От Древнего Египта до Средневековья — эволюция строительных технологий
Какие бы величественные и необычные здания ни создавались в наше время, многие строения древних цивилизаций поражают своей сложностью. Учитывая тот факт, что сейчас людям доступно гораздо больше технологий, остается непонятно, каким образом удавалось возводить сооружения со сложнейшей конструкцией. На некоторые вопросы уже найдены ответы. Но и сейчас ведутся споры по поводу строительных технологий прошлого.
Одним из самых величественных сооружений древнего мира по праву считаются пирамиды. Их создавали специально для захоронения царей. О том, как именно их строили, до сих пор спорят ученые. Из источников тех времен до нас практически ничего не дошло. Но многие сведения получены благодаря недостроенным пирамидам. Именно они позволили добыть полезную информацию о процессе строительства. Известно, что в основании пирамид лежат большие каменные блоки, которые к вершине уменьшаются в размерах. В недостроенных пирамидах или в разломах готовых можно увидеть, что между собой блоки кое-где скреплены раствором. Возведение таких огромных сооружений без специальной техники кажется немыслимым. Но в Древнем Египте пирамиды строили, используя большое количество людей и особые технологии.
Когда на полях заканчивались сборы урожая, большая часть населения страны отправлялась на строительство пирамид. Простых людей, не разбирающихся в строительстве, использовали для вырубки и доставки каменных блоков. По разным подсчетам ученых для создания одной пирамиды требовалось от 20 до 30 тысяч человек. Хотя пирамиду Хеопса строили 100 тысяч человек, если верить сведениям Геродота.
Поэтому неудивительно, что при раскопках были обнаружены поселки для строителей. Здесь они жили, целый штат поваров готовил для строителей пищу. В поселках также были найдены медеплавильные мастерские, где изготавливалось орудие для обработки камня. Также археологами был обнаружен некрополь — место захоронения простых рабочих и архитекторов. Последних хоронили с большими почестями.
Спорным вопросом остаются сроки строительства. Древнегреческий историк Геродот указывал две цифры: 10 лет занимало само строительство пирамиды и 20 лет к ней прокладывалась дорога, по которой доставляли каменные блоки. Но поскольку великий историк не знал египетского языка, его сведения могут быть ошибочными. Более точные данные — надписи на стенах пирамид, которые оставляли сами рабочие.
Материалом для строительства служил известняк. В Гизе месторождения расположились совсем рядом с пирамидами, однако некоторые виды материалов для стройки везли издалека. Доставка строительных материалов была возложена на вельмож. В то время и простолюдины, и знатные люди считали свою работу престижной. На гробницах вельмож даже указывалось, что царь велел им заняться поставкой материалов. Это считалось почетной миссией.
Рабочие на месторождениях известняка при помощи медных зубил и кирок вырубали каменные глыбы. Для обработки более твердых пород использовались инструменты из долерита. Также известно, что иногда в камень вбивались деревянные колья. Их поливали водой, от чего они разбухали и раскалывали камень.
Затем полученные куски породы необходимо было доставить до места строительства пирамиды. Некоторые каменные глыбы весили не более 1,5-2,5 тонн, но были и более крупные экземпляры, которые достигали веса 70-90 тонн. До сих пор назвать точный метод транспортировки не удалось. Но есть несколько теорий. Возле пирамид были обнаружены остатки дорог из кирпича. Они были оборудованы двумя желобами по краям, по которым перекатывали камень.
Не исключено, что египтяне использовали способ перемещения, который применяли в Средние века. Несколько сотен человек тянули камень по песку, который сбрызгивали водой для увеличения его скольжения. Также при раскопках некоторых пирамид был найден особый люлечный механизм, посредством которого, видимо, осуществлялось перемещение камня. В ходе экспериментов удалось установить, что использование такого механизма позволяет с неплохой скоростью транспортировать небольшие каменные блоки. Недостатком данной теории является то, что катить камень при помощи люлечного устройства можно было лишь по твердой дороге. Также это очень энергозатратный способ, ведь пандус нужно было вернуть на место добычи камня.
Существует недоказанная теория, что по дороге, состоящей из помостов, можно было катить камни квадратной формы. Если правильно все рассчитать, то сила трения будет небольшой. Тогда достаточно небольшого толчка, чтобы камень сам покатился по такой дороге. Особенно, если сделать такой помост под наклоном.
Подъем глыб на большую высоту также требовал определенных усилий. Наиболее правдоподобный вариант — это подъем камня при помощи помостов. Данное явление также описано Геродотом. Но есть у такого способа и недостатки. Поскольку камни одинаковы лишь по высоте, а остальные параметры у них сильно отличаются, то помосты нужно было в индивидуальном порядке подготавливать под каждый каменный блок.
Верхнюю часть пирамиды традиционно украшали пирамидионы. Это большие каменные элементы пирамидальной формы, угол наклона граней которых совпадал с соответствующим параметром самой пирамиды. Поднять на большую высоту такой тяжелый элемент (вес некоторых пирамидонов достигал 10 тонн) — сложная задача. Предположительно подъем производился при помощи лесов, которые возводились вокруг пирамиды. Внутри на канате подвешивался пирамидон. Скручивание каната позволяло поднять тяжелый элемент.
Технология строительства в Древней Греции несколько отличалась от описанной выше. Для большинства исследователей главным вопросом оставалось отсутствие чертежей в процессе строительства. Но в 1979 году было произведено сенсационное открытие. В святилище Аполлона, которое находится в Дидимах, на стенах были обнаружены странные линии. В результате исследования удалось выяснить, что линии, высеченные на камне, были своеобразными чертежами. Поскольку храм так и не был достроен, стены не обрабатывали и обозначения, выполненные древнегреческими архитекторами, дошли до наших дней.
Для того, чтобы настенные чертежи удавалось редактировать, прибегали к одному ухищрению. Стену заштриховывали красным цветом, затем на нее наносили насечки (то есть проводили линии, круги). Если линию нужно было нанести на другой участок, то уже сделанную бороздку окрашивали в красный цвет специальным мелом. Таким образом удавалось «стирать» неправильно сделанные обозначения.
После того, как жителям острова Крит пришлось уйти на материк, они стали возводить там крепости. Строили их, используя тесаные или необработанные камни, которые укладывались вплотную друг к другу без раствора. Ярким примером являются Микены. Такая кладка получила название циклопической. Древние греки не знали, каким образом можно было возвести стены из большого необработанного камня, поэтому приписывали им божественное происхождение. Отсюда и произошло название кладки. В наше время циклопическая кладка также используется, только камни укладываются на слой раствора.
Архитектура Древней Греции отличается наличием большого количества колонн, пилонов. Эти элементы предназначались для создания опоры для плоских перекрытий. Материалом для строительства храмов служил мрамор. Также использовался известняк, особенно для возведения крепостей. Обычные дома делали из кирпича. Иногда его обжигали, иногда использовали сырцовой. Кирпичная кладка была популярна благодаря ее высокой сейсмостойкости, поскольку стены при подземных толчках не разрушались. Для упрочнения каменной кладки вместо раствора применялись шпоны, шипы и скобки. С их помощью блоки соединяли между собой по горизонтали и по вертикали. Иногда здания дополнительно облицовывали камнем. Перекрытия делали из древесины. И прежде чем создавать колонны из мрамора, их делали из дерева.
Для транспортировки камней существовали специальные подъемные механизмы. В камнях делали выступы, за которые цеплялись крючки, и при помощи подъемных устройств можно было передвигать и устанавливать камень на нужное место. Обработка камня производилась уже после его закладывания, лишь самые сложные элементы делали заранее, к примеру, капители. В Древней Греции не только храмы были уникальны. На Крите во многих домах был проведен водопровод и канализация.
Не только древние сооружения вызывают восхищение. В эпоху Средневековья также было создано немало уникальных построек. В период раннего Средневековья в Византии строились очень красивые и мощные здания. Для этого использовался кирпич, который укладывался на раствор. Такой тип кладки позволял строить и стены, и своды, и даже пилоны. На строительные технологии Византии оказал влияние Древний Рим. Поэтому неудивительно, что византийская архитектура отличается большим количеством заимствованных элементов.
Византийские мастера были хорошими конструкторами и умело разрабатывали проекты зданий со сложными архитектурными формами. Купол с барабанами является узнаваемым признаком архитектуры Византии. Барабан размещали между стеной и куполом. Он был предназначен для сохранения монолитности купола. Византийские мастера изобрели новый тип строительства сводов. Достижения византийских строителей оказали влияние на развитие строительной отрасли на Руси, в Турции, Сербии, Италии, Грузии.
В Средневековой Европе многим феодалам приходилось защищаться от врагов, поэтому они были вынуждены строить замки. Изначально их делали из дерева. Такие строения имели множество отличий от привычных для нас замков. На возвышении строился деревянный дом, который ограждался частоколом и рвом, наполненным водой. Многие идеи европейских замков взяты из античности. Например, частоколом ограждали римские военные лагеря. Машины, существовавшие в Средние века, позволяли ускорить строительство замков. Поскольку камня часто не хватало, то в качестве материала часто выбирали кирпич, дерево. Но в дальнейшем свое жилье нужно было укреплять, чтобы защититься от нападений. Поэтому замки преображались, превращаясь в неприступные крепости. Замок оснащали крепостной стеной, служащей для отражения штурма, создавали внутренний двор и подъемные ворота.
В период позднего Средневековья самыми сложными сооружениями были соборы. Для их строительства создавались специальные организации — ложи каменщиков. Эти организации контролировали ход работ. В Древнем Риме и Египте также были отдельные строительные организации, курирующие строительство. В процессе возведения соборов рабочие вынуждены были много времени проводить на месте строительства. Поэтому рядом создавались постройки для их проживания.
Члены ложи разрабатывали проекты соборов. Для этого нужно было обладать знаниями, которые помогли бы рассчитать геометрическую основу здания. Далее проект воплощали в жизнь гильдии каменщиков. Со временем значимость лож стала уменьшаться, поскольку гильдии каменщиков набрались опыта и могли полностью заменить ложи. Архитекторы того времени использовали знания, накопленные предшественниками. В этот период появилось много изобретений, упростивших работу строителям. Например, для поднятия камня использовались специальные подъемные колеса. Были усовершенствованы леса, которые применялись в строительстве и раньше.