Что можно стянуть в Покровском соборе или откуда у шатра «ноги растут»?

Когда люди слышат фразу «русское шатровое зодчество», в их памяти обычно всплывают картинки сказочного средневекового города с куполами церквей, теремами, скатными крышами, но обычно мало кто знает, что именно там можно назвать шатром.​ А если произнести словосочетание «Древний Рим», первое, что вспомнится – это,  конечно, акведуки, появившиеся более двух тысячелетий назад, или Колизей, построенный в I веке. Как это ни покажется странным, у этих совершенно разных строений есть одно очень важное общее свойство: их объединяет наличие архитектурного элемента – арки.

Считается, что ее изобрели римляне, но это не совсем так. Многое в инженерном искусстве, в том числе арку, римляне​ заимствовали у этрусков, живших на северо-западе Апеннинского полуострова в I тысячелетии до н.э.​ Изобретение арки стало прорывом в архитектуре, краеугольным камнем и точкой опоры для римских​ инженеров в создании акведуков, мостов, зданий и памятников. Как оказалось, она лучше распределяет нагрузку, чем горизонтальная балка.

Северный подклет Покровского собора, перекрытый коробовым сводом
Северный подклет Покровского собора, перекрытый коробовым сводом

Арки выглядели намного красивей привычных уже вертикально-горизонтальных конструкций, а римляне еще и усовершенствовали их, дополнив роскошным дизайном. И все было бы замечательно, но появилась одна очень большая проблема – так называемый «внутренний распор»: арка стоит на опоре и всем своим весом стремится ее «раздвинуть». Поэтому первостепенной задачей архитекторов всегда было уменьшение нагрузки на опоры – от этого зависела долговечность строения.

В случае акведуков, мостов или Колизея этой проблемы не было – опоры как бы сами собой поддерживали друг друга.​ Но если говорить о купольных и сводчатых перекрытиях, то в этом случае проблему приходилось было решать. Решали ее по-разному.

Церковь Александра Свирского в Покровском соборе, перекрытая купольным сводом
Церковь Александра Свирского в Покровском соборе, перекрытая купольным сводом

Какое отношение​ к арке имеют купольные и сводчатые перекрытия? Дело в том, что свод, например, коробовый – это та же арка, только очень сильно вытянутая, а купольный – арка, многократно повернутая вокруг себя. От силы, с которой она раздвигает стены, зависит прочность здания, поэтому очень важно уменьшить ее давление на стены.

Один из способов состоит в максимальном облегчении веса арки.  Пример этого – огромный купол римского Пантеона, построенный в начале II века н.э. Для создания первых арок использовали так называемый «жидкий камень» – смесь из вулканического пепла, щебня, извести, песка и пуццолана (вулканического шлака и пемзы). Это предшественник современного бетона. Материал оказался очень долговечным и, главное, легким. Увы, секрет его был утрачен, но именно из него две тысячи лет назад был сделан купол Пантеона. Внутреннюю его поверхность покрывают 140 кессонов, которые также облегчают конструкцию. Купол храма издревле олицетворяет небесный свод. В куполе Пантеона есть отверстие, через которое храм освещается солнцем – главным светилом.

Металлические связи в церкви Входа Господня в Иерусалим
Металлические связи в церкви Входа Господня в Иерусалим

В эпоху Средневековья в Западной Европе​ проблему внутреннего распора решали с помощью контрфорсов (фр.:​ contre force​ –«противодействующая сила»). Это вертикальная конструкция, представляющая собой либо выступающую часть стены – вертикальное ребро, либо отдельно стоящую опору, связанную со стеной. Она принимает на себя горизонтальное усилие​ распора​ от​ сводов и делает несущую стену прочнее. Внешняя поверхность контрфорса может быть вертикальной, ступенчатой или наклонной. Особое значение они приобрели в готике, для которой характерны высокие стены с относительно низкой несущей способностью из-за прорезанных в них больших оконных проемов.

На Руси в храмовом строительстве проблема внутреннего горизонтального распора решалась по-другому. Если посмотреть вверх, в Покровском соборе, да и в любом древнем каменном храме, можно увидеть несколько металлических (или деревянных) балок, идущих от одной стены к другой. Именно они «гасят» горизонтальный​ внутренний распор. В Покровском соборе в нескольких местах можно даже увидеть, как они крепятся в стены. Они не только стягивают стены, но одновременно служат для контроля состояния строения. Если связь разрывает, это говорит о необходимости срочного укрепления кладки стен.

Металлические связи в шатре центральной церкви собора
Металлические связи в шатре центральной церкви собора

Еще один способ уменьшить нагрузку на стены – поднять высоту арки. В готике это достигается при помощи стрельчатых арок. Обычно они очень высокие, с такими арками нагрузка на стены получается минимальной. Если мысленно многократно повернуть стрельчатую арку вокруг своей оси, то получится пирамидальное завершение, такое характерное для готики. Или русский шатер?

Мы возвращаемся к русскому шатровому зодчеству и происхождению шатровых завершений русских храмов XVI–XVII вв.​ ​ К этому времени уже давно (с конца XV века) у нас работали лучшие итальянские архитекторы и строители, владевшие новейшими по тем временам технологиями и, конечно, возведением каменных пирамидальных завершений. Но так ли ново подобное завершение для русской архитектуры? Безусловно, да – для ​ каменного и кирпичного строительства. Последнее только-только стало расцветать, а шатры на Руси уже были хорошо известны, правда, в деревянном зодчестве.​ В те времена каменные строения единичны и дороги, а основной строительный материал​ – дерево – используется повсеместно: из него строят дома, церкви, ограды, а в древности – даже крепости и башни.​

Многие деревянные церкви были столпообразные. Они представляли​ собой небольшой по площади высокий объем и по конструкции напоминали башни. Как удобнее перекрыть такой объем? Проще всего, конечно, положить на стены деревянные брусья или доски, но плоское перекрытие не подходит для наших зим. Снег может его обрушить, поэтому он должен скатываться, и получается, что​ самым удобным и практичным перекрытием будет деревянный шатер.

Работавшие в Москве иностранные архитекторы старались придерживаться традиционных для русской архитектуры форм, и знаковые сооружения, созданные по княжескому или царскому заказу – церковь Вознесения Господня в Коломенском и собор Покрова на Рву – венчают высокие шатры – одни из первых в каменном русском зодчестве. ​