Архитектура Петербурга середины XIX века

В 1820-1830-х годах для перекрытия больших залов в дворцах и общественных зданиях стали широко применять несгораемые металлические стропила.

Исключительной смелостью и оригинальностью технического замысла отличаются конструкции металлического перекрытия над зрительным залом Александринского театра (ныне Академический театр драмы имени А. С. Пушкина). Здание было построено в 1828–1832 годах по проекту архитектора К. И. Росси. Его конструкции разрабатывал совместно с Росси выдающийся инженер М. Е. Кларк — директор казенного Александровского чугунолитейного завода в Петербурге. Перекрытие состоит из трех основных частей. Непосредственно над зрительным залом находится сквозная чугунная арка, опирающаяся на стены зала: ее пролет равен 21 метру. К арке на железных тяжах подвешен плафон, а сверху на нее опирается пол верхнего помещения — декорационной мастерской. Над ним размещена легкая металлическая ферма. Кровлю поддерживает мощная 30-метровая арка решетчатой конструкции, опирающаяся на наружные стены здания. Новизна конструктивного замысла вызвала недоверие со стороны чиновников, ведавших строительством, и Росси пришлось потратить немало энергии, чтобы отстоять свое инженерное решение. Ложи зрительного зала поддерживаются чугунными консолями, закрепленными в стенах: это позволило избавиться от вертикальных стоек и тем самым улучшить обзор и акустику зала. Новаторские металлические конструкции, примененные Росси и Кларком, благополучно служат уже свыше полутора столетий.

Металлическая конструкция перекрытия над Георгиевским залом Зимнего дворца. Инженер М. Е. Кларк, 1838 г.

При восстановлении Зимнего дворца после пожара в декабре 1837 года были широко применены железные балки и стропила, изготовленные на Александровском заводе. Их конструкции разработал инженер М. Е. Кларк. Экспертизу осуществляли члены специальной комиссии, созданной для восстановления дворца: генерал-адъютант П. А. Клейнмихель (он руководил восстановительными работами как администратор), инженер А. Д. Готман, архитекторы В. П. Стасов, А. П. Брюллов, А. Е. Штауберт и др. Восстановление дворца было закончено в основном в феврале 1839 года — в рекордно короткие сроки.

В междуэтажных и чердачных перекрытиях, где расстояние между несущими стенами не превышало 6 ¹/₂ сажени (13,8 метра), Кларк предложил применить балки, склепанные из листов железа. В поперечном сечении каждая такая балка состояла из четырех листов. Два вертикальных образовывали стенку балки, по сторонам от них размещались боковые листы, выгнутые наружу: их верхние и нижние кромки были зажаты уголками, а выпуклость создавалась при помощи специальных болтов. В результате получалось поперечное сечение, напоминающее вертикально вытянутый эллипс, — такая конструкция обеспечивала большую прочность и устойчивость балки. Отмечая достоинства изобретенной им конструкции «эллиптических балок» и их экономичность, Кларк писал после их испытания: «Способ сей может быть введен в употребление с большою пользою по простоте своей и удобности исполнения»^[111].

Особенно сложной технической задачей было конструирование перекрытий над залами Невской анфилады, а также Гербовым и Георгиевским залами. Большие пролеты помещений, достигающие 21 метра, не позволяли применять клепаные балки со сплошными стенками из железных листов: они оказывались слишком тяжелыми. Выход был найден в применении конструкций сквозного типа, выполненных из металлических стержней. Такие конструкции называются фермами. Раньше они делались только из дерева и достигли к началу XIX века большого совершенства. Однако опасения пожара вынуждали категорически отказаться от деревянных конструкций: перед восстановителями Зимнего дворца встала задача сконструировать принципиально новые типы ферм — из железа.

Оригинальностью и смелостью конструктивного решения отличались так называемые шпренгельные фермы (шпренгели, как их тогда называли). Это были плоские балки, состоящие из двух горизонтальных поясов — верхнего и нижнего, — соединяющих их вертикальных стоек и тяжей и дополнительных элементов: одни из них имели очертание пологой дуги, другие — пологой цепи. Дуги воспринимали сжимающие усилия, «помогая» верхним поясам ферм, цепи — растягивающие усилия, облегчая работу нижних поясов. В угловых участках фермы усиливались наклонными подкосами. Шпренгели над Георгиевским залом, пролет которых достигал 21 метра, были дополнительно усилены корабельными цепями. Шпренгели служили для подвешивания плоских плафонов потолков. К ним же подвешивались тяжелые люстры, освещавшие парадные залы дворца.

Двускатные кровли над залами были устроены при помощи ферм треугольного типа. Эти фермы, также сконструированные М. Е. Кларком, оказались очень рациональными и вскоре получили большое распространение во многих странах, хотя за рубежом их обычно называют «фермы Полонсо», по имени французского инженера, часто их применявшего в своих постройках.