Строительные приемы и конструкции

1. Строительные приемы и конструкции

1.1 Кирпичные, деревянные и каменные строительные конструкции

Основными строительными материалами в архитектуре 18 – первой половины 19 в. оставались дерево и кирпич.

Массовым типом деревянных конструкций продолжали быть срубные, но использовались и каркасные. Широкое применение деревянный каркас нашел в застройке Петербурга и Москвы первой четверти 18 в., когда развивалось так называемое «мазанковое» строительство домов с глиняным заполнением каркаса, раскрашивавшихся снаружи под каменные строения.

Использование дерева в несущей конструкции с последующей штукатуркой и отделкой «под камень» продолжалось в зданиях второй половины 18 – начала 19 в., а после 1812 г. этот приём получил особенно широкое распространение в архитектуре Москвы и других городов.

Дерево широко применялось и в каменных зданиях в конструкциях перекрытий и стропильных крыш.

Вытеснение плоскими деревянными перекрытиями каменных сводчатых – общая тенденция, характерная для 18 – первой трети 19 в.

Каменные конструкции применялись при возведении стен и фундаментов, в виде сводчатого перекрытия нижних этажей. Основной материал – кирпич. Белый камень различной твёрдости использовался в облицовке стен, для архитектурных деталей и в элементах зданий, испытывающих наиболее сильные нагрузки или подверженных частым увлажнениям (фундаменты, цоколи, перемычки, колонны и т. п.). Кирпичные стены в связи с переходом от сводчатых перекрытий к плоским, не вызывающим распорных усилий, стали значительно тоньше и легче, чему способствовало также повышение качества кирпича и раствора.

В течении 18 – первой трети 19 в., как и в предшествующем столетии, в России использовались три основных способа кладки стен: крестовая, тычковая и цепная. В первой половине 19 в. получили практическое применение способы облегченной кладки с внутренними пустотами. Одним из основных зачинателей был Антон Гегард, построивший в 1820-1830-х годах этим способом ряд домов. В середине века появилась кладка из эффективной пустотелой керамики. Размеры кирпичей колебались. В первой половине 18 в. был введен единый для всей страны размер кирпича:  мм в сырце, однако в самом Петербурге использовался более тонкий кирпич. В 1811 г. «Реестром урочным» были введены новые размеры:  мм в сырце.

Вместе с введением стандарта на кирпич во второй половине 18 – 19 вв. наблюдается унификация форм и размеров белокаменных изделий. Если стены имели русты, то их обычно делали в кирпиче с выступом кладки из плоскости стены на ¼ кирпича.

Проёмы в стенах перекрывались кирпичными арками или перемычками в зависимости от величины пролёта и архитектурно-художественного замысла.

Для зданий последней трети 18 – первой трети 19 в. характерны ордерные портики, каменные колонны которые чаще всего выкладывались из белого известняка или кирпича. В связи с большими сосредоточенными нагрузками кладка колонн осуществлялась особенно тщательно. По оси колонны скреплялись металлическими стержнями с заливкой сердечника гипсом или известковым раствором. Кирпичные колонны всегда штукатурились. Применялись колонны из деревянных стволов с последующей штукатуркой или отделкой под мрамор. Деревянная конструкция колонн Колонного зала (бывш. Благородного собрания) состоит из четырёх связанных друг с другом металлическими болтами деревянных стоек диаметром 27 – 30 см, заключенных в обручи и обшитых досками, по которым наметан слой штукатурки с отделкой искусственным мрамором.

Антаблементы – наиболее сложные конструктивные элементы портиков. По материалам они делятся на пять основных видов: кирпичные, кирпичные с белокаменными прокладками, белокаменные с кирпичным фризом, полностью белокаменные и частично деревянные.

Сложной задачей было обеспечение прочности антаблемента с учётом возникающих в нём изгибающих усилий. В нижней растянутой части использовались металлические связи, уложенные в нижней плоскости архитрава, а иногда и в толще конструкции. Широко применялись разгрузочные арки из кирпича, выкладывавшегося над пролётами в зоне фриза или архитрава. Белокаменные архитравы делались над пролётами в виде прямой клинчатой перемычки с разгрузочной аркой над ней (дом Луниных в Москве). Антаблемент скреплялся с колоннами металлическими стержнями. Арматура использовалась также для крепления выносной части карниза, капителей колонн и других элементов портика.

Армокаменные конструкции стен, садов, колонн и балочных перекрытий получили широкое развитие. Применение в каменной кладке металла позволило возводить более тонкие стены, облегчить своды и увеличить расстояния между опорами.

Каменные, возводимые по кружалам своды, использовались различных типов: цилиндрические и коробовые, различные виды сомкнутых и крестовых сводов, парусные и парусно-сомкнутые и др. Особое значение приобрёл купол, нашедший широкое применение в строительстве многочисленных залов.

Купол здания Сената с одинарной кирпичной оболочкой перекрывает пролёт 24,6 м, а толщина купола (27 см) составляет 1/81 часть перекрываемого пролёта. Такая поражавшая современников лёгкость конструкции свидетельствует о глубоком понимании зодчим М. Казаковым законов распределения усилий в сферической оболочке: удачно избрано очертание купола, приближающееся к параболе; на уровне карниза массивный световой барабан, прорезанный 24 окнами, армирован металлическими стержнями и связан с кладкой купола рядом поперечных ребровых стенок, повышающих жесткость опорного кольца .Купол церкви Голицынской больницы того же зодчего пролётом 17,5 м имеет конструкцию с двумя независимыми кирпичными оболочками. В вершине внутреннего купола устроено круглое отверстие (диаметр 4,45 м), через которое видна роспись плафона верхнего купола, освещаемая через окналюкарны в его основании. Верхний борт нижнего купола, выполненный из белого камня, представляет собой массивное и жесткое кольцо. Толщина купола около 50 см, его очертание приближается к параболе.

В 18 в. в России широко используются большепролётные решетчатые конструкции из дерева и металла. О широте поисков говорит предложенный в 1776 г. выдающимся русским изобретателем И. П. Кулибиным проект арочного деревянного моста через р. Неву пролётом около 300 м. Этот проект, не имевший себе равных в мировом мостостроении того времени, предлагал конструкцию из двух спаренных арок с ромбической по всей длине решеткой постоянной высоты 12,8 м и стрелой подъёма 25,6 м. Для монтажа арочных форм Кулибин предусматривал оригинальную систему канатных тросов, переброшенных через реку и подвешенных к береговым башням. Эта рациональная и смелая по замыслу конструкция предвосхитила развивавшуюся позднее систему висячих мостов.

В гражданском строительстве второй половины 18 – 19 вв. большепролётные деревянные конструкции получили наиболее интересную разработку в покрытиях зальных помещений. Двускатные фермы пролётов 24,87 м, к которым подвешена сложная конструкция потолкав виде зеркального свода с распалубками, применены М. Ф. Казаковым в покрытии Колонного зала (бывш. Благородного собрания, 1780 г.). Самый большой пролёт – 44,8 м перекрыт деревянными фермами в здании московского Манежа (1817 г.), запроектированными инженером А. А. Бетанкуром. Поставленные через 3,8 м фермы связаны между собой прогонами из брусьев. По размерам деревянные фермы Манежа не имели равных в Европе.