Проектирование и производство строительных работ 3
Архитектура Восточной Европы. Средние века > Архитектура Византии > Строительная техника Византии
Основные этапы постройки собора Софии
Новейшие исследователи установили, что свинцовые прокладки применены только в верхней части пилонов, между тем как нижняя часть сложена на тонких слоях известкового раствора. К сожалению, никто не производил химического анализа византийских растворов, и некоторое косвенное представление о них могут дать лишь выполненные советскими учеными исследования раствора древнерусских зданий, возведенных не без использования византийского опыта. Так, например, образцы, взятые из Борисоглебского собора в Смоленске и относящиеся к XI в., изготовлены на маломагнезиальной извести с заполнителем из толченого кирпича в зернах от 0,3 до 6 мм и песка крупностью от 0,06 до 2,3 мм в весовом соотношении 1 : 1 : 0,5 на сухое вещество. Это соответствует объемной дозировке примерно 1 : 0,4 : 0,2 на известковое тесто. Образец 2Х2Х1,4 см показал прочность 70 кг/см2, что в переводе на стандартный кубик 7X7X7 см соответствует 60 кг/см2.
Когда пилоны были закончены, приступили к кладке по кружалам подпружных арок. Они были выполнены из римского кирпича размерами 70X70X7,9 см. И здесь в ходе работы еще до того, как кладка была закончена, произошла авария: покосились пилоны. "Столбы, на которые опиралась одна из подпружных арок, — рассказывает Прокопий, — треснули под тяжелой нагрузкой и приняли вид угрожающих падением развалин". Далее, он сообщает, будто бы строители обратились за советом к Юстиниану, который предложил как можно скорее замкнуть арку, мотивируя это тем, что она после этого, "сдерживая сама себя... не будет нуждаться в подпирающих ее столбах", т.е., очевидно, в поддерживающих опалубку стойках.
При этом он добавляет, что арки "во всех своих нижних частях испытали тяжелую нагрузку", а в верхней части пилонов "стали выпадать мелкие камешки, словно их кто выскоблил". Тогда будто бы строители снова обратились к императору, а он "приказал немедленно удалить кружала из-под опустившихся арок и поставить их назад много позже, когда влажность постройки уже исчезла". Прием этот Прокопий мотивирует тем соображением, что "чем дольше сохраняется здание на кружалах, тем большую оно приобретает прочность".
По всей вероятности, рассказывая о рекомендации Юстиниана, Прокопий языком профана говорит о старинном даже для его времени правиле, излагаемом Альберти. "При сводах, возводимых на кружалах, — говорит этот последний, — хорошо там, где они завершаются верхними клиньями, немного ослаблять подставки, поддерживающие кружала... для того, чтобы свежепоставленные клинья не плавали в растворе своей постели, но... ровно заполняли место своего успокоения, уравновесив свою тяжесть. Иначе при высыхании швы смыкаются не плотно, как это требуется, и оставляют щели". Он советует "не сразу убирать леса, но ежедневно и постепенно ослаблять их, чтобы сооружение не осталось сырым, если ты уберешь их раньше срока... и так продолжай, пока, наконец, каменные клинья в своде не приладятся друг к другу и сооружение не затвердеет".
Эти деформации были вызваны, по-видимому, неоднородностью грунта, которую строители не могли предвидеть и которую не всегда удается установить даже в наше время при выборочном, по сути дела, методе его исследования посредством скважин и шурфов в количестве 1—3 на участок.
Закончив подпружные арки, строители перешли к парусам.
"Задача состояла в том, — рассказывает Прокопий, — чтобы получить из образованных арками треугольников квадрат [т.е. парусный свод, являющийся сферическим квадратом]. Сама нижняя часть каждого треугольника, заключенная между сходящимися арками, образует острый угол. Заполняя это пространство сверху донизу кругом всего здания, он [Анфимий] замкнул его, образовав прочные углы здания". И прибавляет, что это было сделано "вопреки мнению некоторых сомневающихся". Сомнения же были, очевидно, рождены не самим фактом применения парусов, которые широко употреблялись в то время, а их величиной и очень большим свесом. Недаром тот же Прокопий указывает, что они вызывали удивление и казались чудом. "Несмотря на то, что они держатся прочно и свешиваются, не создавая никакой опасности, кажется, что они угрожают обрушиться". Ни о каких других затруднениях при сооружении этой части здания и ни о каких новых его деформациях современники не упоминают.
Указание Павла Силенциария на то, что собор перекрыли "большими кольцами камней", подтверждает мнение Шуази о выполнении всей кладки сферической части здания без кружал, при помощи вороба, закрепленного в геометрическом центре этого полушария. Альберти, и это показательно, подчеркивая, что древние особенно полагались на прочность правильного сферического свода, сообщает, что он один из всех сводов "не нуждается в кружалах". В отличие от арок здесь постели камней — кирпичей местного производства — пришлось располагать не радиально, а под небольшим (не превышающим 30°) углом к горизонту, одним и тем же для каждого ряда кладки. Это было необходимо для того, чтобы камень мог удержаться, свободно лежа на постели до тех пор, пока не будет закончена вся дуга, расположенная между парой подпружных арок, и пока она не заклинится между ними.
После сооружения парусов оставалось возвести скуфью купола.
"Что касается середины здания, — сообщает Павел Силенциарий, — ...то архитектурное искусство возвело ее из обожженного кирпича". И, указывая на уже упомянутый способ кладки кольцами, он говорит, что "высокий, обширный свод поднялся над четырьмя арками". Эмерсон, Найс, Конент и Свифт высказывают предположение, что раствор в кирпичных конструкциях при такой большой толщине швов не успевал приобрести прочность к тому времени, когда кладка получала огромную, часто предельную нагрузку. Базируясь на том, что верхние концы пилонов на высоте 23 м от уровня пола разошлись на 65 см, Эмерсон и Найс утверждают, что купол должен был упасть сразу, и высказывают удивление по поводу того, что он продержался несколько лет.
Это утверждение нельзя признать бесспорным, и вот почему.
При увеличении расстояния между вершинами пилонов с 31 до 31,65 м должны были провиснуть замки подпружных арок на 33 см, что составляет 1,06% их пролета.
А выполненное русским ученым Б. Н. Николаевым исследование вековых деформаций каменных сооружений, и в частности кирпичного мавзолея Тимура в Самарканде, показали, что арки с еще большим провисанием купола и с еще более значительным изменением положения парусов могут держаться без разрушения в течение целых столетий.
Вековые деформации подпружных арок церкви Иоанна Предтечи в Ярославле
Вековые деформации кирпичных конструкций мавзолея Тимура в Самарканде
Спорным является и предположение новейших авторов, будто все главные конструктивные части собора были с самого начала построены по многоцентровым сложным кривым, приближающимся к цепной линии, в статическом отношении более выгодной, чем дуги окружности. Работы того же Б. Н. Николаева, например "Исследование подпружных арок церкви Иоанна Предтечи в Ярославле", говорят о том, что такое очертание могли приобрести и обычные полуциркульные арки в результате вековой деформации.
Ссылки указанных авторов на то, что полуциркульные кривые встречаются в Константинопольской Софии только там, где "характер кривой не должен играть особой статической роли", являются как раз доводом в пользу именно такого объяснения: они просто не подверглись деформации под влиянием больших нагрузок.
Так рисуется организация проектирования и производства работ на этой выдающейся византийской стройке по литературным свидетельствам ее современников. Но до сих пор совершенно недостаточно изучен и поэтому мало использован еще один ценнейший источник, по которому можно восстановить большое количество упущенных писателями деталей. Этим источником является иконография: фрески и особенно миниатюры.
После того как наш отечественный ученый А. В. Арциховский показал, каким красноречивым и убедительным материалом являются миниатюры лицевых рукописей, отпадают возражения, что эти условные и стилизованные изображения плохо отражают действительность. Конечно, по ним нельзя судить о размерах и пропорциях сооружений, но они часто дают хорошее представление о конструкциях и производстве работ. Особенно ценны они для освещения массового строительства, которое не получило достойного освещения в сохранившихся документах.