Разделяй и властвуй
Римлянин! Ты научись народами править державно. В этом искусство твое! — налагать условия мира. Милость покорным являть и смирять войною надменных.
Вергилий
Древний Рим. О нем написаны сотни статей и книг. И это не удивительно, так как мало государств, которые бы оставили в истории мировой цивилизации такой яркий след и завещали бы потомкам такое огромное культурное наследие. Значение его как великой сокровищницы знаний, двигающей человечество вперед, поистине огромно.
Неудивительно, что и наше поколение все чаще обращается к Древнему Риму, при этом не только к истории культуры, архитектуры, права и военного дела, но и к истории его техники, в частности — технике и технологии строительного производства, где большое внимание отводилось строительству из бетона.
Бетон мог развиться и получить широкое распространение лишь в таком сильном и огромном государстве, каким был Древний Рим с его большими объемами строительных работ, включая сооружение многотысячных амфитеатров, стадионов, терм, мощных крепостных стен или знаменитых римских дорог, протянувшихся на тысячу километров по всей стране и за ее пределами. Появление римского бетона отражало растущие потребности и технические возможности античного общества. Поэтому, чтобы лучше понять их влияние на развитие бетона, необходимо кратко познакомиться с общественным строем Древнего Рима, его политикой, в том числе строительной и экономикой.
Рост и развитие Древнего Рима были не только стремительными, но и беспримерными. Зародившись в виде небольшого военного поселения на Палатине1 в середине VIII в. до н. э., он постепенно превратился в политический и культурный центр всего древнего мира. Его небольшая первоначально территория разрослась с течением веков в огромную и могущественную империю с сотнями миллионов жителей.
Границы Рима расширялись — первоначально за счет территории Италии, а затем и соседних стран. Внешняя политика характеризовалась непрерывными войнами и основывалась на знаменитом принципе «разделяй и властвуй».
В 60-х годах III в. до н. э. начинаются Пунические войны между Римом и Карфагеном. С перерывами они продолжаются более ста лет. После падения Карфагена (146 г. до н. э.), когда город по решению римского сената был предан огню и уничтожен, Рим становится самой могущественной державой на всей огромной территории от Египта и Малой Азии до Британских островов. В него стекаются несметные богатства и десятки тысяч рабов, труд которых становится основой государственного строя, оплотом его могущества на долгие годы. Такая политика требовала строительства дорог, мостов, водоводов и других инженерных сооружений, требовала еще больше золота и рабов.
Однако вместе с рабами в Рим пришли и острые социальные противоречия, которые нередко взрывались восстаниями против поработителей. Когда же они разрослись до такой степени, что перешли в гражданские войны, могущественная римская республика пошатнулась и, как старое здание, дала первую глубокую трещину.
Назрела крайняя необходимость в перестройке государственной системы и она произошла, вынеся на гребень политической волны таких выдающихся полководцев, как Марий, Сулла, Помпей, Цезарь, Антоний и Октавиан. Последний, как известно, открывает своим правлением новый этап в истории древнеримского государства.
Август-Октавиан, первый римский император (27 г. до н. э.— 14 г. н. э.), был умным и дальновидным политиком. Первое, что он сделал, встав у власти,— это, остановив затянувшиеся в стране гражданские войны, дал всем римлянам долгожданный мир. Одновременно он укрепил устои рабовладельческого строя, проведя ряд важных реформ в Риме и его провинциях, В результате этих мероприятий в стране начался подъем экономики, оживилась культурная жизнь, значительного расцвета достигли литература, искусство и архитектура.
Большие средства Август и члены его семьи тратили на строительство таких роскошных построек, как храмы, портики и форумы, так как именно они, одетые в мрамор и золото, должны были покрывать неувядаемой славой его царствование. Недаром Август любил повторять, что, получив Рим кирпичным2, он оставляет его мраморным. Подражать в этом императору старалась и знать.
Во времена императора Августа, примерно в 10—15 гг. до н. э., римским военным архитектором Витрувием была написана книга «Об архитектуре» (или «10 книг об архитектуре»), благодаря которой мы сегодня имеем представление о строительном производстве, материалах и технике того времени.
Марк Витрувий Поллион, римский архитектор и инженер, несомненно, был образованнейшим человеком своего времени. Он в совершенстве владел не только своей профессией, но и медициной, астрономией, математикой, историей, музыкой и другими науками. Книга «Об архитектуре» — основной труд его жизни — стала главным пособием по строительству в его время, в эпоху Ренессанса, не потеряв актуальности и в наши дни. Она не столько дает картину строительных новшеств современной ему эпохи, сколько приводит сведения о строительных приемах, которыми он пользовался в течение своей долгой жизни.
На протяжении последующих двух веков строительная деятельность в стране продолжалась. При императоре Клавдии — строится ряд утилитарных построек. В 49 г. Клавдий возводит грандиозный водопровод общей длиной 69 км, из которых 15 км проходили под землей, в том числе по акведуку, названному его именем. Другая его постройка — большая гавань в Остии, и, наконец,— обширный водоем с плотиной для спуска вод Фуцинского озера. Причем для этой цели был прорыт туннель длиной в 5640 м — случай уникальный в строительной практике того времени. Все это были грандиозные строительные программы, требовавшие для своего осуществления огромного объема прочного и дешевого строительного материала.
В 64 г. н. э. в Риме вспыхнул страшный опустошительный пожар, продолжавшийся девять дней. Пламя уничтожило дворцы и лачуги, храмы и театры, бесценные греческие статуи и скарб бедняков. После пожара Рим стал преображаться. Перестройка коснулась не только центра города, где начали возводить золотой дворец императора Нерона, но и всей прилегающей к дворцу территории. Улицы были выровнены и расширены. Новые здания по своей архитектуре теперь уже мало напоминали старые, тесные и неказистые. После пожара Нерон запретил употребление дерева в стенах, уменьшил высоту зданий, отдал распоряжения выравнивать дома по фасаду портиков, приказал строить дома на Некотором расстоянии друг от друга и при них делать просторные дворы. Тацит говорит, что вслед за пожаром «город обстроился по заранее размеренному плану...»
Архитектура времен Флавиев (69—96 гг. н. э.) представляет собой один из самых блестящих периодов строительного искусства Римской империи. Был восстановлен сгоревший Капитолий, построен храм Мира, дворец Флавиев на Палатине и огромный амфитеатр — Колизей.
Император Тит (79—81 гг.) приказывает возвести в Риме несколько терм, громадную мемориальную арку, названную его именем, и грандиозный дворец на Палатине.
Следует отметить, что такому подъему экономики и капитального строительства в стране способствовали так называемые «внешние поступления» средств и ресурсов. В частности, в 71 г. в Иудее было подавлено большое народное восстание, в результате чего Рим получил огромную денежную контрибуцию.
В конце I и начале II вв. н. э. победоносные войны Траяна (98—117 гг.) приносят Риму дополнительное обогащение. Последовавший затем длительный мир привел к расширению торговли и строительству дорог. К этому периоду относится строительство ряда крупных инженерных сооружений и среди них — большой порт в Остии. В 102 г. для контроля над Даккией Траян построил большой каменный мост с бетонными опорами через Дунай. Строил, конечно, не он, а его мастера-строители, среди которых особо выделялся Аполлодор из Дамаска. Вероятно, он был одним из самых образованных и талантливых инженеров Римской империи, так как помимо моста выстроил ряд крупных и сложных в конструктивном отношении сооружений, таких, как форум Траяна, цирк и термы в Риме, названные именем императора. Ему приписывают строительство одного из самых красивых и выдающихся сооружений мирового зодчества — бетонного Пантеона в Риме.
Еще интенсивнее продолжается строительство во время правления императора Адриана (117—138 гг.). Адриан принимал участие в строительстве не только как организатор, но и как архитектор и инженер-строитель. Большую часть своей жизни он провел в поездках по империи. Адриан посетил все римские провинции, был большим поклонником греческой культуры, восхищался мастерством египетских художников.
На склоне лет он приказал построить в городе Тибуре близ Рима загородную виллу с бетонными стенами и воспроизвести там в миниатюре все то, что так поразило его во время путешествий. В 132 г. Адриан начал сооружать для себя грандиозный мавзолей и мост к нему, перекинутый через Тибр. Строительство этих сооружений было закончено в 139 г.
Строительная деятельность ближайших преемников Адриана не была такой оживленной. Из наиболее значительных сооружений можно назвать храм в честь жены императора Антонина Пия и колонну, носящую имя Марка Аврелия.
При царствовании Септимия Севера (193—211 гг.) происходит некоторое оживление строительной деятельности. По словам его современника Лемпидария «...Постройки прежних государей он восстановил и многие сам возвел, в том числе термы своего имени. Провел и воду, что называется Александровой... Он первый ввел александровский способ отделки двумя видами мрамора. На форуме Траяна он поставил статуи великих людей, перенеся их отовсюду... Мосты, построенные Траяном, он восстановил почти во всех местах, а в некоторых и вновь построил...» В 203 г. в ознаменование побед над парфянами и арабами в Риме сооружается на мощном бетонном фундаменте триумфальная арка Септимия Севера высотой 23 и шириной 25 м. Архитектура этого периода отличается богатством декоративного убранства, придающего постройкам парадный облик.
При императоре Каракалле (211—217 гг.) в Риме строятся самые грандиозные и красивые за всю историю существования города термы, где в качестве основного строительного материала использовался бетон. Весь комплекс зданий занимал 16 га и был закончен немногим более чем за четыре года.
Если раньше большие денежные расходы, вызванные войнами, строительством дорог, общественными работами, голодом и эпидемиями чумы покрывались за счет военных трофеев, дани с покоренных народов или денег от продажи пленных и конфискованных земель, то теперь, в начале III в., такие возможности резко сокращаются.
Рим в то время, как и многие города его провинций, еще сохранял свой внешний блеск, однако упадок, коренившийся в самой структуре римской империи, был уже хорошо заметен. Морской торговле вновь начали угрожать пираты, а сухопутные дороги стали небезопасными благодаря участившимся случаям разбоя. Наступил период крайнего распада экономики; обезлюдели города, опустели поля, так как не хватало рабочих рук, наблюдалось углубление типичных форм натурального хозяйства.
Во второй половине III в., после того как усилился натиск варваров на римские границы, началось интенсивное сооружение крепостей и стен по всей обширной империи. Так, Аврелиан с первых дней своего правления стал укреплять Рим мощными стенами, строительство которых было закончено в 282 г.
Мероприятия и многочисленные декреты Диоклетиана, а позднее — Константина, направленные на нормализацию экономической жизни страны, увенчались успехом. Внешняя опасность для римского государства была временно устранена, порядок упрочен, а мир обеспечен. Одним из основных методов государственной политики стала «военизация» всего государства, включая и гражданскую часть населения. Взяв за образец крупные восточные монархии, императоры создали такую социально-экономическую систему, при которой каждый гражданин считался на службе только у государства. Никто не имел права выйти из той социальной категории или ремесленной организации, в которой он находился. Никто не мог уклониться от той деятельности, к которой он был предназначен со дня своего рождения. Ранее свободные коллегии, объединявшие людей по профессии, превратились теперь в принудительные корпорации. Большинство ремесленников получали от государства денежные, а чаще натуральные пособия, но за это должны были примириться с тем, что их свобода была теперь резко ограничена.
В этой обстановке растет и расширяется капитальное строительство. Ко времени правления Диоклетиана относится сооруженный в 290 г. амфитеатр в Вероне — здание, напоминающее по типу и размерам Колизей в Риме. В 305 г. сооружены громадные бетонные термы Диоклетиана. Они вмещали одновременно 3200 человек и являлись самым крупным сооружением такого типа, созданным за всю историю римского строительства.
При Константине, который в области государственного управления продолжал традиции Диоклетиана, 11 мая 330 г. произошло торжественное освящение новой столицы римской империи, которая получила название Константинополь. Она быстро стала застраиваться, украшаться великолепными зданиями и произведениями искусств, перевезенными из Рима и Греции.
К IV в. Римская империя вступает в последнюю и заключительную стадию своего развития. Постепенно складывается система так называемых натурально-замкнутых крепостных отношений. В стране сокращается торговля, натурализуются почти все виды государственных платежей. Изменяется облик городов. Они теперь принимают вид крепостей, ограниченных мощными стенами и башнями. Поместья превращаются в самостоятельные политические и экономические единицы, а их- владелец — в государя, с армией рабов и колонов. Империя Рима распадалась на глазах. В конце IV в. возникает новый социально-политический кризис. Параллельно усиливается напор варваров на границы государства. Огромные массы гуннов, аланов и готов двинулись из! прикаспийских степей на Запад.
24 августа 410 г. вечный город пал.
Таким образом, в результате завоевательной политики Древнего Рима, обогащения его за счет войн развивается строительство крупных инженерных сооружений, роскошных особняков, дворцов, храмов, жилых и общественных зданий. В свою очередь, это потребовало нового прочного, долговечного и относительно дешевого материала, каким и явился бетон. Однако для осчществления больших строительных проектов из бетона одного золота и рабов было недостаточно. Требовалась налаженная организация труда, инженерные знания и строительная техника.
Римские «кооперативы»
Дело то римским мужам привычно. Полезно для славы...
Гораций
По имеющимся на сегодня сведениям можно составить достаточно определенно представление об организации труда римских строителей. В Римском государстве была целая сеть различных товариществ-организаций, так называемых коллегий. В эти коллегии римские граждане объединялись по производственно-техническому признаку и по наименованию обрабатываемого материала. Были коллегии ювелиров, сапожников, врачей, юристов и т. д.
В строительные коллегии входили заготовители камня, извести, леса и много других категорий строительных рабочих. При этом каждая коллегия объединяла специалистов только одной профессии, например только плотников или только бетонщиков.
В коллегиях существовали свои уставы, касса с «членскими взносами», мастерские, склады инвентаря и продовольствия. В конце года деньги, оставшиеся в кассе от «членских взносов», делились между ее членами. Таким образом, римские коллеги напоминали современные кооперативы.
Члены коллегии получали от государства земельные наделы, что являлось одной из форм компенсации их труда. В устав коллегии были включены пункты о запрещении принимать в свой состав мастеров другого профиля, положения о взносах и о дележе денег.
Римский общественный труд почти целиком был построен на системе обязанностей и повинностей. И в этом отношении члены коллегий находились в более выгодном положении по сравнению с другими членами общества. Льготы, которые им предоставляли, состояли в освобождении их от многих общественных повинностей, тяжелых налогов и чрезвычайных податей.
Члены коллегии были связаны круговой порукой, обязанностью сына следовать профессии отца. За уклонение от повинностей они подвергались таким же преследованиям, как и беглые рабы. Такое положение, конечно, лишало молодых людей права выбора специальности по своему вкусу, но в то же время избавляло государство от дефицита квалифицированной рабочей силы.
Коллегиям было предоставлено право иметь любое внутреннее устройство при условии, что оно ни в чем не нарушит общегражданских законов. Поэтому каждая коллегия имела право собраний, где определялась вся политическая, экономическая и культурная жизнь. Там же выбирались сроком на пять лет председатели, называвшиеся патронами или магистрами, технические руководители, надсмотрщики и табельщики. Списки членов коллегий также пересматривались каждые пять лет. Внутри коллегии делились на центурии и декурии во главе с начальником и старшим мастером.
Над коллегиями сверху и, по-видимому, без вхождения в их состав, стояло несколько начальников, руководивших общественными работами. Главным среди них был государственный заказчик, в роли которого мог выступать консул, цензор, претор, эдил и т. п.
Он заключал договор между обеими сторонами и выдавал' «наряд» на выполнение работ. В главное начальство входили также куратор, следивший за общим состоянием работ, подрядчик, отвечающий за сроки и качество выполнения работ, и архитектор, который одновременно выполнял роль и проектировщика, и главного инженера строительства. При этом есть сведения, что подрядчик отвечал за возложенные на него обязанности своим имуществом.
Конечно, жизнь коллегий не ограничивалась только соблюдением правил служебной дисциплины. Помимо них устав предусматривал обязательное выполнение технических указаний, подобных нашим ТУ (техническим условиям) и СНиПам (строительным нормам и правилам). Причем такие документы, как пишет Плиний Старший, утверждались всенародным голосованием, по примеру государственных законов.
Во времена империи, начиная с Августа, коллегии делились на две категории; общественные и императорские, так как последние работали по заданию императора. Власть постепенно превращала их в государственные учреждения, вытравляя из них; общественный дух. Как показывают некоторые исследователи, коллегиям предоставлялась широкая возможность проявления инициативы при общем руководстве работ со стороны высокого начальства. Каждая из них несла ответственность за общий успех: дела и имела при этом полную свободу в выборе средств для выполнения возложенной на нее работы.
Коллегии объединяли в своих рядах профессиональных мастеров-строителей, основной же рабочей силой в Древнем Риме были военнопленные, обращенные в рабов, которые в большинстве своем не имели специальной квалификации. Эти рабы организовывались по образцу римских легионов в центурии и декурии и находились под командой декурионов-десятников. Они дробили камень, толкли цемянку (отходы керамики), заливали в опалубку бетон, утрамбовывали его, а также выполняли самые тяжелые работы по укладке камней и подъему тяжестей.
Нередко на строительстве использовались воинские части. Придерживаясь принципа — каждая минута легионера должна быть использована с пользой для государства — римские военачальники превращали солдат, когда у них выдавалось свободное от походов время, в строителей. Документально известно, что такие работы, как строительство казарм, мостов, дорог и оборонительных сооружений, выполнялось только солдатами. Известно также, что подготовка квалифицированных строителей зачастую осуществлялась в армии. Витрувий, как пишет он сам, начал свою карьеру военным архитектором под началом императора Августа, а Адоллодор Дамасский прославился впервые при сооружении моста через Дунай для перехода армии Траяна.
Что же позволило римлянам проводить гигантские работы по сооружению дорог, акведуков, терм, крепостей и громадных общественных зданий и сооружений, не считаясь с затратами и не смущаясь трудоемкостью их выполнения? Прежде всего — это принудительный труд и наличие большого количества рабов и строительных рабочих, организованных в коллегии. Эта система опиралась на баснословные богатства Древнего Рима.
С первого взгляда может показаться, что подобная организация строительства не способствовала его совершенствованию. Однако это не так. Строительные работы, заключаемые на «хоз-договорных началах» между заказчиком и патроном коллегии, были основаны на личной заинтересованности каждого ее члена. До того как коллегии стали собственностью императоров, у них, вероятно, практиковалась говоря современным языком, система «самофинансирования и самоокупаемости», что, несомненно, способствовало их процветанию и развитию. Наконец, строгая дисциплина, четко разработанная система штрафов и повинностей, не говоря о беспрекословном подчинении солдат и рабов, способствовали быстрому и качественному ведению работ.
По Витрувию, сроки строительства зданий растягивались обычно не более чем на два года, а заготовка материалов при этом продолжалась 2—3 года. Фронтин указывал, что самое подходящее время для производства строительных работ — это с календ (первых чисел) апреля до календ ноября, за вычетом летней жары.
Есть сведения, что государство заботилось о текущем содержании зданий и сооружений. Тот же Фронтин пишет, что для эксплуатации и ремонта акведуков предусматривались бригады квалифицированных рабочих, которые круглосуточно несли дежурство на своих участках. Во время правления Юстиниана (527— 565 гг.) был разработан кодекс, по которому выделялись средства на текущее содержание общественных зданий. В кодексе также оговаривались обязанности специального чиновника, который должен был систематически проводить инспекцию зданий с целью проведения профилактических и ремонтных работ. При этом он наблюдал за восстановительными работами и сметой на их ремонт. В его функции входило назначение кураторов по выполнению его отдельных поручений. Из всего этого можно сделать вывод о том, что ремонт и текущее содержание зданий и сооружений входили в функцию государства.
Во времена Витрувия уже знали и учитывали такой важный показатель зданий и сооружений, как их долговечность, которая назначалась главным образом в зависимости от материала стен. Так, по Витрувию, для зданий с каменными стенами долговечность была определена в 80 лет (кн. II, гл. 8).
Организация и способы римского строительства свидетельствуют о рациональном и вполне определенном отношении римлян к финансовой стороне дела. При всем своем богатстве они умели считать деньги. Так, они сразу же вкладывали в капитальное строительство огромные деньги, с тем чтобы не тратить еще большие суммы на последующие ремонты. Об этом особенно хорошо свидетельствуют римские дороги и отдельные виды общественных зданий и сооружений, сохранившиеся до наших дней.
Античные правила проектирования сооружений
Передавался груд к потомкам, от отца,
По каждый камень, взвешен а размерен,
Ложился в свой перед по замыслу творца.
И линий общий строй был строг и верен,
И каждый малый свод продуман до конца.
В. Брюсов
Любое крупное сооружение начинается с проекта. В специализированных проектных институтах вначале на бумаге рождается будущий стадион, мост или гидроузел. На первой стадии проектирования решаются технико-экономические и организационные вопросы строительства, прорабатываются архитектурные и конструктивные решения будущих зданий и сооружений, составляется смета строительства, т. е. план предстоящих денежных расходов и материалов. На второй стадии разрабатываются рабочие чертежи, производится уточнение и деталировка предусмотренных проектом технических решений.
А как же приступали к строительству в Древнем Риме? Однозначно ответить на этот вопрос трудно. Однако по фактам, которые накопились к настоящему времени, можно с достаточной уверенностью предположить, что римляне умели выполнять элементарные расчеты своих сооружений, знали и пользовались чертежами и, вероятно, проводили испытания строительных материалов, в том числе и бетона. Для подтверждения этих предположений достаточно, казалось бы, посмотреть на совершенные в архитектурном плане здания и сооружения римлян или, к примеру, на геометрически правильные развалины домов-садов в городе Остии, или на аркады акведука Понт-дю-Гар, в котором архитектурное изящество сочетается с точностью инженерных расчетов.
Тем не менее и сегодня не все ученые признают эти факты. Одни из них продолжают считать римлян, как и их предшественников «голыми» эмпириками, которые в любом деле, включая и строительство, следовали опыту своих отцов и дедов; другие не согласны с ними.
Если внимательно отнестись к документальным и археологическим источникам, то окажется, что уже при Витрувии в основе проектирования зданий и сооружений лежал главный принцип — придание постройке необходимого запаса прочности. При этом сами требования к прочности Витрувий сформулировал в виде ряда положений и правил.
Так, он писал, что при закладке фундамента зданий необходимо «...копать ров до материка, да и в самом материке на глубину, соответствующую размерам возводимой постройки и шириною больше будущих подземных стен, и заполнять его самой основательной каменной кладкой» (кн. I, гл. 5). При возведении крепостных стен «...сквозь всю толщу стен должны как можно чаще закладываться брусья из обожженного маслиничного дерева, чтобы стена, связанная с обеих сторон этими брусьями, как скрепами, навеки сохранила свою прочность» (кн. 1, гл. 5). Мотивируя соотношение между диаметром и высотой колонн, он пишет: «...размышляя, каким способом их (колонны) сделали так, чтобы они были пригодны для поддержания тяжести и обладали правильным и красивым обличием, они измерили след мужской ступни по отношению к человеческому росту и, найдя, что ступня составляет шестую долю, применили это соотношение к колонне, и сообразно с толщиной основания ее ствола, вывели ее высоту в шесть раз больше, включая сюда и капитель. Таким образом, дорийская колонна стала воспроизводить в зданиях пропорции, крепость и красоту мужского тела» (кн. IV, гл. I).
Далее Витрувий продолжает: «...надо озаботиться облегчить нагрузки стены посредством сводов из клинчатых камней... Ведь если над перемычками или притолоками будут клинчатые арки, то, во-первых, от облегчения нагрузки дерево не будет прогибаться, а, во-вторых, при какой-нибудь порче от ветхости его можно будет легко заменить без устройства подпорок».
Кроме советов о запасах прочности сооружений в трактате Витрувия имеется ряд предосторожностей «...Особое внимание,— говорит он,— должно быть обращено на фундаменты, потому что земляная засыпка может причинить им безмерный вред. Она ведь не может всегда сохранять одинаковый вес, обычный для нее летом, но в зимнее время, впитав в себя обилие дождевой воды, она и своим весом, и своим объемом разрушает и распирает каменную кладку фундамента». Такое внимание к фундаментам, вероятно, было оправдано горьким опытом случившихся катастроф. Так, римский историк Тацит описывает, в 27 г. н. э. «произошло непредвидимое несчастье... Некто Атилий, вольноотпущенник, решившись выстроить в Фиденах амфитеатр для гладиаторских представлений, не укрепил его основание на прочном грунте и не скрепил прочными связями деревянного остова, как человек, который не имел ни достаточно денег, ни желания угодить гражданам своего города, но взялся за это дело для грязной выгоды. Стеклось большое множество народа, жадного до таких зрелищ..., собралось особенно много мужчин и женщин и людей всякого возраста... Переполненное здание пошатнулось и обрушилось внутрь, стремглав увлекло с собой и завалило огромное множество людей...
Пятьдесят тысяч человек было при этой катастрофе изувечено или раздавлено. Поэтому было постановлено Сенатом, чтобы никто не давал гладиаторского зрелища, у кого имущества было менее 400 тыс. сестерциев, и чтобы амфитеатр строился не иначе, как на почве, твердость которой была удостоверена осмотром. Атилий был отправлен в ссылку». Светоний также пишет, что у «...Фиден во время гладиаторского боя вследствие обвала амфитеатра погибло свыше 20 тыс. человек».
Началу строительных работ, как было принято, предшествовало представление архитектором сметы, имеющей форму договора между заказчиком и подрядчиком, а при строительстве ответственных сооружений — между сенатом или императором и строительной коллегией. В сметах обычно перечисляли все виды работ, связанные с возведением данного сооружения. При этом предусматривались мельчайшие подробности, благодаря чему они служили как бы инструкцией для подрядчиков и рабочих. Витрувий приводит интересные сведения, касающиеся ответственности архитектора за соблюдение финансовой дисциплины.
«...В известном городе Ebhesus,— пишет он,— существовал строгий, но справедливый обычай. Когда архитектор договаривался о подряде, он составлял смету и представлял ее на утверждение..., а свое состояние закладывал до окончания строительства. Если стоимость строительных работ соответствовала смете, то архитектору воздавались официальные почести, составлялся почетный указ и выдавалась грамота. Если стоимость не превышала 1/4 части запланированной сметы, то разность между фактической стоимостью и стоимостью по смете вычиталась (за счет города) и на архитектора штраф не накладывался. Если же перерасход стоимости был больше 1/4 части составленной сметы, то недостающая сумма взыскивалась из личных средств архитектора...» Витрувий жалеет, что в .его время такие правила распространялись не на все сооружения. Он продолжает «...Если бы наши бессмертные боги создали такой закон не только для общественных зданий, но и для частных построек, тогда бы люди, которые в этом деле мало понимают, не оставались безнаказанными...»
Вероятно, к смете проекта обычно прилагалась пояснительная записка. Так, известно, что греческие архитекторы составляли подобные пояснения, в которых раскрывали замысел сооружения и способы его строительства, хотя ни одно из этих письменных свидетельств не дошло до наших дней. В известном сочинении Юлия Цезаря «Записка о Галльской войне» сказано, что при строительстве моста через Рейн, составлялись многочисленные записки и планы.
Совсем недавно группой западногерманских археологов был обнаружен архив «строительных чертежей». Они находились в руинах знаменитого храма Аполлона в Дидимах, к югу от современного турецкого города Секе. Выгравированные на стенах чертежи занимают площадь свыше 200 м2 и представляют собой наиболее подробный и полный из известных нам «комплектов» древних строительных чертежей. Установлено, что это были рабочие чертежи, представляющие собой заключительную стадию архитектурного проектирования. Они были предназначены непосредственно для производства работ.
Заключительной стадии, вероятно, предшествовало несколько этапов предварительного проектирования. Сами же предварительные эскизы могли выполняться на папирусе, пергаменте, отбеленных деревянных досках и даже на плоских каменных плитах, что подтверждается находками западногерманских археологов.
В пользу существования чертежей у римлян говорит также наличие самих смет, которые очень трудно составить, не имея чертежей с размерами всего сооружения и его деталей. Наконец, еще одним доказательством существования чертежей и проектов в Древнем Риме была быстрота строительства, которая диктовалась короткими, не более полутора-двух лет, сроками полномочий консулов, цензоров или преторов, которые отвечали перед сенатом и народным собранием за сдачу объектов. Чтобы организовать труд большого количества людей в такой короткий срок, была необходима предельная четкость и ясность в ведении работ, которые невозможно представить без наличия чертежей и проекта. Скорее всего, римляне не были знакомы только с масштабными чертежами, и, тем не менее они проводили маркшейдерские работы, составляли детальные планы местности, делали подробные зарисовки и, видимо, чертежи деталей как образцы для скульпторов или резчиков по камню. Примером подобного технического решения может служить подробная схема раки в Капуе, выполненная в натуральную величину.
Известно, что в случае необходимости римляне изготавливали модели будущих сооружений. Интересное упоминание о моделях водопроводов с долинами рек, тоннелями и мостами имеется у Фронтина. Встречаются портретные изображения императоров и царей, в руках которых находятся миниатюрные сооружения.
Из чего строили в Древнем Риме
Из чего же строили римляне свои великолепные здания и сооружения? В первую очередь из того, что лежало у них под ногами,— т. е. из местного материала. Таким материалом являлись естественные камни, древесина, сырцовый, а затем и обожженный кирпич, песок и галька, применявшиеся в растворе и бетоне.
В то далекое время громадными «островами» по всей Италии стояли лиственные леса. Росло много дубовых и буковых деревьев, клена, тополя, ольхи и цитрусовых. Однако с ростом могущества Древнего Рима леса нещадно истреблялись, что впоследствии сказалось не только на экономике страны, но и на ее климате.
Еще древние греки классифицировали лесоматериалы на три группы3. По описанию Теофраста, древнегреческого ученого и первого на земле ботаника, — «...лесной материал бывает пиленый, тесаный и круглый. Пиленый получается от распиливания пилою, тесаный — путем удаления наружных частей посредством топора, круглый оставляется нетронутым. Из них пиленый почти никогда не дает трещин, потому что открытая сердцевина высыхает и умирает». Плиний Старший пишет, что «...наиболее долговечным считают черное дерево, кипарис и кедр».
К сожалению, деревянные сооружения римлян не сохранились. Однако, судя по описаниям Витрувия, значение древесины в древнеримском государстве было очень велико. Она широко применялась как конструкционный материал в качестве стоек, колонн, настилов, ферм при перекрытиях больших пространств в зданиях или пролетах между быками мостов там, где это было необходимо. Правда, римляне все же заменяли деревянные конструкции на металлические, несмотря на большую стоимость последних.
Не менее широко древесина использовалась как вспомогательный материал в виде сложной опалубки и кружал при строительстве сводов и куполов из бетона, для изготовления строительных лесов, подмостей, лестниц и других подобных устройств. Наиболее ценные сорта древесины использовались в качестве декоративной отделки. Широко применялась фанера, которую, по словам Плиния Старшего, нарезали из клена, бука, тополя, наплывов от ольхи, корней бузины, черного и цитрусовых деревьев.
Большое распространение в качестве строительного материала, особенно в республиканский период истории Рима, получили естественные камни. Они добывались и обрабатывались из самых разнообразных горных пород, начиная от легких, вулканических, таких, как туф, пемза, лава, и кончая плотными и прочными известняками и порфирами. Эти камни шли на сооружение фундаментов и барабанов колонн, из них изготавливали блоки самой разнообразной величины и конфигурации для возведения стен и архитравных прогонов. Нередко крупные элементы зданий возводились из каменных блоков без применения раствора, хотя последний к тому времени уже широко использовался в строительной практике. При этом большие каменные блоки так тщательно обтесывались, что при укладке, например стен, не требовалось дополнительной подгонки в местах сопряжения. В ответственных сооружениях для более надежного крепления каменных блоков между собой на их поверхности выдалбливались специальные отверстия для металлических дюбелей-«скреп»-штырей, хотя помимо металлических применялись деревянные и каменные «скрепы», особенно в виде так называемого ласточкиного хвоста. Отверстия эти впоследствии заливались расплавленным свинцом по специально оставленным для этой цели канавкам.
Для производства бетона, подстилающего слоя в дорожных покрытиях и других целей требовалось большое количество дробленого камня. Поэтому ежедневно целые армии рабов были заняты его переработкой. Отдельные каменные породы являлись сырьем для производства извести и гипса. Их также необходимо было добывать и перерабатывать. Витрувий дает рекомендации относительно выбора песка: «...при бутовых кладках первым делом надо проследить за песком, чтобы он подходил для раствора и не содержал примеси земли», (кн. II, гл. 4). Подобные рекомендации указаны для морского песка и других каменных материалов.
Из металлов в строительной практике того времени использовались бронза и железо. Причем бронзе отдавалось большее предпочтение, так как она являлась относительно прочным строительным материалом и не корродировала. Из нее выковывали длинные тонкие балки, которые впоследствии соединяли в более сложные конструктивные элементы, например, фермы. Причем в одних случаях из бронзы выполняли только основные конструктивные элементы ферм, а в других — ими заменяли целые деревянные элементы и собирали всю ферму вплоть до обрешетки включительно из металлических (бронзовых) частей. Железо употреблялось для изготовления различных монтажных приспособлений и деталей. Из него изготавливали, как было сказано выше, «скрепы» (дюбеля) и скобы для крепления естественных камней, железные гвозди и другие мелкие строительные детали и приспособления.
В 180 г. до н. э. пергамский царь Эвмен II, находившийся в то время под влиянием Рима, повелел соорудить напорный водопровод длиной 3 км. При этом, как было установлено в наше время, из-за перепада высот в 200 м рабочее давление в трубах должно было составить не менее 20X105 Па. Обычные гончарные трубы для этого не годились. Полагают, что были использованы металлические трубы длиной один метр, с укладкой их в просверленные камни. Трубы, скорее всего, отливали из бронзы.
Помимо бронзы и железа римляне были знакомы с золотом, серебром, ртутью, сурьмой, оловом и свинцом. Два последних элемента использовались и для строительных целей. Известно, например, что из гнутых свинцовых листов изготавливали трубы, сваривая пайкой продольные швы и соединительные муфты. При сооружении своих знаменитых водопроводов римляне Даже ввели стандартизацию труб по диаметрам и поперечному сечению. Это упростило расчет и проектирование водопроводной сети. Свинец, как было сказано, использовался также для скрепления каменных плит и заделки швов.
Различные элементы строительных конструкций и декоративно оформления зданий изготавливались из терракотовых изделий, которые представляли собой специально обожженные сорта глины. Для терракотовых изделий применялась особая технология, заключающаяся в строгом подборе компонентов и соблюдении определенной температуры обжига. В качестве добавок в глину использовали солому, реже пуццолану и битый кирпич. Основными изделиями из терракоты был тонкий квадратный кирпич и черепица различной конфигурации, цвета и размеров, обладавшая такими обязательными качествами, как водонепроницаемость, прочность и долговечность. Отдельные ее виды сохранились в хорошем состоянии до нашего времени.
Начиная примерно с I в. н. э. сырцовый кирпич, до того времени широко распространенный в древнеримском государстве, стал вытесняться обожженным. При этом обожженный кирпич изготавливался трех разновидностей: треугольный, квадратный и прямоугольный. Наибольшее распространение в обычной кладке получил не прямоугольный, а треугольный кирпич. Прямоугольный кирпич использовался, главным образом, для кладки углов и сопряжений стен, а квадратный — для прокладки кирпичных рядов и устройства связи между рядами стен. Следует сказать, что кирпичу как строительному материал отводилось совершенно особое место при строительстве стен сводов и куполов из бетона. В стенах, например, кирпич выполнял роль опалубки-облицовки, в сводах и куполах — несущего каркаса и т. д. Более подробно о роли кирпича в бетонных сооружениях будет сказано дальше. Здесь же стоит подчеркнуть что такое удачное сочетание кирпича с бетоном впервые в строительной практике было предложено римлянами. Кирпичная опалубка помогала бетону сохранять свою форму при твердении а бетон, со своей стороны, заставлял для кирпича находить новы оригинальные формы и цвет, выделяя дополнительно его интересные качества.
Размеры сторон кирпича были неодинаковы. Так, кирпич треугольной формы имел размеры сторон от 127 до 508 мм, прямоугольный — от 254 до 381 мм (длина) и от 101,6 до 152,4 мм (ширина); квадратный — от 762 до 838,2 мм. При этом высота треугольных и прямоугольных кирпичей была от 38,1 до 50,8 мм, а квадратных от 50,8 до 88,9 мм. Высота кирпичей в одном ряду принималась всегда одинаковой, причем швы делались, как правило, тонкими.
Можно отметить, что каких-либо узаконенных норм на размеры кирпича в то время не существовало. Это позволяло каждому изготовителю действовать по своему усмотрению, руководствуясь в основном качеством применяемой для изготовления кирпича из глины. Однако в случае необходимости можно было всего отличить одну партию кирпича от другой, так как на каждом кирпиче ставилось собственное клеймо изготовителя.
Наследие Древних Эллинов
Два великих древних государства — Эллада и Древний Рим находились совсем близко друг от друга, а в период римских завоеваний их границы даже смыкались между собой. Тем не менее это были два разных государства, более того — два разных мира, которые развивались.и жили каждый по своим законам, и греческая цивилизация шла несколько иным путем, чем римская.
После завоеваний Александра Македонского, в конце IV в. до н. э. в Греции, которая намного расширила свои границы, стала стремительно развиваться торговля. Всего лишь за несколько лет она увеличилась в пять раз. Границы Греции простирались от Дуная на север — до Эфиопии на юге, от Индии и Китая на востоке до побережья Атлантики. Появилась потребность в строительстве кораблей, гаваней, портов и маяков. В связи с этим произошел мощный скачок технического творчества. За последующие три столетия в стране было сделано столько изобретений, сколько не удалось осуществить за предыдущие 30 веков.
В середине III в. до н. э. появились труды великого Архимеда (287—212 гг. до ц. э.), в частности, его теория равновесия рычага, которой он фактически положил начало теоретической механике. Была разработана теория блоков, полиспастов и винтов для поднятия тяжестей, объяснены вопросы, связанные с распределением нагрузок между опорами, уточнены методы определения центра тяжести тел, которые также приписывались Архимеду. На основе этих теорий и научно-технических разработок было сделано много изобретений.
Архимеда принято считать изобретателем винтового насоса.
Он также изобрел и построил остроумные оборонительные механизмы для защиты от римлян своего родного города Сиракуз. Эта техника обладала столь большой разрушительной силой, что, как гласят предания, атакующие римляне в страхе разбегались при появлении этих странных машин.
Продолжатели Архимеда греки Ктесибий, живший примерно в 100 г. до н. э., и Фило из Византии (примерно 180 г. до н. э.) — предлагали заменить скрученные упругие веревки артиллерийских установок бронзовыми пружинами или сжатым воздухом. Одна-ко их проекты остались только на бумаге, так как при существовавших тогда технических средствах они не могли быть осуществимы. Ктесибию принадлежит изобретение нагнетательного насоса, который использовался для подачи воды в пожарных машинах и в специальных гидравлических устройствах.
Древнегреческий ученый Герон Александрийский, живий приблизительно около I в. н. э., дал систематическое изложение основных достижений античного мира по прикладной механике и математике. Он изобрел ряд приборов и автоматов, в частности теодолит, прибор для определения пройденного расстояния путем механического подсчета числа оборотов вращающегося колеса, который можно уподобить современному счетчику на автомашине. Герон описал насосы, пожарную машину, и пожарную помпу, а также приспособление автоматического регулирования фитиля и уровня масла в лампах. Самыми выдающимися его изобретениями были ветряная машина и простейшая паровая турбина. Однако для того времени они оказались не более чем игрушками и на практике не использовались.
В отличие от Греции Древний Рим не оставил после себя никакого научного и технического наследия. Исключение, пожалуй, могут составить только военная и строительная техника, хотя и в них многое было заимствовано у древних цивилизаций и, главным образом, у греков. Римляне больше получали в наследство мыслей и идей, чем конкретных технических достижений. Да и нужны ли они были им, когда любой богатый гражданин Рима охотнее вкладывал свои капиталы в покупку рабов, более дешевых, чем машины.
Описание всех видов строительной техники, используемой Римлянами, заняло бы слишком много времени, поэтому остановимся лишь на отдельных, наиболее важных из них, включив сюда, в первую очередь, грузоподъемные и гидравлические машины и механизмы.
Витрувий наряду с описанием военных машин упоминает о различных видах грузоподъемного оборудования, включая блоки, полиспасты, кабестаны4, копровые сваезабивочные машины и т. д. К сожалению, рисунки самого Витрувия не сохранились. Зато до наших дней дошли изображения строительных машин и механизмов, описанных Героном Александрийским (около I в. н. э.) в его «Механике» (рис. 1). Все эти машины и механизмы приводились в действие с помощью силы рук, ног, а позднее — воды и оставались до наступления эпохи пара основными в строительной технике. Принцип их действия в наши дни остался таким же, как и 2000 лет тому назад.
Среди многих видов грузоподъемных механизмов весьма оригинальным является триспастос — ступальный кран, работающий по принципу беличьего колеса (см. рис. 3). У римских авторов отсутствует описание этого крана, но, как видно из рис. 3, на котором изображен этот кран, работающий при строительстве римской гробницы, он состоял помимо кронштейна с системой блоков и полиспастов, из большого по размерам колеса, которое приводилось в движение группой людей, находящихся внутри него. Предполагают, что при строительстве Пантеона были использованы подъемный кран со ступальным колесом и ступальный свайный копер.
Возможно, что для подъема камней очень больших размеров и массы, например барабанов колонн или архитравов, пользовались более «старым» испытанным египетским способом, о котором упоминает еще Плиний Старший. По его словам, камни поднимали по наклонной плоскости, образованной мешками, наполненными сухим песком, при этом сами камни располагались несколько выше их будущего места опоры. Затем песок медленно высыпали из мешков до тех пор, пока каменные глыбы не занимали свое проектное положение. Однако, несомненно, что все же чаще использовали подъемные краны как более производительное грузоподъемное оборудование.
Для подъема камней кранами в одном случае на двух противоположных плоскостях камня вытесывались подковообразные борозды, через которые просовывали веревочные канаты и цепляли их за крюк крана. В другом — в камнях проделывали сквозные отверстия, через которые можно было пропускать подъемный канат, или, сделав на них специальные выемки, можно было ухватить их своего рода «клещами».
Доставка камней из каменоломен к месту строительства была одной из наиболее трудоемких операций. Сухопутная доставка грузов осуществлялась при помощи волокуш, телег и тягловых животных. Погрузка и разгрузка их происходила как с помощью рычагов, клиньев и крюков, так и с помощью подъемных механизмов. Громадные мраморные глыбы, большая часть которых доставлялась в Рим из Египта, переправлялись морем на специально устроенных баржах. Для этого баржи подавались к месту погрузки полузатопленными, с помощью уложенных для этой цели камней. После погрузки мраморных глыб на баржу эти временно уложенные камни убирались, баржа приподнималась и груз перевозился к месту назначения.
Примечания
1. Один из 7 холмов, на которых возник Рим.
2. Имелся в виду необожженный глиняный кирпич — сырец, зачастую с приместью соломы, сушеной травы и т. п.
3. Применяемые в современном строительстве лесоматериалы также подразделяются на три группы: круглые, пиленые и изделия и полуфабриката из древесины.
4. Лебедка с барабаном на вертикальном валу.