Ошибки Монферрана, или почему рушились соборы

Здравствуйте, уважаемые читатели! 

Об ошибках вообще

Те, кто до сих пор убеждён, что они всё знают, и что знания добываются за раз-два... и в дамках (или вместе с получением диплома), просто не понимают, что процесс постижения и накопления знания всегда связан с длительным путём проб и ошибок. Зазубривания сведений, оставленных кем-то, для знания и для получения хотя бы такого же результата недостаточно, ибо каждый раз что-то идёт "не по плану".

С тех пор, как человечество взялось за строительство (и другие виды своего созидательного творчества), оно только и делает, что учится, постигая законы природы на собственной шкуре, ведь кроме гравитации, существуют и другие факторы, влияющие на получение конечного результата. И в таком продвижении вперёд, человечество сопровождают многочисленные ошибки, почёсывание затылков, разбор собственных полётов, делание выводов, поиск решения проблем, наматывания на ус, успехи, накопление опыта и... новый виток с его ошибками и победами при постановке и достижении очередных, более грандиозных целей.

Вот, скажем, строительство Венеции привело к обретению уникальных знаний, множеству изобретений и строительных "хитростей", связанных с условиями местности. Например, в тамошних зданиях не только ограничена высотность (этажность), и не только "свои" строительные материалы, но и отсутствует жёсткая связь между стенами, полами и перекрытиями.

На чём зиждется Венеция

Конструктивные особенности зданий Венеции. Терраццио.

В сейсмоопасных районах строителям понадобилось искать и вырабатывать способы защиты зданий от подземных толчков.

Первое противосейсмическое средство древних андийцев

Пять тысяч лет назад строители Анд додумались до применения простейших средств, гасящих сейсмическое воздействие, - шикр (нынешний аналог - габионы).

Инкские строители, гораздо позже решая подобную проблему, пришли к решению не складывать стены из "регулярных" камней

Просто инкам край как понадобилось додуматься до сейсмостойкой архитектуры

Думаю, что уж про падающую Пизанскую башню не знают только ясельники :о)

Созидатели готических соборов во Франции чуть ли не регулярно терпели и грандиозные осадки частей зданий, и обрушения. То каменный материал в фундаментах и основании стен оказывался непригодным, то несущая способность фундаментов низкой для тяжести верхнего строения, то распор неуравновешенным...

И не было тогда таких наук, как механика грунтов, строительная механика и прочие, согласно которым можно было производить предварительные разсчёты. Эти науки в начале 19 века были, можно сказать, ещё в детсадовских штанишках, шло их развитие. С развитием техники, в частности, горнодобывающей, развивались и вышеупомянутые науки, изучались процессы взаимодействия грунтов, рабочих органов машин и т.п. Особенно необходимы были разсчёты при строительстве подземных сооружений, например, для метро. Геотехнический мониторинг вообще появился лишь во второй половине 20 века И, естественно, высокая нужда была в этой науке у строителей таких городов, как Санкт-Петербург.

Геотектонические условия Петербурга

Чем-то Питер похож по своему геологическому сложению зыбким грунтам Венеции. Там, где медный Пётр простирает руку, сидя на вздыбленном коне, проходит русло древней реки (палеорусло), а твёрдые глины, на которые можно уверенно опирать фундаменты (тем более особо тяжёлых массивных зданий), находятся на глубине, превышающей 75 метров. Никакие деревянные сваи до них, конечно, не забивались. Выше твёрдых глин - наслоение грунтов, не радующее своей прочностью и надёжностью. Там и пылеватые пески, и слабые глинистые прослойки, и супеси. И всё это перенасыщено водой. Некоторые обводнённые грунты при возникновении динамических нагрузок очень быстро превращаются в плывуны, ведущие себя подобно вязкой жидкости.

"Петр Великий, очевидно, был «великим геотехником». Границы исторического центра города удивительным образом совпадают с областью распространения наихудших грунтов. Из новостроек, пожалуй, только районы Лахты и Комендантского аэродрома могут соперничать с центром по сложности геологических условий." (отсюда)

Фрагмент карты кровли твердых глин на территории Санкт- Петербурга

О слабых грунтах и сильной геотехнике

Очень рекомендую прочитать эту книгу . Из неё вы узнаете о причинах появления трещин в других исторических и современных сооружениях Петербурга.

Например, геофизические изследования (применялась сейсмотомография) позволили выяснить, что под южной частью здания Биржи залегают более слабые грунты, чем под остальной.

"Наибольший вклад в развитие неравномерных осадок вносит слой заторфованных супесей. Он клином залегает под зданием Биржи: под южным фасадом его толщина максимальна (до 3 м), а под северным – всего 0,5 м. Из-за развития неравномерных осадок в стенах здания возникают зоны растягивающих напряжений. А там, где в кирпиче есть растяжение, образуются трещины. Расчетная картина вполне согласуется с наблюдаемым рисунком трещин."

А при измерении установили, что южный фасад сооружения осел на 13-14 см больше, чем северный. И это при том, что фундаменты были спроектированы и выполнены безошибочно.

Второй пример - башня Адмиралтейства.

"..основной причиной развития трещин в башне Адмиралтейства являются неравномерные осадки, механизм развития которых был запущен еще при строительстве и реконструкции здания."

Ниже представлены типичные разрезы ленточных и плитных фундаментов жилых и гражданских зданий, построенных в С.-Петербурге до ХХ века:

Из статьи Мангушева Р. А., Осокина А. И. Геотехника Санкт-Петербурга 2010 г.

Схематический разрез фундамента собора по Сотникову

Как видим, грунты, на которые можно было бы надёжно "облокотиться", под собором лежат на глубинах более 40 м. Красной линией указано начальное положение фундамента

Разработка проектов первой очереди по строительству метро в Ленинграде началась перед Великой Отечественной, в 1940 г. Проектирование опиралось на новые данные по геологии.

А мог ли до того кто-либо (не только Монферран) заглянуть в глубокие недра питерских "пучин"?

Что ставили в вину Монферрану?

Из предисловия к книге Никитина "Огюст Монферран. Проектирование и строительство Исаакиевского собора и Александровской колонны". 1939 г.

Вот в том, что подчёркнуто вишнёвым, винить следует не Монферрана, а царя-императора, ибо он выставил одним из условий - сохранение большей части ринальдиевского собора. Поэтому алтарная часть и подкупольные пилоны (разумеется, вместе с фундаментами) были оставлены.

Что было бы, если бы Монферран содеял для портиков с их колоннами отдельные фундаменты? Полагаете, что средняя часть в таких грунтах не оседала бы? Не тащила бы верхушки колонн вослед за погружающимся центральным ядром собора, когда архитравы, по-любому, связаны с ним и с верхом колонн?

Из-за столь великого веса, опираясь на слабые грунты, Исаакий непременно как-то оседал бы. И современные изследования говорят о конусе выноса, то есть, слабые породы начинают выпучиваться по периметру фундамента - выпирать вверх, образуя возвышение в виде валика. Этому, кстати, весьма способствуют динамические нагрузки от движущегося транспорта и "заселённость" ниже лежащих грунтов пакостной биотой, от деятельности которой грунты становятся всё плывуннее и плывуннее.

Теперь о порядке сооружения стен и портиков. Монферран обосновывал первичность установки колонн тем, что близко возведённые стены не позволили бы установить леса и мешали бы подъёму колонн. Но, аналогичный порядок применили и при строительстве церкви Св. Мадлен, где одно время Монферран работал инспектором.

Спотыкачки альтернативщиков на истории Исаакиевского собора - 2а

То есть, прецедент был. И я думаю, что если поискать, найдутся и другие примеры такого хода строительства.

Читая книгу Никитина, следует помнить, в какое время она написана, и какое давление советской цензуры оказывалось на автора. Ему следовало непременно охаивать царские времена и... поругивать Монферрана, подчёркивая роль русских академиков. Предлагаю ознакомиться со статьёй О. Любезникова "Архитектор Н. П. Никитин и его книга «Огюст Монферран»: проблема научной репрезентации истории Исаакиевского собора в сталинскую эпоху" 2019 г. Олег Анатольевич "поставил своей целью выяснить причины и обстоятельства создания книги".

По этой ссылке можно найти часть оцифрованных документов

О железной дороге и других новшествах

В предисловии говорится:

Наверное, многие представляют себе железную дорогу с паровозом. На самом же деле даже устроенная через три десятка лет для подвоза каменных блоков при сооружении памятника Екатерине "железная дорога", приводилась в действие вовсе не паром, а усилиями людей

Напомню, что было в "Зодчем":

«…камни перетаскивались вдоль Лебяжьего канала, по Царицину лугу, через Инженерный мост и по Большой Садовой улице до места работ, при помощи особо устроенной переносной железной дороги. Вагонная тележка о четырёх чугунных колёсах приводилась в движение лошадьми, а иной раз и людьми, посредством шпиля Бетанкура; камни таким способом доставлялись к месту работ весьма успешно, и если бы не частое перетаскивание и вывешивание рамных брусьев с рельсами, несколько замедлявшие перевозку, то лучшего способа доставки тяжеловесных предметов не требовалось бы. С какою лёгкостью производилось перетаскивание - можно заключить из того, что перевозка камней поперёк Невского проспекта почти не прерывала обычного движения экипажей.»

Эта мобильная железная дорога оказалась «особо устроенной на чугунно-литейном заводе Сангалли».

Что касается иных транспортировок, то их осуществляли с помощью медведок

Паровые машины никто за границей не покупал. Так в журнале Работы по строению 1819-21 на стр. 10 читаем, что изготовление паровой машины для изготовления цемянки было заказано заводчику Берду.

Что-то пошло с этой машиной не так, поскольку уже в документах за 1826 год речь идёт совсем о другой цементной машине (стр. 212)

Изображение этой самой машины имеется в альбоме Монферрана на стр. 12

Измельчение обломков кирпичей для добавления в известковый раствор

стр. 236-244

Копия контракта прилагается

О сементной машине говорится также в документах на стр. 440, 448, 620

И это, конечно, не все материалы, относящиеся к обозначенным вещам :о)

Ссылки по теме монферрановских сооружений и обработке камня имеются на Дзене