Использование металла в гражданской архитектуре

Использование металла в гражданской архитектуре

Промышленная революция стимулировала применение металлических конструкций разнообразных типов и при строительстве зданий. Процесс этот, начавшийся еще в XVIII веке, в первых десятилетиях XIX века шел нарастающими темпами и к середине XIX века стал одним из важных факторов, все более заметно влияющих не только на приемы конструирования зданий, но и на характер архитектурных решений их интерьеров и фасадов.

В конце XVIII века и в начале XIX века получили довольно широкое распространение различные разновидности так называемых армокаменных конструкций, в которых каменная и кирпичная кладка армировалась, укреплялась железными полосами и тяжами. Такие системы применялись, например, для имитации каменных балок — архитравов, перекрывающих пролеты между колоннами. Армокаменные конструкции применил архитектор А. Н. Воронихин в боковых портиках колоннады Казанского собора: их пролеты были перекрыты так называемыми клинчатыми перемычками, укрепленными железными полосами (эти клинчатые перемычки представляют собой, по сути дела, очень плоские арки, но внешне выглядят как балки-архитравы).

Купол Казанского собора представляет собой двухслойную конструкцию. Ее внутренняя оболочка выполнена из кирпича, а наружная — из металлических ребер: это был один из первых в мире примеров использования металлических куполов. Но применение металлических конструкций не отразилось во внешнем виде купола Казанского собора: они закрыты наружной кровлей. Традиционный облик купола соответствует общему характеру архитектурных форм собора.

Иная ситуация начала складываться в архитектуре утилитарных построек. В первом десятилетии XIX века металлические ребристые купола были применены в зданиях хлебного рынка в Париже и королевских конюшен в Брайтоне (Англия). Утилитарное назначение этих зданий предопределило и иной подход к проблеме использования металлических конструкций: они оставлены обнаженными, а между ребрами куполов устроены остекленные световые проемы. Так, в архитектуре утилитарных сооружений, где строители не были связаны традиционными художественными канонами, стало формироваться новое отношение к металлическим конструкциям, основанное на выявлении их технических особенностей.

В 1820-1830-х годах для перекрытия больших залов в дворцах и общественных зданиях стали широко применять несгораемые металлические стропила.

Исключительной смелостью и оригинальностью технического замысла отличаются конструкции металлического перекрытия над зрительным залом Александринского театра (ныне Академический театр драмы имени А. С. Пушкина). Здание было построено в 1828–1832 годах по проекту архитектора К. И. Росси. Его конструкции разрабатывал совместно с Росси выдающийся инженер М. Е. Кларк — директор казенного Александровского чугунолитейного завода в Петербурге. Перекрытие состоит из трех основных частей. Непосредственно над зрительным залом находится сквозная чугунная арка, опирающаяся на стены зала: ее пролет равен 21 метру. К арке на железных тяжах подвешен плафон, а сверху на нее опирается пол верхнего помещения — декорационной мастерской. Над ним размещена легкая металлическая ферма. Кровлю поддерживает мощная 30-метровая арка решетчатой конструкции, опирающаяся на наружные стены здания. Новизна конструктивного замысла вызвала недоверие со стороны чиновников, ведавших строительством, и Росси пришлось потратить немало энергии, чтобы отстоять свое инженерное решение. Ложи зрительного зала поддерживаются чугунными консолями, закрепленными в стенах: это позволило избавиться от вертикальных стоек и тем самым улучшить обзор и акустику зала. Новаторские металлические конструкции, примененные Росси и Кларком, благополучно служат уже свыше полутора столетий.

Металлическая конструкция перекрытия над Георгиевским залом Зимнего дворца. Инженер М. Е. Кларк, 1838 г.

При восстановлении Зимнего дворца после пожара в декабре 1837 года были широко применены железные балки и стропила, изготовленные на Александровском заводе. Их конструкции разработал инженер М. Е. Кларк. Экспертизу осуществляли члены специальной комиссии, созданной для восстановления дворца: генерал-адъютант П. А. Клейнмихель (он руководил восстановительными работами как администратор), инженер А. Д. Готман, архитекторы В. П. Стасов, А. П. Брюллов, А. Е. Штауберт и др. Восстановление дворца было закончено в основном в феврале 1839 года — в рекордно короткие сроки.

В междуэтажных и чердачных перекрытиях, где расстояние между несущими стенами не превышало 6 ¹/₂ сажени (13,8 метра), Кларк предложил применить балки, склепанные из листов железа. В поперечном сечении каждая такая балка состояла из четырех листов. Два вертикальных образовывали стенку балки, по сторонам от них размещались боковые листы, выгнутые наружу: их верхние и нижние кромки были зажаты уголками, а выпуклость создавалась при помощи специальных болтов. В результате получалось поперечное сечение, напоминающее вертикально вытянутый эллипс, — такая конструкция обеспечивала большую прочность и устойчивость балки. Отмечая достоинства изобретенной им конструкции «эллиптических балок» и их экономичность, Кларк писал после их испытания: «Способ сей может быть введен в употребление с большою пользою по простоте своей и удобности исполнения»^[111].

Особенно сложной технической задачей было конструирование перекрытий над залами Невской анфилады, а также Гербовым и Георгиевским залами. Большие пролеты помещений, достигающие 21 метра, не позволяли применять клепаные балки со сплошными стенками из железных листов: они оказывались слишком тяжелыми. Выход был найден в применении конструкций сквозного типа, выполненных из металлических стержней. Такие конструкции называются фермами. Раньше они делались только из дерева и достигли к началу XIX века большого совершенства. Однако опасения пожара вынуждали категорически отказаться от деревянных конструкций: перед восстановителями Зимнего дворца встала задача сконструировать принципиально новые типы ферм — из железа.

Оригинальностью и смелостью конструктивного решения отличались так называемые шпренгельные фермы (шпренгели, как их тогда называли). Это были плоские балки, состоящие из двух горизонтальных поясов — верхнего и нижнего, — соединяющих их вертикальных стоек и тяжей и дополнительных элементов: одни из них имели очертание пологой дуги, другие — пологой цепи. Дуги воспринимали сжимающие усилия, «помогая» верхним поясам ферм, цепи — растягивающие усилия, облегчая работу нижних поясов. В угловых участках фермы усиливались наклонными подкосами. Шпренгели над Георгиевским залом, пролет которых достигал 21 метра, были дополнительно усилены корабельными цепями. Шпренгели служили для подвешивания плоских плафонов потолков. К ним же подвешивались тяжелые люстры, освещавшие парадные залы дворца.

Двускатные кровли над залами были устроены при помощи ферм треугольного типа. Эти фермы, также сконструированные М. Е. Кларком, оказались очень рациональными и вскоре получили большое распространение во многих странах, хотя за рубежом их обычно называют «фермы Полонсо», по имени французского инженера, часто их применявшего в своих постройках.

Современники высоко оценили новаторские металлические конструкции, примененные при восстановлении Зимнего дворца. Французский инженер Шарль Экк в 1841 году издал в Париже большой альбом, в котором воспроизвел конструкции металлических перекрытий, осуществленные русскими инженерами в Зимнем дворце и в ряде других гражданских и промышленных зданий. В этом альбоме Экк писал: «Приводя здесь многочисленные примеры… мы должны отдать справедливую дань признания совершенно новой области знания, открытой нам иностранным (т. е. русским. — А. П.) народом, заслуживающим нашей глубокой признательности»^[112].

Металлические стропила и балки были использованы и при строительстве здания Николаевского военного госпиталя (современный адрес: Суворовский проспект, 63), построенного архитектором А. Н. Акутиным под руководством архитектора А. Е. Штауберта в 1835–1840 годах.

Целый ряд интересных технических новшеств использовал при постройке Мариинского дворца архитектор А. И. Штакеншнейдер (основные строительные работы были осуществлены в 1839–1842 годах, отделка продолжалась до 1844 года). В конструкцию здания были введены прозрачные стеклянные фонари с железным каркасом, освещавшие залы верхним светом, металлические стропила и балки, облегченные «горшечные» своды. Для большей прочности штукатурка потолков делалась по железной сетке — это был отдаленный прообраз современного железобетона. Помня о недавнем пожаре Зимнего дворца, Штакеншнейдер стремился сделать свою постройку максимально огнестойкой и последовательно проводил этот принцип в конструировании лестниц и перекрытий.

Железные купола и шпили стали применяться и в конструкциях церковных зданий. Решетчатый купол из железных стержней был сооружен над Троицким собором, построенным архитектором В. П. Стасовым в 1827–1835 годах^[113]. В 1857–1858 годах обветшавший деревянный шпиль Петропавловского собора заменили новым — металлическим, конструкция которого была разработана выдающимся инженером-мостостроителем Д. И. Журавским при участии инженера А. С. Рехневского. Высота самого шпиля — 56 метров, а общая высота колокольни от земли до верха шпиля — около 122 метров. Элементы металлической конструкции шпиля были изготовлены Камско-Воткинскими заводами на Урале. Для своего времени это было выдающееся инженерное сооружение^[114].

Конструкции большинства жилых и общественных зданий, возводившихся в 1840-1850-х годах, продолжали оставаться традиционными: на кирпичные стены опирались кирпичные своды или деревянные балки. Однако и здесь ощущалось влияние технического прогресса: стремясь повысить огнестойкость и долговечность зданий, архитекторы начали использовать лестницы на металлических наклонных балках — косоурах, железные балки перекрытий, а стропила кровель изготавливать в виде железных ферм разнообразных типов.

Нарастающая плотность застройки вызвала к жизни новый способ освещения внутренних помещений — через прозрачные остекленные фонари с деревянным или металлическим каркасом, устроенные в кровле. Такие фонари помимо Мариинского дворца были применены и в некоторых помещениях Зимнего дворца. Фонари верхнего света осветили многие из зал Нового Эрмитажа. Появились они и в некоторых особняках. Но особенно широко этот новый тип освещения стал применяться в конструировании длинных торговых зданий — пассажей, которые представляли собой как бы внутреннюю улицу, перекрытую прозрачной кровлей (см. с. 181–182).

Металлические элементы стали все шире использоваться в конструктивных и архитектурных решениях балконов. Балконы на более дешевых чугунных консолях к 1830-м годам вытеснили балконы старой конструкции — из каменных плит, поддерживаемых каменными консолями. Строительный устав требовал, чтобы «при устройстве в домах балконов и террас… решетки около оных делаемы были железные или чугунные»^[115]. Балконы стали в архитектуре позднего классицизма одним из важнейших элементов композиции фасада жилого дома, и их архитектурным формам уделялось особое внимание. Эта тенденция продолжалась и в архитектуре последующих десятилетий, но в соответствии с общей эволюцией архитектурных вкусов перильные решетки стали более разнообразными: наряду с ампирными и готическими мотивами, которыми ограничивались архитекторы 1830-х годов, в середине XIX века появились решетки, рисунок которых повторял мотивы барокко, ренессанса или раннего классицизма. Как правило, рисунок перильных ограждений соответствовал общему стилевому решению фасада, но иногда использовались и типовые решетки — например, с рисунком «чешуйчатого» типа.

Общеизвестно, что новые строительные материалы и конструкции (металл, железобетон и т. д.) оказали огромное воздействие на художественное развитие архитектуры начиная с рубежа XIX и XX веков: они явились мощнейшими формообразующими и стилеобразующими факторами, сыгравшими важную роль в появлении и развитии новых архитектурных стилей — модерна, конструктивизма и т. д.

Однако в архитектуре первой половины XIX века сложилась иная картина. Развитие новых конструкций и их распространение шло тогда гораздо более медленными темпами, чем это было впоследствии, и поэтому процесс их архитектурно-художественного освоения был более длительным.

Архитекторы позднего классицизма (А. Н. Воронихин, К. И. Росси, В. П. Стасов и другие) достаточно широко использовали в своих постройках конструкции из железа и чугуна, ибо они видели в этом прежде всего рациональный способ решения разнообразных утилитарных задач. Но проблема эстетического осмысления металла оказалась достаточно сложной, и процесс выработки качественно новых композиционных приемов, отражающих технические и архитектурно-художественные свойства металла, был медленным и во многом противоречивым. Архитектурный язык классицизма основан на закономерностях, присущих каменным конструкциям, а свойственная классицизму канонизация архитектурных форм закрепляла эти закономерности, превращала их в цельную художественную систему, в значительной мере противостоящую тем новым композиционным закономерностям, которые рождались с применением металла. Поэтому вполне понятно появление целого ряда сооружений, выполненных из металла, облик которых тем не менее повторял архитектурные формы, соответствующие каменным конструкциям.

Типичным примером могут служить Московские триумфальные ворота, построенные В. П. Стасовым в 1834–1838 годах. Облик их массивных дорических колонн обманчив: в действительности они полые и выполнены из чугуна; хотя их пропорции соответствуют канону, выработанному для каменных колонн. Конечно, если бы Стасов пошел по пути реалистического выявления свойств металла и сделал колонны тонкими, то он наверняка не смог бы создать столь выразительный и монументальный образ триумфального сооружения. Для Стасова главным было решение идейно-художественной задачи. Применение чугуна было рационально с точки зрения технологии строительства, а возникшее при этом противоречие между архитектурной формой и ее инженерным содержанием Стасов решил в пользу традиционной формы, отвечающей канонам классицизма.

Исаакиевский собор. Архитектор О. Монферран, 1818–1858 гг. Гравюра середины XIX в.

Применение новаторских металлических конструкций в Александринском театре и в Зимнем дворце повысило огнестойкость зданий, но практически почти не повлияло на пространственную композицию и архитектурно-художественный облик интерьеров.

Аналогичные противоречия между новой конструкцией здания и его традиционными архитектурными формами наблюдаются и в Исаакиевском соборе. Это огромное здание — по общей кубатуре самое крупное среди всех петербургских построек того времени — было возведено в 1818–1858 годах по проекту и под руководством О. Монферрана. В нем были широко использованы армо-каменные и металлические конструкции. Особенно оригинальным и новаторским было инженерное решение главного купола, возведенного в 1838–1840 годах. Общий конструктивный замысел принадлежал Монферрану, но к конструированию и расчету купола были привлечены многие инженеры и ученые: в частности, расчеты купола выполнил инженер П. К. Ломновский. Металлические элементы купола были изготовлены на механическом заводе Ч. Берда. Купол состоит из трех оболочек: внутренней, к которой прикреплен живописный плафон, наружной (она образует видимый снаружи полусферический позолоченный купол собора) и промежуточной, поддерживающей фонарик. Использование металла было очень рациональным с технической точки зрения: оно позволило намного уменьшить вес здания и снизить его Стоимость (по подсчетам Монферрана, почти на два миллиона рублей). Доказывая рациональность своего конструктивного предложения, Монферран писал, что «здание, сооруженное из железа, если в частях оного соблюдено величие и простота, может, как и здание, составленное из камней, быть памятником»^[116]. Применение металлических конструкций не отразилось в облике Исаакиевского собора: архитектурные формы купола, воспринимаемые и в интерьере собора, и при его обозрении снаружи, имеют очертания, вполне традиционные для каменных куполов. Оригинальная параболическая форма промежуточной ребристой оболочки, столь ярко отражающая техническую специфику металла, никак не повлияла на архитектурный облик здания, так как эта промежуточная оболочка и снаружи, и изнутри закрыта декоративными куполами традиционных полусферических очертаний.

Исаакиевский собор. Поперечный разрез. НИМАХ. Публикуется впервые.

Все эти примеры говорят о том, что архитектура классицизма, базировавшаяся на определенных канонах, нередко отторгала те новые формы, которые были присущи металлическим конструкциям, хотя эти конструкции охотно применялись во имя решения чисто утилитарных задач. Прогресс строительной техники привел к возникновению определенных противоречий между внешним обликом зданий и их новыми конструктивными особенностями. Эти противоречия тоже сыграли некоторую роль в общем процессе начавшегося отхода от классицизма. Однако эта роль оказалась все же менее значительной, чем влияние тех факторов, которые были связаны с формированием нового художественного мировоззрения (развитие романтических тенденций и т. д.), и новых взглядов на функциональную сторону зодчества.

Тем не менее в некоторых областях архитектурно-строительной деятельности металлические конструкции оказались важным формообразующим стимулом уже в первых десятилетиях XIX века. Выше говорилось о том, какой существенный качественный скачок произошел в архитектуре мостов в эпоху промышленной революции в результате применения конструкций из чугуна и железа. Это определялось не только техническими свойствами мостов, присущей им обнаженностью конструкций, но и характером творческого мышления инженеров-мостостроителей, стремившихся соединить в конструкции прочность и красоту, достичь соответствия между конструктивными решениями и архитектурными формами. В этом смысле «инженеризм мышления» сыграл важную роль в общем процессе архитектурно-художественного осмысления прогресса строительной техники.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.