Как уже говорилось выше, потеря знаний латинского и греческого языков повлекла за собой и утрату древних научных трудов, в частности по механике и строительному делу. «Альмагест» Птолемея и «Элементы» Евклида дошли до нас через арабские источники. Труд Евклида был переведен на латынь Абеляром из Бата только в 1120 г. К XII в. ситуация начала меняться.
Создавались корпорации преподавателей и студентов, появились первые университеты в Салерно (Италия), Болонье (Италия), Париже (Франция) и Оксфорде (Англия). Этот процесс будет активно продолжаться в эпоху развитого Средневековья в XIII и XIV вв. После того как на латинский язык были переведены труды античных авторов, в университетах особый акцент делался на изучение арифметики, геометрии, астрономии и музыки.
В практической деятельности людей продолжала применяться механическая сила воды и ветра. Получили широкое распространение водяные, а в XII в. и ветровые мельницы. Механизмы на конной тяге применялись повсеместно и были значительно усовершенствованы после возрождения некоторых приемов римского строительного искусства.
Широкое распространение стекла в строительстве стало отличительной чертой средневековых зданий. В античном Риме стекло практически не использовалось. Это обусловливалось, в частности, теплым климатом Италии. В Средние века германские племена и основные земли Германского государства находились севернее Италии, где климат более холодный, и стекло стало спасительным строительным материалом, особенно хорошо сохраняющим тепло в помещении в зимнее время. В эпоху готики стеклянные витражи превратились в произведения искусства.
Различали два вида стекла: кронглас и дутое стекло цилиндрической формы. Кронглас получали путем выливания шарика жидкого стекла и раскручиванием превращали его в диск, утолщенный в середине. Такое стекло в виде панели было найдено в Иордании, оно датировано V в. Оттуда технология изготовления кронгласа пришла в Венецию.
С тех пор венецианские стеклодувы славятся своими изделиями. В Италии кронглас стал применяться повсюду. Средневековый кронглас не отличался прозрачностью и имел небольшие размеры круглых стеклянных пластинок. Однако со временем технология будет существенно усовершенствована.
Дутое стекло давало возможность делать стеклянный лист. Для этого из жидкого стекла выдувался большой шар, прокалывался с двух сторон, надрезался вдоль раскаленной железной полосой, а затем при малом нагреве в печи распрямлялся до тонкого листа посредством железных клешей и деревянных брусков.
Эту технологию описал Теофил в X в. Он же передал потомкам описание техники изготовления средневековых витражей. Маленькие отдельные стекла собирались в большие композиции с помощью свинцовых полосок, а в более крупные панно — с помощью металлических рамок, покрытых против ржавчины лаком. Такие витражи вставлялись в оконные проемы, закреплялись в каменных стенах и перемычках. Качество средневекового стекла было посредственным. Оно не обладало прозрачностью и имело множество воздушных пузырьков.
Однако эти пузырьки придавали особую яркость витражам. Широкое распространение стекла в церковных постройках относится к XII в., во дворцах — к XIV в., а в домах среднего сословия — только к XVI в. Пример бытового применения стекла относится к 1238 г., когда в Вестминстерском дворце Генрих III приказал застеклить защищенное только решеткой окно уборной, «чтобы в комнате не так сквозило».
В сфере гигиены и благоустройства Средние века разительно отличались от Античности. Акведуки и канализационные коллекторы были разрушены, горячие бани упразднены. Источником питьевой воды служили реки, загрязняемые сливами выгребных ям и сточными водами с кладбищ, что вызывало жестокие эпидемии чумы. Мыло на основе растительной золы или сала появилось только в XIII в.
До конца XV в. население Лондона снабжали питьевой водой около 4000 водоносов. Свечи из пчелиного воска, описанные еще Плинием, почти не использовались, так как пчелиный воск хоть и не был съедобен, но количество его было ограничено. В Средние века свечами пользовались исключительно при исполнении религиозных обрядов и только в кругу высшей знати.
Строительными материалами раннего романского Средневековья в основном служили дерево и камень. В местностях, где не хватало естественного камня, использовали кирпич. Образцы деревянного строительства практически не сохранились. Один из немногих памятников деревянного зодчества той эпохи — Большой зал Вестминстерского дворца, построенный в конце XIV в.
На его примере можно проследить приемы строительства из дерева. Местные формы деревянных конструкций мало менялись в XI—XVII вв., возникновение многих из них можно смело отнести к периоду до XIV в. История строительства Большого зала сохранила даже имя создавшего его плотника, что большая редкость для того времени. Строительство зала осуществлено плотником Ричарда II Хью Херландом.
Основным уязвимым местом древних деревянных конструкций были узлы соединений конструктивных элементов. Обычно средневековые деревянные конструкции соединялись в «шип», в «лапу», в «ласточкин хвост» или врубкой. Часто вместо гвоздей применялись нагели из твердых пород дерева, так как средневековые гвозди делались из железа вручную, легко ржавели, не обеспечивали прочность соединений и были достаточно дороги.
В самых древних деревянных конструкциях использовалось грубое, но крепкое соединение путем помещения балки в развилку столба и их взаимного перевязывания. Стропильные деревянные фермы скатных крыш не всегда имели подкосы, что снижало жесткость всей конструкции. Это свидетельствует о некотором отставании конструктивной мысли по сравнению с античными прототипами.
На примере схемы средневековых деревянных стропил можно рассмотреть основные элементы конструкции. Конструкция включает центральную стойку (коньковую) и затяжку (ригель). Две симметрично расположенные от центральной стойки опоры носят название бабки.
Вертикальные стойки под затяжкой именуются подбалочными ногами, а горизонтальный ригель, на который они опираются, — подбалочником. Для придания большей жесткости подбалочные ноги усиливаются криволинейными ребрами. Исследования профессором Кембриджского университета Дж. Хейменом покрытия Вестминстер-холла (1394—1402) показали, что при ширине пролета в 21 ми уклоне в 55° создается пропорция египетского треугольника 3:4:5.
Можно только предполагать, что этот классический образец был положен в основу замысла зодчего. Определенную сложность создавала необходимость применять для стропильных ног длинномерные деревянные элементы длиной более 12 м. Поэтому стропильные ноги были сделаны составными подлине.
Расчет Хеймена показал, что вертикальные нагрузки в этой конструкции воспринимались стропильными ногами, затяжкой и коньковой стойкой; ветровые горизонтальные нагрузки — стропильными ногами, затяжкой и частично ребрами арок, которые работали на растяжение. Хеймен показал, что подбалочники с подбалочными ногами, бабки стропильных ферм и криволинейные связи фактически не испытывали напряжений. Но средневековые мастера этого не могли знать и в результате пере утяжелял и конструкцию неработающими элементами.
При строительстве каменных зданий кирпич применялся реже, чем в Римскую эпоху. Он изготавливался полностью вручную. Сохранились сведения из английского устава 1477 г., которые гласили, что глина должна быть добыта до 1 ноября, «замешена» до 1 февраля и «сформована» после 1 марта. Можно только догадываться о назначении этих указаний, но, вероятно, принималось в расчет использование зимних морозов и дождей для облегчения процесса добычи и размалывания глины.
Затем ее перемешивали до состояния клейкой массы, руками выкладывали в деревянные формы и обжигали. Топливом служил либо уголь, либо древесина. Такой кирпич оставался достаточно дорогостоящим и применялся только там, где был дефицит естественного камня, например в Восточной Англии. Кирпич имел размеры 229х114×51 мм.
Большая толщина его была связана с трудностями процесса обжига. Раствор в швах кирпичной кладки достигал 1/4 общего объема. Раствор уступал в прочности римскому, и для его схватывания было необходимо больше времени, чем в Риме и тем более в наши дни.
С XII в. кирпич получает распространение в Голландии, Дании, Северной Германии и других частях Северной Европы. При этом самое широкое его применение приходилось на Италию, где сказались римские традиции. В Северной Италии сохранился ряд памятников раннего Средневековья, выполненных в кирпичной кладке. Еще в 762-776 гг. в Чивидале-дель-Фриули, севернее Венецианского залива, была возведена часовня Санта-Мария-ин-Валле.
Более крупным памятником строительства в кирпиче стала монастырская базилика Сант-Амброджо в Милане, строившаяся с IX по XII вв. Кирпич был популярен на территории мавританской Испании, а затем, после вытеснения арабов, укрепился на длительный период как один из основных строительных материалов благодаря оставшимся в стране мавританским каменщикам.
