Людмил Оксанович - Невидимый конфликт

• Название: Невидимый конфликт
• Автор: Людмил Оксанович
• Издательство: Стройиздат
• Жанр: Научпоп
• Год: 1986

В книге автора из НРБ рассматривается важная инженерно-техническая проблема — защита зданий и сооружений от  различных воздействий. В научно-популярной форме рассказывается об угрозе, которую представляют землетрясения и ураганы, о свойствах материалов и их способностях выдерживать  значительные нагрузки, о деформации железобетонных элементов, о  коэффициенте надежности. Большая часть книги посвящена  строительным формам и принципам их рационального выбора.

Книга предназначена для широкого круга читателей.

---

Грубо говоря, строители-конструкторы с глубокой древности до наших дней стремились, с одной стороны, перекрыть без промежуточных опор как можно большее расстояние (или, как сказали бы специалисты, пролет), а с другой стороны, достичь как можно большей высоты зданий и сооружений. Эти два стремления обусловлены вовсе не соображениями установить своеобразный рекорд или выразить таким способом уникальность строящегося объекта, как может показаться на первый взгляд. Они отражают требования целесообразности, функциональности и экономии материалов или земельных участков, а в конечном счете — экономии средств.

Воспользуемся примером промышленного строительства. Многие виды производств и технологических процессов нуждаются в обширных площадях, свободных от каких бы то ни было колонн, на которые опиралась бы конструкция перекрытия. Это необходимо для свободного развертывания технологических линий, для нормальной работы машин, механизмов и отдельных производственных узлов. В связи с этим конструкции перекрытий должны иметь пролеты длиной от 9—12 до 24, 36 м и более, а пространство, ограниченное четырьмя соседними колоннами, должно обеспечивать свободную площадь порядка 500 и даже 1000 м2. Примерно такова площадь десяти больших квартир… с той лишь разницей, что квартиры предельно насыщены перегородками, ограждающими наружными стенами, несущими железобетонными стенами, а часто и колоннами.

Подобные, хотя и не такие острые, конструктивные проблемы возникают и при возведении некоторых общественных зданий — магазинов, университетов, больниц, административных и научных учреждений, где современные эксплуатационные концепции предполагают наличие свободных пространств размерами приблизительно 8x8, 10x10 или 12x12 м. Но, без сомнения, наиболее остро эти проблемы встают при строительстве таких специальных зданий и сооружений, как ангары, выставочные и зрительные залы, крытые стадионы. В этих сооружениях, по вполне понятным соображениям, крайне нежелательны, а часто и вообще должны быть исключены какие бы то ни было промежуточные опоры, хотя бы даже в виде стройных колонн. В этих случаях огромное свободное пространство должна перекрывать специальная несущая конструкция, которая в течение всего срока эксплуатации будет находиться в состоянии острого, хотя и невидимого конфликта с силами внешнего воздействия, и ни на одно мгновение нагрузки не должны взять над нею верх…

Это, без сомнения, наиболее яркая область инженерного творчества, и те, кто «расписывается» под подобным проектом, всегда принадлежат к технической элите своего времени. Но, так же как и в искусстве, элита в технике малочисленна. Путь к вершинам конструкторского искусства не гладок; от «кандидата в знаменитости» требуется много таланта, трудолюбия и самоотдачи. Но, в отличие от искусства, здесь требуется и мужество. Если гениальный музыкант рискует лишь разочаровать публику, то гениальный конструктор при подобных обстоятельствах рискует быть физически уничтоженным. При таком положении вещей хороший инженер-конструктор должен быть достаточно смел духом, чтобы взять на себя большую моральную и материальную ответственность, с которой связано его творчество.

Самые большие пролеты делаются у мостов. Стремление к большей величине пролетов здесь продиктовано не функциональными соображениями, поскольку водителю транспортного средства все равно, на скольких опорах покоится полотно моста, по которому он едет. Ведущими в данном случае оказываются технические, технологические, а также экономические требования. Например, трехкилометровый пролив невозможно преодолеть сразу, одним пролетом. Даже если он достаточно глубок и устройство промежуточных опор является очень сложным делом, данный случай выйдет за пределы нынешних технических возможностей человека и, несмотря ни на что, промежуточные опоры будут возведены. Но для глубоких проливов и ущелий меньшей ширины предпочтительно преодолевать препятствие «на одном дыхании» — с помощью однопролетной несущей конструкции и двух береговых устоев. В этом случае сооружению заведомо предстоит многие десятки лет бороться с гравитацией самым головокружительным образом.

Если считать наибольшую величину пролета своеобразным показателем технических возможностей данного времени и галопом промчаться по последнему тысячелетию, можно заметить устойчивую тенденцию, представленную ниже на ряде примеров.

437 г. до н. э. Построен Акрополь. Каменные архитравы по его фасаду преодолевают 6-метровые расстояния между опорами.

104 г. до н. э. Мост Трояна на р. Дунай с рядом пролетов по 35 м. Конструкция моста выполнена из дерева.

1779 г. В Швейцарии братья Губерманы построили самый большой для того времени деревянный мост арочной конструкции с пролетом 119 м.

1883 г. Началось строительство висячего моста над заливом Ферт-оф-Форт (Великобритания) с пролетом 142 м.

Несколькими годами позже сдан в эксплуатацию Бруклинский висячий мост в Нью-Йорке с пролетом шириной в полкилометра. Материал, из которого выполнены конструкции двух последних мостов, — естественно, сталь. В это время в области строительства общественных и производственных зданий происходят следующие события.

1873 г., Вена. Ротонда перекрыта куполом, имеющим диаметр 105 м. Площадь, перекрытия куполом, равна 8700 м2.

Чикаго. Мировое достижение 1893 г. — конструкция зала для мануфактурных товаров представляет собой стальную арку с пролетом 112 м.

Гамбург, 1913 г. Построен ангар арочной конструкции с пролетом 220 м.

А теперь снова перенесемся в область мостового строительства, где устанавливаются очередные «абсолютные рекорды».

548 м — такова ширина центрального пролета самого большого стального моста, построенного в 1917 г. на р. Св. Лаврентия близ Квебека (Канада).

1937 г. Завершено строительство висячего моста над проливом Золотые Ворота близ Сан-Франциско (США). Его центральный пролет имеет ширину 1276 м! (Пролет в 1 км уже был преодолен несколькими годами раньше при строительстве моста Джорджа Вашингтона между островом Манхеттен и штатом Нью-Джерси.)

В 1966 г. «победителем» в неофициальных состязаниях стал висячий мост Верозано на р. Веруози в Нью-Йорке. Центральный пролет равен 1300 м. С этого момента соперничать один с другим в части размеров пролетов могут уже только висячие мосты.

В 1976 г. первенство захватил висячий мост, сооруженный в Японии.

Создается впечатление, что все эти своеобразные рекорды нашего времени достигнуты на базе такого материала, как сталь. Железобетонное строительство не вступает в борьбу за абсолютные рекорды, оно хорошо знает свое место — ведь оно наиболее массовое, наиболее предпочитаемое, — хотя некоторые его формы успешно конкурируют со сталью при средней и даже достаточно большой величине пролетов.

Подобным образом обстоит дело и с высотой строительства. Рекламные спекуляции и псевдопатриотическая шумиха, создаваемая средствами массовой информации в капиталистических странах, нисколько не умаляет инженерной ценности и значимости конкретных сооружений. И в этой области ведущим мотивом является целесообразность, хотя она и затенена особенностями, характерными для конкретных социально-экономических условий.

Начнем с небоскребов. Первый из них был построен в 1885 г. в Чикаго. Семью годами позже завершено строительство 21-этажного небоскреба, призванного возвести округ Колумбия в ранг мировых рекордсменов. Эскалация высоты продолжена в Нью-Йорке: в 1894 г. в Манхеттене возник 104-метровый, а через 8 лет — 150-метровый гигант. В 1932 г. было завершено строительство здания «Эмпайр стейтс билдинг», которое благодаря своей высоте в 381 м стало мировым рекордсменом на долгие годы. В настоящее время самыми высокими зданиями в мире являются здания-близнецы Всемирного торгового центра в Нью-Йорке. Высота этих 110-этажных зданий равна 405 м.

Здания в последнее время растут вверх, и этот процесс вряд ли прекратится в ближайшие несколько веков, поскольку численность человечества стремительно увеличивается, а свободные территории для отдыха и регенерации земной атмосферы катастрофически сокращаются. Но впечатляющая этажность перечисленных небоскребов продиктована особыми обстоятельствами: чрезвычайно высокими ценами на городские участки в капиталистических странах и спекуляцией этими участками. Владелец участка стремится «выжать» из него все, что можно, а это как раз и достигается путем строительства зданий головокружительной высоты. И если небоскребы в инженерном отношении являются блестящими образцами технической мощи человечества, в социальном аспекте их можно считать злокачественными образованиями в организме городской агломерации.