Строительные приемы и конструкции

Самым выдающимся техническим достижением эпохи является конструкция готического базиликального храма. Как уже отмечалось, эволюция романского храма шла по пути постепенного расчленения стен и сводов с выделением в них наиболее нагруженных элементов - контрфорсов и гуртов. Готические мастера завершили эту эволюцию, создав качественно новую каркасную систему, которая позволила предельно облегчить здание, добиться минимальной толщины конструктивных элементов.

Основными элементами готического каркаса являются арочные ребра сводов - нервюры, вертикальные опоры сводов, вынесенные наружу, - контрфорсы и наклонные элементы в виде полуарок, соединяющих опоры сводов с контрфорсами, - аркбутаны.

Нервюры готического здания --это появившиеся уже в поздний романский период каменные гурты крестового свода. Они в виде арок накрест перекрывают каждую отдельную ячейку нефа (травею) и, создавая жесткие границы каждой травеи, опоясывают ее щековые грани. Сочетание нервюр с крестовым сводом позволило выделить в своде несущий скелет, воспринимающий на себя нагрузку от всех четырех распалубок свода. При выделении и усилении ребер-нервюр оказалось возможным значительно уменьшить толщину свода (распалубок) и тем самым уменьшить общую нагрузку. При сооружении крестового нервюрного свода сначала выкладывались нервюры, а затем по ним возводился свод на опалубке, опирающейся на нервюры. Это позволило перекрывать ячейку любой формы в плане.

Очертание готического нервюрного свода - стрельчатое. В целях уменьшения распора уже романские мастера иногда применяли стрельчатый свод взамен продольного цилиндрического свода.

На основе сочетания стрельчатой формы с нервюрами и крестовым сводом была создана новая пространственная конструкция. В противовес монолитности древнеримских и романских построек готическая конструкция более подобна современным упругим системам и, по существу, является активно уравновешенным пространственным каркасом.

Характерным элементом готического каркаса является устой из аркбутана и контрфорса.

При системе нервюрных сводов, локализующих распор, стена все более теряла свое значение для устойчивости свода и увеличивалась роль контрфорса. В однопролетных зданиях и вертикальные, и горизонтальные нагрузки можно было воспринять контрфорсом. В трех - пятинефных базиликах готические строители отделяют контрфорсы от опор среднего нефа. В качестве соединительного элемента вводится наклонная полуарка - аркбутан, передающая усилия распора от нервюр главного свода на контрфорс.

Расчлененный на два элемента, устой соответствует направлениям основных усилий. Его сечение сильно развито в плоскости приложения распорных сил.

К усилиям от главного свода прибавляются усилия от сводов боковых нефов, и для обеспечения устойчивости контрфорса его сечение уступами увеличивается книзу, где образуются самые большие напряжения. Устойчивость контрфорса увеличивается также нагрузкой его сверху объемами башенок - пинаклей. В пятинефных храмах аркбутаны часто состоят из двух пролетов с промежуточной опорой и пинаклем.

Вынесенные наружу акрбутаны облегчают стену, создают возможность обильного освещения главного нефа через проемы в его боковых стенах. Оставленные открытыми аркбутаны стали неотъемлемым элементом архитектуры готических построек.

В поисках наибольшей жесткости и устойчивости системы, а также наилучшей точки приложения сил, аркбутаны в различных постройках делались разной формы и с неодинаковым наклоном. С развитием готического храма аркбутан получал большую жесткость и устойчивость путем постановки его под более острым углом к вертикальной опоре, т. е. приближением его наклона к направлению линий давления в своде.

Готическая архитектура знаменует собой огромный подъем мастерства каменотесов. Для возведения зданий использовался местный природный камень, а в северной Германии, Нидерландах, некоторых районах Ломбардии и Южной Франции - также и кирпич. Из камня выкладывались не только стены, но и тонкие колонны, своды и все остальные элементы зданий; кроме того, из камня высекались узорчатые оконные переплеты и другие художественные детали. Кровельным материалом служили шифер или обожженная черепица.

В готическую эпоху преобразуется и конструкция крыш. В романской архитектуре стропильная система, поддерживающая кровлю, часто опиралась на свод, давая ему существенную дополнительную нагрузку. Готические мастера полностью отходят от этой конструкции, создав стропильную ферму, независимую от свода и опирающуюся на стены. Система прямоугольных стропил сочеталась с криволинейными деревянными арками, составлявшими, подобно нервюрам в каменных сводах, конструктивный каркас деревянных сводов. Деревянные конструкции получили широкое применение в массовом типе так называемого "фахверкового" жилого дома.

Следует отметить также использование металла и стекла в готических конструкциях. Помимо широкого строительного применения для деталей крепления (гвозди, анкеры, скобяные изделия и т. п.) в XIII-XIV вв. металл применяется в декоративных целях (решетки, шпили, флюгеры и т. п.). Из свинца, помимо кровли и прокладок в швах каменной кладки, стали делать переплеты витражей, а также различные накладные украшения. Увеличилось и производство листового стекла для заполнения колоссальных окон готических зданий. Началось изготовление стекла крупного размера.

Общий уровень архитектурно-строительных знаний XIII в. отчасти нашел свое выражение в капитальном энциклопедическом труде доминиканского монаха Винцента де Бове "Великое зерцало", состоящем из соединенных в три тома 83 книг, написанных на основе использования множества разрозненных трудов, принадлежавших авторам различных народов. Трактат во многом развивает и положения Витрувия.

Сохранившиеся источники дают основание утверждать, что имелись определенные методы вычисления размеров частей зданий и сооружений. Существовали строительные правила, писались трактаты по сводостроению и другим вопросам строительного искусства, интересовались зодчие и проблемами механики. Сохранились источники, говорящие о назначении размеров конструкций в соборах с учетом не только обычных нагрузок здания, но и сотрясения от колокольного звона, дающего специфические вибрационные нагрузки.

В готической архитектуре возведению здания обычно предшествовал проект. Если в романский период достаточно было схематического наброска с размерами, фиксирующего общие пожелания заказчика, то проект готического времени, как об этом свидетельствуют сохранившиеся материалы по строительству Страсбургского и Кёльнского соборов, уже представлял собой выполненные на больших листах пергамента чертежи, на которых сравнительно точно были определены основные конструктивные и архитектурные элементы здания

С XII в. одновременно с развитием сводов для культовых зданий все более развивается и строительство каменных мостов, в которых, как правило, применялись цилиндрические своды (или бочарный свод) " Самым смелым решением конструкции моста в средние века и одним из выдающихся достижений того времени был большой мост через р. Адда в Треццо (в Северной Италии, 1370--1377 гг.), который состоял из цилиндрического свода пролетом почти 72 м и высотой около 22 м. Его пролет был превзой ден лишь в современных ллостах из металла и железобетона.