Нет сомнения в том, что познание архитектуры является важнейшей составляющей культуры человека. Живя в своей среде обитания, в окружающем нас мире архитектуры – как можно не понимать, не «прочитывать» этот мир и им не восторгаться?

Говоря о Парфеноне, хочется сказать о тех проблемах архитектуры, которые касаются каждого из нас.

Проблемы эти уже отражены, например, в том, что я, отнюдь не архитектор, вынужден говорить о Парфеноне.

Конструктивные особенности Парфенона. Разве эта тема не является составляющей архитектурного образования?

Оказывается, все не так просто.

Назначение архитектуры – удовлетворять потребности человека в его жизни и деятельности. Короче говоря – архитектура – искусственно созданная среда для жизни и деятельности человека.

Стоит нам взглянуть в окно и увидеть нашу иерусалимскую улицу Яффо, как мы увидим эту искусственно созданную среду.

Когда-то здесь не ступала нога человека. Но люди проложили здесь первую тропу. И уже с этой тропы началась архитектура нашей улицы. Потому, что человек уже приспособил эту территорию для удовлетворения своих потребностей – пусть, с единственной целью – всего лишь для удобства передвижения. И эта первая тропа, строго говоря, уже была архитектурой.

Далее – кто-то спланировал здесь участок земли и построил первый дом, выкопал колодец, засеял землю. С этого и началась архитектура Иерусалима.

В дальнейшем, искусственно созданная среда начинала удовлетворять все новым и новым потребностям людей, количество которых увеличивалось. И у каждого были свои потребности. И возникали и общие потребности у этого растущего сообщества. И несть числа этим потребностям! Оно росло и росло! И взглянув сейчас в окно, мы не можем даже представить, какому количеству наших требований удовлетворяет та же наша замечательная улица Яффо! Как сложна эта искусственно созданная среда, на которой мы находимся! И как непросто она развивалась во времени.

Когда в Америке создавали описание территории городов  - с точки зрения пригодности каждого участка для того или иного рационального его использования, то каждый участок характеризовался более, чем 200 параметрами! Вот, каким невероятно большим объемом знаний должен обладать архитектор. И учитывать их в работе.

Пожалуй, самое сложное в этой профессии – держать руку на пульсе социальных требований общества. учитывать их изменения. Он, наряду с техническими требованиями к объекту, должен учитывать и эстетическую его составляющую. А это резко сужает то количество людей, которых в полной мере можно назвать настоящими архитекторами.

Поэтому, единение в одном человеке лишь только, например, инженера и художника далеко не часто встречается. Чаще, архитекторами становятся люди с явно выраженными эстетическими и гуманитарными задатками. Слово архитектор в последующие времена утратило свой истинный смысл – Главный Строитель. Поэтому и появились и архитекторы, и инженеры. И чем дальше усложнялась жизнь, усложнялось строительство, тем более широкая нейтральная полоса взаимного непонимания устанавливалась между ними.

Архитектор разрабатывал общую компоновку объекта, а инженер видел, как нерациональна она с его, инженерной, точки зрения. Но он, ничего не понимая в архитектуре, все же, не мог предложить ничего более или менее созидательного. И делал то, что предписал ему делать архитектор.

Подобная картина наблюдается и в архитектурном искусствоведении: искусствоведы, описывая тот же Парфенон, могли говорить о нем многое, но, как на непреодолимую стену наталкивались, пытаясь раскрыть его несущую основу, как важнейший фактор формообразования.

Общение мое, инженера, в течение многих лет жизни с самой широкой аудиторией архитекторов, в том числе, и самого высокого уровня, показало, насколько важно найти пути взаимного понимания инженеров и архитекторов. Меня беспокоила та нейтральная полоса, что прочно установилась между ними. И причина проста. Архитекторы изучают курс прочности, но преподавание его по методике, что принята для инженеров, не учитывало особенности мышления и восприятия информации архитекторов. Поэтому прочностные науки оставались, вроде, как, сами по себе, и прочностные вопросы перекладывались на плечи инженеров («Пусть думают!»), а архитектура, как искусство – само по себе.

Поэтому решился я отыскать ту методику преподавания прочностных наук архитекторам, что учитывала особенности их восприятия, которая позволила бы учесть прочностную сторону архитектуры в их творчестве.

И, с трудом, со многими годами работы, получилось в какой-то мере увидеть архитектуру с инженерных позиций.

Оказывалось, что самые простые и известные в инженерном мире истины легко объясняют те положения, о которых так много копий поломано в мире архитектурного искусствоведения.

Почему никто ранее не приложил инженерию к познанию Парфенона?

Ведь был тот же Огюст Шуази, двухтомник которого растащили по всему Интернету! Человек, посвятивший свою жизнь истории архитектуры. Но даже он, инженер французских путей сообщения, ни словом не обмолвился о несущей основе Парфенона. Одно созерцание и аналогии! Кому бы, как ни ему, можно было это сделать?

Есть незначительное количество книг, посвященных конструктивной основе архитектуры. Но никто из авторов не положил в основу своих исследований твердо установленные законы прочности. Книги эти – либо плохие прочностные, либо плохие архитектурные.

…Витрувий, определяя архитектуру как «Прочность, польза, красота», на первое место ставит инженерную, несущую сторону.
Несколько упрощая, имею смелость сказать, что сделай архитектор строительный объект прочным («мускулистым», без лишнего материала!) и полезным (максимально удовлетворяющим его предназначению!) – эстетическая основа объекта, пусть смутно, уже проявится. И таланту архитектора, дисциплинированному первыми двумя требованиями, представится возможность найти метафору объекта и его художественный образ. Далее его талант художника получит полную свободу!

Так, методом последовательных приближений, многократно проходя по кругу «Прочность, Польза, Красота», и создается настоящая архитектура.

Отсюда следует, что конструктивная основа объекта является одним из самых мощных факторов его формообразования.

С этих позиций и предлагается рассмотреть Парфенон – наиболее выдающийся объект ранней архитектуры. Столь выдающийся, что он и по сей день является молчаливым укором многим архитекторам современности, отступившим от знаменитой витрувианской триады – «Прочность, Польза, Красота».

Архитектура поздних лет не могла устоять перед высокими эстетическими достоинствами Пафенона, поэтому элементы его архитектуры вошли и в более поздние объекты.

Следовательно, «прочтение» несущей основы Парфенона имеет важнейшее значение и для познания многих памятников архитектуры последующих времен.

Я сознательно обойду художественные достоинства храма – им посвящена масса литературы, поэтому сосредоточусь исключительно на его несущей основе.

Общие сведения о Парфеноне

Парфенон, в переводе, означает «дева, чистый». Главный храм древних Афин, посвящен богине Афине, воинствующей деве, покровительнице и защитнице города. Построен в 447 – 431 годах до н.э. архитектором Калликратом по проекту Иктина. Храм украшен Фидием. Он же осуществлял и общее руководство строительством.

Об эстетике храма отдаленно напоминает его копия, построенная в США. И макет в мастшабе 1:25 в Японии.

В 1687 году, во время войны, в храме был пороховой склад. И во время осады Афин венецианское ядро пробило крышу. Взрыв превратил Парфенон в развалины.

От внутреннего ядра Парфенона, его целлы, окруженной колоннадой, почти ничего не осталось. И сейчас строятся лишь всевозможные предположения, о том, так она выглядела.

Жители разворовали то, что могло быть использовано в строительстве. (Зачем брать мрамор из удаленной каменоломни, если каменоломня образовалась в центре города?).

Лишь сто лет спустя, были сделаны первые зарисовки храма. И лишь в 1975 году начались восстановительные работы

Цель работ – восстановить колоннаду и антаблемент по всему периметру, а также вернуть храму фрагменты скульптур из музеев Лондона, Парижа и Афин.

Пропорциональные отношения Парфенона

Искусствоведы пытались найти законы пропорциональных отношений зрительно воспринимаемых частей  Парфенона – с целью выявления причин столь высоких эстетических его качеств. Для этого на Парфенон, образно говоря, «натягивали» всевозможные сетки пропорциональных отношений, в которые закладывали различные математические принципы их построения. Можно сказать, пытались найти формальные законы нахождения красоты в архитектуре. Нет числа таким попыткам! 

Система пропорциональных отношений действительно может облегчить зрительное восприятие архитектурного объекта. И не только архитектурного. Ее пытались найти для всего, что вызывало у человека чувство любования.

Среди известных систем пропорциональных отношений наиболее интересен закон золотого сечения, о котором стоит сказать особо.

Он заключается в делении отрезка в той пропорции, которая наиболее легко воспринимается человеческим глазом. Например, отношение высоты прямоугольника к его ширине должно быть таким, чтобы после вычитания из него площади квадрата, равного ширине прямоугольника, получался прямоугольник, подобный исходному.

С помощью пропорций золотого сечения отыскивались соотношения частей Парфенона, наиболее приближающиеся к размерам в натуре.

Но достичь совпадений никому не удалось. И это не удивительно. Эволюция форм древнегреческих храмов напоминала, если согласиться с учением Дарвина, эволюцию развития в живом мире, где неустойчивые формы отмирали, а устойчивые закреплялись.

В Древней Греции, если храм в процессе строительства разрушался, архитектора предавали смерти. Удачные конструкции тщательно исследовались и служили основой для развития дальнейших форм. Далее удачные решения закреплялись в виде правил. Их и можно назвать строительной механикой того времени. Однако, пропорции частей храмов были более сложными, чем это пытались установить из простых арифметических соотношений. 

Следует учитывать, прежде всего, масштабный фактор. Вес конструкции увеличивался в третьей степени от размеров, изгибающие моменты – в четвертой степени, а прочностные характеристики сечений изгибаемых элементов – лишь в третьей степени. Отсюда более крупные храмы, как и представители животного мира, по законам прочности, имеют более массивные формы. Это уже вносит трудности в установление пропорциональных отношений: они изменяются с изменением масштаба сооружения.

Кроме того, следует учитывать восприятие человеком архитектуры по законам перспективы. Например, Первая градская больница Москвы в проекции выглядит, как это показано ниже.

Легко увидеть слишком массивную купольную часть здания, точно «придавившую» основной объем. Но вот как этот объект воспринимается человеком.

Как видно, в перспективе больница выглядит по-другому.

Несомненно, и архитекторы Древней Греции знали особенности восприятия архитектуры человеческим глазом и учитывали их.

Лишь два выше указанных фактора – масштаб сооружения и законы зрительного его восприятия – говорят не в пользу успеха отыскания в Парфеноне простых правил его строения. Зависимости, вероятно, есть, но они сложны и с трудом могут быть описаны простой геометризацией.

Что же касается учета зрительного восприятия архитектурных объектов, то равных древнегреческим архитекторам не было и в последующие времена.

Хорошо известны курватуры Парфенона и энтазис его колонн.

На показанном выше рисунке левый камень воспринимается как более легкий.

Строители Парфенона хотели придать храму ощущение легкости, парения. Поэтому горизонтальным линиям храма придан выгиб кверху. Кроме того, колонны наклонены в сторону храма.

Тем самым устранялось «разваливание» храма как зрительно, так и, пусть в весьма незначительной мере, и физического – колонны «прижимаются» к храму и получают дополнительную устойчивость от опрокидывания наружу от храма.

Этот, очень незначительный нюанс, в сочетании с другими средствами сознательного искажения формы Парфенона, вместе с тем, дал выдающийся эстетический результат.

Зрительному восприятию храма, как весьма устойчивому сооружению, служили и уменьшения расстояния между угловыми и соседними колоннами. Кроме того, угловые колонны были выполнены утолщенными. Физическое обоснование этому будет дано ниже.

Курватуры трактуются как средство компенсации зрительного восприятия.

Кроме курватур, колоннам придавался энтазис: сужение их кверху с плавным утолщением книзу.

Сужение колонн кверху зрительно увеличивало их высоту.

Примером может служить Потемкинская лестница в Одессе, также сужающаяся кверху. Зрителю, находящемуся у подножия лестницы, кажется, что столь широкая лестница внизу перспективно сужается кверху лишь за счет большой ее высоты.

Эту же цель преследует и сужение колонн Парфенона кверху.

Плавному утолщению колонн в нижней трети их высоты будет дано обоснование ниже.

Архитектоника Парфенона

Слову «архитектоника» дается разное толкование. Мне, инженеру, ближе понятие ее как художественного выражение несущей основы архитектурного объекта.

Ниже показан план Парфенона. Уже на нем отражена его архитектоника.

Вытянутость плана Парфенона не вызывает у инженера удивления: греки стремились увеличить размеры храма, однако перекрывать большие пролеты в то время не умели. Отсюда стремление увеличить длину храма относительно его ширины, поскольку основные несущие конструкции перекрытий и покрытий самых больших пролетов ориентировались поперек храма.

Сама компоновка здания направлена на уменьшение пролетов несущих конструкций.

На рисунке ниже показаны опорные поверхности для пролетных конструкций. Видно, что  план здания предусматривал возможное уменьшение пролетов несущих конструкций покрытия здания.

Церемонии, проводимые в храме, предусматривали торжественные процессии вокруг замкнутого его объема. Поэтому, для раскрытия участникам процессии великолепных видов на Анины и природу Греции, храм имел по периметру колоннаду.

Применение колонн легко объяснить с инженерных позиций.

Греция расположена в сейсмически активном районе. При землетрясении наиболее опасны горизонтальные составляющие колебания земли. Следовало обеспечивать устойчивость зданий на действие, прежде всего, горизонтальных сил.

Положим, мы устроили по периметру храма плоскую стену определенной толщины. Стена будет обладать какой-то устойчивостью на опрокидывание. Колонны Парфенона, в соответствии с принципом концентрацией материала, собраны в гипотетической стене в отдельные образования.

При том же расходе материала, диаметр опорной поверхности колонн оказывается значительно больше толщины сплошной стены, поэтому колонны придают храму большую устойчивость. (Стены внутреннего объема сплошные, так как он являлся хранилищем).

Колоннаду можно рассматривать как важнейшее антисейсмическое средство.

Но и в то же время как мощнейшее средство эстетического воздействия на человека: взгляд его проникает внутрь объема, колоннада по всему периметру храма подчеркивает его открытость во все стороны и олицетворяет принципы демократического устройства Афин древней Греции.

Архитектоника колонн

Колонны Парфенона, работают на сжатие. И эта инженерная несущая их функция, осмысленная с художественных позиций, подчеркнута особенностями их формы. И, прежде всего, каннелюрами стволов колонн.

Продольные углубления показывают направление силовых линий в стволе колонны. Каннелюры зрительно сужают диаметр колонн и подчеркивают их стройность.

Как результат, физическая сторона силовой работы ствола колонны гармонично объединена с ее эстетической стороной.

Следующая особенность формы колонн – изогнутость образующей поверхности вращения колонны, так называемый, энтазис колонн.

Профиль колонн – энтазис – был  выбран правильно.

Расчеты, проведенные в наше время, показали, что закон изменения диаметров колонн по высоте совпадает с теоретическим с большой точностью.

Современная методика расчета каменных конструкций предусматривает  увеличение сечения в средней трети высоты несущего столба по условию его устойчивости.

На рисунке выше показан график изменения сечения колонны по высоте по условию устойчивости – утолщения его в средней трети высоты. Кроме того, на том же рисунке показан график увеличения площади сечения колонны книзу, учитывающий собственный вес колонны. Сложение этих двух требований и приводит к совпадению теоретического профиля колонны с натурным.

Именно в нижней трети высоты колонны она имеет наибольший диаметр.  

Энтазис колонн Парфенона оправдан не только с эстетической, но и инженерной точки зрения. И наоборот.

Энтазис колонн – удивительное явление! Представить, что две с половиной тысячи лет назад, не зная строительной механики, руководствуясь лишь утонченной и развитой интуицией, строители древности смогли прийти к такому решению – почти невозможно!

Энтазис колонны словно подчеркивает борьбу поддерживающих сил строительного материала и сил гравитационных.

Колона, точно живой организм, «напряглась», несколько уступив гравитации, но лишь незначительно утолщившись, успешно несет нагрузку. Такой философский подход к природе вещей был свойствен мировоззрению греков того времени.

В еще большей, почти драматической, степени выражение борьбы строительного материала с гравитацией олицетворялось в эхине колонны, венчающим ствол.

  Мрамор колонны здесь, в продолжение мотива энтазиса, в еще большей степени зрительно олицетворяет силу сжатия, уподобляясь упруго-пластичному материалу, «расплющивающимся» между стволом колонны и вышележащей плитой – абаком.

Форма этого элемента архитектуры в наибольшей степени определяет архитектурные ордера – дорический, в данном случае, а также ионический и коринфский.

Ионический ордер (см. рис. ниже) показывает еще более выраженную картину сжатия: упруго-пластичное «вытеснение» материала, сжатого между стволом и абакой, в виде спиралевидных валют.

 Коринфский ордер – еще более выраженный результат действия сжатия – не только «вытеснение», но и «расщепление» материала.

Он подан, в основном, в виде растительных форм.

Архитравы Парфенона

 Пролеты между колоннами перекрывались с помощью каменных балок – архитравов.

И здесь проявился гений строителей древности: архитравы состоят из трех, рядом уложенных балок. Не следует связывать это лишь с проблемой подъема тяжестей – с этой задачей в то время успешно справлялись.

Главное заключалось в обеспечении надежности работы конструкции, выполняемой из столь ненадежного материала – мрамора. По сути, здесь реализована вполне современная идея дублирования: скрытая трещина в едином камне легко распространившись на все сечение, способна вызвать разрушение архитрава. При укладке трех камней, она может распространиться лишь на треть сечения. Разрушение одной из трех балок архитрава не вызвало бы критических последствий.

Обратим внимание на то, что поверхность архитравов совершенно гладкая – высечение на ней изображений привело бы к концентрации напряжений и к существенному снижению несущей способности архитравов.

Архитектоника фриза

Архитектоника фриза наиболее спорна. Прежде всего, потому, что он облицован тонкими плитами, декорирующих расположенную за ними несущую кладку. Декорация эта изображает триглифы и метопы.

Форму триглифов, как отражение «деревянного» прошлого храмов можно объяснить тем, что деревянные балки, лежащие на архитравах так же, как и сами архитравы, выполнялись из трех, рядом уложенных балок: в древесине есть ее пороки, поэтому проще было из бревна получить одну узкую, но добротную балку.

 Однако торцы балок в деревянной архитектуре, отражавшие правдивость несущей конструкции, в каменных вариантах придают фризу лишь изобразительное содержание, точно возвращая зрителя к прошлому строительства храма – из дерева.

Поэтому триглифы фриза лишь «изображают» торцы балок. В действительности же, балки лежат на камнях, покоящихся, в свою очередь, на архитравах и они отнюдь не выходят своими торцами наружу.

По сути, здесь нет ничего противоречивого: триглифы не разрушают несущую основу храма. Они подчеркивают тектонику храма, но лишь изобразительными средствами.

Установленные между ними метопы «изображают» заполнения между «балками» - в данном случае – триглифов. Метопы – элементы не несущие. И это подчеркивается горельефами на их поверхности: мрамор не нагруженных метоп концентраций напряжений «не боится».

Могла ли правдивая древнегреческая архитектура пойти на такой шаг – декорацию?

По мнению некоторых - весьма сомнительно. Поэтому появилась предположение, что фриз есть возвышение над архитравом, выполняющим чисто эстетическую функцию.

Однако, у инженера наличие стены над архитравом не вызывает особого недоумения: спрятанные за облицовкой, камни фриза есть распределительная подушка, преобразующая сосредоточенные силы от балок и стропил в относительно равномерно распределенную нагрузку  на архитравы.  

Нагрузка от стропильной ноги, приходящаяся на середину пролета архитрава вызывает в нем силовые линии наподобие арочных форм, устремляющихся к опорам архитрава.

Подобная «арка» силовых линий могла образоваться даже при разрушении архитрава, не вызвав падения стропильной ноги и локального обрушения кровли.

Можно предположить, что полезность устройства стены над архитравами была усмотрена наблюдательными строителями древности из того факта, что пролом в стене при осаде города не обрушался, а удерживался путем перераспределения напряженно-деформированного состояния каменной кладки - образованием несущего свода над проемом.

Сводчатые (арочные) конструкции явились дальнейшим шагом в истории архитектуры – в ее древне-римском продолжении. Не лишне здесь упомянуть, что, завоевав Древнюю Грецию, римляне, в качестве военного трофея, использовали в арочной архитектуре мотивы архитектуры древнегреческой. Но уже в качестве чисто декоративного придатка к арочной несущей форме.

Угловые колоны Парфенона

Угловым колоннам Парфенона придан увеличенный диаметр. Искусствоведы объясняют это зрительным сужением угловых колонн на фоне яркого неба.

Но утолщение этих колонн правильно не только с визуальной, но и прочностной точки зрения!

Как видно из приведенного выше рисунка, давление архитрава на абак капители  угловой колонны распределяется неравномерно. Неравномерность давления вызвана прогибом архитрава (самым незначительным), поэтому угловые колонны испытывают давление от сходящихся под прямым углом архитравов с некоторым эксцентриситетом.  Это требует увеличения диаметра угловых колонн по условию их прочности и устойчивости.

Некоторое снижение нагрузки на угловые колонны осуществляется также уменьшением пролетов примыкающих к ним архитравов.

Угловые колонны имеют некруглое поперечное сечение. Можно предположить, что это также связано с эксцентриситетом  приложения нагрузки.

Наклон угловых колонн внутрь здания также можно объяснить желанием воспринять распор от своеобразной арочной формы силовых лини при нарушении прочности архитрава, примыкающего к углу здания.

…Перечисленными выше средствами, присущими Парфенону, великолепно отражается силовая работа всей его конструкции. Строители древности преподали урок многим последующим поколениям архитекторов – превратив обычную стоечно-балочную конструкцию в высочайшее произведение техники и искусства, полностью отвечающим духовным потребностям древних греков.   

Парфенон является образцом единения прочности, пользы и красоты.

Архитектура Парфенона, выполненная из наименьшего количества строительного материала, доведена до столь высокого уровня художественного совершенства, что его, за малым исключением, не удалось превзойти архитектуре последующих эпох.