Строительное дело. II. Строительное искусство

Строительное дело. II. Строительное искусство. 1. Строительное искусство на первых стадиях развития человечества служило лишь для устройства крова и для защиты от непогоды и от нападения животных и врагов. Затем возникают постепенно потребности иного порядка — появляется необходимость улучшить пути сообщения для облегчения сношений между отдельными общинами и племенами, и строительное искусство начинает постепенно применяться при постройке путей сообщения сперва сухопутных, а затем и водных.

По мере открытия человеком металлов возведение разных сооружений становится постепенно все более и более совершенным. Если первобытный человек довольствовался лишь улучшением естественных жилищ (пещер, каменных природных навесов), то последующие поколения начинают уже пытаться сооружать себе жилища из мелкого леса (колья, сучья, лыко и т. п.), с применением ремешков из кож убитых ими животных.  Строительное  искусство, пользующееся вначале при обделке строительных материалов каменными инструментами, постепенно начинает применять инструменты из бронзы, а затем и из железа. Первым каменным материалом служат каменные глыбы разных величин, оставленные на местах при отступлении ледникового покрова. Несколько глыб устанавливались вертикально, и на них укладывалась в виде кровли одна большая каменная глыба. После того как вертикальные глыбы были установлены и врыты в землю, они на время обсыпались до верха землей, по которой сбоку по наклонной земляной насыпи втаскивалась и укладывалась на первые глыбы одна большая глыба, а затем насыпанная земля убиралась прочь. По мере развития умения обрабатывать камень начинают появляться примитивные сооружения из полированного камня.

Черт. 1.

Древние, не обладая механическими приспособлениями, но в то же время, стремясь к сооружению грандиозных памятников, тем не менее, находили способы для выполнения этих замыслов.

Черт. 2.

На черт. 1 показано постепенное поднятие громадных каменных глыб. При массовом труде рабов и возможности затрачивать на сооружения очень большие промежутки времени,  древние строители с помощью большого числа длинных рычагов поднимали массивы путем постепенного нагружения больших плеч этих рычагов (М). После поднятия камня на возможную высоту (N) под него подводили каменные подкладки (N') и возводили земляную насыпь на всю высоту поднятия камня: затем перемещали кверху рычаги и продолжали работу далее (М'). На черт. 2 показано размещение архитравных камней античных, построек. Воздвигнутые колонны временно засыпались доверху землей, по поверхности которой перемещались по каткам большие каменные монолиты.

Черт. 3.

Черт. 3 показывает примененный 30 веков тому назад египтянами способ перевозки и воздвигания двух Луксорских обелисков, вытесанных в каменоломнях Асуана в верхнем Египте и водруженных в Гелиополисе, близ Каира, в  храме Озириса; размеры и вес этих обелисков, получивших название «игл Фараона», столь велики  (вес — 182 540 кг; высота — 21,03 м; сечение на верху — 1,55 м х 1,55 м и внизу — 2,45 м х 2,45 м), что манипуляция с ними и в настоящее время при значительном  богатстве монтажных средств представляла бы немалые затруднения. На чертеже виден обелиск (А), отделенный от скалы бронзовыми клиньями; при  обтеске граней обелиска применяли шнур; грани имеют изогнутую форму согласно направления провисшего шнура. Плиний указывает, что обелиски были доставлены с верховьев Нила в Гелиополис водой, будучи подвязаны между барками (В); при этом, погружаясь в воду, они теряли более одной трети своего веса. На чертеже далее показано поднятие обелисков при помощи рычагов.

Черт. 4.

Под поднятые таким образом монолиты обелисков подсыпалась постепенно земля в виде наклонных  плоскостей, а сами обелиски с укрепленными под ними  деревянными полозьями (черт. 4) свозились вниз, где снова поднимались на высоту наклонной насыпи, чтобы снова быть свезенными вниз. Повторяя этот прием много раз, строитель перемещал обелиски по суше до места их назначения.

Черт. 5.

Для установки обелисков вертикально применялся способ, показанный на черт. 5; сперва делалось в насыпи углубление, в которое опускали подошвы обелисков до вертикального их положения, причем на заготовленные заблаговременно фундаменты и цоколя  были положены мешки с песком. Мешки опорожняли, отрезали нижние концы полозьев, и обелиски садилась на цоколь; в последнюю очередь развязывали мешки с песком, помещенные в борозде, где они порожние и оставались.

Первобытный человек пользовался также искусственными необожженными камнями, изготовленными из мягкой глины, а в некоторых местах найдены даже  фундаменты из естественных камней на глиняном растворе. Много позже появляются глиняные обожженные искусственные камни. В зависимости от условий местности и наличия на месте того или иного материала развиваются и различные приемы строительного искусства. В местностях, где ледниковый период оставил глыбы камня и где скалы выходят на земную поверхность, — там найдены сооружения, воздвигнутые из камня (Франция, Англия, Скандинавия, Северная Америка, Индия, Кавказ, Египет). Местности с сухим климатом, бедные камнями и лесом, но богатые глинистыми отложениями, являются колыбелью сперва сырцового, а затем и обожженного кирпича, в них постепенно появляются сводчатые сооружения, выполняемые вследствие отсутствия леса, по возможности, без подмостей и кружал (Персия, Ассирия, Вавилон, Египет). Родиной сводчатых конструкций (купола и коробчатые своды) являются Египет, Ассирия, Персия. В то время, как другие народы древнего мира еще переживали каменный век и возводили примитивные сооружения, в Египте и Вавилоне было уже положено начало более совершенному строительному искусству. В Египте уже 6000 лет тому назад воздвигались грандиозные пирамиды. Строительное  искусство Нового света содержит много общих форм и конструкций с таковыми Старого света. Даже применявшиеся в Халдее строительные растворы на извести и из извести и пепла обнаружены и в американских древнейших постройках. В Ассирии, Вавилонии (позднее Халдее), а затем в соседней с ней Персии, расположенной на глинистых безлесных плоскогорьях, развивается строительное искусство из сырцового и обожженного кирпича (см. ассиро-вавилонское и персидское искусство). Раствором для кладки служили глина, известь, гипсовые растворы и асфальт. Для перекрытия применялись цилиндрические своды полукруглой, высокой, овальной и стрельчатой формы, а также своды купольные, сферические, как на круглом основании, так и квадратном, с применением парусов для перекрытия пространства между сторонами квадрата и вписанной в него и возвышающейся над стенами полусферой. Паруса эти, сперва конические (тромпы), постепенно приобретают форму сферическую. Насколько высоко стояло строительное искусство в Вавилоне за 600 лет до н. э., видно из того, что там существовали кирпичные дома до 6 этажей, а под р. Евфратом был сооружен сводчатый тоннель шириной в 4,9 м и высотой в 3,9 м; стены этого тоннеля толщиной в 6,5 м были покрыты слоем асфальта в 2,06 м. Тоннель был выкопан в течение 7 дней с отводом воды р. Евфрата в квадратный бассейн глубиной 11 ½  м и со сторонами длиной по 57 м. Кроме тоннеля был тогда же еще построен через р. Евфрат мост длиной в 945 м и шириной в 10 м. Эти два грандиозные сооружения должны считаться первым тоннелем под дном реки и первым большим мостом. Древние применяли также конструкции, которые могут служить как бы прототипом современного железобетона; эти конструкции были выполнены из сырой глины с проложенными в ней деревянными брусьями для связи (черт. 6).

Черт. 6.

На дальнейший ход развития строительного искусства имеют особое влияние Греция и Рим, причем религиозный культ и общественный строй этих государств создают здания особого назначения и вырабатывают для них соответственные формы и приемы их выполнения. Воздвигаемые храмы вначале служат как для религиозных, так и дли гражданских потребностей. Позднее постепенно последовало отделение храма от места политических и судебных собраний, которые сперва происходили под открытым небом, но со времен сурового Катона для них стали воздвигать крытые базилики. С развитием Римской империи начинают воздвигать грандиозные термы, вмещавшие в себе бани, залы для игр и библиотеки.

Для этих зданий потребовались приборы для отопления помещения и для подогревания воды; кроме того, водостоки и дренаж для отвода стоялых вод.

Черт. 7.

Римляне, считавшие обилие воды первейшей необходимостью больших городов, построили водопроводные сооружения; греки пользовались для проведения воды желобами, уложенными с непрерывным уклоном, римляне же стали применять для водопровода свинцовые трубы, а через долины строили специальные мосты, акведуки (см. водоснабжение и водопроводы, Х, 579/80). При проведении путей сообщения и управляемых ими  провинциях римляне строили деревянные и каменные арочные мосты (черт. 7 и 8, см. также мосты, XXIX, 376³/77³). Для устройства металлических стропил они применяли бронзу и придавали отдельным частям этих стропил сечение в виде буквы Т, каковой профиль был введен в современное строительное искусство для железных стержней значительно позже.

Черт. 8.

Что касается до способа выполнения самих построек, то в нем постепенно происходили существенные изменения. На востоке применялась кладка из тесаного камня на растворе, причем самим камням придавали скульптурную обработку, тогда как на западе господствовала  кладка из тесаного камня насухо. Кроме того, на востоке помещения имели плоские покрытия, покоящиеся на колоннах, которые, таким образом, имели конструктивное значение, на западе же помещения перекрывались сводами, колонны зачастую имели лишь декоративное значение. На западе, кроме того, преобладала конструкция из мелких материалов на растворе с декоративной  облицовкой, между тем, как на востоке декоративная отделка достигалась скульптурной обработкой самих конструктивных частей. В римских конструкциях каменных тесаных сводов встречалось мало, но зато материалом для выполнения сводов служил мелкий камень или кирпич, положенный на растворе горизонтальными рядами (не клиньями). Точно так же возводились и стены. Нередко своды возводились в виде сводчатых ребер с заполнением между ними вышесказанной кладкой из мелкого материала. Крепость римских растворов объясняется применением вулканической пуццоланы.

Черт. 9.

Христианство, а затем нашествие варваров на цивилизованные государства, возникшие на месте древних Греции и Рима, не могли пройти бесследно для архитектуры и тесно с ней связанного строительного искусства. Первое время христиане не имели своих храмов и для религиозных  собраний пользовались частными жилищами и покинутыми каменоломнями, и лишь по прошествии трех  веков стали создаваться храмы, ближе примыкавшие по форме и размерам к общественным помещениям,  чем к тесным дохристианским святилищам, вооруженным для хранения изваяния божества (см. древнехристианское искусство). Христианское строительство, унаследовав приемы запада и востока, дало два течения. А эти последние в свою очередь в дальнейшем дали начало двум направлениям: одно из них — строительство латинское, византийское и армянское, находившееся в большой преемственной связи с античным, подвергшееся позже разгрому азиатских выходцев; и другое — строительство романское и готическое,  возникшее под влиянием приемов, занесенных волной переселения народов. На латинском западе церковные сооружения покрываются плоскими конструкциями, и в них отчасти применяются купольные покрытия; в византийских же зданиях применяются цилиндрические своды персидской конструкции, крестовые и парусные своды, а также купольные своды с применением конических парусов-тромпов (см. византийское искусство). В этих зданиях уже встречаются железные связи для укрепления стен против действия растворов (черт. 9). Армянские и славянские храмы (черт. 10), выполненные почти исключительно из камня, покрыты сомкнутыми купольными коническими сводами, с применением сферических парусов и перекрещивающихся арок. Попутно с развитием строительного искусства при сооружении христианских храмов, оно развивается также при возведении мусульманских мечетей, в которых появляются своды, состоящие из основного каменного скелета из отдельных ребер (нервюры), на которых удерживаются заполнения, кроме того в этих постройках применяются стрельчатые арки (см. арабское искусство). Эти конструкции тем особенно интересны, что они были занесены на запад при мусульманском движении и дали основание новым формам и конструкциям, легшим в основу сперва романских, а затем готических построек.

Черт. 10.

После периода нашествия варваров, в течение которого развитие строительства замерло, наступает сперва паломничество на восток, а затем эпоха крестовых походов. Вместе с тем закладываются на западе основы муниципальной жизни; появляются новые потребности, вызывающие повое развитие строительного искусства. Крестоносцы знакомятся с восточными формами  и приемами строительного искусства и переносят их к себе на родину. Сперва возникают приемы подражания (романская школа), в которых структура является триумфом логики в искусстве; каждая часть сооружения превращается в особый орган с определенными функциями, а не является простым подражанием какой-либо традиционной модели. В сводчатых конструкциях, заимствованных из восточных приемов, нервюрная система (черт. 11), несущая всю нагрузку от запалубок заполнения между нервюрами, сосредоточивает все силы в определенных местах, тогда как при прежних сводах силы были как бы рассеяны или распределены по всей конструкции. Такой прием в готическом искусстве делает ненужными сплошные глухие стены и дает место широким отверстиям, стремлению вверх и устройству сравнительно тонких и высоких  колонн. Вошедшая в применение в романскую эпоху кладка из готовых, совершенно обтесанных камней является безусловным правилом в готическую эпоху, где уже более не встречается применявшаяся ранее обтеска камней после укладки их в стены. Для укрепления наружных степ и для достижения большей их устойчивости начинают устраиваться сперва контрфорсы, расположенные внутри здания; затем эти контрфорсы выдвигаются для выигрыша места и большего их использования внаружу (черт. 12) здания; и наконец, для большего использования, как самой кладки, так и занятой зданием площади, наружные грани контрфорса начинают соединять стенами, устраняя при этом стену между внутренними гранями контрфорсов; другими словами, захватывают контрфорс снова внутрь здания (ср. готический стиль).

Черт. 11.

С романской эпохи строительный раствор начинает служить не только, как у римлян, лишь связующим материалом, но и становится элементом для передачи и распределения давления между рядами кладки. При этом особенно понятно стремление избегнуть тески камня в стене, так как такая операция могла бы вызвать сотрясение в кладке и расслаивание раствора. Точно так же применявшаяся римлянами монолитная кладка стен и сводов из мелкого камня или кирпича на растворе и даже из извести и песка начинает в романскую эпоху заменяться кладкой из отдельных камней, связанных раствором; сводчатые конструкции при этом начинают возводить из клинчатых камней.

Черт. 12.

Существенное влияние на приемы строительного искусства имело различное социальное положение рабочих во времена римского владычества и в период феодальной эпохи. Во время римского владычества, при хороших путях сообщения и организованном труде рабов, не было затруднений в перевозке материалов и больших количествах и в применении их при сооружениях; при этом могла быть выполнена самая широкая программа, лишь бы она была достаточно проста и лишь бы работа не носила характера субъективного труда, недоступного толпе рабов. Другое положение возникает в феодальную эпоху, когда общественное расчленение ограничивало размеры  крепостного труда, а отсутствие дорог затрудняло перевозку материала. Теперь подносится только необходимый для стройки готовый, обработанный материал, без излишних непроизводительных запасов. При этом меняется и характер труда рабочих, изготовляющих теперь отдельные штучные камни для сложения всей конструкции.

В готических конструкциях, для придания им устойчивости,  кроме контрфорсов применялись еще особого рода арки, назначение которых заключалось в передаче сил, приложенных в верху средних стен, на наружные, в более пониженную точку. Арки эти, имевшие лишь значение упоров и возникшие еще в романских конструкциях взамен деревянных подпорок, получили широкое применение в готическом искусстве, где они получили название аркбутанов (см. черт. 13).

С широким распространением контрфорсов и аркбутанов применение железных связей в готических конструкциях уже не встречается.

В последующий затем период строительное искусство претерпевает мало существенных изменений; они касаются, главным образом, архитектуры, почти не затрагивая самых приемов выполнения работы. И только XIX в. с его новым общественным строем поставил перед строительством новые задачи. Начинается интенсивная постройка общественных и других сооружений, а также новых путей сообщения. Постройки эти создают неизвестные ранее приемы строительного искусства. Сооружения достигают таких размеров, что прежние материалы и приемы уже не могут удовлетворить ставящимся требованиям. Развитие технологии идет им навстречу и дает новые материалы; появляются последовательно: чугун, сварочное (кованое) железо и, наконец, литое железо и литая сталь. Эти материалы сначала удовлетворяют строителей, но дальнейшие запросы жизни приводят к открытию нового материала, железобетона, нашедшего в последнее время самое широкое применение.

Черт. 13.

Вследствие возрастающей дороговизны земельных участков, материала и рабочих рук, производящий затрату на постройку стремится возможно скорее начать эксплуатировать здание с тем, чтобы затраченный капитал скорее начал приносить проценты.

Это обстоятельство побуждает изыскивать такие приемы строительного искусства, чтобы период постройки был насколько возможно короток.

Черт. 14.

Кроме того, производящий постройку стремится возможно выгоднее использовать площадь застройки, так, чтобы большая часть участка была под полезной площадью и чтобы, следовательно, стенами было занято меньше места. Эти обстоятельства побуждают в короткий строительный период возводить очень высокие здания с весьма тонкими стенами. Такие постройки требуют особых приемов строительного искусства, состоящих в выполнении железного остова, одетого кирпичной кладкой. К сказанному необходимо добавить, что такие постройки должны быть вполне огнестойки, так как катастрофа от пожара в таких громадных зданиях сопровождалась бы большим числом жертв и громадным убытком.

Черт. 15.

Для сооружения таких высоких построек в Америке в 1890 г. прибегли к конструкции, получившей название скелетной; она состоит ив жесткого металлического остова, принимающего нагрузку от внутренних легких стен и от всех междуэтажных покрытий: наружные же стены, скрепленные для устойчивости с остовом связями (анкерами), несут лишь только свой собственный вес, а потому могут быть сделаны более тонкими, чем в обычных сооружениях. Однако, эта конструкция разрешила задачу не полностью, так как наружные стены оказались все же слишком толстыми и занимающими много дорогого полезного места. Для дальнейшего сокращения толщины наружных стен стали возводить такой остов и давать такую конструкцию стенам, чтобы полный их вес так же, как и вес внутренних стен и всех междуэтажных перекрытий, тоже воспринимался железным остовом. Конструкции эти названы каркасными (cage construction, черт. 15); они тоже состоят из жесткого железного остова, но несущего не только вес внутренних стен и междуэтажных перекрытий до крыш включительно, но и вес наружных стен; потому толщина наружных стен каркасных зданий может быть доведена до размера, требуемого только климатическими обстоятельствами, а не условиями прочности. В каркасной конструкции весь остов состоит из вертикальных жестких прочных железных стоек, идущих во всю высоту здания от фундамента до кровли и расположенных как по наружному периметру здания, так и внутри его; стойки эти, поддерживают горизонтальные балки, охватывающие здание по этажам по наружному его периметру и проходящие внутри его; балки эти поддерживают как перекрытие, так и стены, наружные и внутренние. Вертикальные пространства между стойками, а также горизонтальные пространства между балками заделываются камнем, кирпичом, бетоном; самый каркас также маскируется теми же материалами. Таким образом, наружные стены как бы висят на каркасе и могут быть сделаны во всю высоту здания снизу доверху не толще 300 мм. Выполненный, но еще не заложенный камнем каркас напоминает гигантскую клетку, что вполне оправдывает английское название этой конструкции (клеточная). Каркасные конструкции нуждаются в надежном укреплении стоек к фундаменту и в солидном устройстве ветровых связей.

Черт. 16.

В Нью-Йорке в августе 1911 года было начато и в январе 1913 г. окончено, в течение 16 месяцев, здание Woolworth (фамилия домовладельца) Building. Здание это каркасного типа о 55 этажах и высотой в 235 м; оно только на 65 м ниже Эйфелевой башни. Расположено оно в нижней части Нью-Йорка на главной  улице Бродвей и, кроме того, двумя своими боковыми фасадами выходит на улицу Барклай и Парк-Плэс. Оно заложено при помощи 69 кессонов, диаметром до 5,5 м, на скале, залегающей под плывуном на глубине 33 м, на 22 м ниже горизонта воды. Здание (черт. 14) состоит из нижней части, имеющей в плане вид буквы П, и верхней, имеющей вид массивной башни и составляющей продолжение центральной части средины нижней стройки. Все здание построено в готическом стиле, а каменные детали карнизов и прочих украшений являются подражанием Notre-Dame в Париже. Здание по Бродвею имеет 47 м, а по двум другим улицам по 60 м, в нижней своей части имеет два крыла по 31  этажу; дворик между ними имеет размеры 29 м х 10 м. Вся нижняя часть здания имеет высоту 122 м; ниже, под поверхностью земли помещаются еще два подвальных этажа. Средняя часть нижней части здания вместе с верхней частью его, составляющей продолжение первой, укреплена мощными ветровыми связями, имеющими внизу тип арочных, а выше — балочных железных жестких связей. На все здание (скелет и связи) пошло 18 144 тонн железа. В здании имеется 4 лестницы, 2 грузовых лифта и 24 пассажирских лифта. При расчете здания была допущена нагрузка на скалу в фундаменте 17 кг на кв. см. Нагрузка подвального и первого этажей - 700  кг  на кв. м. Нагрузка всех прочих этажей —  380 кг на кв. м. Горизонтальная нагрузка от ветра в 150 кг на кв. м. Пять нижних этажей облицованы гранитом, а выше — терракотой, причем заполнение каркаса сделано полыми жжеными кирпичами толщиной в 200 мм. Полы подвальных и первых этажей сделаны железобетонные, толщиной в 125 мм. Они служат горизонтальными, скрепляющими весь остов диафрагмами. Все верхние полы — обычные для Америки, из полого жженого фасонного кирпича по железным балкам. Это здание, как и все небоскребы Америки, предназначено для контор.

Черт. 17.

Вследствие стремления возможно более сократить время, затрачиваемое на передвижение, и избегнуть большого числа вагонов и экипажей на улицах больших городов, современное строительное искусство вынуждено не только прокладывать усовершенствованные пути сообщения, но и переносить их в больших городах под горизонт улиц и даже опускать их ниже дна рек (Гудзон, Темза, Сена и др.). Условия современной жизни: развитие крупной промышленности, дороговизна, стремление к заработку, удобствам, культурным развлечениям, медицинской помощи, образованию, — все это ведет к тому, что население стремится переселиться в города, которые сосредоточивают до 60%—80% всего населения. Такая скученность ведет к антисанитарным условиям и развитию смертности до 30‰. В связи с этим появляется стремление создать такие сооружения, которые уменьшили бы отрицательные стороны скученности населения; появляется, таким образом, санитарная техника. К этой отрасли относятся рациональное устройство водопровода и канализации (см. водоснабжение и водопроводы и удаление сточных вод).

Черт. 18

2. К строительному искусству относятся следующие виды работ: земляные, каменные, деревянные, кровельные, штукатурные, малярные и стекольные. Перечисленные работы являются элементами строительного искусства в целом, занимающегося проведением дорог (грунтовых и железных), возведением водяных и приморских сооружений, постройкой мостов, зданий различных назначений со всеми их принадлежностями  (отопление, вентиляция, водопроводы, водостоки и т. д.). Не вдаваясь в изложение устройства целых сооружений, ограничимся элементами строительного искусства.

Черт. 19

Земляные работы производятся при проведении дорог и при копке котлованов для фундаментов под сооружения, а также при планировке местности. Под планировкой местности понимается выравнивание небольших возвышенностей и впадин тут же находящейся землей для придания естественной поверхности земли того вида, который поверхность эта должна иметь для каких-либо определенных целей. Для устройства фундаментов приходится выкапывать в земле соответствующие фундаменту канавы. При этом необходимо,  в зависимости от рода грунта, выполнить укрепления  земляных отвесных стенок; в некоторых случаях приходится канавы рыть с наклонными стенками (откосами). В разжиженном грунте бывает необходимо предварительно устроить досчатое шпунтовое ограждение, состоящее из взбитых в землю при помощи чугунной или деревянной бабы досок, плотно прилегающих друг к другу в шпунте, т. е. в одной доске сделан в боковом ребре паз (углубление), а в другой доске такое же возвышение (гребень), плотно входящее в паз.

Рис. 20

Рис. 21

Рис. 22

Рис. 23

При производстве земляных работ для проведения дорог необходимо предварительно должным образом выбрать направление дороги, назначить на местности продольную ось дороги, пройти по ней с измерением  цепью или стальной лентой, отметив кольями точки, отстоящие друг от друга на расстоянии 100 м (пикеты), и точки, находящиеся в перегибах поверхности земли  (в пониженных и повышенных местах); кроме того, должно измерить угломерным инструментом углы на поворотах дороги. Затем при помощи нивелира (см. ХIII, 256, прил. 10/11) и реек производят нивелировку всех отмеченных точек по оси дороги и чертят продольный профиль (черт. 16) дороги, на котором выписывают углы поворота и отметки точек по оси дороги. Потом на профиле наносят проектную линию дороги, к каковой должно привести найденную при помощи нивелировки земную поверхность. При этом проектная линия наносится так, чтобы уклоны (спуски и подъемы) были не круче допускаемых по условиям проезда по дороге, и чтобы количество земляных работ было возможно более выгодно. Потом при помощи несложных арифметических вычислений находят точки (нулевые), где поверхность земли пересекается с проектной, и для них вычисляют отметки. Затем высчитывают по всем пикетам и промежуточным точкам, сколько надо насыпать или срыть земли. Так как проезд по дороге в углах поворота должен быть плавным — идти по закруглению, то выбирают радиус закругления и по особым таблицам определяют точки (тангенсы), где закругление касается прямых участков оси пути. Все это наносят на профиль. При производстве земляных работ намечают на земной поверхности нулевые точки и тангенсы, ставят колья высотой в будущую насыпь и отмечают по несложному расчету границы работ: до какого места надо насыпать землю и с какого места надо срыть землю; излишек земли из выемки свозится в правильные призмы рядом вдоль дороги (кавальеры), а недостаток земли в насыпи берется из правильных канав, вырытых таким вдоль дороги (резервы). Вид насыпи (черт. 17) и выемки (черт. 18) показан на чертежах (поперечные профиля); откос и тех и других делается большей частью полуторный, т. е. так, чтобы заложение откоса (проекция) было в полтора раза больше его высоты. Внизу выемки проводят для отвода воды кюветы, а вверху на косогоре нагорную канаву для того, чтобы не пустить воду в выемку. Земляные работы при проведении дорог и каналов производят вручную лопатами, кирками, ломами, с отвозкой тачками, колымажками и грабарками (украинская телега) и при помощи вагончиков по легким рельсам или, наконец, вагонами и паровозом по обыкновенным тяжелым рельсам. Кроме работ вручную, работы производятся механически при помощи экскаваторов различных систем. Откосы земляных работ укрепляют дерном, обсевкой, мостовой, фашинами; последние служат также для укрепления слабых мест русла рек.

Фашинными работами (черт. 19) называется укрепление при помощи хвороста, кольев, камня; иногда делают как бы гигантские сигары, наполненные  камнем, или род тюфяков. Те и другие укладывают или опускают в реку в местах размыва.

Черт. 24

Каменные работы разделяются на работы из естественного камня и из искусственного каменного материала. Кладка из естественного камня бывает правильная, или тесовая, когда применяется камень, обтесанный кругом, правильной формы, и кладка бутовая, когда применяется камень неправильной формы в том виде, как он добыт из горы. Те и другие камни укладываются на строительном растворе, большей частью из смеси портландского цемента с песком.

Черт. 25.

Кирпичная кладка из обыкновенных строевых кирпичей (250х120х65 мм) возводится на строительном растворе из смеси песка с портланд-цементом, либо роман-цементом, либо с известью. Непременное условие кладки — это правильная разрезка (расчленение) всего массива кладки плоскостями, одна из которых перпендикулярна действующим в кладке усилиям, а другие две, перпендикулярные как между собой, так и к первым плоскостям, проходят, следовательно, параллельно действующему усилию. Кроме этого, в кладке должно быть соблюдено условие перевязи, заключающееся в том, что стыки (швы) в следующих друг за другом рядах не составляли бы продолжение друг друга. На черт. 20 изображена кладка стены толщиной в 2 ½  кирпича с показанием двух рядов кирпичей с соблюдением перевязи; на том же чертеже показана кладка прислонных четвертей для коробок двери и окна; на чертеже кирпичи, отмеченные диагонально, отрублены до ¾, а кирпичи, отмеченные крестом, отрублены на ½. Укладка половинок в трех-четверочных кирпичей производится для возможности выполнения правильной перевязи. На черт. 21 представлено два последовательных ряда с показанием укладки в острых и тупых углах стен неполных кирпичей. На черт. 22 и 23 представлено пересечение стен под прямым и под острыми углами. На этих чертежах неполные кирпичи заштрихованы, а трех-четверочные и половинки обозначены диагонально и крестом. Кирпичная кладка, облицованная штучными камнями (кладка с облицовкой) показана на черт. 24. Для удержания тонких (дорогих) облицовочных камней иногда их прикрепляют к кирпичному ядру при помощи железных скоб или анкеров, удержанных в кирпичной кладке железными штырями, продетыми в проушины анкеров; камни между собой соединяются пиронами (железные стержни). Облицовочным камням придается соответствующая архитектурная отделка.

Черт. 26.

Черт. 27.

Черт. 28.

К каменным работам относятся кладка стен, перемычек, арок и сводов. Арками называются каменные перекрытия проемов в стенах; плоская арка называется перемычкой. Своды перекрывают пространство. Те и другие удерживаются в равновесии, вызываемом в них распором, сжимающим камни с боков и не дающим им выпадать, из теса арки или свода вниз. Своды разделяются на цилиндрические и сферические. Первые имеют вид поверхности, образованной как бы от движения дуги, которая остается во все время движения сама себе параллельной. Вторые имеют вид поверхности, образованной как бы от вращения дуги вокруг оси вертикальной, иногда горизонтальной. К цилиндрическим сводам относятся также своды, образованные из частей основного свода. Если цилиндрический свод разрезан (черт. 25) двумя вертикальными плоскостями по диагонали подсводного пространства, то получится четыре четверти: две, отодвинутые на чертеже вправо и влево, называемые лотками, и две, оставшиеся на чертеже на месте, называемые распалубками. Из числа всего разнообразия цилиндрических простых и сложных сводов достаточно указать на следующие: 1) полуциркулярный свод (черт. 26), в котором взята полная полуокружность, 2) пологий свод (черт. 27), в котором взята небольшая дуга окружности; в них отношение подъема (стрелы) к пролету бывает 1/6 – 1/12, 3) сомкнутый, или монастырский свод (черт. 28), состоящий из 4 лотков; 4) лотковый свод (черт. 29), в котором одни лотки раздвинуты; 5) зеркальный свод (черт. 30), получающийся из предыдущего при помощи срезывания вершины; в этом своде средняя часть, плоская, поддерживаемая поддугами, называется зеркалом; 6) крестовый свод (черт. 31), состоящий из 4 распалубок.

Черт. 29

Черт. 30

Черт. 31

Черт. 32

Черт. 33

Из числа всего разнообразия сферических сводов достаточно указать следующие: 1) купольный свод, в котором полусфера или часть сферы опирается на стены, имеющие в плане вид кольца; 2) парусный свод (черт. 32), в котором вертикальными плоскостями срезаны в купольном своде боковые части. Верхняя часть сомкнутого свода называется скуфьею, которая поддерживается четырьмя парусами, имеющими вид сферических треугольников. Паруса могут также поддерживать целый купольный свод (черт. 33). Готических сводов громаднейшее разнообразие, их основная конструкция заключается в том, что через все перекрываемое пространство перекидывают сетку арок, по которым располагают легкое сводчатое заполнение. Ребра, образующие сетку, называются гуртами и нервюрами, а заполнения между ними запалубкой (черт. 34).

Черт. 34.

Своды обычно кладутся по временным деревянным (иногда железным) конструкциям, наз. кружалами, которым придают форму возводимого свода. Кружала обшивают сверху досками — опалубкой, — и ставят их на прочно и устойчиво укрепленные стойки (черт. 35, 36, 37, 38, 39); между стойками и кружалами помещают большей частью по два клина, которыми выправляют по высоте кружала и опалубку. Когда свод закончен (сомкнут), тогда после определенного времени его раскружаливают, т. е. ослабляют клинья, после чего кружала садятся вниз, а свод остается в пространстве навесу.

Черт.  35, 36, 37, 38, 39

Бетонная и железобетонная кладка возводится из бетона (см.) в формах и на опалубке. Сперва изготовляются формы согласно виду, какой должна иметь конструкция. Форма сперва набивается бетоном, а после полного затвердевания бетона разбивается. Для укрепления бетона, особенно в частях, где могут проявиться растяжения, укладывают железные стержни или проволоку-арматуру. На черт. 40 показана железобетонная конструкция междуэтажного перекрытия, поддерживаемого колоннами. В колоннах идут долевые стержни, взаимно связанные связями (схватками). На колонны опираются главные балки, поддерживающие второстепенные балки, несущие на себе плиту. В балках уложена арматура, спускающаяся к срединам балок и поднимающаяся к опорам их; на долевую арматуру надеты хомутки (бучели), расположенные гуще к опорам балок. В плите имеется две системы проволок: более густо уложенная – рабочая арматура, идущая перпендикулярно к второстепенным балкам; другая система проволок, более редко уложенная – распределительная арматура, идущая параллельно второстепенным балкам. Из железобетона могут быть выполнены почти все без исключения конструкции. Преимущество железобетона заключается, главным образом, в легкой исполнимости конструкции, огнеупорности и неизменяемости от сырости и газов, разрушающих железо.

Черт. 40.

Черт. 41. Черт. 42. Черт. 43.

Деревянные работы распадаются на плотничные, столярные и свайные. К плотничным работам относится выполнение разного рода построек и частей из дерева. Для сопряжения и взаимного соединения отдельных бревен и брусьев в целое сооружение применяются особого рода врубки и замки. Отдельные бревна или брусья соединяются так, что они составляют: одно — продолжение другого (наращивание), одну сплошную плоскость (сплачивание). Иногда бревна или брусья составляют друг с другом угол или пересекаются друг с другом. Наконец, делается из бревен сруб, составляющий стены. Из типичных и ходовых врубок необходимо указать: накладной замок с зубом (черт. 41); косой замок (черт. 42); наращивание с накладками на шпонках (черт. 43); из этих трех соединений первое в 7 раз слабее цельного бруса, второе в 9 раз слабее, а третье в 3 раза слабее цельного бруса на растяжение; поэтому наиболее рационально соединение шпонками. Сплачивание брусьев для усиления их, как балки на изгиб, показано на черт. 44 и 45. Соединение первое – зубьями – труднее для исполнения, чем соединение шпонками, поэтому в практике наиболее часто применяется последнее. Соединение под углом (простой зуб с шипом, черт. 46 и 47) применяется в стропилах (см. ниже).

Черт. 44 Черт. 45

Черт. 46

Рубка стен (вобло) в присеке (черт. 48, 49, 50) делается так, чтобы вырубка выполнялась в верхнем бревне с тем, чтобы вода не затекала в паз, а присек  (зуб) делается для большей прочности и для некоторого устранения сквозной щели.

Черт. 47

К столярным работам относятся поделки более мелкие (см. столярное дело).

Черт. 48, 49, 50

К свайным работам относится заколачивание (забивка) в землю круглых или плоских (шпунта) свай. Круглые сваи (большей частью сосновые 4—6 вершковые) ставятся либо как часть несущей конструкции (опоры мостов), либо для передачи давления или уплотнения грунта под основанием тяжелых ответственных построек. В первом случае сваи ставятся рядами, и забивают их в землю не на всю их длину (часть сваи в земле, а часть поверх земли), на них надстраивают верхнее строение деревянного моста. Во втором случае сваи забивают в землю вплоть до верха, и на них основывают фундамент нередко каменного моста. Я те и другие сваи должны быть забиты так, чтобы они могли выдержать нагрузку, на которую они рассчитаны. Низ сваи завастривается, и на него насаживают железный башмак с тем, чтобы конец сваи не сминался, а на вершину насаживают железный бугель (кольцо), чтобы голова сваи не разбивалась под бабой (черт. 51 и 52).

Черт. 51 Черт. 52

Железные работы. К ним относятся слесарные, кузнечные, котельные и чугунные работы. К слесарным работам относятся сравнительно мелкие работы по железу и стали без применения нагрева и сварки. К кузнечным работам (см.) относятся разного рода поковки из железа при помощи обработки и сварки железа в накаленном состоянии. К котельным работам относится обработка железных частей, сборка и соединение их при помощи заклепок; сборка балок, страпил, мостов. Заклепки представляют собой железные короткие стержни с головкой на одном конце. Раскаленные добела заклепки вводятся в приготовленные для них отверстия в соединяемых ими железных частях, высовывающийся конец стержня заклепки осаживается молотами, и ему придают форму полукруглой шляпки; еще перед охлаждением новая головка заклепки сглаживается особыми инструментами (обжимками). К чугунным работам относится отливка разных фасонных предметов  (колонн, труб, подушек) из чугуна.

Кроме перечисленных работ, относящихся к выполнению сооружений и их главнейших частей и конструкций, надо упомянуть еще о работах штукатурных, малярных, кровельных, стекольных, обойных, асфальтовых, печных. Все эти работы являются, главным образом, отделочными, поэтому о них в отделе строительное искусство в целом распространяться нет необходимости. (Ср. архитектура, IV, 34 и сл.).

Н. Лахтин.