Борис Николаев - Физические начала архитектурных форм

Эти явления играют весьма важную роль в частях, подверженных разрыву, и главными образом в стропилах. Дело в следующем:

Уже не говоря, что мы игнорируем в наших расчётах упругое последействие, которое несколько видоизменяет форму, а с нею и распределение усилий, мы очень мало обращаем внимания на то, что постоянно приходится считаться с изменениями тем-пературы, от которых в нашем климате мы за¬щититься не можем. Между тем, изменения прочности сооружения, вызываемые колебаниями температуры, и накопляемые с течением времени, заслуживают серьёзного внимания.

Представим себе стропильную ферму, для просто¬ты состоящую из двух стропильных ног и затяж¬ки длиноюL. Положим, что после некоторого колебания равновесие установилось, и при распоре H затяжка стала длиноюL+l.

Тогда всякое понижение внешней температуры вызовет укорочение стропильных ног, между тем как длина затяжки, обогреваемой теплотою потолка, оста¬нется прежняя.

Это укорочение стропильных ног вызовет их осадку, уменьшение угла наклона, а следовательно и увеличение распора.

Увеличение распора вызовет добавочное удлинение в затяжке, что в свою очередь увеличит осадку и распор и т.д., до равновесия.

В лаборатории С.-Петербургского университета свинцовая горизонтальная труба, служившая долгое вре¬мя для опытов по определению коэффициента теплового расширения, удлинилась приблизительнона 1/100 своей первоначальной длины.

Это объяснимо разностью температур внешней и внутренней, так как трубка нагревалась внутри го¬рячей водой. Раньше нагревающаяся внутренняя стенка вытягивала ещё холодную наружную, а когда прибор охлаждался, то трубка уже не могла сокращаться до первоначальной длины, потому что часть тепловой энер¬гии терялась на механическую работу.

Так как минимум температуры, вообще говоря, будет обусловливать максимум напряжения, то есть вероятность объяснить странное на первый взгляд восточное предание, что наклонные башни и минареты падают под утро.

Катастрофа в Венеции случилась также ранним утром, т.е. во время, близкое к минимуму суточной температуры.

Если же на тело, например в конструкции, действуют внешние усилия, то видоизменения формы, ко¬нечно, будут ещё больше, так как эти усилия в одном случае будут прикладываться к частичным усилиям с плюсом, а в другом с минусом.

Кроме того, в частном случае, в деревянных стропильных системах величина деформации ещё более увеличивается вследствие практикующегося обычая подтягивать затяжку кверху. Это, ослабляя в первый момент её натяжение, увеличивает расстояние между точками опоры, а следовательно и распоре, а следовательно в конце концов увеличивает напряжение затяжки.

Таким образом, это подтягивание производит действие как раз обратное ожидаемому усилению стропил.

Кроме того, в деревянных стропилах, помимо термических изменений, существуют ещё изменения формы вследствие колебаний влажности, такого же характера, как и под влиянием изменений температу¬ры, что, конечно, только увеличивает деформацию.

В частном случае не лишнее обратить внимание на небезызвестные в своё время стропила Московского экзерциргауза ввиду давности его постройки. По сделанному мною приблизительному (по мелко¬сти масштаба имеющегося у меня чертежа) расчёту, там при пролёте в 12 сажень стропильная затяжка испытывает разрывающее напряжение в 54 пуда на кв. дюйм.

Это напряжение близко к пределу упругости, рав¬ному для сосны 100 пуд. на кв. дюйм. В местах же стыков брусьев, образующих затяжку, есть ве¬роятность, что напряжение переходит за этот предел.

Не мешало бы ввиду того, что в этом здании бывают большие скопления народа, и что материал, из которого сделаны его стропила, вероятно, уже вышел из табличных коэффициентов прочности, сде¬лать точные обмеры этих стропил и расчёт их.

Такой расчёт, даже если бы он дал благоприятные результаты, был бы действием всё-таки более целесообразным, чем те недоумения и пререкания о причинах, которые обыкновенно возникают после всякой случившейся катастрофы.

II. Архитектурные пропорции.

В № 45 1904 года журнала "L'Architecture" по¬мещена статья архитектора Форэ (Р. Fаuré): "Архитектура-музыка. Рациональная система пропорции". В этой статье г. Форэ, указывая сначала на давно уже установленную связь между архитектурой и музыкой, как искусствами не подражательными и пользующи¬мися ритмом, и делая краткий обзор существующих теорий пропорций, предлагает свою систему.

Эта система является в сущности дальнейшим развитием системы равносторонних треугольников, предложенной Виоле ле Дюком. Нововведение г. Форэ заключается в том, что он делит равносторонний треугольник на два треугольника с углом в 30° при вершине и прямоугольник, делящийся диагональю на два таких треугольника, кладёт в основание своей системы. Для "анализа" архитектурного произведения он разбивает рисунок на такие прямоуголь¬ники, располагая их,

смотря но обстоятельствам, го-ризонтально или вертикально. И на основании многих анализов приходит к заключению, что композиции, удовлетворяющие глазу в смысле пропорций, удовлетворяют в то же время и такой разбивке на прямоу¬гольники с отношением сторон 1 : √3 или на тре-угольники с углами в 30°, 60° и 90°.С этой системой автор познакомил Гарнье, по¬казавши ему "анализ" Большой Оперы. Гарнье был заинтересован и высказал г. Форэ:

"я признаю вместе с вами, что художники имеют особенную манеру видеть… и что вы её разгадали".

"Видимые пропорции, будучи геометрического порядка, всегда одни и те же для всех времён, у всех народов. Их знать – не значит ли знать, откуда возникло наше эстетическое чувство формы?" – так заключает свою статью г. Форэ.

Эта теория г. Форэ, обнародованная "L'Architecture", как новинка, для многих из русских архитекторов представится вещью давно знакомой. В этом направлении работал покойный ректор Академии Художеств Д.И. Гримм. Результаты, к которым он пришёл, весьма близки к тем, к которым пришёл г. Форэ. Разница заключается лишь в том, что Д.И. Гримм, кроме прямоугольника с отношением сторон 1 : √3, применял и его производные,

например, окружность, построенную на его диагоналях и квадрат касательный этой окружности н т.п., благо¬даря чему совпадение форм получается более полное. Эта работа Д.И. Гримма уже в 1890 году появи¬лась в печати, а ещё раньше этого вошла в состав курса, читанного в Академии Художеств. Для нагляд¬ности, на приложенных рисунках приведены "анали¬зы" Д.И. Гримма и г-на Форэ.

Конечно, возможно совпадение, но возможно и то, что идеи Д.И. Гримма не были безызвестны г-ну Форэ, завезённые кем-нибудь из наших архитекторов в Париж. Если же это действительно совпаде¬ние, то следует признать, что совпадение может ока¬заться возможным не только на верных путях, но и на весьма сомнительных.