История строительства 1 ч.

Жилые дома под строительство в Кембридже, Англия.

История строительства 2 ч.

Строительство

Строительство, также называемое строительством зданий, — это техника и промышленность, участвующие в сборке и возведении конструкций, в первую очередь тех, которые используются для обеспечения жилья.

Жилые дома под строительство в Кембридже, Англия.
Жилые дома под строительство в Кембридже, Англия.

Строительство-это древняя человеческая деятельность. Она началась с чисто функциональной потребности в контролируемой среде для смягчения последствий изменения климата. Построенные убежища были одним из средств, с помощью которых люди могли адаптироваться к широкому разнообразию климатических условий и стать глобальным видом.

Человеческие убежища поначалу были очень просты и, возможно, просуществовали всего несколько дней или месяцев. Однако со временем даже временные сооружения эволюционировали в такие высокоразвитые формы, как иглу. Постепенно стали появляться более прочные конструкции, особенно после появления сельского хозяйства, когда люди стали подолгу оставаться на одном месте. Первые убежища были жилищами, но позже другие функции, такие как хранение пищи и церемония, были размещены в отдельных зданиях. Некоторые сооружения стали иметь как символическое, так и функциональное значение, положив начало различию между архитектурой и строительством.

История строительства отмечена рядом тенденций

Одним из них является повышение долговечности используемых материалов. Ранние строительные материалы были скоропортящимися, такими как листья, ветки и шкуры животных. Позже были использованы более прочные природные материалы—такие как глина, камень и древесина—и, наконец, синтетические материалы—такие как кирпич, бетон, металлы и пластмассы. Другой-это поиск зданий все большей высоты и пролета; это стало возможным благодаря разработке более прочных материалов и знанию того, как материалы ведут себя и как использовать их с большей пользой. Третья важная тенденция связана со степенью контроля, осуществляемого над внутренней средой зданий: стало возможным все более точное регулирование температуры воздуха, уровня света и звука, влажности, запахов, скорости воздуха и других факторов, влияющих на комфорт человека. Еще одна тенденция — это изменение энергии, доступной для процесса строительства, начиная с человеческой мускульной силы и развиваясь в направлении мощного оборудования, используемого сегодня.

Современное состояние строительства является сложным процессом. Существует широкий спектр строительных продуктов и систем, которые ориентированы в первую очередь на группы типов зданий или рынков. Процесс проектирования зданий высоко организован и опирается на научно-исследовательские учреждения, которые изучают свойства и характеристики материалов, чиновников кодекса, которые принимают и обеспечивают соблюдение стандартов безопасности, а также специалистов по проектированию, которые определяют потребности пользователей и проектируют здание для удовлетворения этих потребностей. Процесс строительства также высоко организован; она включает в себя производителей строительных изделий и систем, мастеров, которые собирают их на строительной площадке, подрядчиков, которые нанимают и координируют работу мастеров, а также консультантов, специализирующихся на таких аспектах, как Управление строительством, контроль качества и страхование.

 

История Строительства

Примитивное строительство: каменный век

Охотники-собиратели позднего каменного века, которые перемещались по обширной территории в поисках пищи, построили самые ранние временные убежища, которые появляются в археологических записях. Раскопки в ряде мест в Европе, датируемые до 12000 года до н. э., показывают круглые кольца камней, которые, как полагают, были частью таких убежищ. Возможно, они укрепляли грубые хижины из деревянных жердей или утяжеляли стены палаток из шкур животных, предположительно опирающихся на центральные жерди.

Палатка иллюстрирует основные элементы экологического контроля, которые относятся к сфере строительства. Палатка создает мембрану для пролития дождя и снега; холодная вода на коже человека поглощает тепло тела. Мембрана также уменьшает скорость ветра; воздух над человеческой кожей также способствует потере тепла. Он контролирует передачу тепла, удерживая горячие лучи солнца и ограничивая нагретый воздух в холодную погоду. Он также блокирует свет и обеспечивает визуальную конфиденциальность. Мембрану необходимо поддерживать против сил гравитации и ветра; необходима структура. Мембраны из шкур сильны в растяжении (напряжения, вызванные растягивающими силами), но полюса должны быть добавлены, чтобы принять сжатие (напряжения, вызванные сжимающими силами). Действительно, большая часть истории строительства — это поиск более сложных решений тех же самых основных проблем, для решения которых была создана палатка. Палатка продолжала использоваться и по сей день. Шатер из шерсти коз Саудовской Аравии, монгольская юрта с ее складным деревянным каркасом и войлочными покрытиями, а также типи американских индейцев с многочисленными опорами для шестов и двойной мембраной являются более утонченными и элегантными потомками грубых убежищ ранних охотников-собирателей.

Сельскохозяйственная революция, датируемая примерно 10 000 годом до нашей эры, дала серьезный импульс строительству. Люди больше не путешествовали в поисках дичи или следовали за своими стадами, а оставались на одном месте, чтобы ухаживать за своими полями. Жилища стали более постоянными. Археологические данные скудны, но на Ближнем Востоке встречаются остатки целых деревень с круглыми жилищами, называемыми Толои, стены которых сделаны из утрамбованной глины; все следы крыш исчезли. В Европе Толои строились из сухого камня с куполообразными крышами; до сих пор сохранились примеры (более позднего строительства) этих ульевых сооружений в Альпах. В более поздних ближневосточных толоях появилась прямоугольная прихожая или вестибюль, примыкающая к главной круглой камере—первые примеры прямоугольной формы плана в строительстве. Еще позже круговая форма была отброшена в пользу прямоугольника, поскольку жилища были разделены на большее количество комнат и больше жилищ было помещено вместе в поселениях. Толои ознаменовали собой важный шаг в поисках прочности; они были началом строительства каменной кладки.

Свидетельства сложного строительства из глины и дерева, так называемого метода плетения и мазни, также встречаются в Европе и на Ближнем Востоке. Стены были сделаны из небольших саженцев или тростника, которые легко было вырезать каменными инструментами. Их загоняли в землю, связывали по бокам растительными волокнами, а затем обмазывали влажной глиной, чтобы придать им дополнительную жесткость и устойчивость к атмосферным воздействиям. Крыши не сохранились, но строения, вероятно, были покрыты грубой соломой или скрученным тростником. Встречаются как круглые, так и прямоугольные формы, обычно с центральными очагами.

Более тяжелые деревянные постройки также появились в культурах неолита (нового каменного века), хотя трудности рубки больших деревьев каменными орудиями ограничивали использование больших бревен для каркасов. Эти рамы обычно были прямоугольными в плане, с центральным рядом колонн для поддержки конька и соответствующими рядами колонн вдоль длинных стен; стропила тянулись от конька к балкам стены. Боковая устойчивость каркаса была достигнута путем глубокого закапывания колонн в землю; затем к колоннам были привязаны гребень и стропила с растительными волокнами. Обычным кровельным материалом была солома: сухие травы или тростник, связанные вместе в небольшие пучки, которые, в свою очередь, были привязаны внахлест к легким деревянным столбам, проходящим между стропилами. Горизонтальные соломенные крыши плохо пропускают дождь, но, если они расположены под правильным углом, дождевая вода стекает раньше, чем она успевает просочиться. Первобытные строители вскоре определили высоту крыши, которая будет сбрасывать воду, но не солому. В стенах этих каркасных домов использовались различные виды наполнителей, в том числе глина, плетень и мазня, древесная кора (которую предпочитали американские лесные индейцы) и солома. В Полинезии и Индонезии, где такие дома все еще строятся, они поднимаются над землей на сваях для безопасности и сухости; кровля часто сделана из листьев, а стены в основном открыты, чтобы обеспечить движение воздуха для естественного охлаждения. Другая разновидность каркаса была найдена в Египте и на Ближнем Востоке, где бревна заменяли связки тростника.

Бронзовый век и ранняя городская культура

Именно культуры великих речных долин-включая Нил, Тигр и Евфрат, Инд и Хуан—Хо—с их интенсивным земледелием, основанным на ирригации, — развили первые общины, достаточно крупные, чтобы называться городами. Эти города были построены по новой строительной технологии, основанной на глине, доступной на берегах рек. Утрамбованные глиняные стены прежних времен были заменены теми, которые были построены из сборных блоков: глинобитных кирпичей. Это представляло собой серьезное концептуальное изменение от свободных форм упакованной глины к геометрической модуляции, навязанной прямоугольным кирпичом, и планы зданий тоже стали строго прямоугольными.

Кирпичи были сделаны из грязи и соломы, сформированных в четырехгранный деревянный каркас, который был удален после того, как  достаточно затвердело содержимое. Затем кирпичи были тщательно высушены на солнце. Солома действовала как армирующее вещество, удерживающее кирпич вместе, когда в процессе сушки появлялись неизбежные усадочные трещины. Кирпичи укладывались в стены с помощью влажного глиняного раствора или иногда битума, чтобы соединить их вместе; отверстия, по-видимому, поддерживались деревянными перемычками. В теплом, сухом климате речных долин выветривание не было серьезной проблемой, и глиняные кирпичи оставались открытыми или покрывались слоем глиняной штукатурки. Крыши этих ранних городских зданий исчезли, но вполне вероятно, что они поддерживались деревянными балками и были в основном плоскими, поскольку в этих районах выпадает мало осадков. Такие глинобитные или глинобитные конструкции до сих пор широко используются на Ближнем Востоке, в Африке, Азии и Латинской Америке.

Позже, около 3000 года до н. э., в Месопотамии появились первые обожженные кирпичи. Керамика развивалась в этих культурах в течение некоторого времени, и техника обжига в печи применялась к кирпичам, которые были сделаны из той же самой глины. Из-за их дороговизны в труде и топливе обожженные кирпичи сначала использовались только в районах с большим износом, таких как тротуары или верхушки стен, подверженных выветриванию. Они использовались не только в строительстве зданий, но и в строительстве канализационных коллекторов для отвода сточных вод из городов. Именно в крышах этих подземных водостоков найдены первые сохранившиеся настоящие арки из кирпича, скромное начало того, что станет главной структурной формой. Примерно в то же время в месопотамских гробницах появились сводчатые своды и купола из известнякового щебня (Рис.1). Поясные своды построены из рядов каменной кладки, расположенных так, чтобы каждый ряд выступал немного за нижнюю, а две противоположные стены встречались таким образом наверху. Арка и свод, возможно, использовались в крышах и полах других зданий, но от этого периода не сохранилось ни одного примера. Хорошо развитая технология каменной кладки Месопотамии была использована для строительства больших сооружений из огромных масс кирпича, таких как храм в Тепе-Гавре и зиккураты в Уре и Борсиппе (Бирс-Нимруд), которые достигали 26 метров (87 футов) в высоту. Эти символические здания положили начало архитектуре в этой культуре.

вход в гробницу Ур-Намму
Кирпичные стены и сводчатый свод у входа в гробницу Ур-Намму в королевском мавзолее в Уре, конец 3-го тысячелетия ДО нашей ЭРЫ .

Развитие бронзовой, а затем и железной технологии в этот период привело к изготовлению металлических инструментов для обработки древесины, таких как топоры и пилы. Таким образом, для валки и обработки больших деревьев требовалось меньше усилий. Это, в свою очередь, привело к новым разработкам в строительной технике: бревна были широко вырезаны и сформированы, вытесаны в квадратные столбы, распилены на доски и расщеплены на черепицу. В лесистых районах Европы появилось бревенчатое домостроение, а деревянный каркас стал более сложным. Хотя раскопанные останки являются фрагментарными, несомненно, в этот период были достигнуты значительные успехи в технологии производства древесины; некоторые из этих продуктов, такие как Пиленая доска и дранка, используются до сих пор.

Каменное строительство в Египте

Как и другие великие культуры долины реки, Египет строил свои города из глиняного кирпича; обожженный кирпич не появлялся там до римских времен. Древесину использовали экономно, так как она никогда не была в изобилии. Ее использовали в основном на крышах, где она была сильно дополнен тростником. Только несколько королевских зданий были построены с полными деревянными рамами.

Именно на этом унылом фоне бесконечных глинобитных домов возникла новая технология строительства из тесаного камня в храмах и пирамидах 4-й династии (около 2575-2465 гг. до н. э.). Египет, в отличие от Месопотамии или долины Инда, имел превосходные залежи камня, открытые над землей; известняк, песчаник и гранит были доступны всем. Но добыча, перемещение и обработка камня были дорогостоящим процессом, а добыча камня была государственной монополией. Камень возник как элитный строительный материал, используемый только для важных государственных зданий.

Египтяне разработали граненый камень для использования в царских моргах не только из-за его прочности, но и из-за его долговечности. Это казалось лучшим материалом для вечной защиты ка фараона, жизненной силы, которую он получил от бога солнца и через которую он правил. Таким образом, камень имел как функциональное, так и символическое значение.

В рамках давней традиции кирпичной кладки каменное строительство возникло внезапно, с небольшим переходом. Кирпичные гробницы Мастаба ранних царей и знати внезапно уступили место каменной технике церемониального комплекса царя Джосера в Саккаре, строительство которого связано с его советником и строителем Имхотепом. Это сооружение несколько любопытных и неопределенных форм, но с большим изяществом в исполнении и деталях. Он состоит в основном из массивных известняковых стен, которые окружают ряд внутренних двориков. Стены имеют извилистые поверхности, напоминающие гробницы Мастаба, с фиктивными дверями, и есть даже целые фиктивные здания из цельного камня. Комплекс имеет большой вестибюль с крышей, поддерживаемой массивными каменными перемычками, которые опираются на ряды коротких стен крыла, выступающих из окружающих стен. Здесь нет отдельно стоящих колонн, но на концах стен флигеля появляются зарождающиеся рифленые колонны, а занятые 3/4-колонны выступают из стен дворов. Комплекс также содержит первую пирамиду, созданную из последовательно меньших мастаб. Все эти элементы сложены из небольших камней, с которыми может справиться один или два человека. Он представляет собой технологию, которая уже была высоко развита, включая сложные методы добычи, транспортировки и обработки камня.

Процесс строительства начался на карьерах. Большинство из них были открытыми, хотя в некоторых случаях туннели были расширены на несколько сотен метров в скалах, чтобы достичь лучшего качества камня. Для извлечения осадочных пород главным инструментом была каменная кирка с 2,5-килограммовой металлической головкой и 45-сантиметровой рукояткой. С помощью этих отмычек вертикальные каналы шириной с человека были прорезаны вокруг прямоугольных блоков, обнажая пять граней. Окончательное отделение шестого забоя осуществлялось путем сверления рядов отверстий в скале металлическими носовыми сверлами. В отверстия вбивали деревянные клинья, чтобы полностью заполнить их. Клинья были залиты водой, которую они поглощали и которая заставляла их расширяться, освобождая камень от его ложа. При добыче магматических пород, таких как гранит, который гораздо тверже и прочнее известняка, Кирка каменщика дополнялась шариками долерита весом до 5 килограммов, которые использовались для разрушения породы путем отбивания и колотья. Гранит также просверливался и распиливался с помощью абразивов, а для раскалывания использовались расширяющиеся деревянные клинья.

Египтяне могли перемещать блоки весом до 1 000 000 килограммов из каменоломен на отдаленные строительные площадки. Это было удивительное достижение, поскольку их единственной техникой были рычаги и грубые деревянные сани, управляемые массой людей и тягловых животных. До 1500 года до нашей эры не было колесных транспортных средств, и они никогда не были широко использованы в строительстве. Однако большинство каменоломен находилось вблизи Нила, и лодки также широко использовались для транспортировки камня.

На строительной площадке грубые камни были точно отделаны до их окончательной формы, с особым вниманием к их открытым граням. Это делалось с помощью металлических долот и молотков; квадраты, отвесы и прямые палки использовались для проверки точности работы. Эти инструменты оставались стандартными вплоть до 19 века. После первого появления мелких камней в Саккаре их размер начал увеличиваться, пока они не достигли циклопического масштаба, обычно связанного с египетской кладкой примерно в то время, когда строились пирамиды. Несмотря на большие нагрузки, создаваемые каменными конструкциями, фундаменты были на удивление дрянными и импровизированными, сделанными из небольших блоков некачественного камня. Только во времена 25-й династии (около 750-656 гг. до н. э.) важные здания были размещены на низкосортной (подземной) платформе из каменной кладки толщиной в несколько метров.

У египтян не было подъемных механизмов для вертикального подъема камней. Обычно считается, что кладка последовательных рядов каменной кладки осуществлялась с помощью земляных или глинобитных пандусов, по которым камни перетаскивались на свои места в стенах силой мускулов животных и человека. Позже, когда пандусы были сняты, они служили платформами для каменщиков, чтобы нанести окончательную отделку на каменные поверхности. Остатки таких пандусов все еще можно увидеть в недостроенных храмах, которые были начаты в Птолемеевский период. Камни обычно укладывались слоем раствора из гипса, песка и воды, который, возможно, действовал больше как смазка, чтобы заставить камень встать на место, чем как связующее вещество. Кроме того, было ограничено использование металлических анкеров типа «ласточкин хвост» между блоками.

Великие Пирамиды Гизы, самые высокие из которых достигали высоты 147 метров (481 фут), являются удивительным технологическим достижением, и их визуальное воздействие ошеломляет даже сегодня; более высокие сооружения были построены только в 19 веке. Но они также представляют собой тупик в массивном каменном строительстве, которое вскоре перешло в сторону более легких и гибких каменных каркасов и создания больших внутренних пространств. Отдельно стоящая каменная колонна, поддерживающая каменные балки, впервые появилась в царских храмах, связанных с пирамидами около 2600 года до н. э. Квадратные гранитные колонны с тяжелыми гранитными перемычками тянулись на 3-4 метра (10-13 футов); пространство между перемычками было перекрыто массивными гранитными плитами. В этих сооружениях абстрактное понятие деревянных каркасов ранних царских зданий было переведено в камень.

Хотя камень более долговечен, чем древесина, он совершенно отличается по прочности конструкции. Камень гораздо прочнее в сжатии, чем древесина, но слабее в растяжении. По этой причине камень хорошо подходит для колонн, которые могут быть сделаны очень высокими—например, 24 метра (80 футов) в Великом храме Амон-Ре в Карнаке. Но каменные перемычки, проходящие между колоннами, ограничены натяжением, которое они развивают на своих нижних поверхностях; их максимальный размах составляет, возможно, 5 метров (16 футов). Таким образом, для более длинных пролетов была необходима другая структурная форма, чтобы использовать более высокую прочность камня на сжатие. Но арка, которая при сжатии могла охватывать и большее расстояние, оставалась прикованной к канализационным трубам и подземным крышам гробниц мелких чиновников. Таким образом, возможно, имея в своем сознании все еще сильный образ деревянного каркаса здания, египетские каменщики удовлетворились исследованием ограничений аналогичного каменного каркаса в серии великих храмов, построенных во времена Нового Царства (1539-1075 гг. до н. э.) в Карнаке и Луксоре, кульминацией которых стали изящные лоджии храма царицы Хатшепсут в Дайр-эль-Бахри. Парадигма каменного каркасного храма, который они создали, сохранится до конца классического мира.

Греческая и эллинистическая культуры

Использование египетского каменного каркаса распространилось по всему Восточному Средиземноморью после 1800 года до н. э., и культуры материковой Греции были особенно привлечены к нему. В греческом мире Эгейского моря и Южной Италии было построено много каменных каркасных храмов; некоторые из них сохранились до наших дней в различных состояниях сохранности. Они были построены в основном из местного мрамора или известняка; для огромных монолитов не было гранита. Основная технология мало изменилась по сравнению с египетской; основное различие заключалось в рабочей силе. Там не было мобилизованных государством масс неквалифицированных рабочих для перемещения огромных камней; вместо них существовали небольшие группы квалифицированных каменщиков, которые работали самостоятельно. Строительные отчеты Парфенона показывают, что каждая колонна была построена по отдельному контракту с мастером-каменщиком. Там, конечно, была подъемная машина для обработки блоков, хотя ее точное описание неизвестно; скрытые грани камней все еще имеют канавки и отверстия, которые соединяют веревки, используемые для подъема их на место. Для соединения камней были введены металлические скобы и дюбели; раствор почти никогда не использовался. Были проведены некоторые эксперименты с железными балками для усиления более длинных пролетов в камне, но максимум оставался примерно 5-6 метров (16-20 футов). Более длинные пролеты были сделаны с помощью деревянных балок, опирающихся на каменный каркас; твердые каменные плиты крыши великих египетских храмов не могли быть продублированы.

Большая часть усилий каменщика была сосредоточена на уточнении деталей и оптических поправках, которыми справедливо славится греческая архитектура. Этот же смысл виден и в первых сохранившихся строительных чертежах, которые были сделаны на незаконченных поверхностях каменных стен храма Дидимы. Такие рисунки обычно стирались во время окончательной отделки стен, а те, что были сделаны в Дидиме, сохранились, потому что храм так и не был достроен. Рисунки показывают, как каменщики разрабатывали окончательные профили колонн и лепнины—редкий проблеск проектных процессов Строителей до появления карандаша и бумаги.

В отличие от каменной технологии, которая осталась в значительной степени неизменной от египетских методов, глиняная кладка претерпела значительное развитие. Хотя глинобитный кирпич оставался стандартом для жилых помещений, обожженный кирпич стал более широко использоваться и начал укладываться известковым раствором-техника, заимствованная из каменного строительства. Глазурованный кирпич также появился в этот период, особенно за пределами греческого мира среди вавилонян и персов, которые широко использовали его в царских дворцах. Прекрасный сохранившийся пример-Ворота Иштар Дворца Навуходоносора в Вавилоне, с истинной аркой, охватывающей 7,5 метров (25 футов) и датируемой 575 годом до нашей эры. Еще одним крупным нововведением стала обожженная глиняная черепица на крыше. Она была гораздо более водонепроницаемой, чем соломенная, и черепичные крыши могли иметь более низкий наклон, характерный для греческих храмов. Примерно в это же время появились и полые терракотовые блоки для настенных украшений, вероятно, полученные из высокоразвитой Гончарной промышленности, которая обычно изготавливала обожженные глиняные сосуды длиной более одного метра.

Хотя технология изготовления камня по-прежнему ограничивалась рамкой из траверсов (колонн и балок или столбов и перемычек), существовало несколько конструкций, которые намекали на будущие разработки. Пожалуй, самым впечатляющим строительным достижением того времени был Фарос Александрийский, великий маяк, построенный для Птолемея II в III веке до нашей эры. Это была огромная каменная башня, почти такая же высокая, как Великая пирамида, но гораздо меньшая в основании—возможно, 30 метров (100 футов) квадратных. Внутри этой массы каменной кладки находилась сложная система пандусов, по которым вьючные животные несли топливо для маяка наверху. Фарос был первым высотным зданием, но ограниченность каменных конструкций и отсутствие быстрого способа перемещения людей по вертикали препятствовали дальнейшему развитию высотных зданий вплоть до 19 века. Фарос оставался единственным образцом этого типа еще долго после того, как он был разрушен арабами, начиная с VII века н. э.

Еще одним примером новой каменной технологии, которая была опробована, но не получила дальнейшего развития греками, были подземные гробницы Микен, построенные около 1300 года до нашей эры. Эти гробницы имеют главные камеры, окруженные остроконечными куполами из корбелированной каменной конструкции, около 14 метров (47 футов) в диаметре и 13 метров (43 фута) в высоту. Грубые версии купола-пояса появились раньше в месопотамских гробницах и толоях неолитической Европы, но в Микенах техника была усовершенствована и увеличена в масштабе. Поясной купол или арка не развивают высоких сжимающих сил, которые характеризуют истинные арки и купола, построенные из радиальных сегментов камня или кирпича. Таким образом, он не в полной мере использует большую прочность камня на сжатие и не может охватывать большие расстояния; 14 метров-это почти верхний предел. Греческие каменщики не решались исследовать этот тип строений; их здания оставались в основном связанными с внешними формами. Однако последовавшие за ними римские строители использовали каменную кладку в полной мере и создали первые большие внутренние пространства.

Римские достижения

Именно от этрусков, живших в северной части Италии, римляне унаследовали большую часть своих ранних строительных технологий. Этруски, вероятно, под влиянием нескольких редких греческих примеров в Южной Италии, создали настоящую каменную арку. Поздний образец 3-го века до нашей эры-это Porta Marzia, арочные городские ворота с пролетом около 6 метров (20 футов) в Перудже. Этруски также имели высокоразвитую терракотовую технологию и делали отличные обожженные кирпичи.

Каменное строительство

Римляне переняли этрусское каменное строительство, основанное на арке, и построили множество впечатляющих примеров того, что они называли opus quadratum, или сооружениями из тесаных каменных блоков, уложенных регулярными рядами. Большинство из них были общественными сооружениями в завоеванных провинциях, такими как Пон-дю-Гар конца I века до н. э., многоарочный мост и акведук длиной 22 метра (72 фута) близ Нима во Франции, или прекрасный мост через реку Тежу в Алькантаре в Испании, с пролетом почти 30 метров (100 футов), построенный около 110 года н. э. Как ни странно, такие длинные каменные пролеты никогда не применялись к зданиям. Сохранившиеся римские здания с каменными арками или сводами имеют типичные пролеты всего 4-7 метров (15-25 футов); небольшие каменные купола диаметром 4-9 метров были построены в Римской Сирии. Такие арки и купола предполагают наличие сложной деревянной опалубки, поддерживающей их во время строительства, а также усовершенствованной подъемной техники, но до нас не дошло никаких записей ни о том, ни о другом. Многие из этих сооружений пережили падение империи, и они стали образцами для возрождения каменного строительства в Средневековой Европе, когда каменщики вновь стремились строить “на римский манер».»Римляне также унаследовали трабированный каменный каркас от греков Южной Италии и продолжали строить храмы и другие общественные здания с этим типом строительства в III веке н. э.

Кирпичное производство, особенно в районе самого Рима, стало крупной отраслью промышленности и, наконец, при империи, государственной монополией. Кирпичное строительство было дешевле каменного из-за экономии на масштабе в массовом производстве и более низкого уровня квалификации, необходимого для его осуществления. Кирпичная арка была принята для пролета проемов в стенах, исключив необходимость в перемычках. Сначала раствор представлял собой традиционную смесь песка, извести и воды, но, начиная со 2-го века до нашей эры, был введен новый ингредиент. Римляне назвали его pulvis puteoli в честь города Путеоли (современный Пуццуоли), расположенного недалеко от Неаполя, где он был впервые найден; материал, образовавшийся на горе Везувий и добытый на ее склонах, теперь называется pozzolana. При смешивании с известью пуццолана образует натуральный цемент, который гораздо прочнее и устойчивее к атмосферным воздействиям, чем сам известковый раствор, и который затвердевает даже под водой. Пуццолановые ступки были настолько прочны и дешевы, что их могли поставить рабочие столь низкого уровня квалификации, что римляне начали заменять ими кирпичи внутри стен; наружные витки кирпичей использовались главным образом как формы для укладки пуццоланы на место. Наконец, известковый раствор, песок, вода и пуццолана были смешаны с камнями и битым кирпичом, чтобы сформировать настоящий бетон, называемый opus caementicium. Этот бетон все еще использовался с кирпичными формами в стенах, но вскоре он начал помещаться в деревянные формы, которые были удалены после того, как бетон затвердел.

Ранние бетонные конструкции

Одним из самых ранних сохранившихся примеров этого бетонного сооружения является Храм Сивиллы (или Храм Весты) в Тиволи, построенный в 1 веке до нашей эры. Этот храм имеет круговой план с перистилем каменных колонн и перемычек вокруг снаружи, но стена круглой целлы, или святилища, внутри построена из бетона—непростая конфронтация новых и традиционных форм строительства. Ранним крупномасштабным примером в самом Риме облицованного кирпичом бетона являются простые прямоугольные стены лагеря преторианской гвардии, построенного Сеяном в 21-23 годах н. э. Но возможности пластической формы, предложенные этим первоначально жидким материалом, который мог легко принимать изогнутые формы в плане и разрезе, вскоре привели к созданию ряда замечательных внутренних пространств, охватываемых куполами или сводами и не загроможденных колоннами, необходимыми для трабированного каменного строительства, что свидетельствовало о мощи имперского государства. Первый из них-восьмиугольный куполообразный фонтанный зал Золотого дома Нерона (64-68 гг. н. э.), который имеет около 15 метров (50 футов) в диаметре с большим круглым отверстием, или окулусом, в верхней части купола. Куполообразная форма быстро развивалась в ряде имперских зданий, кульминацией которых стал Пантеон императора Адриана примерно в 118-128 годах нашей эры. Это огромное круглое сооружение было введено из портика каменных колонн и увенчано куполом диаметром 43,2 метра (142 фута), освещенным окулусом наверху. Стены, поддерживающие купол, сделаны из облицованного кирпичом бетона толщиной 6 метров (20 футов), освещенного с интервалами внутренними углублениями; купол сделан из твердого бетона средней толщины 1,5 метра (5 футов) и возвышается на 43,2 метра над полом. Это великолепное сооружение сохранилось в хорошем состоянии до наших дней; диаметр его круглого купола оставался непревзойденным вплоть до 19 века.

Два больших фрагмента огромных бетонных зданий с поперечными сводами все еще сохранились со времен поздней империи. Первый из них-это часть бань Диоклетиана (ок. 298-306) с пролетом 26 метров (85 футов); он был преобразован в церковь Санта-Мария дельи Анджели Микеланджело в 16 веке. Другой-базилика Константина (307-312 гг. н. э.), Также с пролетом в 26 метров. Все эти здания содержали каменные колонны, но они были чисто декоративными и могли быть удалены по желанию. Облицованные кирпичом бетонные стены были оставлены открытыми снаружи, но интерьеры были щедро украшены облицовкой из тонких плит цветного камня, удерживаемых на месте металлическими креплениями, которые включали прорези, вырезанные по краям плит, техника, все еще используемая в 20-м веке. Эти и другие большие римские общественные пространства, окруженные бетонными куполами и сводами, значительно продвинулись вперед по сравнению с короткими пролетами каменного каркаса.

Клиника базилики Константина в Риме.
Клиника базилики Константина в Риме.

В конце империи бетонная технология постепенно исчезла, и даже кирпичное производство прекратилось в Западной Европе. Но значительные достижения в технологии производства кирпича продолжались и в Восточном римском мире, где достижения более ранних периодов в бетоне теперь дублировались в кирпичной кладке. Гробница императора Галерия (ныне Церковь Святого Георгия) около 300 года н. э. в Салониках, в Греции, имеет кирпичный купол диаметром 24 метра (80 футов). Вероятно, это была модель для кульминационного примера позднеримского строительства-Большой церкви Святой Софии (532-537) в Константинополе, которая имеет центральный купол, охватывающий 32,6 метра (107 футов). Даже самые большие враги Рима, Сасанские персы, построили большой кирпичный сводчатый зал во дворце в Ктесифоне (обычно отождествляемый с Хосровом I [середина VI века], но, вероятно, сооружение 4-го века) с размахом 25 метров (82 фута), заимствовав римские методы. Эти поздние кирпичные сооружения были последними триумфами Римской строительной техники и не могли сравниться с ними в течение следующих 900 лет.

Деревянные и металлические конструкции

Римляне также добились значительных успехов в технологии производства древесины. Рельефы на колонне Траяна показывают деревянные решетчатые ферменные мосты, используемые римскими армиями для переправы через Дунай. Ферменная конструкция-выдолбленная балка с силами, сосредоточенными в триангулированной сети линейных элементов, — была, по-видимому, Римским изобретением. Никаких доказательств их теоретического понимания этого не существует, но тем не менее они смогли освоить конструкцию ферм на практике. Прекрасным примером является базилика Константина в Трире (297-299 гг. н. э.), где деревянные фермы крыши королевского столба (треугольные рамы с вертикальной центральной стойкой) охватывают зал шириной 23 метра (75 футов); нынешняя крыша является реставрацией, но оригинал, должно быть, был похож.

Понятие фермы было расширено от дерева до металла. Бронзовые фермы, проходящие через три пролета длиной около 9 метров (30 футов) каждый, поддерживали крышу портика Пантеона. Выбор бронзы, вероятно, был сделан больше для прочности, чем для прочности, потому что Папа Урбан VIII смог снять эту бронзовую работу в 1625 году (чтобы расплавить ее для пушки) и заменить ее деревянными фермами. Ферменная конструкция оставалась изолированным достижением Римского строительства, которому не было равных вплоть до эпохи Возрождения.

Металлы широко использовались в римских зданиях. Помимо бронзовых ферм, Пантеон имел бронзовые двери и позолоченные бронзовые черепицы на крыше. Свинец был еще одним материалом, введенным римлянами для кровли; он был водонепроницаемым и мог использоваться с очень низкими шагами.

Системы поддержки зданий

Возможно, самым важным применением свинца были трубы для подачи пресной воды в здания и удаления из них сточных вод (слово «водопровод» происходит от латинского plumbum, что означает свинец). Римляне щедро снабжали свои города водой; все системы водоснабжения работали под действием силы тяжести, и многие из них использовали акведуки и сифоны. Хотя большинство людей должны были носить свою воду из общественных фонтанов, было ограничено распределение воды в общественных зданиях (особенно в банях) и некоторых частных резиденциях и многоквартирных домах; частные и полуприватные бани и уборные стали довольно распространенным явлением. Система отвода сточных вод была ограничена, без какой-либо очистки сточных вод, которые просто сбрасывались в близлежащую реку. Но даже эти довольно скромные применения общественной санитарии намного превосходили те, что существовали в предшествующих культурах, и не могли сравниться с ними вплоть до XIX века.

 

Оцените статью
Art-Grea
Добавить комментарий