Система передачи распора, аркбутан

До сих пор применялась усовершенствованная романская система опор и уравновешивания сводов; единственным элементом уравновешивания, действительно оригинальным и принадлежащим только готической архитектуре, является аркбутан, который обеспечивает устойчивость сводов в трудном случае, когда своды должны покоиться на простых столбах. Это бывает тогда, когда к центральному нефу примыкают боковые; новый элемент, вводимый для устойчивости, и есть аркбутан. Мы рассмотрим его функции, а затем обратимся к тем последствиям, которые вызвало его применение в расположении устоев и аркбутанов.

Принцип передачи распора; орган передачи — аркбутан

Вернемся к сводчатым сооружениям последнего периода романской архитектуры. Те сооружения, в которых непосредственное освещение было принесено в жертву опорной системе сводов центрального нефа, сохранились в неприкосновенности; но повышенные своды клюнийской школы скоро стали возбуждать опасения.

Едва прошло полстолетия со времени их сооружения, как уже многие из них стали грозить обрушением; они были недостаточно укреплены, и спасти их можно было лишь, приставляя к ним дополнительные подпоры, следы которых сохранились в Везлэ, Отене и Бонне. Стремясь подпереть романские своды, архитекторы готической эпохи и создали аркбутан.

Готическая архитектура. Принцип передачи распора; орган передачи — аркбутан

Рис. 193

В качестве одного из наиболее смелых сводов романской эпохи мы уже упоминали свод под нефом в Везлэ (рис. 193). Воздвигнутый, как и все своды в Бургундии, на опорных столбах, служивших и для воспринятая распора, свод этот укреплялся главным образом затяжками, но эти затяжки, расположенные слишком низко, были недостаточны, и, чтобы предупредить опрокидывание, пришлось поместить между пазухами свода и внешней стеной ряд деревянных подпорок N. Опасность была предотвращена, но лишь настолько, насколько могло сохраниться дерево. Тогда возникла идея заменить деревянные подпоры более долговечным сооружением; была добавлена арка А, не входившая в первоначальный план, которая существует и по настоящее время.

С того дня как это средство было применено к романским зданиям, аркбутан занял свое место в системе равновесия. Он не был изобретен, он напрашивался сам собой; и только после того как его применили в качестве неизбежной подпоры, пришли к мысли использовать его как нормальный элемент конструкции.

 

Период колебаний —   попытки  поместить аркбутан под крышей

Идея аркбутана, как она определяется обстоятельствами, вызвавшими его применение, — это идея подпорки из клинчатых камней, вставленной между пазухой свода и устоем. Чтобы быть полезной, эта арка должна упираться на высоте пазух свода, который она подпирает; примененный таким образом аркбутан должен оставаться изолированным в пространстве и открытым для непогоды.

Если же его хотят защитить крышей, то окна, проделанные в нижних частях свода, будут, хотя бы частично, загорожены. Отсюда возникает альтернатива: или оставить без всякой защиты существенный орган равновесия, или вернуться к неудобству плохо освещенных нефов. Смелые архитекторы, двигавшие вперед готическое искусство, не отступили перед опасностью изоляции аркбутанов В пространстве; но монастырская школа, которую ошибки научили быть осторожной, долгое время колебалась и прибегала к компромиссным решениям, показанным на рис. 194 и 195.

Готическая архитектура. Система передачи распора, аркбутан. Попытки  поместить аркбутан под крышей

Рис. 194

В церкви Сен-Мартэн де Шан (разрез А), вместо того, чтобы перекинуть аркбутан между устоями святилища и контрфорсами боковых нефов, в качестве элементов, передающих распор большого свода, были использованы даже подпружпые арки боковых нефов; распор свода передавался на них при помощи контрфорсов; эти подпружные арки исполняют роль настоящих аркбутанов.

Подобный же прием встречается в церкви в Аваллоне (чертеж В). Такая же остроумная комбинация, но в более простой форме, была применена и в святилище в Морианвале. В церквах аббатств Сен-Жермэ и Понтиньи (рис. 195, D) имеются настоящие аркбутаны, лишь защищенные крышами, скаты которых они поддерживают.

Готическая архитектура. Система передачи распора, аркбутан. Попытки  поместить аркбутан под крышей

Рис. 195

В Понтиньи, кроме того, система аркбутанов, защищенных крышей, комбинируется с контрфорсами, опирающимися на арки, подобным тем, какие в церкви Сен-Мартэн де Шан. В Сент-Этьен в Кане (разрез С) аркбутан заменен полуцилиндрическим опорным сводом, напоминающим овернские своды.  Этот последний прием уравновешивания имеет то неудобство, что он оказывает распределенное сопротивление точно локализованному распору. Кроме того, это решение, так же как и решения в церквах Сен-Жермэ и Понтиньи, дает повод к серьезной критике: опорный элемент находится слишком низко. Такое положение его объясняется необходимостью дать церкви прямое освещение, но с точки зрения статики это решение неудовлетворительно.

Изолированный  аркбутан

В последней трети XII в.* всякие колебания прекращаются, и в употреблении остается только изолированный аркбутан; последовательное же изменение его расположения свидетельствует о том, что понимание оказываемого им действия непрестанно углублялось. Последовательное изменение профиля и выкладки аркбутана. — Рис. 196 и 197 позволяют проследить главные видоизменения. Вначале, как, например, в аркбутанах церкви Сен-Жермен де Прэ, его профиль представляет собой квадрат. Пазухи свода укреплены пристенной колонкой С; арка примыкает под прямым углом и, вместо того чтобы быть вделанной в пазуху свода, лишь упирается по вертикали V. Расположенная таким образом, она может оседать, не ломаясь; ясно, что цель архитектора заключалась в том, чтобы сообщить конструкции известную гибкость.

Примечание: Первые свободные аркбутаны известны в соборах Лаона и Парижа, около 1180 г. См. Lefevre-Pontalis, L'origine des arcs boutants, Congres archeol., Paris 1919.

Готическая архитектура. Система передачи распора, аркбутан. Изолированный  аркбутан

Рис. 196

Мало-помалу проявляется новая тенденция: стараются достичь большей жесткости; решаются поставить подпорную арку под более или менее острым углом (чертеж В). В таком случае реакция арки становится уже не горизонтальной, а наклонной, и позволяет контрфорсу воспринять не только весь распор, но даже часть вертикальной нагрузки. Эта новая тенденция особенно ясно выражена в соборе в Семюре (около 1240 г.).

Приблизительно в то же время в нижней капелле дворца Правосудия * в Париже (рис. 197, С) применяются в качестве аркбутанов настоящие бра а, вытесанные из каменных плит и подпирающие своды центрального нефа.

Примечание: Дворец этот построен, возможно, на месте, где еще в римскую эпоху стоял дворец губернатора; наиболее старые из дошедших до нас частей здания относятся к XIV в. Все здание настолько реставрировано, что привлекать его к изучению готического искусства нельзя.

В Сент-Юрбен в Труа (около 1260 г.) органом, воспринимающим распор, лишенным всякой гибкости, является прямая подпорка, выложенная из крупных камней и подкрепленная аркой, составляющей с ней одно целое.

Аркбутан, в его первичной форме, представляет собой не что иное, как подпорку, сделанную хотя и из твердого камня, но в подражание деревянной конструкции. Чтобы достигнуть жесткости, не прибегая к этим прямым распоркам из камня, иногда заменяли ползучую арку системой, состоящей из двух направленных в противоположные стороны арок (рис. 197, Е).

Готическая архитектура. Система передачи распора, аркбутан. Изолированный  аркбутан

Рис. 197

Эта комбинация, помимо абсолютной жесткости, представляет еще преимущество в распределении противодействия распору по всей высоте пазух. Пример Е позаимствован из собора в Алансоне; тот же профиль в виде обратной арки был применен в Амьенском соборе во время реставрации хора, а в течение последнего периода он вошел в общее употребление.

С точки зрения укрепления свода, новая система знаменует собою прогресс, но она представляет опасность, свойственную всем жестким конструкциям, т. е. осадка сопровождается разрывом. Применяя ее, готическая архитектура начинает отходить от принципа лишенных жесткости конструкций, которого она придерживалась до половины XIII в.

Аркбутан в несколько пролетов. — Когда здание имеет пять нефов (рис. 198), аркбутаны делаются в два пролета с точкой опоры на вертикальном промежуточном столбе Р, также включенном в общую статическую систему.

Готическая архитектура. Система передачи распора, аркбутан. Аркбутан в несколько пролетов

Рис. 198

В соборе Парижской Богоматери, где это правило как будто нарушено, первоначально оно также было соблюдено; аркбутаны же с одним пролетом, которые мы видим там теперь, появились во время реставрации, произведенной и XIII в. Чертеж F показывает первоначальное расположение, которое можно восстановить по одной из секций хора.

В алтарной абсиде Клермонского собора (С) аркбутаны состоят из двух пролетов, хотя обход состоит из одной галереи. Вместо того чтобы возвести массивные контрфорсы над радиально расходящимися стенами, которые утончаются, как показано в плане R, на этих стенах поставили монолитные колонки с вертикальной слоистостью камня, служащие опорными столбами, и вся система контрфорсов получила вид М.

Аркбутаны в два яруса. — При установке аркбутана всегда встает очень трудный вопрос — о точке приложения реактивных сил. Средневековые архитекторы избегают точного определения точки приложения, надстраивая над аркбутаном тимпан, завершающийся скатом (рис. 199, А).

Готическая архитектура. Система передачи распора, аркбутан. Аркбутаны в два яруса

Рис. 199

Для воспринятия распора достаточно, чтобы он был приложен в промежутке между внутренней поверхностью арки и верхним краем ее тимпана. При наличии очень больших сводов и эта ширина считается еще недостаточной, и тогда прибегают к комбинации В.  Одиночный аркбутан заменяется двумя подпорными арками, расположенными одна выше, а другая ниже зоны воздействия распора. Получается так, что пазуха свода образует как бы цельный блок, выпираемый распором нервюр наружу и удерживаемый на месте двумя арками, поддерживающими ее одна сверху, другая снизу. Таким образом, вводится вид аркбутана в два яруса. Рис. 199 (В и С) и рис. 200 и 201 показывают различные варианты этой системы.

Готическая архитектура. Система передачи распора, аркбутан. Аркбутаны в два яруса Готическая архитектура. Система передачи распора, аркбутан. Аркбутаны в два яруса
Рис. 200  Рис. 201

Главные варианты аркбутанов в два яруса. — В примерах, приведенных на рис. 199 (В — Суассон, С — Сен-Дени *), на каждой арке расположен тимпан, который предупреждает ее от деформации выпучивания.

Примечание: Знаменитая церковь аббатства Сен-Дени, начатая постройкой на месте прежней базилики Сугерием в 1137 г.; хор освящен в 1114 г. В середине XIII в. церковь сплошь перестроена Пьером де Монтеро, за исключением обхода хора, крыши и западного фронтона. Записки Сугерия о постройке см. Gall, упом. соч. Ср. En I art С., Manuel d'archeologie francaise. I—II (3-е изд., 1927).

На чертеже С (рис. 200, собор в Шартре) только одна из двух арок (М) имеет тимпан и скат, нижняя же арка (М) лишена всякой надстройки; но, чтобы избежать выпучивания, которое не замедлило бы произойти, эту арку тщательно соединили с другою посредством радиально установленных распорок MN.

В начале XIII в. расположение аркбутанов осложняется одним обстоятельством, на первый взгляд не имеющим отношения к проблемам статики: вводятся крыши с желобами, а для стока вод пытаются использовать в качестве водоотвода скат верхней арки. Именно так устроены аркбутаны в церкви Сен-Дени (рис. 199, С), в нефе Амьенского собора (рис. 200, А), в соборах в Реймсе и Бовэ. Это, так сказать, двойное назначение ската арки имело следствием то, что верхний аркбутан стал помещаться слишком высоко.

Ошибка была допущена в нефе Амьенского собора (рис. 200, А), но корректив был найден, как только был построен хор (рис. 201). Система двух арок, поставленных одна над другой, была заменена единственной аркой R, поддерживающей при помощи системы арочек водосток S, который мог служить дополнительной опорой в том случае, если бы арки R оказалось недостаточно.

В Оксерре, где применен тот же прием, скат выложен из клинчатых камней и функционирует как клинчатая перемычка  на кружалах,  т.   е.   должен  оказывать  противодействие распору только в случае ослабления арки R, которая, собственно, и является основным элементом передачи распора.

Арка R, слабо нагруженная аркатурой RS, подвергалась опасности выпучивания. В церкви в Э (рис. 200, Е) эта опасность была предотвращена возведением поверх арки ската F, выложенного в виде обратной плоской перемычки.

В некоторых зданиях XV в. скат заменялся даже обратной аркой (рис. 197, Е). В таком случае возможность выпучивания уже исключена. При последнем варианте аркбутана (рис. 202) его арки служат поддержкой для своего рода сложной балки, составленной из двух параллельных клинчатых перемычек, связанных между собой специальной каменной решеткой. Это наиболее полное осуществление жесткой подпорки. Такой вид имели аркбутаны в XIV в. в Кельне * (Т), а в XV в. — в Милане * (Y).

Примечание: Кёльнский собор — самый крупный из готических соборов Германии (длина нефа 144 м, ширина 61 м, высота 45 м, высота башен 157 м); основан в 1218 г., первый период строительства оканчивается в 1322 г. освящением хора. Архитектор (Gerhard von Rill (?), умер около 1296 г.) явно подражал Амьенскому собору. В XIII столетии над собором работают мастера Арнальд и Иоганн. В дальнейшем строительство шло спорадически и закончено только в XIX в. См. Deh i о G.. Geschichte der Deutschen Kunst, 1923.

Миланский собор основан в конце XIV в. (1386); история его строительства отражает полностью историю итальянской архитектуры вплоть до барокко и стилизационных течений эклектической архитектуры XIX в. См. Artaria F., Description de la cathedrale de Milan, 1823; Gоsсhe A., Mailand, 1904.

Готическая архитектура. Система передачи распора, аркбутан. Аркбутаны в два яруса Готическая архитектура. Система передачи распора, аркбутан. Устои и контрфорсы в зданиях,  имеющих аркбутаны
Рис. 202 Рис. 203


Во что превращаются устои и контрфорсы в зданиях,  имеющих аркбутаны

Применение аркбутана влечет за собой полное изменение старой системы уравновешивания. В романскую эпоху, как и в античную, с общим распором свода боролись более или менее бессознательно, противопоставляя ему инертные массы. Впоследствии усилия свода сознательно раскладывают на горизонтальные, т. е. распор, и вертикальные — силы тяжести.

Распору противопоставляют аркбутаны и контрфорсы, а силам тяжести — устои; в архитектуре возникает до тех пор неизвестное ей распределение функций. Устои, роль которых перестала осложняться противодействием распору, могут быть сведены к опорам необычайной легкости. Внутреннее пространство зданий освобождается от загромождавших его мощных массивов; та легкость, которая поражает нас внутри готического здания, всецело обязана своим существованием введению аркбутанов, переносящих наружу все массы, оказывающие сопротивление распору.

Перейдем к деталям. Во что превращаются устои, подпираемые аркбутаном в их вершине. — Романский устой был изолированным столбом, устойчивым только благодаря своей массивности; готический устой, удерживаемый в вертикальном положении аркбутаном, подпирающим его в верхней части, не нуждается больше в массивности: он подвержен только вертикальным нагрузкам, он несет тяжесть свода, но не оказывает противодействия его распору. В романскую эпоху устой играл одновременно роль и опорного столба и контрфорса, теперь же он служит только опорой.

Но эта опора подвержена опасности бокового отклонения. Находясь между двумя противоположно направленными усилиями свода и аркбутана, она может, если давление не вполне сбалансировано, слегка отклониться в одну или другую сторону;    считаясь   с   таким   неустойчивым   равновесием, ей оставляют некоторую подвижность в основании. Жесткой конструкции соответствует устой с расширенным основанием; конструкции же, способной деформироваться, отвечает только столб с узкой базой.

Готический устой никогда не суживается кверху, его грани строго вертикальны. Рис. 203 показывает, как можно сочетать чрезвычайно ограниченное сечение устоя с его очень большой сопротивляемостью нагрузке. Действие  силы тяжести  на столб  сводится к двум моментам: раздроблению и той деформации, которая происходит в стержне, подвергающемся продольному сжатию.

Чтобы предотвратить раздробление, нет никакой необходимости придавать столбу массивную конструкцию романского устоя; если столб выполнен из доброкачественного материала и способен противостоять продольному сжатию, этого более чем достаточно для того, чтобы он не был раздроблен. Единственной серьезной опасностью является деформация в виде продольного изгиба.

Но устой, даже полый в своей центральной части, нисколько не теряет своей сопротивляемости такому изгибу. В соответствии с этим и сконструирован готический устой. В нижней части, где нужно избегать громоздкости, устой представляет собой сплошной столб S; начиная с уровня N, он превращается в сложную систему: две стойки А и В, соединенные перемычками С. Внутренняя стойка (А) опирается непосредственно на ствол S, внешняя (В) — на консольный выступ в форме подушки Т. Это расположение на консоли внешнего стояка В делает необходимым облегчение его до крайнего предела; поэтому он выполняется в виде монолитных колонок с вертикальной слоистостью.

В отношении выпучивания от продольного изгиба, которое могло бы произойти в плоскости, параллельной фасаду X, достигнутая указанным способом сопротивляемость устоя почти равна сопротивляемости массивного столба, если бы он сплошь заполнял все пространство АВ.

Остается предотвратить выпучивание устоя, которое может произойти в плоскости стены. Решение этой проблемы состоит в соединении столбов попарно при помощи арок или поперечных балок. Эту роль выполняют аркатуры R трифория. На более высоком уровне устои распираются рамами и переплетом окон. Наконец, в верхней части вступают в действие подпружные арки, усиливающие сопротивление устоев выпучиванию. Таким образом, устойчивость обеспечена в двух направлениях: в продольном — посредством перемычек, в поперечном — посредством конструкции с расположенными на консолях колонками.

Заслуживает внимания одна остроумная деталь кладки: Стойка А выложена горизонтальными рядами, стойка В выполнена в виде монолитных колонок с вертикальной слоистостью; это различие делает внутреннюю стойку А более сжимаемой и тем обеспечивает зажатие опорной части В. К несчастию, это различие в сжимаемости должно было повлечь за собой, как неизбежное следствие, излом каменной прокладки С, продолжающейся во всю толщу стены; смелость была, может быть, чрезмерной, но никогда еще дерзость не принимала более рациональных и изящных форм.

Как располагаются контрфорсы аркбутанов. —   Аркбутан сам не уничтожает распора; он передает его устоям или контрфорсам, функция которых и заключается в воспринятой распора. Мы уже видели, что вначале готический контрфорс имеет сильно утолщенное основание; затем, чтобы сэкономить площадь, контрфорс превращают в вертикально вытянутый массив, нагруженный пинаклем.

Контрфорс, который воспринимает распор, передаваемый аркбутаном, обычно представляет собой тонкий и стройный массив, с точкой приложения распора около его вершины. Конструкция окажется в состоянии равновесия, если устойчивость, сообщаемая устою его собственной массой, будет достаточна, чтобы уравновесить действующие на него опрокидывающие силы.

Но как выявить в таком высоком контрфорсе, как С (рис. 204), действительно рабочую часть? Под действием распора происходит раскрытие швов кладки в сечении X, и сопротивление этому оказывает лишь та часть, которая находится над сечением X. Положение этого места разрыва X может быть определено лишь весьма приблизительно; но во всяком случае достоверно то, что работают все массы, нагружающие вершину контрфорса, и работают тем лучше, чем они ближе расположены к внутренней поверхности С.
 
Их действие было бы еще более сильным, если бы эти массы, образующие дополнительную нагрузку, нависали над пролетом С. Готические архитекторы не отступают и перед таким приемом. Они не только нагружают контрфорсы пинаклями Р, но часто пользуются скатом аркбутана, чтобы поставить и там пинакль над пролетом. Чертеж А (Лангр) показывает контрфорс, нагруженный пинаклем по вертикали, в Дижоне (В) пинакль установлен над пролетом.

Готическая архитектура. Система передачи распора, аркбутан. Расположение контрфорсов аркбутанов Готическая архитектура. Система передачи распора, аркбутан. Расположение контрфорсов аркбутанов. контрфорсы хора в Бовэ
Рис. 204 Рис. 205

Часто над пролетом находится даже наружная часть контрфорса. На рис. 205 представлены контрфорсы хора в Бовэ *. Чтобы увязать контрфорсы с радиальным планом стены, па которую он опирается, пришлось, как и в Клермоне (рис. 198, G), разделить его на две массы Р и Р': каждая из этих масс нависает, и эта консольность так значительна, что если бы масса Р' была предоставлена самой себе, она не могла бы держаться вертикально. Почти все готические соборы, которые нам придется описывать, могут служить примером подобной смелости.

Примечание: Собор св. Петра в городе Бовэ начат постройкой после 1225 г., в 1272 г. своды хора были возведены, но уже в 1284 г. обрушилась башня-стрела, воздвигнутая над трансептом. Окончательно достроено здание никогда не было. Оно имеет 72,5 м длины при 68 м ширины и 48 м высоты. См. Вrоque Iet A., Nos cathedrales, Pariss. d.


Затяжки

Архитекторы романской эпохи часто применяли затяжки для воспринятия распора. В эпоху готики затяжка употребляется главным образом для предотвращения сдвигов кладки, которые могут произойти после снятия кружал, во время оседания кладки. Аркбутан делает излишним устройство постоянных затяжек, — полезная роль их ограничивается периодом усадки каменной кладки.

Своды боковых нефов в Амьене и Реймсе сохранили следы своих затяжек: под каждой из подпружных арок была уложена деревянная балка, вделанная одним концом в кладку устоя, другим — в кладку стены. В Бовэ можно видеть металлические анкера затяжек, которые были, вероятно, из железа.

По-видимому, только Италия применяла затяжки в качестве элемента уравновешивания; но и здесь, надо признать, главные примеры относятся к затяжкам, сделанным по окончании постройки. Именно так были установлены железные затяжки собора во Флоренции, снабженные натяжными муфтами. 

Огюст Шуази. История архитектуры. Auguste Choisy. Histoire De L'Architecture

Добавить комментарий

CAPTCHA
Подтвердите, что вы не спамер