Хотя выводы, сделанные из его исследований, возможно, не обладают той точностью, которую мы привыкли находить в научных трудах Леонардо, их интерес не уменьшается. Во всяком случае, они доказывают его глубокую проницательность и удивительно ясный ум. Никто, возможно, кто изучал эти вопросы после Леонардо, не сочетал с научным складом ума ничего подобного художественной тонкости восприятия, которая придает интерес и ясность его наблюдениям.
Я не утверждаю, что принятое здесь расположение рассматриваемых отрывков является тем, которое изначально задумывал Леонардо; но их распределение на пять групп было подсказано названиями или заголовками, которые сам Леонардо предпослал большинству этих заметок. Некоторые из более длинных разделов, возможно, не следовало, чтобы быть в строгом соответствии с этим делением, воспроизводить целиком в том месте, где они встречаются. Но сравнительно небольшое количество материалов, которыми мы располагаем, сделает их даже в таком виде достаточно понятными для читателя; поэтому не казалось необходимым или желательным подразделять отрывки только ради строгой классификации. Небольшое количество глав, приведенных в пятом классе, посвященных центру тяжести в потолочных балках, не соответствует количеству рисунков и исследований, относящихся к той же теме. Только небольшая их часть воспроизведена в этой работе, поскольку большинство из них не имеют пояснительного текста. I.
О ТРЕЩИНАХ В СТЕНАХ.
770.
Сначала напишите трактат о причинах разрушения стен, а затем отдельно рассмотрите средства защиты.
Параллельные трещины постоянно возникают в зданиях, возведенных на склоне холма, когда холм состоит из слоистых пород с наклонной стратификацией, потому что вода и другая влага часто проникают в эти наклонные швы, принося жирную и скользкую почву; и поскольку пласты не являются непрерывными до дна долины, породы скользят в направлении склона, и движение не прекращается, пока они не достигнут дна долины, увлекая за собой, как в лодке, ту часть здания, которая отделена ими от остальной. Средство защиты от этого — всегда строить толстые опоры под стеной, которая скользит, с арками от одной к другой, и с хорошим откосом, и пусть опоры имеют прочное основание в пластах, чтобы они не отрывались от них.
Чтобы найти твердую часть этих пластов, необходимо сделать шахту у подножия стены большой глубины через пласты; и в этой шахте, на стороне, с которой спускается холм, разгладьте и выровняйте пространство шириной в одну ладонь сверху донизу; и через некоторое время эта гладкая часть, сделанная на стороне шахты, ясно покажет, какая часть холма движется.
[Сноска: См. илл. CIV.]
771. Трещины в стенах никогда не будут параллельными, если часть стены, которая отделяется от остальной, не соскальзывает вниз.
КАКОВ ЗАКОН, ПО КОТОРОМУ ЗДАНИЯ ИМЕЮТ УСТОЙЧИВОСТЬ.
Устойчивость зданий является результатом закона, противоположного двум предыдущим случаям. То есть стены должны быть построены все одинаково и постепенно, до равной высоты по всему зданию, и всей толщиной сразу, какими бы ни были стены. И хотя тонкая стена сохнет быстрее, чем толстая, она не обязательно разрушится под добавленным весом день за днем, и таким образом, [16] хотя тонкая стена сохнет быстрее, чем толстая, она не разрушится под весом, который последняя может приобретать день за днем. Потому что если в один день сохнет вдвое большее количество, то стена двойной толщины высохнет за два дня или около того; таким образом, небольшое прибавление веса будет сбалансировано меньшей разницей во времени [18].
Противник говорит, что a, которое выступает, соскальзывает вниз. И здесь противник говорит, что r соскальзывает, а не c.
КАК ПРОГНОЗИРОВАТЬ ПРИЧИНЫ ТРЕЩИН В ЛЮБОМ ВИДЕ СТЕНЫ. Та часть стены, которая не соскальзывает, — это та, в которой наклон выступает и нависает над частью, которая отделилась от нее и соскользнула вниз.
О РАСПОЛОЖЕНИИ ФУНДАМЕНТОВ И В КАКИХ МЕСТАХ ОНИ ЯВЛЯЮТСЯ ПРИЧИНОЙ РАЗРУШЕНИЯ.
Когда трещина в стене шире сверху, чем снизу, это явный признак того, что причина трещины в стене находится далеко от перпендикулярной линии, проходящей через трещину.
[Сноска: Строки 1-5 относятся к илл. CV, № 2. Строка 9 «alle due anteciedete», см. на той же странице.]
[Сноска: Перевод этого сомнительный, а смысл в любом случае очень неясен.]
[Сноска: Строки 19-23 находятся на правом поле рядом с двумя набросками на илл. CII, № 3.] 772.
О ТРЕЩИНАХ В СТЕНАХ, КОТОРЫЕ ШИРОКИЕ СНИЗУ И УЗКИЕ СВЕРХУ, И ОБ ИХ ПРИЧИНАХ.
Та стена, которая не сохнет равномерно за равное время, всегда трескается. Стена, даже одинаковой толщины, не будет сохнуть с одинаковой быстротой, если она не везде контактирует с одной и той же средой. Таким образом, если одна сторона стены контактировала бы с влажным склоном, а другая — с воздухом, то эта последняя сторона осталась бы того же размера, что и раньше; та сторона, которая сохнет на воздухе, сожмется или уменьшится, а сторона, которая остается влажной, не высохнет. И сухая часть легко отделится от влажной, потому что влажная часть, не сжимаясь в той же пропорции, не сцепляется и не следует за движением части, которая сохнет непрерывно.
ОБ АРОЧНЫХ ТРЕЩИНАХ, ШИРОКИХ СВЕРХУ И УЗКИХ СНИЗУ.
Арочные трещины, широкие сверху и узкие снизу, встречаются в заложенных дверях, которые сжимаются больше по высоте, чем по ширине, и в той пропорции, в какой их высота больше ширины, и поскольку швы раствора более многочисленны по высоте, чем по ширине.
Трещина уменьшается меньше в r o, чем в m n, в той пропорции, в какой меньше материала между r и o, чем между n и m.
Любая трещина, сделанная в вогнутой стене, широкая снизу и узкая сверху; и это происходит, как показано здесь на b c d, на боковом рисунке.
1. То, что намокает, увеличивается пропорционально влаге, которую оно впитывает.
2. А влажный объект сжимается при высыхании пропорционально количеству влаги, которая испаряется из него.
[Сноска: Текст этого отрывка воспроизведен в факсимиле на илл. CVI слева. Строки 36-40 написаны внутри наброска № 2. Строки 41-46 частично написаны поверх наброска № 3, к которому они относятся.] 773.
О ПРИЧИНАХ ТРЕЩИН В [СТЕНАХ] ОБЩЕСТВЕННЫХ И ЧАСТНЫХ ЗДАНИЙ.
Стены разрушаются трещинами, некоторые из которых более или менее вертикальны, а другие — наклонные. Трещины, которые имеют вертикальное направление, вызваны соединением новых стен со старыми, будь то прямые или с зубцами, входящими в пазы старой стены; ибо, поскольку эти зубцы не могут выдержать слишком большой вес стены, добавленной к ним, неизбежно, что они сломаются и уступят осадке новой стены, которая сожмется на один браччо на каждые десять, более или менее, в зависимости от большего или меньшего количества раствора, использованного между камнями кладки, и от того, является ли этот раствор более или менее жидким. И заметьте, что стены всегда должны быть построены сначала, а затем облицованы камнями, предназначенными для облицовки. Ибо, если вы не поступите так, поскольку стена дает осадку больше, чем каменная облицовка, выступы, оставленные по бокам стены, неизбежно должны разрушиться; потому что камни, используемые для облицовки стены, будучи больше тех, поверх которых они уложены, обязательно будут иметь меньше раствора, уложенного между швами, и, следовательно, они дают меньшую осадку; и этого не может произойти, если облицовка добавлена после того, как стена высохла.
a b — новая стена, c — старая стена, которая уже дала осадку; и часть a b дает осадку позже, хотя a, будучи основанной на c, старой стене, не может сломаться, имея стабильный фундамент на старой стене. Но только остаток b новой стены отломится, потому что он построен от верха до низа здания; и остаток новой стены будет нависать над зазором над стеной, которая просела.
774.
Новая башня, основанная частично на старой кладке. 775.
О КАМНЯХ, КОТОРЫЕ ОТДЕЛЯЮТСЯ ОТ СВОЕГО РАСТВОРА.
Камни, уложенные правильными рядами снизу доверху и построенные с равным количеством раствора, дают осадку равномерно по всей площади, когда влага, которая делала раствор мягким, испаряется.
Из того, что сказано выше, доказано, что небольшая часть новой стены между A и n даст осадку лишь незначительно, пропорционально части той же стены между c и d. Пропорция будет, по сути, пропорцией тонкости раствора по отношению к количеству рядов или к количеству раствора, уложенного между камнями выше различных уровней старой стены.
[Сноска: См. илл. CV, № 1. Вершина башни отсутствует в этом воспроизведении, а вместе с ней и буква n, которая в оригинале стоит над буквой A над вершиной башни, в то время как c стоит перпендикулярно над d.]
776.
Эта стена сломается под аркой e f, потому что семи целых квадратных кирпичей недостаточно, чтобы выдержать пяту арки, помещенную на них. И эти семь кирпичей разрушатся посередине точно так, как показано на a b. Причина в том, что кирпич a имеет над собой только вес a k, в то время как последний кирпич под аркой имеет над собой вес c d x a. c d, кажется, давит на арку в сторону опоры в точке p, но вес p o оказывает сопротивление ему, откуда все давление передается к основанию арки. Поэтому пята арки действует как 7 6, что более чем вдвое больше x z. II.
О ТРЕЩИНАХ В НИШАХ. 777.
О ТРЕЩИНАХ В НИШАХ.
Арка, построенная на полукруге и несущая веса на двух противоположных третях своей кривой, разрушится в пяти точках кривой. Чтобы доказать это, пусть веса будут в n m, которые сломают арку a, b, f. Я говорю, что, согласно вышесказанному, поскольку конечности c и a одинаково нагружены давлением n, следует, согласно 5-му, что арка разрушится в точке, которая наиболее удалена от двух сил, действующих на них, и это середина e. То же самое следует понимать и о противоположной кривой, d g b; следовательно, веса n m должны опуститься, но они не могут опуститься согласно 7-му, не сближаясь, и они не могут сблизиться, если конечности арки между ними не сблизятся, и если они сблизятся, вершина арки должна сломаться; и таким образом арка разрушится в двух местах, как было сказано вначале и т. д.
Я спрашиваю, учитывая вес в a, что противодействует ему в направлении n f и каким весом должен быть уравновешен вес в f. 778.
О СЖИМАНИИ ВЛАЖНЫХ ТЕЛ РАЗНОЙ ТОЛЩИНЫ И ШИРИНЫ.
Окно a является причиной трещины в b; и эта трещина увеличивается давлением n и m, которые оседают или проникают в почву, в которой построены фундаменты, больше, чем более легкая часть в b. Кроме того, старый фундамент под b уже дал осадку, а опоры n и m еще этого не сделали. Следовательно, часть b не оседает перпендикулярно; напротив, она выбрасывается наружу наклонно, и она не может, напротив, быть выброшена внутрь, потому что часть, подобная этой, отделенная от основной стены, больше снаружи, чем внутри, и основная стена, где она сломана, имеет ту же форму и также больше снаружи, чем внутри; поэтому, если бы эта отдельная часть упала внутрь, большая должна была бы пройти через меньшую — что невозможно. Следовательно, очевидно, что часть полукруглой стены, будучи отделенной от основной стены, будет вытолкнута наружу, а не внутрь, как говорит противник.
Когда купол или полукупол раздавливается сверху избытком веса, свод разрушится, образуя трещину, которая уменьшается к верху и широка снизу, узкая с внутренней стороны и широкая снаружи; как это бывает с внешней оболочкой граната, разделенной на много частей вдоль; ибо чем больше она сжимается в направлении своей длины, та часть швов откроется больше всего, которая наиболее удалена от причины давления; и по этой причине арки сводов любой апсиды никогда не должны быть нагружены больше, чем арки главного здания. Потому что то, что весит больше, давит сильнее на части внизу, и они оседают в фундаменты; но этого не может случиться с более легкими конструкциями, такими как упомянутые апсиды.
[Сноска: Фигура на илл. CV, № 4 относится к первому абзацу этого отрывка, строки 1-14; рис. 5 набросан сбоку от строк 15 и следующих. Набросок граната внизу относится к строке 22. Рисунок рис. 6 в оригинале находится над строкой 37, а рис. 7 над строкой 54.]
Какой из этих двух кубов будет сжиматься более равномерно: куб A, лежащий на мостовой, или куб b, подвешенный в воздухе, когда оба куба равны по весу и объему, и из глины, смешанной с равным количеством воды?
Куб, помещенный на мостовую, уменьшается больше в высоту, чем в ширину, чего куб выше, висящий в воздухе, сделать не может. Таким образом, это доказано. Куб, показанный выше, лучше показан здесь ниже. Конечным результатом двух цилиндров из влажной глины, то есть a и b, будут пирамидальные фигуры ниже c и d. Это доказано так: цилиндр a, лежащий на блоке камня, будучи сделанным из глины, смешанной с большим количеством воды, осядет под своим весом, который давит на его основание, и по мере того, как он оседает и расширяется, все части будут несколько ближе к основанию, потому что оно нагружено всем весом. III.
О ПРИРОДЕ АРКИ. 779.
ЧТО ТАКОЕ АРКА? Арка — это не что иное, как сила, возникшая из двух слабостей, ибо арка в зданиях состоит из двух сегментов круга, каждый из которых, будучи очень слабым сам по себе, стремится упасть; но поскольку каждый противодействует этой тенденции в другом, две слабости объединяются, чтобы сформировать одну силу.
О ВИДЕ ДАВЛЕНИЯ В АРКАХ. Поскольку арка является составной силой, она остается в равновесии, потому что давление одинаково с обеих сторон; и если один из сегментов весит больше другого, устойчивость теряется, потому что большее давление перевесит меньшее.
О РАСПРЕДЕЛЕНИИ ДАВЛЕНИЯ НАД АРКОЙ. Помимо придания сегментам круга равного веса, необходимо нагружать их одинаково, иначе вы попадете в тот же дефект, что и раньше.
ГДЕ АРКА ЛОМАЕТСЯ. Арка ломается в той части, которая лежит ниже половины пути от центра.
ВТОРОЙ РАЗРЫВ АРКИ. Если избыток веса помещен в середине арки в точке a, этот вес стремится упасть к b, и арка ломается на 2/3 своей высоты в c e; и g e во столько раз сильнее, чем e a, во сколько m o входит в m n.
О ДРУГОЙ ПРИЧИНЕ РАЗРУШЕНИЯ.
Арка также разрушится под поперечным давлением, ибо когда нагрузка не бросается прямо на пяту арки, арка служит недолго. 780.
О ПРОЧНОСТИ АРКИ. Способ придания устойчивости арке — заполнить пазухи хорошей кладкой до уровня ее вершины. О НАГРУЗКЕ КРУГЛЫХ АРОК. О ПРАВИЛЬНОМ СПОСОБЕ НАГРУЗКИ СТРЕЛЬЧАТОЙ АРКИ. О ВРЕДНЫХ ПОСЛЕДСТВИЯХ НАГРУЗКИ СТРЕЛЬЧАТОЙ АРКИ ПРЯМО НАД ЕЕ ВЕРШИНОЙ.
О ВРЕДЕ, НАНЕСЕННОМ СТРЕЛЬЧАТОЙ АРКЕ ПЕРЕНОСОМ ДАВЛЕНИЯ НА ФЛАНКИ.
Арка с малой кривизной безопасна сама по себе, но если она сильно нагружена, необходимо хорошо укрепить фланки. Арка с очень большой кривизной слаба сама по себе, и сильнее, если она нагружена, и нанесет мало вреда своим опорам, а места ее разрушения — o p.
[Сноска: Внутри большой фигуры справа есть заметка: Da pesare la forza dell' archo.] 781.
О СРЕДСТВЕ ЗАЩИТЫ ОТ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ.
Арка, которая направляет свое давление перпендикулярно на опоры, будет выполнять свою функцию независимо от своего направления, вверх ногами, боком или прямо.
Арка не сломается, если хорда внешней арки не касается внутренней арки. Это очевидно из опыта, потому что всякий раз, когда хорда a o n внешней арки n r a приближается к внутренней арке x b y, арка будет слабой, и она будет слабее в той пропорции, в какой внутренняя арка проходит за эту хорду. Когда арка нагружена только с одной стороны, давление будет давить на вершину другой стороны и передаваться к пяте арки на этой стороне; и она сломается в точке на полпути между двумя ее крайностями, где она наиболее удалена от хорды.
782.
Непрерывное тело, которое было насильственно согнуто в арку, давит в направлении прямой линии, которую оно стремится восстановить.
783.
В разумно нагруженной арке давление наклонное, так что треугольник c n b не имеет на себе веса.
784.
Я здесь спрашиваю, какой вес потребуется, чтобы уравновесить и противостоять тенденции каждой из этих арок разрушиться?
[Сноска: Два нижних наброска взяты из рукописи S. K. M. III, 10a; там они не имеют пояснительного текста.] 785.
О ПРОЧНОСТИ АРКИ В АРХИТЕКТУРЕ. Устойчивость арки, построенной архитектором, заключается в затяжке и во фланках.
О ПОЛОЖЕНИИ ЗАТЯЖКИ В ВЫШЕНАЗВАННОЙ АРКЕ.
Положение затяжки имеет такое же значение в начале арки и на вершине перпендикулярной опоры, на которой она покоится. Это доказано 2-м «об опорах», который говорит: та часть опоры имеет наименьшее сопротивление, которая наиболее удалена от ее твердого крепления; следовательно, поскольку вершина опоры наиболее удалена от середины ее истинного фундамента, и то же самое происходит на противоположных конечностях арки, которые являются точками, наиболее удаленными от середины, которая на самом деле является ее [верхним] креплением, мы пришли к выводу, что затяжка a b требует такого положения, чтобы ее противоположные концы находились между четырьмя вышеупомянутыми конечностями. Противник говорит, что эта арка должна быть более чем полукругом, и что тогда ей не понадобится затяжка, потому что тогда концы будут давить не наружу, а внутрь, как видно из избытка в a c, b d. На это нужно ответить, что это было бы очень плохое устройство по трем причинам. Первая относится к прочности арки, поскольку доказано, что круговая параллель, состоящая из двух полукругов, сломается только там, где эти полукруги пересекают друг друга, как видно на фигуре n m; кроме того, из этого следует, что между конечностями полукруга большее пространство, чем между плоскостью стен; третья причина в том, что вес, помещенный для противодействия прочности арки, уменьшается в той пропорции, в какой опоры арки шире, чем пространство между опорами. В-четвертых, в той пропорции, в какой части в c a b d поворачиваются наружу, опоры слабее, чтобы поддерживать арку над ними. 5-я причина в том, что весь материал и вес арки, которые превышают полукруг, бесполезны и даже вредны; и здесь следует отметить, что вес, помещенный над аркой, скорее сломает арку в a b, где начинается кривая избытка, добавленная к полукругу, чем если бы опора была прямой до ее соединения с полукругом [пята арки].
АРКА, НАГРУЖЕННАЯ НАД ВЕРШИНОЙ, РАЗРУШИТСЯ В ЛЕВОЙ И ПРАВОЙ ЧЕТВЕРТЯХ.
Это доказано 7-м из этого, который говорит: противоположные концы опоры одинаково нагружены весом, подвешенным к ним; следовательно, вес, показанный в f, ощущается в b c, то есть пополам на каждой конечности; и третьим, который говорит: в опоре одинаковой прочности [повсюду] та часть разрушится быстрее, которая наиболее удалена от ее крепления; откуда следует, что d, будучи одинаково удаленным от f, e...