Архитектурно-художественный образ и тектоника мостов

Архитектурно-художественный образ моста, как и любого инженерно-строительного сооружения, находится в неразрывной и фундаментальной связи с его функцией. В отличие от гражданской и промышленной архитектуры, где функциональное назначение нередко маскируется за декоративными фасадами или сложной объемно-пространственной композицией, в инженерном мостостроении задача эстетического формообразования решается практически «автоматически». Главная функциональная задача любого мостового перехода — преодоление пространственного препятствия (водной преграды, ущелья, транспортной магистрали) — с исчерпывающей четкостью и наглядностью читается в его внешнем облике.

Художественная выразительность моста раскрывается через конкретные архитектурные формы, а сила его эмоционально-психологического воздействия на человека прямо зависит от физико-механических свойств применяемых строительных материалов и специфики несущих конструкций. Основой, на которой строится вся эстетика искусственного сооружения, выступает его конструктивная система. Именно поэтому ключевой категорией теории и практики современно мостостроения является тектоника. В классической теории архитектуры под тектоникой понимают художественное выражение зримой работы конструкций и материала под нагрузкой.

В подавляющем большинстве случаев мостовые сооружения строго тектоничны: характер распределения внутренних усилий (сжатия, растяжения, изгиба, кручения) и функциональная роль каждого элемента читаются в силуэте моста предельно прозрачно. Тектоническая правдивость выступает главным инструментом эстетического воздействия. Зритель визуально воспринимает «игру сил» в элементах пролетного строения и опор, что вызывает у него эмоциональный отклик и понятийные ассоциации, формирующие эстетическую оценку объекта. Такие характеристики, как «легкий», «массивный», «динамичный», «вялый» или «смелый», являются прямым результатом визуальной интерпретации тектонических особенностей сооружения.

Категории тектоники в мостостроении: от пассивного отражения к иллюзии. Если в процессе архитектурно-строительного проектирования геометрическая форма моста прорисовывается в строгом соответствии с эпюрами действующих внутренних усилий, возникает реальная (пассивно выраженная) тектоника. В этом случае конструктивная форма проявляется естественным путем, без активного вмешательства художественной воли проектировщика.

Рис. 6.1. Пример пассивно выраженной тектоники в мостостроении

Однако в практике архитектурного формообразования широко применяются методы «активно выраженной» и «иллюзорной» тектоники. При использовании принципов иллюзорной тектоники мосту или его отдельным элементам сознательно придаются внешние формы, визуально имитирующие иные конструктивные системы. В истории мостостроения известны многочисленные примеры, когда рамные или балочные мосты внешне стилизовались под арочные или рамно-консольные системы. Истинная статическая схема сооружения при этом маскируется, однако облик моста приобретает новые пластические качества, позволяющие ему гармонично вписаться в окружающий ландшафт или историческую застройку.

Рис. 6.2. Пример иллюзорной тектоники: железобетонной раме придан пластический облик арки

На рисунке 6.2 показан характерный пример иллюзорной тектоники: железобетонная рамная конструкция визуально воспринимается как изящная арка. Поскольку мостовой переход расположен на повороте, его композиционное решение построено на плавном ритме закругленных линий, что оправдывает зрительное искажение реальной работы сил ради достижения визуальной гармонии с окружающей средой.

Между пассивной, активной и иллюзорной тектоникой существует непрерывная гамма композиционных переходов. Более того, в одном и том же мостовом сооружении проектировщики нередко сочетают разносмысленные тектонические приемы.

- Консольно-балочные системы: В консольных мостах очертания нижнего пояса подвесной балки часто проектируются как зрительное продолжение нижнего пояса консолей. В результате наименьшая высота балки оказывается в центре пролета, что вступает в прямое противоречие с эпюрой изгибающих моментов (где требуемый момент сопротивления максимален). Данный ход является классическим приемом иллюзорной тектоники.

- Работа консолей: В то же время сама форма консоли, высота сечения которой закономерно увеличивается по мере приближения к опорным пилонам, остается чисто тектоничной и правдиво отражает рост изгибающего момента.

Промышленный дизайн и синтез искусств в архитектуре мостов. Архитектурно-художественный образ моста неразрывно связан с его статусом ответственного транспортного сооружения. В силу этого архитектура мостовых переходов тесно соприкасается с промышленным дизайном (художественным конструированием), а методология работы инженера-проектировщика интегрируется с творческими методами художника-конструктора. Применение принципов технической эстетики позволяет выявить функционально-тектоническую специфику моста, избежав при этом чрезмерного декорирования.

Рис. 6.3. Современный стиль в архитектуре мостов, основанный на принципах художественного конструирования

Современный подход к проектированию мостов демонстрирует гармоничный синтез высокой инженерной пользы и эстетической совершенности. Тектонически правдивый, но одновременно легкий и элегантный силуэт сооружения (рис. 6.3) достигается не наложением декоративных элементов, а оптимизацией геометрических форм несущих конструкций средствами технического дизайна.

Особое значение эстетическая сторона приобретает при возведении городских мостов, путепроводов, а также сооружений, входящих в архитектурные ансамбли парков, спортивных и мемориальных комплексов. В таких объектах детальной проработке подлежат не только главные формообразующие элементы (силуэт, пролеты, ритм опор), но и малые архитектурные формы:

1. Перильные ограждения и парапеты;
2. Осветительные мачты и элементы подсветки;
3. Лестничные сходы, пандусы и береговые сопряжения.

Рис. 6.4. Применение синтеза искусств в композиционном решении мостового перехода

В композиционном решении мостов широко используется синтез искусств — органичное объединение архитектуры, скульптуры и монументально-декоративного пластического искусства (рис. 6.4).

Рис. 6.5. Монументальное оформление береговых устоев: каменные пилоны и скульптурные группы

Введение монументальных акцентов — таких как каменные пилоны в виде античных триумфальных арок или скульптурные композиции на береговых устоях (рис. 6.5) — придаёт сооружению торжественный, репрезентативный характер. Исторический опыт показывает, что добавление обелисков, ростральных колонн и мемориальных досок способно превратить крупное инженерное сооружение в полноценный памятник архитектурно-исторического значения.

Конструктивно-статические системы и их влияние на формообразование. Мост является крупномасштабным градостроительным акцентом. Он воздействует на зрителя прежде всего крупными пластическими объемами: силуэтом, пролетами, геометрией опор и типом используемых строительных материалов.

Классификация по материалам. В зависимости от базового материала несущих элементов мосты подразделяются на:
- Деревянные мосты — применяются преимущественно на временных автодорогах или в пешеходно-парковых зонах;

- Каменные мосты — обладающие высокой монументальностью, массово строились в античности и Средневековье, однако сегодня возводятся крайне редко из-за высокой трудоемкости и нетехнологичности;
- Бетонные и железобетонные мосты — отличаются высокой прочностью, долговечностью и возможностью создания монолитных пластичных форм;
- Металлические (стальные) мосты — позволяют перекрывать максимальные пролеты при минимальной собственной массе конструкции.

В современном мостостроении доминируют железобетонные и стальные конструкции. Решающее влияние на их формообразование и тектонический строй оказывает принятая статическая схема.

Классификация по статической схеме. По характеру статической работы и конструктивно-тектонической структуре мосты подразделяют на шесть основных типов:

1. Балочные системы. Основными несущими элементами в них выступают сплошностенчатые балки или пространственные сквозные фермы, работающие преимущественно на изгиб. Они передают на опорные части исключительно вертикальные реакции. В основе формообразования лежит классическая балочно-стоечная тектоническая система.

Рис. 6.6. Балочное пролетное строение (стоечно-балочная тектоническая система)

2. Арочные системы. В арочных мостах применяется сводчатая тектоническая система. Главными несущими элементами служат арки, своды или арочные фермы, работающие преимущество на внецентренное сжатие. Арочные пролетные строения передают на опоры и фундаменты не только вертикальные нагрузки, но и значительный горизонтальный распор.

Рис. 6.7. Арочный мост (сводчатая тектоническая система)

3. Рамные системы. Представляют собой эволюционное развитие стоечно-балочной схемы, в которой жесткие опоры (стойки) объединяются в единую неизменяемую систему с пролетными балками (ригелями). В месте сопряжения ригеля и стойки возникают существенные изгибающие моменты, что требует утолщения элементов в опорных узлах.

Рис. 6.8. Конструктивная схема рамного моста

4. Комбинированные системы. В этих сооружениях органично сочетаются элементы различных статических схем (например, балка, усиленная гибкой аркой или подкосами). Комбинированные системы позволяют оптимизировать распределение материалов и добиться уникального архитектурного силуэта.

Рис. 6.9. Мост комбинированной конструктивно-статической системы

5. Висячие системы. Относятся к классу гибких висячих конструкций. Основными несущими элементами выступают высокопрочные стальные кабели (цепи), закрепеленные на пилонах и воспринимающие растягивающие усилия. К кабелям с помощью вертикальных подвесок крепится проезжая часть. Для предотвращения ветрового резонанса и деформаций проезжая часть усиливается балкой жесткости или легкой фермой.

Рис. 6.10. Конструктивная схема висячего моста

6. Вантовые системы. Состоят из вертикальных пилонов и системы наклонных стальных канатов — вант, образующих жесткие вантовые фермы. Ванты поддерживают балку жесткости, работающую на сжатие с изгибом. Вантовые мосты представляют собой один из наиболее прогрессивных и эстетически выразительных типов современных большепролетных сооружений.

Рис. 6.11. Вантовое пролетное строение

В практике современного мостостроения нередко создаются комбинированные пролетные строения, сочетающие в рамках одного сооружения различные тектонические системы и материалы. Например, русловая часть пролета может выполняться в виде стальной вантовой системы с ездой понизу, а эстакадные подходы — в виде неразрезных железобетонных балочных пролетных строений с ездой поверху. Смешение материалов и статических схем открывает перед архитекторами и инженерами неограниченные возможности для создания выразительных градостроительных ансамблей.

Сведения об авторах и источниках:

Авторы: Эдвард Денисон, Йан Стюарт и др.

Источник: Как читать мосты

Данные публикации будут полезны студентам строительных и инженерных специальностей, начинающим специалистам в области гражданского проектирования и мостостроения, а также всем, кто интересуется историей архитектуры и развитием транспортной инфраструктуры.