Глава 7Железная скоба, чугунная колонна, стальная балка
Тогда выстроится хрустальный дворец. Тогда...прилетит птица Каган.,,,,
1.Основными строительными материалами с древнейших времён являлись земля (песок, глина, камень) и дерево. Металлы – относительно новое «приобретение» строительной техники по сравнению с древесиной и камнем. Их применение в строительстве вплоть до XIX в. ограничивалось использованием небольшой номенклатуры крепёжных деталей. Неизменными атрибутами строительных профессий были металлические инструменты, а несущие конструкции, перекрытия, балки и другие конструкционные элементы из металла применялись очень редко. Это было связано с дороговизной сплавов железа, в то время как их высокие эксплутационные свойства были хорошо известны. Несмотря на то что и сейчас по общему объему мирового потребления металл все ещё уступает «старым» строительным материалам, именно ему принадлежит ведущая роль в современной строительной технике.
Почему это актуально?
2.«Окружающая человека архитектура создаёт важнейший эмоциональный фон его существования, определяет приоритеты духовного развития личности» – утверждал в своей знаменитой речи «Демократия в роли застройщика», произнесённой в 1960 г., немецкий архитектор Адольф Арндт. Каменные джунгли мегаполисов начала XX в., угнетавшие сознание и подавлявшие личность, должны были уступить место новой жизнеутверждающей архитектурной идее. В итоге сформировалась идеология гармонии воспроизводимых строительных ресурсов: стали, стекла и дерева, сочетающих в конструкциях легкую и светлую атмосферу с функциональностью, экономичностью и рациональным использованием ресурсов материалов и энергии. Новая строительная эпоха выбирает сталь!
Индийские железные колонны
3.В качестве строительной арматуры железо (хотя очень незначительно и избирательно) в эпоху Древнего мира применяли на Ближнем Востоке, в Индии и Китае. Широкое применение железо нашло в индийской храмовой архитектуре в эпоху Гуптов – династии, правившей в Северной Индии в 4–6 вв. Использовались железные штыри, хомуты, затяжки, скобы. Во многих индийских храмах, построенных во второй половине 1-го тысячелетия, роль основных несущих конструкций выполняют железные сварные балки длиной до 6 м. Наиболее известными фундаментальными сооружениями из железа в средневековой Индии являются колонны в городах Дели и Дхаре.
4.Железная колонна в Дели – не только место паломничества индийцев, но и одна из главных достопримечательностей, привлекающая внимание туристов из всех стран мира. По наиболее распространенной версии считается, что металл для колонны был произведен в середине IV в. Это были крицы массой около 30 кг. Первоначально колонна была установлена в 415 г. в одном из храмов на востоке Индии в память о легендарном царе Чандрагупте II. В Дели колонну перевезли предположительно в 1050 г. по приказу царя Ананг Полы.
5.В настоящее время колонна размещается во дворе мечети Кувват (Кутуб) уль-Ислам в городе-крепости Лал-Кот в 20 км южнее старого Дели (отсюда происходит другое название колонны – «кутубская»). Масса кутубской колонны оценивается почти в 6 т. Её высота достигает 7,8 м, над поверхностью земли она возвышается на 6,3 м. Диаметр у основания составляет 458 мм, по направлению вверх колонна конически сужается до диаметра 290 мм и заканчивается художественной капителью высотой около метра. В капители колонны имеется прорезь размером 15 × 5 см, которая уходит внутрь колонны на 41 см. Первоначально прорезь использовалась для закрепления статуи священной птицы Гаруды. Детали капители были выкованы по отдельности и закреплены на корпусе колонны насаживанием друг на друга.
6.Удивительно, что после почти 1600 лет существования колонна практически не имеет характерных проявлений ржавчины, и это несмотря на то, что ее ежедневно пытаются «заключить в объятия» тысячи посетителей. Согласно народному поверью, у того, кто прислонится к колонне спиной и соединит за ней руки, исполнится заветное желание. По этой причине на высоте от 1,1 до 1,4 м над уровнем земли колонна отполирована до блеска, и на ней хорошо видны отдельные неметаллические включения и трещины.
7.Исполнение колонны ясно указывает на то, что уже более 1600 лет назад в Индии при изготовлении монументальных памятников применяли соединение отдельных стальных криц при помощи огневой сварки и дополняли этот способ пайкой и механическим соединением. Исследования последних лет показали, что прежнее предположение о том, что колонна в Дели представляет собой единую цельную поковку, следует пересмотреть, однако это ни в коей мере не ставит под сомнение высокую оценку древнеиндийского кузнечного искусства.
8.Нержавеющая колонна в Дхаре располагается в стороне от туристских маршрутов и поэтому имеет гораздо меньшую известность. Дхар был крупным городом в средневековом королевстве Мальва на севере Индии. Предполагается, что дхарская колонна была изготовлена примерно в то же время, что и делийская. В период вторжения монголов она была сброшена с каменного постамента и разломилась на две части, повторное падение колонны произошло в XVI в., и теперь существуют три ее обломка общей длиной 13,22 м. Общая масса колонны оценивается в 7,3 т.
9.Химический анализ металла, из которого изготовлены индийские колонны, показал, что это именно железо с очень низким содержанием углерода – менее 0,02 % масс., и высоким содержанием фосфора – около 0,3 % масс. Однако эти цифры не объясняют удивительной стойкости металла к коррозии.
Широкое применение железо нашло в индийской храмовой архитектуре в эпоху Гуптов, династии, правившей в Северной Индии в 4 – 6 вв. Использовались железные штыри, хомуты, затяжки, скобы
Китайские чугунные пагоды
10.Для древних китайских архитектурных традиций характерно использование чугуна. Технология чугунного литья была освоена китайцами значительно раньше, чем любым другим народом мира. Уже в 1-м тысячелетии в Китае изготовлялись необычайно крупные отливки из чугуна. Наиболее известные памятники того времени – пагоды.
11.Пагода представляет собой тип монументального буддийского культового сооружения, зародившегося в Индии. Она предназначена для хранения останков Будды, праха монахов или буддийских сутр (священных книг). Буддизм проник в Китай в годы правления императора Минди (58–75 гг.). В 68 г. был построен первый буддийский храм – Баймасы (в Лояне), а в эпоху Троецарствия (220–265 гг.) – первая пагода. После этого в живописных горах и крупных храмах Китая одна за другой появляется множество больших и малых пагод и ступ. Ступы – пагоды индийского типа – в большинстве своём представляли строение, которое венчает зонтообразная часть.
12.Китайские пагоды бывают самых разно-образных форм – квадратные, шестиугольные, восьмиуголь-ные, обычно с чётным числом углов, и многоярусные. По своей конструкции они имеют вид башен или павильонов с многочисленными карнизами. В настоящее время в Китае насчитывается свыше 2000 пагод.
13.Металлические пагоды представляли собой «модульные» сооружения, собираемые из заранее отлитых деталей, которые соединялись при помощи специальных замковых сопряжений. Первая чугунная пагода была построена предположительно в 695 г. по приказу императрицы УЦзэтянь. Она представляла собой величественное сооружение – восьмигранную колонну под названием «Небесная ось, знаменующая добродетель Великой династии Чжоу с её сонмом земель».
14.Пагода была воздвигнута на чугунном фундаменте, окружность которого составляла 51 м, а высота – 6 м. Сама колонна имела 3,6 м в диаметре и 32 м в высоту. На её вершине был устроен «облачный свод» (высота – 3 м, диаметр – 9 м), который венчали четыре бронзовых дракона, каждый высотой 3,6 м, поддерживающих позолоченную жемчужину. На сооружение этой конструкции было израсходовано 1325 т металла.
15.Старейшие сохранившиеся чугунные пагоды находятся в храме Гуансяо в Гуанчжоу. Западная была отлита во времена Пяти Династий в 963 г. Первоначально она имела 7 ярусов, однако 4 из них были разрушены ещё в древности. Восточная пагода была сооружена немного позже, в 967 г. Её высота составляет 6,35 м, она установлена на каменном пьедестале высотой 1,34 м. Первоначально она имела также шпиль, который позднее был разрушен.
16.Во времена династии Северная Сун появилась мода на сооружение пагод из чугуна, что позволило вывести технологию литья на новый уровень – архитекторы и строители могли изготовлять литые конструкции и декоративные элементы практически любой степени сложности. К этому периоду относятся великолепно исполненные чугунные пагоды в Храме Нефритовой Весны в Даньяне (17,9 м), провинция Хэбей, в Храме Сладкой Росы в Женьяне, провинция Цзянсу, и пагода в Цзинине, провинция Шаньдун.
17.Во времена династий Мин и Цин пришла мода на сооружение бронзовых пагод, которые стали даже более изысканными, чем чугунные. До нашего времени сохранились бронзовая пагода в храме на горе Эмэйшань в провинции Сычуань, считающаяся образцом высочайшего уровня бронзового литья, а также Пагоды-Близнецы уникальной формы в храме Сяньтун на горе Утайшань в провинции Шаньси.
18.Сооружение металлических пагод обходилось существенно дороже, чем деревянных или каменных. Поэтому высота их, как правило, не превышала 20 м. Самые высокие чугунные китайские пагоды - девятиярусная пагода монастыря Чонгжу в Цзинине, провинция Шандун (построена в 1105 г.) и Пагода Тысячи Буддв Вэньшу – старейшем буддистском монастыре Китая (Циньду, провинция Сычуань). Правда, это сооружение высотой 22 м построено уже в наши дни.
Греческие железные пироны
19.Одними из первых стали применять железо в строительстве греки. Известно, что в 470 г. до н. э. греческие колонисты в городе Акрагасе (Сицилия) использовали железные армирующие балки сечением 12 × 30 см и длиной до 4,5 м. Металлические стяжки были использованы при строительстве Парфенона в 432 г. до н. э. Зодчий Мнесикл замуровал в специальных канавках мраморных блоков железные стержни длиной около 2 м. Каменные блоки Эрехтейона – одного из главных храмов Афин – в одном ряду скреплялись металлическими скобами в виде пластин, напоминающих двойную букву Т, или были П-образной формы. Блоки в смежных рядах связывали вкладышами - пиронами (короткий металлический стержень, скрепляющий блоки каменной кладки по вертикали).
20.Каждый пирон вставляли в перевёрнутый камень и ставили на место так, чтобы свободный его конец входил в гнездо нижнего камня, которое заливали свинцом. Иногда строители Эрехтейона применяли деревянные вкладыши или комбинированные скрепы в виде металлических штырей, заделанных в деревянные пробки. Металлические крепления заделывались в свинец или дерево для того чтобы мягкая свинцовая оболочка смягчала их удары о стенки мраморных блоков при землетрясениях.
21.Вслед за греками этой технологией пользовались римляне и египтяне (например, при возведении терм Каракаллы и «храма Крокодилов»). Известен также древнеармянский языческий храм Гарни (I в. до н. э.), тяжёлые каменные плиты которого скреплены железными скобами, залитыми свинцом.
22.Использование железных скоб в строительстве, по-видимому, широко применялось в Древнем мире. Железные стяжки, используемые для скрепления каменных блоков и колонн, обнаружены при раскопках древнеперсидского дворца эпохи Ахеменидов в г. Сузы.
Русские кованые затяжки
23.В средневековой Европе железные стяжки, противостоящие распору арочных и сводчатых покрытий, применяли при строительстве сводов дворцов и куполов соборов (например, собора св. Софии в Константинополе, 563 г.).
24.Металлические конструкций в России стали применять с XII в. С XII в. до начала XVII в. русские зодчие использовали металл при возведении дворцов и церквей в виде затяжек, т. е. стержней, обычно горизонтально расположенных, применявшихся для растяжения и соединения концевых узлов строительных конструкций и креплений для каменной кладки. Затяжки ковали из кричного железа, соединялись они между собой через проушины. Такие затяжки, например, применены в сводах Успенского собора во Владимире (1158–1161 гг.).
25.С начала XVII в. при возведении сооружений русские зодчие стали использовать металлические стропила: наслонные (опора для кровли) и купольные («корзинки») для глав церквей. Стержни «корзинок» выполнялись из кованых брусков и соединялись на замках и скрепах кузнечной сваркой. Примерами могут служить сохранившиеся до наших дней перекрытия трапезной Троице-Сергиева монастыря в Сергиевом Посаде. Подобные конструкции использовались при сооружении перекрытия старого Кремлевского дворца в Москве (1640 г.), при сооружении каркаса купола Казанского собора в Санкт-Петербурге пролётом 15 м (1805 г.).
26.Металлическая конструкция применялась для поддержки каменного потолка над коридором между притворами храма Василия Блаженного (1555–1560 г.). Металлическим является каркас главы колокольни Ивана Великого в Москве (1603 г.). По преданию, фундамент колокольни находится на уровне Москвы-реки; цоколь и фундамент сложены из камня, а остальная часть – из кирпича с использованием связей из брускового железа.
27.Малые архитектурные формы эпохи Абсолютизма
28.Во второй половине XVII в. у Европы в области кузнечного художественного творчества появляется единая «законодательница мод» – Франция. С восшествием на престол Людовика XIV (1638–1715 гг.) начинается период расцвета абсолютной монархии. В искусстве и художественных ремеслах воцаряется новый стиль – барокко, который своей пышностью и торжественностью как нельзя лучше отражает господство абсолютизма. В начале XVIII в. «французский вкус» распространяется по всей Европе и становится самым модным и авторитетным на протяжении двух последующих столетий.
29.Французские кузнецы XVII–XVIII вв. работали в тесном контакте с архитекторами. Отправной точкой для смены стиля послужило изменение основного элемента железной решётки – круглого прутка, определявшего характер кузнечного творчества вплоть до середины XVIII в. Круглые прутки закручивались в спирали и кольца подобно каллиграфическому письму. В местах соединения прутки расплющивались и оформлялись в виде листьев, на которых часто выполняли гравировку.
30.Новшества касались стилевых особенностей кованых изделий. Основным элементом решёток в стиле барокко был акантовый лист, сопровождавший круглые и скрученные в спирали прутья. Французские альбомы с эскизами кованых изделий быстро расходились по кузнечным мастерским Европы.
31.Масштабные изменения коснулись внешнего облика практически всех европейских столиц. Государственные и общественные здания украшались коваными решетками на балконах, люнетах, парапетах. Постоянным столичным атрибутом становится искусственное освещение, чугунные и кованые фонари дополняют городской декор.
32.Первые попытки использовать искусственное освещение на городских улицах относятся к началу XV в. В 1417 г. лондонский мэр Генри Бартон распорядился вывешивать фонари зимними вечерами, чтобы рассеять непроглядную тьму в британской столице. Через некоторое время его инициативу подхватили французы. В начале XVI столетия жителей Парижа обязали держать светильники у окон, которые выходят на улицу. При Людовике XIV французскую столицу наполнили огни многочисленных фонарей. Король-Cолнце издал специальный указ об уличном освещении в 1667 г. По легенде, именно благодаря этому указу царствование Людовика и назвали блестящим.
Кованые решетки в стиле ампир и рококо
33.Одновременно с барокко в эпоху правления Людовика XIV появился еще один стиль, который достиг наивысшего расцвета в конце XVIII в. Речь идет о классицизме и его завершающей стадии – ампире (1-я половина XIX в). Окончательно принципы нового стиля были сформулированы Г. Бономом в 1757 г. В области художественной ковки, это эпоха правления Людовика XVI. Сам французский монарх был страстным любителем кузнечного дела. В королевской резиденции он организовал собственную кузнечную мастерскую, где пропадал целыми днями.
34.Кузнечные изделия периода классицизма отличают простота, лапидарность, чёткость линий, строгая симметрия и преобладание геометрических фигур. Наряду с барочными элементами (акантовым листом, фестонами, цветами, лавровыми листочками) распространены окружности, венки и меандры. В орнаменте преобладают прямые гладкие прутья, соединённые попарно. Часто встречаются парные волюты эллиптической формы, тянущиеся параллельно друг другу и на концах сваренные и скрученные в простую улитку. В середине волюты обычно располагается цветочный мотив из акантовых листьев.
35.Ближе к середине XVIII в. происходит постепенное отмирание стиля барокко и замена его на новое стилевое направление – рококо. Распространение рококо также началось с Франции. В эпоху рококо декоративный фактор становится доминирующим. Производство решёток отошло на второй план, уступив место изготовлению балконов, перил, фонарей, домашней мебели, ажурных деталей украшения интерьера.
36.Русское кузнечное дело в XVII–XVIII вв. шло вполне в ногу с передовыми архитектурными новациями. Оно дало европейской архитектуре множество замечательных изделий из кованого железа. Над знаменитыми коваными решетками Петербурга работали выдающиеся зодчие: А.Н. Воронихин, В.П. Стасов, В.В. Растрелли, Дж. Кваренги, К.И. Росси и др. Одна из лучших декоративных оград мира – решётка Летнего сада – была изготовлена тульскими кузнецами в 1772–1778 гг., а медные детали к ней позднее изготовили петербургские умельцы.
Строительный материал Промышленной революции
37.Новая эпоха в применении сплавов железа в строительстве наступила после того, как были освоены высокопроизводительные технологии выплавки чугуна, а сам металл стал производиться в больших количествах на крупных промышленных предприятиях.
38.Чугун стал инновационным строительным материалом эпохи Промышленной революции. Это был первый металл, способный по своим характеристикам составить серьезную конкуренцию традиционным дереву и камню. Способность чугуна выдерживать значительные нагрузки, а также его «негорючесть» подстегнули интерес архитекторов к использованию чугуна в качестве конструкционного материала.
39.Чугун имеет значительно больший предел прочности на сжатие по сравнению с естественным камнем, кирпичом и бетоном – 70 000 кгс/см2 против 2200 кгс/см2 , 150 кгс/см2 и 200 кгс/см2 соответственно. Однако его прочность при растяжении и изгибе невелика, и применять его можно только в строительных конструкциях, работающих на сжатие (например, в арочных мостах). Основным изделием из чугуна в XVIII–XIX вв. были колонны.
Невьянская башня
40.Первая крупная чугунная конструкция была применена в России – это перекрытие крыльца Невьянской башни на Урале. Башня построена в 1722–1732 гг. по типу русских шатровых колоколен и является уникальным памятником промышленной архитектуры первой половины XVIII в. Она выполняла несколько функций: дозорную, казначейской конторы, заводского архива, лаборатории, часовкурантов. Подвалы служили тюрьмой.
41.Невьянская башня – сооружение с обилием больших фигурных чугунных шайб, скрепляющих находящийся внутри стен металлический каркас. Полы и балконы выстланы чугунными плитами, оконные и дверные коробки также отлиты из чугуна. Основание башни представляет собой квадрат со стороной 9,5 м, высота её – 57,5 м. Отклонение башни от вертикали составляет около 1,85 м.
42.При сооружении башни использовались передовые технологии того времени. Шатёр был увенчан, помимо двухметрового флюгера, металлическим громоотводом в виде позолоченного шара с шипам и лучами. За всю историю башни в неё ни разу не ударила молния. Учитывая, что Невьянская башня построена предположително в 1732 г., можно утверждать, что уральские мастера соорудили громоотвод примерно на четверть века раньше, чем это изобретение продемонстрировал современникам американец Бенджамин Франклин.
Чугунные мосты
43.В результате Промышленной революции в Англии миру были представлены новые типы сооружений и методы строительства. В последних десятилетиях XVIII в. английские инженеры начали применять чугун и железо в ответственных несущих конструкциях мостов, промышленных и гражданских зданий. К этому времени использование металла в качестве конструкционного материала получило теоретическое обоснование. Были созданы теория трёх моментов (1720 г., Вариньон), теория продольного изгиба (1749 г., Эйлер), разработаны основы теории кручения и механики сооружений.
44.Первой большой чугунной конструкцией стал мост через реку Северн. Длина пролета моста составляет 30,6 м, его масса – 384 т. Он был возведён в 1777–1779 гг. и до сих пор используется как пешеходный. Конструкция моста представляет собой пять параллельных арок из чугунного литья с тремя концентрическими рёбрами на каждой арке. Самыми крупными отливками являются главные ребра, выполненные из двух половин, каждая массой около 6 т. Все крупные отливки были получены индивидуально в открытых песчаных формах на полу литейного цеха. Более мелкие радиальные элементы были отлиты в шаблонных формах. Все соединения выполнены по типу, принятому у плотников, – «ласточкин хвост» (шип и гнездо под шип; клинья, уплотнённые свинцом). Радиальные элементы закреплены на месте болтами с гайками.
45.Долина реки в районе моста в те годы была знаменита тем, что в ней на небольшом участке вдоль берега располагалось больше печей и кузниц, чем где-либо ещё в мире. Ядром этого региона был Коалбрукдейл, где семья Дарби владела двумя литейными цехами – Старой и Новой доменными печами; также ей принадлежали две доменные печи в Бедламе (на расстоянии 500 м ниже по течению от моста) и две печи в Хорсхэе над верхним краем долины. Чушки литейного чугуна отливали на всех этих печах и собирали перед повторным переплавом в вагранке, построенной специально для этой цели в непосредственной близости от моста. Химический анализ металла различных отливок показывает, что все они имеют разный состав.
46.Существует мнение, что мост был сооружен как дерзкая реклама возможностей литейного чугуна. Выражаясь современным языком, это был пиар – попытка воздействовать на общественное мнение, предпринятая с целью популяризации чугуна как конструкционного материала для увеличения объёмов его продажи. Эта версия вполне допустима, особенно если вспомнить, что в число компаньонов входил известный «популяризатор» чугуна – Джон Уилкинсон, получивший благодаря своему пристрастию к этому материалу прозвище Чугунопомешанный (Iron Mad). Абрахам III Дарби заказал художникам картины общего вида готового моста, сделал с них копии в виде гравюр и распространял их, рекламируя сооружение.
47.Мост был помещён в наиболее эффектное узкое место долины, чтобы представить его в наилучшем свете. Высота моста была также выбрана для того, чтобы произвести впечатление: другие мосты на той же реке были низкими, поскольку суда (баржи) могли быстро опускать, а затем поднимать свои мачты для прохода под ними. Выбор формы моста позволял получить полный круг при отражении арки в водах реки Северн.
Первой большой чугунной конструкцией стал мост через реку Северн. Длина пролета моста составляет 30,6 м, его масса – 384 т.
48.Однако на использованный для сооружения моста материал смотрели с подозрением, и новых заказов на чугунные мосты не поступало вплоть до драматического наводнения в феврале 1795 г., когда все другие мосты в этом районе были повреждены. После этого быстро последовали заказы, и в 1796 г. Томас Телфорд построил чугунный мост Buildwas с пролетом 40 м на 3 км выше по течению.
49.Ещё один чугунный мост был построен в том же году в Сандерленде в северо-восточной Англии. Он стал самым большим чугунным мостом в мире с 72-метровым арочным пролётом. Безусловный успех чугунного мостостроенияпривёл к тому, что их даже отправляли на экспорт. В 1800 г. в Англии был изготовлен чугунный мост для реки Рио-Кобра на Ямайке; мост был переправлен из Англии на паруснике. Он используется до сих пор.
Мосты из ковкого железа
50.Чугунный арочный мост через реку Северн в Англии открыл новую эпоху в истории мирового мостостроения. С того времени, несмотря на продолжающееся в течение двухсот лет строительство каменных мостов, наиболее прогрессивным в мостостроении становится направление по разработке конструкций и методов расчета мостов металлических.
51.Чугунные арочные мосты уже в первой четверти XVIII в. вытесняются мостами различных типов из ковкого (сварочного или пудлингового) железа, имеющего большую прочность на изгиб: висячими, балочными и мостами с решетчатыми фермами. Первое десятилетие XIX в. стало временем появления мостов вантовой конструкции; начало их строительству было положено американцем Джоном Фидлеем. К 1815 г. в США было построено около 40 мостов, родиной которых считается штат Пенсильвания.
52.Дальнейшее развитие мостостроения связано с творчеством уже упоминавшегося выше английского инженера Томаса Телфорда. Главным его сооружением считается висячий металлический мост на реке Меррей в Уэльсе, построенный в 1826 г. Этот цепной мост из сварочного железа с пролётом 176,5 м (наибольшим для того времени) имел 16 цепей, несущих проезжую часть шириной 8,5 м. Новым этапом в истории железных мостов стало строительство в 1845 г. инженером У.-Т. Кларком моста через Дунай в Будапеште. Мост имел рекордный пролёт – 202,4 м при общей длине 400 м и ширине проезжей части с тротуарами 14 м. После того как вместо цепей стали применяться несущие железные тросы, рекордная длина пролетов висячих мостов к середине XIX в. превысила 300 м.
53.Строительство первых железнодорожных мостов из железных ферм началось в 1840 г. Большинство используемых в них ферм были комбинированными; они сочетали в себе элементы из чугуна и ковкого железа. Чугун часто использовался для верхнего пояса, который работал на сжатие; нижний пояс изготовляли из сложенных вместе длинных полос ковкого железа, поскольку он работал на растяжение. В зависимости от конструкции фермы её стойки и диагональные раскосы также изготовляли либо из чугуна, либо из ковкого железа.
54.Мосты с решётчатыми фермами отвечали требованиям железнодорожного транспорта, они преобладали в мостостроении с середины до конца XIX столетия. В качестве примеров мостов с применением решетчатых ферм пролетом 100 м и более можно назвать сооруженные в 1859 г. Кёльнский соборный мост и трубчатый мост Дж. К. Брунеля через реку Салташ в Плимуте. Таким образом, в середине XIX столетия сформировались все основные конструктивные и несущие системы, которые определяют принципы строительства металлических мостов и сегодня, в XXI в.
Дальнейшее развитие мостостроения связано с творчеством уже упоминавшегося выше английского инженера Томаса Телфорда. Главным его сооружением считается висячий металлический мост на реке Меррей в Уэльсе, построенный в 1826 г.
Чугунные и железные мосты в России
55.В России первые металлические мосты появились в 1780-е гг., они большей частью строились из ковкого железа. Один из наиболее известных был сделан по проекту Дж. Кваренги в 1784 г. для парка в Царском селе. Серия мостов была изготовлена на Сестрорецком оружейном заводе, в том числе два железных моста для Таврического сада в Санкт- Петербурге (1793 – 1794 гг.).
56.Начало широкому применению чугуна в мостостроении было положено в 1806 г. сооружением на пересечении Невского проспекта и реки Мойки 22-метрового Бердова моста. До 1917 г. он назывался Полицейским (или Зелёным) а затем был переименован в Народный.
57.Петербургский архитектор В. Гесте использовал идею инженера Р. Фултона. Он перекрыл пролёт пологим сводом из металлоконструкций, собранных из чугунных блоков, напоминающих по форме перевернутые ящики. В их стенках были сделаны отверстия, через которые пропускались болты, скрепляющие блоки друг с другом. Конструкция моста оказалась очень удачной, и проект Гесте утвердили в качестве «образцового».
58.Это был первый в мире типовой проект металлического моста. В соответствии с ним в конце первого десятилетия XIX в. металлоконструкции (чугунные блоки) были заготовлены для целой серии новых мостов через Мойку. В 1814 г. построили Красный мост на пересечении Мойки и Гороховой улицы. В 1810–1820-е гг. в городе появилось еще десять чугунных мостов, казавшихся в то время необычно легкими.
59.Одним из первых европейских висячих мостов был Пантелеймоновский мост в Санкт-Петербурге (длиной 54 м и пролётом 37 м), построенный в 1823 г. через Фонтанку. Шедевром мирового мостостроения считается сооруженный в 1848–1850 гг. С.В. Кербедзом Николаевский мост через Неву, с восемью арочными пролетами от 33 до 47 м. Это был самый крупный чугунный мост в мире.
Стальные мосты
60.В 1860-х гг. в распоряжении мостостроителей появляется новый конструкционный материал – бессемеровская сталь. Она позволила реализовать по-настоящему грандиозные проекты, став базовым материалом для висячих мостов «американской системы» (так называемый вариант «Гау иТауна»). Первые мосты подобной конструкции были сооружены в г. Нью-Йорке: в 1883 г. – знаменитый Бруклинский с пролётом 486,5 м, а затем – Манхэттенский, с пролётом 448 м.
61.Монтаж Бруклинского моста длился почти 15 лет. К моменту окончания строительства растянувшийся на полкилометра Бруклинский мост был самым длинным подвесным мостом в мире и поражал современников своей величиной и надёжностью:
Я горд вот этой стальною милей,
Живьём в ней мои видения встали –
Борьба за конструкции вместо стилей,
Расчёт суровый гаек и стали.
И если придёт окончание света,
Планету хаос разделает в лоск,
И только один останется этот
Над пылью гибели вздыбленный мост.
Так писал восхищенный Владимир Маяковский в стихотворении «Бруклинский мост».
62.Примерно в то же время в России по проекту Николая Белелюбского в 1875–1881 гг. строится самый большой на тот момент железнодорожный мост – через Волгу у Сызрани – длиной 1443 м, состоявший из 13 пролётов по 111 м каждый.
63.Во Франции значительное развитие получают конструкции арочных мостов. К числу выдающихся произ-ведений инженерного искусства относится виадукГараби, построенный Густавом Эйфелем около г. Сен-Флур в 1884 г. Конструктивно мост представляет собой двухшарнирную серповидную арку, перекрывающую главный пролёт и эстакады подходов на слегка суживающихся кверху высоких опорах. Очертания виадука не только идеально соответствуют распределению усилий в конструкциях, но и обладают несомненной художественной ценностью.
64.Конструктивные решения строительных ферм неуклонно совершенствовались: шарнирное соединение отдельных элементов ферм уступило место жёстким консольно-балочным системам. Среди мостов консольно-балочного типа выделяются конструкции двух мостов-гигантов: Ферт-оф-Фортского с пролётом 521,2 м и Квебекского с пролётом 548,64 м. Железнодорожный мост через залив Форт в Шотландии, сооруженный в 1889 г., стал первым крупным строением из мартеновской стали.
65.Мировую известность получил русский мостостроитель Лавр Проскуряков, чье творение – шестипролётный железнодорожный мост через Енисей в Красноярске – было изображено на купюре достоинством в 10 руб. образца 1997 г. Сооружение его было начато в августе 1896 г., а уже 28 марта 1899 г. по мосту в сторону Иркутска прошёл первый поезд. На Всемирной парижской выставке в 1900 г. творение Проскурякова было удостоено Гран-при и золотых медалей.
Здания на чугунном каркасе
66.Первыми зданиями, в которых цельнолитые чугунные колонны стали использоваться в качестве несущих конструкций, были английские церкви и мельницы (например, церковь св. Анны, 1772 г., и ветряная мельница в Дитерингтоне, 1796–1797 гг.). В 1880-х гг. в Англии появились здания текстильных фабрик с внутренним чугунным каркасом. Целью их строительства был выигрыш в рабочей площади и создание более прочных перекрытий для размещения станков: деревянные столбы были заменены чугунными колоннами, деревянные балки – чугунными балками.
67.Самым известным из первых промышленных многоэтажных сооружений стало здание, построенное в 1801 г. для фирмы «Филипп и Ли» в Салфорде (Манчестер). Проект принадлежал Болтону и Уатту. Здание в Салфорде представляло собой зрелое конструктивное решение и послужило основой для дальнейшего развития конструкций такого типа. Оно имело длину 42 м, ширину 14 м и было необычно высоким для того времени – в семь этажей. Чугунные балки, расположенные поперек здания с шагом около 2,7 м, опирались на двойной ряд полых чугунных колонн. Для перекрытий впервые использовались балки двутаврового профиля. Этот прототип здания с несущей чугунной конструкцией и наружными кирпичными стенами стал стандартной промышленной конструкцией, в дальнейшем использовавшейся повсеместно.
68.Существенное изменение эта конструкция претерпела лишь в 1845 г., когда Уильям Ферберн применил на строительстве сахарорафинадного завода вместо чугунных кованые балки двутаврового профиля. В том же году А. Цорес включил прокатную двутавровую балку в конструкцию перекрытия для жилых зданий.
Александрийский театр
69.Оригинальностью инженерного замысла отличаются конструкции металлического перекрытия над зрительным залом Александрийского театра в Санкт-Петербурге. Здание было построено в 1828–1832 гг. по проекту архитектора К.И. Росси, при активном участии выдающегося инженера М.Е. Кларка – директора казённого Александровского чугунолитейного завода в Санкт-Петербурге.
70.Перекрытие состоит из трех основных частей. Непосредственно над зрительным залом находится сквозная чугунная арка, опирающаяся на стены зала: её пролёт равен 21 м. К арке на железных тяжах подвешен плафон, а сверху на неё опирается пол верхнего помещения – декорационной мастерской. Над плафоном размещена лёгкая металлическая ферма. Кровлю поддерживает мощная 30-метровая арка решётчатой конструкции, опирающаяся на наружные стены здания.
71.Новизна такого конструктивного замысла вызвала недоверие со стороны чиновников, ведавших строительством, и Росси пришлось потратить немало энергии, чтобы отстоять своё инженерное решение. Ложи зрительного зала Александрийского театра поддерживаются чугунными консолями, закрепленными в стенах, это позволило избавиться от вертикальных стоек и тем самым улучшить обзор и акустику зала.
Исакиевский собор
72.К числу наиболее значительных и прогрессивных конструкций своего времени, выполненных с применением чугуна и сварочного железа, принадлежат несущие конструкции купола Исаакиевского собора в Санкт- Петербурге. Собор был построен по проекту архитектора А.А. Монферрана в 1818–1858 гг. Монферран стремился сделать купол собора максимально лёгким без потери прочности. Для этого он предложил сделать его полностью металлическим. Расчёты купола выполнил инженер П.К. Ломновский.
73.Коническая и сферическая части конструкции купола, имеющие общие опоры в основании, были изготовлены из 24 чугунных рёбер. Рёбра были составлены из двутавровых косяков, соединённых между собой болтами. Для поддержания наружного золочёного купола Монферран предусмотрел 48 криволинейных ребер, соединённых с конической частью покрытия стержнями из сварочного железа, образующих треугольные системы.
74.Отливка и обработка металлоконструкций купола проводилась на заводе Чарльза Берда в Санкт-Петербурге. При этом было использовано 490 т железа, 990 т чугуна, 49 т меди и 30 т бронзы. Сооружение купола было закончено в 1842 г.
75.Купол Исаакиевского собора состоит из трёх взаимосвязанных частей, образованных чугунными рёбрами: нижней – сферической, средней – конической и наружной – параболической. Диаметр наружного свода составляет 25,8 м, внутреннего – 22,15 м. Для создания теплоизолирующего слоя пространство между фермами заполнено пустотелыми гончарными горшками конической формы. Потребовалось около 100 тыс. таких горшков. Помимо теплоизоляции, горшки улучшают акустику храма. Нижний сферический купол обшит досками, обит просмолённым войлоком и оштукатурен. Внутренний конический купол покрыт медными листами, окрашенными в голубоватый тон, с большими бронзовыми лучами и звёздами, создавшими эффектную картину ночного неба. Снаружи купол покрыт плотно пригнанными друг к другу медными золочеными листами.
Символ архитектуры эпохи Промышленной революции
76.Полностью независимые чугунные конструкции, без дополнительных кирпичных поддерживающих основ, стали регулярно использоваться после строительства целой серии специальных зданий. Ярким примером может служить Хангерфордский рыбный рынок в Лондоне (1835 г.). Конструкторы использовали чугунные перекладины длинной 9,7 м., с трехметровыми консолями на каждой стороне и полыми чугунными колоннами, одновременно служившими водостоком. Вся боковая поддержка осуществлялась жёсткими соединениями между колоннами и балками.
77.Чугунная колонна – стройный несущий элемент со старинными декоративными формами капителей, баз или каннелюр – превратилась в настоящий символ архитектуры эпохи Промышленной революции. Оригинальные образцы подобных чугунных колонн были установлены на первых английских железнодорожных вокзалах и в многочисленных павильонах. Например, для павильона «Ройяль» в Париже колонны были изготовлены в 1821 г. знаменитым архитектором Джоном Нэшем. Они представляли собой чугунные трубы с капителями в форме пальмовых листьев из гнутого листового железа.
78.Чугунная колонна стала массовым конструктивным элементом, который по каталогу можно было заказать любой высоты и в любом стиле: дорическом, тосканском, коринфском, готическом или мавританском.
79.Основополагающим видом здания, в котором использовалась цельножелезная несущая конструкция, стала оранжерея. Благодаря сочетанию стекла и чугуна в оранжерее достигалось идеальное освещение для экзотических растений. Среди таких оранжерей наиболее известна пальмовая оранжерея «Садов Кью» (Kew Gardens). Она была построена в 1840 г. архитектором Децимусом Бартоном.
Хрустальный дворец
80.Великолепная серия чугунных и стеклянных зданий для оранжерей и выставочных залов была продолжена вплоть до конца столетия. Наиболее выдающимся примером является так называемый Хрустальный дворец (Crystal Palace), построенный по проекту Джозефа Пакстона.
81.Хрустальный дворец был построен в 1851 г. в лондонском Гайд-парке и предназначался для размещения Первой всемирной промышленной выставки. Эту выставку многие специалисты считают событием, завершающим эпоху Промышленной революции.
82.Конструкция Хрустального дворца выходила за рамки традиционной для того времени строительной практики, что породило в архитектуре новые формы и эстетические принципы. Здание считается прямым прототипом «скелетных» построек начала XX в., предвосхитившим «фабричную эстетику» начала XX в.
83.Вот как описывает Хрустальный дворец Н.Г. Чернышевский в романе «Что делать?» (Четвёртый сон Веры Павловны, 1863 г.):
«Но это здание, – что ж это, какой оно архитектуры? Теперь нет такой; нет, ужесть один намек на неё, – дворец, который стоит на Сайденгамском холме: чугун и стекло, чугун и стекло – только. Нет, не только: это лишь оболочка здания, это его наружные стены; а там, внутри, уж настоящий дом, громаднейший дом: он покрыт этим чугунно-хрустальным зданием, как футляром; оно образует вокруг него широкие галлереи по всем этажам. Какая лёгкая архитектура этого внутреннего дома, какие маленькие простенки между окнами, – а окна огромные, широкие, во всю вышину этажей!»
84.Ни один архитектурный элемент Хрустального дворца не был монументальным сам по себе, но дворец в целом был поистине монументален. Он занимал площадь чуть меньше 74 тыс. м2. Его длина составляла 555 м, ширина 124 м, с северной стороны он имел пристройку размером в плане 285 × 14,6 м. Центральный продольный неф, или «главный проспект», имел ширину 22 и высоту 20 м, а сводчатый трансепт (поперечный неф) – соответственно 22 и 32,9 м.
85.Почти 84 тыс. м2 стекла, т.е. около одной трети всего его объёма, произведенного в Англии в 1850 г., потребовалось для застекления стен и крыши дворца. Стеклянные вставки были сделаны из стандартных панелей размером 25 × 124 см. Это позволило залить светом все пространство выставочного комплекса. Опорами служили 3300 пустотелых чугунных колонн и 2224 несущих чугунных балок. Общая протяженность желобов, на которых покоились своды, составляла около 40 км, а длина всех деревянных переплетов рам стеклянной крыши – 330 км. Объём дворца был немногим меньше 1 млн м3. Можно себе представить, во что обошлось строительство дворца, если затраты на каждый кубический метр составляли 28 пенсов.
86.Несмотря на внушительные размеры здания, его конструкция была поразительно простой. Основными её элементами служили пустотелые чугунные колонны, соединенные связующими сквозными фермами, на которых держалась плоская крыша из застеклённых панелей, образующих складчатый профиль. Иными словами, крыша была образована гребнями и впадинами, чередующимися через каждые 1,2 м.
87.Революционным можно признать и такой технический приём, что все компоненты этого здания были просто соединены вместе клёпками из сварочного железа.
88.Строительство Хрустального дворца заняло всего 4 месяца, в основном за счёт высокого уровня организации труда строителей и использования готовых модулей. На крыше находилось шесть тележек или передвижных платформ, которые использовались для установки стеклянных панелей. Передвижные платформы облегчали сборку стеклянной крыши дворца. Они перемещались по деревянным желобам. Используя такие платформы, 80 рабочих за одну неделю устанавливали 19 тыс. стеклянных панелей.
89.В 1852 г. Хрустальный дворец был разобран и перенесён на восточные склоны Сайденхемского холма, где простоял с 1854 по 1936 г., пока не был уничтожен пожаром. Для четырёх поколений англичан он был местом развлечения, центром демонстраций достижений техники и искусства; в нём устраивались концерты и давались званые обеды.
Хрустальная гора и вокзал св. Панкраса
90.Другой легендарный проект Пакстона, оранжерея Грейт-Стоув – Хрустальная гора, сооруженная в Чатсворте, – также занимает особое место в истории архитектуры. Для её строительства использовались стеклянные панели размером 1,2 м. Оранжерея просуществовала около 80 лет, до тех пор пока затраты на её отопление (восемь мощных паровых котлов и свыше 12 км труб) не сочли непомерно высокими. Это удивительное сооружение с его чугунными колоннами и деревянными рёбрами удалось «повергнуть на землю» взрывом динамита лишь с пятой попытки.
91.Почти одновременно с возведением Хрустального дворца было начато строительство железнодорожной станции Кинг- кросс в Лондоне и Восточного вокзала в Париже. Таким образом, чугунные конструкции, поддерживающие стеклянные крыши, были использованы не только при строительстве выставочных комплексов и оранжерей, но также и при сооружении локомотивных депо и железнодорожных вокзалов. Одним из самых значительных сооружений этого типа стал вокзал св. Панкраса (Сент-Панкрас), построенный в 1867 г. в Лондоне. При его строительстве был установлен европейский рекорд – возведён 78-метровый чугуножелезный пролёт покрытия перрона.Чугунно-стеклянные конструкции продолжали активно использовать и после 1900 г.
Железобетон
92.Первыми строительными конструкциями, в которых совместно применялись бетон и сварочное железо, были перекрытия, где бетоном заливали промежутки между металлическими балками (например, при строительстве уже упоминавшейся выше текстильной фабрики в Манчестере, 1801 г.).
93.Идея сочетания камня и металла возникла ещё в первой половине XIX в., однако её внедрение началось значительно позже. Французский садовник Ж. Монье в 1849 г. изготовил кадки для апельсиновых деревьев, заложив в цементный раствор сетку из железной проволоки. Это удачное сочетание двух различных материалов считают величайшим изобретением века, сыгравшим революционную роль в развитии строительной техники и архитектуры. Продолжая опыты, Монье в 1860-х гг. запатентовал несколько способов изготовления труб, резервуаров и плит из бетона с железной арматурой. Наиболее важным считается его патент на железобетонные сводчатые перекрытия, полученный в 1877 г. Однако официальный приоритет Ж. Монье в изобретении железобетона справедливо оспаривается двумя следующими обстоятельствами.
94.Во-первых, Монье получил свой первый патент только в 1867 г., а в 1854 г. английскому специалисту по штукатурным работам и выделке искусственного камня В.Б. Вилкинсону был выдан патент на конструкцию огнестойких перекрытий для зданий, изготовляемых из бетона, армированного параллельно расположенными рядами проволочных тросов. В поисках какого-либо применения старым шахтным канатам он первым сконструировал армированные строительные балки.
95.Во-вторых, соотечественник Монье инженер Ж. Лямбо изготовил и в 1855 г. показал на Всемирной парижской выставке железобетонное гребное судно. Он же запатентовал применение нового комбинированного материала в строительстве.
96.Было бы неправильно приписывать изобретение железобетона, как строительного материала, таланту Монье, Лямбо, Вилкинсона или какого-либо другого изобретателя. Они «зафиксировали» и запатентовали то, что зарождалось и развивалось тысячелетиями у разных народов, было несомненным достижением общемирового прогресса строительных технологий и результатом освоения производства искусственных цементов и широкого внедрения в строительство чугуна и сварочного железа.
97.Одним из первых жилых железобетонных зданий стал особняк инженера В.Э. Уарда, утверждавшего, что он самостоятельно изобрёл железобетон в 1871 г. Здание было построено в окрестностях Нью-Йорка в 1873–1876 гг. Все несущие конструкции – колонны, внутренние и наружные пустотелые стены, перекрытия были железобетонными.
98.Заметную роль железобетон начал играть в конце XIX в. Его почти одновременно начали широко применять в странах Западной Европы, России и Америке. Первый дом с полностью железобетонным каркасом, соответствующий требованиям архитектоники, построил в 1903 г. А. Перре (Париж, улица Франклина, 25).
Башня Эйфеля
99.Двутавровая стальная балка, впервые изготовленная во Франции в 1854 г., является основным профилем, используемым в современном строительстве. По мнению многих специалистов, её можно считать символом индустриальной эпохи.
100.Возможности нового конструкционного материала эффектно продемонстрировал выдающийся инженер, архитектор и дизайнер Александр Гюстав Эйфель. 300-метровая стальная ажурная Эйфелева Башня, воздвигнутая на Марсовом поле в Париже в связи с Всемирной выставкой 1889 г., стала строением, знаменующим наступление новой эпохи в мировом строительстве.
101.Александр Гюстав Эйфель родился 15 декабря 1832 г. в Дижоне. Инженерное образование получил в элитном вузе – Центральной высшей технической школе в Париже. К моменту создания своего самого известного произведения Эйфель уже был знаменитым мостостроителем. Он создавал автомобильные и железнодорожные мосты, виадуки, вокзалы и другие сложные архитектурные сооружения (например, обсерваторию в Ницце) по всей Европе и за её пределами.
102.Самым красивым инженерным творением Эйфеля многие считают железнодорожный мост «Понте де Дона Мария Пиа» через реку Дору у города Порту в Португалии. Самым значимым – железнодорожный виадук «де Гараби» в южной Франции, который вознёсся над долиной на высоту 122 м и был в своё время самым высоким в мире. В 1881 г. Эйфель спроектировал железный каркас статуи Свободы высотой 46 м, который был сделан по аналогии с опорами мостов, чтобы выдерживать сильные порывы ветра в нью-йоркской гавани.
103.Идея установления мирового рекорда высотного строения в то время будоражила умы многих инженеров и архитекторов. В частности, 300-метровую «башню столетия» хотели воздвигнуть к юбилею провозглашения американской независимости инженеры Кларк и Ривс. Их проект широко обсуждался в 1874 г., в период подготовки к Всемирной выставке 1876 г. в Филадельфии.
104.В июне 1884 г. Морис Кешлен и Эмиль Нугье, два инженера одного из предприятий Гюстава Эйфеля, задумали проект металлической башни для Всемирной парижской выставки 1889 г. в Париже. Для того чтобы башня в наибольшей степени отвечала эстетическим вкусам парижской публики, архитектору Стефану Совестру было поручено поработать над её художественным обликом. Вариант Совестра понравился Эйфелю, в сентябре того же года он запатентовал способ строительства металлических сооружений высотой более 300 м, а затем выкупил права у Кешлена и Нугье и сделался хозяином будущей башни «имени себя».
105.Французские власти решили устроить Всемирную выставку 1889 г. в память столетнего юбилея Великой французской революции. 1 мая 1886 г. был открыт общефранцузский конкурс архитектурных и инженерных проектов, которые должны были определить архитектурный облик будущей Всемирной выставки. В конкурсе приняли участие 107 претендентов. В конце концов комитет остановился на проекте Эйфеля.
106.Поначалу Эйфель рассчитывал завершить строительство башни за год, но жизнь внесла свои коррективы: работы начались в конце января 1887 г. и закончились в марте 1889 г., практически перед официальным открытием выставки.
107.Рекордным срокам возведения способствовала разработка чертежей чрезвычайно высокого качества с указанием точных размеров более 12 тыс. металлических деталей, для сборки которых использовали 2,5 млн заклёпок. Все расчеты Эйфеля и его команды отличались исключительной точностью. Применялись заранее изготовленные детали. Отверстия для заклёпок были просверлены на намеченных местах уже заранее, и две трети от 2,5 млн заклёпок закреплены на заводе Эйфеля в Левалуа-Перре. Ни одна из заготовленных балок не весила больше 3 т, что существенно облегчало поднятие металлических частей на предусмотренные места.
108.На начальном этапе строительства применялись высокие краны, а когда конструкция «переросла» их, за работу принялись специально сконструированные Эйфелем мобильные краны. Они двигались по рельсам, проложенным для будущих лифтов. Сложность состояла и в том, что подъемное устройство должно было двигаться вдоль мачт башни по изогнутой траектории с меняющимся радиусом кривизны.
109.В итоге башню удалось построить так, что даже в сильную бурю отклонение от вертикали не превышает 15 см. За два с лишним года были смонтированы металлические детали, общая масса которых составила 7300 т.
110.15 мая 1889 г. посетители Всемирной парижской выставки смогли впервые подняться на Эйфелеву башню. За первую неделю, когда лифты еще не работали, до самого верха добрались пешком почти 29 тыс. человек, а всего за время работы международного форума на верхней площадке побывали 2 млн посетителей, желавших полюбоваться Парижем и окрестностями (в ясную погоду видимость достигает 90 км). Это был триумф Франции, триумф французского инженерного гения и лично Александра Эйфеля, удостоенного ордена Почетного легиона.
111.На вершину башни ведут лестницы (1792 ступени) и лифты. Первые лифты на башне приводились в действие гидравлическими насосами. До сих пор используются два лифта фирмы Fives-Lill , установленные в 1899 г. С 1983 г. их функционирование обеспечивается электродвигателем, а гидравлические насосы сохранены для осмотра.
112.На первой платформе башни были размещены залы ресторана, на второй платформе помещались резервуары с машинным маслом для гидравлической подъёмной машины (лифта) и ресторан в стеклянной галерее. На третьей платформе размещались астрономическая и метеорологическая обсерватории и кабинет для исследования физических явлений в атмосфере. Свет маяка был виден на расстоянии 70 км.
113.В 1907 г. на башне были установлены шестиметровые светящиеся часы, в 1908 г. на ней устроена военная радиостанция, с 1909 г. её стали использовать для беспроволочного телеграфа. С 1910 г. сооружение эксплуатирует служба времени, а с 1918 г. оно превратилось еще и в телевышку, так что в 1923 г. 91-летний Гюстав Эйфель, как говорится, мог умереть спокойно: после себя он оставил не только 25 детей, но и прекрасную стальную «парижанку» с массой достоинств.
114.И сегодня Эйфелева башня – самая узнаваемая архитектурная достопримечательность Парижа и всемирно известный символ Франции, хотя сам конструктор называл её просто – 300-метровой башней (tour de 300 metres).
Стальная каркасная конструкция
115.В 1850 гг. в Европе и США было построено много складов, универсальных магазинов и контор, фасады которых были полностью выполнены из стальных конструкций. Начало этому строительству положил Джеймс Богард – разносторонний исследователь и конструктор. Одна из главных его работ – здание издательства «Харпер энд Бразерс» в Нью-Йорке (1854 г.). Фасад пятиэтажного здания состоит из архитектурно обработанных чугунных элементов; внутренний каркас впервые в США выполнен из прокатанных стальных балок.
116.В 1872 г. сооружается здание шоколадной фабрики Менье в Нуазье-на-Марне, которое считается первым настоящим стальным каркасным строением в мире. Как и ранее, при строительстве в английских текстильных фабрик, производственные задачи потребовали от архитектора Жюля Солнье использования всех конструктивных возможностей и несущей способности стали как строительного материала.
117.Здание, выстроенное непосредственно над рекой, стоит на четырех мощных контр-форсах плотины, которая сдерживает напор речной воды. Каркас наружной стены стоит на широкой нижней обвязке из швеллеров, которая распределяет общий вес здания и ветровые нагрузки на восемь точек опоры. Поперечные стены отсутствуют, торцовые стены также не могут воспринять горизонтальных усилий, поэтому для повышения жёсткости здания каркас усилен ромбическими связями. Для обеспечения поперечной жёсткости балки перекрытий связаны жёсткими консолями фахверка с главными стойками фасада.
118.Строительство фабрики Менье предвосхитило использование различных структурных элементов современного каркасного строительства: «свободно висящие» углы, диагональная сетка раскосов, которые играют столь значительную роль в установленных снаружи ветровых связях небоскребов и в каркасах мостовых строений. В то же время конструкция каркаса создана по аналогии со средневековыми постройками с деревянным фахверком.
Первые лифты на башне приводились в действие гидравлическими насосами. До сих пор используются два лифта фирмы Fives-Lill , установленные в 1899 г. С 1983 г. их функционирование обеспечивается электродвигателем, а гидравлические насосы сохранены для осмотра
Чикагская архитектурная школа
119.Магистральное направление стального каркасного строительства было определено в Чикаго. Скромный поселок первых переселенцев у впадения р. Чикаго в оз. Мичиган получил статус города в 1830 г. Освоение Среднего Запада, развитие железнодорожной сети и водных путей, реализация полезных ископаемых сделали Чикаго величайшим хлебным рынком мира, крупнейшим центром машиностроения и металлургии. В 1880-х гг. начался беспримерный подъем строительной деятельности.Строительная индустрия едва успевала за возрастающей потребностью в служебных помещениях, складах и магазинах. Уплотнялась внутриквартальная застройка, высокие дома перерастали в небоскребы. Лишь благодаря стальному каркасному строительству стало возможным экономно использовать земельные участки и повысить темпы строительства.
120.Основателем Чикагской архитектурной школы и её главой считается Уильям Дженни. В 1868 г. он открывает в Чикаго архитектурную мастерскую, где последовательно разрабатывает и реализует следующие проекты: «Лайтер-билдинг I» (1879 г.), здание страховой компании (1883–1885 г.), «Лайтер-билдинг II» (1889 г.) и «Фэйрбилдинг» (1891 г.). В них постепенно оформляется идея полностью стального каркаса, в то время как кирпичная кладка выполняет только роль облицовки стальных колонн. Важный вклад в «фундамент» каркасного стального строительства внесли еще два архитектора из Чикаго – Холаберд и Рош – авторы революционных проектов «Такомабилдинг», высотой 14 этажей (1884 г.), и торгового центра «Маркетбилдинг» (1894 г.).
121.Высотные административные здания оказались бы непрактичными, если их не оснастить необходимой техникой. Важнейшим условием было устройство пассажирских лифтов. Первый подъемник сконструировал Е.Г. Отис, продемонстрировавший его на выставке 1853 г. в «Хрустальном дворце»; первый лифт он установил в 1857 г. в одном из магазинов на Бродвее. В то время, когда электричество стало вытеснять пар, развивались и другие виды оборудования зданий – телефон, пневматическая почта, центральное отопление и вентиляция. Уже около 1895 г. новый метод строительства стал обычным во всех крупных американских городах, но в Чикаго к тому времени высотных домов с металлическими каркасами было больше, чем во всех других американских городах, вместе взятых.
Небоскрёбы
122.Небоскрёб (англ. skyscraper) – «очень высокое здание». В русском языке используется также термин «высотное здание», или просто «высотка». Небоскрёбы прочно заняли место в нашем сознании, как символы экономического могущества современных мегаполисов. Первый небоскрёб имел всего 10 этажей, но уже считался небоскрёбом. Дело в том, что высотные здания имеют один и главный отличительный признак – стальной каркас, на который «навешиваются» стены.
123.Если в обычных домах стены являются несущими, т.е. удерживают свой вес и вес всего здания, то в небоскрёбах основную нагрузку берёт на себя стальной «скелет». А стены могут быть сложены из относительно лёгких и непрочных материалов. До появления опорного скелета высота зданий ограничивалась прочностью материала стен. Упомянутый выше инженер Уиллиам Ле-Барон Дженни разработал опорный металлический скелет, который дал старт «гонке небоскрёбостроения».
124.Все новые многоэтажные дома появлялись в Чикаго. Первые небоскрёбы были не такими лаконичными и стильными, как сейчас, наоборот – они сильно напоминали средневековые храмы, элементы декора перегружали внешний вид здания.
125.Первые высотные конторские здания насчитывали от 10 до 20 этажей. В плане они были квадратными, U- или L- образными, с большим открытым двором в центре и характеризовались масштабностью и строгостью форм. Строительство каждого из них становилось для чикагских архитекторов ещё одной возможностью преодолеть традиционные конструкторские ограничения, найти новое стилевое решение. Новую эстетику небоскребов продвигали Д.Х. Бэрнхем и Дж. У. Рут. В своих теоретических работах они утверждали: поскольку высотка проектируется для особой цели, следует заявлять об этой цели каждой её конструктивной частью.
126.Самым ярким представителем «чикагской школы» считается Луис Салливен, рассматривавший высотное сооружение и как некую органичную структуру, и как элемент городской среды. Ему принадлежит аксиома: «Форма следует функции», а также следующее поистине эпическое определение небоскрёба: «Он должен быть высоким каждым дюймом своей высоты. Сила и власть высоты, торжество и гордость возвышения должны быть в нём. Каждым своим дюймом он должен быть благородным и парящим».
Небоскрёб (англ. skyscraper) – «очень высокое здание». В русском языке используется также термин «высотное здание», или просто «высотка». Небоскрёбы прочно заняли место в нашем сознании, как символы экономического могущества современных мегаполисов
Вулворт билдинг
127.Два десятилетия лидерство в строительстве небоскребов принадлежало Чикаго. В 1892 г. самым высоким зданием в этом городе стал «Мезоник Темпл», построенный архитекторами Д. Бэрнхемом и Дж. У. Рутом. Он насчитывал 22 этажа, имел высоту 92 м. Однако в следующем году в Чикаго запретили сооружать объекты высотой более 39 м, и центром высотного строительства стал Нью-Йорк, где после отменыограничения на использование каркасных конструкций для наружных стен (1892 г.) грянул невиданный строительный бум.
128.Всего за восемь лет, с 1892 по 1900 гг., в Нью-Йорке появилось 188 сооружений в 20 и более этажей. Эти небоскрёбы, предназначенные для страховых компаний, коммерческих фирм и городской администрации, представляли собой масштабные образцы неоклассического стиля. Характерным примером крупного делового здания стал 32-этажный «Парк Роубилдинг» (архитектор Р. Робертсон, 1899 г.) высотой 118 м, в котором разместились 950 контор.
129.Принято считать, что первым небоскрёбом в сегодняшнем понятии высотности является«Вулвортбилдинг»в Нью-Йорке. Его строительство было завершено в 1913 г., высота 58-этажного здания составила 242 м. Выполненный в стиле неоготики, небоскрёб имел 29-этажную фронтально-центральную башню и множество шпилей по периметру. Заказчик проекта магнат Вулворт потратил на эту затею значительную часть состояния.
130.Проект «Вулворт билдинг» выполнил архитектор Кас Гилберт. Впервые параметры одного объекта рассчитывались как на город с населением в 50 тыс. человек. В итоге «Вулворт билдинг» был признан величайшим в своём роде шедевром. Ему посвятил своё стихотворение «Барышня и Вульворт» посетивший Нью- Йорк в 1925 г. Владимир Маяковский:
Бродвей сдурел.
Бегня и гулево.
Домас небес обрываютсяи висят.
Но даже меж нимизаметишь Вульворт.
Корсетная коробкаэтажей под шестьдесят.
Нержавеющая корона Крайслер билдинг
131.В 1930 г. рекорд «Вулворт билдинг» побил небоскреб «Крайслер» (Chrysler Building). Здание Крайслера возводилось в период лихорадочного строительства небоскрёбов перед началом Великой депрессии, когда в Мидтауне Манхеттена непрерывно раздавались звуки отбойных молотков и свайных копров.
132.Идея строительства нового высотного здания принадлежала сенатору Уильяму Рейнольдсу, известному созданием парков развлечений «Дримлэнд» на Кони-Айленд. Он нанял архитектора Уильяма Ван Алена для проектирования 67- этажного здания. Рейнольдс настаивал на том, чтобы у здания была металлическая «корона». Однако проект оказался слишком дорогим для заказчика, и Рейнольдс был вынужден уступить участок земли Уолтеру Крайслеру, президенту Chrysler Motor Car Corporation. В 1928 г. Крайслер привлёк Ван Алена в свою команду по строительству офисного небоскрёба.
133.Работы по расчистке территории начались в октябре 1928 г., через шесть месяцев заложили фундамент, а спустя ещё шесть месяцев был уже полностью возведён стальной остов здания. Открытие небоскреба состоялось 27 мая 1930 г.
134.77-этажный Крайслер стал результатом сумасбродного трёхстороннего соревнования за звание самого высокого здания в мире. Боролись с Крайслером за этот титул компания «Банк Манхеттена» со зданием на Уолл-стрит и «Эмпайр Стейтбилдинг».
135.Интересно, что здание Банка Манхеттена возводил бывший партнёр Ван Алена, ставшийего главным непримиримым соперником – Крэг Северанс. Когда Северанс узнал о том, что Крайслер собираются возводить до высоты 925 футов (281,94 м), он добавил к своему зданию 50-футовый (15,24 м) флагшток, который сделал его на два фута выше – 927 футов (282,55 м). Однако в августе 1930 г. Ван Ален сделал ответный ход – шпиль из нержавеющей стали, который тайно был собран внутри купола здания, а затем поднят краном через крышу и установлен всего за 90 минут. Благодаря этому небоскрёб достиг высоты 1048 футов (319,43 м). Шпиль Ван Алена оказался первым объектом, превзошедшим высоту 1024,5 футовой (312,27 м) Эйфелевой башни, которая удерживала рекорд высоты со времени Всемирной парижской выставки 1889 г.
136.«Крайслер билдинг» считается шедевром архитектуры в стиле арт-деко. Отличительной чертой облика здания является использование архитектурных форм, воспроизводящих характерные детали автомобилей одноимённой фирмы. Углы 61-го этажа украшают восемь орлов высотой 3,50 м – именно такие орлы украшали капоты автомобилей «Крайслер»в 1929 г.; на 31-м этаже в качестве украшений были использованы четыре крылатые фигуры размером 3 × 7,5 м в виде капотов с решётками радиаторов автомобиля. Они размещены на четырёх углах башни и напоминают выступающие каменные скульптуры животных на готических соборах. Подогнанные к ним выступы кирпичной кладки с натуральными колпаками колёс воспроизводят боковую сторону легковых автомобилей «Крайслер»того времени.
137.Во внешней и внутренней отделке небоскреба «Крайслер билдинг» впервые была широко использована коррозионностойкая сталь. «Корона», венчающая здание, выполнена из серебристого металла «Эндуро КА-2» – аустенитной нержавеющей стали, разработанной в Германии компанией Krupp и поставляемой на рынок под названием «Нироста» (немецкий акроним словосочетания nichtrostender Stahl – Nirosta – нержавеющая сталь).
138.Для башенного шпиля общей высотой 88 м фирма Krupp произвела на своём заводе в Эссене (Германия) и поставила в США 4500 листов из стали Nirosta суммарной массой более 43 т. Разнообразное применение этого материала, запатентованного фирмой Krupp в 1912 г., во внутренней отделке и для отделки фасадов этого небоскрёба потребовало суммарных его поставок в объеме около 700 т.
139.Сам Крайслер по этому поводу сказал следующее: «Мы стремились добиться наиболее достойного внешнего вида, красоты и оригинального архитектурного проекта в украшениях и конструкции здания. Свойства этой новой легированной стали сделали её хорошо подходящей для наших целей. Она имеет привлекательный цвет, напоминающий цвет платины, что согласуется с величественным характером самого здания, она отличается абсолютной нечувствительностью к атмосферным воздействиям, а также имеет отличное свойство сохранять свой блеск и цвет в течение длительного времени. Её поверхность не становится матовой, и, поскольку сталь совершенно не ржавеет, нет никакой опасности, что она будет повреждена, станет тусклой, отслоится или изменится каким-либо иным образом. Одной из решающих причин выбора этого материала был тот факт, что издержки на обслуживание практически отпадают. Сталь не нужно ни полировать, ни ремонтировать, ни заменять. Она постоянно сохраняет свой блеск».
«Самолетоустойчивый» Эмпайр
140.«Крайслер билдинг»удерживал звание высочайшего здания в мире в течение всего лишь одиннадцати месяцев.В мае 1931 гон был превзойдён небоскрёбом «Эмпайр Стейт билдинг». Без своей причальной мачты «Эмпайр Стейт» был всего лишь на два фута (0,61 м) выше, чем «Крайслер». Его 102 этажа возносились на высоту 391 м. Однако 200-футовая (60,96 м) мачта, первоначально предназначавшаяся для причаливания дирижаблей, а затем установленная в 1950 г. 204-футовая (62,18 м) телевизионная антенна увеличили высоту небоскреба до 1452 футов, 8 и 9/16 дюйма (442,787 м). Масса здания составляет 331 тыс. т, оно стоит на двухэтажном фундаменте, а масса стального каркаса составляет 54,4 тыс. т. Фасад украшен полосами из нержавеющейстали.
141.До открытия в 1972 г. Северной башни Всемирного Торгового Центра, 41 год «Эмпайр Стейт билдинг» являлся самым высоким зданием в мире. В 2001 г., когда в результате теракта рухнули башни Всемирного Торгового Центра, этот небоскрёб снова стал самым высоким зданием Нью-Йорка. В 2007 г. здание «Эмпайр Стейт билдинг»под номером один внесено в список лучших американских архитектурных решений по версии Американского института архитекторов.
142.28 июля 1945 г. бомбардировщик ВВС США B-25 «Митчелл», пилотируемый в густом тумане подполковником Уильямом Смитом, врезался в северный фасад «Эмпайр Стейт билдинг» между 79 и 80-м этажами. Один из двигателей пробил башню насквозь и упал на соседнее здание, другой свалился в шахту лифта. Пожар, возникший в результате столкновения, был потушен через 40 минут. В инциденте погибло 14 человек, включая весь экипаж, а лифтёр Бетти Лу Оливер выжила после падения в лифте с высоты 75 этажа – этот факт попал в Книгу рекордов Гиннеса. Несмотря на происшествие, здание не было закрыто, и работа в большинстве офисов на следующий рабочий день не остановилась.
Гармония гуманитарных и технических знаний
143.Полукилометровый рубеж высоты небоскребов был преодолен в Азии в конструкции Taipei-101 в Тайване (высота 508 м, 101 этаж). На 77 этажах общей площадью 200 тыс. м2 располагаются офисные помещения для 10 тыс. человек. На этажах, расположенных выше и ниже этого блока, размещаются торговый центр, рестораны, смотровые площадки, фитнесс-клуб. Для изготовления каркаса здания потребовалось 60 тыс. т стали.
144.Крыша небоскрёба находится на расстоянии 448 м от уровня земли, а над крышей возвышается шпиль. На каждом углу по всей высоте здания располагаются стальные опоры, которые выложены огнеупорной футеровкой и заполнены специальным бетоном. По архитектуре здание напоминает бамбуковое дерево: плоские прочные кольца сменяются через равномерные расстояния ступенчатыми сегментами. Упругость и эксплуатационные свойства стали делают ее идеальным материалом для сооружения изящных конструкций подобного рода.
145.Для доставки людей на высоту используются скоростные лифты. Скорость некоторых лифтов достигает 60 км/ч, что позволяет добраться до высоты 400 м за 39 с. Лифты имеют герметичное исполнение и снабжены системой автоматического выравнивания давления, чтобы пассажиры не страдали от болевых ощущений в ушах. Общее число лифтов составляет 63, длина телефонного кабеля в здании – 5360 км, водопроводной сети – 100 км.
146.Фасад из стекла и металла способен противостоять тайфуну со скоростью ветра 250 км/ч. При землетрясениях и ураганах башня при максимальной горизонтальной нагрузке на шпиль отклоняется всего на 1 м. Изготовленный из большого числа дисков стальной шар массой 730 т (тяжелее шести дизельных локомотивов) используется для гашения колебаний. Он подвешен на уровне 88 этажа с помощью восьми стальных канатов (масса каждого 1,5 т) и раскачивается в противофазе колебаниям здания, вызываемым землетрясением или тайфуном.
147.Каркасные стальные конструкции, как и все значительные конструкции в истории строительного искусства, к которым предъявлялись высочайшие требования, приводят инженеров-архитекторов к простым и совершенным геометрическим формам. Геометрия современных небоскрёбов – родоначальница основных принципов строительного искусства, выражающая тесную духовную связь между архитектурным и техническим замыслами. Стальные конструкции XXI в. в наибольшей степени способствуют воспитанию ясного инженерного мышления, построенного на гармонии гуманитарных и технических знаний.
Кутубская колонна крупным планом