Вопросы для проверки:

1. Факторы, влияющие на форму.

2. Функциональная организация объемно-пространственной структуры.

3. Обусловленность арх. форм взаимоотношением с конструкцией и строительными материалами.

4. Традиционные, природные и искусственные материалы.

5. Тектоническая организация формы.

Лекция № 3 Развитие строительной деятельности человека

Продолжим разговор об архитектуре и ее формах. Итак, первооснова становления и бытия архитектурной формы – это структурированное пространство, организуемое средствами «искусства строить» - зодчества. Создание пространства, вмещающего людей и процессы человеческой жизнедеятельности,- вот изначальная задача человека как строителя и архитектора. Для решения этой задачи используются материальные элементы, которые вычленяют и ограничивают архитектурное пространство; оно возникает и существует во взаимодействии с их массой. Многообразие возможных проявлений этой организации составляет художественно-эстетические средства зодчества. Архитектура делается искусством лишь с того момента, когда масса и пространство, или их синтез, переживаются как ценности художественные.

Создание архитектурного пространства, как определенного выделенного места, - замкнутость интерьера или открытой, но явно ограниченной площади – рождает различие между тем, что внутри, и тем, что вовне; возникает проблема взаимоотношения с окружением.

Целостная форма произведения архитектуры выражает способ его организации и существования в контекстах среды и культуры; она выступает как материальное воплощение информации, существующей для духовно-практической деятельности человека, как носитель эстетической и художественной ценности. Представление о бытии архитектурной формы и ее обусловленности выражено в классической формуле Витрувия – firmitas, utilitas, venustas – польза, прочность, красота. В этой метафизической триаде прочность – свойство, объективно присущее сооружению, - выстраивается в ряд с ценностями – утилитарными (польза) и эстетическими (красота).

Для наиболее полного раскрытия содержание этой формулы в новейший период необходимо, хотя бы вкратце, вернуться в историческое прошлое человека и историю его строительной деятельности.

Прошли многие тысячелетия, когда первые люди выделились из окружающего их мира животных. Человек разумный - дитя природы. Но особое дитя, которое не могло существовать в ней. Он стремился с самого начала преобразовать природу для своих нужд. В первую очередь. Ему потребовалась защита от превратностей природы, от крайностей и изменений климата, от диких животных, ночных страхов и пр.

Первый человек обожествлял саму природу, находясь в ней, вдумчиво приспосабливался к ней и ее условиям. Человек начинает опытным путем постигать законы природы. Первый закон природы – в ней царит порядок. Человек, осознав это, наслаждается этим порядком. Он замечает его в морозных узорах снежинок и в совершенстве пчелиных сот, в расположении листьев на древесной ветке и в структуре розы. Человек стремится осознать вечную изменчивость и сложность взаимозависимостей существования, ища в нем, прежде всего, порядок вещей.

Еще человек понимает, что огонь – это тепло, еда, свет и возможности простейшего производства. Но его волнует сакральная сторона жизни, именно она дает ему толчок к развитию ритуальных действ, становится началом искусств и, в дальнейшем, письменности.

Для своего выживания искал в ней самой способы защиты. Человек осваивал окружающее его пространство, освоив – ограждал его, деля весь мир на освоенное и не освоенное, враждебное пространство. В его пространстве он создает необходимые условия для жилья. В этом жилье необходимо развести огонь и устроить очаг, защитить себя и своих детей от нападения зверей, от непогоды. Для ограждения потребовались стены и навесы, ставшие прообразом последующей архитектуры.

Для людей древнейших культур жилищем служило пространство, укрытое простейшей оболочкой, тогда как выражение значений, выходящих за пределы прямых практических потребностей, связывалось с устойчивыми и прочными массами материала. Человек наносил знаки на приметные, служившие ориентирами скалы и валуны. Насыпные холмы – курганы почти повсеместно отмечали погребения.

Следов древнего жилья до нас практически не дошло, но мы представляем его, глядя на постройки племен находящихся на низших ступенях развития. Но человек строит и иного рода сооружения, которые невозможно объяснить утилитарными соображениями. Всюду мы находим памятники доисторической древности – отдельно стоящие камни – мегалиты. По всей видимости, человек как бы указывал на освоенность своей территории. Возвеличивая таким образом самого себя и свое место на земле.

Удивительное действие доисторического человека. Водрузить, «поставить на попа» поставить вертикально тяжелый камень. Никто точно не знает, зачем и когда он был воздвигнут. Но, наверняка, был в этом глубокий сокровенный смысл. Какой же? Преодолеть силу земного притяжения, утвердить вертикаль и тем самым человеческую волю? Отметить память? Кого или чего? Все забыто. А камень,- его называют менгиром, стоит уже больше трех тысячелетий.

Водружение – одно из замечательных, подлинно архитектурных действий человека.

Нам видимо никогда не удастся узнать, что заставляло этих людей перетаскивать эти глыбы камня за сотни километров и устанавливать их на значимых территориях, но видимо это и было первым подлинно архитектурным сооружением, которое должно было вызывать трепет первобытного человека, только одним своим видом, создавать определенный художественный образ. Но человек идет дальше, создавая целые архитектурные комплексы из огромных каменных глыб, соединяя их в системы называемые дольменами и менгирями.

В эпоху рабовладельческих великих культур древности Древнего Востока. Вырастают величественные сооружения из камня – пирамиды Древнего Египта. Пирамида уже заключает в себе пространство погребальной камеры, но сама масса пирамиды подчиняет себе окружающий ландшафт, символизируя некий идеальный центр своей вертикальной осью. Ту же цель преследуют строители храмовых пирамид Древнего Вавилона – называемые мастаба.

В это же время фараоны и деспоты Востока строят величественные храмы. Храм, подобно жилищу, просто изолирован от внешнего пространства, и лишь пилоны, указывают вход, создавались, как содержательная, художественно осмысленная форма. Систему интерьеров храма, несущую главную образную нагрузку. Определяет путь, прямой, ведущий к определенной, но недоступной цели – святилищу.

Виды простейших построек:

а). насыпной курган, основан на естественной силе тяжести, удерживается силой трения частиц. На него воздействует силы естественного осыпания;

б). древнейшее жилое сооружение. Строение полуземляночного типа. разрез;

в). взаимодействие сил в объекте прямоугольного сечения. Отношение сил тяжести и устойчивости.

Первые, традиционные, строительные материалы.

Люди, современники мамонта и саблезубого тигра, жили в естественных пещерах. Понадобились тысячелетия, чтобы человек сам строить, добывать, обрабатывать и применять для строительства материалы, которые предоставляет природа: растительные каменные, земляные. Естественное природные материалы, которыми человечество пользуется до наших дней, хотя придумало множество материалов искусственных, - это ветки и стволы деревьев, тростник, трава, солома и крупные листья, это булыжники, камни, глинистый и лессовый грунт.

В разных природных условиях в распоряжении людей оказывались разные строительные материалы. К ним приходилось приспосабливаться. Веками вырабатывались подходящие для материала способы строительства и строительные конструкции. Именно строительные конструкции ограждают нужное человеку пространство с боков и сверху, защищают его от жары и холода, от дождя и ветра. Они образуют форму постройки, ее внешний и внутренний вид.

Постройки первобытного человека давно стерло время, но даже в наше технически развитое время, многие племена сохранили свой первобытный образ жизни и строительства. Такие сооружения дают нам возможность видеть, как с самого начала архитектура зависела от того, что человек имел под руками. Только камень дошел до нас в формах, кое-где сохранившихся, подлинных древнейших сооружений.

На болотистых низменностях Тигра и Евфрата, рядом с богатейшим, высоко цивилизованным Кувейтом, живут арабские племена, живут племена, находящиеся на примитивном уровне развития. Тростник – их единственный строительный материал. Из него делают плоты, циновки, решетки, из него строят простейшие хижины и большие сводчатые дома для Гостей. Стебель тростника гибок, его не разорвешь, потянув, но он легко ломается. Арабы связывают много стеблей вместе. Такие связки прочны и гибки одновременно. Их соединяют в красивые арки и покрывают плотными матами. Дом из тростника не долговечен, он быстро гниет и возникает необходимость заменять его новым. Для постройки более долговечного жилья люди используют бамбук.

Бамбуковые стволы пустотелы внутри, легки, гибки и замечательно прочны благодаря внутренним поперечным перегородкам. Бамбуковая решетка служит скелетом сооружения, или каркасом боковых стен, покрытых широкими листьями. Плавно изгибаясь и переходя в крышу, они соединяются вверху острым гребнем. В наших краях нет тростника, и не растет бамбук, но его превосходно заменяет речной камыш и мощные стволы дерева, но тема русского деревянного зодчества, требует отдельного разговора. Сейчас стоит рассказать о простой глине.

Глинистый грунт легко лепится в мокром виде. Высыхая, он сохраняет форму, не рассыпается как песок, но становится прочным, словно камень. Из глины, смешанной с рубленой соломой, издревле, изготовляли кирпичи, которые так и называли сырцовыми. Из такого кирпича и сейчас возводят народные жилища по всему свету. А в странах с жарким и сухим климатом из нег строят и высокие , в несколько этажей, дома и крепостные стены.

Сырей материал не долговечный. Глину размывают дожди, и постройку необходимо постоянно ремонтировать.

Иное дело – кирпич, обожженный в специальных печах. Это материал долговечный и прочный, не уступающий камню. Да и формы здания можно сделать очень точно. Обожженным кирпичом люди пользовались с начала III тысячелетия до нашей эры. Из него строят современные комфортабельные дома.

Подлинным королем естественных материалов считается – камень. Он не гниет, не боится пожара, прочен, долговечен и красив. Египетские пирамиды, и львиные ворота в Микенах, Великая Китайская стена и средневековые замки, и многие иные древние сооружения стоят непоколебимо в веках, рассказывая о прошлом величии человеческого труда.

Опоры и перекрытия. Стойки и балки.

Удивительное сооружение, сложная архитектурная конструкция, когда доисторический человек водружает три камня, соединяя их определенным образом. Два камня поставлены вертикально, а третий поднят и уложен горизонтально на их торчащие концы. Вертикальные камни служат опорами. Третий камень, перекладина - «перекрывает» сверху пространство между ними.

Необходимо осознать работу просто лежащего камня или деревянного бруса. Чаще всего он имеет прямоугольное сечение, он тяжел и неподвижен, потому что центр его тяжести близок к земле и не выступает за пределы площади основания.

Тот же камень или брус уложенный между двумя опорами , в строительстве называется – балка, она заслуживает отдельного разговора. Если балка лежит плоско широкой стороной вверх, то между двумя опорами, она, несомненно, прогнется даже под силой собственного веса, а если она будет из камня то камень возможно переломится от возникающих в его толще напряжений изгиба. Чтобы увеличить силы удерживающие балку от разрушения прогибом, необходимо повернуть балку узкой стороной к верху, тогда такая балка становится более устойчивой к прогибу.

Из подобных троиц ( их называли трилитами) люди жившие во втором тысячелетии до Н.Э. на юге Британии, создали удивительное сооружение, Стоунхендж. Круг менгиров, круг трилитов а в центре – плоский камень – алтарь.

Камни грубо отесаны. Их привезли сюда за сотни километров. Расставили, точно ориентируясь по странам света. Чтобы возвести такое сооружение, людям понадобились тысячелетия учебы. Не зная законов физики. По которым держится, «работает» та или иная часть постройки, ее люди поняли, как себя «ведут» разные материалы в той или иной конструкции.

Физические законы всегда одинаковы. На них основаны сложившиеся спокон веков и у всех народов сочетания строительных элементов (частей). Их называют строительными системами. Одна из них – сочетание стоек-опор и крыши-перекрытия, которое несет перекладина-балка, так называемую стоечно-балочную систему мы первой рассмотрим, поскольку она является наиболее распространенной в строительной практике.

В процессе освоения стоечно-балочных конструкций, наблюдая примеры из природы, зодчие нашли практические средства для усиления их прочности. Деревянную стойку вкапывали в землю более широкой частью. На первых порах для опирания балок использовались естественные развилки, образованные ветвями. Каменный блок устанавливали вертикально на более широкое основание т.д.

Многие древние архитекторы создавали художественно выразительные стоечно-балочные конструкции. Стилизованные под растения колонны древнего Египта, поражающие своей стойкостью опоры с каменными подбалками древней Персии, лакированные столбы с оригинальной системой кронштейнов средневекового Китая решали по-своему проблему выразительности стоечно-балочной конструкции. Древнегреческие зодчие нашли свои пути для выявления художественными средствами специфики работы каменной конструкции из стоек и балок.

Освоение объективных законов природы послужило основой для образного решения архитектурной формы опоры в камне. В высокохудожественных формах дорического ордера, возникшего в VII в. до н. э, когда в строительстве вместо деревянных конструкций стали использовать каменные, наиболее ярко отразился характер напряжений и взаимодействия элементов стоечно-балочной конструктивной системы.

Цилиндрический ствол колонны не только расширялся книзу, отвечая возрастающей тяжести, но и образует незначительную припухлость в своей нижней трети. Плавная кривая, очерчивающая контур ствола колонны – энтазис – зрительно способствует ощущению упругости стойки, ее сопротивлению нагрузке. Таким образом, художественная форма греческой колонны соответствует конструктивной логике и вызывает впечатление напряженности, сопротивления материала стойки нагрузке. Столь же логична и форма эхина – нижнего круглого элемента капители. Его упругий консолеобразный профиль прекрасно ассоциируется с ролью капители – своеобразной опоры, воспринимающей тяжесть каменной балки. Функция передачи нагрузки и взаимосвязи круглой опоры с прямоугольной балкой хорошо выражены в двух основных элементах капители: квадратной плите – абаке и круглой плите – эхине.

Каменные столбы и балки сохраняли устойчивость за счет сил тяжести самой конструкции. Греческие храмы не разрушились от ураганных ветров, так как масса каменных блоков была больше опрокидывающего момента. Однако небольшие толчки во время землетрясения, вызывающие смещение элементов, часто приводили к разрушению конструкции. Связь между стойками и балками была не прочной и не жесткой. В силу этого каменная конструкция хорошо сопротивлялась силам сжатия и плохо – силам растяжения. На растяжение слабо работал и сам камень. В силу этого каменная балка на двух опорах перекрывает меньший пролет, чем деревянная.

Физические свойств материала определяют его конструктивные возможности. Еще в древности строители установили определенные числовые отношения для элементов стоечно-балочной конструкции. Эти технически оправданные соотношения длинны, ширины и высоты стойки или балки в античном мире нашли свое отражение в системе пропорций, в которых воплотились технические и эстетические требования к конструкции.

Стоечно-балочные конструкции применяются и в современном строительстве. Однако характер работы этих конструкций в связи с использованием новых материалов и средств строительной техники изменился, что вызвало изменения и архитектурной формы.

Рассмотрим работу балки, свободно лежащей на опорах, подобную каменному архитраву, и работу балки, жестко соединенной со стойками, как железобетонная рама (неизменяемая конструкция, состоящая из жестко лежащих ригелей).

Графическое изображении силы изгибающего момента, возникающего в свободно опертой балке, нагруженной посредине сосредоточенным грузом.

Максимальный изгибающий момент, равный произведению силы P на плечо – L/2. находится в средней части балки. По мере уменьшения плеча балки будет пропорционально уменьшаться и момент. На опорах изгибающий момент равняется нулю. Опоры испытывают в данном случае только сжимающие усилия, равные половине сосредоточенного груза. Если загрузить балку, свободно лежащую на опорах, равномерно распределенным грузом, то график, показывающий величину изгибающего момента – эпюра моментов, приобретет характер кривой второго порядка, так как в этом случае по длине балки меняется как величина плеча, так и величина силы. Некоторые свободно лежащие балки для лучшего восприятия изгибающего момента и согласно функциональным соображениям делают шире посредине.