Когда строительство мостов стало наукой?
Когда строительство мостов стало наукой?
Средневековые мастера, следуя римским образцам, использовали полуциркульные арки, то есть в пол-окружности. Если требовалось достичь большой высоты пролета, они ставили под арки высокие вертикальные опоры. Такие мосты на профессиональном языке называются виадуками. В позднем средневековье отдельные гениальные строители стали возводить мосты с более пологими сводами. Такие арки называются сегментными, поскольку они образуют своим сводом уже не полукруг, а примерно одну восьмую круга.
Полуциркульные своды Римского моста в г. Мостар (Босния и Герцеговина) кажутся громоздкими по сравнению с более пологими сводами моста Риальто в Венеции
При этом они выглядят весьма элегантно. Примером может служить мост в Авиньоне, который был освящен в 1188 г.; его протяженность составляла 900 м. Тогда он стоял на 22 арках с поразительно большими пролетами — 33 м каждый. Сегодня из них сохранилось лишь четыре, остальные разрушились из-за ледоходов и войн.
От Авиньонского моста сохранилось лишь четыре арочных пролета. На заднем плане — папский дворец
Средневековые мастера могли полагаться лишь на собственный опыт и потому предпочитали следовать многократно испытанным образцам. Только в эпоху Возрождения возникает строительство мостов на научной основе. Ученые исследовали традиции арабов, греков и римлян, дополняли их опыт собственными экспериментами.
Элегантные коробчатые арки моста Санта Тринити во Флоренции сконструированы по шести центральным точкам
Так, архитектор Леон Батиста Альберти (1404–1472 гг.), взяв за основу трактат древнеримского зодчего и инженера Витрувия, собрал и опубликовал описания архитектурных сооружений своего времени, сформулировав основные правила строительства, определив соотношения между длиной пролета моста, высотой арки и шириной опоры в сравнении с шириной свода и другими характеристиками моста. Гениальный художник и ученый Леонардо да Винчи (1452–1519 гг.) изучал при помощи деревянных желобков со стеклянными стенками образование водоворотов и их воздействие на мостовые опоры. Он даже делал расчеты для моста через бухту Золотой Рог на Босфоре, который смог бы одной мощной сегментной аркой пролетом 250 м соединить Константинополь с городом Пера на другом берегу бухты (сегодня оба эти города входят в Стамбул). К сожалению, этот замысел показался его современникам слишком смелым; сегодняшние расчеты доказывают, что Леонардо вполне мог бы осуществить свой проект с помощью тогдашних технических средств.
Леонардо да Винчи хотел перекинуть гигантский мост через бухту Золотой Рог в Константинополе
Однако ученый хранил результаты своих опытов в тайне, так что они не принесли никакой пользы другим строителям мостов. Лишь спустя несколько десятилетий Галилео Галилей (1564–1642 гг.) обосновал законы механики. Он был первым, кто попытался рассчитать силы, действующие на архитектурные сооружения, и возникающие вследствие этого напряжения. Позже ученые работали над его трудами и усовершенствовали его методы, но работа эта по сей день не завершена. Одним из самых красивых мостов остается мост Санта Тринити во Флоренции, сооруженный в 1567 г. В нем инженер и художник Бартоломео Амманати (1511–1592 гг.), один из лучших учеников Микеланджело, впервые осуществил строительство арки с так называемым коробчатым сводом, то есть с особо пологими сводами: это уже не часть круга, а соединение нескольких дуг разных радиусов.
Галилео Галилей первым попытался рассчитать силы, действующие в строительной конструкции
Амманати уже знал, что такие плоские своды не только давят на фундамент по вертикали, но создают и значительные боковые нагрузки. Это горизонтальное давление (распор) он сумел погасить с помощью массивных устоев, на которые опираются концы пролетов. Однако оставалось немало задач, которые он не смог решить заранее, опытным путем. Поэтому строительство стоило Амманати многих бессонных ночей и тревожных минут при первых испытаниях моста. В Германии строительство мостов в конце средних веков практически полностью замерло; страна была охвачена волнениями из-за Реформации и ее последствий, а тут еще разразилась Тридцатилетняя война (1618–1648 гг.). Поэтому от той эпохи Германии досталось совсем немного мостов. Пожалуй, самым красивым из них можно назвать Мясной мост в Нюрнберге (Фляйшбрюкке). Он напоминает знаменитый мост Риальто в Венеции — вероятно, это следствие тесных торговых связей между этими городами. Лишь в начале XVIII в. возобновилось активное строительство мостов. В эпоху барокко создавались не только прекрасные замки и соборы, но и такие произведения искусства, как воздвигнутый в 1788 г. мост через Неккар в Гейдельберге и множество романтических маленьких мостов в долинах рек Таубер, Кохер и Ягст. По типу постройки они походят на итальянские мосты эпохи Возрождения, однако опоры подняты до самой проезжей части и образуют небольшие часовенки. Обычно тут находились скульптуры святых — покровителей моста, например святого Непомука. Иоганн фон Непомук был в XIV в. каноником в Праге и духовником королевы Иоанны Богемской. Ее ревнивый супруг, король Венцель IV, хотел узнать, что говорила на исповеди его жена. Однако Непомук, несмотря на угрозы, сохранил тайну исповеди. Тогда король приказал сбросить его во Влтаву с моста. В 1721 г. Непомук был причислен к лику святых, и с тех пор он один из самых почитаемых святых — покровителей мостов.
Мясной мост в Нюрнберге (Фляйшбрюкке; закончен в 1602 г.) — один из самых красивых мостов эпохи Возрождения в Германии. Образцом для него, вероятно, послужил мост Риальто в Венеции (справа), пролегающий через Большой канал и опирающийся на 10 000 деревянных свай, закрепленных в мягком грунте
В эпоху барокко многие мосты украшались статуями святых — покровителей мостов. На снимке — Карлов мост в Праге
Святой Килианус на Мариинском мосту через Майн в Вюрцбурге. На заднем плане — Мариенбергская крепость
В последующие годы строительство мостов велось по тем же законам, которые были открыты учеными эпохи Возрождения. Все точнее определялись силы, воздействующие на строительные сооружения, изучалась прочность используемых материалов. Немецкий философ и математик Готфрид Вильгельм Лейбниц (1646–1716) и английский физик Исаак Ньютон (1643–1727) открыли дифференциальное и интегральное исчисление, оказавшееся чрезвычайно полезным для расчетов. В 1720 г. в Париже было создано Объединение инженеров мостового и дорожного строительства, а в 1747 г. открыто первое специальное инженерное училище — Школа мостов и дорог. Эта школа, существующая и поныне, долгое время обеспечивала Франции ведущее место в мостостроении. Пришли новые времена. Отныне мосты возводили уже не архитекторы, а инженеры-строители, и все несущие конструкции рассчитывались еще до начала строительства.