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.

---

Строящееся таким образом здание растет со средней скоростью 5 см/ч. Высокие темпы строительства, к сожалению, омрачаются некоторыми достаточно сложными предварительными мероприятиями. Так, например, чтобы обеспечить устойчивость пакета во время подъема (а также в условиях эксплуатации — при ветре и землетрясении), необходимо прежде всего построить лестничные клетки, которые включают в свой объем сами лестницы, лифтовые шахты, мусоропроводы и т. д. Лестничные клетки сооружают при этом чаще всего методом скользящей опалубки. В результате образуется башнеобразная опора, на которую пакет может опереться, если во время подъема что-нибудь его раскачает. Но все это удлиняет время строительства.

С другой стороны, поскольку в эксплуатационных условиях для восприятия горизонтальных сил необходимы вертикальные диафрагмы, они должны дополнительно воздвигаться в процессе подъема. Этот мокрый и длительный процесс и определяет скорость, с которой возводится здание. Во всяком случае, именно эти два момента устанавливают предел темпов строительства, который преодолеть невозможно.

В некоторых странах применяется оригинальный вариант метода пакетно поднимаемых плит перекрытий, который называется «лифт слеб». При этом варианте стойки непрерывные и имеют высоту, равную высоте здания. Это значительно ускоряет строительство: отпадает необходимость предварительного выполнения лестничных клеток, а часто и всех вертикальных диафрагм. Благодаря жестким соединениям в уровне этажей конструкция работает как рама, в которой горизонтальным несущим элементом является сама плита. Но необходимы тяжелые подъемные средства, поскольку вес стоек достаточно велик. В болгарском варианте метода «лифт слеб» стойки имеют высоту этажа, они значительно легче. Поэтому самым тяжелым механизмом, который можно видеть на объекте (разумеется, за исключением гидравлических устройств), является почти «карманное» приспособление для подъема и установки стоек на этажах.

До сих пор речь шла о довольно необычных методах строительства. Эта необычность, естественно, ограничивает область применения и возможности этих двух систем. При скользящей опалубке ограничением является жесткая планировка, а при методе подъема этажей — небольшая этажность. А нельзя ли строить классическими методами, но чтобы опалубочная форма использовалась многократно? Если у этой формы будет большая площадь, например соответствующая площади стены или плиты, преимущества очевидны: «одним махом» будет образовываться плоскость, на создание которой уходили часы. В сущности, именно в этом основная идея различных систем крупноразмерной (или крупнощитовой) опалубки — самого перспективного направления в современном монолитном строительстве. Но простая, на первый взгляд, идея для своего воплощения требует решения сложных и противоречивых архитектурнопланировочных и функциональных проблем, проблем типизации и модульной координации.

Основными действующими лицами здесь являются большие опалубочные формы из металла или дерева (в сочетании с металлом), с помощью которых сразу оформляется плоскость плиты или стены. Формы являются многооборотными, т. е. могут использоваться от 50—60 до 500—600 раз. В ряде случаев полученные поверхности бывают настолько гладкими, что не требуют дополнительной обработки: на стены сразу можно наклеивать обои.

Поднимемся, например, на третий этаж здания, которое строится с помощью таких опалубочных форм. Стены этажа уже выполнены, опалубка снята, но над ними еще предстоит уложить следующие плиты. Здесь происходит дифференциация строительных систем. В одних случаях форма похожа на стол: у нее телескопические ножки с колесиками. О помощью этих ножек форма поднимается и устанавливается перед выполнением плиты, а после затвердевания бетона они убираются и форма опускается, «отставая» от бетонной плиты. Колесики позволяют передвинуть форму к фасаду, где ее поднимет кран, чтобы перенести на следующий этаж для дальнейшего использования. Этот род опалубки имеет ценное преимущество, так как позволяет выполнять каркасные конструктивные системы. Поскольку в этом случае вертикальными несущими элементами являются колонны, а не стены, планировка может быть свободной.

Иначе обстоит дело с другой разновидностью крупноразмерной опалубки, которая жестко соединяется со стенами. В этом случае опалубочная форма для плиты напоминает ящик стола: она выдвигается и после затвердевания бетона откатывается на колесиках по временным консолям, которые монтируют в верхней части стен. Абсолютно жесткая планировка бывает и при так называемой объемно-переставной (или туннельной) опалубке, которая является высшей степенью укрупнения опалубочных форм, так как сочетает в себе опалубку и для стен, и для плит. По внешнему виду она напоминает туннель и образует сразу целое помещение. После укладки и схватывания бетона с помощью специальных устройств объем туннеля уменьшается, он отходит от бетона, а затем, подобно двум вышеописанным формам, перемещается к фасаду, где его поднимает башенный кран. Так строят бескаркасные конструктивные системы, но в отличие от крупнопанельного строительства — высокоиндустриализованным монолитным методом.

Одним из важнейших критериев жизненности всякой новой строительной системы является архитектурно-эстетический; он определяет, какие объемно-планировочные ограничения накладывает система, каков внешний облик новых зданий. В этом отношении крупнощитовая опалубка взяла все лучшее от монолитного строительства, включая и то, что она не имеет существенных ограничений. Здания могут быть каркасными, бескаркасными, балочными, безбалочными, даже отчасти … сборными. Таким методом могут создаваться и достаточно уникальные здания. В сочетании с современными методами укладывания и уплотнения бетона, ускорения его твердения эта система переносит индустриализацию с завода на стройплощадку и позволяет монолитному строительству шагать в ногу со временем.

ЭССЕ НА ТЕМУ…

ПОТЕРЯ УСТОЙЧИВОСТИ

В строительной статике негласно предполагается, что напряженное и деформативное состояние конструкций является устойчивым. Поэтому конечная цель статического исследования практически обусловливается тремя обстоятельствами: чтобы напряжения в любой точке конструкции не превышали допустимых пределов, чтобы перемещения любой точки не превышали допустимых пределов и чтобы конструкция в целом была достаточно устойчивой к сдвигу ( в зависимости от конкретного случая) . С древнейших времен до самого недавнего прошлого использовались материалы малой прочности, конструкции получались массивными и перечисленные три условия полностью исчерпывали возможные случаи катастроф, которые не должны были происходить.

Постепенно «хозяевами» строительной площадки оказались сталь и железобетон. Как мы уже знаем, это материалы большой прочности и элементы конструкций из них получаются тонкие, стройные. Конструкции становились все более легкими и экономичными, однако с течением времени специалисты постепенно начали понимать, что напряженное и деформативное состояние иногда может быть крайне неустойчивым. Тысячи примеров и результаты наблюдений свидетельствуют о внезапном разрушении отдельных элементов и целых конструкций при напряжениях значительно меньших, чем те, на которые они были рассчитаны. Обнаружилось почти неизвестное в прошлом явление, и его изучение оказалось неизбежным: ставилось на карту будущее новых материалов и конструктивных форм.

… 14 мая 1891 г. в швейцарском поселке Манхеншайн, расположенном на трассе Симплонской железнодорожной ветки, которая отходит от магистрали Париж—Женева, было получено печальное известие. В этот день внезапно разрушился мост на р. Брис, по которому в этот момент проходил пассажирский поезд. Погибли 74 человека, около 200 были ранены.

Первоначальный проект моста был разработан под руководством главного инженера железнодорожной компании, а строительство поручено всемирно известному Густаву Эйфелю. Согласно договору, Эйфель имел право на изменение проекта, если 60% достигнутой экономии останется за его фирмой. Получилось так, что французы приступили к строительству моста по совершенно новому проекту; мост уже не был арочным, его конструкция представляла собой свободно опертую балку пролетом 42 м и высотой 6 м.

После нескольких лет эксплуатации, после перерыва, связанного с ремонтом и усилением конструкции в связи с появлением более мощных и более тяжелых паровозов, пришел роковой день.

Около 10 ч утра к станции Манхеншайн медленно приближался экспресс Женева—Париж. Так как это был участок, где поезд преодолевал крутой склон, скорость его составляла около 25 км/ч. По свидетельствам очевидцев, когда состав достиг середины моста, тот внезапно рухнул, увлекая за собой и паровозы, и большинство вагонов. Несмотря на то что мост был достаточно велик, а его устои низки, из 12 вагонов в реку упали 7. Позже это было объяснено конструкцией вагонов, которые были очень легкими и слабыми; напирающие сзади вагоны разбивали и сталкивали в реку те, что были перед ними. Восьмой вагон угрожающе повис, остановившись на левом, базельском устое, и затем тоже упал вниз.