Читать книгу Соборная церковь святого Исаакия. Архитектурный, художественный и исторический трактат - - Страница 5

Кратко о прочности фундаментов высоких зданий. Причины выбора системы сплошного массива. Развитие способов строительства, разработанных для основания новой церкви. Гранитные горные породы Финляндии. Эксплуатация ста четырех монолитных колонн церкви. Транспорт и выгрузка этих колонн в Санкт-Петербурге. Памятники, в которые входили старые гранитные колонны. Сравнение этих колонн с колоннами Исаакиевского собора. Информация о расчёте, который определяет их кривую. Машина для перемещения колонн.

ПРОЧНОСТЬ общественных зданий характеризуется двумя показателями: тем, как они построены, и каковы особенности их фундаментов. Ни одна часть здания не требует столько внимания, как фундамент, ибо от его основательности зависит прочность здания. Чтобы защитить здание от опасных смещений грунта, древние часто занимали всю площадь под зданием сплошной массивной кладкой. Иногда средневековые строители церквей не делали фундамент в виде сплошного массива, а довольствовались тем, что связывали его части перемычками, которые должны были обеспечивать взаимную поддержку частей фундамента. Но если церковь имела две башни, то общим правилом было делать под ними общее разделенное на несколько частей сплошное основание. Согласно принципам статики, опасные явления в грунте обычно зависят от неравномерной нагрузки разных опор здания. Хорошо известно, как опасно класть фундамент отдельными кусками, совершенно не связывая их друг с другом. Одним словом, нужно добиваться равномерного давления здания на грунт во всех точках. По возможности оно должно давить на наибольшую площадь грунта, поскольку, в таком случае, оседание будет наименьшим. Оно будет везде одинаковым и перпендикулярным к плоскости основания. Мы не боимся утверждать, что для крупного сооружения фундамент предпочтительнее делать сплошным.

Давайте посмотрим, что по этому поводу говорили самые известные авторы.

Витрувий, гл. IV, кн. 3,«Храмы»:

«Для фундаментов этих построек надо копать канаву до материка, если можно до него дойти, да и в самом материке, на глубину, соответствующую объёму возводимой постройки, и выводить по всему дну самую основательную кладку».

Палладио, глава VIII, книга 1:

«Фундамент должен быть вдвое толще стен, на нём стоящих, причём должно учитывать качество почвы и величину здания и делать фундамент ещё толще там, где почва рыхлая и менее устойчива и где ему приходится нести очень большой груз».

Филибер Делорм, глава VII:

«Придётся опускать фундамент до тех пор, пока не будет найдено хорошее основание; только после этого можно будет приступить к фундаменту, толщина которого, по мнению Фона (Fon), будет пригодна для строительства. Конструкции должны быть хорошо сделаны, очень прочными и распространяться на всю поверхность в целом».

Все процитированные авторы (и не только они) согласны с тем, что при учёте материалов и пропорций здания архитектор может по местности определить нагрузку и способ строительства фундамента. В своём «Словаре Архитектуры» Огюстен-Шарль д’Авиле сказал о фундаментах следующее: «К сожалению, эта наиболее важная часть здания не имеет правил».

Со временем, размышляя над самой приемлемой системой новой части Исаакиевского собора, а также над словами наших предшественников – известных архитекторов, мы убедились, что фундамент таких больших церквей не имеет чётких правил для расчёта. Размышляя о грунте, на которой нам придётся работать, о качестве наших материалов и, особенно, о необходимости соединить наш фундамент с основанием существующей части церкви, мы отдали предпочтение сплошному массиву. В нём старый фундамент объединится с новым и станет единой массой – широким и крепким основанием. Он охватит всю площадь грунта и будет сопротивляться нагрузке так, как если бы по изначальному плану архитектора Ринальди здание поддерживалось только стенами. Эти фундаменты состоят из цельного массива, который простирается на всю площадь здания, с основанием 7 футов [2,134м] в окружности. Они заглублены на столько же, что и бывшая церковь до 3 саженей и 1 аршина или 23 фута и 4 дюйма [2,845м]. После снятия грунта, чтобы выровнять почву мы стали без перерыва осушать землю с помощью двух винтов Архимеда. Затем мы забили до конца сваи из сосны диаметром 11—12 дюймов [0,279—0,305м] и длиной 20 футов [6,096м]. Между сваями мы оставили пространство равное длине ширине сваи. Каждая из них, чтобы не сломаться, имеет железный обруч. Они были вбиты до конца с помощью груза в 70 пудов или 1800 фунтов [1146,635кг]. Использовались десять свайных коперов с манежами для выездки четырех лошадей. Эта работа длилась год и не прерывалась даже в период зимы. После того как первый этап был завершён, земля была очень сильно утрамбована. Срезка голов свай проходила так: необходимо было замедлить напор насосов; и когда вода достигала желаемого уровня, это являлось своего рода отметкой, по которой можно было подрезать сваи. Промежуток между головой каждой сваи был опущен на 14 дюймов [0,356м]. После этого, чтобы разместить новые конструкции нужно было объединить все 10762 сваи в единое целое. Для этого поверх свайного основания были положены два слоя соединенных между собой гранитных блоков. В местах углов здания, а также в основания четырех столпов купола в центре здания; мы использовали блоки намного более массивные. Стяжку с крайней осторожностью поместили на хорошо измельченный цемент, просеянный через сито.

Постепенно, по мере того как гранитные конструкции росли, их облицовывали каменной кладкой в 8 дюймов [0,203м] толщиной и сформировали хорошую базовую систему цельного массива, которую мы только что обсуждали. Эта кладка была выполнена очень скрупулезно; были приняты мельчайшие меры предосторожности, каждый камень был тщательно выбран, чтобы сформировать основу одинаковой высоты. Эти камни были высечены и скреплены с лицевых сторон цементом так хорошо, как это требовалось. Наконец, все гранитные фундаменты были сооружены без трещин. Отлично было подготовлено ложе и проставлены уровни. Под каждую колонну главного портика мы заложили фундамент, в котором чередуется каменная кладка и гранит. Понадобилась двойное, в 4 сажени [8,534м] обрамление верхней части основания. Оно охватывает единый фундаментный блок гранита, что поддерживает каждую колонну. Фундаменты крыльца и здания находятся на одной глубине. Этим мы увеличили базу всего периметра здания и, одновременно, создали контрфорс всему массиву. Если этого не сделать на должном уровне, то фундаменты смещались бы на уровне насыпного слоя земли уже в самом начале работы. Без этих мер предосторожности портики могли бы получить осадку.

Мы сообщили, как были построены новые фундаменты. Теперь мы расскажем как они были связаны со старыми. Мы провели испытания на устойчивость и выяснили, что все сваи находятся в хорошем состоянии. На самом же деле, даже если бы мы постарались, то всё-равно не смогли бы ни укрепить их, ни даже вытащить их из земли, предварительно не разрушив. Что же касается старых фундаментов, то мы подняли на поверхность все гранитные конструкции. Каждый раз, мы осторожно скрепляли их скобами с новыми конструкциями. Нам много раз приходилось заменять старые блоки на новые. Ни одного мы не поставили на своё место прежде исследования. Мы экономно расходовали растолченный на шлифовальном круге цемент, чтобы в результате его сжатия не было усадки. Как отмечалось выше, мы тщательно избегали использовать прокладки. Применять их мы считали делом опасным. Итак, мы рассказали, что ещё нужно было сделать, чтобы обеспечить устойчивость фундамента церкви.

Вода постоянно наполняла подземные помещения церкви. В результате, в здании была постоянная влажность. Это очень вредно как для самого здания, поскольку тускнел мрамор, так и для посетителей, поскольку ухудшался воздух. Мы постарались устранить эти недостатки. Вокруг здания и в массивах старых и новых фундаментов были проложены галереи 7 футов [2,134м] в ширину. Они имеют пространство посередине прямо под куполом. Эти подземные галереи были покрыты строительным камнем и находятся в местах боковых проходов церкви. Уровень земли там выше, чем стандартный уровень воды в Неве, поэтому галереи стали свободны от влаги. Чтобы обеспечить в них доступ свежего воздуха и дневной свет, были просверлены отверстия. Дополнительно были поставлены 20 красивых воздухонагревателей из бронзы. К этим подземным галереям ведут четыре круглые лестницы из гранита. Самые крупные из них по 9 футов [2,438м]. Галереи напоминают катакомбы Святой Женевьевы в Париже. Завершая описание фундаментов, скажем, что гранита было использовано больше 1700 саженей. Даже в галереях вы можете увидеть гранитную облицовку стен. Эта сторона расходов даёт точное представление о внушительности этого громадного сооружения и об умениях русских строителей.

Пока мы работали над фундаментами, ответственная за строительство Комиссия решила заказать в Финляндии 48 гранитных колонн, которые сейчас украшают четыре портика церкви. Для этого мы были вынуждены туда поехать, чтобы изучить карьеры и, заодно, чтобы определить наиболее подходящее место для строительства порта и необходимые условия для размещения рабочих. Путешествуя, мы обратили внимание на обширные площади покрытые гранитом. Они говорят о крупных смещениях плит. Ни наше намерение, ни наша цель не состояли в том, чтобы анализировать здесь различные виды этого гранита. Достаточно сказать, что карьеры, откуда были привезены 104 монолитные колонны собора святого Исаака, расположены на двух небольших островах на берегу Финского залива между Выборгом и Фредериксом. Среди этих колонн первые 11 были добыты на острове Кюляниеми под руководством главного мастера Суханова. Второй карьер, на пять миль дальше, под управлением назначенного подрядчика Шикина, который благодаря своему уму и честности получил концессию на предоставление 39 колонн, которые в дальнейшем предназначались для портиков церкви. Когда мы впервые увидели гранитные скалы, мы испытали великое удивление. Когда же в первом карьере мы любовались семью ещё необработанными колоннами, то наше удивление сменилось восхищением. Вся эта поистине гигантская работа проходила на наших глазах – так часто нам приходилось выезжать на место. Год спустя в первом карьере мы вырубили семь колонн по 7 футов [2,134м] в диаметре и 56 футов [17,069м] в длину. И пять других круглых колонн были готовы к отправке из карьера Питтерлакс.

Несомненно, среди различных видов известного гранита колонны собора святого Исаака выполнены в одном из лучших сортов:

1 – Полевой шпат с широкими прослойками красивой красной охры, иногда мерцающий, особенно когда солнечные лучи падают на его отполированные поверхности, обладает очень приятным блеском и игрой света;

2 – Жирный гиалиновый кварц дымчато-серого цвета с черными зёрнами или небольшими неправильными кристаллами;

3 – Слои чёрной слюды редко достигают трёх или четырех линий толщины.

Как и в древности, в этих двух гранитных карьерах была использована только ручная сила. Мы получили прекрасную возможность увидеть дисциплину северян, которая удваивает приложенные силы для получения результата. Все действия подчинялись командам начальника. Огромные массы материала добывались благодаря удобному расположению инструментов и слаженным действиям. Главный сотрудник Суханов руководил карьером, который находится на склоне на расстоянии около 20 саженей от моря. Скала имела длину в 16 футов, ширину в 10 футов и 9 футов в высоты. Избавив её от ребристой коры, рабочие начали вскрывать породу с верхней части. Было установлено, что трещины могут повредить однородность массы, а этого нужно было избежать. После этого работа продолжалась и скала довольно грубо выравнивалась. Определялись пропорции масс, выступы обтесывались. Для этого рядом сверлили несколько отверстий, а затем их соединяли. В то время как часть работников обтесывали выступы масс, другая часть стояла снизу и готовилась к обрушению. Затем верхнюю часть скалы разделили на 11 равных частей, чтобы вырубить колонны. По всей необходимой длине каждой из этих частей был проделан желоб шириной 5 [0,127м] и глубиной 12 дюймов [0,305м]. После завершения вся длина была просверлена сквозными отверстиями с промежутками 10—12 дюймов [0,254—0,305м]. Рабочие сделали рядом три ряда отверстий. Попеременно двое рабочих с силой ударяли молотком, а третий следил за перемещением движения. Время от времени, чтобы ускорить работу и избежать громких звуков инструмента они лили воду в отверстия. Из-за влаги гранитный песок становился более клейким. Это позволяло удалить его с помощью прикрепленных к концу шеста изогнутых железных ковшей. В некоторых случаях они делали это затупленным шестом. Чтобы посторонние предметы не попали в отверстия, рабочим было нужно плотно вставить в них деревянные колышки. Наконец, когда все отверстия просверлили до подножия скалы, мы смогли полностью отделить блок от массива. Расположенные друг за другом на протяжении всего желоба по всей его длине 18 дюймовые [0,457м] железные клинья вставили между листами металла, которые защищали внешнюю поверхность камня. Рабочих разместили таким образом, чтобы перед каждым было по 2 или 3 клина. В одно время по ритмичному сигналу все ударяли по клиньям до тех пор, пока не появлялась щель. Постепенно она расширялась и в конце-концов разрезала скалу от низа до верха. Разделяя скалу, щель ни разу не отклонилась от намеченного направления. После того как масса была отколота, они заменили клинья на 8 железных рычагов высотой 15 футов [4,572м] и расположили их внутри желоба на равном друг от друга расстоянии. Сверху к каждому рычагу они прикрепили канаты, каждый из которых тянуло 40 человек. Как только скалу раздвинули пошире, они поместили другие рычаги, но уже из дерева и гораздо большие по величине. Они использовали деревянные рычаги вместе с железными, чтобы сильнее расколоть скалу. Наконец, когда они полностью откололи нужный блок, его опрокидывали с помощью лебедок на строительные подмостки, обтёсывали и подравнивали. Затем его отправляли в порт в виде гранитного цилиндра. Там его грузили на корабль. Чтобы избежать несчастных случаев при перевозке, обычно корабль получал два таких блока и нагрузка на палубе распределялась правильно (Господин Гербин специально построил два корабля для транспортировки этих 48 колонн).

К большому удовольствию жителей столицы, первые два блока прибыли в Санкт-Петербург 3 сентября 1820 года. Выгрузка происходила между мостом Исаака и дворцом Адмиралтейства – у построенной на Неве пристани. Затем, готовые к работе колонны мы отправляли в мастерские для окончательной отделки (рис.12).

После посвященного Александру I гранитного памятника и колонны Помпеи в Александрии, 56 футовые [17,069м] 48 колонн собора святого Исаака – это самые большие опоры в мире. Ещё мы можем вспомнить колонны портика храма римского Пантеона и церковь Ротонда. Их колонны высотой 46 футов 9 дюймов и 6 линий [14,262м]. Также мы можем привести в пример 42 футовые [12,802м] 24 большие колонны, несущие купол нашего здания. Гранитные колонны бань Диоклетиана в Риме и Каракаллы высотой 36 футов были построены первоначально в Риме, но потом перевезены во Флоренцию и поставлены рядом с мостом Троицы. 32 колонны колокольни церкви святого Исаака больше, чем у всех памятников, которые украшают вечный город: церкви Санта-Мария-ин-Трастевере, Санта-Сабина, Сан-Кризогоно, Сен-Пьер, Ара-Коэли и Сент-Бартелеми-де-Льеж. Мы не будем упоминать о многих других ещё меньших колоннах. Из приведенных примеров мы видим, что сегодня не существует ни одного здания, который бы имел ряд из 104 монолитных колонн из гранита. Все те, которые мы только что перечислили, уступают нашим по количеству и величине.

В своих ордерах, упоминаемые нами самые известные архитекторы мало писали об утонении колонн по высоте. Витрувий говорил только об ионических и дорических колоннах. Он хотел, чтобы её утончали как можно меньше в зависимости от увеличения высоты. Таким образом, колонна высотой 50 футов должна уменьшиться не больше чем на 1/8 от своего нижнего диаметра. В то время как колонна 15 футов должна утончаться на 1/6 часть диаметра. Эти советы нас не удовлетворили, ибо наше зрение привыкло воспринимать величину предмета в зависимости от его удаленности, а в этом оно никогда не ошибается. Утонение, которые греки называли энтазис, большинство авторов не одобряют. Его нельзя найти ни в одной колонне древнего Рима. Ни Гийом Филандрие, ни Палладио, ни Серлио, ни Скамоцци практически не использовали энтазис. Поэтому для утонения монолитных колонн церкви мы решили следовать методу древних римлян. По нему для уменьшения диаметра колонн можно не учитывать их высоту. Ещё лучше метод Перро. Он заключается в снижении верхней части колонны теми же графическими средствами, которые мы использовали для определения контура монолита Александровской колонны. Этот метод существенно отличается от современного. Чтобы избежать повторения, мы предлагаем нашим читателям самим прочитать нашу книгу, посвящённую строительству Александровской колонны. В ней они найдут подробное объяснение этого утонения. Мы не смеем рекомендовать наш метод всем кто будет после нас работать с аналогичными колоннами. Но мы считаем, что наш метод расчёта кривой колонн будет полезен для науки, так как он прокладывает путь к созданию надёжной основы для решения подобных задач. Мы также надеемся, что наши потомки будут заниматься искусством архитектуры c той же любовью, как и мы.

Мы использовали новый механизм, чтобы было удобнее поворачивать и перемещать наши колонны на нужное место. Эта машина состояла из круглой конструкции диаметром 32 фута [9,754м], увенчанной вторым таким же кругом, но уже из чугуна, шириной 1 фут 6 дюймов [0,457м] и толщиной 6 дюймов [0,152м]. В его середине расположен круглый вертикальный столб шириной 5 дюймов [0,127м]. Над ним была расположена платформа, которая состояла из нескольких соединенных вместе балок с присоединенным к концам чугунным устройствам. Верхний чугунный круг состыковывался с вертикальным столбом. Иными словами, при помощи лебедки машина могла на платформе изменить направление колонны. Посредством помещенных между обеими чугунными канавками нескольких пушечных ядер, машина очень легко обращалась с весом в 260 000 фунтов [106 470кг].