Текст
                    Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего образования
«Пермский национальный исследовательский
политехнический университет»

Е.А. Шаламова

ИСТОРИЯ НАУКИ И ПРОИЗВОДСТВА
В ОБЛАСТИ СТРОИТЕЛЬСТВА
В двух частях
Часть вторая
С XVIII века до наших дней
Утверждено
Редакционно-издательским советом университета
в качестве электронного учебного пособия

Издательство
Пермского национального исследовательского
политехнического университета
2020


УДК 69(091) (075.8) Ш18 Рецензенты: кандидат технических наук, доцент Пермского национального исследовательского политехнического университета В.И. Клевеко; главный специалист ООО «Техстройнадзор», г. Пермь, Ю.В. Катаева Шаламова, Е.А. Ш18 История науки и производства в области строительства : электрон. учеб. пособие: в 2 ч. Ч. 2: С XVIII века до наших дней [Электронный ресурс] / Е.А. Шаламова. – Пермь : Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2020. – Электрон. текст. изд. (77,6 Мб). – 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). – Систем. требования: Windows XP и выше; программа для просмотра PDF-файлов; привод CD-ROM. ISBN 978-5-398-01951-3 Ч.2: С XVIII века до наших дней. – 240 с. ISBN 978-5-398-02406-7 (ч. 2) Описаны методы строительства и виды строительной техники в различные исторические эпохи. Предназначено для студентов технических вузов, изучающих историю и методологию науки и производства в области строительства. УДК 69(091) (075.8) ISBN 978-5-398-02406-7 (ч. 2) ISBN 978-5-398-01951-3 © ПНИПУ, 2020
Оглавление Введение………………………………………………………………………………………………………………...…. 5 Глава 1. Россия в эпоху Петра I. Становление инженерной деятельности, развитие строительного искусства ……………………………………………….……………………………………12 Глава 2. Развитие строительной науки и строительной техники в эпоху промышленной революции (XVIII – XIX вв.) ……………………………………………………………….…………47 Глава 3. Развитие высотного домостроения в конце XIX – начале XX в.………………………………….......106 Глава 4. Развитие науки и производства в области строительства в эпоху индустриализации в СССР…………………………………………………………………………………………..…132 Глава 5. Строительная наука и техника с конца XX в. до наших дней ………………………………..……….199 Список литературы………………………………………………………………………………………………….…232 Ответы на вопросы для самоконтроля ……………………………………………………………………..……235 3
Зодчество было главной летописью человечества. Виктор Гюго* *Виктор Мари Гюго (1802–1885) – французский писатель (поэт, прозаик и драматург), глава и теоретик французского романтизма. Член Французской академии (1841) и Национального собрания (1848), автор легендарного произведения «Собор Парижской Богоматери». 4
Введение 5
Развитие науки, активно начавшееся в эпоху Возрождения, в XVII в. приводит к перевороту в подходах к изучению мира, получившему название научная революция. Благодаря деятельности таких ученых, как Николай Коперник (рис. В.1), Андреас Везалий, Френсис Бэкон (рис. В.2), Галилео Галилей, Иоганн Кеплер, Рене Декарт (рис. В.3), формируется образец новой научной методологии и возникает наука современного типа. Отныне наука начинает опираться не на логику и собственные умозрительные рассуждения, как в античной философии, и не на суждения авторитетов прошлого, как в средневековой схоластике, а на изучение мира посредством наблюдений и эксперимента. Ключевую роль в научных исследованиях теперь играют количественно измеряемые показатели. Рис. В1. Николай Коперник (1473–1543) – астроном, медик, механик, математик и экономист, автор гелиоцентрической системы мира 6
Рис. В2. Фрэнсис Бэкон (1561–1626) – английский философ и государственный деятель, основоположник эмпиризма и английского материализма Рис. В3. Рене Декарт* (1596–1650) – французский философ, математик и естествоиспытатель *Идеи и открытия Рене Декарта сыграли большую роль в развитии сразу нескольких научных отраслей. Он разработал современную алгебраическую символику, стал «отцом» аналитической геометрии, заложил основы для становления рефлексологии, создал механицизм в физике и метод радикального сомнения в философии. 7
В XVII–XVIII вв. начинают формироваться первые академии наук и научные сообщества, большинство из которых существует и по сей день. Так, в Великобритании в 1662 г. основывается «Лондонское королевское общество для развития знаний»* (рис. В.4), во Франции в 1666 г. возникает Парижская академия наук, в Германии в 1700 г. – Берлинская академия наук, в России в 1724 г. – Петербургская академия наук. C 1665 г. «Лондонское королевское общество» издает старейший в мире научный журнал: «Philosophical Transactions of the Royal Society». К концу XVII в. научные журналы также начинают издавать во Франции, Саксонии и Голландии. С того времени публикации научных изысканий перестают быть исключительно личным делом учёного. Рис. В4. Фрагмент гравюры 1862 г. Лондонское королевское общество *Девиз общества был «Nullius in verba» («Ничего со слов»), означавший, что доказательством должны служить эксперименты и расчёты, но никак не слова авторитетов. Президентом общества в 1680–1682 гг. был сэр Кристофер Рен, а в 1703–1727 гг. – Исаак Ньютон. 8
Во второй половине XVII в. занимался своими научными изысканиями один из самых выдающихся ученых в истории человечества – Исаак Ньютон* (рис. В5). Он стал одним из основоположников современной физики, сформулировал основные законы механики, создал единую физическую систему описания всех физических явлений на базе механики, открыл закон всемирного тяготения, заложил основы небесной механики, механики сплошных сред, акустики и физической оптики. Работы Ньютона намного опередили общий научный уровень своего времени. XVII в. стал началом истории механики упругих тел. В 1678 г. английский естествоиспытатель и изобретатель Роберт Гук (1635–1703) опубликовал работу, в которой описал установленный им закон пропорциональности между нагрузкой и деформацией при растяжении (закон Гука). Рис. В5. Исаак Ньютон (1642 – 1727) – английский физик, математик, механик и астроном, один из создателей классической физики *В 1696 г. И. Ньютон был назначен смотрителем Лондонского монетного двора. Благодаря его предложениям фактически была спасена экономика страны. 9
В XVII в. продолжилось развитие техники, начатое в эпоху Возрождения. Широко распространилось во многих странах мануфактурное производство, в том числе и в России*. В производстве стали применяться механизмы, получавшие движение от водяных колес. Однако очень скоро развитие мануфактурного производства натолкнулось на ограничения, связанные с недостаточной мощностью водяного двигателя. В 1690 г. произошел технологический прорыв. Французский изобретатель Дени Папен (рис. В6) первым собрал модель парового двигателя**, а в 1698 г. английский изобретатель Томас Севери получил на него патент. Рис. В6. Дени Папен (1647–1712) – французский математик, физик и изобретатель *Одной из первых мануфактур в России был Пушечный двор в Москве, позднее мануфактурой становится Оружейная палата в Москве, в ведении которой находилась Тульская оружейная слобода. **Паровой двигатель Дени Папена представлял собой цилиндр с поршнем, поднимающимся за счет пара и опускающимся в результате его сгущения. Машина Севери была паровым насосом, а не двигателем: в нём не было цилиндра с поршнем, который при своем перемещении приводил бы что-то в движение. 10
В XVII в. наметился значительный прогресс в металлургии: деревянные меха сменились кожаными, что позволило использовать более крупные доменные печи, появились первые прокатные станы, усовершенствовался токарный станок, повысились точность и производительность. XVII в. стал важным периодом в истории становления русской металлургии. В 1632 г. купцом А.Д. Виниусом (рис. В7) была организована промышленная разработка железной руды и построен первый железоделательный завод. С 1680 г. в Карелии было построено пять металлургических мануфактур на водяной энергии («Олонецкие заводы»), а в 1699 г. под Тулой запустили первый в России чугуноплавильный завод. В дальнейшем достижения науки и техники XVII в. создали предпосылки для индустриальной революции XVIII–XIX вв. Рис. В7. Андрей Денисович Виниус* (1605–1662), гравюра Корнелия Вишера, 1650 г. * А.Д. Виниус (1605–1662) – российский купец, заводчик и дипломат голландского происхождения. Основал первые железоделательные, чугуноплавильные и оружейные заводы в России. 11
Глава 1. Россия в эпоху Петра I. Становление инженерной деятельности, развитие строительного искусства 12
Формирование основ инженерно-технического образования в России Вследствие реформ Петра I (1682–1725) в России в начале XVIII в. начали закладываться основы специализированного технического образования. Начало всему высшему образованию в Российском государстве было положено еще в 1687 г. при основании Славяно-греко-латинской академии*, однако преподавание в ней носило схоластический** характер (рис. 1.1). В 1701 г. указом Петра I при Пушкарском приказе было учреждено первое высшее специальное учебное заведение в России – Школа математических и навигацких наук. Рис. 1.1. Фрагмент картины Ю.А. Кушевского «Экзамен Петра Великого» *Среди знаменитых выпускников академии были Фёдор Поликарпов-Орлов – автор одного из главных русских словарей XVIII в. и выдающийся ученый, первый русский академик Михаил Васильевич Ломоносов (1711–1765). **То есть учебная программа представляла собой синтез богословия и логики Аристотеля. 13
Создание Школы математических и навигацких наук заложило необходимую базу для развития системы инженерно-технического образования в России. В программу обучения школы входили следующие предметы: арифметика, геометрия, тригонометрия, черчение и фехтование, а также навигация, астрономия и география. Многих учеников после окончания Навигацкой школы (рис. 1.2) отправляли на практику в навигационные училища Европы. В 1712 г. на основании царского указа Школу математических и навигацких наук расширили, добавив старшие специализированные инженерные и артиллерийские классы. В 1719 г. учеников и преподавателей этих классов перевели в Санкт-Петербург, сформировав самостоятельные высшие образовательные учреждения – Петербургские инженерную и артиллерийскую школы. Рис. 1.2. Сухарева башня* (1692–1934 гг., по проекту М.И. Чоглокова) – здание Навигацкой школы в Москве в 1701–1712 гг. *Сухарева башня была построена по приказу Петра I в 1692–1695 гг. в награду стрелецкому полку Л.П. Сухарева за его верную службу. Кроме школы на территории Сухаревой башни были устроены библиотека и астрономическая обсерватория. Руководителем был дипломат, инженер и ученый Яков Брюс. Башню разрушили в рамках генеральной реконструкции Москвы в 1934 г. 14
В Петербургской инженерной школе ученикам преподавали: арифметику, геометрию, тригонометрию, фортификацию и основы гидравлики. Успешные выпускники Инженерной школы получали звание кондукторов и поступали в инженерную команду артиллерийского полка, где применяли свои знания при возведении укреплений и постройке или починке крепостей. В эти же годы в России начали открывать горнозаводские школы. Первым таким учебным заведением становится Олонецкая горнозаводская школа (Карелия), основанная комендантом Олонецкого края В.И. де Гениным* (рис. 1.3) по приказу Петра I в 1716 г. В учебную программу школы входили такие предметы, как арифметика, геометрия, рисование, основы артиллерийского и инженерного дела. Рис. 1.3. Военный инженер Георг Вильгельм (Вилим Иванович) де Генин (1676–1750) *В.И. де Генин – выдающийся инженер, металлург, основатель г. Екатеринбурга и г. Перми; автор книги «Описание уральских и сибирских заводов», где впервые приведено географическое и историческое описание Пермского края. 15
На Урале горнозаводские школы были открыты по инициативе управляющего уральскими горными заводами В.Н. Татищева* (рис. 1.4) в 1721 г. С целью подготовки квалифицированных рабочих и мастеров горной промышленности В.Н. Татищев собственноручно разработал программы обучения, воспитания и профессиональной подготовки учащихся. Выпускники уральских горнозаводских школ направлялись не только на заводы Урала, но и на заводы Сибири, а также обслуживали нужды Бергколлегии (государственный орган, руководивший горнорудной промышленностью в России в 1719– 1731 гг.). Несмотря на то, что горнозаводские школы при Петре I имели общеобразовательный характер, их открытие положило начало распространению профессионально-технического образования в России. Рис. 1.4. Государственный деятель, историк Василий Никитич Татищев (1686–1750) *В.Н. Татищев – историк, государственный деятель, основатель городов Екатеринбурга, Перми и Ставрополя (Тольятти), автор первого капитального труда по русской истории – «История российская», составитель первой инструкции по обереганию лесов. 16
На становление инженерно-строительного образования в России оказал влияние тот факт, что в 1706 г. по указу Петра I в Санкт-Петербурге была учреждена Канцелярия городовых дел* (с 1723 г. Канцелярия от строений) (рис. 1.5). Канцелярия занималась составлением планов застройки города Санкт-Петербурга и его пригородов, заключением договоров с подрядчиками, контролировала строительство, ремонт и отделку жилых домов, дворцов, военных объектов и промышленных строений, мостов, каналов и береговых укреплений, решала вопросы заготовления и доставки строительных материалов, а также обеспечивала профессиональную подготовку мастеров для строительных работ. Для получения обучающимися начальных сведений об искусстве зодчества при Канцелярии были созданы специальные школы. Рис. 1.5. Печать Канцелярии от строений. Сургучный оттиск *В 1726 г. на Канцелярию работали: 31 иностранный специалист строительного дела, 139 русских специалистов и более 1 тыс. простых рабочих, переведенных на работы в Санкт-Петербург из глубинки России. 17
Углубленные познания в строительном деле ученики должны были получать в процессе практики в организованных архитектурных командах под руководством опытных архитекторов. Однако архитектурные школы и команды при Канцелярии от строений не могли обеспечить необходимого объема квалифицированных кадров в условиях постоянно возрастающих масштабов строительства в Санкт-Петербурге в начале XVIII в. Эту проблему Петр I решил сразу двумя путями. Во-первых, из-за рубежа был приглашен ряд архитекторов, мастеров и инженеров-фортификаторов – итальянцы: М.Д. Фонтана, Доменико Трезини* (рис. 1.6), Н. Микетти, Г. Киавери, К.Б. Растрелли с сыном Ф.Б. Растрелли (рис. 1.7), немцы: Г.И. Матарнови, И.Г. Шедель, А. Шлютер, Т. Швертфегер, голландец Харман ван Болос и другие. Рис. 1.6. Памятник архитектору Доменико Трезини в Санкт-Петербурге *Доменико Андреа Трезини (1670–1734) – итальянский инженер-фортификатор, фактически первый архитектор Санкт-Петербурга, заложил основы европейской школы в петербургской архитектуре, автор проектов Петропавловского собора, здания Двенадцати коллегий (Петербургского университета) и др.» 18
Рис. 1.7. Портрет графа Варфоломея Варфоломеевича (Бартоломео) Растрелли* (1700–1771) Рис. 1.8. Шпиль** здания Главного адмиралтейства в Санкт-Петербурге *Ф.Б. Растрелли – архитектор итальянского происхождения, академик архитектуры Императорской академии художеств (1771), сын скульптора Бартоломео Карло Растрелли, представитель елизаветинского барокко, автор проектов Зимнего дворца, Смольного собора, архитектурных ансамблей Петергофа и Царского села. **Автор шпиля (рис. 1.8) с корабликом на здании Главного адмиралтейства – голландский мастер Харман ван Болос (1689–1764), им же изготовлен шпиль Исаакиевского собора. 19
Во-вторых, лично Петром I был произведен отбор талантливых русских 17-летних юношей («петровских пенсионеров»), которых в дальнейшем командировали в Европу (Голландию, Францию, Италию) для обучения инженерному и архитектурному искусствам за государственный счет. В 1716 г. за границу было направлено более 20 молодых людей, среди них: Петр Еропкин* (рис. 1.9), Тимофей Усов, Иван Коробов, Иван Мордвинов, Иван Мичурин. Контролем знаний «пенсионеров» Петр I занимался сам лично, назначая специальные экзаменационные комиссии при Канцелярии от строений для обучавшихся «архитектуре цывились и милитарис». По результатам экзаменов «петровским пенсионерам» присваивались звания «архитектора» или «гезеля» (от немецкого «подмастерье»). Звание «архитектора» петровских времен соответствовало старому понятию «мастер каменных дел». Рис. 1.9. Первый русский теоретик архитектуры Петр Михайлович Еропкин (1698–1740) *С 1716 по 1724 г. П.М. Еропкин обучался в Италии, по возращении в Россию получил заказ от Петра I на строительство царского дворца в Преображенском, руководил строительством отдельных зданий и сооружений в Стрельне и Петергофе, был главным архитектором «Комиссии о строении» в Санкт-Петербурге, возглавлял создание первого русского архитектурно-строительного трактата «Должность архитектурной экспедиции». 20
Определенную роль в истории формирования основ технического образования в России сыграло и учреждение в Санкт-Петербурге в 1724 г. Академии наук и художеств* (Петербургской академии наук), на службу в которую пригласили ряд крупных европейских ученых (швейцарского математика и логика Л. Эйлера, итальянского физика А. Бернулли, немецкого физика и химика Г. Крафта, географа Мессершмита, историка и архивариуса Г. Миллера и других). По замыслу Петра I, Академия (рис. 1.10) должна была вести научную работу по трем основным направлениям: математическому, физическому и гуманитарному, а приглашенные иностранные академики обязаны были подготовить одного или двух будущих своих заместителей и «чтобы такие были выбираемы из славянского народа, дабы могли удобнее русских учить». Рис. 1.10. Здание Кунсткамеры – с 1728 по 1789 г. здесь располагалась Петербургская академия наук. С начала XVIII в. здание Кунсткамеры является символом Российской академии наук *По проекту Петербургская академия наук должна была иметь ряд отличий от западноевропейских академий. Во-первых, Академия образовывала единство с Академическим университетом и гимназией, во-вторых, финансирование Академии осуществлялось за счет государственной казны. 21
В 1724 г. Петр I скончался, тем не менее благодаря его реформам за достаточно небольшой срок в России начала XVIII в. были не только заложены основы инженерно-технического образования, но и успешно подготовлено большое количество высококвалифицированных русских технических специалистов, в дальнейшем совершивших значительный прорыв в областях инженерного дела и строительного искусства. Рис. 1.11. Фрагмент гравюры 1703 г. Строительство Санкт-Петербурга 22
Строительство Санкт-Петербурга Начало XVIII в. характеризуется для России периодом Северной войны (1700–1721 гг.), временем активно развернувшихся строек оборонительного характера. Главной же строительной площадкой того времени стал город на реке Нева – СанктПетербург. 16 (27) мая 1703 г. на вновь отвоеванной у шведов земле был заложен первый камень Петропавловской крепости. Эта дата стала днем начала самой масштабной и амбициозной стройки Петровской эпохи, строительства будущей новой столицы России – Санкт-Петербурга (рис. 1.12). Рис. 1.12. Гравюра Питера Пикарта. Санкт Петербург. 1704 г. 23
Конструкция Петропавловской крепости (рис. 1.13) Петровской эпохи представляла собой деревоземляную крепость, запроектированную по новой заподноевропейской бастионной системе укреплений. К началу строительных работ по ее возведению в Новгороде, Пскове и Шлиссельбурге уже вовсю шли работы по укреплению устаревших башенных крепостей деревоземляными бастионами, а под Архангельском возводили новую крепость. Руководили этими стройками иностранные инженеры-фортификаторы, представители немецких и французских школ. Заниматься строительством деревоземляной крепости Санкт-Петербурга было поручено Жозефу Гаспару Ламберу де Герэну, участвовавшему до этого в осадных работах под Нотебургом (переименовано в Шлиссельбург) * и Ниеншанцем**. Рис. 1.13. Фрагмент офорта Ф. Никитина и М. Петрова. 1705 г. Петропавловская крепость 1703 г. *Нотебург – новгородская крепость на острове Ореховом в Ладожском озере, захваченная шведами в XVII в.; взятие крепости 22 октября 1702 г. стало первой победой петровской армии в ходе Северной войны. **Ниеншанц (швед. Нюэнсканс) – шведская крепость XVII – начала XVIII в., была взята Петром I и генералфельдмаршалом Б.П. Шереметевым в ходе осады в 1703 г. 24
Петропавловскую крепость возводили по принципам французской фортификационной школы, которая считалась одной из лучших в то время (благодаря достижениям выдающегося французского военного инженера Себастьена Ле Претра де Вобана* (рис. 1.14)). Фундамент крепости был устроен при помощи ряжей (бревенчатых срубов, заполненных жирной глиной и булыжником). На ряжи были установлены мощные клети из бревен, схваченных железными скобами. В дальнейшем эти клети заполнили землёй и камнями, оставляя пустыми пространства для устройства казарм. Перекрытия также были выполнены из бревен, уложенных поперек. Сверху на всю конструкцию наносили толстый слой глины, затем выполнили засыпку землей толщиной 2–3 м. Наружные стены крепости, выполненные с уклоном, имели высоту около 7 м и завершались брустверами – насыпными укреплениями высотой еще около 1,5 м. Рис. 1.14. Военный инженер, маршал Франции Себастьен Ле Претр де Вобан (1633–1707) *Маркиз де Вобан был непревзойденным инженером-фортификатором своего времени, за свою карьеру он построил более 30 новых крепостей и реконструировал около 300 крепостей старого типа. Главный инженерный талант Вобана проявился в его поразительном искусстве использовать особенности местности, что практически полностью нивелировало недостатки продвигаемой им бастионной системы фортификации. 25
Перестройка деревоземляной крепости в каменную была начата 30 мая 1706 г. (в день рождения Петра I). Царь собственноручно заложил первый камень в основание одного из бастионов. В 1706 г. покинул российскую службу Ламбер де Герэн, решивший бежать из страны. Руководить строительными работами по переустройству Петропавловской крепости в камне был назначен итальянский инженер-фортификатор Доменико Трезини, который к тому времени уже успел проявить себя при строительстве форта «Кроншлот»* (рис. 1.15). Начались масштабные подготовительные работы: заготовка леса, доставка кирпича и извести, наем рабочих. Рис. 1.15. Фрагмент гравюры А.И. Ростовцева «Кроншлот». 1717 г. *Форт «Кроншлот» – первый форт Петербурга, строительство которого было начато 7(18) мая 1704 г. Памятник архитектуры, охраняется государством. Фундамент форта был возведен по технологии с применением ряжей. Стены представляли собой деревянный каркас, заполненный глиной, смешанной с соломой и песком. 26
На территории Петропавловской крепости была построена деревянная церковь с остроконечной башней в голландском стиле, расписанная снаружи под желтый мрамор. Церковь просуществовала до перестройки Петропавловской крепости (рис. 1.16). На рис. 1.17 показан фрагмент деревянного фасада XVIII в. в музейной экспозиции «Домик Петра I». Рис. 1.16. Фасад деревянной церкви Святых Апостолов Петра и Павла*. 1703 г. Рис. 1.17. Фрагмент деревянного фасада XVIII в. в музейной экспозиции «Домик Петра I» 27
Учреждение Канцелярии городовых дел в 1706 г. было связано именно с развернувшейся перестройкой Петропавловской крепости. Начальником Канцелярии был назначен сподвижник Петра I генерал-майор У.А. Сенявин*, а Д. Трезини (в России его называли Андрей Якимович Трезин) – его главным помощником. В 1716 г. перестройка Петропавловской крепости была закончена (рис. 1.18), и Д. Трезини приступил к строительству главной доминанты архитектурного ансамбля крепости – каменного Петропавловского собора*. К тому времени в ведение Канцелярии городовых дел перешел архитектурный облик всего Санкт-Петербурга, и Трезини стал фактически главным архитектором города («обер-архитектором»), оставаясь при жизни Петра I его «правой рукой» в вопросах строительства. Рис. 1.18. Фрагмент юбилейного плана Санкт-Петербургской крепости 1753 г. *Объемно-планировочное решение и архитектурный облик Петропавловского собора были новаторскими для русской храмовой архитектуры того времени. Вместо традиционной крестово-купольной конструкции Трезини создал проект собора зального типа с высокой башней – колокольней (высота сооружения была 112 м). 28
По приказу царя впервые в русской истории в 1714 г. были разработаны типовые («образцовые») проекты жилых домов. В зависимости от достатка жильцов дома делились по типам. Проекты для «подлых» (беднейших слоев населения) и «знатных» подготовил Д. Трезини, а для «именитых» разработал приглашенный французский архитектор Ж.-Б. Леблон. Для всех «образцовых» проектов были характерны регулярный штукатурный фасад с ритмично расположенными проемами, декоративная рустовка углов и окраска в два цвета. Первоначально крыши петербургских домов были черепичными, но позднее из-за особенностей эксплуатации от них отказались. В соответствии с разрабатываемой на тот момент городской планировкой дома должны были выходить фасадами на красные линии улиц и набережных, создавая организованный вид. Рис. 1.19. Летний дворец Петра I*, построенный Доменико Трезини в 1710–1714 гг. *Архитектурный облик Летнего дворца (рис. 1.19) со стороны р. Фонтанки, построенный Трезини для Петра I в 1710–1714 гг., напоминает «образцовый» проект дома для «именитых». 29
В 1715 г. Д. Трезини представил проект геометрически правильной планировки Васильевского острова с взаимно перпендикулярным направлением улиц и каналов. В то же время архитектор Ж.-Б. Леблон выполнил проектный чертеж генерального плана Санкт-Петербурга, выразившийся в утопической идее заключить всю застройку города в правильный овал. План Леблона полностью исключал возможность дальнейшего развития города и не учитывал природных условий, но Петру I понравилась идея создания «Северной Венеции», и он утвердил план (рис. 1.20–1.22). Однако А. Меншиков* помешал его осуществлению. Тем не менее некоторые идеи Леблона все же были воплощены. Например, административное деление города на пять районов: Санкт-Петербургский остров, Адмиралтейский остров, Васильевский остров, Московская и Выборгская стороны. Рис. 1.20. Фрагмент «Гравюра Палибина. План крепости, города и местоположения Санкт-Петербурга» 1716–1717 гг. *Александр Данилович Меншиков (1673–1723) – русский государственный и военный деятель, ближайший сподвижник Петра I, генералиссимус, адмирал, президент Военной коллегии, первый генерал-губернатор Санкт-Петербурга. 30
Рис. 1.21. Фрагмент генерального плана Санкт-Петербурга, разработанного Жаном-Батистом Леблоном в 1716 г. Рис. 1.22. Фрагмент генерального плана Санкт-Петербурга, разработанного П.М. Еропкиным* в 1737 г. *Первый утвержденный генеральный план Санкт-Петербурга с учетом сложившейся застройки был разработан русским архитектором-градостроителем П.М. Еропкиным (1698–1740) на основании геодезической съемки, произведенной инженером И.-Б. Зихгеймом в 1737 г. 31
В 1722 г. Д. Трезини разработал «образцовые» проекты загородных усадеб и домов, дополненных садами в регулярном стиле*. К концу 1724 г. в городе жили порядка 40 тысяч человек. Строительство раннего Санкт-Петербурга можно условно разделить на три периода. В первый период – до 1710 г. все строения на территории города возводились деревянными, из леса, заготовленного в близлежащих районах. Во второй период произошел постепенный переход от деревянных построек к каменным, характеризующийся распространением мазанковых строений. В третий период началась застройка исключительно каменными зданиями. В 1714 г. Петр I издает указ, прекращающий каменное строительство на всей территории России, за исключением Санкт-Петербурга**. Рис. 1.23. Гравюра А.Ф. Зубова. Главное Адмиралтейство***. 1716 г. *Регулярный стиль сада был разработан французским ландшафтным архитектором Андрэ Ленотром (1613– 1700), характеризуется геометрически правильной планировкой и выраженной симметричностью композиции. **Согласно указу 1714 г., запрещалось даже окончить начатое строительство каменных церквей. ***В 1704 г. постройка Адмиралтейства была начата в дереве, в 1714 г. начата перестройка мазанковыми корпусами (рис. 1.23), в 1727 г. – перестроено в камне. 32
Строительные материалы Несмотря на значительное отставание России в производстве строительных материалов в XVI–XVII в., Петр I сумел в достаточно короткие сроки наладить снабжение строительства Санкт-Петербурга камнем, кирпичом, известью, цементом, черепицей и стеклом в необходимом объеме. Наиболее востребованным строительным материалом был камень. Для устройства фундаментов применяли бутовую плиту, отличавшуюся особой прочностью, которую добывали в карьерах левобережья р. Тосна. Слоистый известняк, называемый петровскими рабочими «дикарем», стали добывать на Путиловских высотах. Рис. 1.24. Фрагмент гравюры А.Ф. Зубова. Меншиковский дворец* *Дворец Меншикова (рис. 1.24) стал одним из первых каменных строений Санкт-Петербурга. Построен под руководством Д.М. Фонтана и Г.И. Шеделя в 1710–1724 гг. Петр I называл этот дворец Посольским домом и проводил там почти все торжественные мероприятия. В 1731 г. был перестроен под руководством Д. Трезини. 33
Известняк легко поддается ручной обработке, поэтому для его выработки применяли лом, кирку и изредка минный порох. Добытые каменные плиты подвозили к Староладожскому каналу и на судах доставляли в Петербург. Одними из первых каменных зданий Санкт-Петербурга, возведенными из путиловского известняка, стали Летний дворец Петра I (рис. 1.25) и дворец генерал-губернатора А.Д. Меншикова. На реке Пудости добывали известковый туф, а на тех же Путиловских высотах – мрамор, применявшийся для отделки. Гранит рапакиви (от фин. «гнилой камень») розового и серого цвета, которым так знаменит город на Неве, доставляли из каменоломен Выборгского и Финского заливов (строительство из гранита развернулось в СанктПетербурге со второй половины XVIII в.). Рис. 1.25. Фрагмент картины Беггрова К.П. «Летний сад» 34
Для снабжения строек Санкт-Петербурга кирпичом в окрестностях были построены кирпичные заводы казенного ведомства. Кроме того, поставку кирпича обеспечивали заводы Адмиралтейства, АлександроНевской лавры, небольшие заводы частных подрядчиков, а также часть кирпича привозили из Ладоги и Новгорода. Ежегодно на строительство Санкт-Петербурга поступало около 15 млн штук кирпичей. Тем не менее спрос на него только возрастал. Дороговизна кирпича вынудила в 1713 г. Канцелярию от строений продать «кирпичные сараи» частным лицам. Несмотря на то, что все производственные процессы оставались ручными и примитивными, качество русского кирпича в начале XVIII в. было достаточно высоким (рис. 1.26). Рис. 1.26. Образцы кирпича* XVIII в. в Музее кирпича при СПб ГАСУ *В эпоху Петра I размер кирпича на частных заводах не регламентировался и оставался на усмотрение производителя. Казенные же заводы производили кирпич, размер сырцевой заготовки которого должен был быть 280х140х70 мм. 35
Заготовка извести для строительных нужд СанктПетербурга производилась силами частных подрядчиков на реках Тосна, Пудость и Сясь. В начале XVIII в. цемент в Россию ввозили из-за границы. Но после того, как по указу Петра I по всей стране были проведены изыскания горных пород, подходящих для производства цемента, было постепенно налажено собственное производство при каменных заводах* Адмиралтейства и Канцелярии от строений. Тем не менее цемент в Петровскую эпоху оставался дефицитным и дорогостоящим строительным материалом. В 1718 г. в Петербурге заработала первая шпалерная (обойная) фабрика, на которой на тот момент работало 5 французских мастеров, 2 красильника и 4 подмастерья из русских. Во второй половине XVIII в. все обои были только тканными. Рис. 1.27. Фрагмент картины В.В. Руднева «Тульский оружейный завод**» *Первый частный цементный завод в России был построен в 1725 г. в Копорском уезде купцом Г. Пустынниковым. Цемент с этого завода поставляли на нужды гидротехнического и городского строительства Петербурга. ** В 1712 г. по указу Петра I началось строительство Тульского оружейного завода (рис. 1.27). 36
В 1718 г. ландрату* Савелову и купцам Томилиным была жалована грамота на строительство первого в России химического завода. На построенном в Московском уезде заводе выпускали железный купорос**, краску «мумия», скипидар, канифоль и азотную кислоту. Еще одним дефицитным строительным материалом было стекло. Несмотря на то, что стекольное производство в России освоили еще в XVII в.,*** его объемы долгое время оставались незначительными. До конца XVII в. в царских дворцах и домах знатных людей окна закрывали (рис. 1.28) слюдой («хрусталем», «стеклом московским»). В начале XVIII в. под Петербургом работали два стекольных завода: Ямбургский и Жабинский (объединенные в 1730 г. в Императорский стекольный завод). За период правления Петра I в России открылось множество частных заводов по производству оконного и зеркального стекла. Рис. 1.28. Слюдяное оконцо XVII в. из собрания музея-усадьбы «Ботик Петра I» *Ландрат – должность советника от дворянства уезда, введенная в России указом Петра I в 1713 г. ** Производство купоросов было налажено в России раньше, чем в некоторых странах Европы. Так, например, первая «купоросная мануфактура» во Франции появилась только в 1769 г. *** Первый стекольный завод в России появился в 1639 г. в подмосковном селе Духанино. 37
Первые строители Санкт-Петербурга Первыми строителями Санкт-Петербурга были солдаты и «работные люди» (рис. 1.29). Начиная с 1704 г., по указу царя для всех губерний* в стране была введена повинность поставлять на строительство города на Неве ежегодно не менее 40–50 тысяч рабочих. Уже осенью 1703 г. на земляных работах в Петербурге было задействовано около 20 тысяч подкопщиков, которых брали из крестьян и посадских людей по одному человеку с 9–16 дворов. Подкопщики должны были отработать в Петербурге одну смену, длившуюся два месяца, всего в году было три смены. Работы начинались с 25 марта и продолжались до 25 сентября. Рис. 1.29. Строительство Петропавловской крепости. Иллюстрация *На строительство Санкт-Петербурга не привлекали только жителей поморского Севера, Сибири и самых южных областей России. 38
Рабочих, обязанных возводить новую столицу, доставляли принудительно, зачастую в кандалах, так как население всячески пыталось уклониться от тяжелой повинности. К строительным работам также привлекали солдат-дезертиров и пленных шведов, но их было немного, и основную массу рабочих составляли крестьяне. Подкопщики жили в построенных собственными силами землянках или шалашах (рис. 1.30). Хлебное жалованье* выдавалось с серьезными перебоями. В силу тяжелых условий труда, плохих бытовых условий и постоянного голода смертность среди подкопщиков была высокой. Рис. 1.30. Жилище первых строителей Петербурга. Реконструкция. ГМИ СПб *Дорога в Петербург крестьянам не оплачивалась. Жалованье подкопщика состояло из денежного и хлебного и составляло 1 рубль в месяц. Мастеровые получали от казны по 12 рублей и по 10 рублей в год на хлеб. Русские зодчие получали от 60 до 180 рублей в год, а иностранным архитекторам Петр I платил до 5 тысяч рублей в год (Д. Трезини получал 1 тысячу рублей в год). 39
Кроме низкоквалифицированных подкопщиков на строительстве Санкт-Петербурга трудились специалисты строительного дела – мастеровые. Их перевозили в Санкт-Петербург вместе с семьями со всех уголков России. Перевезенные в Петербург мастеровые получали от казны денежное и хлебное жалованье, а также муку, крупу и соль. В связи с постоянной нехваткой квалифицированной рабочей силы по указу Петра I было учреждено сословие вольных плотников, которые хотя и были прикреплены к Адмиралтейству, имели право наниматься на работу к кому угодно (рис. 1.31). Позднее правительство вынуждено было вовсе отказаться от подневольной рабочей силы и перейти к найму рабочих*. Вместо трудовой повинности был введен налог на строительство Санкт-Петербурга. Рис. 1.31. Фрагмент картины С.Ф. Ефошкина «На набережной Невы. XVIII в.» *Если крепостного мастерового забирали в Петербург на работы, то государство выплачивало за него помещику оброк в размере 25 рублей, фактически выкупая его. 40
Строительство гидротехнических сооружений Выход России к Балтийскому морю создал предпосылки для строительства судоходных каналов, связывающих речные пути в единую судоходную сеть. Первые попытки по сооружению искусственных водных каналов в России были предприняты в 1696 г. после взятия крепости Азов. На земляные работы по устройству канала, который должен был соединить р. Волгу с р. Доном, было привлечено 15 тысяч солдат и крестьян по повинности. Но изза плохо проработанного проекта, слабой заселенности местности и начавшейся Северной войны работы были прекращены. Рис. 1.32. Вид на Вышневолоцкую водную систему 41
Первой построенной искусственной водной системой в России стала Вышневолоцкая система (рис. 1.32), поначалу неудачно сооруженная в 1703–1708 гг. голландскими инженерами и перестроенная в 1719–1722 гг. русским изобретателем М.И. Сердюковым*. Также М.И. Сердюков первым в России стал сооружать резервные водохранилища. В 1718 г. по указу Петра I началось возведение Кронштадского и Ладожского (Староладожского) каналов (рис. 1.33). Протяженность Староладожского канала должна была составить 110,9 км, а ширина – до 25 м. На одни только земляные работы в первые годы было привлечено более 20 тысяч солдат. Также был издан государственный указ, согласно которому каждый двор ближайших районов должен был прислать по 1 работнику. Рис. 1.33. Карта Ладожского канала имени императора Петра Великого (1741–1742 гг.) *При перестройке Вышневолоцкой водной системы М.И. Сердюковым были учтены местные гидрогеологические и климатические условия. 42
В 1722 г. Петр I поручил инженеру В.И. де Генину разработать проект по устройству водного канала между р. Москвой и р. Волгой, но позднее идея так и осталась на бумаге. В 1723 г. были закончены работы по выемке грунта объемом 140 тыс. м3 при строительстве Кронштадского канала. При жизни Петра I был построен только участок канала от Новой Ладоги до деревни Дубно. Староладожский канал, строительство которого продолжалось почти 12 лет, стал в свое время крупнейшим гидротехническим сооружением Европы. Также с 1715 по 1720 г. велись масштабные строительные работы по устройству каналов в самом Санкт-Петербурге, который Петр I планировал превратить в «Новый Амстердам» (рис. 1.34). Рис. 1.34. Земляные работы при строительстве канала в эпоху Петра I. Иллюстрация 43
От Невы до Мойки были прорыты 6 параллельных каналов, длина которых варьировалась от 200 м до 1 км. Кроме того, был прорыт ряд внутренних каналов и рвов, в результате остров Усадица был разделён на 14 островов, сформировавших городской центр Санкт-Петербурга. В 1718–1721 гг. развернулось строительство Лиговского канала длиной 23 км, обеспечившего как водоснабжение Санкт-Петербурга, так и расширившего его транспортную сеть. Выдающимся гидротехническим сооружением Петровской эпохи стал комплекс Петергофа (рис. 1.35). Петр I задумал Петергофский дворцовопарковый ансамбль с фонтанами и водными каскадами как русский аналог французского Версаля, который должен был продемонстрировать все могущество и богатство России. Рис. 1.35. Гравюра «Вид большого дворца в Петергофе» из альбома «Эстампы разных деяний Петра Великого...» 1717 г. 44
Шедевром русской гидротехники начала XVIII в. стал самотечный фонтанный водовод Петергофа – канал длиной 20 верст (21,336 км), построенный под руководством первого русского инженерагидравлика Василия Туволкова. Водовод соорудили всего за 9 месяцев (рис. 1.36). В Петровскую эпоху гидротехнический комплекс Петергофа также включал в себя водосборные пруды, распределительные шлюзы и Верхнесадский канал. От Ропшинской возвышенности до Петергофа вода проходит 16 прудов, 9 каналов, 26 шлюзов и водопропускных сооружений. Запуск фонтанного водовода состоялся в 1721 г. В 1723 г. торжественно открыли Петергофскую резиденцию. Пуск фонтанов произвел настоящий фурор. Эпоха Петра I превратила Россию в европеизированную державу со стремительно развивающейся промышленностью, империю, имеющую крупные достижения в науке, технике и искусствах. Рис. 1.36. Фрагмент деревянной трубы фонтанного водовода Петергофа, применявшейся в начале XVIII в. 45
Вопросы для самоконтроля 1. Как называлась первое высшее специальное учебное заведение в России, учрежденное по приказу Петра I в 1701 г.? 2. Кто был основателем первой горнозаводской школы в России? 3. Кто был первым архитектором Санкт-Петербурга? 4. Кого называли термином «петровские пенсионеры»? 5. Какие выдающиеся гидротехнические сооружения были построены в эпоху Петра Великого? 46
Глава 2. Развитие строительной науки и строительной техники в эпоху промышленной революции (XVIII – XIX вв.) 47
Механизация строительных работ Прогресс науки и техники постепенно привел во второй половине XVIII в. к началу промышленной революции в таких ведущих государствах мира того времени, как Великобритания, Франция и Германия. Успеху промышленной революции в этих странах способствовали ряд инноваций, связанных с изобретением и совершенствованием паровой машины*, а также переход к применению каменного кокса в черной металлургии. Основной чертой Великой индустриальной революции XVIII–XIX вв. стала механизация, затронувшая все отрасли промышленности, включая строительную. Рис. 2.1. Модель паровой машины И.И. Ползунова *В развитии парового двигателя наиболее значимыми стали достижения шотландского инженераизобретателя Джеймса Уатта (1763–1819), а также американского инженера Оливера Эванса (1755–1819) и английского изобретателя Ричарда Тревитика (1771–1833). В России первая действующая паровая машина (рис. 2.1) была построена изобретателем Иваном Ивановичем Ползуновым (1728–1766) в 1766 г. 48
Первые упоминания о землеройной технике датируются еще началом XV в., а изобретателем первого землечерпального механизма считается Леонардо да Винчи (1452–1519).* В 1597 г. в Венеции при углублении каналов была применена плавучая землеройная машина с ручным приводом, изобретенная венецианским механиком Буанаюто Лорини. Первый землечерпальный механизм с конным приводом был изобретен в Англии в 1781 г. Однако активный процесс механизации земляных работ начался только во второй половине XVIII в. во время развернувшегося строительства водных путей. В 1795 г. американский изобретатель Роберт Фултон (1765–1815) создал первый прицепной грейдер (от англ. «grade» – выравнивать). Однако его изобретению не находили применения до 1866 г. (рис. 2.2). Рис. 2.2. Эскиз прицепного грейдера Роберта Фултона *В 1420 г. в венецианском издании «Кодекс Джованни Фонтана» было первое упоминание о землеройной машине, примененной для углубления дна каналов и расширения морских гаваней. Первый известный набросок грейфера для землечерпалки, принадлежащий Леонардо да Винчи, датируется 1500 г. 49
В 1796 г. при участии изобретателя паровой машины Джеймса Уатта (1736–1819) была сконструирована первая в мире четырехковшовая драга с паровым приводом мощностью 4 л.с. В 1809 г. в Петербургском институте Корпуса инженеров путей сообщения под руководством генералдиректора А.А. Бетанкура (1758–1824) была разработана паровая землечерпалка (многочерпаковая драга) мощностью 15 л. с. (рис. 2.3). Рис. 2.3. Модель паровой землечерпалки для Кронштадтского порта, построена по проекту А.А. Бетанкура. Музей истории Ижорских заводов *Ижорские заводы – это одно из старейших предприятий России. Начали свое существование в 1722 г. с вододействующей пильной мельницы, служившей для распиловки карабельного леса. 50
После открытия в 1830 г. первой междугородней железной дороги в Великобритании и успешных испытаний первых локомотивов* началось активное строительство железнодорожных путей в Европе и США. Нехватка рабочей силы подтолкнула американского изобретателя Уильяма С. Оттиса (1813–1839) в 1832–1836 гг. сконструировать первый паровой одноковшовый экскаватор мощностью 15 л.с., получивший в народе название «лопата Оттиса». В 1842 г. Российская Империя купила 4 «паровые лопаты Оттиса», задействовав их при строительстве железной дороги «СанктПетербург – Москва», а затем для разработки руды в Нижнем Тагиле (рис. 2.4). В Европе производство паровых экскаваторов было налажено фирмой «Ruston & Proctor & Co». В 1880-х гг. компания выпустила около 100 «паровых лопат», часть из которых позднее использовалась в строительстве Манчестерского судоходного канала. Рис. 2.4. Фото парового экскаватора Уильяма С. Оттиса на строительстве Чикагской железной дороги, 1903 г. *Один из первых успешных локомотивов был сконструирован английским инженером-изобретателем Джорджем Стефенсоном (1781–1848) в 1814 г. Первый локомотив в Америке был создан изобретателем Питером Купером (1791–1883) в 1830 г. В России первый паровоз был построен на Выйском заводе Ефимом и Мироном Черепановыми в 1834 г. 51
Несколько десятков «паровых лопат Растона» в 1890-х гг. закупила Российская Империя*. В 1846 г. английский инженер Уильям Джордж Армстронг (1810–1900) создал подъемный кран с гидравлическим приводом. В 1853 г. английской компанией «G Stothert & Co» из г. Бат был сконструирован первый паровой подъемный кран (рис. 2.5), а в 1887 г. в США и Германии почти одновременно сделали попытку внедрить электрический двигатель в механизм мостового крана. В 1895 г. создан первый подъемный кран с двигателем внутреннего сгорания. История производства паровых подъемных кранов в России началась с 1840-х гг. Выпуск первых машин осуществлялся на Костромском машиностроительном заводе по индивидуальным заказам. Кроме того, для строительных работ в Кронштадте в 1860-х гг. были сооружены первые русские плавучие краны. Рис. 2.5. Эскиз стрелового парового крана на рельсовом ходу, Англия, XIX в. *Первый русский паровой экскаватор «Путиловец» был построен на Путиловском заводе в 1903 г. по чертежам американской фирмы «Bucyrus Foundry». 52
До середины XIX в. забивку свай при устройстве фундаментов осуществляли подвесными молотами примитивной конструкции. Широкое развитие свайных фундаментов началось с усовершенствования конструкции свайного копра. В 1839 г. шотландским инженером Джеймсом Несмитом (1808–1890) был изобретен паровой молот, им же в 1843 г. была создана первая паровая машина для забивки свай*. В 1861 г. на мануфактурной выставке в Петербурге был представлен первый русский паровоздушный свайный молот. В 1888 г. инженер из Киева С.А. Арциш создал молот с полуавтоматическим парораспределением (рис. 2.6), а русский инженер-изобретатель С. Мусницкий получил патент на молот с автоматическим парораспределением. Данные механизмы надолго вошли в строительную практику, способствовав значительному повышению эффективности сваебойных работ. Рис. 2.6. Паровой копер Арциша** *Свайный копер Д. Несмита был использован при строительстве многих крупных сооружений по всему миру, в том числе при возведении пароходного завода в Кронштадте в России и Асуанской плотины на р. Нил в Египте. ** Машина состояла из деревянного остова с двумя направляющими и паровой бабы, которая работала автоматически и совершала до 50 ударов в минуту при высоте подъема до 1 м. 53
Переворот в машиностроении в конце XVIII в. способствовал появлению новых строительных инструментов. В 1839 г. талантливый английский машиностроитель Генри Модсли* (1771–1831) изобрел машину для пробивки отверстий в листах железа, которую стали применять при сооружении металлических каркасов. Машина Модсли могла пробивать до 30 отверстий в минуту. В 1850 г. шотландский инженер Уильям Фейрберн (1789–1874) приспособил для установки заклепок паровой молот, значительно повысивший производительность труда (рис. 2.7). Для повышения качества приготовления бетонных смесей в 70-х гг. XIX в. швейцарский физик Жан-Даниэль Колладон (1802–1893) изобрел паровой пневматический уплотнитель бетона. Рис. 2.7. Строительство в Великобритании через пролив Менай моста «Британия», сконструированного при участии Уильяма Фейрберна, 1850 г. *Г. Модсли усовершенствовал множество различных металлорежущих станков, а также построил для Российской Империи паровые корабельные машины. Благодаря его изобретению в 1800 г. удалось стандартизировать размеры резьбы, что в дальнейшем способствовало внедрению взаимозаменяемости элементов конструкций. Также авторству Г. Модсли принадлежит изобретение микрометра. 54
В середине XIX в. в технологии производства кирпича произошел настоящий переворот. В 1858 г. в Берлине немецкий инженер-архитектор Фридрих Эдуард Гофман (1818 – неизв.) получил патент на изобретенную им «кольцевидною или бесконечно обжигательною печь для обжига гипса, извести, кирпича, цемента и вообще глиняных изделий»*. Новая конструкция для обжига позволяла производить 2 млн кирпичей в год и более, потребляя при этом меньше топлива, чем ее предшественницы. Также был изобретен ленточный пресс, появились первые сушилки для кирпича и глинообрабатывающие машины. Эти изобретения (рис. 2.8) позволили многократно повысить производительность кирпичных заводов, а качество самого кирпича поднять на новый уровень. Рис. 2.8. Машина для экструдирования глины с отрезным приспособлением, запатентованная в 1839 г. маркизом фон Тведдале и Томасом Энсли *В 1870 г. в Берлине патент Ф.Э. Гофмана на кольцевую печь был отменен, однако практически на всех крупных кирпичных заводах Санкт-Петербурга в XIX в. были поставлены именно «гофмановские печи», так как они были оптимально приспособлены для массового производства. 55
Новые строительные материалы До второй половины XVIII в. строительство из кирпича и тесаного камня осуществлялось исключительно на кладочном растворе с воздушной известью, который долго набирал прочность и не отличался влагостойкостью. В 1756–1759 гг. британский гражданский инженер Джон Смитон (1724– 1792) во время работы над проектом Эддистонского маяка получил вяжущее из обожженных глинистых известняков – гидравлическую известь, обладающую свойством твердеть не только на воздухе, но и под водой. В Российской Империи гидравлическая известь была впервые применена в 1822–1829 гг. при строительстве опор моста через р. Нарову* (рис. 2.9). Рис. 2.9. Нарвский шоссейный мост постройки 1822–1829 гг. *В 1820 г. в Петербургском институте Корпуса инженеров путей сообщения под руководством генералдиректора А.А. Бетанкура (1758–1824) был разработан проект нового моста через р. Нарову (современное название Нарва). Мост представлял собой пятипролетное сооружение на каменных опорах с деревянными 24-метровыми арками. 56
Революционное открытие в конце XVIII в. сделал английский священник Джеймс Паркер*, изготовив вяжущее на основе известняков с содержанием более 25 % глинистых примесей. Раствор с этим вяжущим твердел как на воздухе, так и в воде, набирая еще большую прочность, чем раствор с гидравлической известью. Вяжущее назвали романцементом. В России производство романцемента было налажено после того, как на берегах р. Волхов французским физиком, майором Корпуса инженеров путей сообщения Бенуа Полем Эмилем Клапейроном (1799–1864) было найдено естественное сырье для его изготовления. На несколько лет романцемент занял ведущее место в строительном производстве, пока в начале XIX в. не были предприняты первые попытки создать искусственное вяжущее. Рис. 2.10. Маяк «Bell Rock» в Шотландии, построенный на романцементе, XIX в. *В 1796 г. Д. Паркер получил патент на романцемент, а затем продал его Сэмюэлу Уайатту, который построил завод и стал производить цемент под маркой «Parker & Wyatt». Сам Паркер эмигрировал в Америку в 1797 г. Цемент «Parker & Wyatt» был использован при строительстве маяка «Bell Rock» в Шотландии в 1807–1810 гг. (рис. 2.10). 57
В 1824 г. английский предприниматель Джозеф Аспдин (1778–1855) получил патент на производство искусственного вяжущего вещества, названного им портландцементом (по аналогии с портлендским камнем, добываемым вблизи г. Портленда, на который он был похож) (рис. 2.11). Через год Д. Аспдин открыл первый завод по производству портландцемента*. Независимо от Д. Аспдина в 1825 г. начальником мастерских команд Комиссии о строении Москвы Егором Герасимовичем Челиевым (1771 – ок. 1839) был издан труд под названием «Полное наставление, как приготовлять дешевый и лучший мертель или цемент, весьма прочный для подводных строений…». В нем описывались опыты и практики производства цемента на основе искусственной сырьевой смеси, который уже позже будет классифицирован как первый русский искусственный романцемент. Рис. 2.11. Первая страница патента, выданного Джозефу Аспдину 21 октября 1984 г. *В 1839 г. в Санкт-Петербурге, затем в 1848 г. в г. Усть-Ижора были запущены первые заводы по производству товарного романцемента. Производство портландцемента в России был налажено в 1856 г. в г. Гроздеце. Во Франции первый завод, производящий портландцемент, был открыт в 1852 г., в Германии – в 1854 г. 58
В 1881 г. русские ученые А.Р. Шуляченко (1841– 1901), Н.А. Белелюбский (1845–1922) и И.Г. Малюга (1853–1933) разработали первые технические условия на цемент и предложили классификацию вяжущих, тем самым в России были заложены основы современной науки о твердении вяжущих материалов*. Прогресс в производстве строительной керамики сделал XIX в. периодом интенсивного строительства из обожженного кирпича. Военный инженер, русский химик, получивший прозвище «отец русского цемента», Алексей Романович Шуляченко** первым разработал смешанные, известково-цементные строительные растворы для каменной кладки (рис. 2.12). Рис. 2.12. Заслуженный профессор Николаевской инженерной академии, русский цементный техник Алексей Романович Шуляченко (1841–1901) *В 1885 г. в Российской Империи был организован съезд по цементному производству. **В 1903 г. под руководством А.Р. Шуляченко (1841–1901) начали издавать научный журнал «Цемент». 59
В конце XIX в. формируется технология изготовления железобетона и получает развитие наука о железобетоне. Первым изделием из железобетона считается весельная лодка инженера Жана Луи Ламбо, представленная на Всемирной выставке в Париже в 1855 г. Первый патент на укрепленный бетон в 1867 г. получил французский садовник Жозеф Монье* (1823–1906). В 1875 г. Ж. Монье построил через ров замка маркиза де Тилиэра в г. Шазле во Франции первый пешеходный железобетонный мост длиной 16 м и шириной 4 м (рис. 2.13). С этого момента технология изготовления этого высокопрочного материала была значительно усовершенствована. В 1884 г. немецкие инженеры Иоганн Баушингер** (1834–1893) и Гюстав Адольф Вайс (1851–1917) выполнили в Германии первые масштабные исследования по изучению работы железобетонных конструкций. А в 1886 г. Г.А. Вайс купил патент у Ж. Монье и занялся строительством из железобетона в Германии. Рис. 2.13. Железобетонный пешеходный мост Ж. Монье в г. Шазле, Франция *Также Ж. Монье получил еще ряд патентов: на укреплённые железом цементные трубы и бассейны (1868 г.), на железоцементные панели для фасадов домов (1869 г.), на мосты из железоцемента (1873 г.) и на железобетонные балки (1878 г.). ** Иоганн Баушингер – немецкий инженер-механик, специалист по испытанию строительных материалов, инициировал стандартизацию методик испытаний строительных материалов в Германии. 60
В конце XIX в. учеными из разных стран был получен ряд патентов на устройство преднапряженной арматуры в железобетонных конструкциях. В Германии в 1885–1887 гг. инженер Матиас Кёнен (1849– 1924) сделал предположение и вскоре подтвердил испытаниями, что арматура должна располагаться в зонах, испытывающих растягивающие усилия, а затем разработал совместно с Г.А. Вайсом первый в истории метод расчета железобетонных балок. Это сыграло большую роль в популяризации железобетона в Германской империи. С 1885 г. М. Кёнен был назначен ведущим инженером при реализации строительства здания рейхстага в Берлине, большинство несущих конструкций которого было выполнено из железобетона (рис. 2.14). Во Франции разработкой железобетонных конструкций занимался инженер Франсуа Геннебик* (1842–1921). С 1892 по 1899 г. им было реализовано более 300 проектов с применением железобетона. Рис. 2.14. Рейхстаг, Германия, 1895 г. Годы строительства: 1884–1894 гг. Архитектор Пауль Валлот (1841–1912) *В 1892 г. Ф. Геннебик запатентовал свою систему «Hennebique», в которой объединил такие отдельные элементы конструкции, как колонна и балка, создав единый монолитный элемент. По системе «Hennebique» в 1892–1902 гг. было построено более 7000 зданий и сооружений. 61
Первой железобетонной конструкцией в России можно считать армированные перекрытия Царскосельского дворца, выполненные из известкового бетона в 1802 г. В 1879 г. инженер Дмитрий Федорович Жаринцев построил стены порохового склада в г. Батуми из железобетона. С 1884 по 1887 г. в Москве был применен железобетон при устройстве плоских перекрытий, сводов, резервуаров. В 1881 г. русский ученый, инженер Николай Аполлонович Белелюбский (1845–1922), провел успешные испытания железобетонных конструкций в России*. В 1891 г. вышел научный труд Д.Ф. Жаринцева «Слово о бетонных постройках», в 1893 г. – «Железобетонные сооружения», что можно считать началом первого этапа в развитии процесса использования железобетона. С конца XIX в. в практику вошел метод расчета бетонных конструкций по допустимым напряжениям, основанный на законах сопротивления упругих материалов. Рис. 2.15. Железобетонный маяк на Ожарской косе, Российская Империя, 1906 г. *В 1903–1906 гг. по проекту русских инженеров А.А. Барышникова и Н.К. Пятницкого на Ожарской косе вблизи г. Николаева был построен первый в мире железобетонный маяк. Конструкция маяка высотой 36 м получилась с уникально тонкой стенкой для своего времени – до 20 см (рис. 2.15). 62
На развитие строительной науки в XVIII–XIX вв. большое влияние оказали достижения в области черной металлургии. С 1735 г. в Англии стали применять каменноугольный кокс для выплавки чугуна, что значительно снизило стоимость его производства. Этот факт, а также то, что у чугуна высокая прочность на сжатие по сравнению с другими строительными материалами, явились причинами использования его с середины XVIII в. в качестве не только материала для декоративных элементов, как это было раньше, но и в качестве конструкционного материала. Чугун стали применять для изготовления металлических деталей и конструкций, работающих преимущественно на сжатие. Из него отливали колонны и сооружали арочные конструкции. Наиболее выдающиеся сооружения из чугуна в Европе того времени: арочные мосты (рис. 2.16) через р. Северн (1777–1779 г.) и р. Уир (1779 г.) в Англии и перекрытие хлебного амбара в Париже (1811 г.). Рис. 2.16. «The Iron Bridge»* – чугунный мост через р. Северн, Англия *Первый чугунный арочный мост в мире, находится под охраной ЮНЕСКО. Построен в 1779 г. по проекту английского инженера-архитектора Томаса Притчарда (1723–1777). В основе конструкции лежат методы, используемые в плотницком деле. Каждый элемент чугунной рамы моста был отлит отдельно и соединялся по принципу «шип – паз» и «ласточкин хвост». 63
В России первой конструкцией из чугуна стали балки перекрытия фамильной башни комиссара Невьянских заводов Никиты Демидова, построенной на Урале в 1725 г. (рис. 2.17). Также известно о строительстве 7-метрового чугунного моста на Златоустовской оружейной фабрике (1815 г.) во второй половине XVIII в. Начало широкому применению чугуна в российском строительстве положил российский инженер-архитектор шотландского происхождения Вильям Гесте* (1763–1832). Получив навыки работы с металлом при строительстве Ижорских заводов, он построил в 1805–1806 гг. первый чугунный мост в Санкт-Петербурге – Бердов мост. В 1806–1820 гг. по его проектам (по системе «из полых чугунных ящиков») строится еще ряд чугунных мостов в Северной столице, в том числе: Зелёный (Полицейский) мост, Красный мост и Поцелуев мост через р. Мойку (рис. 2.18, 2.19). Рис. 2.17. Невьянская башня, г. Невьянск, Свердловская область, Россия *В 1808–1832 гг. В. Гесте руководил проектными и строительными работами в Царском Селе. В 1810 г. после упразднения Комиссии о каменном строении возглавил Строительный комитет. Разработал генеральные планы целого ряда русских городов, в том числе Уфы, Омска, Красноярска и Москвы после пожара 1812 г. 64
Рис. 2.18. Фрагмент рисунка В.И. Гесте «Полицейский мост через Мойку»*, 1805 г. Рис. 2.19. Поцелуев мост в Санкт-Петербурге**, Россия *Полицейский мост – первый транспортный чугунный мост в Петербурге, построен в 1806 г. Идею конструкции В. Гесте заимствовал у американского инженера Роберта Фултона (1765–1815). **Поцелуев мост – однопролетный чугунный мост, перестроен по проекту В. Гесте в 1808–1816 гг. Чугунные элементы моста были изготовлены на уральских заводах Н.Н. Демидова. 65
В 1783–1784 гг. английский металлург Генри Корт (1740–1800) совершил настоящий прорыв в производстве железа, разработав технологические процессы пудлингования* и прокатки стали (рис. 2.20). Одним из самых важных открытий эпохи промышленной революции стало горячее дутье, патент на которое в 1828 г. получил шотландский изобретатель Джеймс Бомон Нилсон (1792–1865). Разработанная им технология подачи в печь подогретого воздуха позволила сократить расход топлива на производство втрое. В 1898 г. английский изобретатель Генри Бессемер (1813–1898) запатентовал новый метод выплавки стали, назвав его «бессемеровским». Вышеперечисленные разработки создали благоприятные условия для активного распространения железа в строительстве. Рис. 2.20. Пудлингова печь на Путиловском заводе в Петербурге, 1869 г. *Пудлингование – металлургический процесс преобразования чугуна в мягкое малоуглеродистое железо. Применялось в России до 1930-х гг. 66
Новые достижения в металлургии позволили реализовать ряд выдающихся по своему конструктивному решению архитектурных проектов. В Российской Империи одним из таких стал Александринский театр с его чугунно-железными перекрытиями зрительного зала и сцены. Строительство театра началось в 1828 г. по проекту архитектора Карло Росси (1775–1849) в рамках реконструкции Аничковской площади. Новаторскую систему металлических конструкций театра (рис. 2.21) К.И. Росси изобрел в содружестве с русским инженером-литейщиком Матвеем Егоровичем Кларком* (1776– 1846). Кровлю театра поддерживают 27 железных с чугунными деталями арочных ферм пролётом 29,8 м. Перекрытие над сценой состоит из треугольных ферм пролётом 10,76 м, опирающихся на чугунные консоли и подкосы. Плафон над залом поддерживают еще 18 ферм. Торжественное открытие нового здания театра в стиле ампир состоялось в 1832 г. Рис. 2.21. Проект К.И. Росси «Александринский театр в Санкт-Петербурге. Продольный разрез», 1829 г. *М.Е. Кларк был смотрителем Санкт-Петербургского чугунолитейного завода, затем директором Александровского литейного завода. В 1830 г. под руководством Кларка был построен один из первых русских пароходов «Нева», а в 1834 г. – первая цельнометаллическая подводная лодка (подводная лодка Шильдера). 67
Также к числу оригинальных металлических сооружений, выполненных из чугуна и железа, стоит отнести конструкцию купола Исаакиевского собора (рис. 2.22) в Петербурге, построенного по проекту архитектора Огюста Монферрана (1786– 1858). Строительство нового собора началось в 1819 г. Желая создать более долговечный и легкий купол, Огюст Монферран предложил коническую и сферическую часть покрытия диаметром 22,15 м изготовить из 24 чугунных ребер двутаврого сечения. Для поддержания наружного медного купола архитектор предусмотрел 48 криволинейных железных ребер, соединенных с конической частью покрытия железными стержнями и образующих треугольные системы. Расчёты купола выполнил начальник инженерного училища Петр Карлович Ломновский (1798–1860). Сооружение купола* было завершено в 1842 г. Рис. 2.22. Схема купола Исаакиевского собора в Санкт-Петербурге *Купол Исаакиевского собора стал третьим куполом в мире после башни Невьянского завода (1725 г.) и купола Майнцского собора (1828 г.), выполненным с применением металлических конструкций и оболочек. 68
Листовое стекло было создано еще в XI в., однако только в конце XIX в. его производство приобрело промышленные масштабы. Причиной этому было изобретение немецким инженером Карлом Вильгельмом Сименсом (1823–1883) в 1858 г. регенеративной стекловарной печи, производившей большое количество стекломассы (позже принцип работы этой печи применили и для изготовления стали). В результате была открыта возможность производства листов стекла длиной до 2 м. Также свой вклад в развитие производства стекла привнес немецкий химик Отто Шотт (1851–1935), создавший многие виды специальных стекол. С этого момента листовое стекло широко распространилось в строительстве. Верхом стекольного производства середины XIX в. стало строительство для Первой всемирной выставки в Лондоне в 1951 г. специального помещения (рис. 2.23), в котором должны были демонстрироваться экспонаты*. Рис. 2.23. «Crystal Palace» на Всемирной выставке в Лондоне, 1851 г. Архитектор Д. Пэкстон *Супруг королевы Виктории, принц Альберт, так определил характеристики к будущему проекту: «здание должно отличаться такой особенностью, которая бы отражала современный уровень развития строительной техники в Англии». 69
Из 233 проектов, предложенных на конкурс, был выбран проект садовода-изобретателя Джозефа Пакстона (1803–1865), уже зарекомендовавшего себя к тому времени как строитель самой большой стеклянной оранжереи в мире. Павильен Д. Пакстона, получивший название «Хрустальный дворец» («Crystal Palace»), был построен в 1850–1851 гг. под руководством инженеров Уильяма Кабитта и Чарльза Фокса из строительной фирмы «Fox and Henderson». Здание из металлических конструкций, покрытое 81 тыс. м2 листового стекла, возвели всего за 6 месяцев благодаря унифицированности его элементов. В итоге «Хрустальный дворец»* (рис. 2.24) был признан шедевром архитектуры, способствовав распространению стеклянных пассажей и сводчатых галерей во всем мире. Рис. 2.24. Строительство «Хрустального дворца» в Лондоне, 1851 г. *«Хрустальный дворец» имел размеры: 564 м в длину, 125 м в ширину и 40 м в высоту. В 1854 г. павильон был перевезен из Гайд-парка в парк Сайденхем, а в 1936 г. сгорел при пожаре. 70
Спустя три года после открытия «Хрустального дворца» в Лондоне, в рамках Первой общегерманской промышленной выставки в Мюнхене, (1954 г., Германия) по проекту архитектора Августа фон Фойта (1801–1870) был построен еще один павильон из чугуна и стекла, названный «Стеклянным дворцом» (рис. 2.25). В России первой постройкой из стекла и металла стало также выставочное сооружение – Морской павильон на Политехнической выставке 1872 г. в Москве (рис. 2.26). Проектом павильона занимались архитектор Ипполит Антонович Монигетти (1819–1878) и знаменитый металлург, инженер Николай Иванович Путилов (1820–1880). В наши дни можно увидеть сохранившийся* «Хрустальный дворец» в Мадриде, построенный в 1887 г. по проекту испанского архитектора Рикардо Веласкеса к выставке тропических растений (рис. 2.27). Рис. 2.25. «Стеклянный дворец» в Мюнхене, Германия, 1854 г. *Также в мире уцелел ряд оранжерей и теплиц, демонстрирующих технические достижения в производстве листового стекла XIX в.: пальмовая оранжерея Ботанического сада в Санкт-Петербурге, оранжерея в брюссельском дворце Лакен, оранжерея Ботанического сада в г. Глазго, Англия, и т.д. 71
Рис. 2.26. Железостеклянный павильон. Открытие Политехнической выставки в Москве 30 мая 1872 г. Рис. 2.27. «Хрустальный дворец» в Мадриде, Испания 72
Новые конструктивные формы С развитием металлургии в XVIII – XIX вв. чугун и сталь быстро начали применяться в строительстве больших сооружений, это, в свою очередь, привело к трансформации конструктивных форм. В частности, деревянные элементы мостовых ферм стали заменять стержневыми металлическими конструкциями, применяя поначалу разработанные ранее для деревянных конструкций системы: многораскосную Кулибина – Тауна и перекрестную Палладио – Лонга. В 1839 г. американский инженер Уильям Гау (1803–1852) разработал оригинальное мостостроительное решение, которое заключалось в том, что деревянные фермы пролета моста упрочнялись поперечными железными стержнями (рис. 2.28). Рис. 2.28. Железнодорожный мост системы Гау через р. Лебяжью, Российская Империя, 1899 г. 73
В Россию проект системы Гау привез американский инженер Джордж Вашингтон Уистлер* (1800–1849), приглашенный в 1840-х гг. для изыскания и строительства первой российской двухпутной железной дороги общего пользования. Система Гау была перепроверена и усовершенствована русским инженером-механиком Дмитрием Ивановичем Журавским (1821– 1891). В 1850 г. Журавский доказал, что чем ближе к опорам моста, тем большая нагрузка возникает на вертикальные тяжи и раскосы, и предложил подбирать различную толщину элементов в зависимости от их расположения**. Таким образом им был разработан первый метод расчета мостовых ферм. В 1851 г. Журавский разработал особо сложный проект 9-пролетного деревожелезного Веребьинского моста, который был успешно сооружен на Николаевской железной дороге в том же году (рис. 2.29). Рис. 2.29. Веребьинский мост по проекту Д.И. Журавского. Николаевская железная дорога, 1860 г. *С 1842 г. Д.В. Уистлер занимался строительными работами в Кронштадте, консультировал строительство моста через р. Северная Двина в Архангельске и стального моста через р. Нева. Главной его работой стало строительство Николаевской железной дороги, связавшей Санкт-Петербург и Москву. **В России сквозные фермы принято называть фермами Гау – Журавского. 74
На основе своих исследований Д.И. Журавский издал книгу «О мостах раскосной системы Гау». Этот труд положил начало теоретическим исследованиям в области мостостроения не только в России, но и во всём мире. Мосты ПетербургскоМосковской железной дороги, построенные по проектам Журавского, стали гордостью русского инженерного искусства XIX в. До середины XIX в., не имея прочной научнотеоретической базы, мосты строили практически эмпирическим путём. В 1856 г. инженер-механик Станислав Валерианович Кербедз построил по методу Журавского железнодорожный Ямбургский мост из сквозных металлических ферм через р. Лугу, ставший первым на Европейском континенте мостом, построенным на теоретических расчётах (рис. 2.30). Рис. 2.30. Железнодорожный мост через р. Лугу, г. Ямбург, Российская Империя, до 1914 г. 75
Попытки заменить деревянные раскосы ферм Тауна и Гау плоскими железными стержнями показали непригодность последних для сжатых элементов конструкции. Началась разработка сложных жестких металлических профилей. Еще в 1822 г. английский архитектор Томас Тредгольд (1788–1829) в своем труде «Практическое сочинение о прочности чугуна и других металлов» высказал предположение о возможности применения двутаврового сечения. В середине XIX в. английский инженер-механик Итон Ходжкинсон* (1789–1861), осуществив ряд систематических опытов, пришел к выводу, что наиболее выгодное сечение чугунной балки – это несимметричная форма, а точнее, двутавровое сечение с неравными полками. В итоге со второй половины XIX в. развернулось активное строительство мостов и перекрытий с применением стержневых металлических конструкций. Рис. 2.31. Чугунный Благовещенский мост** через р. Неву, построенный в 1850 г. по проекту инженера С.В. Кербедза. 1903 г. *Большое значение для развития науки о сопротивлении материалов имели выведенные И. Ходжкинсоном формулы для расчёта сопротивления железных и чугунных колонн. ** Пролетные строения моста состояли из 13 чугунных сборных арок сплошного двутаврового сечения, объединенных поперечными связями. На момент открытия Благовещенский мост являлся самым длинным чугунным мостом в мире (рис. 2.31). 76
Широкое применение стержневые металлические конструкции получили прежде всего в сооружениях железных арочных мостов. Один из первых таких мостов – Аркольский мост, построенный в 1855 г. в Париже по проекту французского инженера Альфонса Одри (1819–1869). Конструкция Аркольского моста (рис. 2.32) была новаторской для Франции: это первый безопорный мост*, выполненный целиком из кованного железа, а не из чугуна. Позже металлические стержневые элементы стали употреблять не только в пролетах, но и в опорах мостов, и в эстакадах железных дорог. Отсутствие широкого стального проката в середине XIX в. привело к созданию большепролетных ажурных конструкций мостов. В 1877 г. французский инженер Густав Эйфель (1832–1923) создал проект моста Марии Пиа через р. Доуро в Португалии с пролетом 160 м (рис. 2.33). Рис. 2.32. Аркольский мост в Париже, построенный по проекту А. Одри *В 1888 г. низкая арка моста, имевшая очень небольшой изгиб, внезапно просела на 20 см. 77
Рис. 2.33. Мост Марии Пиа через р. Доуро в Португалии, построенный в 1877 г. по проекту Г. Эйфеля Рис. 2.34. Арочный мост Гараби* через р. Трюйер во Франции, построенный в 1885 г. по проекту Г. Эйфеля *Виадук Гараби – одно из самых знаменитых инженерных сооружений второй половины XIX в. Представляет собой металлическую сетчатую конструкцию, пересекающую долину на высоте более 130 м, в виде огромной серповидной арки с пролетом в 180 м и высотой 60 м (рис. 2.34). 78
В гражданской архитектуре конструкции сквозного типа, выполненные из металлических стержней, впервые были применены в Российской Империи в 1838 г. при конструировании перекрытий Зимнего дворца над залами Невской анфилады, а также Гербовым и Георгиевским залами (рис. 2.35). Большие пролеты этих помещений, достигающие 21 м, не позволяли применять испытанные до этого тяжелые клепаные балки. Решение было найдено русским инженером-литейщиком Матвеем Егоровичем Кларком (1776–1846). Он также сконструировал треугольные шпренгельные фермы, поддерживающие двускатную кровлю Зимнего дворца. Новаторские металлические фермы* оказались очень рациональными, были высоко оценены и вскоре получили большое распространение за рубежом. Рис. 2.35. Акварель К.А. Ухтомского «Георгиевский зал Зимнего дворца», 1862 г. *В Европе шпренгельные фермы Кларка обычно называют «фермы Полонсо», по имени французского инженера, часто их применявшего в своих постройках. 79
В 1829 г. благодаря исследованиям французского инженера-механика Жана-Виктора Понселе* (1788– 1867) было выяснено, что сталь по сравнению со сварочным железом имеет более высокий коэффициент использования. Этот факт способствовал распространению стальных конструкций в строительстве во всем мире. В России применение стали в качестве строительного материала фактически началось в 1869 г. с замены на Николаевской железной дороге деревянных мостов, построенных в 1840–1850-х гг., железными. К этим работам был привлечен известный ученый в области мостостроения, инженер Николай Аполлонович Белелюбский (1845–1922), который первым отметил высокие качества литого железа по сравнению со сварочным для мостовых конструкций, внедрил его в отечественное мостостроение, а также разработал для него технические условия (рис. 2.36). Рис. 2.36. Стальной железнодорожный мост через р. Обь. Построен в 1893–1897 гг. по проекту Н.А. Белелюбского *Ж.В. Понселе – создатель проективной геометрии, один из основоположников изучения свойства усталости материалов в материаловедении. В 1842 г. – президент Парижской академии наук, в 1857 г. – членкорреспондент Петербургской академии наук. 80
В течение 1869–1872 гг. Н.А. Белелюбский разработал несколько десятков проектов металлических мостов, а также составил к ним проекты по производству работ, внеся ряд нововведений, повышающих скорость и качество монтажа. Среди наиболее выдающихся проектов Белелюбского величайший для своего времени по протяженности и совершенству конструкции Сызранский мост через р. Волгу, двухъярусный мост через р. Днепр около Днепропетровска, Обской мост, связавший ЗападноСибирскую и Средне-Сибирскую железные дороги, и др. Метод расчета отверстий больших мостов, созданный Белелюбским, был принят в практику мостостроения во всем мире. В 1885 г. профессор Н.А. Белелюбский издал составленный им первый в России полный «Курс строительной механики». Рис. 2.37. Железнодорожный мост через р. Белую*, г. Уфа, Российская Империя, 1888 г. *В конструкции моста через р. Белую Н.А. Белелюбский впервые запроектировал свободное опирание поперечных балок на балансиры. Модель этого шарнирного опирания поперечных балок была удостоена медали на Эдинбургской международной выставке 1890 г. (рис. 2.37). 81
Хотя метод подвешивания мостового строения к достаточно прочной нити, работавшей по принципу «гирлянды», был известен давно, железные висячие мосты стали принципиально новыми конструкциями в мостостроении конца XVIII – середины XIX в. В США с 1796 по 1809 г. было возведено около 40 висячих мостов. Первый железный цепной подвесной мост построили в 1801 г. в штате Пенсильвания по проекту американского инженера Джеймса Финли* (1756–1828), длина пролета моста составила 22 м (рис. 2.38). В Англии в 1813 г. английским инженером Самюэлем Брауном (1776–1852) возведен первый пешеходный висячий мост пролетом 32 м, цепи которого состояли из плоских металлических звеньев, соединенных болтами. В 1817 г. С. Браун получил патент на кованые звенья цепи, пригодные для устройства подвесных мостов. В 1820 г. по проекту Брауна был построен цепной мост Union Bridge через р. Твид, его длина составила 137 м.** Рис. 2.38. Проект моста Jacob's Creek в штате Пенсильвания – первый цепной мост в США, построенный по проекту Д. Финли * В 1808 г. Д. Финли получил патент на свою систему цепного висячего моста, а в 1810 г. опубликовал работу «Описание патента цепного моста». **К моменту открытия Union Bridge был самым длинным подвесным мостом из кованого железа в мире. 82
В 1826 г. по проекту шотландского инженера-архитектора Томаса Телфорда (1757–1834) был построен висячий мост пролетом 177 м через Менайский пролив – самый протяженный висячий мост на тот момент (рис. 2.39). Перед началом строительства Телфорд провел испытания сварочного железа на растяжение, которые позволили ему установить, что этот материал при растягивающем усилии, равном половине его предела прочности, перестает «подчиняться» закону пропорциональности Гука и становится текучим. Для цепной конструкции длина Менайского моста оказалась предельной. Преодолеть этот барьер дал возможность железо-проволочный канат, широкое распространение которого стало возможным благодаря крупным сдвигам в металлургии и металлообработке. Рис. 2.39. Мост через пролив Менай, Великобритания, построенный по проекту Т. Телфорда, 1831 г. 83
Переход в мостостроении от цепи к проволочному тросу дал работавшему в США немецкому инженеру Джону Рёблингу* (1806–1869) возможность построить в Бруклине мост с основным пролетом длиной 486 м (рис. 2.40). Возведение Бруклинского моста было закончено в 1883 г. На момент окончания строительства он был самым большим подвесным мостом в мире и первым мостом, в конструкции которого использовались стальные проволочные тросы. Сооружение висячих мостов позволило подойти к решению проблемы максимальной длины пролета, однако на практике первые мосты оказались подвержены волновым колебаниям под действием гравитационных и ветровых динамических нагрузок. В случае же, когда колебания вступали в резонанс с вибрациями конструкции, наступало обрушение. Рис. 2.40. Бруклинский мост – один из старейших висячих мостов в США *Рёблинг, основавший в США предприятие по производству проволочных тросов, вместе с сыном Вашингтоном в середине XIX в. построил еще четыре подвесных моста кроме Бруклинского. 84
Сенсацией стало обрушение в 1850 г. 120-метрового подвесного моста в Анже, Франция, случившееся во время сильного ветра с дождем при прохождении по пролету воинской части (рис. 2.41). По причине хладноломкости в 1905 г. обрушился простоявший до этого 79 лет Египетский мост в Санкт-Петербурге. Разрушение конструкций наступило в момент прохождения по висячему мосту кавалерийского эскадрона. Для увеличения жесткости и уменьшения колебаний висячих мостов их стали усиливать. Однако разработанные мероприятия оказались недостаточными из-за аэродинамической малоустойчивости системы такого типа конструкций. Из-за катастроф приостановилось строительство висячих мостов в России и Европе до тех пор, пока не была решена задача их расчета. Рис. 2.41. Обрушение висячего моста в Анже, Франция, 1850 г. 85
В Российской Империи применение висячих конструкций началось со строительства моста в Екатерингофском парке (рис. 2.42) Санкт-Петербурга инженером Пьером-Домиником Базеном* (1786–1838) в 1823 г. В 1824 г. немецким инженером Вильгельмом фон Треттером (1788–1859) и выпускником Института Корпуса инженеров путей сообщения Василием Александровичем Христиановичем (1803–1847) был возведен Пантелеймоновский цепной 43-метровый мост (рис. 2.43) через р. Фонтанку. Перед началом строительных работ по устройству Пантелеймоновского моста Треттер проводил испытания материалов на прочность, таким образом повлияв на внедрение в русскую практику строительства инженерных методов расчета прочности конструкций. В 1853 г. через р. Днепр в Киеве был построен 6-пролетный висячий Николаевский мост (рис. 2.44) по проекту англо-ирландского инженера Чарлза Блейкера Виньольса (1793–1875). Рис. 2.42. Первый цепной мост в СанктПетербурге. Построен инженером Пьером-Домиником Базеном в 1823 г. * П.Д. Базен вел обширную строительную практику в России, среди его работ устройство Обводного канала в Санкт-Петербурге, постройка шлиссельбургских гранитных шлюзов, возведение зданий Сената и Синода, углубление устьев реки Невы и её каналов и т. д. 86
Рис. 2.43. Литография К.П. Беггрова «Пантелеймоновский мост в Санкт-Петербурге»**, 1822 г. Рис. 2.44. Николаевский цепной мост через р. Днепр в Киеве, построенный в 1853 г. по проекту Ч.Б. Виньолиса ** В 1823–1824 гг. был возведен первый в России транспортный мост цепной системы – Пантелеймоновский. Строительством руководили инженеры В.К. Третер и В.А. Христианович. 87
Еще в начале XIX в. была сделана первая попытка построить железный вантовый мост. Так, в 1817 г. два британских инженера Джеймс Редпат и Джон Браун построили в Шотландии пешеходный вантовый мост King’s Meadows Bridge с пролетом 33,5 м. Новаторское решение конструкции состояло в том, что мостовую ферму поддержали наклонными подвесками, закрепленными на чугунных пилонах. Разработками вантовых мостов занимались и во Франции. В 1823 г. Клод Навье (1785–1836) издал альбом возможных решений висячих мостов. Однако отсутствие комплексных методов расчета вантовых конструкций* делало их весьма ненадежными. Так, в Англии, в 1817 г. обрушение вантового моста через р. Твид произошло всего через 6 месяцев после его открытия. В Германии в 1825 и в 1848 гг. обрушились еще два вантовых моста, после чего сооружение подобных конструкций было прекращено на долгое время. Подобное событие произошло и в России в 1905 г. (рис. 2.45). Рис. 2.45. Обрушившийся в 1905 г. Египетский мост через р. Фонтанку в Санкт-Петербурге 88
Конец XIX в. был отмечен появлением в архитектуре уникальных для своего времени конструкций гиперболоидной формы и металлических сетчатых оболочек. Их изобретателем стал выдающийся ученый, инженер-механик, архитектор Владимир Григорьевич Шухов (1853–1939). Получив патенты на свои конструкции, В.Г. Шухов построил для Всероссийской промышленной и художественной выставки, проходившей в Нижнем Новгороде в 1896 г., 8 павильонов с первыми в мире перекрытиями в виде сетчатых оболочек, первое в мире перекрытие в виде стальной мембраны (Ротонда Шухова) (рис. 2.46) и первую в мире гиперболоидную башню* (рис. 2.47), которые произвели настоящий фурор. Кроме того, Шухов изобрел арочные конструкции покрытий с тросовыми затяжками, которые применил при устройстве арочных стеклянных сводов покрытий над крупнейшими московскими магазинами того времени: Верхними торговыми рядами (ГУМ) и Фирсановским пассажем. Рис. 2.46. Ротонда Шухова с первой в мире стальной мебраной-перекрытием, Нижний Новгород, 1896 г. *В наши дни Шуховская башня признана международными экспертами одним из высших достижений мирового инженерного искусства. 89
Рис. 2.47. Башня В.Г. Шухова на Всероссийской промышленной и художественной выставке в Нижнем Новгороде, 1896 г. Рис. 2.48. Строительство стальных оболочек перекрытий* для металлургического завода в г. Выксе, 1897 г. *В 1897 г. Шухов построил для металлургического завода в г. Выксе цех с пространственно изогнутыми сетчатыми парусообразными стальными оболочками перекрытий двоякой кривизны (рис. 2.48). 90
Подземное строительство В эпоху Великой индустриальной революции XVIII – XIX вв. на новый технический уровень вышло подземное строительство. Развитие механизации и железнодорожного транспорта, появление инженерной геологии, новые открытия в области взрывчатых веществ способствовали развертыванию транспортного тоннелестроения. Три основные группы транспортных тоннелей XIX в.: •судоходные; •железнодорожные*; •городских железных дорог (метрополитенов). Рис. 2.49. Гравюра «Строительство тоннеля Ливерпуль – Манчестер, Эдж-Хилл, Англия», 1831 г. *Первым железнодорожным тоннелем в мире стал Уоппингский тоннель (Wapping Tunnel) в Эдж-Хилл, проложенный в 1829 г. между городами Ливерпуль и Манчестер в Англии. Его протяженность составила 2 км (рис. 2.49). 91
Строительство судоходных тоннелей началось в Европе с середины XVII в. Первым в мире судоходным тоннелем считается тоннель Мальпа Южного канала (Le Canal du Midi) во Франции, построенный в 1681 г. (рис. 2.50) под руководством французского инженера Пьера-Поля Рике (1609– 1680)*. К началу XIX в. во Франции насчитывалось около 40 судоходных тоннелей, в Англии – около 60. В США первый судоходный тоннель был построен в 1818–1821 гг. на Шюйкильском канале в штате Пенсильвания, его длина составила 137 м, ширина – 6,1 м. В 1828 г. в штате Пенсильвания был сооружён второй судоходный тоннель Лебанон длиной 223 м и шириной 5,5 м. Одним из самых протяженных судоходных тоннелей XIX в. можно назвать тоннель Рикеваль на канале Сен-Кантен во Франции. Его длина составляет 5670 м, а диаметр – 8 м. Тоннель построили в 1802–1809 гг. С появлением железнодорожного транспорта объемы строительства судоходных тоннелей значительно сократились. Рис. 2.50. Судоходный тоннель Мальпа на Южном канале во Франции *Лангедокский (Южный) канал – выдающееся сооружение XVII в., находится под охраной ЮНЕСКО. В строительстве канала принимал участие знаменитый французский фортификатор маркиз де Вобан. Судоходный канал длиной 240 км включает в себя 328 гидротехнических сооружений: шлюзы, акведуки, мосты и т. д. 92
В 1858 г. начались работы по сооружению первого железнодорожного тоннеля через Альпы. Руководить масштабным строительством Мон-Сенисского тоннеля пригласили итальянского инженера Жермена Соммейе (1815–1871). Устройство тоннеля вели с двух противоположных сторон: итальянской и французской. Работы осуществлялись в сложных геологических условиях, однако 13-километровый тоннель был проложен с высокой точностью и в итоге открыт в 1871 г. В ходе строительства Ж. Соммейе разработал и запатентовал бурильную пневматическую машину ударного действия (рис. 2.51) для дробления горных пород («Пневматический отбойный молоток Соммейе»), а также применил мощнейшие по тому времени всасывающие аппараты, которые приводились в действие энергией горных рек. Рис. 2.51. Иллюстрация из газеты 1869 г. «Железная дорога через Мон-Сени. Буравильная машина» 93
Успешное завершение строительства Мон-Сенисского тоннеля (рис. 2.52) положило начало сооружению ряда других железнодорожных тоннелей через Альпы: •1872–1881 гг. – строительство Сен-Готардского тоннеля* длиной 15 км в Лепонтинских Альпах в Швейцарии; •1898–1905 гг. – строительство Симплонского тоннеля** протяженностью около 20 км у горного перевала Симплон в Швейцарии и т.д. Всего до Первой мировой войны в Альпах было построено 26 тоннелей. Первый железнодорожный тоннель в Российской Империи был построен в 1862 г. в г. Ковно Ковенской губернии (Литва) длиной 1,28 км. Позднее было проложено еще множество тоннелей на железных дорогах Сибири, Урала, Крыма и Кавказа. Рис. 2.52. Мон-Сенисский тоннель через Альпы *При строительстве Сен-Готардского тоннеля были впервые применены гидравлические бурильные машины вращательного действия, изобретенные немецким инженером Альфредом Брандтом (1846–1899). **Более полувека являлся самым длинным транспортным тоннелем в мире. При строительстве Симплонского тоннеля впервые использовали систему водяного охлаждения. 94
Самым длинным транспортным тоннелем в Российской Империи стал Сурамский тоннель на Кавказе, открытый для движения поездов в 1890 г. Его длина составила 3992 м. Строительством тоннеля руководил инженер Фердинанд Донатович Рыдзевский, до этого уже построивший Севастопольский тоннель в Крыму. Благодаря тому, что бурение производилось с помощью машин, разработанных немецким инженером А. Брандтом, тоннель на Кавказе удалось пробить в сложных геологических условиях всего за 16 месяцев. Сурамский тоннель на протяжении века считался памятником высшему достижению отечественного инженерного искусства XIX в. (рис. 2.53). В США работы по строительству первого железнодорожного тоннеля (Staple Bend Tunnel*) были начаты в 1831 г., а закончены в 1833 г. Его длина 275 м. Это был третий транспортный тоннель, проложенный в США. Рис. 2.53. Фрагмент старинной открытки «Сурамский тоннель. Кавказ» *Железнодорожное движение по Staple Bend Tunnel в штате Пенсильвания было прекращено в 1857 г. Является Национальным историческим памятником США. Вторым старейшим тоннелем в США стал Howard Tunnel также в штате Пенсильвания (открыт в 1838 г.), его длина 84 м, используется до сих пор. 95
Бурный рост городов в XVIII–XIX вв. также способствовал появлению нового вида городского транспорта – метрополитена*. Первая подземная дорога была проложена в Лондоне. Строительство велось в 1860–1863 гг. открытым способом фирмой «Metropolitan Railway» (рис. 2.54). Тоннель мелкого заложения имел длину 3,6 км и обслуживался паровозами. К 1882 г. в Лондоне были созданы еще четыре участка подземной дороги, после чего сеть метрополитена стала быстро расти. С 1890 г. началось строительство тоннелей глубокого заложения. В 1897 г. был построен метрополитен в г. Глазго, Англия. Огромную роль в развитии метрополитенов сыграла электрификация, позволившая перейти с паровой тяги на электрическую, что значительно улучшило эксплуатацию городского подземного транспорта. Рис. 2.54. Строительство лондонского метрополитена в XIX в. открытым способом *Метрополитен (от французского métropolitain – «столичная железная дорога»; английское – underground) – внеуличная городская пассажирская транспортная система с курсирующими по ней маршрутными поездами. В Англии метрополитеном называется только самая первая ветка метро в Лондоне. 96
На Европейском континенте первая городская подземная дорога была открыта в 1896 г. в АвстроВенгерской империи в г. Будапеште. В 1898 г. ввели в эксплуатацию линию метро в Вене. На Американском континенте первая подземная дорога была построена в Нью-Йорке в 1868 г. Позднее был открыт метрополитен в Чикаго (в 1892 г.), а затем и в ряде других крупных американских городов. Прокладка подводных тоннелей оставалась нерешаемой проблемой для инженеров во всем мире вплоть до первой четверти XIX в. Первая попытка построить тоннель под водой (тоннель под р. Темзой в Англии)* была предпринята английским инженером Чарльзом Уайеттом еще в 1810–1811 гг., однако проведенные испытания нового способа строительства (прототип погружного метода) оказались неудачными. Рис. 2.55. Рисунок 1843 г. «Тоннель под Темзой для движения экипажей и пешеходов» *Впервые построить тоннель под Темзой предложил английский инженер Ральф Додд в 1798 г. Затем были попытки инженеров Роберта Вази (1804 г.) и Ричарда Тревитика (1808 г.). 97
Революционным в тоннелестроении стало изобретение английским инженером Марком Изамбардом Брюнелем (1769–1849) чугунного проходческого щита, который он успешно применил для прокладки пешеходного тоннеля под Темзой* длиной около 400 м в 1825–1843 гг. (рис. 2.56). Впоследствии строительство тоннеля Брюнеля дало сильный толчок к строительству подводных пешеходных и транспортных тоннелей во всем мире. Крупнейшим подводным тоннелем к началу XX в. стал тоннель под р. Гудзон в Нью-Йорке, США. Его длина составила около 1700 м. Строительство тоннеля было сопряжено с большими техническими трудностями и продолжалось 26 лет, с 1879 по 1905 г. Благодаря качественному развитию подземного строительства в XVIII–XIX вв. в будущем стала возможна реализация таких проектов, как тоннель под проливом Ла-Манш. Рис. 2.56. Схема устройства тоннеля под Темзой, разработанная М.И. Брюнелем *В 1814 г. Брюнель представил русскому императору Александру I проект тоннеля под Невой, но тот отказался от идеи. Открытие пешеходного тоннеля под Темзой состоялось в 1843 г., а в 1863 г. по нему были пущены поезда. Таким образом, тоннель Брюнеля стал самым старым участком лондонского метро. 98
Образование гражданских инженеров Возросшие темпы строительства в крупных городах эпохи Великой индустриальной революции XVIII – XIX вв. вызвали разделение профессии архитектора на два различных профиля образования: архитектора-монументалиста (художника) и инженераархитектора (гражданского инженера). Старейшим в мире учебным заведением гражданских инженеров (рис. 2.57) является основанная в 1747 г. Национальная школа мостов и дорог в Париже (Франция). Ее создателем был французский инженер-архитектор Жан-Родольф Перроне* (1708–1794). В 1771 г. в Англии появилось Общество гражданских инженеров, организованное английским инженером Джоном Смитоном, который фактически первым в Великобритании употребил термин «гражданский инженер». Рис. 2.57. Здание Национальной школы мостов и дорог в Париже, Франция *Ж.-Р. Перроне совершил прорыв в мостостроении XVIII в., создав новую конструкцию – мост высокой пологости. Его авторству принадлежат проекты мостов: Манте, Трипоре, Пон-Сен-Максанс через р. Уазу, мост Согласия в Париже и др. 99
В 1818 г. в Англии был учрежден Институт гражданских инженеров, который возглавил известный инженер-архитектор Томас Телфорд (1757–1834). Образцом высшего технического заведения в середине XIX в. считалась Центральная школа искусств и мануфактур, учрежденная в Париже в 1829 г. (рис. 2.58). Предназначенная, как писали учредители, «для образования гражданских инженеров, директоров фабрик и заводов, преподавателей прикладных наук и пр., она должна доставлять промышленности людей, способных вносить свет наук физических и естественных в управление этими заведениями и большими общественными работами». В Школе было четыре факультета: металлургии, строительного искусства, механики и химии. Обучение длилось 3 года и было платным. Среди выпускников Школы был знаменитый инженер Александр Гюстав Эйфель* (1832–1923). Рис. 2.58. Здание Центральной школы искусств и мануфактур в Париже, 1875 г. *До строительства Эйфелевой башни А.Г. Эйфель построил несколько сооружений необычной конструкции, в том числе железнодорожные мосты Марии Пи (1877 г.) и Понти-ди-Дон-Луиш I (1886 г.) в Португалии, стал участником Панамского скандала, разразившегося во Франции в конце XIX в. 100
В России во второй половине XIX в. начали осуществлять подготовку инженеров в области гражданского строительства сразу в двух учебных заведениях: архитектурном училище, учрежденном при Академии художеств в 1830 г., и в училище гражданских инженеров, учрежденном в 1832 г. По указу императора Николая I в 1842 г. оба училища были объединены в одно учебное заведение, устроенное по военному образцу – Строительное училище Главного управления путей сообщения и публичных зданий. Лучшие воспитанники училища по результатам испытаний получали звание инженер-архитектора. В 1882 г. училище было переименовано в Институт гражданских инженеров, а выпускникам стали присваивать звание гражданского инженера (рис. 2.59). Рис. 2.59. Нагрудный знак выпускника Института гражданских инженеров 101
В Институте гражданских инженеров в СанктПетербурге (рис. 2.60) преподавали следующие предметы: богословие, математика и теоретическая механика, прикладная механика, геодезия, строительное искусство, гражданская архитектура, составление проектов по части механики, строительного искусства и гражданской архитектуры, начертательная геометрия, рисование и черчение, физика, химия, минералогия и геогнозия в применении к строительной технике, законоведение, преимущественно в применении к строительной и дорожной частям, иностранные языки. В начале XX в. были введены новые предметы: водопроводы, электрическое освещение, задачи по земляным работам и проекты проезжих дорог, эксплуатация железных дорог, санитарное зодчество, аналитическая химия и работы по ней в лаборатории, проекты по устойчивости сооружений, проекты по хозяйственной архитектуре. Рис. 2.60. Здание Института гражданских инженеров в Санкт-Петербурге, построенное в 1882 г. (архитектор И.С. Китнер) 102
Среди известных выпускников Санкт-Петербургского строительного училища: •Рудольф Богданович Бернгард (1819–1887) – профессор, первый директор Института гражданских инженеров, автор ряда зданий и сооружений в Санкт-Петербурге и Москве; •инженер-архитектор Федор Михайлович Вержбицкий (1846 – после 1916) – автор типового проекта воинской церкви, по которому было построено 66 храмов в Российской Империи; •Николай Всеволодович Дмитриев (1856 – после 1936) – главный архитектор Гатчины в 1885–1902 гг., автор проектов многих доходных домов и особняков Санкт-Петербурга; •Василий Герасимович Залесский (1847 – после 1923) – инженер-архитектор, спроектировал в составе компании «В. Залесский и В. Чаплин» системы отопления и вентиляции около 1500 зданий в различных городах Российской Империи; Рис. 2.61. Центральный корпус Политехнического музея*. 1884 г. *Политехнический музей в Москве – один из старейших научно-технических музеев мира, крупнейший технический музей России, создан на основе фондов Политехнической выставки 1872 г. Системы отопления и вентиляции для здания музея в конце XIX в. проектировал инженер-архитектор В.Г. Залесский (рис. 2.61). 103
•Иероним Севастьянович Китнер (1839–1929) – архитектор, профессор, академик Императорской академии художеств. Был помощником архитектора А.И. Штакеншнейдера (1802–1865) при строительстве Николаевского дворца. Основатель и редактор журнала «Зодчий». Автор ряда зданий в Санкт-Петербурге и Москве, в том числе здания Императорского общества поощрения художеств; •Василий Васильевич Попатенко (1841–1920) – инженер-архитектор, автор проектов Пермского городского театра, здания Пермской женской учительской семинарии и ряда других известных зданий в г. Перми; •Николай Владимирович Султанов (1850–1908) – гражданский инженер, искусствовед и историк архитектуры, автор Собора Петра и Павла в Петергофе, частный архитектор Шереметевых, Юсуповых и других дворянских фамилий. Рис. 2.62. Журнал «Зодчий», январь 1901 г. Журнал «Зодчий» – ежемесячный (с 1902 г. – еженедельный) архитектурный и художественно-технический журнал (рис. 2.62), издавался в Санкт-Петербурге с 1872 до 1924 г. 104
Вопросы для самоконтроля 1. Кто и когда изобрел первый паровой одноковшовый экскаватор? 2. Кто и когда первым запатентовал технологию изготовления портландцемента? 3. Кто из российских ученых положил начало теоретическим исследованиям в области мостостроения? 4. Кто из российских ученых первым внедрил литое железо в отечественное мостостроение? 5. Когда были впервые применены в строительстве конструкции гиперболоидной формы и кто их изобретатель? 105
Глава 3. Развитие высотного домостроения в конце XIX – начале XX в. Знаменитый снимок «Lunchtime a top a Skyscraper» (Обед на вершине небоскреба) из серии «Construction Workers Lunching on a Crossbeam» фотографа Чарльза С. Эббетса, сделанный в США на высоте 240 м в 1932 г. 106
Предпосылки к развитию высотного домостроения С конца XIX в. во всем мире появляется тенденция по повышению этажности строящихся гражданских зданий в крупных мегаполисах. Одна из предпосылок к этому – постоянно растущая стоимость земельных участков в крупных городах. Однако до 1880-х гг. строительство зданий выше 6 этажей было редкостью, а возведение строений выше 9 этажей становилось нерациональным. Причиной тому было множество ограничений, возникавших как на этапах проектирования, так и при эксплуатации высотных строений того времени (рис. 3.1). Рис. 3.1. Вид на хлопчатобумажную фабрику в Англии XIX в. 107
Переход к многоэтажному строительству начался с промышленных зданий. Первые попытки увеличить высоту здания за счет внедрения новых конструктивных решений на основе чугуна были предприняты в Англии. Самым известным промышленным многоэтажным зданием стала текстильная фабрика «Филипп и Ли», построенная по проекту Мэттью Боултона (1728–1809) и Джеймса Уатта* (1736–1819) в 1801 г. в Манчестере. Здание размерами в плане 42×14 м имело внутренний каркас из чугунных балок и колонн и состояло из 7 этажей (уникальный случай для того времени). М. Боултон и Д. Уатт (рис. 3.2) назвали свой конструктивный прием «балочное строительство», однако его нельзя было назвать полноценным каркасным строительством, так как большую часть нагрузки все еще воспринимали наружные стены, выполненные из кирпича. Рис. 3.2. Шотландский инженер и изобретатель Джеймс Уатт (1736–1819) *Джеймс Уатт (1736–1819) – шотландский инженер-механик, изобретатель универсальной паровой машины. Ввел первую единицу мощности – лошадиную силу. Исследовательские работы Уатта положили начало промышленной революции. Именем Уатта названа единица мощности – Ватт. 108
Со второй половины XIX в., после создания в 1856 г. английским изобретателем Генри Бессемером нового способа изготовления стали, последняя перестала быть дефицитным материалом и стала стремительно завоевывать рынок строительных материалов. Этому способствовал и значительный прогресс в процессе обработке стали. С 1854 г. во Франции было налажено производство двутавровых балок – первого строго нормированного строительного элемента. В 1845 г. шотландский инженер У. Фейрберн впервые попробовал внедрить кованные двутавровые балки в здание сахаро-рафинадного завода, запроектированного по принципу «балочного строительства». В том же году прокатные двутавровые балки начали применять в перекрытиях жилых домов. Рис. 3.3. Здание фабрики Джеймса Богардуса в Нью-Йорке. XIX в. 109
Решающий шаг в передаче нагрузок с наружных стен на несущий каркас был сделан американским инженером и архитектором Д. Богардусом* при проектировании собственной фабрики в Нью-Йорке, ставшей революционным зданием (рис. 3.3), построенным из железа и стекла в 1848 г. Этот же принцип он применил в 1854 г. при строительстве здания издательства «Харпер энд бразерс» в Нью-Йорке (разрушено в 1925 г.). Пятиэтажное здание имело комбинированный каркас: внутренний из прокатной стали (впервые в США), а наружный из архитектурного чугуна (рис. 3.4 – 3.6). Примененные в строительстве Д. Богардусом методы в дальнейшем легли в основу приемов возведения стальных каркасов первых высотных зданий. Рис. 3.4. Фрагмент гравюры с изображением здания «Харпер энд бразерс». XIX в. *Джеймс Богардус (1800–1874) – американский инженер-изобретатель и архитектор. Богардус популяризировал чугунные конструкции в США для возведения индустриальных и коммерческих зданий как «полностью огнеупорные». Получил патент на архитектурный чугун в 1850 г. 110
Рис. 3.5. Фрагмент гравюры Карла Эмиля Доплере. Вид сечения здания на Клифф-стрит. 1855 г. Рис. 3.6. Фрагмент гравюры с интерьером здания «Харпер энд бразерс». XIX в. 111
Первым небоскребом в мире (рис. 3.7) стало здание Страхового общества – Home Insurance Building (просуществовало до 1931 г.), построенное в 1885 г. в г. Чикаго – крупнейшем промышленном центре США того времени. Высота 10-этажного здания составляла 42 м. Однако в 1891 г. было достроено ещё два этажа, и его высота составила 55 м. Автором проекта первого небоскреба был американский архитектор-градостроитель, инженер Уильям Ле Барон Дженни (1832–1907), окончивший в 1856 г. Центральную школу искусств и мануфактур в Париже. Дженни первому в истории США удалось соединить в одном здании несущий каркас из стали и железа, огнестойкие строительные материалы и высокую этажность. Кроме того, строительство первого небоскреба не было бы возможно без устройства пассажирского лифта*. Рис. 3.7. Первый небоскреб США – Home Insurance Building, 1900 г. *Изобретателем пассажирского лифта, снабженного системой задержки в шахте при обрыве каната, стал американский инженер Элиша Грейвс Отис (1811–1861), основатель компании «Otis». Впервые свое изобретение Э.Г. Отис продемонстрировал на Всемирной выставке в Нью-Йорке в 1854 г. 112
Первым высотным зданием полностью со стальным каркасом стало 11-этажное здание Wainwright Building в Сент-Луисе (рис. 3.8), построенное в 1891 г. американским архитектором Луисом Генри Салливаном (1856–1924) – ярким представителем Чикагской архитектурной школы. В Wainwright Building Салливан внедрил перекрестностеновую конструктивную схему, выполнив наружные стены из кирпича, а внутренний каркас из стали. Также Салливаном впервые в США были сформулированы основные принципы проектирования высотных зданий: • размещение котлов и машин в подземных этажах; • размещение на первом этаже коммерческих предприятий, для обеспечения к ним удобных подходов; • проектирование второго этажа с просторными помещениями и большими световыми проемами; • отведение остальных помещений под офисы с типовой планировкой; • создание верхнего этажа техническим. Рис. 3.8. Wainwright Building в Сент-Луисе, США 113
Самым высоким кирпичным «небоскребом» стало 16-этажное здание Monadnock Building, построенное в 1891 г. в Чикаго (рис. 3.9). Авторами проекта этого здания были архитекторы Даниел Хадсон Бернем и Джон Уилтон Рут. Monadnock Building фактически является последним высотным зданием, выполненным с несущими стенами из кирпича без применения каркаса. С 1891 до 1916 г. в высотном строительстве США происходит переход на значительно более дешевую (в сравнении с перекрестно-стеновой) каркасную систему, в дальнейшем открывшую архитекторам перспективу для увеличения этажности зданий. Рис. 3.9. Monadnock Building, г. Чикаго, США 114
Начиная с 1895 г., метод высотного строительства с применением несущего стального каркаса на клепанных соединениях стал распространятся по всем крупным городам США. Однако к тому времени больше всего небоскребов, построенных таким методом, было именно в Чикаго (рис. 3.10). С тех пор каркасная система зданий надолго получила название «чикагской конструкции». С 1901 г. наметились два пути развития высотного строительства в США: •здания с неполным каркасом, где нагрузка распределяется между внутренним каркасом и наружными несущими стенами; •здания с каркасом типа «Cage» (клетка), где несущий каркас существует независимо от наружных стен, что позволяет выполнять сплошное остекление. Рис. 3.10. Fort Dearborn Building, построено в Чикаго в 1895 г. (снесено в 1957 г.) 115
Очень быстро первый тип высотных зданий был вытеснен вторым, так как он позволял не только уменьшить толщину стен, но и значительно повысить скорость монтажа. Развитию высотного строительства в США способствовало усовершенствование ряда строительных технологий. У инженеров и архитекторов тех времен впервые начинает формироваться понимание о потребности установки и правилах расположения ветровых связей. Кроме того, повышение высотности зданий привело к необходимости разработки и внедрения новых типов фундаментов (рис. 3.11). В зависимости от типа грунтов стали применять плитные фундаменты с общим ростверком из замоноличенных двутавровых балок либо менее распространенные в то время свайные фундаменты. В особо тяжелых геологических условиях применяли кесонное основание. Рис. 3.11. Здание Park Row Building в Нью-Йорке, построено на деревянных сваях в 1899 г. 116
Строительство небоскребов оказало влияние на конструкцию окон. С начала XX в. появляется так называемое «чикагское остекление», когда окно большой ширины расчленяется на три части: огромная глухая средняя часть и две узкие боковые с открыванием. В то же время появились первые стеклянные перегородки. Большое значение в высотном строительстве придавалось огнестойкости материалов (особенно после разрушительного пожара в Чикаго в 1871 г.). По этой причине в то время основным облицовочным материалом снаружи и внутри зданий была керамика. Кроме того, несмотря на трудоемкость армирования, для отделки применяли натуральный камень и кирпич (рис. 3.12). Рис. 3.12. Marquette Building в Чикаго, построено в 1895 г. 117
Высотное строительство в Нью-Йорке Несмотря на то, что первые небоскребы появились в Чикаго, в первой трети XX в. именно в Нью-Йорке начался бум высотного строительства. Дело оказалось в особенностях геологии. Гранитное основание Нью-Йорка в отличие от болотистой почвы Чикаго позволило строить там более высокие здания при значительно меньших затратах на устройство фундаментов (рис. 3.13 – 3.15). Гордостью Нью-Йорка в начале XX в. стало 29-этажное здание Park Row Building (см. рис. 3.13), построенное в 1899 г. по проекту архитектора Р.Х. Робертсона. Высота здания составила 119 м – это был высочайший небоскреб в мире до 1908 г. Рис. 3.13. Строительство Park Row Building в конце XIX в. 118
Рис. 3.14. Flatiron Building – 22-этажное здание, построенное в 1902 г. Рис. 3.15. Небоскреб Singer Building. Снесен в 1968 г. 119
В 1908 г. на углу Бродвея и Либерти Стрит был построен новый высотный рекордсмен – 47-этажный небоскреб Singer Building (см. рис. 3.15). Его высота составила 186 м. Проект здания разработал известный американский архитектор Эрнест Флэгг. С начала XX в. цены на земельные участки и офисные помещения в Нью-Йорке значительно подорожали. К тому моменту в США развернулась настоящая гонка в высоту среди строящихся зданий*. Небоскреб Singer Building пробыл самым высоким зданием всего 1 год. В 1909 г. над городом на 213 м возвысился 50-этажный небоскреб Metropolitan Life Insurance Tower (рис. 3.16). С каждой из 4 сторон башню украсили часами с 8-метровым циферблатом. Рис. 3.16. Небоскреб Metropolitan Life Insurance Tower, построен в 1909 г. *Если в 1890 г. в Нью-Йорке было лишь 6 зданий выше 10 этажей, то уже к 1910 г. их стало 538. 120
Metropolitan Life Insurance Tower оставалось в статусе высочайшего здания до 1913 г., уступив 57-этажному небоскребу высотой 241 м – Woolworth Building. Архитектором здания был Кэсс Гильберт (1859–1934), работавший по заказу Фрэнка Вулверта – владельца крупнейшей американской сети розничной торговли начала XX в. Изза архитектурной схожести с европейскими готическими соборами Woolworth Building прозвали «собором торговли». Среди технических новшеств, которыми оснастили этот небоскреб, были скоростные лифты, система полного кондиционирования воздуха, электрическое освещение и телефонные линии (рис. 3.17 – 3.18). В 1913 г. в Нью-Йорке возвели грандиозное здание Manhattan Municipal Building. Высота небоскреба, построенного по проекту фирмы «McKim, Mead & White», составила 177 м, а суммарная площадь внутренних помещений – более 60 тыс. м2 (рис. 3.19). Рис. 3.17. Строительство Woolworth Building в Нью-Йорке, начало 1910-х гг. 121
Рис. 3.18. Woolworth Building в Нью-Йорке, США Рис. 3.19. Строительство Manhattan Municipal Building в Нью-Йорке, США 122
Постепенное увеличение плотности застройки городов высотными зданиями привело к нарушению инсоляции и аэрации улиц. В связи с этим впервые в США в 1916 г. был принят муниципальный закон и введены нормы, регламентирующие соотношение высоты здания и ширины прилегающих улиц. Кроме того, согласно этим нормам, чем больше здание сужалось к вершине, тем выше оно могло быть при прочих равных градостроительных и объемно-планировочных условиях. Вследствие этого у большинства небоскребов второй половины 1910-х гг. присутствует ступенчатая конфигурация. Одним из таких высотных зданий в США стал 30-этажный небоскреб Fisher Building, построенный в 1928 г. в г. Детройте (рис. 3.20). Еще одно знаменитое здание ступенчатой конфигурации – 320-метровый небоскреб Chrysler Building в Нью-Йорке, возведенный по проекту архитектора Уильяма ван Элена в 1930 г. для компании «Крайслер» (рис. 3.21). Рис. 3.20. Небоскреб «Fisher Building»*, г. Детройт, 1928 г. *Небоскреб Fisher Building – исторический памятник Детройта, высота 149 м, построен французским архитектором Джозефом Натаниэлем из архитектурного бюро Альберта Кана для американских магнатов братьев Фишеров в 1928 г. 123
Рис. 3.21. Chrysler Building в Нью-Йорке, США Рис. 3.22. Empire State Building в Нью-Йорке, США 124
Рекорд высоты небоскреба Chrysler Building продержался всего несколько месяцев. Уже в 1931 г. было введено в эксплуатацию 102-этажное здание высотой 381 м – Empire State Building (рис. 3.22). Проект самого высокого небоскреба Нью-Йорка разработала фирма «Shreve, Lamb and Harmon», а главным подрядчиком строительства была фирма «The Starrett Brothers and Eken». Изначально планировалось построить здание с плоской крышей под площадку для дирижаблей, но впоследствии от этой идеи отказались. В начале 1950-х г. на здании была установлена телевизионная антенна, и в итоге суммарная высота здания составила уже 448 м. Более 40 лет Empire State Building оставалось самым высоким зданием в мире. На момент строительства (рис. 3.23) в нем был достигнут наивысший предел несущей способности стального рамного каркаса. Рис. 3.23. Строительство небоскреба Empire State Building* в Нью-Йорке, США. 1929–1931 гг. *После масштабной реконструкции 2009–2012 гг. здание «Эмпайр Стейт Билдинг» стало мировой экологической иконой, оно имеет сертификат LEED Gold, а некоторые его помещения – сертификаты LEED Platinum. 125
Организация строительных работ при возведении первых небоскребов в США Основой всех небоскребов Америки первой половины XX в. является стальной каркас. Во времена развития высотного строительства в США сборка стального каркаса была самым опасным и сложным этапом строительства. Именно качество и скорость сборки каркаса определяли, будет ли проект реализован в срок и в рамках бюджета. Самыми важными профессиями при строительстве первых небоскребов в США были профессии клепальщиков* и работников крановых бригад. Клепальщики работали командами (рис. 3.24) из четырех человек, и стоило одному из бригады не выйти на работу, на строительную площадку не выходил никто. Рис. 3.24. Работа бригады клепальщиков в Нью-Йорке, 1930-е гг. *Зарплата клепальщика за рабочий день в начале XX в. была 15$ – больше, чем у любого квалифицированного рабочего на стройке. Клепальщики не выходили на работу в дождь, ветер или туман и не числились в штате подрядчика. 126
В 1930-е гг. монтаж стального каркаса в США велся с минимальным обеспечением безопасности. Не имея строительных касок, стоя на помосте из досок или просто на стальных балках, рабочий бригады клепальщиков (его называли «повар») разогревал мехами в угольной печи заклепки – стальные цилиндры 10 см в длину и 3 см в диаметре. Когда заклепка прогревалась до нужной температуры, рабочий передавал ее броском на расстояние до 30 м. Задачей другого рабочего из бригады клепальщиков («вратаря») было поймать раскаленную болванку весом в 600 г с помощью обычной консервной банки. Как только «снаряд» был пойман, в дело включались «стрелок» с отбойным молотом и «упор» со стольным стержнем в руках. Их задача состояла в том, чтобы успеть расклепать болванку в отверстии, пока она не остыла. И так сотни раз за рабочий день* (рис. 3.25). Рис. 3.25. Бригада клепальщиков монтирует стальной каркас, Нью-Йорк, США, 1930-е гг. *Лучшая бригада проделывала эту операцию свыше 500 раз за день, средняя – около 250 раз. 127
Каркасы небоскребов состояли из сотен стальных профилированных балок (beams) длиной в несколько метров и массой в несколько тонн. В силу того, что вся земля в центре американских городов была муниципальной, устраивать временный склад материалов было невозможно. Более того, типоразмеров балок было настолько много, что попытка организации временного склада на одном из смонтированных этажей могла привести к большой путанице и срыву сроков строительства. Поэтому весь монтаж осуществлялся непосредственно с подвозящих машин. Заказ на стальные балки и колонны отправляли на завод за несколько недель до монтажа, а затем, получив доставку, разгружали в строгой последовательности, регламентированной проектом (рис. 3.26). Рис. 3.26. Монтаж стального каркаса, Нью-Йорк, США, 1930-е гг. 128
Монтаж стального каркаса осуществляли при помощи деррек-крана с подвижной стрелой и электрической лебедки (рис. 3.27). Единственным ориентиром для монтажников служил удар колокола, подаваемый подмастерьем по сигналу бригадира, находящегося вместе со всей бригадой несколькими этажами выше. Один удар означал включение мотора лебедки, второй удар – выключение. Одновременно каркас монтировали сразу несколько бригад клепальщиков с отбойными молотами. Риск не услышать удар колокола и нарушить ход монтажа был очень велик. Тем не менее монтажникам удавалось устанавливать по сотне балок каркаса в день с точностью до 2–3 мм. Благодаря храбрости и виртуозной работе этих людей в США ежегодно «вырастали» самые высокие здания мира (рис. 3.28 – 3.29). Рис. 3.27. Работа крановой бригады, Нью-Йорк, США, 1930-е гг. 129
Рис. 3.28. Работы на высоте, Нью-Йорк, США, 1930-е гг. Рис. 3.29. Фотограф Чарльз С.Эббетс, запечатлевший процесс монтажа металлических каркасов небоскребов в Нью-Йорке, 1932 г. 130
Вопросы для самоконтроля 1. Благодаря каким техническим открытиям появилась возможность строить первые многоэтажные здания? 2. Кто изобрел безопасный пассажирский лифт? 3. Какое здание принято считать первым небоскребом? 4. Какие типы каркасов имели первые небоскребы в США? 5. Какие профессии считались самыми важными и опасными при строительстве первых высотных зданий в США? 131
Глава 4. Развитие науки и производства в области строительства в эпоху индустриализации в СССР 132
Государственный план по электрификации России Основой индустриализации нашей страны в начале XX в. стала реализация Государственного плана электрификации России (ГОЭЛРО), утвержденного правительством в 1920 г. В начале XX в. в России так же, как и в странах Запада, развивалась электроэнергетика: в крупных городах появлялись первый электротранспорт и электроосвещение, в промышленность внедрялся электропривод. До начала Первой мировой войны Россия была на 4-м месте в мире по объему производства электроэнергии*, но уровень потребления её на душу населения был одним из самых низких в Европе (рис. 4.1). Рис. 4.1. Схематическая карта электрификации России*, 1921 г. *В 1913 г. в России производили 2,5 млрд кВт·ч , а в США – 26 млрд кВт·ч , в Германии – 8 млрд кВт·ч, в Великобритании 3 млрд кВт·ч, при этом в России в среднем приходилось всего 14 кВт·ч на человека, а в США – 236 кВт·ч на человека. 133
С 1914 г. темпы строительства электростанций и прокладки линий электропередач в стране стремительно снижались. Положительные тенденции наметились только в 1918 г., когда впервые в истории России был учрежден центральный орган руководства энергетическим строительством страны – Электрострой, одновременно с ним был образован ЦЭС (Центральный электротехнический совет), в состав которого вошли крупнейшие российские энергетики. При ЦЭС было организовано Бюро по разработке общего плана электрификации страны. В 1920 г. утвержден разработанный Комиссией ГОЭЛРО Государственный план электрификации России, ставший к тому же первым после Октябрьской революции 1917 г. перспективным планом развития экономики. Рис. 4.2. Учёный-энергетик, академик, деятель революционного движения в России Глеб Максимилианович Кржижановский (1872–1959) *Комиссию ГОЭЛРО возглавил Г. М. Кржижановский – инженер-энергетик, работал в концерне «Сименс», руководил в 1910-х гг. строительством электростанции в Подмосковье, директор электростанции «Электропередача» в 1912–1922 гг. В 1915 г. выступил с докладом, содержавшим принципы энергостроительства, ставшие в дальнейшем основой плана ГОЭЛРО (рис. 4.2). 134
С 1921 г. в стране развернулась «стройка века». За 10–15 лет планировалось построить 30 электростанций общей мощностью 1,75 млн кВт·ч. Кроме того, необходимо было возвести ряд предприятий, которые бы обеспечивали строительные площадки и новые объекты энергетики всем необходимым (рис. 4.3). Комиссия ГОЭЛРО была упразднена в 1921 г., а на ее основе создана Государственная общеплановая комиссия – Госплан, руководивший в течение нескольких десятилетий всей экономикой страны. Уже к 1931 г. план был выполнен, в эксплуатацию ввели 20 тепловых и 10 гидроэлектростанций, обеспечивающих суммарную мощность в 2,56 млн кВт·ч. Кроме того, к 1934 г. был построен ряд крупных предприятий, таких как «Электрозавод» и «Динамо», производящих оборудование для электростанций. В итоге в 1935 г. энергетика СССР заняла третье место в мире, уступив только США и Германии. Рис. 4.3. Открытие Шатурской ТЭС. Московская губерния, 1925 г. Фото А. Шайхета *К 1932 г. производство электроэнергии в России составило 13,5 млрд кВт·ч , что превысило объем 1913 г. почти в 5,5 раз. 135
Создание промышленной базы страны Процесс развития индустриальной базы России был инициирован еще в конце XIX в. Однако его прервали разразившийся экономический кризис, война и революции. Итогом этого стало серьезное отставание российской экономики от зарубежных стран в первые десятилетия XX в. Правительство СССР выбрало цель – повысить экономический уровень за счет создания в короткие сроки новой мощной промышленной базы страны. Запущенный заново процесс индустриализации был поделен на два плановых этапа: 1) реконструкция и переоснащение существующих предприятий; 2) строительство и запуск новых объектов промышленности (рис. 4.4). Рис. 4.4. Строительство завода «Уралмаш», г. Свердловск, 1931 г. 136
Промышленное строительство в СССР в эпоху индустриализации осуществлялось в рамках пятилетних программ, разработанных правительством и утвержденных Госпланом. Итоги промышленного строительства первых «пятилеток»: 1. 1928–1932 гг. – в стране была создана промышленная база из 1500 предприятий, среди которых: Магнитогорский металлургический комбинат (рис. 4.5), Сталинградский тракторный завод, Челябинский тракторный завод, Уральский завод тяжелого машиностроения, Горьковский автозавод и др. Кроме того, были введены в эксплуатацию новые электростанции, в том числе ДнепроГЭС – на тот момент третья по мощности электростанция в мире (рис. 4.6). 2. 1933–1937 гг. – с целью повышения производительности труда на производствах внедрили социалистические соревнования, по всей стране начались стахановские движения*. За вторую «пятилетку» было построено около 4500 предприятий. Рис. 4.5. Строительство Магнитогорского металлургического завода, 1930-е гг. *Данное движение началось в результате широкого распространения в прессе информации о донецком шахтере Алексее Стаханове, который за одну рабочую смену добыл угля в 14,7 раз больше дневной нормы. 137
Среди введенных в эксплуатацию промышленных объектов второй «пятилетки» были: Ленинградский металлургический завод, Ленинградский дизелестроительный завод «Русский дизель», завод «Электросталь» в г. Ногинске, Тульский металлургический завод, Московский сталелитейный завод «Серп и молот» и др. 3. 1938–1942 гг. (пятилетка прервана Великой Отечественной войной в 1941 г.) – предвоенный период характеризуется повышением качества продукции, внедрением комплексной механизации, развертыванием химической и оборонной промышленности; построено около 2900 крупных предприятий, в том числе Кемеровский коксохимический завод, Запорожский коксохимический завод, «Азовсталь», «Запорожсталь», Криворожский комбинат, Ново-Тагильский комбинат, Амурский завод, Петрово-Забайкальский завод и др. Рис. 4.6. Строительство машинного зала ДнепроГЭС, 1930 г. 138
За первые 12 лет индустриализации в СССР в общей сложности было построено около 8900 новых промышленных предприятий, введено в эксплуатацию десятки электростанций, проложено сотни километров железных и автомобильных дорог, построено новое жилье, шахты, метрополитен, Беломоро-Балтийский канал и прочее. Такие масштабы строительства было бы невозможно реализовать без самоотверженного (зачастую принудительного*) труда русского народа (рис. 4.7). Благодаря его подвигам к началу Великой Отечественной войны нашей стране удалось стать мощным аграрно-индустриальным государством, вооруженным собственными высококвалифицированными инженерными кадрами, независимым от импорта продукции, экономически и технически развитым. Рис. 4.7. Советский плакат «Пятилетку в 4 года выполним!». Художник В.С. Иванов, 1948 г. *С 30-х гг. XX в. в исправительно-трудовых лагерях по системе ГУЛаг содержалось большое число квалифицированных технических специалистов, труд которых жестоко эксплуатировался на главных стройках России до 1960 г. Среди советских ученых, прошедших через систему ГУЛага, были С.П. Королев, А.Н. Туполев, Н.И. Вавилов. 139
Индустриальное жилищное строительство Проблема недостаточной обеспеченности населения жильем в России возникла еще в 1860-х гг., когда в результате отмены крепостного права в крупные города хлынули обезземеленные крестьяне. Однако особо остро жилищный вопрос встал уже после Октябрьской революции 1917 г., вызванный на этот раз экономическим кризисом, войной и революцией*. С 1918 г. в России масштабно развернулось массовое переселение и уплотнение, в этом же году были приняты первые санитарные нормы по жилым площадям. В 1918–1920 гг. появляются первые проекты коммунальных домов и коллективных садов, навеянные идеями английского урбанистаутописта Эбенизера Говарда (1850–1928) (рис. 4.8). Рис. 4.8. Диаграмма из книги Э. Говарда «Города-сады будущего» *30 октября 1917 г. вышло постановление НКВД «О правах городских самоуправлений в деле регулирования жилищного вопроса», 20 августа 1918 г. Президиум ВЦИК издал декрет «Об отмене частной собственности на недвижимость в городах». 140
С принятием в 1921 г. Новой экономической политики (НЭП) жилищный передел был свернут, взамен ему пришла «новая жилищная политика». В 1922 г. был принят закон «О праве застройки», способствовавший оживлению строительства частных домов. В 1924 г. законодательно закрепились формы жилищных товариществ. С 1920-х гг. жилищное строительство в России главным образом характеризовалось экономией, удовлетворением гигиенических требований и утилитаризмом. Новые жилые дома в тот период строились преимущественно в рабочих поселках и представляли собой малоэтажные деревянные дома на несколько квартир, лишенные каких-либо коммунальных систем, кроме электричества (рис. 4.9). Строительство таких домов осуществлялось исключительно ручным трудом с редкими случаями применения механизации. Рис. 4.9. Проект 2-этажного дома на 4 квартиры с участками «Жилище для пролетариев». Архитектор М. Тверской, 1920 г. 141
В середине 1920-х гг. ситуация с жильем в промышленных центрах оставалась катастрофической. Проблему попытались решить внедрением массового жилья. С этой целью еще в 1922 г. был создан ряд строительных обществ, одним из которых стало акционерное общество «Стандарт» (рис. 4.10), задача которого заключалась в разработке проектов дешевых жилых домов, отвечающих последним требованиям техники и гигиены. Главным архитектором общества был гражданский инженер, бывший архитектор Московского почтамта Александр Александрович Андреевский (1880–1927), проектное бюро общества возглавлял архитектор, академик Императорской Академии художеств Роман Иванович Клейн (1858–1924), с 1924 г. эту должность занимал архитектор Леонид Александрович Веснин (1880–1933). Рис. 4.10. Строительство Мечетинского элеватора ОАО «Хлебопродукт» в Ростовской области по проекту АО «Стандарт», 1920-е гг. 142
Одним из первых примеров массового индустриального строительства в СССР стал рабочий поселок при текстильной фабрике в Ивановской области, проектированием и строительством которого в 1924–1925 гг. занималось московское акционерное общество «Стандарт». Поселок, оборудованный системами водоснабжения и канализации (рис. 4.11), был рассчитан на 8 тысяч жителей и состоял из двухэтажных домов и нескольких общественных зданий, к проектированию которых привлекли архитектора Г.Г. Павина. Проекты массовых жилых домов поселка разрабатывали архитектор О.А. Вутке и инженер А.К. Говве. Они выбрали за основу своих разработок фахверковую конструкцию, из которой создали систему облегченного деревянного каркаса для стандартизированных многоквартирных жилых домов (рис. 4.12 – 4.13). Рис. 4.11. Первый рабочий поселок в Иваново, 1924–1925 гг. 143
Рис. 4.12. Дома рабочих завода АМО «ЗиЛ», Тюфелева роща, г. Москва, 1923 г. Архитектор И.В. Жолтовский Рис. 4.13. Общий вид жилого дома на Новинском бульваре*, г. Москва. 1928–1930 гг. Архитекторы М. Гинзбург, И. Милинис, инженер С. Прохоров *Жилищное строительство 1920-х гг. носило экспериментальный характер. В то время лучшие советские архитекторы вели поиски новых типов жилья (дома-коммуны) и экономичной жилой единицы для массовой застройки рабочих поселков и соцгородов. 144
В первые годы после начала строительства рабочий поселок с фахверковыми домами в Иваново считали образцово-показательным проектом, за ним закрепилось название «Первый рабочий поселок» (рис. 4.14). Однако на практике выяснилось, что качество строительства было очень низким, бытовые удобства – недостаточными, а сам проект – экономически несостоятельным. Тем не менее часть домов, построенных в 1920-х гг., эксплуатируется до сих пор. В 1930-х гг. в СССР произошел практически полный отказ от индивидуального жилищного строительства, в стране развернулась массовая застройка типовым жильем. Одной из предпосылок к этому стала поездка делегации из представителей советских строительных ведомств в 1927 г. в Германию с целью изучения зарубежного опыта в области индустриального строительства. Рис. 4.14. Жилой дом* на 8 квартир в «Первом рабочем поселке», г. Иваново *Малоэтажные жилые дома «Первого рабочего поселка» стали первым примером массового индустриального строительства в СССР. Кроме выразительной архитектуры фасадов дома отличались оригинальностью конструктивного решения и большой степенью стандартизации деталей. 145
Итогом этой поездки стала вербовка иностранных специалистов, одним из которых был немецкий архитектор-градостроитель Эрнст Май (1886– 1970), уже известный к тому времени в Германии проектами застройки рабочих поселков (Praunheim, Westhausen, Lindenbaum, Rirdhof-West и др.) в рамках инициированной им программы жилищного строительства «Новый Франкфурт» (рис. 4.15). С 1930 г. Э. Май читал в СССР лекции* и консультировал по вопросам рационализации жилищного строительства на примере Германии. В то же время с немецким архитектором был заключен контракт и организовано «Проектно-планировочное бюро по строительству новых городов и поселков». Бригада Мая, состоявшая из 17 немецких инженеров, за несколько месяцев разработала в СССР схемы застройки двух десятков соцгородов: Орска, Новокузнецка, Щегловска, Ленинска, Прокопьевска, Магнитогорска, Сталинграда и др. Рис. 4.15. Застройка поселка Праунхайм (Siedlung Praunheim). Франкфурт-на-Майне, Германия. Автор проекта архитектор Э. Май. 1929–1931 гг. *В прессе сохранились упоминания, что немецкий архитектор критиковал СССР, указывая на «казарменный тип» построек и сезонный характер капитального строительства. 146
Однако полноценной реализации этих проектов не получилось. Одним из первых городов, который должен был возводиться в соответствии с идеями Э. Мая, был Магнитогорск (рис. 4.16). Но к тому времени, когда немецкий архитектор подписал контракт, город уже вовсю застраивался. Ограниченные технические возможности, суровый климат, постоянная критика со стороны советских экспертов и прессы*, идеологические требования, урезание бюджета в угоду расширения индустриальной базы и недоверие властей вынудили Э. Мая покинуть СССР через 3 года. Ему так и не удалось повторить свой германский опыт в нашей стране. Идея создания в СССР современных прогрессивных городов из-за отсутствия средств закончилась массовым строительством бараков (рис. 4.17, 4.18). Рис. 4.16. Схема застройки г. Магнитогорска, разработанная бригадой Эрнста Мая в 1930 г. *Через год после отъезда Э. Мая из СССР в журналах печатали разоблачительные статьи: «Если детально ознакомиться с этими работами, то в них проводится одна и та же идея плана: город решается стандартно. Правильно задуманная организация города… имеет весьма неприятное планировочное отличие в виде штампованных стандартных элементов, повторяющихся бесконечное число раз в зависимости от величины города…» 147
Рис. 4.17. Бараки рабочих «Уралмашстроя», г. Свердловск, начало 1930-х гг. Рис. 4.18. Барак для строителей завода «Уралмаш» изнутри, г. Свердловск, 1930-е гг. 148
Рис. 4.19. Схема планировки соцгорода Нижне-Курьинска (Закамск)*, разработанная немецким архитектором Ханнесом Мейером в 1932 г. Рис. 4.20. «Маленький Берлин» – ул. Фрунзе, Соликамск. Здания построены в 1950-е гг. по проекту Ф. Тольцинера – выпускника школы Баухаус, руководителя реставрационных работ в г. Соликамске *В 1930 г., спасаясь от наступающего фашизма в Германии, в СССР прибыли директор прогрессивной немецкой архитектурной школы «Баухаус» Ханнес Мейер и его 7 учеников (Бела Шефлер, Филипп Тольцинер и др.), объединившихся под названием «Красная бригада Баухауса». Х. Майер в 1932 г. разработал проект (рис. 4.19) города-спутника Перми – Закамска (Нижне-Курьинск). На рис. 4.20 представлены здания, построенные в 1950-х гг. в городе Соликамске. 149
В конце 1920-х – начале 1930-х гг. в силу экономических и внутриполитических процессов в СССР наступил период снижения финансирования гражданского строительства. Результатом этого стало очередное стремление в проектировании к удешевлению и рационализации. В строительстве возникла острая необходимость технического усовершенствования конструкций и методов производства работ. В 1932 г. вышло постановление Моссовета «О типе жилого дома» для муниципального жилищного строительства на территории г. Москвы. С этого момента творческое проектирование фактически слилось с практическим строительством. Руководство страны активно требовало от архитекторов* сконцентрироваться на рациональных объемно-планировочных решениях жилых домов, а не на внешней архитектурной составляющей зданий (рис. 4.21). Конец 1930-х гг. стал периодом интенсивного поиска новых типов квартир для массового строительства. Рис. 4.21. Жилой дом на Можайском шоссе, г. Москва. Архитекторы: С.А. Ильинская, Ф.О. Ревенко, Е.А. Чеботарева. 1937 г. *Разработкой новых проектов жилых домов занимались специалисты ведущих советских архитектурных мастерских, во главе которых стояли такие мастера своего дела, как: Виктор Александрович Веснин (1882– 1950), Моисей Яковлевич Гинзбург (1892–1946), Пантелеймон Александрович Голосов (1882–1945), Иван Владиславович Жолтовский (1867–1959) и др. 150
В 1936 г. вышло Постановление Правительства об упорядочивании и удешевлении строительства, что, по сути, стало главной предпосылкой для становления массового типового жилищного проектирования и строительства в СССР. Во второй половине 1930-х гг. во многих городах России появились первые стандартизированные дома (рис. 4.22). В 1940 г. правительством был обозначен курс на строительство 1–2-этажных жилых домов в городах и рабочих поселках из местных строительных материалов. С началом эвакуации во время Великой Отечественной войны на востоке страны был построен ряд поселков из стандартизированных домов. Но настоящий расцвет типового жилищного строительства наступил уже только по окончании войны. Рис. 4.22. Жилой дом Московском шоссе, г. Москва, 1937–1940 гг. Архитекторы: А.И. Гегелло, С.В. Васильковский 151
Послевоенные годы стали новым этапом развития жилищного строительства в нашей стране. Во второй половине 1940-х гг. формируется серия проектов типовых домов (серия 201) архитектора С.А. Маслиха*, рекомендуемая к строительству Комитетом по делам архитектуры (рис. 4.23). Каждый проект серии имел два архитектурных решения фасада, а также рассматривал варианты печного или центрального отопления. Кроме рабочих чертежей и смет серия 201 содержала описание типовых технологических операций для проведения строительных работ индустриальными методами. Несмотря на то, что типовые серии были разработаны практически каждым крупным бюро, наиболее распространенной стала именно 201-я серия. Это произошло благодаря большому разнообразию входящих в нее типов домов, из которых можно было достаточно легко проектировать целые кварталы или поселки, не нарушая целостности решения Рис. 4.23. Проекты типовых домов, разработанные архитектором С.А. Маслихом*, 1947 г. *Сергей Александрович Маслих (1901–1991) – советский архитектор, представитель конструктивизма. Работал в мастерской братьев Весниных, участвовал в проектировании Днепростроя. По проекту С.А. Маслиха было построено здание Дома Советов в Кабардино-Балкарии. 152
В 1950 г. вышло очередное Постановление Правительства о необходимости снизить стоимость строительства. В результате проекты типовых серий были пересмотрены и избавлены от «излишнего» оформления фасада, а также части балконов, крылец и отдельных выходов на улицу из квартир первого этажа. Образцом применения типовых проектов стала комплексная застройка для автозавода имени Лихачева в Коломенском поселке под Москвой. Стены типовых жилых домов выполнили из шлакобетонных блоков, дополнительно обложив рядом кирпича, и оштукатурили. Разработкой планировки кварталов занимался лично С.А. Маслих. С тех пор во многих городах СССР была выполнена комплексная застройка типовыми жилыми домами по проектам 201-й серии С.А. Маслиха (рис. 4.24 – 4.26). Рис. 4.24. Угловой дом типового проекта 1-201-18 архитекторов С.А. Маслиха и М.Н. Слотинцевой, г. Березники, конец 1940-х гг. 153
Рис. 4.25. Комплексная застройка рабочего поселка завода АМО «ЗиЛ», 1947 г. Рис. 4.26. Комплексная застройка поселка Ворошиловского р-на в г. Сталинграде, 1948 г. 154
С целью снижения себестоимости строительства и увеличения объемов ввода жилья в эксплуатацию в 1947 г. в Академии архитектуры СССР начали вести разработки крупнопанельного домостроения. В 1951 г. Управление по делам архитектуры принимает новый курс на увеличение этажности и повышение плотности застройки. Этот факт стал одной из причин, почему от застройки по серии 201 постепенно отказались. Во второй половине 1950-х гг. выходит ряд постановлений правительства «Об устранении излишеств в проектировании и строительстве», «О развитии жилищного строительства в СССР» и др. Эти документы стали началом перехода к новой жилищной политике в стране, отныне основанной на промышленном домостроении. Рис. 4.27. Первый каркасно-панельный дом в Москве. Построен по проекту инженеров Г. Кузнецова, Б. Смирнова, Н. Морозова и др. в 1948 г. 155
Первый в СССР 4-этажный каркасно-панельный дом (рис. 4.27) появился в Москве в 1948 г. (авторы проекта Г. Кузнецов, Б. Смирнов, Н. Морозов и др.). Дом собрали из тонких железобетонных плитпанелей, разработанных в Институте строительной техники Академии архитектуры СССР. Первый пример комплексной застройки панельными зданиями в России – строительство восьми 4-этажных домов на Хорошевском шоссе в г. Москве в 1948 г. (рис. 4.28). Специально для этого проекта советским инженером-строителем Виталием Павловичем Лагутенко* (1904–1969) была разработана особая система монтажа, скрывающая стыки между панелями. Несмотря на некоторые недостатки построенного жилья, эксперимент со строительством крупнопанельных домов оказался удачным, и разработки в этом направлении были продолжены. Рис. 4.28. Строительство каркасно-панельных жилых домов на 1-й Хорошевской ул., г. Москва, 1948 г. Архитекторы: М.В. Посохин, А.А. Мндоянц, инженер В.П. Лагутенко *В.П. Лагутенко – автор первых многоквартирных домов, построенных по индустриальной технологии. Разработал типовую серию К-7. В 1956 г. был назначен руководителем Архитектурно-планировочного управления г. Москвы. 156
В 1950 г. в г. Магнитогорске был собран экспериментальный дом бескаркасной панельной системы (инженеры проекта: Г. Кузнецов, Б. Смирнов, А. Мкртумян, архитекторы: Л. Бумажный, З. Нестерова). В 1951–1952 гг. в Москве построили пробный образец 7-этажного бескаркасного крупнопанельного жилого дома (рис. 4.29) секционного типа (инженеры: Г. Кузнецов, Б. Смирнов, И. Акбулатов, архитекторы: Л. Врангель, З. Нестерова, Н. Остерман). Накопленный опыт инженеров и архитекторов, а также развившаяся индустриальная база подтолкнули правительство в 1954 г. издать постановление «О развитии производства сборных железобетонных конструкций и деталей для строительства», согласно которому в ближайшие годы в стране планировалось запустить 400 заводов и полигонов сборного железобетона. С целью ознакомления с зарубежным опытом в 1955 г. за границу на 2 месяца была отправлена делегация специалистов. Рис. 4.29. Строительство бескаркасного панельного 7-этажного дома в Москве, 1955 г. Архитекторы: Л. Врангель, З. Нестерова, Н. Остерман, инженеры: Ш. Акбулатов, Ю. Буянов, Б. Смирнов 157
Особое внимание делегатов в зарубежной поездке привлек опыт Франции в строительстве малоэтажных муниципальных домов из железобетонных панелей с завода «Camus». Очень скоро, наладив контакт с директором завода Раймоном Камю, правительство СССР заключило контракт с французскими специалистами на строительство домостроительных заводов в Москве, Баку и других городах. В то же время советские инженеры и архитекторы продолжали поиски по созданию единой типологии массового жилищного строительства, опираясь на иностранные нормативы (рис. 4.30). В 1958 г. были введены в действие новые требования СНиП с уменьшенной высотой помещений до 2,5 м, объединенными санузлами и сокращенными площадями некоторых помещений квартир. Рис. 4.30. Домостроительный комбинат в Ленинграде, 1961 г. 158
Пересмотренные нормативы позволили создать еще более экономичные планировки. Таким образом, в 1957–1963 гг. было разработано сразу несколько конструктивных схем крупнопанельных и крупноблочных жилых домов (серии 1-464, K-7, 1-335 и др.), вошедших в массовое жилищное строительство СССР. Наибольшее распространение получили дома следующих серий: •серия 1-464, разработанная в институте «Гипростройиндустрия» под руководством архитектора Николая Петровича Розанова (1904– 1990), получила широкое распространение по всей территории СССР благодаря панелям с высокой степенью заводской готовности (рис. 4.31); •серия 1-335, разработанная в Ленинградском отделении «Горстройпроекта», инженеры Л.Г. Юзбашев, А.А. Сизов и архитектор Б.Н. Баныкин – наиболее распространенная серия 5-этажных домов в СССР; Рис. 4.31. Застройка квартала типовыми 5-этажными панельными домами серии 1-464, г. Тюмень. 1960-е гг. 159
•серии 1-467, разработанная в конструкторском бюро по железобетону «Госстроя РСФСР», – первая массовая серия панельных 5-этажных домов с широким шагом несущих стен. В 1959–1960 гг. в НИИ жилища при Академии строительства и архитектуры провели массовое обследование серийных крупнопанельных домов в 42 городах СССР с целью анализа качества строительства и эксплуатационной эффективности (рис. 4.32). На основе сделанных выводов были разработаны улучшенные типовые серии с более комфортабельной планировкой квартир, с раздельными санузлами и дополненные лоджиями. В начале 60-х гг. продолжался поиск новых конструктивных решений, которые бы позволили облегчить вес зданий и увеличить степень их заводской готовности. Рис. 4.32. Застройка квартала типовыми панельными домами серии К-7, г. Москва, 1961 г. 160
В начале 1960-х гг. инженерами была предпринята попытка внедрить метод объемно-блочного строительства (рис. 4.33). Еще раньше был разработан и опробован при сооружении жилых домов метод подъема этажей. Однако после ряда экспериментальных застроек оба метода не прижились. В 1960-х гг. в крупных городах наметилась тенденция по увеличению этажности жилых домов. Новые разработки в области подъемных кранов и лифтостроения позволили строить и эксплуатировать дома высотой до 19 этажей. Кроме того, на основе уже достаточно развитой к тому времени индустриальной базы домостроения и ввиду значительно возросших объемов жилищного строительства в конце 1960-х – начале 1970-х гг. в СССР начинается процесс улучшения архитектурно-художественной композиции жилых домов. Рис. 4.33. Монтаж жилого дома методом объемно-блочного строительства, 1961 г. 161
В итоге 15 лет практически непрерывного развития крупнопанельного жилищного строительства в СССР привели не только к выполнению большой программы жилищно-гражданского строительства, но и к качественному изменению возводимых зданий (рис. 4.34), а также к значительному повышению технического и экономического уровня строительства в стране. За небольшой срок в СССР удалось увеличить степень индустриализации строительства и механизации трудоемких процессов, усовершенствовать нормативную базу и систему управления отраслью, повысить качество стройматериалов и вместе с тем достичь больших успехов в развитии строительной науки. Рис. 4.34. Массовая жилищная застройка СССР, 1960-е гг. 162
Строительство метрополитена Предложения по устройству метрополитена в Санкт-Петербурге и Москве поступали от русских и иностранных инженеров еще до Февральской революции 1917 г. (рис. 4.35). Но разразившийся в Российской Империи экономический кризис, годы неурожая и накалявшаяся политическая обстановка не позволили этим идеям воплотиться в жизнь в конце XIX в. Кроме того, прямыми конкурентами будущего российского метрополитена были конно-железная городская дорога (конка), строительство которой в России было осуществлено с участием иностранного капитала, и электрифицированные трамвайные линии*. Рис. 4.35. Москворецкий мост. Рисунок Н.Н. Каразина к проекту метро инженеров Е.К. Кнорре и П.И. Балинского, 1902 г. *Первым изобретателем трамвая на электрической тяге был русский инженер Федор Аполлонович Пироцкий (1845–1898). В 1880 г. Ф.А. Пироцкий запустил экспериментальную трамвайную линию в СанктПетербурге, однако за неимением капитала не смог продолжить эксперименты. Его изобретением интересовался немецкий предприниматель Карл Генрих фон Сименс, открывший в 1881 г. в Берлине первую трамвайную линию. 163
В 1913 г. в Московской городской думе согласились с необходимостью разгрузить трамвайное движением с помощью устройства метрополитена. Была сделана попытка рассмотреть проект инженера Руина, за которым стоял иностранный финансовый синдикат во главе с французским банком. Однако начавшаяся Первая мировая война, а затем революция отодвинули вопрос строительства московского метрополитена почти на десятилетие. В начале 1920-х гг. в Москве вновь начался прирост населения. Оценив транспортную ситуацию, Моссовет пришел к выводу о необходимости возобновить переговоры с западными компаниями о строительстве линии метрополитена в столице. В 1923 г. при техническом отделе Московских городских железных дорог (МГЖД) был создан отдел «Метрополитен», который должен был заняться разработкой проекта первой очереди Московского метрополитена (рис. 4.36). Рис. 4.36. Строительство метрополитена в г. Москве, 1933 г. *Одним из неосуществленных проектов был проект московского метрополитена русских инженеров Е.К. Кнорре и П.И. Балинского 1902 г., в котором линии метро образовывали единую сеть с трамвайными линиями. Авторы проекта предлагали проложить линии метро частично на эстакадах, частично в тоннелях (см. рис. 4.35). 164
Заведующим отдела «Метрополитен» был назначен инженер путей сообщения Константин Сергеевич Мышенков (1876–1956), до этого имевший опыт работы на электромеханическом заводе SiemensSchuckertwerke. В 1924 г. отдел возглавил главный инженер Управления трамвая А.В. Гербко, а в 1925 г. на должность заместителя начальника был назначен профессор С.Н. Розанов, работавший раньше на строительстве парижского метрополитена. Результатом работы отдела стал проект строительства четырех диаметральных и одной кольцевой линий метрополитена общей протяженностью около 50 км. В 1931 г. начались работы по подготовке строительства Московского метрополитена. Начальником строительства был назначен инженер Павел Павлович Роттерт* (1880–1954), до этого уже успешно руководивший строительством Днепрогэса (рис. 4.37). Рис. 4.37. Павел Петрович Роттерт (слева) в строящемся тоннеле метро, 1930-е гг. *До Днепрогэса, в середине 1920-х гг., П.П. Роттерт (дипломированный инженер путей сообщения) возводил одно из крупнейших по тем временам зданий в СССР – Дом госпромышленности в г. Харькове (Украина). После «Метростроя» он стал профессором, одним из первых в нашей стране доктором технических наук. 165
Заместителем начальника был назначен инженер К. С. Финкель, который в 1911–1914 гг. участвовал в строительстве Берлинского метрополитена. По ходатайству Роттерта в организованный при Моссовете «Метрострой» были включены К.С. Мышенков и С.Н. Розанов, а также сотрудники отдела «Метрополитен». Работы по строительству Московского метрополитена начались в январе 1932 г. На строительных площадках было задействовано более 4500 рабочих. Проходка велась открытым способом мелкого заложения, как и при строительстве Берлинского метрополитена (рис. 4.38). Однако вскоре выяснилось, что продолжать работы этим способом было невозможно. Для консультаций по методу глубоко заложения были приглашены иностранные специалисты, а также опытные горные инженеры из Донбасса. Рис. 4.38. Строительство линии метрополитена на ул. Остоженка, г. Москва, 1933 г. 166
Кроме того, из-за нехватки рабочей силы на строительство метрополитена стали привлекать рабочих заводов и фабрик в добровольно-принудительном порядке. В 1935 г. численность рабочих составляла уже около 75 тысяч человек (рис. 4.39). Прокладка Московского метрополитена велась различными способами в зависимости от линии: •открытым: от станции «Сокольники» до станции «Комсомольская» и от станции «Библиотека имени Ленина» до станции «Парк культуры»; •траншейным: от станции «Улица Коминтерна» до станции «Смоленская»; •щитовой* проходкой: от станции «Комсомольская» до станции «Красные Ворота» и от станции «Охотный Ряд» до станции «Библиотека имени Ленина»; •кессонным: на участках с плавунами (рис. 4.40 – 4.43). Рис. 4.39. Женская бригада «Мосметростроя» позирует журналистам. Строительство Московского метрополитена, 1934 г. *В 1934 г. в Великобритании в компании «Markham & Co.» был заказан первый проходческий щит. Второй щит был собран в СССР по образцу английского. Таким образом советская промышленность в короткий срок освоила выпуск проходческих щитов. 167
Рис. 4.40. Строительство 1-й очереди Московского метрополитена. Кессонные аппараты, 1934 г. Рис. 4.41. Снятие деревянной опалубки форшахты*, начало 1930-х гг. *Во время строительства первой очереди преобладал ручной труд. Рабочим не хватало отбойных молотков, породопогрузочные машины отсутствовали. Основными орудиями труда были лопата, лом и кайло. Все крепление при проходке было сплошным деревянным. 168
Рис. 4.42. Строительство южного наземного вестибюля станции метро «Парк культуры», начало 1930-х гг. Рис. 4.43. Снятие деревянной опалубки форшахты*, начало 1930-х гг. *Всего с 1932 по 1935 г. при строительстве Московского метрополитена было уложено 842 тыс. м3 бетона. 169
Строительные работы шли в тяжелых геологических условиях, на глубине до 40 м. Рабочим требовалось практически вручную вынимать огромное количество земляной массы, укладывать десятки тысяч кубометров бетона. При устройстве наклонных шахт впервые в России был применен метод замораживания грунта*, строители были вынуждены в процессе работ осваивать незнакомую для них технику. Но, несмотря на все сложности, работа продвигалась ударными темпами. 15 мая 1935 г. Московский метрополитен был открыт. Первая очередь включала 13 станций и шла от станции «Сокольники» до «Парка культуры», с ответвлением на «Смоленскую». Эту ударную стройку снабжали около 540 заводов со всей страны (рис. 4.44– 4.46). Опыт строительства первой очереди позволил освоить в промышленности СССР производство проходчиских щитов, тюбингов, эскалаторов, систем сигнализации, цельносварных вагонов и новых марок бетона. Рис. 4.44. Ударники-метростроевцы совершают первую поездку на новом поезде**, 1935 г. *Во время строительства первой очереди также впервые были применены методы силикатизации и водопонижения при проходке как шахтных стволов, так и тоннелей. **Первым официальным пассажиром Московского метрополитена стал герой труда с завода «Красный пролетарий» Петр Николаевич Латышев, получивший на кассе станции «Сокольники» билет № 1 серии «А». 170
Рис. 4.45. Станция метро «Красные ворота»*, архитектор И.А. Фомин, 1935 г. Рис. 4.46. Платформа станции метро «Сокольники», архитекторы Н.А. Быкова, И.Г. Таранов, 1935 г. *Станции первой очереди проектировали и оформляли известные архитекторы и художники СССР: Алексей Викторович Щусев (1873–1949), Иван Александрович Фомин (1872–1936), Владимир Георгиевич Гельфрейх (1855–1967), Александр Александрович Дейнека (1899–1969), Евгений Евгеньевич Лансере (1875–1946) и др. 171
Среди многочисленных достижений инженеровметростроевцев – конструирование и монтаж первых эскалаторов*. Еще в 1900 г. американская компания «Otis» выкупила патент изобретателя Джесси Уилфорда Рено и зарегистрировала торговую марку «Эскалатор». В России первый эскалатор был собран только в 1935 г. при прокладке первой очереди Московского метрополитена. После обращения в иностранные компании и оценки необходимого объема инвестиций советское правительство приняло решение о конструировании первого в СССР эскалатора силами русских инженеров. В 1934 г. «Метрострой» заключил договоры с ленинградским заводом «Красный металлист» на изготовление 18 эскалаторов и с московским заводом «Подъемник» на изготовление 6 эскалаторов. Изготовить первые машины было необходимо уже через год (рис. 4.47). Рис. 4.47. Эскалатор на станции «Красные ворота», 1935 г. *При строительстве первой очереди Московского метрополитена впервые в мире была выполнена проходка эскалаторных тоннелей в неустойчивых грунтах способом замораживания. 172
«Эскалатор для нашего производства был совершенно неизвестной машиной. Литературы о нем достать не удалось. Несколько иностранных проспектов, десяток снимков, рассказы людей, повидавших эскалаторы за границей, – вот все наше техническое первоначальное накопление», – рассказывал позднее директор Ленинградского завода «Красный металлист» Г.Р. Рапопорт. В итоге в 1935 г. группа инженеров-конструкторов завода «Красный металлист» во главе с М.М. Андриановым успешно продемонстрировала делегатам Всесоюзного съезда советов функционирующий эскалатор модели Н-30. В том же году успешно справился с поставленной задачей и завод «Подъемник», сконструировав эскалатор модели Э-1, который был смонтирован на станции «Охотный ряд» (рис. 4.48). Рис. 4.48. Эскалаторы на станции «Охотный ряд». 1935 г. 173
С 1935 по 1938 г. строилась вторая очередь Московского метрополитена. Участок между станциями «Смоленская» и «Киевская» официально был открыт в 20 марта 1937 г. На этом участке построили первый в России метромост – однопролетный стальной арочный мост через Москвуреку. До начала Второй мировой войны в Москве были построены еще 2 линии метрополитена (рис. 4.49). В довоенные годы Московский метрополитен не смог существенно изменить ситуацию в транспортном кризисе столицы. В 1940 г. на долю метрополитена приходилось всего 14 % пассажирооборота при 70 %, приходившихся на городские трамвайные линии. Тем не менее Московский метрополитен получил высокую оценку мировых экспертов, зарекомендовав себя как «самый красивый и удобный в мире»*. Рис. 4.49. Смоленский метромост – первый метромост в России, открыт в 1937 г. Фото 1962 г. *Проект станции «Маяковская», открытой в 1938 г. (архитектор А.Н. Душкин, художник А.А. Дейнека), станционный зал которой украшают овальные ниши с лентами из нержавеющей стали и мозаичные панно «Сутки страны Советов» в нишах свода, получил Гран-при на Всемирной выставке в Нью-Йорке 1939 г. 174
В годы Великой Отечественной войны существующие линии Московского метрополитена были превращены в бомбоубежище. Строительство новых линий было возобновлено в 1942 г. Всего в военные годы было построено 7 линий. Во второй половине 1940-х – начале 1950-х гг. началось строительство четвертой очереди метрополитена – Кольцевой линии и Арбатской линии глубокого заложения (рис. 4.50). Строительство линии проходило в сложных гидрогеологических условиях: проходчикам приходилось преодолевать песчаные размывы и твердые известняки, а также необходимо было проложить тоннель под Москвойрекой. Арбатскую линию запустили в 1953 г.* В начале 1940 г. был организован ленинградский Метрострой и началось строительство первой линии Ленинградского метрополитена. Рис. 4.50. Строительство четвертой очереди Московского метрополитена*, конец 1940-х гг. *После начала применения щитовой проходки монолитную бетонную обделку заменили сборной, из чугунных тюбингов, что значительно снизило трудоемкость работ. 175
На строительные работы по прокладке ленинградского метро было отправлено 300 московских метростроителей во главе с Иваном Георгиевичем Зубковым* (1904–1944), прошедшим путь в московском Метрострое от сменного инженера до руководителя шахты. Начавшиеся в январе 1941 г. строительные работы были остановлены в августе того же года по причине объявленного в стране военного положения. К этому времени уже были заложены 11 шахтных стволов, частично выполнена проходка подходных тоннелей, а также начаты работы по проходке подземных вестибюлей станций. В итоге для предотвращения обвалов пройденные стволы и выработки пришлось затопить. Откачку воды из шахт начали сразу после окончания войны. Рис. 4.51. Ладожская трасса («Дорога жизни»), построенная ленинградскими метростроевцами, 1942 г. *В 1942 г. под руководством И.Г. Зубкова была возведена «Дорога жизни» – ледовая переправа, служившая в годы Великой Отечественной войны для блокадного Ленинграда единственной транспортной магистралью через Ладожское озеро (рис. 4.51). 176
В 1946 г. для работы над проектом был создан «Ленметропроект», который возглавил Валентин Михайлович Ленин – дипломированный гидротехник, прошедший путь в московском Метрострое от простого инженера до начальника отдела спецсооружений. Для первой очереди Ленинградского метрополитена было предложено два новых решения: устройство перегонов ниже станций и уменьшение диаметра тоннелей относительно московских на 0,5 м (диаметр составил 5,5 м). В довоенные годы механизация строительных работ при прокладке Ленинградского метрополитена была минимальной. Основными инструментами рабочих были отбойный молоток, лопата, кувалда, ломик, бадья и примитивный кран-укосина. В 1949 г. произошел настоящий прорыв в отечественном метростроении – на Ленинградском механическом заводе был собран механизированный щит для проходки тоннелей (рис. 4.52). Рис. 4.52. Ленинградский проходческий щит* (планетарного типа), начало 1950-х гг. *Благодаря вращающимся фрезам горная порода срезалась пластами, а затем сразу попадала на ленту транспортера. Скорость проходки механизированного щита составляла 250–300 м в месяц. Ленинградский проходческий щит получил Гран-при на Международной выставке в Брюсселе в 1959 г. 177
В 1955 г. в Ленинграде запустили линию из станций, ее протяженность составила 10,8 км. Стройку Ленинградского метрополитена снабжали около 60 предприятий города и около 300 предприятий со всей страны. Только за время строительства первой очереди инженерами было внесено более 2000 конструкторских предложений и изобретений, оказавших значительное влияние на дальнейшее развитие метростроения в нашей стране. Наиболее значимыми техническими достижениями за период строительства Московского и Ленинградского метрополитенов в XX в. стали: разработка и внедрение проходческих щитов, тюбингоукладчиков, сооружение вертикальных стволов шахт методом погружения крепи в тиксотронной рубашке, возведение монолитно-прессованной обделки, обжатие сборной обделки в породу, механизированные комплексы с экскаваторной разработкой забоя и т.д. Рис. 4.53. Первые пассажиры метрополитена на станции «Кировский завод»*. 6 ноября 1955 г. *Первыми пассажирами стали передовики производств, студенты, школьники и семьи метростроевцев (рис. 4.53), их пускали по пригласительным в течение 5 дней за неделю до официального открытия. 178
Рис. 4.54. Установка декоративной решётки на станции метро «Автово», 1955 г. Рис. 4.55. Станция «Автово» перед открытием*, архитекторы А.А. Грушке, Е.А. Левинсон, 1955 г. *Оформлением Ленинградского метрополитена занимались лучшие советские архитекторы, скульпторы и художники: Евгений Адольфович Левинсон, Игорь Иванович Фомин, Сергей Борисович Сперанский, Михаил Константинович Аникушин и др. Но из-за выхода постановления об устранении излишеств в архитектуре большинство их идей так и не было реализовано (рис. 4.54, 4.55). 179
Строительство первых высотных зданий в СССР После событий Октябрьской революции облик Москвы значительно изменился. Большинство церквей и колоколен столицы было снесено в 20–30-х гг. XX в. Таким образом возникла необходимость в создании новых доминант городского ландшафта. Главным высотным зданием должен был стать Дворец Советов. В Международном конкурсе на лучший проект победил Борис Михайлович Иофан (1891–1976) – русский архитектор, до этого 10 лет проработавший в Италии, автор знаменитого элитного «Дома на набережной». Именно Б.М. Иофану принадлежала идея о том, что монументальный, 416-метровый Дворец Советов необходимо поддержать группой высотных зданий. Рис. 4.56. Открытка «Всемирная выставка в Париже 1937». Павильон СССР* *Павильон СССР на Международной выставке в Париже 1937 г., построенный по проекту архитектора Бориса Михайловича Иофана, скульптор – Вера Игнатьевна Мухина, был удостоен диплома «Гран-при» и золотой медали (рис. 4.56). Высота павильона составляла 33 м, высота скульптурной группы «Рабочий и колхозница» – 24,5 м. 180
В 1937–1939 гг. были выполнены земляные и фундаментные работы для строительства Дворца Совета (рис. 4.57). Однако начавшаяся Великая Отечественная война так и не позволила этому проекту осуществиться. В 1947 г. И.В. Сталиным было подписано постановление «О строительстве в Москве многоэтажных зданий». В первом пункте этого постановления описывался план строительства 8 высотных зданий (одного 32-этажного, двух 26-этажных и пяти 16-этажных). В короткие сроки были определены участки под строительство и начаты проектные работы. 12 сентября 1947 г. – в день 800-летия Москвы – были торжественно заложены первые камни всех восьми зданий, начались работы по устройству фундаментов коробчатого типа. Рис. 4.57. Неосуществленный проект Дворца Советов. Архитекторы Б.М. Иофан, В.А. Щуко и В.Г. Гельфрейх. Скульптор Д.С. Меркуров. 1933 г. 181
В итоге, из восьми запроектированных высотных зданий построили только семь: • Здание МГУ на Ленинских горах – высота 239 м (рис. 4.58), архитекторы: Л.В. Руднев, С.Е. Чернышев, П.В. Абросимов, А.Ф. Хряков, главный конструктор В.Н. Насонов. Строительство завершено в 1953 г. • Жилое здание на Котельнической набережной – высота 176 м (рис. 4.59), архитекторы: Д.Н. Чечулин, А.К. Ростковский, главный конструктор Л.М. Гохман. Строительство завершено в 1952 г. •Жилое здание на площади Восстания – высота 159 м (рис. 4.60), архитекторы: М.В. Посохин, А.А. Мндоянц, главный конструктор М.Н. Вохомский. Строительство завершено в 1954 г. Рис. 4.58. Здание МГУ на Ленинских горах, 1950-е гг. 182
Рис. 4.59. Жилое здание на Котельнической набережной, 1950-е гг. Рис. 4.60. Жилое здание на площади Восстания, 1950-е гг. 183
• Здание МИД СССР на Смоленской-Сенной площади – высота 170 м (рис. 4.61), архитекторы: В.Г. Гельфрейх, М.А. Минкус, главный конструктор Г.М. Лимановский. Строительство завершено в 1952 г. • Здание гостиницы на Дорогомиловской набережной (гостиница «Украина») – высота 170 м (рис. 4.62), архитекторы: А.Г. Мордвинов, В.К. Олтаржевский, В.Г. Калиш, главный конструктор П.А. Красильников. Строительство завершено в 1957 г. • Здание МПС СССР на Лермонтовской площади – высота 134 м (рис. 4.63), Архитекторы: А.Н. Душкин, Б.С. Мезенцев, главный конструктор В.М. Абрамов. Строительство завершено в 1953 г. •Здание гостиницы «Ленинградская» на Комсомольской площади – высота 138 м (рис. 4.64), архитекторы: Л.М. Поляков, А.Б. Борецкий, главный конструктор Е.В. Мятлюк. Строительство завершено в 1953 г. Рис. 4.61. Здание МИД СССР на Смоленской-Сенной площади, 1950-е гг. 184
Рис. 4.62. Здание гостиницы на Дорогомиловской набережной, 1950-е гг. Рис. 4.63. Здание МПС СССР на Лермонтовской площади, 1950-е гг. 185
Московские высотные здания одни из первых в СССР возведены каркасным способом. Разработка и внедрение данного метода стали очередным шагом в развитии индустриального строительства СССР. В дальнейшем на основе проектов металлических каркасов высотных зданий были разработаны и запущены в массовое жилищное строительство каркасно-панельные и панельные жилые дома. Отличительной чертой московских высотных зданий является соединение всех металлических элементов каркаса на сварке. Успешное развитие сварочного дела* в нашей стране позволило отказаться от соединений на клепках еще в 1928 г. С тех пор для увеличения скорости монтажа каркасов все элементы сопряжения приваривались к колоннам еще на заводе. Рис. 4.64. Здание гостиницы «Ленинградская» на Комсомольской площади, 1950-е гг. *Еще в 1908 г. русским физиком В.В. Петровым было открыто явление вольтовой электрической дуги. А в 80-е гг. XIX в. двумя русскими инженерами – Н.И. Бенардосом (1882 г.) и Н.Д. Славяновым (1888 г.) была изобретена и запатентована электросварка. 186
Кроме того, для повышения экономичности строительства и жесткости конструкции инженерами была разработана комбинированная рамносвязевая система, сочетавшая в себе жесткое соединение колонн и ригелей со связевой схемой. Еще одной новой системой, разработанной для высотных зданий в Москве, стал каркас с пространственной системой связей, впервые примененный в здании на Котельнической набережной, а также запроектированный для непостроенного здания в Зарядье. Таким образом, высотные здания стали для советских инженеров экспериментальной площадкой, на которой им удалось внедрить и усовершенствовать передовые технические идеи (рис. 4.65). Рис. 4.65. Строительство высотного здания на Смоленской-Сенной площади, 1949 г. 187
В то же время реализация проектов московских высотных зданий была бы невозможна без эволюции механизации в советском строительстве. До начала высотного строительства в Москве в СССР при возведении высотных сооружений применяли самоподъемные, вантовые мачтовостреловые краны. У этих подъемных механизмов были недостатки, которые не позволили применить их на стройках 1949–1957 гг. в Москве. Советскими инженерами П.П. Велиховым, Л.Н. Щипакиным, И.Б. Гитманом и А.Д. Соколовой были разработаны специально для монтажа металлических каркасов самоподъемные универсальные башенные краны грузоподъемностью от 3 до 15 т. Впервые данные краны были применены при строительстве здания на Смоленской-Сенной площади. Внедрение новой техники сыграло важную роль в сокращении сроков строительства высотных зданий в Москве (рис. 4.66). Рис. 4.66. Строительство здания гостиницы «Лениградская» в Москве, 1953 г. 188
Кроме вышеназванных подъемных кранов на строительных площадках высотных зданий в Москве были внедрены следующие технические инновации: •грузопассажирские подъемники шахтного типа, позволившие бесперебойно доставлять материалы на этажи; •подъемники для длинномерных грузов шахтного типа, разработанные инженером В.Н. Глазуновым; •автопогрузчики для погрузочно-разгрузочных работ грузоподъемностью до 1,5 т; •малогабаритные вилочные погрузчики (электрокары); •транспортировка грузов контейнерами; •шахтные подъемники для контейнеров (рис. 4.67); Рис. 4.67. Бетоноподъемник с автоматическим управлением, г. Москва, 1949 г. 189
•прогрев бетона с помощью электропрогрева, паропрогрева и комбинированным способом; •кабель-краны при облицовке фасада; •портативные переносные малые краны и тельферы внутри здания; •комплексная механизация на основе бетононасосов при выполнении бетонных работ на высоте; •тепляки при кладочных и отделочных работах; •крупнопанельная облицовка; •литой белый камень* для изготовления фасадных скульптур; •художественные детали из бумажной массы (папье-маше); •архитектурное освещение фасадов и т.д. А также был построен в Подмосковье механизированный завод по производству облицовочных и стеновых керамических блоков (рис. 4.68). Рис. 4.68. Разгрузка крупных облицовочных панелей, г. Москва, 1952 г. *Литой камень (минерал дионсид) – закристаллизованная масса из сплавленных шихты из кварцевого песка, доломита и мела при температуре 1350–1550°С. 190
Высшее строительное образование Еще задолго до Февральской революции в России возросла потребность в высококвалифицированных гражданских инженерах и инженерах-архитекторах. Особенно большое влияние на развитие высшего строительного образования в конце XIX – начале XX в. имел Институт гражданских инженеров императора Николая I – центр инженерной мысли и строительной науки того времени (рис. 4.69). В 1899 г. по поручению министра финансов Российской Империи Сергея Юльевича Витте (1849–1915) был учрежден Санкт-Петербургский политехнический институт. В 1907 г. в Политехническом институте открылось специализированное инженерно-строительное отделение. Рис. 4.69. Учебная аудитория Института гражданских инженеров императора Николая I, начало XX в. *В дореволюционный период высшее образование российских инженеров-строителей базировалось на математической и естественно-научной составляющей, а профессиональная деятельность находилась на стыке творческой научной работы и технической практики. 191
Экономический кризис, война и революции нанесли значительный урон системе инженерностроительного образования России. В первые послереволюционные годы отбор студентов по способностям был упразднен, в вузы разрешалось поступать только детям рабочих и крестьян. Во многих случаях они не имели соответствующей подготовки и были не в состоянии воспринимать учебный материал. Несмотря на то, что при вузах были срочно организованы подготовительные курсы, большинство новых студентов оказались вынуждены покинуть высшие учебные заведения. Внутренняя организация инженерных вузов и их учебные планы также были подвергнуты серьезной реформации, что, в свою очередь, привело к развалу процесса подготовки молодых инженеровстроителей (рис. 4.70). Рис. 4.70. Лекция в Ленинградском инженерно-строительном институте, 1930-е гг. 192
Все эти процессы стали результатом того, что, когда в конце 1920-х гг. ХХ в. советскому правительству потребовались квалифицированные инженерные кадры для восстановления и развития промышленности, в стране образовался «кадровый голод». Положительные изменения в системе высшего строительного образования в России наметились только в 1930 г., когда в стране начали создаваться новые самостоятельные инженерно-строительные институты (рис. 4.71), а в ряде политехнических институтов – строительные факультеты. Также началась подготовка инженеров-строителей на вечерних и заочных факультетах. В 1930 г. на базе инженерно-строительного факультета Московского высшего технического училища (создано в 1826 г. как Московское ремесленное учебное заведение) был образован Московский инженерно-строительный институт, ставший главным инженерно-строительным университетом России. Рис. 4.71. Фото из архивов Ленинградского инженерно-строительного института 193
Всего в СССР в 1930 г. помимо ЛИСИ и МИСИ было создано 10 инженерно-строительных институтов: Воронежский, Горьковский, Днепропетровский, Киевский, Куйбышевский (рис. 4.72), Новосибирский, Одесский, Полтавский, Харьковский институты инженеров коммунального строительства. В ходе очередной реорганизации вузов все высшие технические учебные заведения страны были переданы в ведение хозяйственных органов. Учебные планы строительных специальностей включали в себя общенаучные, общеинженерные, а также специальные (архитектура, строительные конструкции, водоснабжение, канализация, теплогазоснабжение и др.) дисциплины. В 1930-е гг. в строительных институтах СССР готовили уже не строителей-производственников, а инженеров широкого профиля. Рис. 4.72. Урок геодезии в Куйбышевском инженерно-строительном институте, 1930-е гг. 194
Начиная с 1906 г., в результате реформы образования в России произошло отделение архитектурной, строительной подготовки от дорожностроительной. После Октябрьской революции 1917 г. под давлением правительственных преобразований выпуск архитекторов значительно уменьшился. В 1923 г. в Петроградском институте гражданских инженеров вместо архитектурного факультета было образовано архитектурно-строительное отделение, претерпевшее в течение двух десятилетий многократное изменение учебных программ и своей организационной формы*. В Москве в 1930 г. в рамках реорганизации вузов был создан Архитектурно-строительный институт, объединивший в себе ВХУТЕМАС (рис. 4.73) – Высшие художественно-технические мастерские (с 1927 г. ВХУТЕИН)** и архитектурно-строительный факультет МВТУ. Рис. 4.73. Здание Московского училища живописи, ваяния и зодчество (с 1920 г. – здание ВХУТЕМАС), 1927 г. *В 1930 г. в Ленинградский институт гражданских инженеров был переведен архитектурный факультет Ленинградского высшего художественно-технического института. ** ВХУТЕМАС – ВХУТЕИН – всемирно известная инновационная русская авангардная художественнодизайнерская школа начала XX в., оказавшая большое влияние на развитие искусства и культуры, архитектуры и дизайна во всем мире. 195
Таким образом, в 1933 г. Московский архитектурно-строительный институт был единственным в СССР специализированным учебным заведением, готовившим исключительно архитекторов. С целью сохранить академическую архитектурную науку в России Союзом советских архитекторов* в 1932 г. было инициировано создание Всесоюзной академии архитектуры (ВАА), включившей в себя Институт аспирантуры* (общий контингент аспирантов – 100 человек). Однако учебные функции ВАА были постепенно утрачены к 1939 г. В послевоенные годы начался процесс изменения государственной архитектурно- градостроительной политики, превратившийся в итоге в радикальную перестройку в середине 1950-х гг**. В 1950 г. был создан Госстрой СССР, возглавивший руководство всей строительной отрасли нашей страны. В 1956 г. ВАА реструкторизовали в Академию строительства и архитектуры СССР, а затем упразднили в 1963 г. (рис. 4.74) Рис. 4.74. Иван Владиславович Жолтовский (1867–1959), член Всесоюзной академии архитектуры, 1950-е гг. *Также при ВАА был создан факультет архитектурного усовершенствования (ФАУ), рассчитанный на двухтрехлетние занятия без отрыва от производства и готовивший не научных сотрудников, а проектировщиков. **В 1955 г. было принято постановление ЦК ВКП(б) «Об устранение излишеств в проектировании и строительстве», что качественно отразилось на высшем образовании, прежде всего архитектурного профиля. 196
Новый этап индустриализации, а также потребность в восстановлении и реконструкции разрушенных во время войны городов подтолкнули правительственные органы к учреждению в стране новых инженерно-строительных вузов и архитектурных факультетов (преобразовавшихся позднее в самостоятельные архитектурные институты). Так, в 1972 г. в СССР насчитывалось 26 инженерно-строительных институтов и 3 архитектурных института. В итоге своего развития к концу XX в. Разделившиеся отечественные строительная и архитектурная школы превратились в широкую общероссийскую сеть строительных, архитектурных и архитектурно-строительных высших учебных заведений, обеспечивавших строительную отрасль высококвалифицированными специалистами различных профилей специализации. Рис. 4.75. Лекция Андрея Дмитриевича Крячкова* (1876–1950) – профессора Томского технологического института *По проектам А.Д. Крячкова (рис. 4.75) построено около 100 крупных зданий и сооружений в городах Сибири, многие из которых являются памятниками истории и культуры федерального и местного значения. 197
Вопросы для самоконтроля 1. Какая конструктивная схема была у типовых жилых домов Первого рабочего поселка в Иваново? 2. Кто был автором первой серии типовых жилых домов, рекомендуемых к строительству Комитетом по делам архитектуры в 1940-х гг.? 3. В каком году была введена в эксплуатацию первая очередь Московского метрополитена? 4. Какая конструктивная схема у «сталинских высоток»? 5. Когда в России началось отделение строительной подготовки специалистов от архитектурной? 198
Глава 5. Строительная наука и техника с конца XX в. до наших дней 199
Научно-технический прогресс в строительстве Вторая половина XX в. характеризуется в мировой истории очередной научно-технической революцией (НТР). Первый этап НТР произошел в 1940-х – 1960-х гг. (рис. 5.1) и отразился на строительной индустрии началом внедрения комплексной автоматизации производства и управления, новыми источниками энергии, а также открытиями в области химии, повлиявшими в значительной степени на основные конструкционные материалы. Второй этап НТР начался в 1970-х гг. и продолжается до сих пор. С 90-х гг. XX в. массовая компьютеризация проникла в строительную отрасль, навсегда изменив подходы инженеровпроектировщиков и архитекторов к созданию объектов строительства. Рис. 5.1. Строительство станции метро «Ломоносовская» в Москве, 1960 г. 200
Прогресс в строительной сфере не стоит на месте. Последние десятилетия активно развиваются методы комплексного автоматизированного строительства. Одним из наиболее перспективных стало направление развития специализированных строительных 3D-принтеров, которые используют метод послойного создания строительных конструкций или целых объектов по запроектированной инженером цифровой 3D-модели. Первые разработки этой технологии пришли в строительную отрасль из космической промышленности еще в конце XX в. Сегодня, несмотря на ряд проблем, инженеры и ученые из разных стран добились серьезного прогресса в области 3D-печати в строительстве, создав первые опытные сооружения, целиком «напечатанные» на 3D-принтере. Рис. 5.2. 3D-принтер*, разработанный специалистами Технологического университета Эйндховена, Нидерланды *Специалисты Технологического университета Эйндховена, Нидерланды, разработали строительный принтер для 3D-печати (рис. 5.2), благодаря которому в 2018 г. был изготовлен первый в мире напечатанный на принтере велосипедный мост (установлен в г. Гемерте). 201
Начало XXI в. отмечено попытками внедрения робототехники в строительную отрасль. Одним из последних примеров стала разработка американскими инженерами из Гарвардского университета автономного робота, который способен самостоятельно вдавливать шпунтовые сваи в рыхлое покрытие. При этом робот может перевозить на борту сразу несколько шпунтовых свай и перемещаться по вертикали. Примером в области новейших разработок строительных материалов можно назвать создание шведскими учеными из Королевского технологического института в 2016–2019 гг. уникального гибридного материала, основанного на дереве и пластике. Новый материал способен эффективно поглощать тепло при высокой температуре окружающей среды и выделять его обратно при низкой (рис. 5.3). Рис. 5.3. Сравнение образцов обычной древесины и древесины гибридного типа 202
На сегодняшний день строительная отрасль находится среди самых наименее оцифрованных сфер, тем не менее стремление повысить эффективность строительных процессов влечет за собой процесс внедрения ряда цифровых технологий. Среди них в 2019 г. наиболее востребованными стали: • информационное моделирование (BIM-технологии); •облачное управление проектами; •цифровое производство; •префабрикация. Концепция BIM появилась еще в 1970-х гг., однако термин «информационное моделирование здания» («BIM») стал широко использоваться в мире только в начале 2000-х гг. Сегодня BIM-технология подразумевает создание трехмерных строительных моделей для представления физических и функциональных свойств проекта. Рис. 5.4. Дворец гимнастики Ирины ВинерУсмановой* в Лужниках, Москва. Сдан в эксплуатацию в июне 2019 г. *Дворец гимнастики Ирины Винер-Усмановой стал в России одним из первых крупных примеров OPEN BIM-подхода к проектированию зданий и сооружений (рис. 5.4). Проект от ТПО «Прайд» и ООО «Метрополис» победил в номинации «BIM-проект: спортивные объекты» Первого всероссийского конкурса BIM-технологий в 2016 г. 203
BIM-технология преобразует подход к проектированию, строительству и эксплуатации зданий и сооружений, повышая эффективность. В России в соответствии с государственной программой цифровой трансформации с 2019 г. использование BIM в строительстве масштабных объектов стало обязательным требованием. Важными показателями успешности проекта в строительстве являются сроки, сократить которые возможно за счет внедрения технологии облачного управления. Перенос процессов в «облачную» среду единого информационного пространства позволяет сократить фазу ожидания, а также значительно повысить точность и эффективность решений в строительстве за счет мгновенного доступа ко всей необходимой информации и инструментов автоматизированного анализа данных. Рис. 5.5. Жилой комплекс «Pontsteiger» в бухте Амстердама*, Нидерланды. Сдан в эксплуатацию в 2018 г. * Осуществление проекта жилого комплекса «Pontsteiger» в Амстердаме (рис. 5.5) подняло применение BIM-технологий на новый уровень и стимулировало переход строительной индустрии Нидерландов на эту технологию. Проект стал обладателем международной премии BuildingSMART Awards в категории «Строительство». 204
В начале XXI в. цифровизация проникает и в процессы строительного производства, делая их все более прозрачными и максимально управляемыми. В качестве примера можно привести предприятие «Курганстальмост»*, занимающееся производством металлоконструкций различного назначения. Перед производством всю продукцию моделируют в 3D-среде с учетом всех физических характеристик. Это позволяет предприятию получить на выходе качественную документацию с учетом всех нюансов как изготовления, так и монтажа конструкций. В итоге цифровизация производственных процессов в строительстве ведет к эффективной оптимизации и значительно сокращает вероятность ошибки при изготовлении и монтаже. Рис. 5.6. Стадион «Фишт», Сочи. Сдан в эксплуатацию в 2013 г. Реконструирован в 2017 г. *На предприятии «Курганстальмост» были произведены металлоконструкции для большинства российских мостов: «Большой Обуховский вантовый мост» в Санкт-Петербурге, «Вантовый мост» в Сургуте, «Патриарший мост» в Москве, «Красавинский мост» в Перми и др., а также для ряда стадионов: «Фишт», «Спартак», «Зенит» и др. (рис. 5.6). 205
В строительстве активно развивается так называемый метод префабрикации (prefab) – возведение зданий и сооружений из модулей заводской готовности, который практикуется уже несколько десятилетий по всему миру* (рис. 5.7). Однако сегодня этот метод строительства трансформируется под влиянием цифровых технологий. Автоматизированная производственная система, внедренная на производстве, целиком программирует работу станков и манипуляторов, создавая готовые модули. Эта же система применяется на строительной площадке при сборке конструкций. Префабрикация в строительстве способна снизить расходы на проектирование, материалы и логистику более чем на 30 %. Ожидается, что в России префабрикация станет стандартом уже к 2024 г. Одной из первых в России это направление стала развивать компания «КНАУФ», построившая в г. Красногорске завод «Новый Дом» для производства строительных элементов и модулей. Рис. 5.7. Проект модульного дома высокой заводской готовности от Being Development и Powerhouse Company, Нидерланды *Префабрикация начала развиваться во время промышленной революции XIX в. Одним из первых зданий, построенных по этой технологии, был «Хрустальный дворец» в Лондоне, возведенный английским архитектором Джозефом Пакстоном (1803–1865) в 1851 г. 206
В начале XXI в. в России значительно повышаются затраты на инновационные технологии со стороны предприятий строительной отрасли. Результатом стали уникальные разработки российских ученых, среди которых можно отметить нанобетон*. Еще в конце XX в. во многих странах мира были начаты эксперименты с нанодобавками к основному составу бетона. Однако именно российские ученые из г. Санкт-Петербурга в 2008 г. разработали и запатентовали оптимальную рецептуру сухой смеси готовых добавок. Получившийся бетон имеет название «бетон легкий наноструктурированный» (БЛН) и обладает рядом положительных характеристик, таких как легкость, повышенная прочность, трещиностойкость и упругость. Тем не менее внедрение БЛН в массовое строительство идет очень медленно. Рис. 5.8. Мост через р. Волгу в г. Кимры**, Тверская область, Россия *Нанобетон – материал, преобразованный тем или иным способом с применением нанотехнологий. **В 2006–2007 гг. при реконструкции моста через р. Волгу в г. Кимры в качестве эксперимента был использован наноструктурированный легкий бетон (рис. 5.8). 207
Сегодня строительная индустрия остается одной из самых консервативных отраслей промышленности. Темпы внедрения технических инноваций остаются невысокими во всем мире. Тем не менее за последнее десятилетие топливная эффективность, частота выбросов, безопасность и производительность строительных машин и механизмов были выведены на новый уровень. А новые разработки в области строительства становятся все более ориентированы на тренд по повышению экологичности процессов и продуктов. Примером может служить инновационная технология по производству бетонных блоков при помощи СО2. Данная разработка* от канадской компании «CarbonCure Technologies» в перспективе должна существенно помочь в мировой борьбе за сокращение объемов выброса парниковых газов. Рис. 5.9. Здание «Гиперкуб» в Сколково*, Россия. Сдано в эксплуатацию в 2012 г. *Инновационная технология позволяет производить блоки, средние показатели прочности которых на 10–19 % выше по сравнению с контрольными данными. ** «Гиперкуб» – здание со сменными фасадными конструкциями, возведенное в России с учетом принципов энергоэффективности и экологичности (рис. 5.9). 208
«Зеленое» строительство В современном мире все больше внимания уделяется проблемам экологии, а темы высокого потребления энергоресурсов и неконтролируемого выброса CO2 стоят особенно остро. Согласно статистике все здания в мире потребляют около 40 % мировых первичных энергоресурсов, 67 % от общего количества вырабатываемой электроэнергии, а также 14 % мировых запасов питьевой воды. Около 35 % мировых выбросов CO2 происходят при эксплуатации зданий и до 50 % всех отходов на свалках в развитых странах – это строительный мусор. Рис. 5.10. Здание завода концерна SKF*, г. Тверь, Россия *Здание завода SKF (рис. 5.10) стало первым объектом индустриальной недвижимости в России, сертифицированным по экологическому стандарту LEED. Объект получил сертификат высокого уровня LEED Gold. 209
Более широкое применение экологических подходов в строительстве, а также альтернативной энергии в процессе эксплуатации зданий и сооружений началось в 1970-х гг., после наступления первого в мире энергетического кризиса. В это же время появилось понятие «зеленое» строительство (а также «устойчивое строительство» и экодевелопмент), означающее строительство и эксплуатацию зданий и сооружений с минимальным воздействием на окружающую среду. Формирование понимания важности вопросов энергоэффективности в строительстве на государственном уровне в мировой практике началось с модернизации нормативноправовой базы строительной отрасли и внедрения добровольных экологических стандартов в строительстве. Рис. 5.11. Здание Калифорнийской академии наук в Сан-Франциско*, США. Архитектор Ренцо Пьяно. Проект завершен в 2008 г. *Здание Калифорнийской академии имеет сертификат BREEAM Platinum. Крыша здания спроектирована таким образом, чтобы сократить ливневые стоки, обеспечить изоляцию и создать среду обитания для птиц и насекомых. При строительстве было использовано 90 % строительных отходов от деконструкции старого здания (рис. 5.11). 210
В 1990 г. в Великобритании был учрежден добровольный метод экологической оценки зданий – BRE Environmental Assessment Method (BREEAM). Целью этого метода стала объективная оценка экологических характеристик новых и построенных ранее зданий и сооружений, а также стимулирование девелоперов, инвесторов и строительных организаций к достижению более высоких пользовательских характеристик зданий по сравнению с общепринятыми нормами и правилами в строительстве. Благодаря независимой экспертной оценке в 2019 г. экологический стандарт BREEAM стал одним из ведущих методов экологической оценки зданий, по которому было сертифицировано более 200 тысяч строительных объектов по всему миру. Рис. 5.12. Здание бизнес-центра «Ducat Place III»*, г. Москва, Россия. Сдано в эксплуатацию в 2007 г. *Здание 14-этажного бизнес-центра «Ducat Place III» (рис. 5.12) стало первым объектом коммерческой недвижимости в России, сертифицированным по стандарту BREEAM. В 2010 г. оно получило сертификат BREEAM Very Good. 211
С 1996 по 2005 г. в 14 странах мира (в том числе в Великобритания и США, но не в России) была запущена программа «Вызов зеленого строительства», результатом которой стало создание «Инструмента зеленого строительства» (GB Tool) с целью экспертной помощи в экологической оценке зданий. В 2000 г. был учрежден Всемирный совет по экологическому строительству (WorldGBC) – межправительственная сетевая организация, объединившая экологические Советы со всего мира. В 1998 г. в США Американским советом по зелёным зданиям для оценки энергоэффективности и экологичности зданий и сооружений было создано Руководство по энергетическому и экологическому проектированию – Leadership in Energy and Environmental Design (LEED), ставшее в 2019 г. одним из лидирующих экологических стандартов. Рис. 5.13. Здание бизнес-центра «Японский дом», Москва, Россия. Введено в эксплуатацию в 1995 г. *Здание бизнес-центра «Японский дом» в Москве (рис. 5.13) было сертифицировано в 2012 г. по стандарту BREEAM, получило сертификат BREEAM In-Use Good. 212
В наши дни экологические стандарты являются обязательными для некоторых типов зданий и сооружений во многих странах мира. К 2007 г. по всему миру было разработано более 20 национальных систем добровольной экологической сертификации, за основу каждого из которых были взяты международные стандарты LEED и BREEAM, – ставшие к 2019 г. лидирующими методами экологической оценки зданий и сооружений. Хотя в России принципы «зеленого» строительства начали активно внедряться только в последние несколько лет, наша страна все же не осталась в стороне от мирового процесса экологической сертификации. В 2019 г. в РФ 130 объектов недвижимости были сертифицированы по стандартам BREEAM, LEED и DGNB (стандарт, разработанный Советом устойчивого строительства Германии). Рис. 5.14. Здание бизнес-центра «Легион II» – штаб-квартиры компании Siemens AG*. Реконструировано в 2009–2011 гг. *После окончания реконструкции в 2012 г. здание штаб-квартиры Siemens AG (рис. 5.14) было официально сертифицировано по американскому стандарту LEED с присвоением уровня соответствия Gold, став вторым зданием в России, получившим сертификат LEED (рис. 5.15). 213
Рис. 5.15. Сертификат международной системы экологической оценки LEED статуса GOLD, впервые в России присвоенный жилому зданию Рис. 5.16. Жилой комплекс «Жизнь на Плющихе»* от компании «Донстрой», Москва, Россия. Сдан в эксплуатацию в 2019 г. *Согласно данным на официальном сайте Совета по экологическому строительству США, дом прошел сертификацию по системе LEED BD+C: Core and Shell (версия 4). Жилой комплекс получил 61 балл из 110 возможных (рис. 5.16). 214
Мощным толчком для развития «зеленого» строительства в России стала подготовка к Олимпийским играм 2014 г. Обязательства, возложенные на РФ в организации Зимних Олимпийских игр в Сочи, создали предпосылку к изменениям в нормативнозаконодательной базе. В 2013 г. был создан национальный стандарт ГОСТ Р 54694-2012 «Оценка соответствия. Экологические требования к объектам недвижимости». При возведении олимпийских объектов и прилежащей инфраструктуры впервые в России в масштабах общенационального проекта были применены международные «зеленые» стандарты. К началу Зимних игр 2014 г. сертификаты BREEAM Post Construction в г. Сочи получили только отель «Русские сезоны», железнодорожный вокзал и здание Олимпийского университета (рис. 5.18, 5.19). Рис. 5.17. Здание бизнес-центра «Ленинский Проспект 119»*, г. Москва, Россия. Сдано в эксплуатацию в 2017 г. *Бизнес-центр «Ленинский проспект 119» – самое первое здание в России (рис. 5.17), которое получило немецкий сертификат по устойчивому строительству (DGNB). 215
Рис. 5.18. Железнодорожный вокзал «Олимпийский парк» в г. Сочи, Россия. Получил сертификат BREEAM в 2013 г. Рис. 5.19. Здание Российского олимпийского университета в Сочи, сертифицированное по стандарту BREEAM в 2013 г. 216
Сегодня в России и во всем мире наравне с понятиями «энергоэффективности в строительстве и экоурбанистике»* постепенно формируются понятия «устойчивой архитектуры» и «устойчивого строительства» (рис. 5.20), определяющие комплекс решений уже не только к конкретному зданию, а к пространству застройки в целом с учетом растущих требований экологии, экономики и качества жизни человека. Примером устойчивой архитектуры в России может служить общественно-деловой комплекс «Лахта Центр» в Санкт-Петербурге, признанный самым «зеленым» небоскребом в РФ. Здание высотой 462 м (самое высокое в Европе в 2019 г.) получило сертификат LEED высшего, платинового уровня. В ходе экологического аудита комплексу «Лахта Центр» удалось набрать 82 балла из 110 возможных. Рис. 5.20. Жилой комплекс «One Brighton» в г. Брайтон, Великобритания. Построен по принципам устойчивой архитектуры *Экоурбанистика (урбанистическая экология) – раздел социальной экологии, решающий проблемы защиты окружающей среды урбанизированных территорий. 217
Высоких показателей энегоэффективности проекту «Лахта Центр» (рис. 5.21) удалось добиться за счет следующих технических решений: • сплошное остекление, позволяющее максимально использовать естественное освещение; • затеняющие конструкции на фасадах; • лифты с системой регенерации энергии; • двухниточные интеллектуальные фасады, которые не только снижают теплопотери зимой, но и накапливают дополнительное тепло от парникового эффекта внутри буферной зоны в зимние солнечные дни и обеспечивают охлаждение летом посредством перекрестной естественной вентиляции. Кроме того, важную роль при оценке сыграли качественная внутренняя среда, велосипедные дорожки и очистные сооружения поверхностного стока на прилегающей территории. Рис. 5.21. Небоскреб «Лахта Центр» в Санкт-Петербурге, Россия. Сдан в эксплуатацию в 2018 г. 218
Аварийность в строительстве Несмотря на достижения науки и техники сегодня, в мире ежегодно происходят аварии и техногенные катастрофы, в результате которых наступает частичное разрушение или полное обрушение зданий и сооружений. Причиной этому чаще всего являются халатность и ошибки, допущенные на разных стадиях проектирования, строительства и эксплуатации. Одной из самых драматичных в начале XX в. стала техногенная катастрофа в провинции Квебек, Канада (рис. 5.22). В 1900 г. началось строительство Квебекского моста с беспрецедентной для своего времени длиной (рис. 5.22). Консультировать проект взялся Теодор Купер (1839–1919) – известный американский мостостроитель. Рис. 5.22. Фрагменты обрушившегося Квебекского моста в Канаде, 1907 г. 219
В процессе проектирования финансирование было сильно урезано, и Т. Купер был вынужден внести в проект ряд удешевляющих его поправок, в том числе предложение по увеличению длины центрального пролета моста. В связи с этим необходимо было произвести полный перерасчет конструкций, а также модельные тесты. Но из-за сорванных сроков руководство проекта не одобрило инженерные перерасчеты и начало строительство. Еще в процессе монтажа были обнаружены заметная деформация некоторых поясов фермы и прогиб нагруженных элементов, работающих на сжатие. Т. Купер требовал приостановить строительство, но руководство проекта проигнорировало его. 29 августа 1907 г. во время монтажных работ произошло обрушение моста (рис. 5.23). В результате 75 человек погибли, 11 человек получили ранения различной степени тяжести. Рис. 5.23. Обрушение моста в Квебеке, Канада, 1907 г. 220
В дальнейшем расследование причин обрушения Квебекского моста оказало большое влияние на формирование стандартов инженерной деятельности на Северо-Американском континенте, а подготовленный комиссией отчет стал образцовым в дисциплине инженерно-технической экспертизы. Вторую попытку по возведению моста в провинции Квебек предприняли через год после трагедии. Но в 1916 г., несмотря на то, что общий вес конструкций был увеличен вдвое по сравнению с первоначальным проектом, произошло повторное обрушение центрального пролета (рис. 5.24). В результате погибли 13 рабочих. Рис. 5.24. Общий вид обрушившегося Квебекского моста в Канаде, 1916 г. Квебекский мост сдали в эксплуатацию в конце 1919 г., его длина составила 987 м, расстояние между опорами – 549 м. 221
В 1922 г. в Вашингтоне, США, произошла еще одна крупная трагедия, причиной которой стали ошибки при проектировании и нарушения при эксплуатации. 28 января во время сильного снегопада не выдержала нагрузки конструкция крыши кинотеатра «Knickerbocker», построенного в 1917 г. (рис. 5.25). Обрушение произошло во время одного из сеансов; 98 человек погибли*, 133 человека были ранены. В истории есть несколько случаев, когда к обрушению сооружений привело применение новых конструкций без ясного представления о их работе в процессе монтажа и эксплуатации. Одним из самых ярких таких примеров стал мост ТакомаНэрроуз (Tacoma Narrows Bridge) в штате Вашингтон, США. Вскоре после окончания строительства в 1940 г. подвесной мост с длиной пролета 853 м получил неофициальное название Галопирующая Герти (Galloping Gertie). Рис. 5.25. Руины кинотеатра «Knickerbocker», г. Вашингтон. 1922 г. *Архитектор театра Реджинальд Уиклифф Гир и владелец здания кинотеатра Гарри М. Крэнделл позднее покончили жизнь самоубийством. 222
В силу недостаточной изученности феномена механического резонанса были допущены грубейшие ошибки при проектировании моста в штате Вашингтон. С самого начала строительства у моста начались проблемы со стабильностью, выражавшиеся в вибрации под действием ветровой нагрузки. Несмотря на это, мост ввели в эксплуатацию. 7 ноября 1940 г., спустя всего 4 месяца после окончания монтажных работ, под действием сильного ветра мост Такома-Нэрроуз* обрушился (рис. 5.26). Причины были в конструкциях пилонов и отсутствии дополнительного усиления пролетов. В результате этой аварии подход к проектированию большепролетных мостов во всем мире был серьезно пересмотрен, а исследования в области аэродинамики и аэроупругости конструкций получили мощный толчок. Мост Такома-Нэрроуз стал символом инженерной неудачи и опасности высокомерия в архитектуре. Рис. 5.26. Мост Такома-Нэрроуз в момент обрушения, 1940 г. Фото Барни Эллиотта *Главный архитектор моста Такома-Нэрроуз Леон Моиссеефф (1872–1943) называл его «самым красивым мостом в мире». Л. Моиссеефф также принимал участие в проектировании знаменитого моста «Золотые Ворота» в Сан-Франциско, Калифорния, США. 223
В 1948 г. американскими изобретателями Филиппом Н. Юцом (1895–1972) из Нью-Йорка и Томасом Б. Сликом (1916–1952) из Техаса был разработан новый способ монтажа зданий – метод подъема перекрытий (метод Юца – Слика). Внедрение метода началось в 1950 г., а в 1952 г. в штате Огайо, США, произошло первое обрушение строящегося новым способом здания. В 1954 г. в г. Сан-Матео, штат Калифорния, США, обрушилась плита во время монтажа методом подъема перекрытий. Несущие колонны отклонились от вертикали и создали дополнительный момент, который привел к разрушению. В результате пострадали 12 архитекторов, монтажников и инженеров, присутствовавших на строительной площадке. Причиной стала недостаточная проработанность нового метода монтажа. Самая крупная авария, связанная с этим методом строительства, произошла в штате Коннектикут, США в 1987 г. (рис. 5.27). Рис. 5.27. Общий вид обрушившегося каркаса здания «L'Ambiance Plaza», г. Бриджпорт, США, 1987 г. 224
23 апреля 1987 г. в г. Бриджпорт (штат Коннектикут, США) обрушился частично возведенный каркас 16-этажного здания «L'Ambiance Plaza» (рис. 5.28). Строительство также осуществлялось методом подъема перекрытий. Итогом трагедии стала гибель 28 человек. Разрушение конструкций было связано с ошибками и непроработанностью ППР, а также несоблюдением правил монтажа. В результате масштабного расследования на строительство методом подъема перекрытий в США был наложен временный мораторий, а технологии монтажа и требования охраны труда были значительно переработаны. В XX в. в России внедрялась технология крупнопанельного домостроения. Строительство многоэтажных зданий из крупных блоков было начато в СССР в 1927–1928 гг., и с тех пор технология постоянно совершенствовалась и развивалась. Однако новые просчеты и ошибки привели к ряду аварий на строительных площадках и в СССР. Рис. 5.28. Обрушившийся каркас здания «L'Ambiance Plaza», США. 1987 г. 225
В марте 1961 г. в г. Куйбышеве (Самара) обрушилась средняя часть строящегося 5-этажного крупноблочного дома (рис. 5.29). Кирпичная кладка цоколя, выполнявшаяся на замораживание, оттаяла весной и не выдержала веса вышележащих конструкций. 30 марта 1966 г. в г. Свердловске (Екатеринбург) обрушился строящийся крупнопанельный 5-этажный дом. Монтаж конструкций производили методом замораживания. Весной раствор в швах оттаял, не набрав нужной прочности. 14 марта 1972 г. в пос. Глебовский в Московской области произошло обрушение части 4-этажного крупнопанельного строящегося корпуса школы. Причина была в ненадлежащем качестве монтажных работ и строительных изделий. Из-за монтажа в условиях низких температур без надлежащих мероприятий обрушился 8 апреля 1975 г. 5-этажный строящийся крупнопанельный дом в г. Сургуте. Рис. 5.29. Общий вид обрушения строящегося 5-этажного дома в г. Куйбышев (Самара) в марте 1961 г.* *Причиной обрушения строящегося здания в г. Куйбышеве (Самара) в 1961 г. стало нарушение требований при производстве работ в зимний период времени. 226
В общей сложности с 1966 по 1988 г. в СССР обрушились 7 крупнопанельных домов, все аварии обошлись без человеческих жертв. Причинами аварий стали серьезные нарушения технологии производства строительно-монтажных работ в зимний период, а также строительные материалы и изделия ненадлежащего качества. Впоследствии были переработаны строительные нормы и правила, а также ужесточен контроль качества на предприятиях. Одной из самых трагичных катастроф конца XX в. стало обрушение торгового центра «Sampoong» (рис. 5.30) в г. Сеуле, Республика Корея, произошедшее 29 июня 1995 г. Грубые проектные ошибки, нарушение правил строительства и эксплуатации, незаконная перепланировка привели к гибели 502 человек, кроме того, 937 получили ранения. Рис. 5.30. Общий вид обрушившегося торгового центра «Sampoong» в г. Сеуле в 1995 г. 227
XX в. характеризуется высоким темпом научнотехнического прогресса. Развитие транспорта, появление новых конструкционных материалов, изобретение персональных компьютеров, мобильной связи и Интернета оказали заметное качественное влияние на методы проектирования, возведения и эксплуатации зданий и сооружений. Однако данные статистики аварий в строительстве остаются неутешительными. С начала XXI в. в России значительно возросла доля аварий, связанных с нарушением норм технической эксплуатации зданий и сооружений. Большое количество обрушений конструкций все также происходит из-за нарушения требований нормативных документов, отступления от проектов при выполнении строительно-монтажных работ. Рис. 5.31. Общий вид обрушившегося аквапарка «Трансвааль-парк»*, Москва, 2004 г. *14 февраля 2004 г. монолитный купол из тонкостенного бетона обрушился на водную зону аквапарка (рис. 5.31). В результате погибли 28 человек, из них 8 детей, около 200 человек получили ранения. Официальной причиной обрушения названы ошибки в проектировании и строительные материалы, не отвечающие нормативам. 228
Рис. 5.32. Обрушившаяся крыша бассейна «Дельфин»*, г. Чусовой, Пермский край, 2005 г. Рис. 5.33. Общий вид обрушившейся крыши Басманного рынка в Москве, 2006 г. *4 декабря 2005 г. в результате грубых ошибок при проектировании и несоблюдении правил эксплуатации произошло обрушение крыши бассейна «Дельфин» (рис. 5.32). Погибли 14 человек, в том числе 10 детей. ** 23 февраля 2006 г. вследствие нарушения правил эксплуатации здания обрушилась крыша рынка в Москве (рис. 5.33). При обрушении и последовавшем пожаре погибли 68 человек. 229
24 апреля 2013 г. произошла крупнейшая по количеству жертв в современной истории катастрофа с обрушением здания*. В г. Савар, Бангладеш, обрушилось 8-этажное здание «Rana Plaza» (рис. 5.34). Число погибших составило 1134 человека, раненых около 2500. Причиной обрушения назвали несоблюдение норм строительства и эксплуатации зданий, а также применение строительных материалов ненадлежащего качества. Как сказал английский изобретатель XIX в. Роберт Стефенсон** (1803–1859), «нет ничего более поучительного для молодых инженеров, чем отчеты об авариях больших сооружений и о средствах, используемых для исправления повреждений». Печальный опыт каждой аварии в строительстве должен стать катализатором к переработке технических решений, новым научным открытиям и совершенствованию нормативно-правовой базы с целью обеспечения надежности и долговечности возводимых зданий и сооружений во всем мире. Рис. 5.34. Общий вид обрушившегося 8-этажного здания «Rana Plaza», г. Савар, Бангладеш, 2013 г. *За исключением теракта 11 сентября 2001 г. в Нью-Йорке, когда при обрушении Всемирного торгового центра погибли 2751 человек. **Р. Стефенсон (1803–1859) – английский инженер-железнодорожник, директор первой в мире паровозостроительной компании, архитектор моста «Британия», член Лондонского королевского общества. 230
Вопросы для самоконтроля 1. Какие инновационные технологии в области строительного производства являются наиболее перспективными сегодня? 2. Что такое BIM-технологии? 3. Когда в мире началось развитие экологических подходов в строительстве? 4. Какое здание в России может служить примером устойчивой архитектуры? 5. Каковы на сегодняшний день основные причины аварийности в строительстве? 231
Список литературы 1. Будник Г.А. История инженерного образования и энергетической техники с древнейших времен до начала ХХ века: курс лекций / Иванов. гос. энергетич. ун-т им. В.И. Ленина. – Иваново, 2011. – 140 с. 2. Шейпак А.А. История науки и техники. Материалы и технологии: учеб. пособие. Ч. II. – 2-е изд., стер. – М.: Изд-во МГИУ, 2004 – 302 с. 3. Ермолов А.Ю. История науки и техники: учеб. пособие для техн. вузов / Моск. гос. ин-т экономики и математики. – М., 2010. – 122 с. 4. Залесов В.Г. Архитектурно-строительное образование в России в первой половине XVIII в // Вестник ТГАСУ. – 2009. – №2. – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/arhitekturno-stroitelnoe-obrazovanie-v-rossii-vpervoy-polovine-xviii-v (дата обращения: 15.12.2019). 5. Залесов В.Г. Школы архитектурно-строительного образования в России во второй половине XVIII века // Вестник ТГАСУ. – 2009. – №4. – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/shkoly-arhitekturno-stroitelnogoobrazovaniya-v-rossii-vo-vtoroy-polovine-xviii-veka (дата обращения: 15.12.2019). 6. Верещагина И.П., Чапаев Н.К., Шелепов А.К. О роли В.Н. Татищева в развитии горнозаводских школ Урала // Образование и наука. – 2005. – №6. – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/o-roli-v-ntatischeva-v-razvitii-gornozavodskih-shkol-urala (дата обращения: 15.12.2019). 7. Николай Р.С. Французские и немецкие инженеры в крепостях Северо-Запада России в первые годы XVIII века // Ученые записки Петрозавод. гос. ун-та. – 2016. – №7-1 (160). – URL: https:// cyberleninka.ru/article/n/frantsuzskie-i-nemetskie-inzhenery-v-krepostyah-severo-zapada-rossii-v-pervyegody-xviii-veka (дата обращения: 15.12.2019). 232
8. Степанов С.Д. Санкт-Петербургская Петропавловская крепость: История проектирования и строительства. – СПб., 2000. 9. История строительной техники / Н.А. Смирнов, Б.Д. Васильев, В.Ф.Иванов, Л.Д. Акимова, Н.Н. Аистов, К.В. Сахновский, С.М. Шифрин, А.И. Орлов; под ред. В.Ф. Иванова – Л.: Госстройиздат, 1962. – 560 с. 10. Артоболевский И.И., Благонравов А.А. Очерки истории техники в России (1861–1917). – М.: Наука, 1975. – 397 с. 11. Шухардин С.В., Ламан Н.К., Федоров А.С. Техника в ее историческом развитии. От появления ручных орудий труда до становления техники машинно-фабричного производства. – М.: Наука, 1979. – 416 с. 12. Домокеев А.Г. Строительные материалы: учебник для строит. вузов, – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1989. – 495 с. 13. Бенрнштейн С.А. Очерки по истории строительной механики. – М.: Госстройиздат, 1957. – 236 с. 14. Конюхов Д.С. Использование подземного пространства: учеб. пособие для вузов. – М.: Архитектура – С, 2004. – 296 с. 15. Харт Ф., Хенн В., Зонтаг X. Атлас стальных конструкций. Многоэтажные здания: пер. с нем. – М.: Стройиздат, 1977. – 351 с. 16. Ледяйкин А.С., Уткина В.Н. Обзор зарубежного опыта проектирования высотных зданий // ОгаревOnline. – 2017. – №11 (100). – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/obzor-zarubezhnogo-opytaproektirovaniya-vysotnyh-zdaniy-1 (дата обращения: 15.12.2019). 17. Мавродин В.В. Рождение новой России. – Л.: Изд-во Ленинград. ун-та, 1988. – 553 с. 18. Касьяненко И. Использование американского опыта в период становления советского промышленного зодчества (сотрудничество с фирмой Альберта Кана) // Взаимодействие культур СССР и США, XVIII–XX вв. / под ред. О.Э. Тугановой. – М., 1987. 233
19. Алексеев В.В., Сапоговская Л.В. Исторический опыт промышленной политики в России. – Екатеринбург.: Академкнига, 2000. – 100 с. 20. Конышева Е.В., Меерович М.Г., Флирль Т.Б. Эрнст Май в истории советской индустриализации // Вестник ИрГТУ. – 2011. – №7 (54). – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ernst-may-v-istorii-sovetskoyindustrializatsii (дата обращения: 15.12.2019). 21. Чередина И.С., Зуева П.П. Иностранные архитекторы в России. К 80-летию бригады «Рот фронт» // Academia. Архитектура и строительство. – 2010. – №2. – URL: https://cyberleninka.ru/article/ n/inostrannye-arhitektory-v-rossii-k-80-letiyu-brigady-rot-front (дата обращения: 15.12.2019). 22. Всеобщая история архитектуры. Т. 12. Кн. 1: Архитектура СССР / гл. ред. Н.Я. Колли. – М.: Стройиздат, 1968. 23. Кружков Н.Н. Высотки сталинской Москвы. Наследие эпохи. – М.: Центрполиграф., 2014 24. Васюков П.А. Мы строим метро. – М.: Московский рабочий, 1983. – 332 с. 25. Гарюгин В. Метрополитен Северной столицы. – СПб.: Лики России, 1995. – 240 с. 26. Косенкова Ю.Л., Самохина Т.Н. Академические наука и образование в истории советской архитектуры (1933 – 1963) // Рос. акад. архитектуры и строит. наук: альбом творческих работ членов академии и советников 2001 – 2006 гг., посв. 15-лет. РААСН. – М., 2007. 27. Курбатов В.В. Советская архитектура: кн. для учителя. – М.: Просвещение,1988. – 208 с. 28. Усикова О.В., Тарасова Ю.В. Внедрение «зеленых» строительных технологий в России и за рубежом на примере построенных экозданий // Интерэкспо Гео-Сибирь. – 2012. – №7. – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/vnedrenie-zelenyh-stroitelnyh-tehnologiy-v-rossii-i-za-rubezhom-na-primerepostroennyh-ekozdaniy (дата обращения: 15.12.2019). 29. Сендеров Б.В. Аварии жилых зданий. – М.: Стройиздат, 1991. – 216 с. 30. Шкинев А.В. Аварии в строительстве. – М.: Стройиздат, 1984. – 320 с. 234
Ответы на вопросы для самоконтроля Глава 1 1. Первым высшим специальным учебным заведением в России, учрежденным по приказу Петра I в 1701 г., была Школа математических и навигацких наук при Пушкарском приказе. 2. Основателем первой Горнозаводской школы в России был выдающийся инженер, металлург Георг Вильгельм (Вилим Иванович) де Генин. 3. Первым архитектором Санкт-Петербурга был Доменико Андреа Трезини – итальянский инженер-фортификатор. 4. Термином «петровские пенсионеры» называли талантливых русских 17-летних юношей, отобранных лично Петром I, которых командировали в Европу (Голландию, Францию, Италию) для обучения инженерному и архитектурному искусствам за государственный счет. 5. В эпоху Петра Великого был построен ряд выдающихся гидротехнических сооружений: Вышневолоцкая искусственная водная система, Кронштадский и Ладожский (Староладожский) каналы, каналы Санкт-Петербурга, Лиговский канал, гидротехнический комплекс Петергофа. 235
Глава 2 1. Первый паровой одноковшовый экскаватор изобрел американский изобретатель Уильям С. Оттис в 1832–1836 гг. 2. Английский предприниматель Джозеф Аспдин в 1824 г. первым запатентовал технологию изготовления портландцемента. 3. Труды русского инженера-механика Дмитрия Ивановича Журавского положили начало теоретическим исследованиям в области мостостроения. 4. Русский инженер Николай Аполлонович Белелюбский первым внедрил литое железо в отечественное мостостроение. 5. Выдающийся русский ученый, инженер-механик Владимир Григорьевич Шухов первым в истории изобрел и применил в строительстве конструкции гиперболоидной формы. 236
Глава 3 1. Развитие металлургии и новые конструктивные приемы во второй половине XIX в. Позволили строить первые многоэтажные здания. 2. Изобретателем безопасного пассажирского лифта был американский инженер Элиша Грейвс Отис, основатель компании «Otis». 3. Первым небоскребом в мире принято считать здание Страхового общества – Home Insurance Building, построенное в 1885 г. в г. Чикаго. 4. Первые небоскребы США подразделялись на два типа конструктивных решений: • здания с неполным каркасом, где нагрузка распределяется между внутренним каркасом и наружными несущими стенами; • здания с каркасом типа «Cage» (клетка), где несущий каркас существует независимо от наружных стен. 5. Самыми важными и опасными при строительстве первых высотных зданий в США считались профессии клепальщиков* и работников крановых бригад. 237
Глава 4 1. Типовые жилые дома Первого рабочего поселка в Иваново, построенные по проектам акционерного общества «Стандарт», имели фахверковую конструкцию. 2. Автором серии 201 типовых жилых домов, рекомендуемых к строительству Комитетом по делам архитектуры в 1940-х гг., был советский архитектор Сергей Александрович Маслих. 3. В мае 1935 г. была введена в эксплуатацию первая очередь московского метрополитена. 4. Московские высотные здания имели в своей основе стальной несущий каркас с соединением элементов на сварке. 5. Начиная с 1906 г., в результате реформы образования в России произошло отделение архитектурной подготовки от строительной. 238
Глава 5 1. Среди инновационных технологий в строительстве наиболее перспективными на сегодняшний день являются: •информационное моделирование (BIM-технологии); •облачное управление проектами; •цифровое производство; •префабрикация. 2. BIM, или Информационное моделирование здания, подразумевающее создание трехмерных строительных моделей для представления физических и функциональных свойств проекта. 3. Развитие экологических подходов в строительстве, а также применение альтернативной энергии в процессе эксплуатации зданий и сооружений началось в 1970-х гг. после наступления первого в мире энергетического кризиса. 4. Примером устойчивой архитектуры в России может служить общественно-деловой комплекс «Лахта Центр» в Санкт-Петербурге, построенный в 2018 г. 5. Основными причинами аварийности в строительстве на сегодняшний день чаще всего являются халатность и ошибки, допущенные на разных стадиях проектирования, строительства и эксплуатации. 239
Учебное издание Е.А. Шаламова ИСТОРИЯ НАУКИ И ПРОИЗВОДСТВА В ОБЛАСТИ СТРОИТЕЛЬСТВА Часть вторая С XVIII века до наших дней Электронное учебное пособие Редактор и корректор И.Н. Жеганина ____________________________________________________________ Подписано к использованию 16.09.2020. Заказ № 70б/2020. Минимальные системные требования: ПК, Windows XP и выше; программа для просмотра PDF-файлов; привод CD-ROM. ____________________________________________________________ Издательство Пермского национального исследовательского политехнического университета. Адрес: 614990, г. Пермь, Комсомольский проспект, 29, к. 113. Тел. (342) 219-80-33.