Сортамент кирпичей памятников Смоленска очень существенно изменился вместе с изменением архитектурных форм в 80-х гг. XII в. До этого в состав набора обязательно входили кирпичи, из которых выкладывали мощные полуколонны на фасадах; они имели форму сегмента со срезанной вершиной (рис. 27).

Рис. 27. Выкладка фасадной полуколонны. Смоленск. Церковь Василия на Смядыни.

Начиная с 90-х гг. XII в. такие кирпичи больше не употреблялись, но зато в довольно значительном количестве появились кирпичи с полукруглым концом, служившие для выкладки тонких полуколонок на пучковых пилястрах (рис. 28).

Рис 28. Набор кирпичей церкви на Воскресенской горе в Смоленске.

Впрочем, правильная полукруглая форма в таких кирпичах встречается лишь в редких случаях, обычно кирпичи имеют сильно уплощенный скругленный торец (рис. 29).

Рис. 29. Набор кирпичей собора Спасского монастыря в Новгороде-Северском.

В большинстве эти кирпичи по ширине соответствуют неосновному, а узкому типу прямоугольных кирпичей данного здания, хотя в некоторых постройках широко использовались и широкие кирпичи с плоско-округленным торцом. Вместе с кирпичами для полуколонок часто применяли 'кирпичи обычного размера, но с одним округленным углом, т.е. в виде четверти фуга. В сравнительно небольшом количестве в раскопках попадаются трапецивидные кирпичи, использовавшиеся, по-видимому, в основном для выкладки (верных косяков и оконных проемов.

Для устройства орнаментальных поясов поребрика и зубчиков употребляли кирпичи-утюжки — узкие, с клиновидным гордом. Обычно их формовали совершенно самостоятельно, как об этом свидетельствует подобный кирпич собора на Протоке в Смоленске, имевший выпуклый знак в виде зигзага на длинной боковой стороне.

Но иногда, судя по находим в руинах церкви на Оконном кладбище в Смоленске, такие кирпичи изготовляли в виде сырцовой пластины с порезкой ее для разломки на три-четыре кирпича-утюжка. В очень небольшом количестве встречаются и дугообразно изогнутые кирпичи, служившие, видимо, для кладки аркатурных поясков и бровок.

Выявленные до настоящего времени древнерусские кирпичеобжигательные печи можно разделить на две группы, два самостоятельных типа.

К одному типу относятся киевские печи и черниговские, на Млыновище; ко второму — все остальные.

Киевские печи построены на плоской местности и имеют поэтому очень толстые стенки. Внутри они разделены на две топочные камеры. Ширина камер такова, что они не могли быть перекрыты плоским кирпичным подом, а несомненно завершались сводчатым перекрытием, сквозь которое должны были проходить отверстия-продухи. Деление на две топочные камеры, сводчатое перекрытие с продухами имели и черниговские печи.

Все остальные печи принципиально иные. Поперек печи здесь всюду проходят тонкие стенки, сквозь которые вдоль нее идет перекрытый арками главный топочный канал.

Можно отметить, что такой тип печей представлен двумя вариантами.

К одному относится суздальская печь, имеющая прямоугольную форму, а над поперечными стенками — под из горизонтально лежащих кирпичей.

Другой вариант представлен смоленскими печами и, судя по плану, видимо, также первой черниговской.

В данном варианте печи круглые, а подом обжигательной камеры служили верхние поверхности поперечных стенок. Печи врезаны в склон, и поэтому у них стенки довольно тонкие.

Сравнение древнерусских кирпичеобжигательных печей с печами соседних территорий дает основание заключить, что оба выявленных на Руси тина имели широкое территориальное распространение. Так, несколько печей XI—XII вв., предназначенных для обжига черепицы, были раскопаны в Херсоне. ²⁸ Печи эти грушевидные или овальные в плане.

Стенки их сложены из сырцов, а снаружи обложены камнями. Поперек печи размещены стенки, сквозь которые проходит перекрытый арками главный топочный канал. На территории Крыма обнаружено довольно значительное количество печей другого типа, предназначенных для обжига амфор и относящихся к VIII—IX вв. ²⁹ Они прямоугольные, имеют два продольных топочных канала и под с круглыми продухами.

Известна печь, по-видимому, X в. в Мадара (Болгария). ³⁰ Она врезана в землю, прямоугольная, с поперечными перемычками, сквозь которые проходят два параллельных, перекрытых арками топочных канала. Под обжигательной камеры здесь сложен из горизонтально расположенных кирпичей.

В памятниках русского зодчества арки применялись как самостоятельные конструкции и элементы сложных распорных систем. По специализации их можно разделить на подпружные арки, перемычки, разгрузочные арки, распорки и ползучие арки (рис. 1.15).

Рис. 1.15. Применение отдельных арок. а - разгрузочная арка, б - подпружная арка, в - трёхцентровая арочная перемычка, г - плоская клинчатая перемычка, д - ползучая арка - косоур, е - аркбутан, ж - арка - распорка, з - перевернутая арка - распорка.

Подпружные арки служили основными элементами перекрытий, несущими тяжелую сосредоточенную или распределенную вдоль арки нагрузку, например, вес кладки стен световых барабанов, сводов, парусов, забутки и др. Пролеты подпружных арок в свету составляли в X-XVII вв. 2, 1-7, 5 м; к XIX столетию они достигли 13, 0 м (собор Александра Невского в Горьком 1881 г.) и даже 22, 0м (Исаакиевский собор в Ленинграде) При этом толщина в замке составляла 1/4-1/12 пролета в зависимости от времени постройки, нагрузки на арку и ширины. Форма подпружных арок могла быть полуциркульной (в крестово-купольных системах начального периода), параболической и другой материал кладки - кирпич, белый камень или их сочетание.

Перемычки использовались для перекрытия оконных дверных и других небольших проемов в стенах; их пролет составлял 0, 9-3, 5 м при обычной толщине в 1 кладочньй модуль. Форма нижней поверхности может быть полуциркульной, трех- и пятицентровой, плоскопараболической и наконец, горизонтальной. В последнем случае использовался иногда не кирпич, а каменные клинчатые блоки, организую шие под нагрузкой в пределах своей высоты обжатую арочную зону с осью, перпендикулярной направлению швов арочные перемычки передают давление и распор на простенки.

Разгрузочные арки, в отличие от перемычек, не имеют открытой нижней поверхности (так называемые скрытые конструкции). Их устраивали в стеновой кладке для разгрузки участка (стены или фундамента) под аркой и переноса давления на соседние участки; по своей функции разгрузочные арки напоминают, таким образом, рандбалки. лежащие в пролете на упругом основании. Форма разгрузочных арок может быть различной - от цилиндрической до треугольной; пролет от 3, 0 до 9, 0 м. Принцип сбора нагрузки для всех видов арок, несущих стеновую кладку, тот же, что и для обычных балочных перемычек (с учетом влияния угловых закладок); в некоторых случаях нагрузка может быть определена «по факту», как вес блока кладки, ограниченного деформационными трещинами.

Арки-распорки применялись для исключения возможности встречной, горизонтальной подвижки стен, фундаментов и других конструкций. Арки-распорки бывают обычными и перевернутыми (см. рис. 1.15). Обычные арки, пригруженные тяжелой надкладкой, создают значительный распор, активно противодействующий подвижке. Перевернутые арки, лежащие в уровне фундаментов, под действием внешнего продольного обжатия стремятся деформироваться, чему препятствует пассивный отпор грунта, следовательно, и: -: противодействие подвижке - пассивное.

Ползучие арки несимметричного очертания с пятами в разных уровнях использовались, главным образом, в качестве лестничных конструкций, несущих вес забутки, ступеней и ограждающих стенок. Особенностью ползучих арок являяется неравенство опорных реакций. Большая часть давления передается на нижнюю опору. Направление верхней опорной реакции ползучей арки при малом наклоне опорного сечения близко к горизонтали.

Это обстоятельство использовалось для переноса неуравновешенного распора с верхнего яруса систем на уровень нижней опоры ползучих арок. Разновидность ползучих арок - аркбутаны, выполняющие функции наклонных арочных распорок или контрфорсов, применялись в русском зодчестве редко.

Бесстолпные формы перекрытия храмов применялись еще в раннем периоде русского каменного зодчества; однако до наших дней дошла лишь Ильинская церковь в Чернигове (XII в.) с подпружными арками, опирающимися на столбы и лопатки.

В XV-XVI вв. получили некоторое распространение бесстолпчатые перекрытия в виде простых или ступенчатых цилиндрически сводов, опирающихся на продольные стены и имеющих в ряде случаев неширокую поперечную прорезь для устройства светового барабана. Барабан опирается, таким образом, на края разрезанного основного свода, а также на поперечные арки (сводики), ступенчато перекрывающие прорезь.

Такие перекрытия применены в храмах Пскова (придел церкви Богоявления с Запсковья), Гдова (церковь Успения XV в.), Кирнлло-Белозерского монастыря (церкви Владимира 1554 г и Епифания 1645 г.) и в приделах Преображенской церкви подмосковного села Остров (XVI в.).

Незначительный, низко приложенный распор гасится массой продольных стен и их пригрузкой; при ступенчатых главных сводах часть распора передается на поперечные стены (рис. 1.8)

Рис. 1.8. Устройство светового барабана на прорези цилиндрического свода, перекрытой ступенчатым сводиком. а - аксонометрия перекрытия, б - план перекрытия

Рис. 1.9. Схема опирания барабанов пятиглавого завершения на пазухи крестовых сводов и ограждающие стены (Введенская и Стретенская церкви Троицкого собора, Астрахань, 1597-1603 гг.)Далее...

Ниже приведены конструктивные параметры крестово-купольных систем XII-XVII вв., отличающихся типом перекрытия, общими габаритами и пропорциями основных элементов.

Из табл. следует, что с увеличением расчетного пролета главных подпружных арок от 2, 6 до 7, 5 м и высоты центрального барабана с 4, 4 до 14, 2 м (т. е. примерно в 3 раза), максимальный распор системы возрос с 32, 5 до 630 КН, а напряжение в кладке центральных столбов - до 2 МПа.

В пп. 9 и 10 сравниваются максимальный распор системы, равный теоретическому распору центральных подпружных арок (Н_{а )}, и так называемый действительный распор (Н_с вычисленный с учетом монолитности кладки и фактической передачи чисти нагрузки непосредственно на центральный столб, минуя подпружные арки, а также на примыкающие к аркам своды перекрытия. Разница между Н_а и Н_с тем выше, чем меньше отношение пролета к толщине арки, к чем выше жесткость кладки.

Сопоставление величин опрокидывающего и восстанавливающего моментов (п. 12, 13) показывает, что запас устойчивости системы снижается по мере роста пролета и увеличения центральной нагрузки. Превышение опрокидывающего момента над восстанавливающим характерно для сооружений с тяжелым центральным барабаном или высоким уровнем приложения распора системы. Свидетельством потенциально неустойчивого (напряженного) равновесия системы, не исключающего активной работы воздушных связей является факт устройства многоветвевых связей - в четыре нити на тульском и пять - на астраханском Успенских с борах. Расчет показывает, что из-за чрезмерной тяжести центрального барабана длительное равновесие первоначальной распорной системы владимирского Успенского собора (1151--1160 гг.) было бы невозможно. Обстройка 1185-1189 гг.. резко увеличившая пространственную жесткость объема этого собора, способствовала сохранности памятника до наших дней.

Зависимость между внутренними усилиями (распором, опрокидывающим моментом и др.) и основными габаритами крестово-купольных сооружений показана на графике (рис. 1.6), где каждому значению комплексной геометрической характеристики (К = АхБхh_{с )} соответствует определенный диапазон значений данного параметра (заключенный между верхней и нижней кривой и отражающий индивидуальные конструктивные особенности отдельных систем: например, наличие или отсутствие диафрагм жесткости, различную толщину вертикальных несущих конструкций и др.).