу приобретает выпуклость весьма заметную в нижних рядах. Капитель и база по своей примитивной простоте представляют мало интереса. Подобные колонны существуют во многих памятниках, иногда в виде полуколонн, образовавшихся естественным порядком при заделке арок, опирающихся на эти колонны, стеною. В позднейших подражаниях они доходят до совершенно кувшинообразной формы.

 

Кроме этих форм, в других памятниках следует отметить ещё одну форму русской архитектуры, это — перекрытия русских церквей в виде луковицы (рис. 31). Такая странная и в высшей степени не конструктивная форма не могла возникнуть как развитие идеи свода, так как такой свод не мог бы существовать. Если присмотреться к линии её профиля, то мы увидим, что русская луковица как бы повторяет идею рисовки эхиноса греков, только иаоборот. Подобные формы мы встречаем и в других архитектурах, и даже в весьма далеко отстоящих друг от друга географически: в Швеции, в Италии, в Швейцарии, Германии, Франции, а особенно в магометанской архитектуре (рис. 32, 33, 34).

Хотя эти формы весьма приятны для глаза, но и там, как и в России, они недостаточно объяснимы конструктивными и всякими другими соображениями.

К таким же малопонятным и необъяснимым формам следует отнести стрельчатые и трёхлопастные арки, создавшие готический стиль и вообще все разнообразные направляющие арок, которые, в сущности, и создают физиономии средневековых стилей.

Короче, мы во всех старых архитектурах находим такие же неуловимые до сих пор логическим анализом черты, как и в греческой архитектуре. И тот дух, который мы чувствуем в старых зданиях всех стран, так же неповторяем и неподражаем для современных архитекторов, как и дух греческих храмов.

Так как трудно предположить, чтобы простые каменщики и плотники, которые строили часто совершенно безграмотные подражания византийским образцам в Средние века в России, обладали каким-то сверхъестественным чутьём, то приходится искать других причин такого странного явления.

Первое, что бросается в глаза, это связь со временем наиболее интересных построек: то, что пережило века, кажется более красивым, чем новейшие постройки. Время как бы накладывает на здание свою печать. Конечно, с более древними зданиями связываются исторические ассоциации, кроме того, выветрившиеся углы, поломанные части и т.н. как бы передают историю здания, независимо от этих ассоциаций. Но если мы даже откинем всё это, если мысленно реставрируем все дефекты, если даже лишим здания их цвета, то всё-таки в форме, в одной только форме, останется что-то, чего нет в современных зданиях.

И вот таким образом сам собою очищается вопрос: видим ли мы вековые здания в той форме, в какой они были выстроены, или же эта форма иная? То есть: не могло ли быть таких причин, которые кроме простого обезображиванья, каким являются, например, выветриванье камней или трещины, могли бы произвести изменения совершенно правильного характера самой основной формы.

В этом направлении мы имеем очень мало данных и науки и опыта, что вытекает из самого склада человеческого ума. Нас гораздо более интересует то, что движется со скоростью, не выходящей из известных пределов, обусловливаемых восприимчивостью наших органов чувств. О более быстрых, равно как и о более медленных движениях мы получаем понятие уже косвенными путями. Так, например, мы не улавливаем непосредственно движения часовой стрелки, мы только знаем, что она движется, вспоминая её прежнее положение. Если же мы представим себе, что некоторая точка проходит по одному миллиметру в 50 лет, то можно быть уверенным, что движение её долго останется незамеченным. И однако за 4000 лет человеческой цивилизации эта точка передвинулась бы на 8 сантиметров.

Вот это свойство человеческой натуры — не замечать движений очень медленных, — и создало то пренебрежение, в котором находится всё то, что касается изменения формы зданий во времени. Даже в астрономии, т.е. в науке, занимающейся специально измерениями, только сравнительно в недавние времена удалось отметить скорость некоторых из так называемых неподвижных звёзд. Поэтому нет ничего удивительного, что медленные деформации зданий могли ускользнуть от внимания человечества, тем более, что здания изучались главным образом с предвзятой точки зрения творческого гения человека. Поэтому-то и научных данных в этом направлении у нас очень мало.

В самом деле: мы знаем факт, что здание "садится", но мы не отдаём себе точного отчёта в том, что именно это значит. Мы не знаем, насколько садится самый материал, насколько садятся швы кладки, насколько и по каким законам садится самый грунт. Мы знаем, например, что башня Св. Марка, недавно упавшая, стала на 70 см короче, но каким именно образом и почему это случилось — мы не знаем.

Мы знаем, что некоторые землистые вещества (а именно таковы строительные материалы) способны от времени уплотняться, что, конечно, должно вызвать изменения формы, но и это свойство тел не изучено настолько, чтобы можно было его ввести в наши расчёты.

Есть некоторые данные, добытые наукою, относительно изменения твёрдых тел. Эти данные рассматриваются отчасти в теории упругости, но сама эта теория находится ещё в младенческом состоянии. Есть и ещё явления, которые наблюдаются в большей или меньшей степени в телах изотропной структуры и рассматриваются под названиями текучести и тягучести, но для этих явлений нет ещё даже и теории; исследования, весьма немногочисленные, в этом направлении, можно сказать, ещё только недавно начаты.

Вообще тот запас сведений, которым располагает наука во всём том, что касается изменения формы тел под влиянием тех усилий, которые в них действуют, крайне скуден. Эта скудость отражается и на крайне сбивчивой и неясной терминологии. Например, различают упругую деформацию и остаточную, но, как показывает опыт, на практике упругая деформация переходит в остаточную с течением времени. Отличают ещё упругое последствие, а затем уже упомянутые тягучесть и текучесть. Между тем нетрудно заметить, что все эти явления одного порядка. Разделение же этих явлений только запутывает наши понятия. Стекло, например, считается довольно сильно текучим телом, что, однако, не мешает ему считаться в то же время и почти идеально упругим.

Тот модуль (Юнга), которым пользуется теория упругости, на самом деле представляет величину совершенно фантастическую, так как большинство тел, вернее, все, за немногими исключениями, разрушаются гораздо раньше, чем его величина может быть обнаружена опытным путём. И та зависимость в виде простой пропорциональности между грузом и величиной удлинения на опытах не подтверждается. Вообще вся эта теория, удовлетворяющая первой практической потребности и, по-видимому, из-за неё возникшая, покоится на различных "коэффициентах", получаемых подозрительными путями и в строгой науке может быть рассматриваема лишь как "первое приближение".

Связь деформаций с термическими условиями также не выяснена. Я уже в свое время ("Зодчiй", 1904 г. № 3; см. приложение) указывал, что термические изменения могут вызывать перераспределения усилий, а, следовательно, и деформацию, и уже к этому вопросу здесь не буду возвращаться.

Ввиду такой запутанности вопроса и неясности терминологии, с которою мы встречаемся в научных сочинениях, касающихся вопроса о деформации, в дальнейшем моём изложении я ограничусь одним термином хронической деформации, объединяя под этим термином все те деформации, которые только могут иметь место в строительных материалах под влиянием каких бы то ни было сил, а главным образом силы тяжести.

Это тем более возможно, что в зданиях мы имеем дело только с постоянными не меняющимися нагрузками и здание не имеет возможности восстановить упругие деформации. Эпитетом же "хроническая" я пользуюсь, чтобы указать на связь этой деформации с временем.

Несомненно, в большей или меньшей степени хроническая деформация существует в зданиях. Те вековые напряжения, которые действуют в зданиях, не меняя своего направления, не могут оказаться без последствий. Несомненно также, если мы наблюдаем и допускаем осадку зданий в вертикальном направлении, то должны допустить её и в других направлениях, вообще во всех, в каких действуют усилия в зданиях. Несомненно также, что эти деформации не могут не отразиться хотя бы незначительно на самой форме. В самом деле: если мы имеем арку на двух опорах, то эта арка видоизменит несколько ту форму, которую мы ей дали на чертеже, и будет разниться от той формы, которую приняла бы эта арка, будучи сложена из тех же камней, но в горизонтальном, поваленном положении.

Но на практике мы видим, что все эти изменения формы весьма незначительны. Мы их обходим где нужно, и такие изменения первого момента нагрузки не производят настолько заметной деформации, чтобы ею можно было объяснить возникновение тех или других форм, которые мы встречаем в древних архитектурах.

Поэтому, если формы действительно могли появиться как следствие деформации, то они могли быть следствием только той деформации, которая является в течение долгого промежутка времени, так как в противном случае она уже была бы замечена.

Таким образом, вопрос распадается сам собою на следующие: во-первых — существует ли и насколько значительна эта деформация в тех зданиях, про форму которых мы с достаточною уверенностью можем сказать, что она была не такою, какою мы её видим в настоящее время.

Во-вторых — путём опыта мы должны исследовать из наблюдений над каким-нибудь строительным материалом величину и характер деформации, принимая во внимание время.

Наконец, в-третьих, — если некоторые формы действительно можно почесть за следствие хронической деформации, то попытаться воспроизвести такие формы искусственно, пользуясь каким-нибудь сравнительно быстро деформирующимся материалом.

Конечно, все эти вопросы требуют большого времени и труда для их всестороннего изучения, но тем не менее я полагаю, что мне удалось их достаточно осветить своими опытами и наблюдениями и даже ответить на них вполне определённо в тех рамках, какие ставят "эстетика" и история архитектуры, и дальнейшее их развитие в этом направлении не даст ничего существенного или же выйдет из этих рамок.
{mospagebreak heading=Начало&title=Окончание}

IV.

Деформация в существующих зданиях С.-Петербурга и других городов. Установление факта деформации.

Рис. 37. Биржа в С.-Петербурге 1810 г.

Рис. 38. Биржа в С.-Петербурге 1810 г.

Рис. 40. Биржа в С.-Петербурге 1810 г.

Рис. 41. Школа десятников в С.-Петербурге.

Что касается до наблюдений над существующими зданиями, то прежде всего я обратился к зданиям, находящимся в Петербурге. И действительно, приглядываясь внимательнее к некоторым из них, мне удалось подметить явные следы деформации, хотя я мало надеялся на это вначале, так как Петербург выстроен сравнительно недавно.

Рис. 39. Ростральная колонна. С.-Петербург 1810 год.

Рис. 42. Прачешный мост в С.-Петербурге.

Рис. 43. Прачешный мост в С.-Петербурге.

Рис. 44. Зимняя канавка в С.-Петербурге.

Рис. 45. Зимняя канавка в С.-Петербурге.

Рис. 46. Лебяжья канавка в С.-Петербурге.

Рис. 47. Аничков мост в С.-Петербурге. Схематический чертёж.

Рис. 48. Академия наук в С.-Петербурге.

Рисунки 37 и 38 представляют вход в гранитном цоколе здания Биржи, выстроенного в 1810 году. Эти входы трапециевидной формы. Непараллельные стороны, сделанные, надо полагать, прямыми, теперь в некоторых местах представляют заметный изгиб, обращённый выпуклостью наружу. Если здесь ещё может возникнуть сомнение, то уже никакого сомнения быть не может относительно камней, образующих пяты перемычки. Эти камни свешиваются над пролётом, и нижнее ребро свешивающейся части везде делает более или менее заметный угол с продолжением этого ребра, лежащим на кладке, что уже никоим образом не может быть объяснено небрежностью и остаётся допустить, что это произошло во времени.

Рисунок 39 представляет ростральную колонну, находящуюся против здания биржи. Гранитный пьедестал имеет совершенно правильно выгнутые рёбра, т.е. здесь мы имеем явление, аналогичное с теми изгибами, которые существуют в греческих и египетских зданиях: как там, так и здесь мы имеем дело с кладкой из отдельных камней. Влиянием же причалки здесь нельзя объяснить, так как некоторые линии выпуклы кверху. Рисунок 40 представляет капители здания биржи. Эти капители слишком плоски, чтобы можно было допустить, что они были так нарисованы.

Вообще у всех петербургских зданий этой эпохи мы находим теперь крайне плоские капители: линии эхиносов их делают с абакой очень острый угол.

Иногда такие капители, как, например, капители чугунных колонн триумфального портика Московской заставы, украшенных "иониками", кажутся вследствие этого развороченными. На то, что профиль их вначале был иной формы, указывают капители портиков зданий, находящихся там же, около Московской заставы (в одном из этих зданий теперь помещается школа десятников, а в другом пожарный обоз). На рисунке (рис. 41), если внимательно рассматривать, видно по линиям каннелюр, что шейка капителей колонн разворочена, между тем как шейка таких же капителей на пилястре идёт в линию самой пилястры, как то видно по ребру её.

Вполне вероятна деформация в гранитных мостах Петербурга, где появлению её благоприятствовал сильный распор. Все мосты эти сильно осели и, сделавшись крутыми при въезде, стали горизонтальными и даже провисшими в средине, как, например, Прачешный (рис. 42). На этом мосту кроме того заметно, что железные решётки, которыми заделаны овальные просветы, несколько круглее, чем самые отверстия (рис. 43).

Интересно, что, несмотря на большое перемещение или осадку, идущую но направлению распора, ни на одном мосту не заметно расхождения швов. Сами же швы довольно сильно отклоняются от нормали к направляющей свода. На мосту через Зимнюю канавку (рис. 44, 45) заметно, кроме того, гораздо сильнее, чем на других мостах, симметричное отклонение вертикальных швов. Наклон их не может быть вызван конструктивными соображениями, да он и недостаточно правилен для этого; симметричность же и некоторая систематичность исключает предположение о небрежности кладки.

Если мы продолжим направления швов клиньев этого свода, то получим точки схода этих направлений, совершенно ничем не объяснимые и невыгодные ни в каком случае. Привожу ещё мост через Лебяжью канавку (рис. 46), у которого те же явления, но только не в такой сильной степени, как у моста Зимней канавки. Это объяснимо меньшим пролётом и бóльшим сравнительно подъёмом.

Такая же провислость и отклонения швов наблюдаются и в Аничковом мосту, где, кроме того, пьедесталы фигур, стоящих по четырём его углам, повёрнуты, следуя распору свода, как схематически показано на рис. 47.

Рис. 49. Александро-Невская лавра в С.-Петербурге.

Рис. 50.

Рис. 51. Набатная башня.

Рис. 52. Колокольня Ивана Великого. Москва.

Рис. 53. Кремль. Москва.

Ярче и убедительнее пример деформации даёт гранитная база портика академии наук (рис. 48). Случайно, благодаря расположению швов и осадке камней цоколя, эта база оказалась подпёртою в крайних точках и вот её прогиб довольно заметен даже на рисунке: плита её как бы вдавлена.

Но особенно наглядна деформация могильных памятников в Александро-Невской лавре. Большинство памятников начала XIX столетия выложено из известняка и облицовано мраморными досками. У памятников, где эти доски подвержены нагрузке, они слегка выпучены. Рис. 49 и 50 представляют один из таких памятников (1822 г.), где эта выпученность наиболее заметна. На рис. 50 виден просвет между кладкой и изогнувшейся мраморной доской, тогда как концы досок сходятся в совершенно правильный "ус".

Хотя Москва и древнее Петербурга, но, благодаря тому, что московские постройки в большинстве из кирпича, там трудно указать настолько доказательные примеры. Я уже упоминал про сильный наклон осей колонн Набатной башни (рис. 51), просвешивающееся ребро параболической полуарки там же; кроме этого можно указать на некоторое косвенное обстоятельство: колонны этой башни сложены из "точков", причём число точков во всех рядах почти одинаково, как в самом широком так и в самом узком месте. Разность же между окружностями выпуклости и шейки довольно значительная.

Более доказательно образование эллиптической формы верхней арки из полуциркульной, во-первых, по её ответу внутренней направляющей, оставшейся благодаря связям именно полуциркульной, а во-вторых потому, что её пяты понадобилось реставрировать. Странна также эта выпуклость нижних рядов кирпичей в колоннах, постепенно уменьшающаяся кверху (рис. 30). Этого нельзя объяснить выветриванием, так как выветриваясь кирпич принимает другую форму, а именно средина его делается вдавленной; кроме того, выветривание началось бы скорее с верхней поверхности выпуклости колонны, a не с более защищённой от дождя и ветра нижней.

Рис. 54. Кремль в Нижнем Новгороде. Схематический чертёж.

Рис. 55 и 56. Церковь Иоанна Предтечи. Ярославль. Схематический чертёж.

Рисунок 52 представляет схематическое изображение колокольни Ивана Великого; конечно, трудно предположить, чтобы это постепенное уменьшение уклонов стен по этажам было сделано при постройке, тем более, что постройка была спешная: другие памятники не представляют подобного утонения, но нельзя и доказать обратного. Можно указать лишь на довольно сильный наклон оси самой колокольни к горизонту. Так как наклоняющий момент увеличивается всё быстрее, то, вероятно, мы в недалёком будущем будем иметь свою Пизанскую башню на некоторое время, пока эта колокольня не свалится совсем.

Интересны, хотя мало заметны в натуре, деформации верхушек некоторых кремлёвских башен: если мы проведём касательные к верху и к низу их пирамидальной верхушки, то эти касательные дают некоторый угол с общим наклоном рёбер или граней (рис. 53). В храме Спасителя вертикальные линии углов здания не строго вертикальны, т.е. не параллельны между собою. Каменные платформы, на которых стоят пушки в Кремле, очень сильно накренились и пушки грозят скатиться на мостовую.

Конечно, можно было бы и ещё много привести примеров и в Москве, и в Петербурге, но так как большинство наших зданий выстроено из кирпича, то в большинстве эти изменения форм сравнительно мало убедительны: всегда является подозрение в небрежности кладки, в плохом качестве кирпича и т.п. Если деформация арки, сделанной из гранита, достаточно заметна благодаря отчётливости её обделки, большим размерам камней и большей ясности направления швов, то деформация арки, сложенной из кирпича, уже менее заметна, менее доказательна. Однако же следует полагать, что при кирпиче она должна быть ещё больше.

Заметной вполне и вполне ясной деформация кирпичных сооружений становится только в больших масштабах. Такова, например, стена Кремля в Нижнем Новгороде, спускающаяся по косогору вниз. Несмотря на то; что в ней нигде нет трещин, её как горизонтальные, так и вертикальные линии — швы кладки и углы устоев, очень заметно отклонились, приближаясь к направлению уклона косогора (рис. 54).

Интересную деформацию можно также отметить в подпружных арках церкви Иоанна Предтечи в Ярославле. Из чертежа видно, что в одном случае разорвавшаяся связь дала возможность работать кривой давления, но выходящей из средней трети замка, и потому там не появилось трещины (рис. 56), между тем как присутствие неразорванной связи в другом, совершенно тожественном по условиям случае обусловило повышение кривой давления, что и дало трещину (рис. 56).

Конечно, везде, во всяком городе, внимательный наблюдатель найдёт следы этой работы времени, но везде ездить и указывать их значило бы то же, что проверять, везде ли есть на земле воздух или сила тяжести. Несомненно, если мрамор, гранит, кирпич, штукатурка способны изменять свою форму, не давая трещин, то они будут изменять её везде, где только есть соответствующие условия, т.е. сила тяготения.

Убеждённый вполне этими наблюдениями в том, что хроническая деформация далеко не столь незаметный фактор, чтобы с ним не нужно было считаться, я приступил к разрешению второго, поставленного мною вопроса, а именно: к изучению величины и характера этой деформации на специально поставленных с этой целью опытах.

V.

Деформация мраморного бруска. Исследование деформации как функции времени. Расчёт деформации колонны.

Самый факт деформации — под влиянием даже незначительных усилий, действующих продолжительное время, уже давно установлен геологией для горных пород, каковы песчаник, гранит, мрамор и т.п., и даже для кристаллов, а сведения об этих явлениях можно найти в учебниках геологии, например, у Иностранцева (часть I, стр. 434).

Для того же, чтобы получить более определённые данные, мною был поставлен следующий опыт. Брусок итальянского мрамора, размера 1 х 2 х 90 сантиметров был укреплён в горизонтальном положении таким образом, что один конец был заделан неподвижно, а на другом, свободном, был привешен груз, равный 150-ти граммам.

Для определения характера изменения стрелки прогиба мною был сделан график, причём по оси абсцисс откладывалось время, а ординаты брались пропорциональными полной стреле прогиба, считая всегда от начала опыта (рис. 57), т.е. ординаты выражали весь путь, пройденный от начала опыта концом бруска.

Рис. 57.

Таким образом, за время около 2-х месяцев получилась некоторая кривая. На чертеже показана ещё другая кривая, полученная мною от другого бруска, но в течение менее продолжительного времени. Обе эти кривые, несмотря на их неправильность, имеют, однако, один характер; а именно: скорость движения вниз, вначале довольно большая, в общем, с течением времени замедляется.

Отступления же от плавного перехода могли быть вызваны колебаниями температуры, которые, к сожалению, не были приняты во внимание при самом опыте. Но из сравнения графика температуры по данным метеорологической станции С.-Петербурга с наиболее резким отступлением графика от плавного направления можно заключить об этом влиянии: кривая провеса почти повторяет кривую температуры. На рисунке эта часть графика температуры вычерчена под 1-11 сентября. Кроме того, несомненно, могли влиять на неправильность кривой и другие условия: влажность, недостаточная однородность материала, барометрическое давление и, наконец, техническая сторона опыта, например деформация самой опоры.

Как бы то ни было, величина всей стрелки прогиба получилась около 12 миллиметров, и брусок, даже снятый с прибора, представлял вполне заметную на глаз кривизну. Поэтому, установив на этом опыте самый факт постоянного изменения формы мрамора, чтобы получить явление в более чистом виде, я поставил опыт с бруском из несравненно более легко деформирующегося материала, а именно из сплава канифоли, мела и небольшого количества варёного масла (олифы). Благодаря этому материалу я имел возможность в несколько часов получить весьма значительный прогиб, и, следовательно, влияние других причин: температуры, деформации опоры и т.п., было сведено до весьма мало влияющей на результаты опыта величины.

Руководствовался я при этом следующими соображениями. Хотя мрамор имеет "кристаллическую" структуру, но, как строительный материал, мрамор вполне изотропен, откуда и проистекает его так называемая пластичность, то есть свойство колоться одинаково во всех направлениях. Иначе: коэффициент удлинения у массы мрамора во всех направлениях будет одинаков, хотя бы коэффициент удлинения у отдельных элементов массы, кристаллов, и был бы по различным направлениям различный.

Если в кристалле мы ещё можем допустить своеобразные, обусловливаемые, например, плоскостями спайности, перемещения (рис. 58), то уже в теле изотропном в отношении сопротивления, каковым является мрамор, мы как следствие его изотропности должны допустить возможность одинакового перемещения частиц по всем направлениям. Следовательно, так как распределения усилий в теле изотропном зависят лишь от механических условий, в какие оно поставлено, и не зависят совершенно от свойств химических и даже физических отдельных элементов тела, то очевидно и деформации, вызываемые этими усилиями по их направлениям, будут одинаковы по своему характеру во всех таких телах.

Рис. 58.

И в самом деле, в методах наших расчётов сводов, балок и т.п. мы не принимаем по внимание материала, из которого они сделаны, и формулы наши остаются одними и теми же как для кирпича и гранита, так и для дерева или железа.

Эти соображения дали мне достаточное основание перенести опыт с медленно деформирующегося мрамора на другой, более быстро деформирующийся материал.

Как я и ожидал, кривая в этом случае, более изолированном от посторонних влияний, получилась более плавная и, оставшись, в общем, того же характера, она определилась яснее. Когда по начальной точке её, как по вершине и по двум другим мною была построена гипербола, то она, как то видно на чертеже, почти совершенно слилась с полученной из опыта кривой.

Уравнение этой гиперболы получилось вида:

где S — пройденный конечною точкою путь, a t — время от начала опыта.

Тот же опыт был проделан при грузе вдвое большем, причём оказалось, что по прошествии одинаковых промежутков времени S пропорционально грузу Р, то есть S = Рk, где k, при одном и том же матeриале и при разном t, выразится вышеупомянутой функцией t. Таким образом, пройденный концом путь мы можем представить в виде:

где m и n зависят от материала опыта. Из этого уравнения видно, что наличность деформации не зависит от величины Р, если Р не равно нулю, и даже более: так как подкоренное выражение может возрастать беспредельно, то также беспредельно может возрастать и величина деформации при всяком Р>0, как бы мало оно не было.

Если даже мы примем теоретическое деление деформации на упругую и остаточную, то есть положим S = а + b, где b — остаточная деформация, и а — упругая, то в силу принятого в теории упругости выражения а = РА, где А — некоторый коэффициент, для данного материала определённый, то получим для остаточной деформации выражение (подставляя S и а):

То есть: если при какой-нибудь силе Р появилась, в некоторое время, деформация, то она появится и при всякой силе Р>0 и далее будет расти беспредельно, так как А есть величина конечная. Отсюда же видно, что величина Р — обратная времени, то есть чем меньше Р, тем большее времени нужно, чтобы получилась та же самая деформация.

Кроме того, из рассмотрения формулы видно, что при малом t остаточная деформация, если мы будем брать А независимо от времени, может сделаться отрицательной, что очевидно невозможно. Следовательно величина А должна приходить к нулю одновременно с подкоренным количеством, или, иначе, величина А не может быть постоянным коэффициентом, а должна выражаться как функция времени, то есть как упругая, так и остаточная деформации должны появляться одновременно при всяком Р>0.

Есть основание полагать, что некоторые графики, приводимые в справочниках, дающие удлинение как функцию силы, именно по той причине имеют неправильную и непонятную форму, что при опытах упускалось обстоятельство, что удлинение есть функция не только силы, но и времени.

В самом деле: предположим, что мы делаем опыт с силами Р, 2Р, 3Р и т.д.; путь, проходимый при этом за время t, выразится ординатами кривых оа₁, оа₂, оа₃ и т. д., причём соответственные ординаты будут пропорциональны силам Р, то есть:

и т.д.

Каждая кривая будет выражать убывание скорости деформации, а касательная, проведённая к ней в какой-нибудь точке, будет выражать скорость в данный момент (рис. 59).

Рис. 59.

Рис 60.

Теперь предположим, что мы наблюдаем явление, не принимая в расчёт времени. Тогда, особенно при таких медленно деформирующихся материалах, как железо, с которым главным образом и производились такие опыты, мы очень скоро каждый раз будем получать такие скорости, которые по малости будут уже незаметны для глаза, что случится, очевидно, при разных силах Р, 2Р и т.д. в разное время:t₁, t₂, t₃ ……. Пути же, пройденные в эти времена, выразятся как ординаты в эти моменты: у₁, у₂, y₃……, в которые tg угла касательной к кривой, выражающей скорость в данный момент, будет один и тот же, так как каждый раз мы при одной и той же скорости будем считать, что деформация уже окончилась. Если теперь мы эти ординаты будем откладывать как функцию силы, то есть по оси ОХ будем откладывать силы Р, 2Р, ЗР......, а ординаты в этих точках сделаем равными полученным из опыта у₁, у₂, y₃......, то соединяя полученные точки, мы получим кривую, весьма сходную по характеру с теми кривыми, какие мы встречаем в технических книгах (рис. 60), то есть ошибочную и не дающую правильной картины явления.

Что касается до характера самого графика при моих условиях опыта, то при помощи несложных рассуждений можно убедиться, что со временем, в силу деформации самого бруса, а следовательно уменьшения изгибающего момента, эта правильность должна несколько измениться, но так как в архитектуре по причине большой твёрдости материалов мы имеем дело с весьма незначительными деформациями, то мы с большим приближением к истине можем откинуть эти нарушения, равно как и другие, могущие появиться.

Но незначительные с точки зрения физики, эти деформации однако могут быть весьма значительны с конструктивной точки зрения, так как с появлением их изменяется соотношение между частями здания, а следовательно и величина действующих в них усилий, особенно в сводах и стропилах, где эти усилия возрастают пропорционально cotg. угла касательной с горизонтальной, т.е. при малых углах плоских сводов и пологих стропил — очень быстро. В конце концов, такая общая деформация может привести к разрушению здания, Кроме того, с архитектурной точки зрения, как я уже сказал, деформация важна сама по себе, независимо от того, "упругая" она или "остаточная", так как части здания не освобождаются от нагрузки. Конечно, при других условиях деформация, может быть, выразится несколько иною функцией, хотя надо полагать, по характеру всё таки близкой к полученной мною, но изучать этот вопрос с его математической стороны уже представляет из себя другую задачу и выходит из пределов настоящего труда.

На те же вопросы, решение которых было важно с архитектурной точки зрения, эти опыты отвечают вполне. Эти опыты, во-первых, устанавливают самый факт деформации, во-вторых — то, что деформация есть некоторая функция времени и может быть значительной даже при небольших усилиях и, наконец, дают некоторые указания на самый характер этой деформации. Уже с этими данными мы можем решать некоторые задачи, хотя бы и приближённо.

Например, мы можем определить, во сколько времени цилиндрический столб увеличится в нижнем диаметре на величину 2(R – r), где R — величина радиуса новой окружности и r — прежней. Подобное вычисление было сделано мною для проверки, насколько допустимо предположение, что утолщение колонн могло произойти от чисто физических причин.

Положим, мы имеем колонну высоты h, радиуса r, кроме собственного веса несущую груз антаблемана, равный (по существующим памятникам это допустимо), для простоты весу самой колонны. Вес кубического миллиметра мрамора = g килограмм. Тогда нагрузка на один кв. мм нижнего сечения выразится через:

Полагая, что вследствие возможных и осуществляющихся перемещений это давление распределится, как в жидкостях, во все стороны, мы можем определить горизонтальное давление на прямоугольник, образованный отрезками оси и образующей цилиндра высотою в 1 мм и двумя радиусами, равными r. В нижнем сечении это давление будет равно 2hgr.

Рис. 61.

Но это давление, как показали некоторые мои опыты, а также и геометрические соображения, может распределяться, не вызывая трещин только как линейная функция расстояния от оси цилиндра и в центре равно нулю (рис. 61). Тогда напряжение сечения кольцевой периферической вырезки радиусов r и r — I мм и высоты h = 1 мм, будет равно высоте треугольной диаграммы нагрузки на весь прямоугольник, или будет равно:
.

Эту кольцевую вырезку мы можем мысленно разогнуть и представить в виде бруса длиною 2πr и 1² mm сечения, подверженного разрывающему усилию в 4hg килограмм.

Имея эти данные, мы можем составить следующую зависимость: каков должен быть коэффициент удлинения а, чтобы брус длиною в 2πr удлинился под влиянием усилия в 4hq килогр. на величину, равную 2π(R– r), где R есть радиус новой окружности. Этот коэффициент, т.е. удлинение единицы длины при площади сечения равной 1 мм и усилии, равном 1-му кг, определится как:

.

Но, с другой стороны, этот коэффициент может быть получен из опыта, т.е. из непосредственного измерения стрелки прогиба λ при брусе прямоугольного сечения a b, длиною l, заделанного одним концом и при грузе Р, приложенном на другом конце, подставляя данные опыта в имеющуюся известную формулу: .

Оказывается, что λ есть функция времени вида λ² = mt + nt², откуда ; откуда .

Из сравнения этих двух выражений для а, полученных различными путями, мы и можем определить время t, то есть:

.

Это равенство возможно при двух значениях t, но из этих значений реальным будет только одно, так как время в данном случае имеет только одно направление. Освобождая от знаменателя и возводя в квадрат, получаем:

откуда

.

Для определения коэффициентов m и n мною были взяты две точки на графике прогиба мраморного бруска и координаты их подставлены в уравнение вида λ² = t + nt², где λ выражено в миллиметрах, а t в сутках. Из полученных таким образом двух уравнений приближённой гиперболы:

(5,2) = m15 + n(15)²

(12)² = m66 + n(66)²

были определены m = 1,691159 и n = 0,007434.

Рис. 62.

Хотя в моём опыте сила Р состояла из нагрузки, и собственного веса бруса, но последний с точностью, достаточной для решения данного вопроса, я почёл возможным выразить также через груз, привешенный в конце бруса. Для этого на длине бруска, как на оси абсцисс, я построил диаграммы моментов как от нагрузки, так и от собственного веса, и сложил их соответственные ординаты (рис. 62). Полученную таким образом фигуру, выражающую сумму всех моментов, я заменил равновеликим ей треугольником и высоту его, т.е. ординату в месте заделки бруса, я принял за величину момента, а из неё, делением на плечо, получил силу Р, которая оказалась равной 0,3 килогр., при длине бруса l = 900 мм., высоте сечения b = 10 мм, и основании а = 20 мм. Вес кубического миллиметра мрамора g = 0,0000025 килогр.

Рис. 63.

Высотою столба, а равно и диаметром основания, мы можем задаться. Положим h = 8000 мм, а r = 600 мм. То есть колонна наша будет иметь около 7 диаметров высоты. Увеличение нижнего диаметра (R– r) положим равным 150 мм, т.е. на ¼ первоначального и несколько меньше, чем на ¼ деформированного верхнего, так как на верхнее сечение также будет действовать нагрузка.

Подставляя все эти величины в выведенное выше уравнение, мы можем определить время t, потребное для заданной нами деформации. Привожу результат подсчёта: мраморная колонна в 8 метров, нагруженная весом антаблемана, увеличит нижний диаметр на ¼ первоначального приблизительно во время t = 1590000 суток, что составить 4356 лет.

Принимая во внимание относительную жёсткость итальянского мрамора, а также и некоторую условность способов получения формул, как моих, так и формул теории упругости, такой результат следует признать вполне удовлетворительным.

При материале вдвое или вчетверо более текучем, — а этого можно вполне ожидать от более мягкого, пластичного греческого мрамора, а также и от пористых материалов: туфа и штукатурки — времени потребуется приблизительно вдвое, вчетверо меньше. Конечно, меньше его потребуется и на то, чтобы вызвать деформацию меньшего размера.

Может быть, разница в степени текучести материала и была причиной того, что в то время, как греческие колонны довольно сильно деформированы, колонны римской архитектуры, сделанные из более жёсткого материала, деформировались весьма медленно и дошли до нас в почти первоначальной их форме.

Конечно, при кирпичной кладке играет большую роль больший или меньший обжиг кирпича, состав его, состав и свойства раствора и толщина швов. Столь разнородные условия должны создать и весьма разнородные эффекты, уже не говоря про то, что нагрузка на греческие колонны не отличалась таким разнообразием, как нагрузка на кирпичные столбы в зданиях византийского и старого русского периода. Поэтому нельзя ожидать, чтобы кирпичные колонны следовали бы с тою же правильностью эпохам, как греческие.

Если мы, допустив возможность деформации, реставрируем Набатную башню, восстановив цилиндрическую форму колонн и полуциркульную — арок, то получим (рис. 63) конструкцию, которая весьма часто встречалась в эпоху построения этой башни, — чисто византийского характера, так что такая реставрация не представляет ничего невероятного. Если это так, то мы в данном случае имеем русский кирпичный "ордер", ничем по своему достоинству не уступающий ордерам греческим.

продолжение будет.