Распределение нагрузки
Техническим прорывом архитекторов готики явилось их открытие нового способа распределения нагрузки. (Любое свободностоящее здание испытывает два вида нагрузок: от собственного веса (включая перекрытия) и погодные (ветер, дождь, снег). Затем оно передает их вниз по стенам — к фундаменту, нейтрализуя затем в земле. Именно поэтому каменные здания строятся более основательно, чем деревянные, так как камень, будучи тяжелее древесины, подвергается большей угрозе обрушения в случае ошибки в расчетах). В романской архитектуре, отчасти являющейся наследницей древнеримской, несущими частями здания были все стены целиком. Если архитектор желал увеличить размер свода, то таким образом увеличивался и его вес, и стену приходилось утолщать, чтобы она могла выдержать вес такого свода.
Восточный фасад собора Парижской Богоматери. Отчетливо видны «ножки»-аркбутаны, отходящие от стен абсиды
Решающей для развития готики стала догадка, что вес и давление каменной кладки могут концентрироваться в определенных точках, и если их поддержать именно в этих местах, другим элементам постройки уже не обязательно быть несущими. Так возник готический каркас — хотя предпосылки для него появились несколько ранее:"Исторически этот конструктивный прием возник из усовершенствования романского крестового свода. Уже романские зодчие в некоторых случаях выкладывали швы между распалубками крестовых сводов выступающими наружу камнями. Однако такие швы имели тогда чисто декоративное значение; свод по-прежнему оставался тяжелым и массивным".
Отличия в работе конструкций | |
Романика | Готика |
|
|
Нагрузку передают стены по всей длине собора | Нагрузку передают элементы каркасной конструкции, равномерно распределенные по периметру здания |
Колонны не имеют особенного значения | Колонны вместе с контрфорсами и аркбутанами — главные несущие элементы здания |
Толстые массивные стены, толщиной в несколько метров, несут нагрузку | Тонкие стены, возведенные между колоннами, являются ненесущими перегородками |
Небольшие объемы здания | Собор может иметь колоссальный размер |
Потолки не очень высокие | Своды очень высокие |
Окна небольшие, так как прорезают несущую стену и не должны уменьшать ее несущую способность | Окна могут занимать весь простенок между колоннами, вместо перегородки |
Все помещения разграничены между собой массивными стенами, простенками и колоннами | Помещения визуально объединены в одно целое благодаря тонкости опорных колонн |
Аркбутаны Страсбургского собора
«Нервюрный свод был значительно легче романского: уменьшались и вертикальное давление, и боковой распор. Нервюрный свод своими пятами опирался на столбы-устои, а не на стены; распор его был наглядно выявлен и строго локализован, и строителю было ясно, где и как этот распор должен быть „погашен“. Кроме того, нервюрный свод обладал известной гибкостью. Усадка грунта, катастрофическая для романских сводов, была для него относительно безопасна. Наконец, нервюрный свод имел еще и то преимущество, что позволял перекрывать пространства неправильной формы»[1].
Таким образом, конструкция сильно облегчается за счет перераспределения нагрузок. Прежде несущая, толстая стена превратилась в простую легкую «оболочку», чья толщина больше не влияла на несущую способность здания. Из толстостенного здания собор превратился в тонкостенный, но зато «подпертый» по всему периметру надежными и элегантными «подпорками».
Кроме того, готика отказалась от полуциркульной, обычной арки, заменяя её везде, где только можно стрельчатой. Использование стрельчатой арки в сводах позволяло уменьшить их боковой распор, направляя значительную часть давления прямо на опору — причем, чем выше и заостреннее арка, тем меньше она создает боковой распор на стены и опоры. Массивный свод заменился ребристым сводом, эти ребра—нервюры диагонально перекрещивались и воспринимали нагрузку. Пространство между ними заполнялось простой запалубкой — легкой кладкой кирпича или камня.