У детей возникает множество вопросов об устройстве мира, и далеко не на все из них мы можем ответить. Мало кто из взрослых, не будучи химиком, расскажет о происхождении обычного стекла, а если вы не строитель, то мало что понимаете в арочных сводах... Теперь есть книжка, в которой подробно объясняются все хитрости создания различных построек, а самые знаменитые здания предстают в разрезе. Мальчишек — за уши не оттащишь. Вот как она начинается.
Дом на сваях
Представь, что ты зашёл далеко в лес и заблудился. Надвигается ночь. Как построить себе убежище? Скорее всего ты соберёшь ветки для шалаша, установишь их домиком и свяжешь наверху лианами. Однако, заглянув внутрь, ты поймёшь, что в шалаше слишком мало места. К тому же он не сможет защитить тебя от дождя, ведь капли воды легко просочатся сквозь ветки.
Или, допустим, ты оказался в горах. Здесь тебе наверняка пришло бы в голову построить дом из камней. Беда в том, что тебе нечем будет их скрепить. После нескольких часов напряжённой работы вместо дома перед тобой по-прежнему будет лежать груда камней.
На берегу реки твоё положение окажется ещё хуже: здесь для строительства убежища нет ничего, кроме глины. Конечно, её можно высушить, придать форму, но очень скоро под лучами солнца глиняный дом покроется трещинами и рухнет, подняв облако пыли.
В конце концов ты пойдёшь искать готовое убежище — пещеру. Именно так и поступали люди в начале человеческой цивилизации.
А теперь посмотри на дом, в котором ты сейчас живёшь. Чем твой дом отличается от соседних домов, от офисного здания, где работают твои родители, от детской поликлиники или школы? Как люди научились строить дома и какие материалы для этого использовали? Ответы на эти вопросы мы получим, если обратимся к истории архитектуры.
Первые дома
В древности с появлением первых инструментов племена, жившие в лесах, стали строить деревянные дома. Они рубили высокие прямые деревья и собирали стены из брёвен, укладывая их одно на другое. Для того чтобы дом получился устойчивым и крепким, брёвна укладывались внахлёст, перекрывая друг друга в углах.
Люди также заметили, что дождевая вода лучше всего стекает по двускатной крыше. Но такая крыша давит на стены, расталкивая их в стороны, поэтому строители стали соединять стены под потолком балками.
На рисунке по порядку: Бревенчатый дом, Каркасные стены, Диагональные раскосы, Каменный дом
Постройка дома из обработанных брёвен — бруса — довольно тяжёлая работа. И очень скоро люди придумали более лёгкий способ возведения домов из древесины — каркасные дома. Основой для стен в них стал каркас — деревянная решётка, в которой вертикальные опоры из досок размещались на расстоянии вытянутой руки друг от друга и соединялись снизу и сверху горизонтальными балками. На каркас крепилось покрытие, защищавшее дом от непогоды. Это могли быть доски, которые прибивались внахлёст, или сплетённые ветки, обмазанные глиной.
С развитием каркасного домостроительства люди изобрели новые деревянные детали, укрепляющие конструкцию. Так появились диагональные раскосы, которые применяются в строительстве до сих пор.
В горных местностях люди возводили каменные дома, для которых нужно было придумать надёжные способы скрепления камней. Однажды они нашли камни, которые при нагревании в раскалённой печи рассыпались в белый порошок — известь. И хотя известь жгла руки, люди обнаружили, что если её замочить в воде и смешать с песком, получится настоящий строительный клей, который мы называем известковым раствором. С его помощью строители смогли возводить высокие, прочные стены из камня.
Дома получались ещё крепче, если в углах каменные блоки выкладывались, перекрывая друг друга, — это было похоже на то, как жители лесов укладывали брёвна в своих деревянных домах. А ещё из смеси извести и песка получалась штукатурка, которой покрывали стены, чтобы они выглядели гладкими и белыми.
Виды кирпичной кладки
На рисунке по порядку: Английская, Фламандская, Американская
Люди, жившие на побережье южных морей и в пустыне, догадались, как можно использовать в строительстве глину. Они выкладывали её в деревянные формы и высушивали на солнце, получая кирпичи. На севере, где не так жарко, люди обжигали глину в печах. После обжига она становилась твёрдой как камень и приобретала правильную геометрическую форму.
Первые крыши
Из чего бы ни возводились стены домов: из дерева, камня или кирпича, — строители знали, что самое сложное — построить хорошую кровлю. Сначала они просто соединяли доски в форме крыши. Но как бы плотно они ни заполняли щели листьями и травой, капли дождя всё равно просачивались внутрь.
Самой удачной конструкцией оказался каркас из стропильных балок с закреплённым на нём покрытием. Фермеры крепили на стропила вязанки сухой травы. Из-за этого их дома выглядели немного лохматыми, зато такое покрытие хорошо защищало от дождя. Жители гор покрывали крышу тонкими каменными пластинами. Лучшим материалом для крыш считался кровельный сланец: этот камень можно было распилить на пластинки толщиной в сантиметр.
Прекрасным кровельным материалом стала черепица. Кирпичных дел мастера делали её из глины, придавая при обжиге форму, облегчающую сток дождевой воды. Сток воды поддерживался и конструкцией крыши, края которой строители выводили за периметр стен.
На рисунке по порядку: Соломенная крыша, Сланцевая крыша, Черепичная крыша
Дома всегда соответствовали образу жизни людей и строились из подручных материалов. Индейцы Северной Америки во время охоты перевозили с собой типи — «палатки» из шестов, на которые натягивалась кожа. А жители пустынь бедуины, перегонявшие стада на тысячи километров, ставили на ночь шатры, которые утром можно было свернуть и погрузить на верблюдов, чтобы продолжить путь.
Рыбаки возводили дома на сваях, поднимая их выше уровня разлива воды. В горах для того, чтобы снег легко скатывался с крыш, люди делали их со свесами, далеко выходившими за стены. Охотники-эскимосы строили иглу из блоков прессованного снега. Фиджийцы плели стены своих хижин из тростника. Камерунские племена мусгум возводили из земли и травы дома, похожие на ульи.
Как сделать дом удобным
Тысячи лет люди жили в подобных домах и мирились со многими неудобствами. Во-первых, в их домах было темно. Чтобы пропустить внутрь солнечный свет, в стенах делали окна, но через них проникали холод и дождь, а когда окна закрывали деревянными ставнями, снова становилось темно. Ночью комнату можно было осветить только маленькой, коптящей масляной лампой.
В домах не было водопровода, и приходилось носить воду из ручья или колодца. Кроме того, люди вынуждены были пользоваться туалетом на улице. Но хуже всего было то, что дома не отапливались.
Каменный дымоход
Если же в доме разжигали огонь, помещение наполнялось едким дымом. Дым был не так страшен, если имелось отверстие в крыше, но даже в этом случае огонь мог перекинуться на деревянные и соломенные части здания.
С появлением дымоходов в более зажиточных домах условия жизни их обитателей улучшились. Дымоходы, которые сооружались из огнеупорного материала: кирпича или камня, — выводили дым через крышу. В помещениях стало намного теплее, к тому же теперь люди могли готовить пищу дома, а не на улице.
Желая увеличить площадь дома, люди начали надстраивать верхние этажи, изобретая при этом новые конструкции: межэтажные лестницы и перекрытия из деревянных балок, застланных досками.
Средневековое стеклянное окно
В оконные проёмы люди вставляли стёкла: пропуская с улицы свет, они защищали помещения от непогоды. Стекло делали из расплавленного песка, который застывал в виде тонких твёрдых полупрозрачных пластин. Вначале пластинки получались совсем маленькими, но строители додумались собирать их в оправу — обрамление из металла, а затем вставлять в деревянную раму, которую устанавливали в оконный проём. На протяжении веков стекло было дорогим материалом, лишь самые богатые люди могли себе его позволить.
Древние римляне, жившие две тысячи лет назад, даже придумали центральное отопление: они задували под пол нижнего этажа горячий воздух.
Система подогрева полов в древнеримском доме
Но люди не останавливались на достигнутом. Они продолжали искать новые способы строительства зданий. Плотники придумали, как можно перекрыть большое пространство: они составляли из балок и небольших брусков сложные фермы, решетчатые конструкции, в которых каждая деталь поддерживала равновесие целого.
Деревянная стропильная ферма
Древние римляне использовали конструкции с арочным сводом. До них никто не мог увеличить внутреннее пространство здания в ширину, так как длинные горизонтальные балки перекрытия не выдерживали вес кровли. Арки из камня или кирпича были прочнее любой балки. Постепенно римляне научились возводить огромные куполообразные арки — своды, перекрывающие всё помещение. Арочный свод позволял делать большие оконные проёмы и строить широкие и прочные мосты, по которым могли проехать гружёные повозки.
Строители Древнего Рима первыми изобрели бетон, соединив в растворе щебень, известь и песок. Они выливали жидкую бетонную смесь в съёмные деревянные формы — опалубки. Когда смесь застывала, опалубки снимались и оставались прочные как камень стены. Из бетона можно было делать фундаменты, полы и даже своды.
Первые многоквартирные дома с общим двором тоже появились в Древнем Риме. Они назывались инсулами, что в переводе с латинского означает «острова», в них арендовали жильё десятки семей.
Городская жизнь для многих была привлекательна, однако она хранила в себе и опасности. Горожане по-прежнему готовили еду на открытых очагах и выпекали хлеб в печах, так что дым из тысяч труб поднимался над городом. Пожары вспыхивали постоянно.
Римская инсула
Современный дом
Итак, на протяжении веков люди жили в домах из камня, кирпича или дерева, перекрытых черепичными крышами, в домах, которые обогревались огнём и освещались масляными лампами. Казалось, так будет всегда.
Однако около двухсот лет назад произошла промышленная революция. По всей Европе ручное производство сменилось на промышленное. Мебель и посуду, ткани и ковры стали производить на фабриках с помощью машин и специальных станков, причём намного быстрее, чем вручную. Промышленная революция стала временем больших перемен в строительстве и архитектуре.
Появились новые технологии изготовления стекла. Прежде его можно было получить лишь в виде маленьких пластин, а теперь, благодаря специальным печам и машинам, листы стекла выходили большими и прочными, так что ими можно было остеклять окна во всю стену. Также люди заметили, что несколько листов стекла, установленных вместе — так называемое двойное остекление, лучше защищают от холода.
Люди веками использовали металл для скрепления каменной кладки, а также для изготовления кровельных и дверных покрытий, замков и петель. Но детали из меди, железа и свинца не выдерживали большие нагрузки. Всё изменилось, когда появились новые железные сплавы — чугун и сталь. Стальная балка могла быть длиннее деревянной, а выдерживала гораздо большую нагрузку. Соединяя болтами стальные балки и колонны, инженеры могли собирать громадные каркасы для строительства высоких домов, причём делать это намного быстрее, чем раньше.
Стальной каркас
Вскоре люди придумали, как придать дополнительную прочность бетону: его стали заливать вокруг каркаса из стальных стержней — арматуры, получая таким образом железобетон.
Используя новые материалы, строители могли возводить здания длиннее и шире прежних. До определённого момента не было смысла строить их выше: людям всё равно было тяжело подниматься по высоким лестницам. Но когда американец Элиша Отис изобрёл безопасный лифт, способный автоматически перевозить людей с этажа на этаж, больше ничто не ограничивало высоту зданий — и они взлетели до небес.
Лифт Отиса работал благодаря электроэнергии, которая полностью изменила жизнь людей. В прошлом дома освещались только керосиновыми лампами и свечами, настолько тусклыми, что большинству людей приходилось ложиться спать на закате и вставать вместе с солнцем, чтобы работать при солнечном свете.
Газовые лампы, изобретённые в самом начале промышленной революции, горели ярче свечей, но электрические лампочки давали ещё больше света. Теперь люди могли долго не ложиться спать, проводя вечер за ужином, чтением или разговорами. В городах, которые когда-то с заходом солнца погружались во тьму, теперь горели окна и вереницы уличных фонарей освещали мостовые.
