Тектоника

ПОНЯТИЕ ТЕКТОНИКИ

В архитектуре  тектоникой мы называем художественное выражение работы конструкций и  материала. Ю. П. Волчек, один из исследователей архитектурной тектоники, назвал её «взаимосвязью художественного  и технологического способов мышления и деятельности в материале».В 30-е годы под тектоникой понимали «закономерности построения пространства».Такое определение было предложено А.А. Весниным.

Все эти  определения в каких-то отношениях справедливы. Все зависит от того, какой из аспектов сложных взаимодействий формы и конструкции интересовал автора. Поскольку понятие тектоники интересует нас в его взаимосвязи с архитектурной композицией, а сама тектоника рассматривается, как средство композиции, мы можем присоединиться к мнению известного советского архитектора А.К.Бурова о тектонике как результате «пластически разработанной, художественно осмысленной конструкции».

Поскольку процесс развития художественного  осмысления действительности, частью которой является и архитектура, приобретал определенные формы во времени, что относится также и к конструктивным сис-темам, понимание тектоники и воплощение этого понимания в профессиональной деятельности архитектора также изменялись. Категория тектоники исторична по своей сути.

Тектоника сооружений возникает из конструкции и работы материала и неотделима от них. Целесообразно поэтому конкретный анализ тектонических средств архитектуры связать с основными типами конструкций и рассматривать их как виды тектонических систем. 

ТЕКТОНИКА СТЕНОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Стена- массивная конструкция, совмещающая функцию ограждения и расчленения пространства с функцией восприятия нагрузок, образуемых собственным весом, весом перекрытий и кровли, а также тех нагрузок, которые связаны с процессами, происходящими в здании. Первые стены в лесных районах сооружались из брёвен. Пластика поля деревянной стены определяется самим материалом-подбором брёвен. До тех пор пока не был изобретён косяк, окна в стене вырубались лишь в полдерева, т.к. полная прорубка нескольких рядов брёвен ослабляла стену. С изобретением косяка появилась возможность вырезки вертикальных окон. Обрамление проёмов, наличники , ставни, коньковый брус-все эти архитектурные детали как бы собирают в одно художественное целое бревенчатый сруб и кровлю и становятся самостоятельными тектоническими элементами. Русские северные избы и деревянные церкви, альпийские дома Швейцарии и Австрии представляют замечательные образцы тектонически совершенных сооружений рубленной бревенчатой конструкции.

Классическая» завершённость системы профилировки каменной стены была достигнута архитектурой Италии в эпоху Возрождения. Здесь наиболее последовательно и художественно убедительно использован принцип постепенного изменения нагрузки стены в зависимости от её роста вверх.

В русской  архитектуре широко применялась кладка стен из кирпича. По мере распространения железобетонных перемычек, перекрытий и структурных каркасов организация проёма уже не лимитируется прочностью самого материала стены. Увеличение размеров элементов кладки стены привело к развитию крупноблочного строительства. Принципиально этот вид строительства мало чем отличается от кладки из кирпича. Это также массивная несущая стена. Дальнейшее укрупнение элементов стены определило переход к крупнопанельному строительству.

ТЕКТОНИКА ОРДЕРНЫХ СИСТЕМ

Ещё на заре строительной деятельности люди при сооружении примитивных жилищ- шалашей- применяли деревянный каркас.

Самой древней конструктивной системой, действующей  в наши дни, является стоечно-балочная система. Она возникла ещё в эпоху  неолита. Но в архитектурно-композиционном плане сооружения того времени ( жилища) не были ещё архитектурой как результатом художественного осмысления действительности. Последовательное развитие и эстетическое осмысление этой системы привели к чёткому расчленению несомых и несущих частей конструкции - опорных столбов и балок. В Древнем Египте из дерева делались стойки и балки, а сырцовый кирпич служил заполнением промежутков каркаса. Так возникла форма колонны. В древнегреческой архитектуре стоечно-балочная конструкция нашла своё выражение в ордере, основными частями которого являются колонна и архитравное перекрытие. В греческой архитектуре сложились 3 ордере: дорический, ионический и коринфский. Все три ордера имеют одни и те же составные части-колоны, антаблемент (система венчания), стилобат (ступенчатое основание). Колонны - это опоры, поддерживающие антаблемент, они завершаются капителями. Верхняя часть капители покрыта плоской плитой-абакой, которая и принимает тяжесть перекрытия. Капитель, являющаяся переходом от ствола колонны к антаблементу, служит для организации конструктивной и зрительной связи между ними. В эпоху Возрождения построение ордера было канонизировано.  

ТЕКТОНИКА КАРКАСНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Стоечно-балочная конструкция послужила основой  для новой выразительной тектонической архитектурной формы. Сюда относится деревянное зодчество стран Юго-Восточной Азии и Японии, фахверковые постройки западноевропейского средневековья. Несущей основой фахверковых зданий служил деревянный остов, состоящий из стоек, подкосов и обвязок с заполнением промежутков кирпичом или другим материалом. Часто такая постройка имела массивное каменное основание и сравнительно лёгкие, нависающие один над другим верхние этажи. Консольный вынос балки, не превышающий толщины сечения, позволял, не нарушая устойчивости сооружения, выдвигать верхний этаж относительно предыдущего вперёд почти на толщину стены. Различные системы стоек, балок, ригелей и подкосов, характер их соединения становятся основой выразительных средств фахверковой (стоечно-стеновой )архитектуры.

Применение  металлического каркаса и изобретение  лифта в конце XIX века привели  к созданию многоэтажных сооружений, что в свою очередь значительно  стимулировало развитие каркасных  систем. Возникают небоскрёбы в Чикаго и Нью-Йорке. Характерным примером является здание страховой компании « Рилайэнс» (1890-1895г. стр-ва) в Чикаго.

В данное время сложились два композиционно-конструкторских  типа каркасных сооружений: с каркасом, скрытым за стенами-ограждениями, и  «решёткой» каркаса, выведенной наружу. В первом случае подчёркивается общая форма объёма здания, во втором -начинает сильно звучать ритм членений, выявляемых каркасом. Эти два направления в развитии сооружений определяют их тектонический характер.

В зданиях  с навесными стенами чётко разделяются функции несущих и ограждающих частей. Это позволяет более эффективно использовать материалы. Элементы навесных стен выполняются из материалов лёгких, хорошо сохраняющих тепло, каркасы - из материалов высокопрочных, хорошо сопротивляющихся статическим усилиям, что позволяет элементы, составляющие стену, делать очень крупными. Здания при этом монтируются из заранее изготовленных частей. 

ТЕКТОНИКА СВОДЧАТЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Стоечно-балочная конструкция из камня не давала возможности создать достаточно обширные пространства, чтобы вместить огромные массы людей. Проблема была решена путём использования клинчатых арочных конструкций, сводов и куполов. Арочно-сводчатые конструкции позволили по-новому использовать свойства материала. В арке каменные блоки работают только на сжатие, т.е. самым выгодным образом для этого материала. Для сводов и арок не нужны грандиозные камни архитравов. Здесь пригодны блоки того же веса и размера, что и кладки стены. Работа каменной арки может быть обрисована следующим образом. Усилия от веса самой арки и вышележащих конструкций в опорных сечениях могут быть разложены на два направления - вертикальное и горизонтальное. Последнее называется распором. Трибуны Колизея ( 75-80 гг.), поднимающиеся вокруг эллиптической арены, образуют замкнутую арочную систему и являются примером стоечно-сводчатых конструкций. Основные узлы арочной конструкции римских мостов и акведуков, вошедшие в число великих достижений зодчества-пяты арок, где нагрузка передаётся опорам, и замковые камни, соединяющие арку в единое целое.

Долгое  время наиболее распространёнными  были два вида сводчатых покрытий: цилиндрический свод и сферический  купол, где опорная нагрузка передаётся на весь периметр стен. Новые композиционные возможности появились у зодчих, когда для распределения нагрузки стали использоваться паруса и арки на отдельно стоящих опорах. Специфическая архитектурная форма- парус- служит для организации перехода от опорного кольца купола к квадратной в плане системе опор. Формы парусов отличаются большим разнообразием, а по конструктивной структуре они подразделяются на балочно-консольные и арочно-сводчатые.

Тектоническая ясность в распределении масс и объёмов была достигнута при  крестообразной в плане схеме сооружений с полусферой. расположенной в центре на парусах и подпружных арках. Здесь распор передаётся на стены через цилиндрические своды пристроек либо сферические поверхности, венчающие полукруглые в плане ниши. Ярким примером является конструкция собора св. Софии в Константинополе. В готических соборах крестовые своды были высоко подняты на каменных столбах. Система рёбер-нервюр образует каркас, поддерживающий облегчённую кладку свода и передающий нагрузку на опоры. Изобретение нервюр позволило перекрывать крестовыми сводами помещения не только квадратные, но также прямоугольные и полигональные в плане. В эпоху Ренессанса часто использовался купольный свод. При строительстве собора св. Павла в Лондоне (1675-1710)арх-р Рен впервые применил конус как наиболее целесообразную форму, несущую световой фонарь, создав трёхчастную систему, состоящую из внутреннего купола, конуса и внешнего купола.

ТЕКТОНИКА СОВРЕМЕННЫХ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Общий технический прогресс, создание высокопрочного железобетона - «армоцемента», применение в строительстве стали и др. эффективных материалов открыли перед архитектурой небывалые возможности. В формообразовании конструкций как решающий фактор выступает логическое распределение усилий в зависимости от свойств и качеств используемого материала и обусловленная жёсткость формы. Эффективность наиболее простых конструкций - железобетонных складок, характеризуется тем, что они могут выдерживать нагрузку, многократно превышающую вес самого изделия. Простота и эффективность складчатых конструкций позволяют применять их для покрытий больших пролётов, а также в рамных и стеновых конструкциях, когда для них необходимы особая лёгкость и прочность. Примером может служить большой зал ЮНЕСКО в Париже (1958г.)

Ещё более  полно стала использоваться прочность материала в форме оболочек двоякой кривизны или скорлуп, широко распространённых в природе. Классическим примером использования сферической оболочки может служить арена, построенная к Олимпийским играм 1960г. в Риме. Её. покрытие собрано из ромбических элементов. Рёбра, концентрируя нагрузку, передают её наклонным вилкообразным опорам, расположенным по окружности.

В современной  архитектуре часто применяются  формы, составленные из ряда гиперболических  поверхностей. Сочленения отдельных гиперболических поверхностей, ограниченных прямыми линиями, могут быть выявлены, если каждая составляющая часть работает самостоятельно, опираясь на свои опоры, либо отдельные поверхности гиперболического параболоида сливаются в более сложную поверхность двоякой кривизны. Пример: ресторан в Ксохимилко (1957г. Мексика).

Полусфера и цилиндр – формы, обладающие наиболее ясными математическими закономерностями,- широко применяются в современной  архитектуре.

При строительстве  здания аэровокзала в международном аэропорту им. Кеннеди (1962г.) сделан шаг в развитии пластичности новой архитектурной формы. В формообразовании этого здания нет ни одной простейшей геометрической формы. 4 оболочки двоякой кривизны образуют внутреннее пространство и внешнюю форму, остеклённые ленты зазоров между оболочками служат для того, чтобы в здание сверху поступал дневной свет.

Использование свойств стали не только на сжатие и изгиб, но главным образом на растяжение позволило создать лёгкие подвесные конструкции, которые  могут перекрывать огромные пространства при минимальном количестве опор. На этой основе возникла новая архитектурная форма, отличающаяся лёгкостью и изяществом. В 1964г. при строительстве Национального стадиона в Токио применена оригинальная вантовая конструкция.

Говорить  о создании стройной тектонической  системы пространственных конструкций  ещё преждевременно, хотя отдельные  сооружения достигли большой выразительности. С развитием пространственных конструкций  открывается возможность создания форм более сложных, чем те, которые доступны элементарной геометрии, и подчиненных геометрическим закономерностям высшего порядка. Несомненно, что развитие пространственных конструкций оказывает революционизирующее влияние на архитектуру. Художественное освоение новых систем - выявление их пластики, соразмерности членений и закономерностей восприятия- основная задача архитектора.