Text
                    В книге излагается история развития и совершенствования
строительной техники, устройства фуидамеитав, строительных
конструкций — каменных, деревянных, стальных и
железобетонных с древнейших времен до 50-х годов XX века.
Приводятся примеры наиболее совершенных для своего времени
построек, зданий и сооружений.
Книга является учебным пособием для иижеиерно-строи-
тельных вузов и рассчитана также на лиц, интересующихся
" историей развития техники.
Рецензенты: НИИ теории и истории архитектуры и
строительной техники АСиА СССР; кафедры Новосибирского
инженерно-строительного института и Московского институти
инженеров железнодорожного транспорта.


ПРЕДИСЛОВИЕ Создание материально-технической базы коммунизма требует невиданного размаха строительных работ. В отчете ЦК КПСС XXII съезду тов. Н. С. Хрущев подчеркнул, что на современном этапе развития нашей экономики капитальное строительство является вопросом вопросов. Масштабы и темпы капитального строительства в СССР изумляют народы всего мира. Только в 1959—1960 гг. в Советском Союзе вступили в действие 2180 крупных промышленных предприятий, а за три года семилетки в городах и рабочих поселках введено в эксплуатацию 250 млн. м2 жилья, что на 70 млн. м2 больше, чем было построено в дореволюционной России в течение М'ногих столетий. Успешное выполнение этих задач требует дальнейшего технического прогресса во всех областях строительства на основе использования современных достижений науки и техники, широкого внедрения индустриализации, комплексной механизации и автоматизации, применения новых строительных материалов, конструкций и деталей заводского изготовления. Строительная техника принадлежит к числу древнейших отраслей техники. История ее развития и совершенствования тесно связана с развитием производительных сил и производственных отношений. На развитие строительной техники и строительного дела, кроме математики, механики, физики, философии и других наук, огромное влияние оказывали политические, экономические и другие факторы. Пройдя через многие тысячелетия от каменного века до наших дней, она, непрерывно совершенствуясь, достигла высокого уровня развития. Особенно большие успехи в области строительной техники достигнуты в Советском Союзе, где имеются самые совершенные землеройные, транспортные, подъемные, виброштамповальные, сварочные и другие машины и агрегаты, различные полуавтоматические и автоматические станки и установки и где в широких масштабах организовано индустриальное, жилищное и промышленное строительство. Предлагаемый труд является первым в СССР учебным пособием не истории строительной техники. Он включает в себя все основные вопросы, связанные со строительным производством, за исключением мостостроения, гидротехники, судостроения, машиностроения и др. Касаясь строительного искусства, авторы стремились раскрыть и показать многообразие народного творчества, не рассматривая при этом вопросы развития архитектуры, скульптуры и живописи, освещенные в соответствующих трудах. Разделы I и II написаны проф. Н. А. Смирновым; раздел III — чл. корр. АСиА СССР, засл. деятелем науки и техники РСФСР, д-ром техн. наук, проф. Б. Д. Васильевым;
рф о. чл сшанивым; раздел V — проф. Н. Л. Смирновым при участии канд. техн. наук, эц. Л. Д. Л к и м о в о и; раздел VI — засл. деятелем науки и техники РСФСР, д-ром техн. аук, проф. Н. Н. Аистовым;; раздел VII—действ, чл. АСиЛ СССР, засл. деятелем науки и тех- 4ки РСФСР, д-ром техн. наук, проф. К. В. Сахновским; раздел VIII — проф. Н. А. Смирновым при участии канд. техн. аук, доц. О. М. Спиридоновой; раздел IX — д-ром техн. наук, проф. С. М. Шифр иным и канд. :хн. наук, доц. Л. И. Орлов ы м. Авторы будут весьма признательны за все замечания и предложения, асаюшиеся построения и содержания настоящего учебного пособия, ко- )рые они с благодарностью примут и учтут в дальнейшей работе. Они 1итают своим долгом выразить благодарность большой группе рецен- :нтов — научным сотрудникам НИИ теории и истории архитектуры и роителыюй техники АСиА СССР, профессорам и преподавателям Но- >сибпрского инженерно-строительного института и Московского инсти- та инженеров железнодорожного транспарта — за ценные замечания )и подготовке рукописи к изданию.
С ДРЕВНЕЙШИХ ВРЕМЕН ДО НАЧАЛА XVI 11 ВЕКА Глава первая СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА ПЕРВОБЫТНОГО ЧЕЛОВЕКА Многовековая человеческая культура связана с развитием строительного дела, которое является одним из проявлений человеческого труда. С тех пор, как появился человек, появился труд, появилось и строительство, в процессе которого человек подчиняет себе природу, накладывает на нее печать своей воли, своего ума. «Первый исторический акт, — говорят К- Маркс и Ф. Энгельс, — человекообразных индивидов, благодаря которому они отличаются от животных, состоит не в гом, что они мыслят, а в том, что они начинают производить себе средства к существованию».1 'К. Маркс и Ф. Энгельс, Немецкая идеология, стр. 10.
В течение многих тысячелетий человечество, накапливая опыт в своей производственной деятельности, совершенствовало технику и развивало культуру строительного дела. Поэтому строительное дело надо рассматривать в тесной связи с развитием изготовления орудий труда, с изменением характера и направления производственной деятельности людей. Древний человек пользовался преимущественно грубыми рубящими орудиями (рубило, ударник и др.), а также режущими и скоблящими орудиями (пилообразный нож, скребок, струг и др.). Тесаные орудия труда применялись реже. С их помощью изготовлялись нуклеусы—крупные круглой формы кремневые или другой плотной породы камни, служившие для выделки орудий труда. По технике изготовления отличали в основном две формы изделий: отщепы или ножевидные пластины, которые отбивались '"* .гмй или отжимались от нуклеуса, и двусторонне обработанные ору- 1. Орудия каменного века ДИ*' С ЭТ0Й ТОЧКИ 3РенИЯ ЯСН0' клинообразной формы; 2-скобель; ЧТО Иа СТЭДИИ раЗВИТИЯ ЧеЛОВече- 3-долбежник; 4 -скребок СКОГО общества, ИЗВеСТНОЙ ПОД названием палеолита и раннего неолита, когда орудия труда представляли собой грубо обработанные каменные изделия (рис. 1), строительство только зарождалось. Рис. '—ручник § I. ПОСТРОЙКИ ПЕРВОБЫТНОГО ЧЕЛОВЕКА Первобытный человек для своего убежища пользовался естественными укрытиями — пещерами. Одно из таких типичных укрытий, найденное в середине прошлого века недалеко от города Дюссельдорфа (ФРГ), изображено на рис. 2. Люди, используя пещеры как жилище, Рис. 2. Укрытие пещерного человека (разрез) а—б — внутренность пещеры; в — доступ протекающей сверху в пещеру воды; г—выход из пещеры иногда устраивали и етримитивные сооружения под открытым небом (заслоны, завесы). В дальнейшем, по мере усовершенствования тех же каменных орудий, первобытные люди устраивали жилища и кладовые для пищи в виде землянок и полуземлянок. Данные археологических раскопок
свидетельствуют о том, что в определенных случаях крыши таких сооружений имели каркас из крупных костей и бивней мамонта. Так, при раскопках древнейшего поселения на верхнем Дону (близ Воронежа), получившего название Костёнки, в верхней части заполнения одной из полуземлянок обнаружено пять взаимно переплетающихся бивней мамонта, позволяющих сделать вывод об использовании таких бивней для устройства кровли полуземлянок. Каркасы из костей животных найдены археологами в Долне Вестонице (Чехословакия), в Шуссенриде (Швейцария) и других местах. д! '///////////////////////У/////// Рис. 3. Палеолитическое жилище, обнаруженное при раскопках Тимоновской стоянки а—план; б—продольный разрез; в—план кладовой; г—разрез кладовой Палеолитические жилища были впервые открыты и исследованы при раскопках Тимоновской стоянки близ г. Брянска на правом берегу р. Десны. Эта стоянка располагалась на скате берегового отрога, спускающегося к реке, и занимала площадь более 24 тыс. м2. На этой пло- шади было открыто 6 землянок, 4 кладовых, 2 мастерские кремневых орудий, 2 углубленных котлообразных очага, расположенных .вне жилых сооружений. Землянки (рис. 3, а, б) имели в длину 11,5 м, ширину и глубину по 3 м с боковыми или концевыми входами. Крыша землянок, насколько можно судить по найденным остаткам, была плоской и состояла из бревен, уложенных в один ряд, и слоя земли толщиной около 20 см. Выход из землянок имел вид аппарели или ската без ступенек. Кладовые имели вид конической ямы (р.ис. 3, в, г) с округленным дном и, судя по форме, служили для хранения съестных припасов, а мо-
жет быть, мехов и всякого окорья. Спуск в ямы был устроен в виде аппарели, расположенной с восточной стороны. Можно полагать, что яма кладовой покрывалась конической крышей из легкого строительного материала вроде примитивного шалаша (на рис. 3 показан пунктиром). Очаг представлял собой котлообразную яму диаметром около I м я глубиной 0,6 м. Внутри он был заполнен золой, .мелкими угольками, а сверху — землей. В обнаруженных очагах или мастерских главным материалом для выработки каменных орудий служил меловой кремень, которым очень богаты меловые отложения Брянского района. В обработке кремня господствовала «сколотая техника», при помощи которой кремневые нуклеусы расчленялись на ^пластинки. Кроме кремня, древний человек пользовался кварцитовыми плитами, употребляя их как наковальни. В социологическом отношении представляет значительный научный интерес выявившаяся парность жилых землянок. Так, землянки отстояли одна от другой всего на 3 м, а некоторые — на 8 и 10 At. Это позволяет сделать вывод, что древние обитатели Тимоновской стоянки жили первобытнообщинным коллективом. В этот же период (палеолит и ранний неолит), возможно, появилась первая примитивная каменная кладка для закрывания отверстий в пещерах. Тип жилища, как и способ его строительства, во многом определялся природными условиями: характером климата, наличием того или иного строительного материала и т. д. Так, в Африке и Азии при первобытнообщинном строе остов хижин возводился из связок тростника, поставленных дугой; промежутки завешивались циновками. В Месопотамии тростниковые циновки обмазывались глиной или навозом и горной смолой. При дальнейшем развитии жилища к тростниковым стенам этих хижин начали присоединять глиняную стену, которая при помощи изогнутых шипов из обожженной глины соединялась с плетеной основой. Для большей прочности глиняной стены в нее иногда вгонялись конусы из обожженной глины. В дальнейшем, как (показали раскопки древних поселений Обеид, У рука и Уры (Месопотамия), хижины стали возводиться из необожженных кирпичей. Вход ,в хижины первоначально закрывался просто висящей циновкой, а затем стали делать деревянные рамы с набивной циновкой, вращающиеся в чашеобразных камнях порога. В ряде районов получило распространение строительство поселений на сваях, остатки которых сохранились до наших дней на озерах Швейцарии (рис. 4). Судя по сохранившимся остаткам свай,1 занимаемая поселками площадь иногда бывала очень велика. Так, свайный поселок у Ванген на Боденском озере имел длину около 500, а ширину до 90 м. Можно предполагать, что в некоторых поселках численность населения достигала * 1000—1200 человек. Постропкл древних свайных поселков начиналась с рубки деревьев и изготовления свай при помощи каменных топоров, долот и сверл. С одного конца сваи заострялись путем обжигания, благодаря чему они легче погружались в грунт. При раскопках близ деревни Шуссенрид (Швейцария) удалось определить размеры и план свайного жилого дома. Дом имел прямоугольную форму размерами в плане 70X7 м. Вход в него был с юга и закры- : Имеются остатки свайных строений, насчитывающих более 40 тысяч свай. .
вался дверью шириной 1 м. В плане дом разделялся на два помещения — одно из них имело очаг, выложенный из камня, другое, соединяемое с первым проходом из перегородки, как можно предполагать, служило спальней и для хранения хозяйственных запасов. Очаги свайных жилищ устраивались обычно из каменных плит, скрепленных глиной. Дым из очага выходил наружу через щели и отверстия крыши. Жители свайных домов имели столы, скамьи, табуреты и сундуки. Свайные поселки соединялись с берегом посредством одного деревянного неширокого моста, который в случае грозившей опасности можно было разбирать. Сообщение с берегом осуществлялось также и при помощи долбленых деревянных челнов. Рис. 4. Поселение на сваях в Швейцарии (Цюрихское озеро) Для возведения подобных строений необходимо было иметь такие орудия, которыми можно было рубить, пилить и тесать деревья, а также организовать массовый труд на строительстве. Новые, более совершенные орудия из камня человек начал изготовлять, после того как он открыл способ пилить и полировать камень. Этот способ основывался на том, что пиление камня сравнительно легко производилось при помощи примитивной пилы в виде жгута, жилы или веревки, натянутой на смычок, под которую в процессе пиления подсыпался мелкий песок. Отпилив нужный кусок, его отшлифовывали на большом камне, пользуясь тем же приемом подсыпки мелкого песка. Это открытие позволило человеку изготовлять топоры и долота и обрабатывать с их помощью бревна. По свидетельству древнегреческого писа- теля-историка Геродота, свайная деревня в Македонии на озере Пра- зиас (ныне Тахиногел) существовала еще за 400- -500 лет до н. э. Дома этой деревни были построены посредине озера на высоких соединенных Между собой свайных помостах. С сушей помосты соединялись одним Мостом. Такие же свайные деревни, по свидетельству древнегреческого
ученого Гиппократа, в те времена были у жителей восточного побережья Черного моря, обитавших в болотистых низинах реки Рион. Наиболее поздним свидетельством о существовании в Европе свайных деревень следует считать изображение на мраморной колонне в Риме, воздвигнутой при Траяне в I в. н. э. На этой колонне показана свайная хижина обитателей нынешней Румынии — жителей области низовьев р. Дунай. За 6—5 тыс. лет до н. э. в связи с открытием способа добывания и обработки металла произошли коренные изменения в строительной технике. В социальном отношении этот период рассматривается как переход от первобытнообщинного строя к классовому обществу. В этот период широкое развитие получило деревянное строительство; .появились бревенчатые постройки с перевязанными углами и столбчатыми деревянными стенами. Дальнейшее развитие получили печные работы. В более позднюю эпоху, которая началась в Европе приблизительно за 6 тыс. лет до н. э., в некоторых местах Западной Европы стало известно земледелие, знакомство с которым было принесено, по-видимому, из восточных стран. Земледелие привязывало человека к определенному месту, способствовало строительству жилищ, складов для хранения хозяйственных запасов, помещений для скота, а также переходу от кочевой жизни зверолова-охотника древнекаменного периода к жизни пастуха и земледельца. Чем дальше развивалось земледельческое хозяйство, тем более оседлым становился человек и более основательным и прочным становилось его жилище. Таким образом, развитие земледелия приводило к совершенствованию строительного искусства. Вместе с тем развитие земледелия и скотоводства явилось одним из факторов совместного поселения людей и образования населенных пунктов. Все это, естественно, повлияло на социально-экономические условия жизни общества. Возникали различные ремесла, появилась торговля, зарождались науки и искусство. Родовая и племенная организация общества уступила место обществу классовому с его непременным атрибутом— государством. Это не могло не отразиться и на строительстве, которое приобрело новые формы и новое значение. Гл ава вторая СТРОИТЕЛЬНОЕ ДЕЛО В СТРАНАХ ДРЕВНЕГО ВОСТОКА И АМЕРИКИ § 1. ДРЕВНЕЙШИЕ ПАМЯТНИКИ ПЕРВОБЫТНОЙ ЗЕМЛЕДЕЛЬЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ СРЕДНЕЙ АЗИИ Первобытная земледельческая культура Средней Азии развивалась на базе использования вод горных рек и ручьев и сооружения больших ирригационных систем искусственного орошения.
Однкм из древнейших очагов земледелия многие ученые склонны считать анаускую культуру (Туркменистан),1 которая явилась исходным центром, откуда земледелие распространилось в области рек Тигра, Евфрата, Нила и Средиземного моря. Необходимым условием создания сложных оросительных систем того времени являлся прочный общинный уклад, широкое применение раб- скот труда и наличие централизованного государства, способного, опираясь на общины, руководить ирригационным хозяйством. На эти предпосылки развития ирригационного хозяйства на Востоке указывает Ф. Энгельс: «Земледелие здесь построено, главным образом, на искусственном орошении, а это орошение является уже делам общины, области или центральной власти».2 История создания больших ирригационных сетей в Туркменистане связана с возникновением рабовладельческого государства, которое прочно утвердилось к середине первого тысячелетия до н. э. в Хорезме я вначале существовало наряду с сохранившей родовые формы общиной. Рис. 5. Городище Кюзели-сыр с «жилыми стеиами> (реконструкция) Низовья р. Аму-Дарьи в Туркменистане изобилуют .развалинами древних городов, неисчислимыми осколками битой керамики, остатками действовавших когда-то ирригационных сооружений. Здесь в Ташауз- ской области экспедицией профессора С. П. Толстова найдены остатки десяти городищ. Древнейшие из них, относящиеся примерно к первой половине первого тысячелетия до н. э., представляют собой ранние типы населенных пунктов, сооруженных на местах, удобных и надежных как в стратегическом, так и в гидрографическом отношениях. Эти так называемые городища с «жилыми стенами» (рис. 5), венчающие верхние площадки естественных бугров, были возведены первобытными земледельцами и скотоводами района левобережного Хорезма (Северный Туркменистан), который изобиловал болотами и водоемами. Характер и конструктивные формы этих городищ напоминают крепостные сооружения, построенные для защиты рубежа территории. Стены 1 Возникновение земледелия в этом районе американский ученый Р. Помпелли, производивший раскопки в Анау в 1904 г., относит к 9 тысячелетию ло и. э. Позднейшие исследователи относят анаускую культуру ие к 9, а к 4 тысячелетию до н. э. К этим последним принадлежит австрийский ученый О. Мэнгии A931 г.) и русский ученый В. Ф. I айдукевич A918 г.). 2 К. Маркс и Ф. Энгельс. Соч., т. XXI, стр. 494.
городищ, сделанные из камня и глины (паксы), достигают местами значительной толщины. В Южной Туркмении земледелие возникло намного раньше, чем в Северной. Так, например, на Мургабе, откуда земледельческая культура проникла в низовья р. Аму-Дарьи, к эпохе строительства ирригационных каналов на севере, уже существовал цветущий, богатейший оазис. Для зашиты этого оазиса в III в. до н. э. была сооружена грандиозная глиняная стена длиной 250 км и толщиной 5,2 м, что свидетельствует о значимости в те времена маленького Мургаба. Эпоха сооружения великих каналов в Хорезме и на Мургабе, охватывающая примерно период от конца 2 и до половины 1 тысячелетий до н. э., самая богатая деяниями и событиями в истории Средней Азии, но в то же время и самая бедная сведениями. К глубокой древности истории Туркменистана относится также строительство кяризов, представляющих систему глубоких колодцев, расположенных в одну линию и соединенных горизонтальными подземными галереями. Кяриз ' собирает грунтовые воды, которые стекают по его галереям с верхних колодцев в нижние. Длина системы достигает нескольких километров, а колодцы, расставляемые с интервалами от 40 до 60 м, исчисляются сотнями. Глубина колодцев доходит иногда до 80 м. Самое раннее упоминание о кяризе имеется в описании канала и тоннеля Негуб, сооруженного ассирийцами в 800 г. до н. э. для отвода воды из р. Заб в Ниневию. Кяризы нашли также широкое распространение в Иране, Западном Китае, Афганистане, Палестине, Аравии и других странах Востока. Одним из древнейших государств на Армянском нагорье в районе озера Ван было Ванское царство, названное ассирийцами Урарту. Наиболее важной деятельностью в период укрепления Урартского государства стало строительство, получившее большое развитие около 80 г. до н. э. в период единоличных правлений Менуа и его сына Лрги- шита I. За время этих правлений было сооружено по всей стране множество оросительных каналов, среди них канал Шамирам, снабжающий до настоящего времени водой город Ван. Было также возведено много оборонительных сооружений, что обусловливалось постоянными походами на Урарту соседнего Ассирийского государства. Раскопанные около г. Еревана жилища дают представление о повседневной жизни городского населения Урартского государства и характере жилищного строительства. Дома строились, по-видимому, сразу целыми кварталами и одновременно с основанием урартской крепости. Каждая семья обитала в жилище, имевшем неправильную форму и состоявшем из двух-трех помещений, из которых одно только до половины было покрыто кровлей, покоившейся на столбах; другая половина служила как бы двориком, где находился врытый в землю очаг. Жители этих домов не имели своих постоянных хранилищ для продуктов, не держали скота и, как полагают некоторые исследователи, получали регулярное пищевое довольствие от администрации крепости. 0 жизни и быте сельского населения Армянского нагорья можно судить по позднейшим сведениям (около 400 г. до н. э.), собранным греческим писателем Ксенофонтом. В его время деревни состояли из отдельных групп полуподземных землянок, где верхнее отверстие служило и входом в помещение, и световым окном, и дымоходом. В отличие от Ассирии Урарту не могло обеспечить возрастающие потребности своего народа в сельскохозяйственных продуктах, поэтому 1 Кяриз — название у персов и арабов; у ассирийцев — .канат, множественное число — куия; у азербайджанцев — кягрыз.
урарты уделяли особое внимание развитию сельскохозяйственного производства путем освоения пустующих и опустошенных земель и расширения ирригации. С усилением Ассирийской державы происходят постоянные вторжения ассирийских войск в Урарту. Около 700 г. до н. э. ворвавшиеся в Урарту ассирийские войска подвергли разрушению все на своем пути, сжигая поселения, снося крепости, уничтожая каналы, сады и посевы, разграбляя храмы. Новый период усиления Урартского государства начинается с 690 680 гг. до н. э. К этому времени относится сооружение большого .канала, отводившего воды от р. Занги и орошавшего Араратскую долину. Здесь был построен новый административный центр — Тейшсбаини. У городской цитадели, где находились административные строения, возвышавшейся на крутом берегу реки, был расположен правильно распланированный город. Но древним данным, в 90 гг. VI в. до н. э. Урарту продолжало еще существовать, но уже в качестве зависящего от Мидии царства. К 590 г. до н. э., когда началась война между Мидией и Лидией, остатки урартской независимости вероятно были уже уничтожены. Памятники материальной культуры Урарту свидетельствуют о высоком развитии ремесла, особенно металлообрабатывающего. Ванское царство было очень богато месторождениями железа, а урартские металлические изделия были широко распространены не только во всей Передней Азии, но и за ее пределами, в частности в древних греческих храмах. Художественные изделия из бронзы (мебель, статуэтки, оружие и т. п.), выполненные по восковым моделям, с резьбой и чеканкой, покрытые кованым золотым листом; резьба но мрамору (облицовка стен дворца в Русахинили); многочисленные росписи в Эребу, Тейшебаини — все эти сохранившиеся памятники культуры Урарту говорят о ремесле уже специализированном и обладавшем длительной традицией мастерства. Урартская ремесленная техника имела большое значение в развитии закавказского ремесла. Урарту сыграло большую роль в формировании народностей Армянского нагорья и Закавказья и их государств. Конец истории Урартского государства является одновременно началом истории армянского и грузинского народов. § 2. СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА В ДРЕВНЕМ ЕГИПТЕ Одной из стран древности, имеющей многочисленные сохранившиеся До наших дней сооружения, является Египет. Хотя есть основания считать индийское строительное искусство более древним, чем египетское, поскольку элементы первого проникли и к берегам Нила, здесь все же сначала рассматривается строительство в Древнем Египте, где сохранились памятники значительно более раннего периода, чем в Индии. Долина Нила была богата строительными материалами; в горных Цепях, окаймлявших с обеих сторон долину, было много песчаника, розового гранита, известняка, алебастра, базальта и т. д. Таким образом. Египет имел основные и в достаточном количестве строительные материалы, что создавало благоприятные условия для развития строительства. Этому способствовала жесточайшая эксплуатация населения сельских общин и рабов — военнопленных. Благодаря этим и другим факторам Египетское государство имело возможность проводить громадный по своим объемам строительные и особенно гидротехнические работы.
Большой размах строительных работ по сооружению сетей ирригационных каналов обусловливался тем, что основным источником существования населения страны являлось земледелие, которое могло развиваться здесь только на основе искусственного орошения. Устройство ирригационной сети было очень сложным делом и требовало высокого инженерного искусства. Путешествовавший по Египту греческий историк Геродот' рассказывает, что еще при первом египетском царе Менесе C890 лет до н. э.) на Ниле была построена плотина, что принудило реку, протекавшую вдоль песчаных гор Ливии, покинуть старое русло и проложить себе новое между двумя горными цепями. Когда старое русло было засыпано и осушено, Менее построил здесь город Мемфис, который сделался средоточием египетской культуры, науки и искусства. Заслуживает внимания комплекс гидротехнических сооружений, построенных при царе Лменемхате III (около 2200 лет до н. э.), для регулирования стока вод Нила и использования их в целях орошения земель. Этот комплекс сооружений включал в себя огромное водохрани- Рис. 6. Выделка сырцового кирпича в Древнем Египте лище и два подводящих канала, соединяемых шлюзами. Неподалеку от водохранилища был построен дворец, о масштабах которого говорят 1500 покоев, находившихся над .поверхностью земли И столько же иод землей. Наряду с постройкой каналов большое распространение получило устройство глубоких колодцев с подъемом воды черпаками (шадуфы), прикрепленными к бесконечному канату. Подъем воды из колодцев осуществлялся также с помощью примитивного механического устройства, состоящего из вала и деревянных шестерен, приводимого в движение посредством животных. Земляные работы выполнялись с помощью мотыг, изготовленных из бронзы, и деревянных лопат. Транспортировка земли производилась животными, а на короткие расстояния — рабами с помощью мешков, носилок, повозок и т. п. Строительство домов, дворцов, укреплений и памятников этого периода производилось главным образом из сырцового кирпича. Обжиг кирпича появился значительно позже. Дерево для строительства сооружений вследствие весьма ограниченного количества лесных массивов применялось очень редко. Изготовление сырцового кирпича (рис. 6) осуществлялось из смеси ила, черпаемого ведрами из пруда, мелкой гальки и рубленой соломы. 1 Геродот Галикарнасский (середина V века До н. э.) занимает первое место среди других авторов; его называли «отцом истории». «История» Геродота, написанная в девяти .книгах и названная именами девяти муз, включает описание всего известного тогда древнего мира. Геродот совершил ряд дальних путешествий: побывал в Египте, посетил финикийские города и Палестину, путешествовал по Тигру и Евфрату, побывал и в Иране.
Полученную смесь набивали в деревянные формы, а затем выкладывали иа ровное место для просушки, длившейся в течение нескольких часов. Широко применялось также глинобитное строительство, в котором иногда использовалась тростниковая или деревянная арматура. Позже, при так называемом Древнем царстве, агиптяне, используя богатые залежи камня, создали новейшие архитектурные формы с широким применением обтесанных каменных блоков. Выдающимися памятниками строительного искусства Египта являются так называемые пирамиды — гробницы царей и знатных вельмож, выложенные из кирпича или камня. Основные размеры пирамид были связаны строго определенными пропорциями. Внутри пирамиды устраивались обычно две камеры: для захоронения царя (фараона) и Рис. 7. Пирамиды и сфинкс у селения Гизе в Египте его жены. Первые две пирамиды, увенчанные колоссальными статуями, были возведены из сырцового кирпича посредине Меридова озера. Значительно позже B720—2560 гг. до н. э.) на территории древнего Мемфиса,1 были построены три большие пирамиды из камня (рис. 7), самой большой из которых является пирамида Хеопса, имеющая высоту по вертикали около 140 м, длину стороны основания 215 м и объем каменной кладки около 2,6 млн. м3 (рис. 8). К памятникам строительства в Египте следует также отнести изваяние большого сфинкса высотой 20 м, высеченное из естественной скалы. Возведение столь больших сооружений, какими являются пирамиды, представляло собой технически сложную задачу и потребовало весьма больших усилий, изобретательности и большого срока. Геродот повествует, что на строительстве пирамиды Хеопса всегда было занято 100 тыс. рабов, состав которых из-за высокой смертности каждые три месяца обновлялся. По утверждению историков древности (Геродот, Диодор, Плиний), на проведение подготовительных работ, которые наряду с заготовкой и доставкой материалов включали также и строительство каменной дамбы, использованной при возведении пирамиды, потребовалось десять лет. В течение следующих десяти лет были осуществлены работы по сооружению подземных помещений в скальном грунте ооно- 1 По современной топографии пирамиды эти расположены близ селения Гизе — в окрестностях Каира.
■вания пирамиды и построен подземный канал, который обтекал устроенный внутри нее остров и соединялся с Нилом. Собственно строительство пирамиды продолжалось двадцать лет. Сведения о том, как осуществлялось строительство пирамид, весьма скудны. Однако изучение трудов историков древности, и прежде всего Геродота, а также работ более поздних исследователей и имеющиеся сведения о состоянии уровня развития строительной техники в Древнем Египте позволяют с достаточной достоверностью .раскрыть процесс строительства пирамид. Рис. 8. Разрез пирамиды Хеопса А—А -основание пирамиды; Б Б—боковая плоскость с обозначением расположения уступов в процессе строительства: В—В -боковая плоскость пирамиды с выложенными ступенями после снятия облицовочных плит; /—помещения внутри пирамиды. 2—комнаты в подземной части, где сооружен остров; 3—в\од во внутренние проходы и помещения пирамиды; 4 -проход вокруг острова: 6— большая галерея, ведущая к главному помещению пирамиды; 6—канал, обтекающий остров и соединенный с рекой Нил В качестве основного строительного материала в этих целях применялись каменные блоки и плиты, а в отдельных случаях — сырцовый кирпич (как, например, пирамида в Дашуре). Заготовка каменных блоков и плит производилась как за счет разработки подземных помещений пирамиды и выравнивания основания сооружения, так и в карьерах, расположенных вблизи 'площадки строительства. Изготовление каменных блоков и плит производилось путем нагревания скалы огнем от костров и затем поливкой холодной водой, от чего в ней появлялись трещины. Проделывая это несколько раз и при этом подпиливая и подбивая камень, строители достигали своей цели. Такой способ отслаивания от скал камней можно встретить у современных кассов — племени, живущего в горной Индии. Перемещение каменных блоков производилось различными способами, например с помощью деревянных рычагов, катков и т. п. В этих целях использовались и довольно значительные по объему земляные сооружения. Не подлежит сомнению, что все эти работы требовали усилий многих людей. Большие и тяжелые камни поднимались несколькими рычагами, после чего под поднятый камень насыпалась земля или подводилась деревянная клетка (рис. 9). Затем с обеих сторон под камень подсылали землю и снова при помощи рычагов поднимали его на некоторую высоту. Подняв такими приемами камень как можно выше и еде-
лав земляную отлогую насыпь, его скатывали вниз. Весь процесс повторялся до перемещения камня в нужное место. Транспортировка камня, готовых блоков и плит на значительные расстояния производилась по р. Нилу на весельных и парусных судах. Использование водного транспорта обеспечило возможность доставки различных пород камней с отдаленных карьеров и разработок, открытых в разных местах долины Нила, к подножью возвышенности,1 где сооружались пирамиды. Погрузка и выгрузка каменных блоков, размер стороны которых достигал 9 м и более, осуществлялись тто наклонной плоскости при помощи ворота, катков и других простейших приспособлений. Рис. 9. Приемы перемещения каменных блоков а различные стадии подъема блоков; б—то же. перемещения Для доставки блоков от причалов к месту строительства пирамид по решению Хеопса была сооружена каменная дамба длиной 914, шириной 18 и высотой до 14,5 м. К местам возведения двух других пирамид были построены еще две значительные дамбы, что наряду с использованием уложенных между отдельными пирамидами мощеных дорог облегчало доставку материалов к отдельным местам строительства. Каменная дамба заканчивалась горизонтальной площадкой, на которой размещались выгруженные из судов по наклонной плоскости каменные блоки и другие материалы. Возведение пирамиды осуществлялось по ступенчатой схеме2 отдельными уступами (рис. 10). Высота такого уступа достигала 7,5 м при ширине обреза около 3,4 м. Таким образом, для возведения пирамиды Хеопса высотой около 140 м потребовалось, надо полагать, устройство 19 уступов. 1 Отметка основания больших пирамид у селения Пизе примерно на 30 м выше отметки долины Нила. 2 Эти ступени не следует смешивать с небольшими ступенями, которые устроены на лицевых поверхностях некоторых пирамид и служащих для восхождения на пирамиды, верх которых устроен в ряде случаев в виде горизонтальной площадки.
На выведенных кладкой уступах устанавливались, начиная с нижнего, подъемные механизмы, собираемые, по утверждению Геродота, из отдельных деревянных коротких элементов, служивших для подъема камней и материалов с уступа на уступ по мере возведения пирамиды. Очевидно, что размеры сторон пирамиды позволяли использовать большое число таких подъемных механизмов, которые последовательно переставлялись, может быть даже путем разборки на отдельные элементы, на вышележащий уступ. Таким образом, существовавшее ранее предположение об ис- щользовании специальных тележек на колесах (может быть потому, что египтяне считаются изобретателями колеса) должно^ очевидно, отпасть. Облицовка пирамиды каменными шлифованными плитами, представлявшая завершающий этап работы» производилась в обратном порядке, т. е. начиналась с самого верха и кончалась внизу. Такой порядок работы позволял предохранить поверхность плит от повреждения, что, несомненно, имело бы место при производстве облицовочных работ снизу и .подъеме кверху .плит ло уложенным 'нижним рядам. Кладка осуществлялась на растворе, состоявшем из смеси извести, песка и глины.1 Внутрен- няя часть пирамиды возводилась из грубо околотых камней на растворе и обкладывалась по плоскостям уступов большими каменными плитами насухо одна на другую наподобие ступеней. Таким образом, работа начиналась с возведения уступов, потом заполнялось нутро пирамиды, после чего выкладывались выравнивающие поверхность уступов плиты. На устроенные указанным способом ступени укладывались облицовочные плиты, имевшие форму трехпран- ных призм и немного выступавшие за края ступеней. В отдельных случаях облицовка производилась штукатурным раствором, приготовленным из гипса, песка и мелкого щебня. Наружная каменная облицовка выполнялась из каменных пород, более прочных по сравнению с заполнением и с теми плитами, которые применялись для отделки поверхности уступов. Есть основание полагать, что облицовка пирамиды Хеопса была ■выполнена из камня, добытого в лежащем к востоку от Нила (получившем в эпоху римского господства название троянского) месторождении, а других пирамид — частично из прочного сиенита. Рис. 10. Разрез части пирамиды у основания, поясняющий последовательность возведения каменной кладки с--внутренний массив, выложенный из неравномерного рваного камня; о- места установок подъемных механизмов, которые, начиная с земли, последовательно располагались (по мере возведения кладки) на отдельных выложенных тесаным камнем уступах: в—третий уступ с выложенными на поверхности ступенями; г -четвертый уступ, полностью завершенный в кладке с уложенными каменными облицовочными плитами 1 Следует заметить, что из строительных материалов древним египтянам был также известен гипс, который широко использовался в качестве оболочку мумий.
Большое искусство проявили древние египтяне при устройстве внут- пенних помещений пирамид, что было связано с подземными работами ■в скальных грунтах и отделочными работами, для которых применялись пг1иты из полированного мрамора разных цветов. Перекрытие большой: галереи внутри пирамиды выполнялось с помощью напуска камней каждого вышележащего ряда в сторону перекрываемого пролета, как это видно на рис. 11. В нижнем помещении пирамиды потолочные плиты поставлены наподобие щипца (см. рис. 11). Это дает возможность полагать, что сводчатых покрытий и .приемов разрезки каменной кладки ; древние египтяне еще не знали. Такое утверждение подкрепляется целым рядом .примеров из строительной практики Древнего Египта, где для всех сооружений того времени применялись только балочные перекрытия, что вызывало необходимость возведения большого количества промежуточных опор в виде колонн. Вход в подземные лабиринты и помещения пирамиды сооружался высоко и был замаскирован так, что камень, закрывавший вход, никаких отличительных знаков не имел. При этом в некоторых пирамидах такие камни устанавливались на вращающихся втулках. Только начавшаяся разборка каменной облицовки пирамид, предпринятая позже арабами в целях использования се для облицовки других сооружений, позволила найти замаскированные входы вовнутрь пирамид. Таким образом, тайна сооружения была раскрыта лишь после его разрушения. Наряду с такими величественными сооружениями, какими являются пирамиды и объекты гидротехнического строительства, в Древнем Египте при его сравнительно многочисленном населении было развито и жилищное строительство. Историки древности упоминают о 20 тысячах городов, которые были построены в Древнем Египте. Основная масса жилищ строилась весьма примитивно — из необожженной глины, причем соседние дома почти соприкасались стенами. Крыша такого дома устраивалась плоской, из тростника, пальмовых веток или дерева, скрепленных ■глиной, и была очень низкой. Более просторные и удобные дома привилегированной части населения Древнего Египта строились из сырцового кирпича или песчаника (рис. 12). Потолок и колонны такого дома сооружались из дерева. Его тонкие стены и решетчатые окна легко пропускали воздух, а верхний этаж обычно имел полуоткрытую галерею с колоннами. 'Плоская крыша с легкой палаткой служила местом отдыха. Небольшой по размерам дом был снаружи и внутри разукрашен, на окнах висели яркие шторы. Нижний этаж дома был занят кладовыми и помещениями для рабов, в верхнем этаже, где жила семья владельца, было три—пять жилых комнат, кухня и ванная комната. Такой дом часто был окружен тенистым садом с прудом посредине. Египтяне славились искусством столярного ремесла, уменьем делать красивую мебель из различных пород дерева. Для производства различных рабочих операций, как, например, обработка срубленного дерева,. Рис. 11. Конструкция перекрытия большой галереи внутри пирамиды
заготовка теса и досок, обработка столярных изделий, служил весьма примитивный и самый любимый инструмент египетского столяра — столярное тесло (рис. 13). Тесло благодаря соединению в нем самых раз- Рис. 12. Внутренний двор в доме богатого египтянина эпохи фараонов нообразных функций широко применялось при обработке дерева во все времена и у всех народов, начиная с неолитической эпохи. Чаще всего оно изготовлялось из сланца и отличалось от топора асимметричным профилем лезвия. В Египте этот инструмент состоял из короткой металлической пластинки, отточенной на одном конце и прикрепленной к. изогнутой деревянной .рукоятке. При этом лезвие располагалось не в одной 'плоскости с рукояткой, а в перпендикулярной, как у мотыги, которая сама в сущности представляет не что иное, как разновидность тесла, приспособленного для вскапывания земли. Таким орудием можно было производить весьма разнообразные работы: рубить и обтесывать дерево, обрабатывать его поверхность и т. д. Следует отметить, что в совсем еще недавнее время у народов, живущих на Новой Гвинее и других островах Океании, тесло весьма широко .применялось при обработке дерева и часто заменяло целый ряд орудий (топор, струг, рубанок), успешно выполняя ях функции. Рис. 13. Столярное тесло египетского столяра
Наряду с пирамидами сохранились и другие прекрасные памятники древнеегипетской строительной культуры, например храмы (рис. 14). Техническая сложность их сооружения свидетельствует о том, что древние египтяне уже постигли, как и некоторые другие народы древности, зачатки инженерной науки. Строительное искусство древних египтян оказало влияние на другие страны и особенно на страны, расположенные в верхнем течении Нила Рис. 14. Колонный зал храма Аммона в Карнаке (Нубия, Абиссиния), где были построены по примеру Египта многочисленные гранитные памятники в форме обелисков. В Абиссинии высота таких памятников превышает в отдельных случаях 25 м. Некоторые из них повторяют конструкцию жилого дома, с выступающими по этажам концами балок перекрытий и окнами, а также входной дверью в нижнем этаже, и в то же время все сооружение оканчивается куполообразным верхом. Элементы культуры Дфевнего Египта были перенесены в другие страны, в том числе и Грецию. § 3. СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА В ВАВИЛОНИИ И АССИРИИ . Культура Вавилонии берет свое начало от древней шумеро-аккадской цивилизации D—3-е тысячелетия до н. э.). Народы Шумера и Аккада, населявшие в то время южную часть Месопотамии, занимались рыболовством, скотоводством и земледелием. Для орошения засушливых и
шения заболоченных земель они сооружали многочисленные каналы, дамбы и плотины. Им были известны ковка и литье металлов как в цельной форме, так и способом полой отливки. В качестве орудий труда применялись каменные, а затем медные и бронзовые изделия. Возникновение классов и обострение классовой борьбы привело к образованию в 3-м тысячелетии до н. э. древнейших рабовладельческих государств — Шумера и Лккада. В ранний период становления этих государств была распространена мелкая культовая скульптура, в основном из камня и бронзы. Затем в связи с ростом производительных сил, развитием математики, астрономии и других наук, способствовавших развитию техники и строительного искусства, начинают возводиться крупные монументальные зда- Рис. 15. Зиккурат в Дур-Шарукине (Ассирия) ния — дворцы, храмы, крепостные оборонительные сооружения >и т. п. Заслуживают внимания призматические ступенчатые башни-зиккураты, ■воздвигаемые в городах Шумера и Аккада, высотой до 90 л.1 Одна из таких башен, возвышающаяся на 43 .и над основанием, изображена на рис. 15. Она состоит из семи этажей, каждый из которых окрашен в oj- личный от другого цвет. Все этажи соединены между собой общим подъемом— пандусом. Для отвода воды из наклонных'галерей, где культивировались зеленые насаждения, в глиняной кладке устраивался дренаж из гончарных труб. Верхняя платформа башни была украшена золоченым куполом. Платформы и верхние этажи зиккуратов являлись святилищами, а некоторые из них, возможно, и обсерваториями. Зиккураты сооружались из сырцовых кирпичных блоков (как бы в монолите), вследствие чего они не имели внутренних помещений. В представлении шумерийцев такие башни являлись жилищем божеств. 1 Сооружение древнейшего зиккурата бога Энлиля в г. Ниппуре относится примерно к 29 в. до н. э.
Основными строительными материалами, характерными для того периода, были глина и сырцовый кирпич. Раствор для кладки стен приготовлялся из жидкой глины, золы и асфальта (горная смола). Наряду с балочными перекрытиями глиняных и кирпичных зданий применялись и другие архитектурные формы перекрытий — сначала в виде ложного свода, затем цилиндрического, а позже сферического, причем сводчатые перекрытия возводились без применения кружал. В целях изоляции от проникновения влаги здания возводились на искусственных насыпях, достигавших по площади и высоте огромных размеров. В последующее время такой способ сооружения зданий был характерным для стран Передней Азии. Для отделки дворцов и храмов использовались цветные камни, глазурованный кирпич, перламутр, медь, керамика и другие материалы. Образцом монументального строительства периода становления рабовладельческого строя Шумерского государства является храм в Эль-Обейде, посвященный богине плодородия Нинхурсаг, в архитектурном оформлении которого были широко использованы инкрустация стен и колонн, мозаика и скульптура. О развитии строительного искусства народов Шумера свидетельствуют раскопки г. Ура, бывшего в конце 3-го тысячелетия до н. э. столицей государства. Центр города состоял из крепости, в которой были расположены дворец, храмы и административные здания. Вокруг крепости рамещались строения жителей города. Весь город был защищен стенами и обнесен валом. После объединения Саргоном I Шумера и Аккада (XXIV в. до н. э.) и создания раннерабовладельческой державы в ней в основном господствовало натуральное .хозяйство. В этот период развиваются хозяйства ■крупных рабовладельцев, сооружаются новые каналы и плотины, увеличивается внешняя торговля, государство приобретает более централизованный характер. Однако в результате усилившейся классовой борьбы, явившейся следствием жестокой эксплуатации рабов и общинников и установления деспотической монархии, а также длительных войн Шуме- ро-Аккадская рабовладельческая деспотия к концу XXIII в. до н. э. стала приходить в упадок. В этот период — период бюрократической иерархии — вырабатывается общеобязательный художественный канон, в стандартных композициях которого повторяется один и тот же мотив— поклонение божеству и правителям. Из памятников зодчества этого времени сохранились лишь немногие, среди которых заслуживает внимания статуя правителя Гудеа, отличающаяся пластичностью передачи форм и мастерством обработки камня. Новый этан в развитии науки, техники и строительного искусства народов, населявших южное Двуречье, начинается с образования единой .мощной вавилонской державы, достигшей своего расцвета в период царствования Хаммурапи A792—1750 гг. до н. э.). Будучи крупным земельным собственником, она была заинтересована в развитии орошаемого земледелия, в связи с чем велись большие работы по расчистке старых и строительству новых каналов, использовались более сложные водоподъемные приспособления, в том числе саккиэ — водочерпательное ■колесо и черд — скользящая по веревке система кожаных ведер, приводимая в движение животными. Наряду с этим в стране возводились многочисленные монументальные здания: дворцы, храмы, зиккураты (вавилонские башни) и оборонительные сооружения. Особенно большое строительство велось в столице государства Вавилоне. Расцвету вавилонского государства, помимо внешней торговли, основанной на развитии сельского хозяйства и ремесленного производства,
способствовало успешное ведение войн, в результате которых оно накапливало материальные ценности и завоевывало большое количество пленных, превращаемых в рабов. Стоимость раба равнялась наемной плате за вола A68 г серебра), что в свою очередь способствовало развитию рабовладения. В результате деления общества на классы рабов и рабовладельцев и обострения классовой борьбы в период царствования Хаммурапи была создана типичная для Древнего Востока деспотия. Таким образом Вавилонское государство оказалось внутренне непрочным и уже в средине XVIII в. до н. э. вследствие восстания народных масс внутри страны и нашествия извне ослабло и стало приходить в упадок. Одним из памятников искусства, сохранившимся от этого времени, является рельеф, венчающий столб со сводом законов царя Хаммурапи. Эти законы охватывают все отрасли государственной и общественной жизни страны и в свою очередь являются классическим памятником рабовладельческого законодательства и первым в истории сводом законов (кодексом). Заслуживают внимания статьи кодекса, свидетельствующие о то,м, какое внимание в то время обращалось \\& качество строительных работ: § 229. «Если строитель построит человеку дом и сделает свою работу непрочно, так что построенный им дом обвалится и причинит смерть хозяину, то этого строителя должно убить». § 233. «Если строитель построит человеку дом и не укрепит свою работу, так что стена обрушится, то этот строитель .должен устроить стену за собственное серебро». В последующий период времени вплоть до VI в. до н. э. Вавилонское государство .последовательно подвергалось нашествиям касситов, хеттов, снова касситов, ассирийцев, халдеев и снова ассирийцев, в результате чего были опустошены и разграблены завоеванные территории, а столица государства Вавилон в наказание за мятеж в 689 г. до н. э. была полностью уничтожена. На-ибольшего расцвета Вавилон достиг в период Ново-Вавилонского (Халдейского) царства F12—538 гг. до н. э.), созданного халдейским полководцем Набопаласаром на развалинах разгромленной Ассирии. По своим размерам и богатству Вавилон превосходил вое предшествовавшие ему столицы Передней Азии. Особенно крупные и роскошные сооружения были возвдигнуты при царе Навуходоносоре II F04—561 гг. до н. з.). Город в плане занимал прямоугольную территорию с общей длиной сторон 8 150 м. В нем были сооружены храм бога Мардука, три дворца Навуходоносора, один из которых («дачный») со знаменитыми «висячими садами», разбитыми на искусственных террасах; заново восстановлен самый знаменитый зиккурат древности «Эте- менанки», роскошно украшена одна из главных его магистралей рели- гиозно-процессионная дорога и возведены «Ворота богини Иштар». Весь город был окружен тремя стенами толщиной 7, 7,8 и 3,3 м. Одна из стен была украшена башнями. Доступ в город осуществлялся через восемь ворот, выполненных из меди (рис. 16). Большое внимание было уделено возведению оросительных каналов и гидротехнических сооружений, обеспечивающих последовательное использование паводковых вод Евфрата и Тигра, проходивших в разные времена года. Система гидротехнических сооружений в случае .необходимости обеспечивала затопление окрестностей Вавилона, вокруг оборонительных стен которого был вырыт глубокий ров. Неслучайно один из крупнейших строителей того времени Навуходоносор II приписывал себе титул «наводнителя полей».
В эту эпоху для возведения монументальных сооружений использо- вачись те же основные строительные материалы, что и .в Древме-Вави- лонском государстве. В больших размерах применялись обожженный кирпич, керамика, глазурованный кирпич, причем искусство оформления зданий'глазурованными кирпичами, сочетающее монументальное и декоративное начало, оказало впоследствии большое влияние на более позднее искусство народов Востока. Рис. 16. Ворота богини Иштар в Вавилоне (реконструкция) Дворцы имели по нескольку внутренних дворов, что обеспечивал© хорошее освещение парадных залов и бытовых помещений. Длина залов достигала 30, а ширина 11 м. Относительно небольшие размеры •парадных залов обусловливались длиной бревен, из которых сооружались перекрытия. Для настилки полов применялись алебастровые плиты. Стены украшались большими фигурными изразцами, мозаикой. У вхо- ДОв и лестниц ставились каменные фигуры животных и фантастических чудовищ. Характерно, что в эту эпоху, как и в более древние времена, кладка стен производилась без воаведения лесов. Вместо лесов у стены по мере
ее возвышения отсыпался земляной вал: или в стене оставляли наклонные проемы, расходившиеся в обе стороны ступенями, по которым подносили строительный материал; или, наконец, внутренние помещения сооружаемого здания заполняли песком. Однако процветание Ново-Вавилонокого государства продолжалось недолго. В 538 г. до н. э. оно было завоевано Персией, затем Македонией. В результате войн крупные города Ново-Вавилонского царства были разграблены и разрушены, а его столица Вавилон ко II в. до н. э. превратилась в развалины. Строительная техника Ассирии, как и наука и культура в целом, восходит от субарейских племен, населявших северную часть Передней Азии в 4-м тысячелетии до н. э. Наличие в этой части Азии пастбищ и орошаемых земель способствовало развитию скотоводства и земледелия, а изобилие дерева, камня и других строительных материалов—раннему и широкому развитию ремесел и строительства. Развитие хозяйства, основанного па рабовладении, привело в конце 3-го тысячелетия до н. э. к образованию на территории Северной Месопотамии Ассирийского рабовладельческого государства. На ранней стадии развития искусство Ассирии, находившейся в течение длительного периода в подчинении Вавилонии, было близко к искусству последней. Основными строительными материалами в древней Ассирии были глина, камыш, сырцовый кирпич, камень и дерево. Из кирпича-сырца возводили стены зданий и крепости. Камень использовался в основном для облицовки стен, а дерево — для устройства перекрытий. Стены зданий с внешней стороны укреплялись башнеобразными выступами, а с внутренней — украшались рельефными композициями и росписью. Ведущее место в искусстве Ассирии занимала архитектура, которая органически сочеталась со скульптурой, росписью и изразцовой орнаментацией. Одними из .характерных особенностей строительного искусства Ассирии являются: крепостной характер сооружений, вызванный воинственной деятельностью государства, и асимметричное решение планировки внутреннего пространства, развивающегося не в длину, а в ширину, т. е. не по продольной оси, как в Египте, а по поперечной. Примером такой планировки является храм богини Иштар и другие сооружения, возведенные в 3-м тысячелетии до н. э. >в древней столице Асси.рии Ашшуре. На протяжении всей истории возвышение Ассирийского государства происходило трижды: в XV-—XII, IX и VIII—VII вв. до н. э. Однако наибольшего расцвета Ассирийское государство, а вместе с ним и строительное искусство, как и наука и техника, достигло в VIII—VII вв. до н. э. В этот период Ассирия превратилась в огромное государство, завоевавшее много стран, — от западных границ Ирана на востоке до Средиземного моря на западе, от Закавказья на севере до Эфиопии на юге. В результате успешного ведения войн и ограбления покоренных народов основатель великого Ассирийского государства Тиглатпаласар III G45—727 гг. до н. э.) и его преемник Саргон II G22—705 гг. до н. э.) располагали огромными материальными средствами и резервами рабочей силы, что давало возможность сооружать не только отдельные величественные здания, но и крупные города. Наличие на территории Ассирии и завоеванных Ъю стран больших лесных массивов, залежей различных пород камня, руд, асфальта (горной смолы) и других строительных материалов являлось одним из существенных факторов, способствовавших успешному развитию ремесел и строительству многочисленных и грандиозных по тому времени сооружений.
В эту эпоху технического совершенства достигла металлургия, разилась техника изготовления стеклянной пасты, стекловидного фаянса изразцов, обрабатываемых пестрой многокрасочной глазурью. Было сооружено несколько крупных городов, больших каналов, храмов, дворцов, крепостных и других сооружений, построен первый известный нам акведук. Значительный рост производительных сил вызвал дальнейшее развитие внешней торговли, что потребовало строительства шоссейных дорог и мостов (деревянных, каменных и понтонных), а создание регулярной армии, — кроме того, возведения лагерей крепостного типа, защищенных мощными стенами и башнями, для строительства которых использовались рабы, а также своего рода инженерные войска, впервые появившиеся в Лссирии. Рис. 17. Транопортировка стагуи крылатого быка Заслуживают внимания каналы с глухими плотинами, образующими как бы ступенчатые шлюзы, расположенные на склонах местности, посредством которых вода с помощью зедер и черпаков подавалась на необходимую высоту, а затем по каналам подавалась на поля и з населенные пункты. Перевозка строительных материалов осуществлялась на плотах, ве ■сельных судах, повозках, а тяжелых каменных глыб и гигантских статуй— волокушами, напоминающими плоскодонные суда с санообраз- ной формой носа (рис. 17). В качестве тягловой силы широко использовались рабы, лошади, буйволы, а вьючной — в основном мулы, лошади, верблюды. Огромная потребность в рабочей силе обеспечивалась путем поставки рабов из покоренных стран и .переселения целых племен из одной части государства в другую. Массовое переселение с этого времени стало одним из способов подавления народов завоеванных стран. Наиболее характерным образцом дворцового зодчества этого времени является дворец Саргона II в Дур-Шаррукине (современном Хор- сабаде), построенный в VIII в. до н. э. Последние раскопки показали, что дворец состоял из трех частей: чрезвычайно богато украшенной приемной, жилой, связанной с обслуживающими шомещениями, и храмовой. в состав которой входили храмы и зиккурат. Парадные порталы дворца
были фланкированы башнями и завершены полукруглыми арками, обрамленными орнаментированными изразцами, а аходы украшены скульптурными фигурами мифических гениев в виде крылатых быков с человеческими головами. Одновременно с дворцом сооружался и город, который в плане имел форму квадрата с прямоугольно расположенными улицами. Территория города была обнесена мощной крепостной стеной шириной 23 м с выступающими башнями, дававшими возможность обстреливать противника с флангов. Дворцы, как и в Вавилонии, сооружались на высоких искусственных холмах. Так, дворец СаргонаН был воздвигнут на холме в 14 м, а дворец Синахериба в Ниневии (рис. 18) —на холме высотой 30 м и площадью 11 тыс. м2. Покрытия дво!рцовых помещений в основном были плоские. Рис. 18. Дворец ассирийских царей в Ниневии (реставрация Лейярда) К лучшим произведениям ассирийского зодчества относятся рельефы, занимавшие ведущее положение в скульптурном оформлении плоских внутренних стен дворцов, а также росписи и изразцовая орнаментация. Искусство Ассирии было тесно связано с религией и подчинено интересам господствовавшего рабовладельческого класса. Оно прославляло и обожествляло царей и мх военные успехи, а также военачальников и вельмож. Ассирийское государство, стремившееся к мировому господству, как впоследствии и Ново-Вавилонское государство, внутренне было непрочно. Покоренные им народы не были связаны между собой экономически и, следовательно, не были заинтересованы в величии чуждого им государства. Жестокая эксплуатация и угнетение народов приводили к постоянным восстаниям, что явилось одним из решающих факторов падения Ассирийской державы в 605 г. до н. э. §4. СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА ХЕТТИИ История развития строительной техники Хеттии берет начало от хеттских племен и народностей, населявших центральную и восточную части Малой Азии .и Северную Сирию во 2-м и начале 1-го тысячелетий.
н. э. Найденные при раскопках развалин многочисленные памятники искусства и быта, а также обнаруженные -надписи пролили свет на истого Хеттского государства, его хозяйственный и общественный строй. Географическое положение страны с высокими, покрытыми лесами плоскогорьями, широкими равнинами, многочисленными водными артериями, морским побережьем, глубокими защищенными бухтами создавало благоприятные условия для быстрого развития хеттской культуры. "в XX—XVII вв. до н. э. среди хеттских племен начинается процесс образования классов; возникают рабовладельческие города (государства): Неса, Куссар, Хаттушаш и др. В XVII ,в. до н. э. правителями Куссара Анитте и Табарне было создано Хеттское Древнее царство, являвшееся типичным ранним рабовладельческим военным государством. Примерно с 1360 по 1260 гг. до н. э. Хеттское государство становится политическим центром Древнего Востока. Население страны добывало камень, дерево и металлическую руду (серебро, медь и железо). Обилие металлической руды способствовало тому, что хетты рано стали изготовлять орудия труда и оружие из меди и бронзы, а начиная с конца 2-го тысячелетия до н. э. — из железа. Так постепенно у хеттских племен достигла значительного для того времени развития металлургия. Расцвет строительной техники Хеттии, как и культуры в целом, относится ко 2-му тысячелетию до н. э. Наиболее характерными сооружениями Хеттии являются крепостные сооружения, свидетельствующие о воинственной политике государства, а также дворцы и храмы. Города Хеттии строились не по квадратному прямоугольному плану, а по круговому и преимущественно на равнинной местности, у берегов рек или ручьев. Однако столица государства — город Хаттушаш (современный Богазкёй в Малой Азии) был сооружен в гористой местности на многочисленных возвышенностях, которые были включены в городскую территорию и умело использованы в оборонных целях. Город был обнесен двойной стеной, укрепленной башнями. Внутри города были возведены каменные стены, разделявшие его на отдельные участки. Главная наружная каменная стена состояла из двух параллельных стен толщиной 1,6 и 1,4 ж, связанных между собой в поперечном направлении такими же каменными стенами. Образовавшиеся при этом в стене пустоты (колодцы) были заполнены землей и камнями. С наружной стороны стена была облицована плотно пригнанными и хорошо отшлифованными камнями, что являлось своего рода препятствием для преодоления ее врагом. В толще склона горного массива высотой около 80 м были пробиты 23 куполообразные ротонды диаметром до 5 и высотой до 6 м каждая. Ротонды, расположенные в массиве скалы, именуемой ■по-турецки Дейлик-Кале, спускались террасообразно к источнику воды, защищенному от стрел врагов навесом скалы. Сообщение города с окружавшей его территорией осуществлялось через ворота, устроенные в стеновых башнях и обрамленные смыкающимися сверху монолитами, а также при помощи сооруженного по оси главной башни потайного хода. Этот ход был сооружен до начала строительства крепости открытым способом и представлял собой галерею стрельчатой формы, выложенную из грубо околотых камней, засыпанных землей. Вход и выход галереи закрывались каменными монолитами. Длина галереи составляла 70 м при высоте внутри 3,1 и ширине у основания 2,4 м. Ворота города были украшены 'величественными фигурами •львов и сфинксов. Наиболее значительным монументальным .сооружением в Хаттушаше был большой дворец (или большой храм), построенный в равнинной части города. Дворец представлял собой комплекс сооружений, разме-
щенных внутри каменной ог.рады;- в которой было устроено трое входных ворот. Главное, изолированное от окружающей застройки дворцовое здание занимало площадь в 64,07X42,02 м. Дворец имел три вестибюля, располагавшихся последовательно один за другим, и большое количество комнат различных размеров, галерей и коридоров. Во дворе здания, в обращенном на восток углу, были найдены остатки возведенного из гранитных камней сооружения, служившего, по-видимому, основанием под алтарь храма. Поддерживавшийся тремя колоннами портик был расположен перед двумя входами северо-восточного крыла здания. В главное помещение этого крыла можно было попасть только через боковые входы. Помещение было украшено по стонам пилястралш и освещалось двумя окнами, расположенными в торцовой стене, и двумя окнами--по бокам. Свет, падающий в окна, освещал помещавшийся между окнами и частично сохранившийся каменный массив из известкового камня со стоявшей на нем, по мнению исследователей, статуей божества. Такая трактовка внутренних помещений храмов, освещенных окнами, явилась принципиально новой для того времени и существенно отличалась от строившихся храмов в Египте и в других странах Древнего Востока, которые сооружались без окон, лишенными дневного света. Стены дворца были возведены из крупных известковых блоков, за исключением северо-восточного крыла, где кладка была выполнена из гранитных блоков. Средняя высота блоков составляла 1 м, длина до 1,82 м. Стены сооружались на сплошных фундаментных лентах, выложенных из рваного камня. Блоки скреплялись бронзовыми пиропами, диаметром 7 и длиной 18 см. Отверстия в блоках для закладки пиропов аккуратно высверливались. Строительство крепостных стен и дворцов в других городах Хеттии также осуществлялось из камня и кирпича. Клатка стен возводилась на фундаментах, которые во многих случаях состояли из двух параллельных рядов крупных блоков, пространство между которыми заполнялось мелкими камнями, перемешанными с землей. Глубина заложения фундаментов не превышала 1 м. С лицевой поверхности стены зданий выравнивались, сглаживались, покрывались обмазкой. Полы в комнатах устраивались из утрамбованного грунта или вымащивались плитками из терракоты. Для поддержания конструкций покрытия и кровли зданий широко использовались деревянные стойки, которые устанавливались на каменных постаментах. Большого искусства добились хетты в производстве гончарных и керамических изделий (ваз, флаконов, чаш и др.). Особенно выделяются вазы однотонного цвета от коричневых до красных оттенков и пустотелые статуи богов, высотой до 6 м, хранящиеся ныне в Муке и Истан- буле. Все керамические изделия изготовлялись ручными приемами ме" тодом вращения. Они имели гладкую поверхность и правильную геометрическую форму. Хеттская архитектура выросла под сильным ас-сиро-вавилонским влиянием. Она отличается суровой внушительностью и некоторой примитивностью и имеет свои характерные черты, к которым прежде всего относятся появление крупнокаменной (циклопической) кладки, применение колонн со своеобразными базами, украшенными скульптурой, использование больших оконных проемов. Планировка дворцов решалась, как правило, с большим расположенным в середине двором, вокруг которого размещались жилые помещения и службы. Особой чертой, присущей всем построенным хеттами дворцам, было применение конструкций крылец и перестилей, покоившихся на колоннах, а также включение в компоновку помещений вестибюлей, связанных парадными проходами с приемным залом.
С архитектурой были органически связаны хеттская монументальная круглая скульптура и рельеф. Так, например, ворота Хаттушаша были украшены величественными фигурами львов и сфинксов—охранителей города, а рельеф восточных ворот изображал бога-воина с характерными для хеттов одеждой .и вооружением. В конце XIII и начале XII вв. до н. э. Хеттокое государство в результате ожесточенного сопротивления покоренных народов и военных не- удгч в борьбе с независимыми племенами было разрушено. Таким образом, технические приемы строительства в наиболее культурных странах Древнего Востока были еще слабо развиты. Менялась только форма орудий труда: инструменты делались все более и более разнообразными, т. е. происходило техническое разделение приемов работы, к которым эти инструменты и приспособлялись. Трудности, связанные с объемом, тяжестью и сроками работ, преодолевались количеством работающих и продолжительностью рабочего времени. § 5. СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА ИНДИИ Многочисленные памятники материальной культуры свидетельствуют о том, что строительное искусство Индии возникло в глубокой древности. Наиболее древние памятники- этой культуры (примитивные жилища, орудия охоты, долота, тесла, зернотерки, остатки тканей, черепки разнообразной глиняной посуды, образцы наскальной живописи, дольмены, менгиры и т. п.), найденные на территории Индии и Пакистана, относятся к первобытнообщинному строю (эпохам палеолита и неолита). Появление бронзы на территории Индии относится к так называемой культуре Харанпы, названной по месту обнаружения древнейшего городского поселения (Пенджаб). Видимо г. Хараппа являлся столицей одного из древнейших ранне.рабовладельческих государств, возникших в этот период на территории Индии. Раскопки, произведенные в г. Хара'ппе (Пенджаб) и г. Мохенджо-Даро (Синд),-расположенных в долине Инда, свидетельствуют о том, что в 3-м тысячелетии до н. э. здесь строились оросительные каналы, городские водосточные системы, 2- и 3-этажные здания из обожженного кирпича и другие сооружения. В районе г. Хараппа были найдены мощные оборонительные сооружения, огромные зернохранилища, мукомольни и жилые здания. Развалины Хараппа, обнаруженные в 1856 г., в течение нескольких десятилетий служили источником поставки кирпича для строительства близлежащих городов, сел и железной дороги. Город Мохенджо-Даро занимал площадь более 2,5 км2 и по величине был меньше Хараппа. Он имел прямые, пересекающиеся под прямым углом улицы, застроенные преимущественно 2-3-этажными кирпичными домами с большим числом комнат. Стены и полы в ванных комнатах были выложены большими плитами из обожженной глины. В каждом доме был устроен колодец, который находился в отдельной «колодезной комнате» нижнего этажа. Отвод воды осуществлялся при помощи глиняных обожженных труб, уложенных в стенах и подполье дома. В некоторых домах были обнаружены остатки санитарных узлов с каменными сиденьями.1 Выпуск сточных вод происходил в городскую канализационную сеть, состоявшую из 'кирпичных и каменных водостоков и коллекторов, покрытых сверху каменными плитами. В городе имелась общественная купальня площадью 1760 м2 (рис. 19), посредине которой Аз ' ^акие же устройства были обнаружены в III в. до и. э. в Месопотамии в г. Телль
помещался водный бассейн размерами 12X7X2,5 м. Для спуска в бассейн были устроены две лестницы с площадками. В здании купальни размещались многочисленные залы, галереи, а также большие и малые комнаты. Вода добывалась из многочисленных колодцев, размещенных в отведенных для них комнатах. Использовавшая вода стекала в скрытую под полом галерею высотой около 1,9 м. Плоское перекрытие галереи сооружалось путем постепенного напуска рядов кладки с двух сторон до тех нор, пока расстояние между камнями позволяло перекрыть его одним камнем. Рис. 19. Макет купальни в Мохевджо-Даро В хорошо благоустроенных кирпичных домах жила городская знать и зажиточные горожане, а бедные слои населения — в плетеных, обмазанных глиной хижинах за чертой города. При раскопках Харап'па и Мохенджо-Даро были обнаружены высокохудожественная скульптура .из глины и камня, расписная керамика, изделия из меди и бронзы, ювелирные изделия и т. п. У народов Ха- раппы были хорошо развиты земледелие и скотоводство. Они умели выращивать хлопок и вырабатывать хлопчатобумажные и шерстяные ткани. Все это свидетельствует о высокой культуре народов Хараппы. Характерно, что искусство Хараипы имело сходство с искусством Шумера (Месопотамия). Деревянные хижины народов Северной Индии периода 2-го и середины 1-го тысячелетий до н. э. имели в плане круглую форму с полусферическим покрытием, а позже — прямоуголыгую с двухскатной крышей. В последующем эти хижины явились основой архитектуры храмов и других зданий. Появление в начале 1-го тысячелетия до и. э. железа дало резкий подъем производительных сил, что ускорило длительный процесс разложения первобытнообщинного строя и создание на территории Индии ряда мелких рабовладельческих государств, из которых впоследствии
образовались крупные государства. Одним из таких мощных, государств, п.ри котором искусство Индии достигло расцвета, является государство династии Маурья C22—185 гг. до н. э.). В эту эпоху было сооружено много роскошных дворцов, проложены многочисленные дороги, в том числе к Бенгальскому заливу и Аравийскому морю. Из монументальных сооружений заслуживает внимания дворец царя Ашоки B73—232 гг. по н. э.) в Паталипутре, который имел три зала, расположенных один над другим и украшенных каменными и деревянными колоннами, обвитыми золотыми виноградными лозами. Фасады дворцов украшались балконами и арками, повторявшими образцы народного деревянного зодчества. В этот период получило, развитие строительство официальных культовых монументальных сооружений, вызванное распространениам буд- Рис. 20. «Ступа» в Санчи A в. до н. э.) дизма. Такими сооружениями являются: «ступа» (рис. 20), пещерные храмы, монолитные столбы («стамбха») и др. «Ступа» возводились из камня и имели вид полусферического купола, покоящегося на барабане. Наверху «ступа» хранилась погребальная урна и возвышался стержень с зонтом. Ворота «ступа» украшались рельефами и скульптурой людей и животных. Особенно интересны ворота «торана», сооруженные в I в. До н. э. в круговой ограде «ступа» в Санчи, рельефы которых разносторонне отражают жизнь народов Индии (рис. 21). «Стамбха», сооружаемые из крупного камня, имели большие размеры и вес. Так, «стамбха» в Лаурья (около 242—232 гг. дон. э.) имел высоту свыше 15 м и вес около 50 т. «Стамбха» венчались символами буддизма, а на их стволах высекались указы царя. Капители «стамбха» Украшались скульптурой и рельефом животных. Пещерные храмы «чайтья» выполнялись в виде продолговатого зала с колоннами у продольных стон. В противоположном от входа полукруглом конце зала помещалась «ступа». Такого типа храмы были сооружены во II в. до н. э. в Кондане, Аджанте (рис. 22) и Питалкхоре. Помимо пещерных храмов, в Индии в то время сооружались и пещерные монастыри, состоявшие из большого зала и нескольких помещении, расположенных по его сторонам и соединенных с ним коридорами ли отдельными входами. Планировка такого типа монастыря напоми- «* — История строительной техники
нала планировку деревянного двора того у монастыри, выражая интрпргы пяг и получая от „ее земл/и рабоТя-я'ись^проч^Го? рои раоовладельчеокого государства. Рис. 21. Ворота «ступа» в Санчн A в. до н. э.) Рис. 22. Фасад «чайтья» в Аджанте зодчества, созданными народами Индии памятники. В архитектурном оформлении ещерны^' св^таТТеГ'кя0 Вб°ыР0ГЛа Р°ЛЬ СК>-—УРЫ ' искусное^ применени^ света и тени как бы облегчало массивность давящей скачы е эту эпоху получило развитие гандхарское искусство1 им ведущее значение в выработке образцов буддийских божеСТВ Это 1 Условное название одного из направлений в hckvcctrp Г рнод вхождения ее в Кушанское государство (III-I м.УдО н эС) Иидии »
ство обслуживало высшие слои общества и являлось средством пропаганды буддийского культа. С образованием государства Гуптов начался последний этап в развитии культуры Индии рабовладельческой эпохи. Памятники строительного искусства этого периода характеризуются гармоничностью и изяществом форм, например храм №17 вСанчи, «чайтья» в Аджанте (храм дъ 17) и др. В этот период на севере Индии вместо «ступа» начали сооружаться храмы с высокими башнями и неразвитым внутренним пространством (храм Махабодхи в Бодхгайе), внешне несколько напоминавшими вавилонские зиккураты. В период Гуптов более широкое применение в строительстве получило железо, из которого изготовлялись скобы, закрепы, штыри, пироны и другие изделия. В последующее время с помощью кузнечной сварки изготовлялись длинные полосы, 'Применяемые в качестве вспомогательных конструктивных элементов (затяжек) кирпичных и каменных сводов. Заслуживает внимания железная колонна, сооруженная в 415 г. у мечети Кувват-уль-Ислам, свидетельствующая о высоком уровне развития литейного и кузнечного производств. Скульптура периода Гуптов характеризуется утверждением общеиндийских религиозных канонов; рельефы — созданием сложных многофигурных композиций на темы брахманистского эпоса и мифологии (гг. Деогарх, Удайягири); монументальная живопись, достигшая высшего развития, — правдивым изображенном бытовых сцен, отдельных образов, животных и т. п. Наличие в пещерных храмах Аджанты большого количества скульптуры, резьбы и росписей свидетельствует о богатстве и роскоши искусства Гуптов. В эпоху феодализма, возникшего в VI—VII вв., и усилившегося в связи с этим классовым гнетом, зодчество Индии развивалось в условиях воздействия религиозной символики, противоречиво сочетавшей аскетизм и чувственность как черты индуитской религии.1 Естественно, что в таких условиях творчество народных мастеров могло проявляться лишь в сковавших его формах религиозного искусства. Характерными памятниками архитектуры раннего феодализма Индии, свидетельствующими об утверждении норм феодального искусства, являются храмы Бискурма (рис. 23) и Кайласанатха в Элуре, выполненные в монолите путем углубления в массив скалы. Храм в Кайласанатха является последним выдающимся памятником, связанным с древним зодчеством народов Индии. В эту эпоху в храмовом зодчестве Индии определились два типа храмов: на севере — башнеобразные с декоративными вертикальными членениями, отличающиеся сложностью композиции, богатством и пластичностью форм (храмы Лингараджа и Раджарани в Бхуванешвэре, Кандарья Махадева в Каджурахо и др.) и на юге — в виде усеченной ступенчатой пирамиды (храм Дхармараджаратха в Мамаллапураме и др.). В южных районах Индии сохранились храмы, имеющие несколько концентрических оград с надвратными башнями («гапурам»), обильно украшенными скульптурой (храм в Тачджуре и др.). Иногда количество таких оград доходило до семи. Между оградами сооружались жилые дома, делались зеленые насаждения и т. п. В центре последней ограды размещался храм с многочисленными портиками и открытыми колоннадами. Перед наружной оградой иногда устанавливались колонны или обелиски, служившие ориентиром для всего сооружения. 1 К. Маркс и Ф. Энгельс, Соч., т. IX, стр. 346.
Характерно, что некоторые «гапурам», имея высоту пятнадцатиэтажного дома, в два-три раза превышали высоту храма (рис. 24). Рис. 23. Пещерный храм Бискурма Рис. 24. Храм в Мадуре Храмы и ограды возводились обычно из больших тесаных камней с такой искусной притеской, что кладка осуществлялась без применения раствора.1 Заготовка камня производилась у места строительства или в непосредственной близости от него. Кладка стен осуществлялась ров- 1 Встречаются также стены, выложенные из обожженного кирпича и облицованные каменными плитами.
ыМ'И слоями с отстуиюм каждого последующего слоя от края нижележащего. Число таких уступов доходило в отдельных случаях до пятнадцати. Архитектура храмов хорошо сочеталась с многочисленной скульпту- ои При отделке лицевых поверхностей кладки широкое применение имели медные полосы, которые на различных высотах закладывались в ряды кладки и начищались до блеска. Следует отметить, что у наиболее древних храмов отсутствовали окна, взамен которых устраивались ниши, используемые во время праздников и богослужения для установки светильников. Храм имел круглый пли прямоугольный темный зал и несколько темных и .небольших помещений. Для устройства перекрытий в храмах использовались каменные плиты огромных размеров. Следует отметить, что индийские мастера в совершенстве владели .техникой обработки камня, используя в этих целях различного рода долбежные, камнетесные и камнерезные металлические инструменты и приспособления. Заслуживают внимания, например, два столба и цепь длиной около 8,5 м, высеченные из одного большого камня (храм в Халам- броне). Громадные камни, применяемые при возведении храмов и других сооружении, перевозились с помощью домашних животных и укладывались простейшими механическими устройствами и приспособлениями (вороты, блоки и т. п.). Вероятно, что камни к месту строительства доставлялись с грубо околотой лицевой поверхностью, а художественная их обработка и отделка производились после укладки в сооружение. Политическая раздробленность и классовые противоречия, имевшие место в индийском обществе, создали благоприятные условия для завоевания Индии войсками феодалов сопредельных стран Среднего Востока (XI в.), что оказало соответствующее влияние на раз-витие культуры* а следовательно, и строительное искусство и зодчество Индии в целом. С образованием в Индии крупного феодального государства — Делийского султанства (начало ХП в.)—начался новый период в развитии ее искусства, характеризуемый большим по объему строительством» применением сводов, куполов, стрельчатых арок, геометрического и эпиграфического орнамента; возведением новых типов зданий, в том числе мечетей с минаретами, купольных гробниц (мавзолеи) и др. В архитектуре этого периода сочетались местные формы и приемы народов Индии с творческой переработкой архитектурных форм, характерных для стран Передней и Средней Азии. Основными особенностями навой архитектуры Индии, в отличие от архитектуры раннефеодального Рис. 25. Минарет Кутб-Минар в Дели
периода, являлись: геометрическая четкость форм, развитие внутреннего лространства пропорций и разнообразие расцветки. Характерными памятниками строительного искусства этого периода являются п-учкооб- разный минарет Кутб-Минар и мечеть Кувват-уль-Ислам, возведенные в центре новой архитектуры Индии г. Дели (рис. 25). Последний подъем строительного искусства позднефеодальной Индии, начавшийся с образования государства Великих Моголов (XVI в.), знаменуется большим размахом строительства, широким применением красного песчаника и белого мрамора, ставшего излюбленным материалом для строительства дворцов, храмов, мавзолеев и других сооружений, а также некоторым стремлением к роскоши отделки официальных зданий. Выдающимся сооружением этого периода является мавзолей Тадж- Махал в Агре, выполненный из белого мрамора в гармонических пропор- Рис. 26. Мавзолей Тадж-Махал в Агре циях и строгих формах (рис. 26). Высота его с платформой и шпилем, •венчающим купол, достигает 75 м. Четыре минарета, продолговатый в виде капала пруд, выполненные из белого мрамора, два здан.ия из красного песчаника, расположенные по бокам мавзолея, и чудесный парк создают редкий по красоте архитектурный ансамбль. Заслуживают внимания соборная мечеть «Жемчужная мечеть», дзо- рец Диван-и-Кхас, зал аудиенций Диван-и-Лм (рис. 27), воздвигнутые в Дели, и мраморный дворец в Лгре. В южных районах Индии, в которых в этот период существовали феодальные государства'местных индусских династий, в строительном искусстве, и особенно архитектуре, сильно проявлялись древние традиции. Вокруг храмов в несколько рядов устраивались огромные концентрические ограды (Большой храм в Мадуре, храм в Шрирангаме). На склонах гор возводились мощные дворцы крепостного типа (дворцы Ман Сингх в Гвалиоре, Бир Сингх- Дева в Датии). Храмы и дворцы обильно украшались скульптурой. В этот период большие успехи были достигнуты в области химии, медицины, математики и особенно астрономии. В Дели, Джайпуре и
других городах Индии были воздвигнуты обсерватории, астрономические инструменты и приборы которых иногда представляли комплекс архитектурных сооружений, выполненных из камня. Во 2-й половине XVIII в. в результате массового разорения крестьян от гнета феодалов, обострения политической обстановки и усиления классовой борьбы, проявлением которой были крестьянские восстания, в государстве Великих Моголов начался экономический и политический кризис. Обострению кризиса государства Моголов способствовали и такие факторы, как колониальное проникновение в Индию Голландии, Англии, Франции, располагавших к концу XVII в. сетью укрепленных баз на ее лобережье; рост морской торговли колониальных государств и упадок заморской торговли Индии и т. п. С этого периода (XVIII в.) националь- Гис. 27. Зал аудиенций Диван-и-Ам в Дели ное феодальное искусство народов Индии начало приходить в упадок и насильственно стало внедряться эклектическое буржуазное искусство, насаждаемое английскими колонизаторами. Примером этого искусства может служить архитектура Нового Дели, построенного в стиле, чуждом традициям индийского зодчества. Однако и в условиях колониального гнета народное творчество сохраняло и продолжало развивать национальные традиции. Так, г. Лаш- кар, населенный каменщиками, построен с учетом местной архитектурной традиции. Каменные дома, сооруженные в г .Мадуре, отличаются простотой и гармоничностью форм, характерных для жилых зданий гож- *Шх районов страны. Таким образом, строительное искусство Индии, возникшее в глубокой древности, на протяжении всей истории то приходило в упадок, то бурно развивалось и совершенствовалось, сохраняя присущие индийскому народу традиции и направленность. Это искусство, как и культура 8 целом, воспринимая и творчески перерабатывая опыт сопредельных стран Востока, Передней и Средней Азии, оказывало на строительное •Искусство, науку и культуру этих стран благоприятное влияние.
§ 6 СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА КИТАЯ Китай принадлежит к числу древнейших стран мира. Многочисленные памятники, найденные на его обширной территории, относящиеся к палеолиту, неолиту и бронзовому веку, свидетельствуют о том, что культура Китая и его строительное искусство берут начало в глубочайшей древности. Древние обитатели Китая искусно изготовляли орудия труда из камня, кости, рога, раковины и глины. В период неолита в ряде его провинций была хорошо развита черная керамика. К середине 3-го тысячелетия до н. э. племена культуры Яншао (провинция Хеиань) выращивали рис, разводили скот и вели обмен с племенами отдаленных районов. На последнем этапе культуры Яншао (конец 3-го тысячелетия до н. э.) в провинции Гуаньсу появились изделия из меди. Характерными сооружениями этого периода являются земляные насыпи высотой до 5 м, сооруженные в бассейне р. Хуанхэ, для защиты населения от соседних племен, а изделиями — трехногие сосуды «дин» и «ли» (напоминающие форму кувшина) из хорошо полированной черной керамики. В начале 2-го тысячелетия (XX—XVIII вв. до н. э.) в Китае появляется бронза. Этот период совпадает с началом разложения первобытнообщинного строя и зарождением классов, а следовательно, и возникновением рабовладельческих государств, древнейшим из которых является государство Шан, или Инь (XVIII—XII вв. до н. э.). О развитии, строительства и мастерства народов Китая этого периода свидетельствуют раскопки последней столицы государства Инь (XIV—XII вв. до н. э.) близ г. Аньян, где были найдены дворец, храмы, грандиозные усыпальницы царей, большое количество жилых домов, мастерские бронзо- литейщиков и керамистов. Большого совершенства в это время достигли техника отливки бронзы, производство черной и белой глазурованной керамики и шелковых тканей; возникло искусство резьбы по нефриту и когти. Развитие ремесел, земледелия, скотоводства и обмена ускорило разложение первобытнообщинного строя и образование на обширной территории Китая многочисленных рабовладельческих государств, а также способствовало строительству городов и поселений. Одним из древнейших городов этого времени является г. Лоян (Лои), воздвигнутый в XII в. до н. э. К числу замечательных памятников Лояна относятся: буддийский монастырь Бой ма сы (храм «Белой лошади»), пещерные храмы в Лунмыньеком проходе и могильники различных исторических эпох. К сожалению, многие ценные памятники зодчества китайского народа этого времени впоследствии были разрушены чужеземными захватчиками и погребены под землей. Развитию орошаемого земледелия и торговли способствовало наличие на территории Китая многочисленных рек, которые являлись основными путями сообщения между населенными пунктами и царствами. Уже в XII в. до н. э. в Китае было развито судоходство, а сто лет спустя появились искусственные каналы. На высоком уровне стояло деревянное- судостроение. Передвижение судов осуществлялось при помощи весел и парусов, сделанных из циновок, а также рабов и животных, шедших по берегу и тянувших за собой на бечеве суда и плоты. Таким способом осуществлялась перевозка строительных материалов (леса, камня, глины и т. л.) и изделий. Середина 1-го тысячелетия до н. э. характеризуется появлением железа, строительством крупных ирригационных сооружений, изменением
ки земледелия, интенсивным развитием ремесел и торговли, а так- теХН но -исленными войнами и установлением деопотической формы Ж6 пония (по типу восточных деспотий), закрепляющей методы угнете- Пра и власть господствующего класса над сельскими общинами и ра- TJlv, и обострением классовой борьбы. Грандиозным памятником строительного искусства Китая этого пеня яваяются участки Великой китайской стены, возведение которой Е™ начато в IV в. до н. э. в целях защиты северо-западных границ от нападения кочевников, и караванного пути, связывающего Китай со гтоанами Востока. Развитие ремесленного производства и торговли обусловило значительный рост многих китайских городов, которые уже в III—II вв. до э становятся крупными производственными и торговыми центрами. Так,' например, в городе Линдзы — столице государства Ци в III в. до н. 9. насчитывалось 70 тыс. семей. Рис. 28. Великая китайская стена В 221 г. до н. э. многовековая борьба между феодальными княжествами закончилась образованием крупной раннефеодальной империи во главе с выдающимся политическим деятелем своего времени Цинь Ши-хуандя. Централизация государственной власти способствовала дальнейшему развитию строительной техники, строительству городов, храмов, благоустроенных дорог, каналов, а также крепостных и других сооружений. Ши-хуанди приказал проложить дороги между главными городами и организовал большие работы по п-рорытию оросительных каналов, причем отряды строительных рабочих были организованы на военным лад и подчинялись строгой дисциплине. В целях защиты внешних границ от нападения соседних племен, особенно с севера племен Ху-ну (гуннов), Ши-хуанди продолжил работы по постройке Великой китайской стоны Bail ли-чан-чен.1 Стена (рис. 28) тянется от Шаньхайгуаня, расположенного на побережье Ляодунского залива, до пункта Цзяюй-гуань (провинция Гуаньсу). Она состоит из двух наружных стен, выложмшых из кирпича и камня с засыпкой п-ространства между ними землей, поверх которой уложены каменные "g~r "Что • означает — стеиа 10 тысяч ли. Ли — мера длины; 1 ли=644,4 ж.
плиты. Обе стены заканчиваются парапетами, причем парапет наружной стены имеет бойницы. На всем протяжении стены примерно через каждые 375 м были сооружены квадратные кирпичные башни, а у главных горных проходов — крепости, состоящие из двойных и даже тройных стен и башен высотой 19,2 м. Общая длина стены со всеми ответвлениями составляет 4247 км, ширина—-6,5 м, а высота местами превышает 10 м. Весьма примитивная строительная техника того времени потребовала затраты колоссального труда для выполнения столь грандиозного строительства, которое легло тяжелым бременем на плечи китайского народа и рабов — военнопленных. Предания о строительстве Великой китайской стены повествуют о том, что в горных местах для подвоза к месту работ строительных материалов были использованы козы, которые хорошо преодолевали трудности горных перевало!В и дорог, а также, что раствор для каменной кладки затворялся не на воде, а на рисовом отваре, что, возможно, преследовало цель придать раствору большую пластичность. Заслуживает внимания дворец А ф.ин-чун, возведенный для Ши-хуан- ди, главный зал которого якобы вмещал до 10 тыс. человек. Над сооружением дворца трудились 700 тыс. человек. В этот период было начато строительство Великого канала, являющегося выдающимся транспортным и ирригационным сооружением.1 Длина канала, протянувшегося с севера (от Пекина) на юг (до Хуанхэ), страны, составляет около 1700 км, а с учетом ответвлений и озер — около 4500 км, ширина — от 15 до 300 м, глубина — от 1,5 до 18—20 м. Местами трасса канала проходит между двумя стенами, выложенными из громадных блоков серого мрамора. Сооружение канала потребовало выполнения большого объема земляных и скальных работ, возведения земляных плотин, берегоукрепительных и других технически сложных работ, особенно в местах прохода трассы канала по пересеченной местности и болотам. На рубеже II и I вв. до и. э., в правление императора Уди, конфуцианство, возникшее еще в VI—V вв. до н. э., было признано официальным религиозно-философским и политическим учением, что отразилось на асем развитии китайской культуры, включая и строительство. Такое же влияние на культуру и строительство Китая оказал и проникший из Индии во второй половине II в. до,н. э. буддизм. В этот период в Китае возник и стал интенсивно развиваться тип культового и мемориального буддийского сооружения — пагода, — представляющего собой башнеобразное, часто многоярусное строение, внутри которого обычно хранились буддийские реликвии. Пагоды возводились из дерева, камня, кирпича, а позже из металлических плит, как, например, железная пагода в Танъяне (X—XI вв.). Многие древние пагоды являются замечательными памятниками строительного искусства китайского народа (пагода Сун- юэ-сы в Хэнани и др.). Помимо пагод, в Китае в период раннего феодализма возводится большое количество храмов и монастырей. Только в области Вэй (центральный район страны) насчитывалось 30 тыс. храмов, монастырей и пагод, что характеризует развитие церковного феодализма в Китае, господствовавшего в течение многих столетий. Среди многочисленных буддийских пещерных храмов заслуживают внима.ния Лунмынь и Юньган, являющиеся выдающимися памятниками зодчества. Лунмынь (провинция Хэнань) включает в себя несколько больших и малых пещер с тысячью статуй и рельефов, высеченных из твердого серого известняка и отличающихся монументальностью и изя- 1 Юнь-хэ — транспортная река. Сооружение было закончено в XII в. и. э.
форм. Наиболее вели- ^таенным .произведением яв- яястся 15-метровая статуя Будды ~Вайр°чана- ,тт . Юньган (провинция Шаньси) состоит из нескольких пещер, вы- nvfiaeHHUX в мягком песчанике, миной от 2-3 до 20 м и высотой 70 25 м. Стены пещер были украшены многоцветной отделкой, 17 пешер украшены статуями Будды. Народное творчество Китая этого времени нашло свое отражение также в статуях и алтарях ныне полуразрушенного храма Цянь-фодун (Пещера 1000 Будд), расположенного близ древнего г. Дуньхуан. С периода распада Второй Ханьской династии (III в.) до конца династии Суй F18 г.) значительно была расширена территория Китайского государства, установлены сношения с Японией и Сиамом. В этот период производились большие работы по завершению строительства Великого канала, по усовершенствованию способа производства бумаги,1 которая начала применяться в качестве строительного материала для устройства перегородок, оклейки потолков и т. п., и .выплавки железа, а также •строительству дорог, мостов и других сооружений; начали появляться фарфоровые изделия. Значительные успехи были достигнуты в области математики, астрономии и других наук, способствовавших развитию строительного искусства. Заслуживают внимания арочные каменные мосты (рис. 29), в вооружении которых китайские строители достигли большого мастерства. Основным типом живого дома в этот период, как и в предшествующие ему периоды, являлся деревянный дом, соору- аемый из врытых в землю или , "Умага впервые была изготов- V 105 Г- "• э" Чай"ЛУием «й из тряпья и древесной коры.
опертых на фундамент бревен, скрепленных сверху балками, что явилось началом каркасного строительства в Китае. Пространство между бревнами забивалось досками или заполнялось кирпичом, а чаще всего глинобитной землей с прутьями. Имели применение комбинированные дома, стены которых возводились из бревен и кирпича и других материалов (рис. 30). Рис. 29 6. Каменный мост периода сунской династии (X—XIII вв.). В Южном Китае передняя стена дома устраивалась в виде легкой деревянной рамы, оклеенной бумагой. Днем рама убиралась, в результате чего дом превращался как бы в открытую террасу. Отопление здания осуществлялось при помощи дымовых труб, прокладываемых от топки понизу вдоль стен и соединяемых в углу с наружной вертикальной трубой. Сбоку и сверху горизонтальные участки труб прикрывались дощатыми футлярами, которыми пользовались в качестве нар. Пол устраивался из досок (ранее из бруса), кирпича или земли, покрытой циновками из бамбука, а потолочное перекрытие— из легкой деревянной конструкции или из бамбуковой решетки, оклеенной бумагой. Межком'натные перегородки делались из деревянных рам, оклеенных бумагой. Четырехскатная крыша покрывалась по деревянному остову черепицей или соломой. Края крыши свисали над стенами и по углам загибались кверху, что предохраняло от стока дождевой воды. Иногда над первой крышей надстраивалась вторая—двухскатная. Рис. 30. Лом с каменными и деревянными стенами
.тппительстве каменных зданий в целях экономии камня в стене nPME воздушные пустоты. На рис. 31 изображена конструкция УСТраИп^еня.вшаУя.ся почти три тысячи лет тому назад. Стена состоит CTeTBVx параллельных лице- 2 И31У стенок, выложенных в иппича (или из камня) и "оедине™ь.х между собой по- ^речными вертикальными стенкам" той же толщины. По- пепечные стенки располагались S длине стены через один кирпич, в результате чего в каадке образовывались во*- лГиные пустоты в виде вертикальных колодцев. Наряду с возведением жи- рис 31 Китайская облегченная кладка (ЫХ ЗЧЯНИЙ, ХраМОВ И ОООрО- /_наруж„ая и внутренняя продольные кирпичные " , опшыу ГОООУЖОНИЙ ОСУЩе- стенки; 2- поперечные кирпичные стеики; 3 -верти- НИТеЛЬНЫХ l_uuyymi.i калЬные пустоты; rf—общая толщина стены ствлялось строительство больших вочных систем искусствен- ного орошения, что вызывалось потребностью развивавшегося земледелияПростейшие устройства, применявшиеся в то время л™ подачи волы в ка-налы орос.ительной системы, изображены на рис. 32. Неко- Рис.. 32. Подача воды в оросительные каналы с помощью простейших механизмов, приводимых в движение людьми и животными торые из этих систем в измененном виде применяются в Китае и в настоящее время. В Древнем Китае было организовано ведомство земледелия, обязанностью которого являлось установление границ полей и строительство плотин и каналов. Ведомство имело специальный отдел, управлявший ирригацией. В °го ведение входило использование котловин в качестве
резервуаров, сооружение запруд для накопления и распределения воды « т. д. Годы правления династии Тан F18—907) характеризуются ростом производительных сил, расширением торговли, развитием науки и искусства. В этот период Китай становится мошной империей и одной из культурнейших стран мира. На его обширной территории, помимо работ по строительству Великого канала, возводятся города, дворцы, х.рамы, пагоды, оросительные каналы и т. п. Изображения зданий, сохранившиеся в живописи, а также пагоды Сян-цзи-ои, Сяо-янь-та («Малая пагода диких гусей»), мону- ■;•■;,-■■ ; ■■ ментальная пагода Да-янь- та («Большая пагода диких гусей») и другие свидетельствуют о богатых и разнообразных формах дворцового, крепостного и культового зодчества и самобытном таланте китайского народа (рис. 33). Больших успехов в этот период достигла скульптура, выдающимся памятником которой являются шесть барельефов с изображением погребения императора Тай- цзуна, а также производство фарфороово-фаянсовых изделий, выплавка железа, чугуна и т. п. Культура Китая танской эпох'И оказала большое влияние на культуру Япо- чии, Кореи, Индокитая. Сунский период (960— 1279 гг.) характеризуется в политической области обострением идеологической и классовой борьбы, в которой наряду с крестьянскими массами активное участие принимает городское население (ремесленники и мелкие торговцы), недовольное политикой господствующего класса феодалов; в экономической области—развитием производительных сил, усилением морской торговли, развитием судостроения, появлением магнитного компаса, что значительно улучшило технику мореплавания, пороха (X в.), развитием ремесел и т. п.; в области строительства — сооружением каналов, крепостей, дворцов, храмов и других сооружений, развитием деревянных конструкций, более широким внедрением в строительство железа, развитием производства глазурованной керамики, отличающейся простотой форм и нежными спокойными оттенками. В этот период, как и прежде, для строительства зданий и других сооружений широко применяются дерево, камень, кирпичи и железо. Заслуживают внимания пагоды: деревянная в храме Фо-гун-сы, кирпичная Бай-ма-сы, 13-этажная железная в Таньяне и др. Рис. 33. Пагода Да-янь-та («Большая пагода диких ьусей»)
Архитектура дворцов, культовых и других официальных сооружений этого периода в основном сохраняет прежнюю строгость и монументальность, о чем свидетельствуют, например, ворота и павильон богини Гу- аньин храма Ду-лэ-сы Провинция Хэбей), храм Фын-го-сы (провинция Ляоси), монастырь Цу- цзу-янь (провинция Хэ- нань) и многие другие, а также дошедшие до нас по описаниям и изображениям живописи дворцы Юй-цин-чжао-ин и Цзин-лии, в оформлении которых участвовали тысячи художников. В отделке и украшении дворцов широко применялись дерево, глазурованная керамика, бронза, шелковые ткани и другие .материалы и изделия. Характерно, что уже ,в этот период для добычи из недр земли соли и воды применялось бурение вертикальных окважин. В качестве ударного вещества использовалось тяжелое металлическое зубило, привязываемое к канату, которое при свободном .падении разрушало породу (рис 34) но мере углубления зубила в грунт опускались трубы. При появлении волы бурение 'прекращалось, и над скважиной устанавливался обычный ворот или барабан для подъема воды. В сунешй период .было издано несколько специальных документов, регламентирующих производство строительных работ. Одним из таких документов, имеющих важное значение в истории развития строительной техники Китая, имеют «Правила строительства», написанные Ли-Цзэ. В эт.их правилах изложены общие положения и требования, предъявляемые к производству строительных работ; даны определения названий и назначений различ- чень и ЦРПТО „ ных С00РУжений; приведены перечни nrJ простейших строительных инструментов и приспособлена геодезических работ (рис. 35); даны типовые чертежи раз- Рмг. 31. Устройство колодца рис. 35. Сючньчуй (отвес)
личных зданий и сооружений (рис. 36, 37), а также строительных конструкций, узлов ю деталей, среди которых имеют место и сборные. Характерно, что размеры на чертежах в то время проставлялись не цифрами, а словами и что определение названия и назначения от- Рис. 36. Конструктивная схема типовых зданий, характерных для сунского периода Рис. 37. Планировка зданий в суиский период Рис. 38. Некоторые виды врубок, применявшихся в Китае для соединения конструктивных элементов дельных сооружений исходило из высказываний и определений различных китайских ученых-философов. Так, например, беседка по Шуа- Вину определяется как место, где собираются и отдыхают люди. В правилах также указывается, что во время Чун-сю (I в. до н. э.) на главных магистралях страны через каждые 10 км строили беседки для отдыха путешественников и приема пищи.
Китайские мастера этого периода достигли весьма больших успехов бпаботке дерева, сопряжении отдельных деталей и конструктивных В °ментов, в чем они не имели себе равных в мире (рис. 38). ЭЛ Заслуживает внимания сложный по устройству национальный тип низа Тоу-гун (рис. 39), собираемый из многих деталей. Тоу-гун сое- Рис. 39. Сборная конструкция карниза (Тоу-гун) 4~ Истг Рис. 40. Типовые покрытия зданий, характерные для сунского периода
диняет в единое целое колонны и стропила и является неотъемлемой архитектурной деталью здания (рис. 40). Как и в прежние времена, большое внимание уделялось устройству и оформлению потолков, дверей, окон, лестниц и другим конструктивным элементам здании (рис. 41). Представление о филигранной работе китайских мастеров — плотников и резч.иков и высоком профессиональном мастерстве зодчих этого периода дает здание, изображенное на рис. 42. Помимо деревянных конструкций, значительное развитие в этот период получили каменные арочные конструкции, применяемые в мостостроении, а также в каменных оградах, воротах .и других сооружениях (рис. 43). •.,e^,.*ia::,.:,.- Рис. 41. Фрагмент кровли дворца Гай-хэ в Пекине Другим, не менее важным документом, изданным в сунский период,, является архитектурный трактат, написанный Ли-Мин-чжуном, излагающий правила планировки и застройки городов. Правила предусматривали строительство городов квадратной в плане формы с широкими и пересекающимися под прямым углом улицами. По такому плану был построен ряд новых « перестроено несколько старых городов, в том числе и г. Цзи (нынешний Пекин), ставший в 1264 г. столицей государства. Таким образом, правила строительства и правила планировки и застройки городов, составленные на основе ранее изданных документов и опыта строительства предшествующих периодов,1 способствовали дальнейшему развитию строительного искусства Китая. Нашествие монголов, начавшееся в 1211 г., сильно затормозило развитие экономики, строительства и культуры Китая. Многие города и ■ирригационные сооружения были разрушены, страна разорена. Однако и в этот тяжелый период господства монгольской династии Юань не было прекращено творчество трудолюбивого китайского народа. Для 1 Первый трактат о технике строительного производства был издан в период Первой Ханьокой династии B06 г. до н. э. и 25 г. н. э.).
Рис. 42. Павильон, выполненный нз дерева (сунский период) Рис. 43. Керамические ворога Бай-Хай в Пекине
орошения полей было применено водоналивное колесо (рис. 44), coopy-i жены новые дороги, а Пекин был соединен с югом страны Великим ка-j налом. В результате антимонгольского движения, начавшегося в середине XIV в. и превратившегося в массовые вооруженные восстания крестьян и горожан под руководством Чжу Юань-чжана, монголы окончательно были изгнаны с территории Китая и в стране была установлена династия Мин A368—1644). Минский период характеризуется новым подъемом экономики, строительства, науки и культуры Китая в целом. Развиваются ремесла, торговля, мануфактуры, основанные на детальном разделении процессов производства; высокого совершенства достигает художественное ремесло; сооружаются дворцы, мосты, дороги и ведутся большие работы по улучшению и раз- $*&.-, "...— витию ирригационных сооружений. Из-за постоянных ла- бегов кочевников северные города укрепляются мощными крепостными стенами; в этот период заканчивается строительство Великой китайской стены. В течение XIV—XV вв. окончательно складываются типы планировки городов и жилых ансамблей, которые до конца XIX в. почти не претерпели существенных изменений. План застройки городов регламентировался правилами ьш-Ш'уй» (Руководство об умелом расположении зданий). Типовое здание этого времени представляло собой одноэтажный четырехугольный павильон «дянь» со столбами по углам, яа которые опиралась высоко изогнутая по углам крыша. Здание с помощью колон разделялось на три продольных нефа. • Главным строительным материалом по-прежнему было дерево. Официальные и общественные здания, а также дворцы сооружались на высоких каменных террасах с резными балюстрадами и лестницами. Замечательным сооружением подобного типа является павильон для государственных церемоний — Тай-хэ-дянь («Павильон высшей гармонии»), возведенный в 1697 г. на трехъярусной мраморной террасе и увенчанный двойной крышей из золотистой черепицы (рис. 45). В области архитектуры минский период знаменуется переходом от прежней монументальности и строгости к тонкому изяществу и гармоническим сочетанием архитектуры и пейзажа, в чем китайские зодчтге достигли значительных успехов. Большое внимание в этот период уделяется строительству Пекина, ставшего в XV в. столицей государства Мин. Наиболее интенсивно застраивался «Внутренний город» Пекина, предназначаемый для фео- Рис. 44. Водоналивное колесо
дальней знати и свиты императоров. В императорском городе, расположенном в центральной части «Внутреннего города», сооружается «Запретный» (или «Пурпуровый») город. Он представляет собой величественный ансамбль, состоящий из главного здания Тай-хэ-дянь и ряда других зданий, расположенных по одной оси и разделенных дворами и воротами. Вокруг «Запретного города» возводится в виде прямоугольника высокая стена из красного кирпича и устраивается ров, наполненный водой. В южной части Пекина, в так называемом «Внешнем городе», по- строенном в XVI в., возводится ряд замечательных зданий, из которых заслуживает внимания знаменитый храмовый ансамбль «Храм неба». Рис. 45. Павильон Тай-хэ-дянь в Пекине (минский период) Основное сооружение ансамбля («Храм молитвы за годовую жатву»), представляет собой деревянное круглое в плане здание, возведенное на трехступенчатой мраморной террасе, покрытое синей черепицей. (рис.46). Обе части Пекина—северная («Внутренний город») и южная (.«Внешний город») обносятся мощной крепостной стеной. Заслуживает внимания девятиэтажный дворец-крепость в Лхассе,. построенный на скалистой горе в XVI в. Главное его здание «Красный дворец» имеет пять золотых павильонов (на кровле) и характерные для фициальных зданий Китая изогнутые крыши. Внутренние помещения дворца богато отделаны мозаикой, резьбой и украшены живописью. Больших успехов в минский период достигло производство фарфора. топХК"°гЫХ т'кансй' керамики, а также э.мали, техника изготовления ко- ^ Рои была известна китайцам в VIII в., и т. п. Для изготовления мебели покрытия архитектурных деталей начал применяться красный лак. ског °РСИИе ^итая в ^VH в- манчжурами и установление манчжур- го ига легло тяжелым бременем на китайский народ и препятствовало 13ВИТИЮ его экономики и культуры, а следовательно, и развитию ^Роительной техники. Однако и в этот период китайский народ продол- л создавать замечательные произведения прикладного и монументального искусства. ' Ьолыного совершенства в этот период китайские мастера достигли ехн обработки и резьбе по камню и дереву и особенно деревян-
Рис. 46. «Храм-иеба» в Пекине (минский период) Рис. 47. Дворец далай-ламы в Лхассе (XVI в.)
ной скульптуре, а также .в технике изготовления высокохудожественных фарфоровых изделий. В конце XVIII в. началось вторжение в Китай иностранных (японских и европейских) колонизаторов и постепенное превращение его в колонию капиталистических держав, что привело к упадку науки и культуры. С этого периода в крупных городах Китая, и в первую оче- юедь портовых, начинают сооружаться здания европейского типа, не имеющие ничего общего с традиционным национальным искусством китайского народа. Многочисленные дворцы, храмы, крепостные сооружения, а также скульптурные и другие памятники многовековой китайской культуры яавсегда войдут в историю строительной техники как выдающиеся произведения великого китайского .народа. f 7. СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА ДРЕВНЕЙ ПЕРСИИ И ФИНИКИИ Персия (с 1935 г. Иран) является страной древней цивилизации. Зачатки первобытной культуры племен, живших на ее территории, относятся к 4—3-му тысячелетиям до н. э. Важную роль в истории и формировании культуры Персидского государства играли предки советских среднеазиатских народов и Азербайджана. Большое влияние на развитие строительной техники и искусства Персии в целом оказали соседние государства: вначале Шумера и Аккада, а затем Вавилония, Ассирия, Египет, Греция и другие, вследствие чего ее искусство, и особенно архитектура, скульптура и прикладное искусство, носило эклектический характер.1 Наивысшего расцвета древнее Персидское государство достигло в середине VI в. до н. э., когда оно, покорив Македонию, Вавилонию, Египет, Сирию, часть Закавказья и Средней Азии, Аравию, часть Индии и другие страны, занимало огромную территорию, простиравшуюся от Инда— на востоке, до Нила — на западе и от Хорезма и берегов Каспийского и Черного морей — на севере до берегов Оманского и Персидского заливов— на юге. Располагая огромными материальными средствами, награбленными в завоеванных странах и массами рабов — военнопленных, Персия вела большие работы по строительству дорог, что вызывалось постоянными передвижениями войск и развитием внешней и внутренней торговли, а также по устройству каналов, возведению дворцов, крепостей и других сооружений. В этот период были построены комплексы дворцовых сооружений я Пасаргадах, Сузах, Экбатане, а также царская резиденция Персе- поль, являвшаяся священным городом персов и одним из лучших архитектурных памятников древней Персии. Персеполь был расположен на ^каменной возвышенности. Одна его сторона упиралась в горный хребет, а другая тремя каменными террасами спускалась в долину Реки Араке. Большинство зданий Персеполя представляет собой многоколонные залы с плоской кровлей (рис. 48). Заслуживают внимания стоколонный зал, парадный зал Ксеркса, дворец Дария и др. Колонны Зданий имели стройную форму, значительную высоту и венчались сложной капителью. Так, колонны стоколонного зала, расположенного на верхней террасе, имели высоту 16,76 и 18,29 м. Капители колонн были ■сделаны в виде двух лошадиных голов, обращенных в противоположные 1 Диодор повествует о том, что персидский царь Камбиз, помимо большого количества сокровищ, привез из Египта строителей и художников.
стороны, между которыми укладывались балки. Длина всего зала, имевшего прямоугольную форму, составляла 64 м. Для сооружения зданий Персеполя использовался камень, добываемый в горах и в долине реки Араке. Обработка камней осуществлялась Рис. 48. Древнеперсидский. дом (реставрация) Рис. 49. Лестница дворца в Персеполе (V. в. до и. э.) с помощью примитивных молотков и долот так искусно, что кладка возводилась без применения раствора. К резиденции вела парадная мраморная лестница, расположенная на склонах террасы (рис. 49). В скале было также высечено большое водохранилище, соединенное подземными каналами с прудами, устроенными в садах резиденции. Здания резиденции были обнесены каменной стеной.
Дворец в Сузах, в отличие от дворцов Персеполя, сооружен по типу месопотамоких дворцов. Он состоит из нескольких квадратных дворов, окруженных небольшими помещениями, сооруженных из сырцового кирпича, высушенного на солнце. К значительным архитектурным произведениям Персии этого вре- мени относятся гробница Кира и Пасаргадах и царские гробницы в Накши-Рустеме. Гробница Кира сооружена из больших мраморных камней, уложенных уступами и увенчанных здан.ием из белого мрамора, окруженного колоннадой. Высота всего сооружения 13,1 м. Основными строительными материалами в этот период являлись камень, сырцовый и обожженный кирпич, глина и дерево, причем дерево употреблялось главным обра:юм для устройства перекрытий, мостов, отдельных конструктивных элементов и изделий и реже — для возведения зданий. Покрытия зданий в Древней Персии в основном были плоские. Сводчатые и купольные покрытия (купола на трампах), а также полуциркульные арки появились в более позднее время. В Древней Персии была высоко развита скульптура, о чем свидетельствуют рельефы парадной лестщщы в Перссполе, изображающие различные народы, находившиеся под ее владычеством, и майоликовые рельефы в Сузах. Большие работы в этот период были развернуты по строительству мощенных камнем дорог, проложенных между важнейшими районами и городами обширного Персидского государства. Одна из главных дорог страны («царский путь»), протянувшаяся от царского дворца в Сузах до Сард у Эгейского моря, имела общую длину 2 125 км. На всем ее протяжении были построены гостиницы с большим количеством жилых комнат. На дорогах была организована служба связи. Дороги Персии того времени, 'напоминавшие военные дороги Ассирии и превосходившие их по качеству, впоследствии явились прообразом более совершенных римских дорог. К числу наиболее грандиозных строек Древней Персии относится сооружение канала, соединяющего Средиземное море с Красным с помощью восточного рукава Нила. Дарий I ' стремился сделать этот канал капитальным и долговечным сооружением, для чего берега его облицовывались каменными плитами с клинописной и иероглифической надписями. Однако это величественное сооружение осталось незаконченным ибо Дарий I, полагал, что Красное море, расположенное якобы выше долины Нила, затопит Египет. Финикия принадлежит к числу тех стран Передней Азии, в которых в древние времена строительная техника стояла на высоком уровне развития. Этому способствовали хорошие ^природные условия .и морские пути сообщения, с помощью которых она вела обширную торговлю со ■^ногими странами Средиземного моря, а также Аравией, Эфиопией и Индией. Археологические раскопки, произведенные на территории Финикии, обнаружили следы палеолита, неолита, а с 1-го тысячелетия до ~~н- э- — энеолита. В начале 2-го тысячелетия в Финикии началось разложение первобытнообщинного строя и образование рабовладельческих городов-государств: Угарита (Рас-Шамра), Берута (Бейрут), Гебала (Ьибл), Тира (Сур) и др. Финикийцы имели колонии в. Северной Африке, Испа.нии, на юге Франции, Кипре, Сардинии и Сицилии, .где они основали ряд крупных г°родов (Карфаген, Палермо, Кадикс и др.). 1. Дарий I — персидский иарь E22—486 гг. до н. э.).
Многочисленные города, построенные в Финикии а в колониях, сооружались в основном из камня и обносились мощным,и каменными стенами с башнями, причем крепостные стены иногда сооружались в несколько рядов. Так, для защиты с суши Карфагена, расположенного на полуострове, было сооружено три ряда двухъярусных каменных стен высотой до 20 м. Во внутренней стене, ширина которой составляла 20 м, были сделаны стойла для 300 слонов и 4 000 лошадей и помещения для 24 000 солдат, а также большие продовольственные склады. В прибрежной части города были сооружены две гавани: внутренняя для военных кораблей (галер) и наружная для торговых судов. Внутренняя гавань состояла из каменных аркад, под которыми размещалось 220 кораблей. Над аркадами возвышалось здание арсенала. В самой высокой части города был сооружен акрополь Бирса. Мощные укрепления имел главный город Финикии Тир, созданный в 3-м тысячелетии до н. э. .и выдержавший тринадцатилетнюю осаду войсками Навуходоносора. После падения города E72 г. до н. э.) его жители переселились на близлежащий остров и создали новый, более цветущий Тир. Новый Тир имел еще более мощные оборонительные сооружения, чем старый. Однако в 332 г. до н. э. в результате семимесячной осады войсками Александра Македонского и после того, как им была построена дамба, соединявшая берег с островом, город снова был по-1 бежден.1 Дома в городах Финикии возводились многоэтажные. Для отделкк и убранства домов рабовладельческой знати и вельмож широко использовались благородные металлы, слоновая кость, янтарь, стекло. На развитие строительной техники и искусства Финикии большое влияние оказывали Египет, Вавшюния, Персия и другие страны, под властью которых она находилась в течение нескольких столетий. Так, влияние Египта нашло отражение, например, в архитектуре храма в Библе B-е тысячелетие до и. э.), а в более поздний период — в святилищах, создаваемых в виде открытого, высеченного в скалах двора с алтарем посредине. Однако финикийские мастера, по-своему истолковывая опыт и искусство этих стран, создавали новые произведения в области архитектуры, скульптуры и живописи. Выдающимся памятником финикийских мастеров является каменный саркофаг царя Библа Ахирама (XIII .в. до и. э.). Заслуживают также внимания бронзовые колонны, выполненные для храма Соломона в Иерусалиме (X в. до н. э.), а также многочисленные бронзовые золоченые изделия м поделки из слоновой кости, свидетельствующие о незаурядном мастерстве и высокой культуре финикийцев. Большого мастерства финикийцы достигли и в технике производства стекла, из которого, кроме рядовой продукции, они изготовляли уникальные изделия, украшенные эмалью и золотом, а также в технике порто- и судостроения. В результате многочисленных нашествий, которым подвергалась Финикия на протяжении всей истории, и особенно в последние века до н. э., со стороны египтян, хеттов, ассирийцев, вавилонян, персов, римлян и других народов, многие архитектурные памятники были разрушены, а произведения искусства вывезены в другие страны. § 8. СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА АМЕРИКИ На основании археологических материалов, найденных в последнее время на склонах Скалистых гор и на западе прерий, доказано, что заселение Америки происходило в послеледниковый период, на стадии 1 Впоследствии Александр Македонский восстановил Тир, который до начала н- э. занимал выдающееся место как промышленный город и важный морской порт.
позднего палеолита или лаже мезолита, т. е. примерно 13—8 тыс. лет до н. э. Заселение осуществлялось несколькими этапами, отделенными один от другого значительными промежутками времени, через Берингов пролив и Аляску. Каменные орудия и другие предметы, найденные при раскопках, свидетельствуют о том, что первые поселенцы Америки занимались охотой и рыбной ловлей. До открытия Америки европейцами культура народов, живших на ее обширной территории, стояла на разных уровнях развития — от пер вобытного собирательства и рыболовства у племен Огненной Земли до сравнительно высокой культуры народов Юкотана, Мексики и Перу. Основателями древней культуры Америки были племена майя (Южная Мексика, Гватемала, Гондурас, Юкотан), толтеки и ацтеки (Мексика), чибча (Колумбия), кечуа и аймара (государство инков в Перу). Особешю большие успехи в развитии культуры были достигнуты народами племени майя, которые и.мели хорошо развитые ремесла, искусство, торговлю и большие достижения в развитии науки.1 Многочисленные развалины поселений майя свидетельствуют о том, что они сооружали каменные храмы и жилые здания, которые нередко возводились на .насыпях, имевших форму ступенчатых пирамид. Фасады и внутренние стены домов знати украшались рельефами из известняка .и других материалов. Для рядовых членов общины сооружались деревянные жилища, крытые листьями или соломой. О высокой древней 'культуре 'майя говорят скульптурные 'Памятники, сохранившиеся во многих городах Америки. У майя была хорошо поставлена техника производства расписной керамики. Цивилизацию, прославившуюся монументальными архитектурлымй сооружениями, создал в V в. другой многочисленный народ Америки — толтеки, царство которых располагалось в долине Мехико. Развалины творений толтеков (дворцы и храмы) сохранились до настоящего времени. Храмы .возвышаются на усеченных пирамидах, которые сооружались из необожженного кирпича и облицовывались каменными плитами, а иногда штукатурились. О масштабах этих сооружений можно судить по сохранившейся пирамиде Солнца, размеры которой в плане составляют 210X210 м при высоте 60 м. Храмы украшались, фресками и скульптурными изделиями из тесаного и полированного порфира и нефрита, изображавшими символические существа, например пернатую змею — символ мудрости. Жилые дома сооружались из необожженного кирпича, причем каждый дом состоял из 50—60 комнат, расположенных вокруг внутренних двориков и связанных между собой переходами. Можно полагать, что это были жилища семейных общин. Из всех племен, населявших Америку, наиболее развитую культуру имели инки, обитавшие в Перу. В XV в. инки, покорив ряд племен соседних областей, образовали государство рабовладельческой деспотии. I осударство инков простиралось от южной части современного Эквадора до северной части Чили, включая территории Перу и Боливии. Высокого уровня развития инки достигли в металлургии. Они, как и другие племена Америки, не умели выплавлять железо из руды, но большое применение у них имели медь, бронза, серебро, свинец. Высокого совершенства достигли керамика, ткачество и различные поделки из золота, платины, серебра и драгоценных камней. В керамике преобладали разнообразные но назначению и форме сосуды с геометрическим орнаментом и стилизованными изображениями животных и растений. 1 В одной из сохранившихся рукописей поименован список предстоящих солнечных затмений.
Основным занятием инков было земледелие. Для орошения полей и предохранения от размыва склонов местности инки создали централизованную систему 'ирригации. Поля располагались ступенчатыми террасами, причем нижний край террасы, где для регулирования подачи воды сооружалась дамба, облицовывался камнем. Вода подводилась к полям от горных рек по каналам, стены и днища которых облицовывались каменными плитами. Система орошения обеспечивала подачу воды на большие расстояния. Вдоль побережья и в нагорной части были построены дороги, песчаные участки которых вымащивались камнем, а на болотистых сооружались каменные насыпи. Через ручьи и небольшие ущелья сооружались балочные мосты из прогонов (бревен), укладываемых на грунт, и настила. Широкие реки и ущелья перекрывались висячими мостами, сооружение которых представляло одно из крупнейших достижений строительной тех.пики инков. Опорами для висячего моста служили каменные столбы, вокруг которых закреплялись пять толстых канатов, сплетенных из гибких ветвей или лиан. Три нижних каната переплетались ветвями, по которым укладывался деревянный настил, образовывавший проезжую часть моста. Два верхних каната, переплетаясь с крайними нижними канатами, воспринимали часть нагрузки и одновременно служили ограждением моста. Заслуживают внимания монументальные памятники инков, выполненные из тесаного камня, как например, комплекс Колосасайя, включающий «Солнечные ворота», являющиеся одним из самых замечательных памятников древней Америки. «Солнечные ворота», как и весь комплекс, выполнены из крупных камней весом до 100 т. Ворота украшены барельефом, изображающим солнце. Народы древней Америки не знали колесного транспорта, вследствие чего грузы перевозили вьюками на ламах. Для переправы через широкие реки сооружались понтонные мосты или паромы. Паром у инков представлял собой усовершенствованный плот из балок или брусьев очень легкого дерева (например, бальза), перемещаемый при помощи весел. Такой плот поднимал до 50 человек и большие грузы. В 1532 г. испанские завоеватели захватили и разграбили государство инков, разрушили его культуру, а население превратили в полурабов. § 9. СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА ДРЕВНЕЙ ГРЕЦИИ И РИМА Знаменательным этапом развития человеческой культуры явилась эпоха античного рабовладельческого общества в Греции и Риме, где развитие зодчества и строительной техники достигло (необычайно высокого уровня. Древнейшими обитателями берегов и островов Эгейского моря были пелазга, или эгейны, центром цивилизации которых был остров Крит. Начало неолитической эпохи в городах и поселениях Крита относится к 6—5-му тысячелетиям до н. э. В начале 3-го тысячелетня до н. э. на Крите начался переход от каменных орудий к медным, а затем-—бронзовым. Возведение крупных сооружений и дворцов относится к началу 2-го тысячелетия до н. э., т. е. к периоду расцвета искусства Крита. Важнейшим памятником критской культуры является Большой дворец в Кноссе. Дворец высотой не менее трех этажей имел в плане сложную планировку (рис. 50). Стены его возведены из сырцового кирпича с деревянными переплетами на каменном цоколе. Суживавшиеся книзу деревянные колонны имели каменные базы и капители и были ярко раскрашены. Такой тип колонны является характерным для построек
древнего Крита. Каждая колонна означала «мировое дерево», корнями направленное в «мировое пространство». Такой прием встречается до сих пор на Западной Украине, где принято фасады изб украшать таким мировым деревом, представляющим вытащенный из горного потока ствол дерева. Дворец имел парадные и жилые комнаты, кладовые, мастерские, водопровод и канализацию. Освещение дворца осуществлялось через световые дворики. Жилые дома в городах и поселениях Крита возводились из сырцового кирпича и имели высоту два—три этажа. На Крите были хорошо развиты фресковая живопись, керамика и т. п. Характерно, что населенные пункты Крита возводились вблизи побережья и не имели оборонительных сооружении. Рис. 50. Дворец в Кноссе (о. Крит) о — разрез; б — план В начале 2-го тысячелетия до н. э. в Пелопоннесе (Микены, Тиринф и др.) и Средней Греции под сильным воздействием Крита начинает формироваться микенская культура, которая, распространившись по всему бассейну Эгейского моря, видоизменилась и впоследствии приобрела новые черты. Это дает основание называть ее крито-микенской культурой. Микенская культура явилась последним этапом развития критской культуры и начальным этапом развития греческой культуры. Памятники микенской культуры в виде дворцов, погребений, крепостных сооружений, высокохудожественных изделий из золота, серебра, бронзы,
стекла и т. п. сохранились в Микенах, Тиринфе, Орхомене, Пилосе, Фивах и других городах Пелопоннеса. Города и поселения Пелопоннеса, в отличие от городов Крита, возводились вдали от моря и имели мощные оборонительные сооружения в виде стен толщиной до 8 м и башен, возводимых из огромных грубо отесанных камней способом циклопической кладки. На холме внутри города сооружался акрополь. Дворцы Пелопоннеса имели простую планировку, водопровод и ванны. Одним из распространенных типов жилища Пелопоннеса был мега- рон, представлявший собой удлиненное, прямоугольное в .плане сооружение с открытым помещением (сенями) на торцовой стороне, огражденное с боков стенами, а опереди столбами. За сенями находился зал с очагом посредине. В перекрытии над очагом имелось отверстие для выхода дыма. Впоследствии мегарон послужил прототипом храмов Древней Греции (VIII—VII вв. до н. э.). Из других монументальных сооружений Пелопоннеса заслуживает внимания гробница «Сокровищница Лтрея», имеющая высоту около 15 м, с мощным сводом, образуемым 34 суживающимися кольцами. В конце 2-го тысячелетия до н. э. крито-микенская культура начала приходить в упадок. Вероятно, в этом немалую роль сыграли крупные перемещения племен, 'Находившихся на более низком уровне развития, происходившие на Балканском полуострове, а также разложением первобытнообщинного строя. В последующие периоды — гомеровский (XII—VIII вв. до н. э.) и архаический (VIII—VI вв. до н. э.) в развитии строительной техники Греции .произошли существенные изменения, чему способствовали: появление железа, которое постепенно становилось основным материалом; изобретение способа пайки железа; развитие керамического производства, изделия которого широко применялись в отделке зданий; развитие математики, механики и других наук и появление некоторых измерительных инструментов и особенно циркуля. Одним из величайших достижений архаического периода является разработка передовыми мастерами Греции ордера, т. е. строго определенной системы расположения и взаимоотношения размеров колонн и лежащего на лих перекрытия — антаблемента. При этом были разработаны наиболее эффективные пропорции здания. Так, отношение высоты фасада здания к его ширине оказалось равным 1 :2, а диаметра колонны к ее высоте—1:6. Однако, исходя из эстетических соображений, применялись и другие соотношения — соответственно 3:5 и 1 : 10,5. В период архаики возникли дорический и ионический ордеры и новый тип храма—.периптер, т. е. храм, с четырех сторон окруженный колоннами, который с VII в. до н. э. стал господствующим типом греческой архитектуры. Лучшим памятником этого периода является храм Аполлона в Коринфе (VI в. до н. э.). который своей строгостью и простотой предвещал архитектурные образы периода классики. В политическом отношении архаический период характеризуется развитием рабства, ростом социальных противоречий, возникновением многочисленных рабовладельческих городов-государств (полисов) и развитием колонизации. После победы над персами и вытеснения их из бассейна Эгейского моря E00—449 гг. до н. э.) Греция вступила в период расцвета, в котором в результате борьбы прогрессивных сил, какими являлись свободные граждане афинского полиса (ремесленники, крестьяне, моряки, купцы), против старой аристократии и родовой знати родилось и про-
цветало классическое искусство. Ведущая роль в развитии этого искусства принадлежала Афинам и другим городам-государствам Афинского морского союза. В этот период в Греции создаются замечательные произведения архитектуры, скульптуры и живописи, пользующиеся мировой известностью, возводятся различные общественные здания (театры, стадионы и т. п.'), которые впоследствии получили большое распространение в ДРУГИХ государствах Европы. Ф. Энгельс сравнивает греческую архитектуру с ярким солнечным днем, выделяя жизнерадостность как главную присущую ей черту. В отличие от городов Древнего Востока, где храмы и дворцы скрывались за стенами и оградами, центральные ансамбли греческих городов принадлежали городу и входили как неразделимое целое в его планировку и застройку. Взяв многое из культурной сокровищницы Древнего Востока, греческие зодчие оставили в стороне подавляющую колоссальность и м.истику архитектурных образов. Строительство в Афинах и в других городах Древней Греции достигло особенно большого размаха .в один из наиболее блестящих периодов истории Эллады, который связан с именем Перикла и известен как «век Перикла» D61—429 гг. до н. э.). Стремясь сделать столицу Греции выдающимся городом и усматривая в искусстве средство утвердить первенство Афин над всем эллинским миром, Перикл предпринял крупные работы по реконструкции цитадели Афин — Акрополя, где находились главные храмы .и другие общественные здания города, разрушенные в 479 г. отступающими вражескими войсками. Согласно плану Перикла в течение 2-й половины V в. до н. э. под руководством Фидия был возведен один из самых совершенных архитектурных ансамблей мирового искусства, включающий в себя Парфенон (главный храм ансамбля), Пропилеи, храм Бескрылой Победы (Ники Аптерос) и Эрехтейон. Парфенон (рис. 51), или храм богини Афины Парфенос (Девы), построен архитекторами Иктином и Калликратом D47—438 гг. до н. э.) из мрамора. Длина его составляет 70, ширина — 31 и высота—17,5 м. Четыре ряда цоколя храма имеют разные высоты: первый ряд, уложенный на скалу, самый низкий; верхний — самый высокий, причем разница в высоте минимальная, мало ощутимая на глаз, вследствие чего на расстоянии все три ступени кажутся равными и не создается впечатление, что верхняя ступень вдавилась под тяжестью здания. Для того, чтобы поверхность каждой ступени не казалась вогнутой, им придана незначительная выпуклость. Интересно также отметить, что ни одна из колонн Парфенона не поставлена перпендикулярно и ни одна из них не стоит строго параллельно в отношении соседних колонн. Наклон каждой колонны невелик (от 6,5 до 8,3 см) и меняется в зависимости от места, занимаемого колонной в колоннаде, и от того, в какой колоннаде она установлена. 06- Ц1ий наклон, обладая концентрическим характером, создает впечатление расширения функций каждой колонны, когда вся колоннада вовлечена как бы в общее усилие и составляет одно целое, несущее тяжесть Есего храма. .Можно допустить, что кроме эстетической здесь преследовалась и техническая цель: возможно, что если бы колонны стояли иначе, тяжесть фронтонов и антаблемента раздвинула бы их и здание "Рушилось. Угловые колонны сделаны более массивными. Они не уча- ст'вуют в общем наклоне и составляют независимый ансамбль, менее уклоненный, что еще больше выделяет их из общего пучка колонн и °Дчеркиваст поддержку ими здания в четырех углах. Эти колонны зиа-
чительно подвинуты к соседним с ними колоннам, так как м-ежколонно' пространство такого же размера, как и остальные, неизбежно создал( бы световую пустоту, отчего сами колонны показались бы тоныи^ Между тем угловые колонны должны быть самыми прочными, пот-ом^ что они несут на себе основную тяжесть здания. Постройка храма была сопряжена с немалыми трудностями и тт» бовала -применения большого количества квалифицированной Рис. 51. Парфенон силы и средств. На строительстве храма работали как свободные рабочие, так и рабы, нанимаемые у рабовладельцев. Большой вклад в строительство храма внес скульптор Фидий, сред! многочисленных работ которого выделяются скульптурные украшений а также фронтонные группы Парфенона и ионический фриз, идущи( непрерывным поясом, с изображением празднества Афины Девы. Эт( был первый случай, когда на фризе храма изображены не только боП или герои, но и простые люди. Строительство храмов и общественных зданий Акрополя потреби вало применения соответствующих уровню развития техники того вре мени простейших механизмов и приспособлений, с помощью которы:
поднимались и устанавливались в .проектное положение элементы колонн, фриза, архитрава, покрытия и т. п. При этом можно предполагать,' что архитектурные формы отдельных конструкций зданий учитывали требования их возведения. Так, например, каннелюры триглифов фриза могли предположительно служить для закладки клещеобразного захвата, с помощью которого осуществлялись подъем и установка по проекту такого триглифа весом 1 т и более. Из общественных зданий заслуживает внимания театр в Эпидавре, построенный Поликлетом Младшим в IV в. до н. э. Этот театр принадлежит к числу лучших памятников строительной техники того времени. Для возведения величественных и грандиозных ансамблей и отдельных сооружений требовались высококвалифицированные техники-строители. Касаясь этого вопроса в трактате об архитектуре, Витрувий (римский архитектор, живший в I в. до н. э.), показывает, что греческий строитель был самым образованным техником своего века. Помимо общей грамоты, он должен был хорошо рисовать, изучить геометрию, всесторонне знать историю, быть знакомым с философией, музыкой, медициной, астрономией и юриспруденцией. Такой широкий кругозор строителя был результатом особенно резко обозначавшейся в Древней Греции противоположности между физическим и умственным трудом, которая развивалась за счет превращения рабства в основу хозяйственной жизни страны. Интересные данные 'приводит Витрувий о взаимоотношениях между строителем и заказчиком — государством в Древней Греции. После утверждения сметы должностными лицами в обеспечение издержек бралось под залог имущество строителя до тех пор, пока строительство не будет выполнено. В том случае, если перерасходы превышали смету не более чем на четверть общей стоимости, они выплачивались из государственной казны и строитель -никакого '-наказания за такой перерасход не нес. Если превышение сметной стоимости было больше этой четверти, го средства на окончание работ брались из собственного имущества строителя. Культура Греции эпохи классики оказала огромное влияние на культуру народов многих стран и особенно расположенных в бассейнах Средиземного и Черного морей, где она, взаимодействуя с местными традициями, приобретала новое содержание. В области архитектуры и ■строительного дела это влияние прежде всего сказывалось в планировке ■и застройке городов и строительстве отдельных сооружений. Так, например, новые города, возводимые на Востоке (Александрия, Лнтиохия, Пергам и др.), имели широкие центральные улицы, водопровод, канализацию; центральные площади вместе с общественными зданиями и монументальной скульптурой создавали единый ансамбль. При этом в ряде зданий стены являлись несущими элементами, в то время как колонны, пилястры и т. п. имели чисто декоративное назначение. О высоком уровне строительной техники того времени свидетельствуют маяк высотой 130 м, сооруженный в гавани Александрии, и бронзовая статуя Гелиоса высотой 32 м, воздвигнутая Харесом на острове ^ОДОС Развитию строительной техники в этот период способствовали труды величайшего ученого Древней Греции Архимеда в области теории ры- аг°в, блоков, полиспастов и винтов для поднятия больших тяжестей, а также о распределении нагрузок между опорами, о равновесии пло- скосгей, центре тяжести, гидростатике и др. 5~ Истопи* ^™„.т„„ к ,_„
История древнеримского строительства тесно связана с историей города Рима, которому Римское государство было обязано своим происхождением. Первый период существования Римского государства (VIII—VI вв. до н. э.) почти не оставил следов .в сохранившихся исторических памятниках римского зодчества. Несомненно, однако, то, что в этот период, который называют эпохой царей, римляне многое восприняли от этрусков, на которых в свою очередь большое влияние оказала культура Греции. В результате этрусского влияния в Риме появились храм на высоком цоколе с глубоким портиком и тип дома с атрием, т. е. закрытым внутренним двором, куда выходили остальные помещения (рис. 52), тосканский ордер, ступенчатый свод и т. п. Позднее, когда Римом были завоеваны территории средней и южной Италии, где находился ряд греческих колоний (Пестум, Неаполь и др.), на его культуру сильное влия- ..V. *■;■■:.■■; Рис. 52. Разрез римского жилого дома ние оказала греческая культура, у которой римляне переняли ордернуи систему, типы зданий и т. д. В начале второго периода Римского государства (VI—I вв. до н. э.) обычно называемого эпохой республики, Рим был типичным городом^ государством с родовой стоявшей у власти аристократией (патриции) и плебеями, составлявшими большинство населения. Экономической основой Римского государства в этот период оставалось земледелие, однако уже в IV .в. до н. э. торговля и ремесла достигли такого развития, что ряд городов приобретает значение торговых и производственных центров. В это время население Рима составляло около 200 тыс. жителей. В этот период в Риме и около него возводятся крепостные стены, строятся водопровод, дороги и другие инженерные сооружения. Для осушения болотистой местности, ставшей впоследствии центром общественной жизни Рима, был построен подземный канал (Клоака Максима). Победоносные захватнические Пунические воины B64 146 гг. до н. э.) превратили Рим в сильнейшую военную державу Средиземноморья. Прямым следствием этих войн было накопление несметных богатств, большого количества рабов-военнопленных, что обусловило развертывание в широких масштабах строительства городов, стратегических дорог, военных лагерей в различных районах Италии. В разнообразном и широком строительстве этого периода вкладываются новые, прогрессивные приемы строительной техники: появляются арочные и сводчатые конструкции, методы облицовки каменной
кладки, производство подводных работ и т. д.; развиваются и создаются новые типы сооружений, как, например, акведуки, каменные мосты, амфитеатры, административные здания, термы, торговые и судебные базилики, многоэтажные жилые дома и другие сооружения. Несомненно, что развитию многих из этих конструкций и сооружений способствовало появление нового строительного материала — бетона l П вв. до н. э.), который впервые был применен при строительстве дорог и мостов. Необходимость обеспечить боковое освещение заставила римских строителей применить в качестве покрытия сосредоточенный (действующий по диагонали) крестовый свод, распор от которого воспринимается контрфорсами в виде цилиндрических сводов, расположенных нормально к главной оси здания. Такая конструкция создает возможность снабдить стены световыми проемами. Впервые это решение покрытия было применено в термах Трояна в Риме и приписывается греку Аполлодору (I в. н. э.). Начало третьего периода Римского государства (I—V вв.), который принято считать эпохой империи, характеризуется расцветом строительства, что отвечает экономическому и политическому расцвету самого государства. Создаются уже специфически римские формы. Влияние Греции на Рим сменяется влиянием Ри.ма на Грецию, и в различных греческих городах (Афинах, Пергаме и др.) возникают чисто римские общественные здания. Еще шире развивается начатое в эпоху республики строительство общественных зданий, дворцов, мостов, акведуков, портовых и других сооружений. Однако наряду с роскошными и просторными жилыми зданиями патрициев рядовые жилые кварталы отличаются необычайной теснотой застройки многоэтажными домами (инсулами) и трущобами, в которых ютилась городская беднота. С 30-х гг. III в. общий кризис империи, явившийся выражением кризиса рабовладельческого способа производства, приобрел особенно острый характер. В связи с этим объем строительных работ как в самом Риме, так и во всей империи значительно сократился. Распад Римской империи оказал влияние и на характер строительства, в котором возродилось возведение оборонительных крепостных сооружений, дворцов- крепостей и т. п. В начале IV в. -в Риме и его провинциях в связи с признанием христианства равноправной религией началось широкое строительство культовых христианских зданий (базилик), на базе которых развивалось средневековое культовое зодчество. На строительстве храмов, дворцов, общественных и жилых зданий в Риме, как и в Греции, применялись различные виды сырцового и обожженного кирпича, причем стены, выложенные из кирпича, считались более прочными, чем возведенные,из мягких каменных пород. Так, по свидетельству Витрувия, в оценке домов, построенных из каменных материалов, учитывалась амортизация в раамере '/so стоимости ежегодно, а дома, построенные из кирпича, оценивались полной стоимостью независимо от срока их эксплуатации. I лнна, из которой выдслывался кирпич, очищалась от всяких твер- ДЬ!х вкраплений, после чего перемешивалась с мелкими соломенными высевками и тщательно разминалась. При этом формовка сырцового кирпича производилась весной или осенью, что обеспечивало при более низких и ровных температурах равномерное высыхание. Срок выдержки Сь'рЦового кирпича после формовки был установлен в два года, так как Читалось, что только за такой срок глина может просохнуть. В Утике
был даже издан закон, запрещавший применять в строительстве кирпич меньше пятилетнего срока выдержки. При этом кирпич до употребления в дело подлежал освидетельствованию государственным контролером. Формы и размеры сырцового кирпича были различны и устанавливались сообразно с конструктивными и другими требованиями, предъявлявшимися к кладке. Греки, например, применяли целые кирпичи размерам» 1016X1016X101,6 мм и 812X812X101,6 мм и половинки (половинного размера). При кладке стен ряды кирпичей и ряды половинок чередовались, чем обеспечивалась перевязка швов. Римляне изготовляли кирпич размерами 457,2x304,8x101,6 мм. Такой 'Кирпич позволял возводить кладку без применения половинок. Применение обожженного кирпича получило большое распространение, особенно на стройках Рима, где из него возводились акведуки, пантеоны и другие здания. Однако Витрувий и другие историки приводят мало сведений об этом виде кладки. Можно полагать, что глина для изготовления обожженного кирпича применялась тех же сортов, что и для сырцового кирпича воздушной сушки. Остатки кирпичных стен античного мира свидетельствуют о высоком качестве обжига. При этом отдельные кирпичи сохранили клеймо с указанием года и места их изготовления. Технические правила того времени устанавливали определенные сроки выдержки готового кирпича на солнце, дожде и морозе, что позволяло осуществить качественную проверку изделия. При этом для кладки сводов изготовлялся клинообразный кирпич, для кровли — ребристый и пустотелый. Кроме того, для устройства отдельных частей здания (карнизов, капителей, колонн и т. п.) изготовлялся фигурный кирпич. Такие архитектурные детали, выложенные из обжигового фигурного кирпича, сохранились в храме Бахуса в Риме (теперь С. Урбано). Обжиговый кирпич изготовлялся трех разновидностей: треугольный, квадратный и прямоугольный. Наибольшее распространение в обычной кладке получил треугольный кирпич. Прямоугольный кирпич использовался для кладки углов и сопряжений стен, а квадратный —для прокладных рядов и устройства связи. Размеры сторон кирпича были неодинаковы. Так, к.грпич треугольной формы имел размеры от 127 до 508 мм; прямоугольной — от 254 до 381 мм (длина) и от 101,6 до 152,4 мм (ширина); квадратной — от 762 до 838,2 мм. При этом высота треугольных и прямоугольных кирпичей была от 38,1 до 50,8 мм, а квадратных — от 50,8 до 88,9 мм. Высота кирпичей в ряду принималась всегда одинаковой, причем швы делались, как правило, тонкими. Следует отметить, что каких-либо узаконенных норм на размеры кирпича в то время не существовало. Это позволяло каждому изготовителю действовать по своему усмотрению, руководствуясь в основном качеством применяемой для изготовления кирпича глины. При этом толщина обжигового кирпича принималась значительно меньшей, чем кирпича сырцового, что вытекало из требования высокого качества обжига. Наряду с глиняным кирпичом в строительстве Греции и Рима широко применялись известняк, песчаник, мрамор, материалы вулканического происхождения и др. При этом мрамор применялся не только для изготовления колонн и элементов перекрытий, облицовки стен и выделки различных архитектурных деталей, но .и для возведения массивных сооружений. Так, например, в Хилосе, согласно свидетельству Плиния, городские стены были выложены из очень красивого пятнистого мрамора. В Риме имеются сооружения, возведенные из белого мрамора <триумфальные арки Тита и Константина, храм Весты и др.). Разно-
цветмый мрамор широко использовался для отделки колонн, полов и облицовки стен. Окрестности Рима были богаты различными вулканическими породами, которые также нашли применение в строительстве. Разрабатывавшийся в карьерах у озера Болсена твердый камень кремнистой породы использовался для изготовления каменных форм в литейном производстве и для различных художественных скульптур (например, саркофаг в Витербо). Такие породы 'Камней, как гранит и порфир, в древней Греции и Риме не нашли применения в каменной кладке, а использовались лишь для изготовления целых колонн и облицовочных плит для стен и полов. Из отходов базальтовых кам.ней приготовлялся щебень, применявшийся к качестве заполнителя в растворах. Стены из сырцового кирпича выкладывались на фундаменте из рваного камня или обожженного кирпича. Толщина стен определялась размерами кирпича, при этом наружные стены выкладывались в один кирпич, а внутренние стены и перегородки — в полкирпича. В то же время для одноэтажных зданий требовалось устройство стен толщиной 457,2 мм, а для многоэтажных — от 914,4 до 1371,6 мм. Вследствие большой толщины стены из сырцового кирпича при многоэтажных зданиях уже в I в. до н. э. не возводились, а изданным законом предельная толщина стен для многоэтажных домов была определена в 457,2 мм. Уменьшение толщины стен потребовало применения при строительстве многоэтажных зданий плитного и рваного камня или обжигового кирпича. Приемы кирпичной кладки в Древней Греции и Риме не освещены в сохранившихся исторических летописях. Однако можно полагать, что Сырцовая кладка велась на глиняном растворе, причем, очевидно, использовалась та же глина, >из которой изготовлялся кирпич. Верхняя часть стены из сырцового кирпича выкладывалась на высоту до 0,5 м из рядов обожженного кирпича, причем такой кирпич применялся также для устройства карнизов и в качестве простельных рядов под опоры балок. Применение треугольного кирпича требовало большого количества раствора, а также укладки рядов из квадратного кирпича или каменных плит для достижения монолитности и прочности кладки. Стены возводились переменной толщины, которая уменьшалась в 'Каждом вышележащем этаже. В кладке стен использовались камни различных пород, больших и малых размеров, причем в первом случае кладка велась насухо без применения раствора, а во втором — на растворе. Сухая кладка из массивных камней встречается в очень старых сооружениях, причем для такого рода кладки в различных городах Греции применялся твердый известняковый камень. Размеры камней достигали нередко такой величины, что, по свидетельству историков, такие камни с трудом перевозились парой волов. Кладка из крупных камней широко использовалась при сооружении крепостных стен, значение которых в то время было чрезвычайно велико. Об этом свидетельствует такой пример. В 478 г. до н. э., когда Жители Афин возвратились в свой разрушенный город и, естественно, помышляли о скорейшем возведении жилищ, греческий полководец Фе- мистокл добился отсрочки постройки каких бы то ни было зданий до ех пор, пока город не будет окружен крепкой каменной стеной. В тече- Ние года стены были возведены, что защитило Афины от нападения врагов.
В массивных сооружениях часто встречается циклопическая кладка из камней грубооколотых и неправильной формы, складываемых в конструкцию стены, углы .и проемы которой выкладывались из рядов тщательно обработанных камней (рис. 53). Такого рода кладка осуществлена, например, в крепостной стене города Лрпино. При возведении стен из каменных плит последние обрабатывались с таким соотношением ширины и длины, которое обеспечивало хорошую Рис. 53. Различные виды каменной кладки в древности '--циклопическая кладка: 2-3—кладка из ровных камчой шириной в тол щину стены; 4—кладка с чередующимися ложковымн и тычковыми рядами; 5 и б—кладка степ с заполнением нз мелкого щебня и раствора; 7 -кладка толстых стеи нз грубооколотых камчей: 8 то же с прокладными поясами нз 3 4 рядов кирпича; с—ложок; в—тычок перевязку швов, и такой высоты, которая сохранялась одинаковой на протяжении целого ряда кладки. При небольшой толщине стены ширина плит делалась обычно равной толщине стены (кладка в один камень); при размерах стены в два и больше камней кладка выполнялась из ложков и тычков, которые выкладывались попеременно в одном и том же ряду либо чередовались рядами, т. е. укладывался тычковый ряд, потом ложковый, опять тычковый и т. д.
В случае возведения стен очень большой толщины, как, например, башенных крепостных сооружений и т. д., применялась конструкция из х фронтальных стен, связанных между собой поперечными стенками толщиной примерно 0,6 м. Образованные такой кладкой колодцы оставались пустыми или заполнялись мелкими камнями, смешанными с раствором. Кладка поперечных стен выполнялась часто из камней более мягкой породы, а для скрепления их с продольными стенами использовались деревянные и металлические связи, заливаемые свинцом. Так, по свидетельству Геродота, заливка связей свинцом применялась еще на строительстве моста в Вавилоне. Аналогичная кладка была применена в конструкции стен города Пестума. С лицевой поверхности стены делались гладкими или шероховатыми, причем применялась отделка рустом или расшивка швов. Использова- 1ись также приемы закладки в швы на лицевой поверхности стены различных металлических пластин, лент и т. п. Плиний упоминает об одном храме Юпитера, в помещении которого в толщу швов стен, облицованных полированными мраморными плитами, была заложена золотая нить. Кладка из мелких камней применялась двух видов: одна, которую Витрувий .называет неровной, или старой каменной кладкой, и другая — сетчатая (рис. 54). В обоих случаях камни выкладывались рядами с соблюдением правил перевязки швов, причем составы растворов подбирались в зависимости от породы камней. Сетчатая кладка широко применялась в Риме в I в. до н. э. Впоследствии в связи с тем, что все стены независимо от способа их кладки начали штукатурить, применение сетчатой кладки постепенно уменьшалось и в период упадка империи (после Северов) совершенно исчезло. Витрувий описывает еще один вид ка.менной кладки, встречавшейся в Греции, которая имела сходство с римской старой кладкой, но выполнялась из более тщательно обработанных и подобранных камней. Кроме этой кладки, в Греции и Риме применялась каменная кладка под названием «наполненная кладка», выполнявшаяся путем выкладки фронтальных стен из одинаковых и ровных по форме камней с последующим заполнением пространства между ними камнями различной формы и с устройством связей и прокладкой камней на всю толщину стены. При такой кладке практиковалось устройство в стене промежуточных поясов из камня и 'кирпича по всей толщине стены, получивших название «сквозных связей». В качестве вяжущего в Древней Греции и Риме широко применялась известь, причем строительными правилами Древнего Рима запрещалось применять для кладок известь, не достигшую трехлетнего воз- Раста с момента затворения. Растворы для кладки стен приготовлялись из одной части известкового теста и трех частей песка. Песок приме-. нялся преимущественно горный. Набивные стены возводились из глины, укладываемой послойно между двумя рядами дощатой опалубки (рис. 55). Такие стены считались очень прочными и устойчивыми. Например, стены, возведенные в Испании во времена Ганнибала, простояли много столетий. В Монте- ^ассино стены большого резервуара для воды были выполнены из Щебня и раствора, уложенных в деревянной опалубке. Конструкция набивных стен широко использовалась также при со- РУжении городских стен, крепостных валов и других оборонительных сооружений Отделка стен осуществлялась путем их оштукатуриваиия. Штука- Уридись не только деревянные, глиняные и каменные стены, но иногда
Рис. 54. Виды каменной кладки стен /—сетчатая ровная кладка: Л—камин квадратной в основании формы; В—угол стены, выложенный из прямоугольных камней или кирпича; С—три ряда во всю толщину стены через 0,75—0,90 м по высоте: 2— кладка из камней с перевязкой шпов: /•'—мелкоштучиая; О—из крупных блоков; Н— кеталлические связи; S -кладка из отесанных камней: J -прокладные ряды на расстоянии 0.75--O.gO м по высоте стены: К—штукатурный слой 1 \ Рис. 55. Устройство набивных стен А—большой деревянный щит размерами 3.66 хО.ЭЭ м; В—малый деревянный щит высотой 0,99 м и шириной, равной ширине стены: С- ясрезяпные планки-. D -металлические ручки; £—стойка- г—распорка: О —стяжка; И—подкос; /--забутка из каменного щебия на жирном растпоре (укладывается путем послойного трамбования); К—К—лниня рабочего шпа: LL и Д/?—участки набивной стены; М—каменная кладка на пысоту 0.45—0,60 м; О три ряда кирпича через каждые 0.9 и по пысоте стены
стены, облицованные мраморными'ПЛ'итами (храм Весты в Риме). Часто и колонны, выложенные из штучного камня твердой породы, отделывались слоем штукатурки. Составы штукатурных растворов были обычно одинаковыми для различных видов поверхностей. Деревянные поверхности до нанесения штукатурного слоя обмазывались глиной. Штукатурные растворы приготовлялись из извести, причем в качестве наполнителей и добавок применялся преимущественно речной песок, а также различные примеси вулканического происхождения (пуццолан, трасс, толченый кирпич, мраморная крошка и т. п.). Состав иэвестково-песчаного штукатурного раствора принимался в пропорции 1 :2. При этом если для приготовления .извести, употреблявшейся в каменной кладке, добывались твердые известняковые породы, то для штукатурных работ предпочитались мягкие известняки. Качество извести проверялось государственными контролерами. Проверка осуществлялась при помощи каменщицкой лопатки, которая погружалась в известковое тесто. Если после выдергивания лопатки из извести на ней оставались отдельные комки, известь еще не созрела; если лопатка выходила из теста сухой и чистой, это показывало, что известь утратила свои вяжущие качества; только если при выдергивании лопатки к ней прилипал по всей поверхности ровный слой известкового теста, известь считалась годной к употреблению. Раствор для штукатурки приготовлялся в большой металлической посудине путем тщательного перемешивания составных частей ручными лопатами и обработки массы ударами деревянных .плетей. Для водонепроницаемых штукатурок, применявшихся при покрытии стен резервуаров, каналов и т. п., песок заменялся кирпичной цемянкой и состав раствора принимался в пропорции 1 :3. В случае добавки в раствор мраморной крошки использовались такие сорта мрамора, мелкие куски которого после дробления имели гладкие граненые поверхности. Мраморная крошка сортировалась 'путем просеивания через сита на три фракции: крупную, средней крупности и мелкую. Перемешивание составных частей раствора производилось до тех пор, пока раствор не переставал прилипать к поверхности штукатурной лопатки. Об использовании в штукатурных растворах гипса до нас дошло мало сведений. Витрувий, который упоминает лишь в одном месте об этом материале, предостерегает от примешивания гипса к растворам, из которых вытягиваются карнизы. По мнению Витрувия, добавка быстро схватывающегося гипса будет нарушать нормальный процесс схватывания и твердения раствора. Однако, как сообщает Плиний, для от- Делки различных поверхностей к известковым растворам с мраморной крошкой также нередко добавлялся и гипс. Остатки таких растворов можно найти в старых постройках Рима. Нанесение штукатурного раствора на поверхность производилось тремя слоями: основанием, песчаным слоем, мраморной накрывкой. Первый слой штукатурки состоял из раствора, приготовленного на .крупном речном песке, что обеспечивало получение шероховатой поверхности и лучшего сцепления со следующим слоем; второй слой, наносили тремя .последовательными приемами, — из раствора с наполнителем Из мелкого песка; третий слой с мраморной крошкой также накладывался в три приема, причем сперва на поверхность набрасывался рас- ТвоР с крупной мраморной крошкой, потом с крошкой средней круп- а°сти и, наконец, с мелкой мраморной крошкой. Каждая из последовательно проводившихся семи отдельных операций штукатурного про- Цесс допускалась после того, как поверхность штукатурки, нанесенной
в предшествующем процессе, становилась сухой. Толщина штукатура получалась равной от 19,05 до 76,20 мм. Выполненная таким способом штукатурка обладала высокой проь ностью. Так, например, Витрувий и Плиний сообщают о том, что кусю расписной штукатурки, вырезанные в Спарте из стены здания, был? доставлены в Рим и использованы на отделочных работах. В исторических документах упоминается о штукатурке на стена; дворца в Халикарнасе, которая, простояв много столетий, сохранил; свою отполированную поверхность. Развитие штукатурных работ обусловило создание на их базе ново£ строительной специальности (tectores — штукатуры), объединившей большое число строительных рабочих. Окраска поверхностей штукатурки производилась по непросохшем* накрывочному слою, так .как считалось, что в этом случае краска лучш-- втштывается в слой штукатурки и создает долговечность окраски. Для защиты краски от выгорания на высохшую окрашенную поверхноет*. с помощью кисти наносилась лаковая пленка из белого плавленого воска, растворенного в масле. После этого к стене подносили сковороду с тлеющими углями для нагревания пленки, которая в нагретом вид^ растиралась и шлифовалась с помощью полотна и куска воска. Таким», же приемами пользовались при обработке мраморных повер:- ностей. Большого искусства греческие и римские мастера достигли в отделке стен деревом, каменными плитами и мозаикой. При отделке деревом стена разбивалась вертикальными и горизонтальными -прочным» деревянными штапиками, прикреплявшимися к стенам, на отдельные участки, которые облицовывались потом различными деревянными ш- нелями с искусно выполненными инкрустациями наподобие деревянно» мозаики. Иногда для отделки применялись позолоченные деревянньк: элементы, как, например, в театре Скауруса в Риме. Для отделки внутренних и наружных стен дворцов и общественны: зданий широко применялись искусственные и естественные каменные плитки, прикрепляемые к поверхностям при помощи раствора. Покрытия зданий и сооружений, а также междуэтажные пере крытия осуществлялись как прямолинейно, так и в виде сводов, арок и куполов. О ранних деревянных сводчатых покрытиях имеются ука залия у Витрувия и Л. Палладио. Появление в Греции первых сводог следует отнести ко времени Перикла (V в. до н. э.). Однако в римски: исторических памятниках сводчатые формы встречаются значительна чаще, чем в Греции, что давало основание вначале считать, что изобре татолями свода являлись римляне. Сводчатые покрытия применялись в строительстве в виде длинной, коробового свода, .короткого крестового овода и купола. Коробовый свод применялся для устройства покрытий длинных залов, проходов и во общо таких помещений, которые представляли в плане вытянутый пр" моугольник, как, например, свод гробницы на военной Аппийской д(- роге (между Террасина и Фонди) и свод разрушенного храма в Балг беке. К разновидностям коробового свода относился лотковый свод. Купол устраивался над помещениями, имевшими в плане круглую квадратную, шестиугольную и восьмиугольную формы. Для покрыгиг амфитеатров, имеющих в плане форму эллипса, натягивались суконные или полотняные навесы. Сводчатые конструкции широко применялись в мостах, акведука:, арках и общественных зданиях, причем такие конструкции выполнялис. почти исключительно из каменных (естественных и искусственных) пли:
Р.ис. 56. Различные формы и приемы укладки кровельной черепицы Лишь редкие дошедшие до нас сооружения, обычно имеющие незначительные пролеты, выполнены из высеченных камней. Иногда своды и купола выполнялись из отдельных огромных камней Так, например, камень, из которого сделан купол над гробницей в Равенне, имеет в диаметре 11,28 м. В случае больших нагрузок перекрытия проемов устраивались в виде двойных'сводов, расположенных друг над другом, но чаще выкладыва- чись разгрузочные своды над плоскими перекрытиями проемов. Стрела подъема сводчатых покрытий принималась обычно в Vio—V12 ширины проема. В отдельных случаях эта величина доходила до '/в (прн малых пролетах) и до '/и (при больших пролетах). Металлических 'конструкций в Древией Греции и Риме не было. Однако железо широко применялось в строительстве в виде скоб, различного .рода скрепок, штырей, хомутов, затяжек и других изделий. Так, по свидетельству Витрувия ,и Палладио,. римские термы были покрыты деревянными балками, «.которым снизу подвешивались на металлических крюках металлические 'стержни, имевшие 'прямолинейное или 'изогнутое очертание. Стержни подвешивались на таком расстоянии один от другого, которое .позволяло укладывать по ним кирпичи с последующей заделкой швов глиной, смешанной с волосом. Такое покрытие снизу штукатурилось -сначала слоем известкового раствора с добавкой цемяики, а потом слоем обычной 'известково-песчаной штукатурки. Конструкция такого покрытия предохраняла деревянные части от влаги и порчи. Некоторые исследователи считают, что металлические конструкции были применены также при устройстве покрытия одного из залов зна- . менитых римских терм Каракаллы. Для устройства кровли храмов, дворцов, общественных зданий и домов городской знати применялись черепица, кирпич, каменные плиты, свинец. Так, например, храм Юпитера в Олимпии был покрыт мраморными плитами, здание храма Юпитера в Риме—позолоченными кирпичами, здание храма Юноны, расположенного на мысе Лацинум,— черепицей и т. д. Кровля жилых зданий сооружалась из соломы, древесной коры, досок и черепицы. Некоторые виды черепицы, применявшиеся в Греции и Риме, изображены на рис. 56. Для устройства кровли из каменных плит применялись камни легких^ и мягких пород, легко поддающихся распиловке и обработке простейшими инструментами. При этом отдельным плитам придавалось сложное очертание, как, например, в кровле памятника Лизикрату U реция), где некоторые плиты имеют форму лаврового листа. Отвод атмосферной воды с черепичной кровли осуществлялся путем Устройства против каждого канала черепицы специальных отверстий, сделанных в обрамлении карииза. Такое обрамление оформлялось скульптурными фигурами (маски, орлы, цветы и др.) и прикреплялось к тоРиовым частям рядов желобчатой черепицы. Значительные успехи в Древней Греции и Риме были достигнуты ГиДротехническом строительстве, развитие которого обусловливалось олыгшм количеством заморских владений и сильно развитой по тому Ремени торговлей. Подводная часть портовых оградительных соору-
жений (молов .и волноломов) устраивалась в виде каменной наброски, а надводная—из кладки тесаного камня. На головах оградительных сооружений воздвигались башни, служившие маяками и защищавшие вход в порт от вторжения кораблей противника. Для предохранения от размыва откосы молов и волноломов со стороны моря покрывались крупными камнями. Монолитные портовые сооружения возводились из бетона, приготовляемого из извести и щебня в пропорции ] : 3, а при использовании старого щебня, т. е. бывшего в употреблении, — 2:5. Бетон после укладки в сооружение хорошо утрамбовывался деревянными трамбовками. В целях увеличения прочности и долговечности гидротехнических сооружений, в качестве гидравлической добавки римляне применяли вулканическую пыль из местечка Пуццуоли — пуццоланы. f: Рис. 57. Римский сквозной мол в Пуццуоли ^-■-ff-jesiL. 2 При строительстве причальных и оградительных сооружений применялись литая бетонная кладка и искусственные бетонные массивы, изготовляемые на берегу, которые после затвердения и достижения требуемой прочности ставились в проектное положение или опускались в море для устройства подводной части мола или волнолома. Изготовление массивов и возведение монолитных бетонных сооружений осуществлялось в деревянной опалубке. Строительство портов, сооружаемых на открытом побережье, например порта Чивита-Веккия (I в. до н. э.), начиналось с устройства оградительных сооружений, под защитой которых возводились причальные устройства (набережные стенки, пирсы и т. п.). Для перевозки камней с берега к месту производства работ использовались деревянные ■плоскодонные суда. Иногда в приливных портах (Остия, Ангиум, Пуццуоли и др.) в целях свободного входа и выхода воды оградительные сооружения возводились в виде арочных мостов, сооружаемых из камня (рис. 57). Акватория портов достигала значительных размеров. Так, гавань в Остии, сооруженная при римском императоре Клавдии, представляла собой бассейн размером 760x970 м, окруженный молами шириной по 48 м- Вот что пишет о строительстве этой гавани римский историк II в. Све-
тоний: «Гавань в Остин [Клавдий — Я. С] соорудил, проведя справа и слева рукава, а у входа в самом глубоком месте выстроил .мол. Чтобы придать ему более солидное основание, ол предварительно затопил корабль, на котором был привезен в Рим большой обелиск из Египта, потом, набив сваи, он построил на них высочайшую башню по образцу фароз'ского маяка в Александрии, дабы по его огням корабли направляли свой бег ночью». Высокого мастерства римляне достигли в строительстве акведуков, часть из которых сохранилась до настоящего времени (в Нимесе, Лионе, Сеговии, Мериде и многих других пунктах). В 1 веке н. э. общее протяжение акведуков и водопроводов достигало 430 км, из которых 60 км Рис. 58. Римские водопроводы с—разрез подземного водопроводного канала (Лион)-, б—разрез канала Pont du Oard (акведук римского водопровода в Ннме- се); /—фундамент; 2- бетон с глиняными черепками; 3—бутовая кладка; 4 -слой штукатурки; 5- -земляное покрытие составляли подземные каналы, возведенные из каменной кладки на Массивном основании (рис. 58). Отдельные акведуки имели длину до 1000 м и высоту до 50 м (;рис. 59). Вода из подводящей сети поступала в резервуары, плотно выложенные внутри камнем, откуда по трубам поступала в городские кварталы. К началу нашей эры в Риме насчитывалось около 100 водоемов. В конце IV в. до н. э. римляне построили первую искусственную дорогу с каменным покрытием, протяжением 45 км и шириной 8,5 м. В поперечном сечении дорога имела покатый профиль и с обеих сторон на Всем протяжении —каменный парапет и каменные столбы, установленные через одну милю. Впоследствии дороги с каменным покрытием римляне строили не только на территории Рима, но и в завоеванных стРанах. Из общественных зданий, в сооружении которых римляне достигли весьма большого искусства, заслуживает внимания гигантский амфитеатр Колизей длиной 187,5 шириной 156,7 и высотой до 46,6 м, вме- Ша до 90 тыс. человек (рис. 60); огромных размеров стадион
Рис. 59. Римские акведуки (недалеко от Рима! Рис. 60. Здание Колизея (в Риме)
на Марсовом поле; дворец Флавиев на Палатине, являвшийся одним из лучших дворцов Рима, а также арка Тита с двумя триумфальными рельефами, представляющая собой классический образец одиспролет- ной арки. Характерным примером римского строительного искусства является также Пантеон, построенный греческим архитектором Аполлодором ,-gO 129). Пантеон выполнен в виде цилиндрического кольца диамет- м ^3,5 и высотой 21,7 м из бетона в кирпичной опалубке, служащей облицовкой здания. На поясе кольца, имевшего толщину 6,7 .и и облегченного целой системой ниш, был возведен полусферический купол из бетона на кирпичном каркасе (из вертикальных арок и горизонтальных колец) с верхним круглым световым проемом диаметром 9 м. Портик Пантеона пролетом 30 и глубиной 14 м бил перекрыт бронзовыми стропилами из стержней таврового сечения, державшихся на 16 монолитных мраморных колоннах высотой 14 и диаметром 2,5 м каждая. Потолок состоял из бронзовых плит, которые были уложены по бронзовым балкам трубчатой формы. Для механизации работ при строительстве Пантеона были использованы римский .подъемный кран со ступальным колесом и ступальный свайный копер. В 'качестве лесов были использованы дощатые настилы, которые укладывались на заложенные в стену и выступавшие 'из нее бревна, 'концы которых по окончании строительства обрубались. Следует отметить, 'что новая строительная техника римлян позволила создавать просторные помещения, перекрывать большие пролеты за счет широкого использования нового материала — римского бетона. Глава третья СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА В СТРАНАХ ЗАПАДНОЙ И ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЕВРОПЫ И В РОССИИ СО ВРЕМЕНИ РАННЕГО СРЕДНЕВЕКОВЬЯ ДО НАЧАЛА XVIII ВЕКА § 1. СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА В СТРАНАХ ЗАПАДНОЙ И ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЕВРОПЫ В X—XIV ВЕКАХ Римское государство в течение семисот лет объединяло под своей властью вес побережье Средиземного моря. Владения Рима в расцвете его могущества простирались от Атлантического океана до Каспийского моря и от Англии до Малой Азии. Основными причинами распада Римской империи явилось начавшееся еще при последних Северах разложение рабовладельческого строя, подорванного длившейся в течение двух столетий революцией рабов, и зарождение нового, феодального уклада. ■ падением римской империи начинается эпоха феодализма, которая характеризуется упадком строительного искусства. Еще в правление императора Константина C24—33) столица мперии была перенесена из Италии в греческий город Византию, переименованный в Константинополь. Новая столица была сооружена в те-
чение нескольких лет, причем для ускорения строительства различны: зданий и сооружений их разбирали в других подвластных империи гс родах и перевозили в разобранном виде в столицу для последующегс возведения. В Византии задолго до X в. многочисленные группы ремесленников были заняты производством деревянных и каменных работ. Однако деревянное строительство не получило здесь того значения, которое оно приобрело в более северных странах, например в Древней Руси, и византийцы широко употребляли камень и глину там, где народы Восточной Европы использовали дерево. И все же дерево играло и здесь немаловажную роль. Оно широко использовалось для устройства мостов, перекрытий и покрытий в жилых, общественных и других зданиях, оконных переплетов, дверей, полов, мебели и т. п. В сохранившихся памятниках письменности неоднократно упоминаются различные инструменты, применявшиеся в столярном деле, важнейшими из которых были пила, однолезвийный топор, рубано:к, токарный станок и специальный инструмент для выпрямления дерева. Каменные работы и камнесечное дело играли важную роль в византийском строительстве. Однако от VII до первой половины IX вв, сохранилось незначительное количество памятников византийской архитектуры, что было связано со сворачиванием в этот период монументального строительства; лишь с середины IX в. вновь начинается развертывание строительных работ. Такое явление наблюдается и в ряде других древних стран, как, например, в Армении, где с конца VII в. монументальное строительство было свернуто и возродилось лишь с конца IX в. Наиболее частым общим термином, обозначившим византийских строителей, был техниты. Среди ремесленников-технитов, связанных со строительным делом, встречаются плотники, лепщики по гипсу, мраморщики, маляры; к н.им принадлежали и мастера по металлу. Историк Феофан упоминает технитов, строивших Валентинианов акведук; среди них были строительные рабочие из Азии и Понта, мастера из Эллады, фракийские строители, изготовлявшие кирпичи. В Византии строили крепости, дворцы, храмы, а также частные жилища как в городах, так и в деревнях. Основным строительным материалом служил камень, а также плоский кирпич. С начала X в. в строительстве монументальных зданий Константинополя камень начинает вытесняться плоским квадратным кирпичом. Однако в ряде областей камень и в XI в. оставался главным строительным материалом, из которого возводили основную часть здания. Исключение составляли дома бед-1 няков, которые строились из дерева или глины, смешанной с соломой, j В середине IX в. наблюдается значительный подъем каменного строи-1 тельства в нескольких крупнейших центрах страны. Уже при импера- ! торе Феофиле в Константинополе в Большом дворце начались крупные строительные работы, которые при его преемнике достигают еще более значительных масштабов. Аналогичная картина наблюдается и в про- ; винции, причем особенно массовым становится каменное зодчество в провинциальных центрах в XI—XII вв., когда возникает множество мелких церквей не только в Солуни и Афинах, но и в различных центрах Пелопоннеса, Средней Греции, Фессалии, Македонии, а также и на островах Средиземного моря. XI и XII вв. были также временем наивысшего подъема каменного зодчества средневековой Греции, затронувшего даже глухие провинциальные районы. При этом, по заключению Т. Милле, греческая архитектурная школа этого времени развивалась независимо от константинопольских традиций. В эти столетия, которые стали временем наиболее
деятельного строительства ib Византийской империи, провинциальное зОдчество :по количеству возведенных зданий значительно обгоняет столичное. Крупнейшим памятником византийского искусства является храм Св. Софии в Константинополе (рис. 61), который был построен по проекту знаменитого математика .и архитектора Анфимия из Траллеса и строителя Исидора из Милета. Согласно изданному императором Юстинианом приказу требовалось построить каменный собор, не уступающий по величине .римскому Пантеону- Рис. 61. Храм Св. Софии в Константинополе (разрез) Анфимий спроектировал сооружение .на квадратном основании со стороной 75 м, лорекрытое куполом диаметром 32 м необычайно смелой конструкции (стрела подъема Им), 'поднимавшимся .на высоту 65 м. Такое решение поставить купол ,на квадратное основание стало -возможным благодаря изобретению византийцами паруса. Отдавая себе отчет в том громадном распоре, который создает купол такого очертания, Лнфиний распределил его на огромные абсиды B1,8Х'18,1 м), расположенные по продольной оси здания, а с боков — на две пэры контрфорсов сечением 21x7 м. Таким образом, купол оказался опертым при помощи четырех подпружных арок на четыре 14-метровых пилона сечением 7x7 м. Распор каждой из больших абсид поглощался парой маленьких абсид диаметром 13 м. Для возведения собора на грунте, имеющем неоднородную структуру, 'ыла сооружена целая сеть сводов, покрытых сплошным'слоем бетона олщиной 6,7 м. Полученное при этом подвальное помещение было использовано в качестве цистерны. Пилоны собора были выполнены ич ромадпых блоков известняка, .стены из кирпича — основного строительно материала Византии. Для купола .изготовлялись специальные облегченные кирпичи на острове Родос; колонны (всего 108 штук) и обли- Ювочные плиты были доставлены с других готовых построек со всех к°яцов Византийской империи. В толще контрфорсов были сделаны пан- tyC
На строительстве собора, длившемся шесть лет E32—537), постояннс работало 10 тыс. человек. В качестве юяжущего применялась цемянкг., которую -византийские строители избрали в поисках гидравлической добавки, заменяющей пуццолану. Быстро схватывающаяся цемянка дал; возможность строителям применить персидский прием сооружения свс- дов без кружал методом примораживания поставленных .на ребро ки;- пичей сначала к степе здания, а затем к образовавшимся путем такол «аслоения аркам. Основным средством получения нуж'ной reo-MeTpimt ской формы являлась вороба. Постройка собора осуществлялась с деревянных лесов. Подъем мат^ риалов производился «ручную с использованием простейших механических 'Приспособлений, как, например, блоков, воротов, колес и т. п. При возведении куполов кладка велась отдельными кольцами с пологим распором постелей. Для поглощения распора арок в процессе их сооружения и до момента затвердения раствора пользовались метаЛ| л-ическим-и затяжками, которые были потом удалены в мест! с лесами. 1 В 557 г. после сильного землетрясения 'восточная часть купола упал! внутрь здания. Восстановительные работы были выполнены и том ж- году Исидором Младшим, который перестроил купол, увеличив еп стрелу на 7,6 м и тем самым уменьшив распор. На этот раз кладкг велась с лесов по кружалам, которые не снимали после окончани; кладки в течение года. Кроме того, не надеясь на старую систему vpai- новешивания распора, Иоидор Младший загрузил купол по периметру усилил абсиды и заполнил .некоторые пустоты в контрфорсах. После обрушения купола собора Св. Софии византийские архите* торы стали оставлять в арках и сводах затяжки, которые прежде носил временный характер и по окончании работ убирались. В куполах началг широко применять .растяжную конструкцию (кольцо, квадрат, крест. В купол собора Св. Софии, превращенного турками в мечеть Айя-Софн;. железное растяжное кольцо было введено лишь в первой половин;- XIX в. архитектором Фоссати. Византийское искусство оказало влияние на искусство России, страг Малой Азии и южной части Европы, в том числе и некоторых итальян ских городов, где появляются сор ужения, выстроенные в византийско? стиле, как, например, собор Св. Марка в Венеции, сооруженный в кон це XI в. Просуществовавшая после падения Рима в течение одного века Вое точно-Римская империя, расширяя свои владения за счет северного его бережья Черного моря, основала в Крыму города Херсонес, Солунь другие, где было построено много общественных и жилых зданий, отра жаюших влияние византийского строительного искусства. В то Ж время бывшие центры Римской империи пришли в состояние полной- упадка, который продолжался до конца VIII — начала IX вз. Страны Центральной и Западной Европы не имели своего -объеди ■няющего культурного центра вплоть до возникновения крупных фео дальных монархий, с историей которых тесно связано строительстве в этих странах. До IX в. натуральное хозяйство ранного феодализма н- способствовало возникновению новых городов и развитию строительно» техники и строительства, которое началось лишь с X в. на базе общей экономического развития феодальной Европы. В дальнейшем, на -протяжении XII, XIII и XIV вв., темпы строител: ства начинают быстро нарастать в связи с развитием районов добывай1 щей промышленности и созданием производственных центров, расширь нием посреднической торговли на базе развития обработки полезны" ископаемых и сельскохозяйственного сырья.
Разаитие производительных сил и в лервую очередь рост ремесла и торговли приводят к усилению городов и открывают длительный период борьбы в истории европейского города за освобождение от власти феодалов. u Начавшаяся торговля между странами -западной Европы с азиатскими странами и русским севером явилась новым и важным фактором ,в 'истории роста городов. Одновременно с основанием и развитием ган- Рис. 62. Собор Нотр-Дам в Париже зеиских городов на севере Германии, развивались итальянские города и 1В первую очередь Венеция и Генуя, державшие в своих руках морскую торговлю с Сирией и Византией. Стремление предельно сокращать длину городских стен в оборонных Целях, а следовательно, и периметр самого города, неизбежно привело к скученности застройки и росту городских зданий в .высоту. Можно считать, что такая обстановка в известной .степени повлияла на формирование двух архитектурных стилей средневековой Европы (главным об- 6*
рааом Западной), а именно, романского и готического. Романский господствовавший в архитектуре средневековья X и XI «в.. находясь .по; воздействием феодально-религиозной идеологии, отличался тяжеловес ностью форм, преобладанием грузных и неподвижных каменных мае: Мощные стены, толщину которых подчеркивали уз!кие оконные проемь. .массивные столбы и колонны, придавали зданиям суровый крепостнш вид. Появившийся приблизительно в XII в. на омену -романскому стилк. готический стиль, господствовавший по XIV—XV вв., охватил все пространство Европы от Северного моря до Средиземного, отразившись iu построенных соборах, крепостях, замках, домах. Основная идея готики— Рис. 63. Крепостное строительство в средние века о башня крепостной стены; б—ворота крепости н подъемный мост стремление вверх — находит решение в конструкциях остроконечной стрельчатой арки и каменного каркаса. Необходимыми формами стало зятся м.ногогранная пирамида вместо купола и крутой скат крыши. Развитие каменного каркаса вытесняет применение дерева. Архитектура готических зданий с их смелыми конструктивными решениями, стремительным движением возносящихся форм и богатой резной каменной декорировкой давала несравненно больше человеческому чувству, чем тяжеловесное романское зодчество с его догматизмом и косностью. Главной строительной задачей при сооружении готического собора было создание достаточно емкого пространства здания, предназначенного для вмещения воз(Можно большего числа жителей города. Так, например, собор Нотр-Дам в Париже вмещал до 10 тыс. посетителей (рис. 62). Необходимой принадлежностью и украшением зданий .в средние века становятся башни, которые широко применялись при постройке соборов, мостов и городских ворот (рис. 63). Средневековый феодальный замок являлся наиболее законченной формой укрепленной усадьбы. Необходимость защищать себя и свои на-
селенные земли от нападения внешних врагов и воинственных соседей заставила крупных и мелких феодалов Центральной и Западной Европы, этих помещиков-госуаарей, превращать свое жилище в крепость. До XII в- крепости-замки строились еще из дерева и глины (например, замок Винек); затем постепенно их стали строить из камня, сначала даже без извести. Развалины средневековых крепостей-замков в Западной Европе свидетельствуют о том, что их владельцы прежде всего думал.1 0 прочности и неприступности своего жилища. В эпоху наибольшего процветания замков строительными материалами для них служили камень, кирпич и железо, местом для постройки — скала, остров среди озера или просто болотистая, трудно проходимая местность. В последнем случае вначале сооружалась искусственная земляная насыпь, на которой строился замок, возвышавшийся над окружающей местностью. Вокруг замка выкапывался глубокий ров, наполняемый водой, который служил препятствием для противника. Через ров устраивался подъ- ем'ный мост. За рчом возводились мощные стены с башнями; второй ряд таких стен отделял первый внешний двор замка от второго — внутреннего, где .располагались жилые строения. Центральным и самым высоким из всех строений была главная башня замка, его сторожевой пост. Внутренние помещения башни были приспособлены для выдерживания осады: в 'них размещались кухня, кладовые с запасами 'Пищи и воды, склады для оружия и пороха, залы .и спальни. Из башни за пределы замка вел подземный ход. Мастерские, амбары, жилые дома для челяди окружали господские палаты. Жилые комнаты замка с толстыми стенами, низкими сводами- потолками и узкими окнами,'пропускавшими мало света и воздуха, были мрачны и сыры. До XIII в. здания замков .покрывали обычно соломой или дранью. Полы в жилых помещениях устраивались глиняными и посыпались песком или выкладывались кирпичами. Узкие окна помещений не имели стекол, которые вошли в употребление в богатых домах только в XIV в. Вместо,печей стояли открытые очаги. Для строительства домов использовались, как правило, местные материалы. Там, где было мало камня и много дерева, почти все дома строились из дерева. В то же время в прирейнских провинциях Франции и Германии по мере сокращения лесных массивов появилась конструкция фахверка, получившая широкое распространение в строительстве жилых домов, которые возводились высотой до 5—6 этажей под высокими черепичными (кровлями. Фахверковые дома (рис. 64) с нависавшими верхними этажами, сооружаемыми в целях увеличения жилой площади, достигали в высоту нередко 20 м, а каменные конструкции поднимались над уровнем городской территории до 25—30 м. Если учесть, что современный большой город .имеет примерно тот же высотный уровень застройки при ширине Улиц, в 6 раз большей, чем в средние века, станет понятным значение высотности застройки в средневековом городе. В связи с увеличением высоты зданий высота башен средневековых городов возросла до 100— эО м, что привело к достижению предельных напряжений не только в кирпичных, но и в каменных конструкциях. Возведение фахверковых сооружений начиналось с устройства каменного фундамента. На таком фундаменте устанавливались соединенные деревянными гвоздями и укрепленные подпорками столбы, поддер- жИ)Вавшие деревянные перекладины. По окончании устройства конструкции фахверка первого этажа укладывались балки перекрытия. Пото?л стены заполнялись глиной или выкладывались кирпичом. После устрой-
ства перекрытия над первым этажом .приступали « возведению второго этажа я т. д. При этом верхние этажи домов делались обычно выступающими вперед. Стены из глины или кирпича украшались резными запорами, обработанными концами бревен, резными карнизами и т. п., придававшими дому нарядный вид. В безлесных странах, как например Фландрии, основным строительным материалом в эпоху феодализма оставался кирпич. В Италии, богатой естественными каменными породами, широко применялись туфы, травертин и мрамор. В XIII--XIVbb. широкое распространение в Италии получил своеобразный тип городского дома-дворца с зубчатым карнизом и высокими четырехугольными башнями. Таковы дворцы Синьории и Барджелло и многочисленные городские ратуши в тосканских, умбрийских и ломбардских городах. О деревенском доме в северной части Средней Европы в начале средних веков можно судить •по составленному при короле Хлодвиге (около 500 г.) сборнику законов — «Салической правде», согласно которому солидным домом считался такой дом, который не могут попалить три человека вместе. Надо полагать, что это были не дома в общепринятом смысле слова, а простые шалаши, в которых в то время жили крестьяне. В северных странах Европы на зимний период строили утепленные жилища (рис. 65). Такого типа жилища можно было найти, например, в Ирландии и других странах. Насколько тесно было жить в таком доме, можно судить по тому, что размеры его не превышали 12X12 м, а жило в нем обычно до 16 семейств. К концу X и началу XI вв. в Германии встречаются бревенчатые довольно примитивные дома, на севере — саксонского и на юге — франкского типов. В домах саксонского Рис. 64. Фахверковый дом Рис. 65. Зимний дом в Ирландии / -бревна, составляющие каркас дома; 2—плетеНЬ; 3—сслома; 4—нары; 5—очаг типа под одной кровлей жили и люди, и домашний скот. Наружная дверь дома вела в длинные сени, где по сторонам были расположены стойла. В одном конце сеней ста- •вился очаг для приготовления пищи, а в другом устраивалось жилое помещение. В домах франкского типа помещение для скота отделялось от жилого помещения сенями. Пол в домах обоих типов был земляной,
окна представляли собой маленькие, узкие и длинные Щели, прорезанные в бревнах и не закрытые стеклами. Крыша покрывалась соломой. Вплоть до XV в. Европа разделялась на множество мелких феодальных государств, IB которых при наличии натурального хозяйства и слабости городской экономики приток населения в города был незначительным. При этом небольшое городское население сокращалось не только вследствие войн, но и по причине частых эпидемий. Именно -поэтому население значительной части городов к началу XV в. состояло из 5 6 тыс. жителей и далеко уступало по численности городам античного мира. Самым большим городом был Милан, где в 1460 г. насчитывалось до 80 тыс. жителей. В Париже в 1300 г. было 75 тыс. жителей, z в Лондоне—только 35 тыс. Рим к началу XV в. имел 30 тыс. жителей. Но даже такие города являлись исключением. При этом сами города, несмотря на окружавшие их рвы, валы и стены с башнями, были внутри немногим лучше деревень. Вдоль кривых и узких улиц тянулись дома с очень большими дворами, на которых не только разводили огороды, но и сеяли хлеб. Крытые соломой или тесом деревянные дома часто горели. Дома отапливались при помощи открытых очагов, дым из которых ■выходил через отверстие в крыше иди через окна. Окна закрывались ставнями с маленькими вырезами, затянутыми холстиной или пузырем. Освещение осуществлялось обычно с помощью лучин или лампад, т. е. горшков с маслом и ф.ит,илем, так .как свечи были слишком дороги. Из всех 'городских сооружений наиболее технически сложным и трудоемким было возведение городских укреплений и стен. Эти сооружения требовали громадных затрат ручного труда, что вызывало необходимость ограничения застройки города и его роста в высоту. Можно привести такой пример. Аббатство Сен-Мишель (Франция) с монастырским садом и городом, в котором обитало 2,5 тыс. человек, могло бы целиком уместиться на территории современной Красной площади в Москве. Соборы средневековья представляли собой римские базилики, перекрытые клинчатыми сводами, возводимыми из тесаного камня при помощи кружал, причем грубая отеска мешала перекрыть пролет более Ю м и сделать свод тоньше 60 см. Применение бетона было неприемлемо по той причине, что с крушением рабовладельческого общества бетон оказался материалом весьма трудоемким, а сооружения из него чересчур материалоемкими. Уже не было столь большого количества Даровой рабочей силы, как в Риме. Конструкция каменного крестового свода сделала квадрат преобладающим элементом пла.на. При этом сосредоточение распора по диагонали крестового овода потребовало применения для восприятия распора массивных контрфорсов сечением до 2 м и в то же время ограничивало высоту построек двадцатью метрами. Превращение церкви из молитвенного дома в место светских собраний городских корпораций вызвало стремление увеличить высоту, объем и пролет самого здания, а также сложность его плана (.выделение для каждой корпорации самостоятельной капеллы). Средством освободиться от квадратной формы в плане явился СтРельчатый крестовый свод, завезенный с Востока крестоносцами в пе- риод XI—XIII вв. Разделение свода на каркас (нервюры) и заполнение с°здало возможность увеличить пролет свода до 15 м и уменьшить его толщИНу до 25 см. Кроме того, .изменение конструкции свода повлекло за собой разделение стены на систему -несущих опор и легкое стеновое заполнение застекленлыми оконными переплетами. Такая каркасная кон- СтРукция потребовала более мощных контрфорсов. Стремление исполь-
зовать боковые нефы заставило строителей готических храмов отодвинуть контрфорс от иильера, к которому его первоначально прислоняли, и передать распор контрфорсу при помощи специальной подпорной арки - - так называемого арк-бутана. При этом опасность сдвигов в кладке контрфорса, а также его опрокидывания предотвращались надстройкой на контрфорсе специальных башенок- -пинаклей. Французский архитектор Эжен Виоле ле Дюк A814-1879) обследовал готические конструкции в связи с проведенными им реставрационными работами и подробно изучил большое количество средневековых зданий, как, например, ратушу Нарбонны, соборы в Амьене. Лионе, Каркасгоне, Париже, замок Пьерфон и др. Результаты своих исследований Виоле ле Дюк изложил в десятитомном толковом словаре французской архитектуры XI—XVI вв. К лучшим готическим сооружениям этохи феодализма XI XIV вв. могут быть отнесены соборы Кельнский, Страсбургский, Реймский, Антверпенский, Фрей- бергский; Нотр-Дам в Париже; Вестминстерское аббатство я Лондоне и др. Наиболее 'интересными с точки зрения истории строительной техники являются соборы в Бовэ (Франция) и п Кельне (Германия). Собор в Бовэ строился с 1217 по 1272 гг. Высота его достигала 49, .пролет среднего нефа — 15,5, боковых нефов — 5 м. Своды среднего нефа поддерживались |Д1вух.п,ролетными и двухъярусными ко-нтрфорсами высотой 45,5 м. сечением у основания 6,5Х'2,5 м с пинаклями высотой 6 и 5 м. В 1284 г. под влиянием осадки опор своды собора рухнули, причем восстановить их удалось лишь в первой половине XIV в. В 1573 г. вследствие обрушения восьмигранной ажурной башни на пересечении продольного и поперечного нефов собор вновь был разрушен. Сооружение Кельнского собора (рис. 66) было начато в J 248 г. по проекту каменных дел мастера Гергэрдта фон Риле на месте сгоревшего деревянного собора, построенного в IX в. В 1322 г. было начато строительство хоров и приступлено к сооружению продольного нефа. В 1337 г. южная башня собора достигла такой высоты, что на ней смогли повесить колокол. Однако эта башня оставалась долгое время недостроенной, и на ней до 1868 г. стоял журавль, при помощи которого поднимали материалы в период строительства. Строительство собора было закончено лишь в 1880 г. по первоначальным чертежам, найденным в 1814 г. в Дармштадте архитектором Меллером. Рис. 66. Кельнский собор
Кельнский собор является одним из самых больших готических соборов в Европе. Длина его составляет 135,6 м, ширина — 61, высота до гребня крыши — 61,5, высота центральной башни—109,8, а высота башен переднего фасада вместе с надстроенными на них шпилями — ]56 M. Готические арки приобретают особенно сложную и красивую форму в XIV в. в Англии (например, соборы в Эли и Лихфильде), причем весь стиль сооружений отличается величественностью. Заслуживает внимания Миланский собор (рис. 67), основанный в 1386 г. Д. Висконти. Этот грандиозный собор, вмещающий до 40 тыс. Рис. 67. Миланский собор человек, богато отделанный мрамором и резными скульптурными украшениями, представляет собой смесь готического стиля со стилем эпохи в°зрождения, начало которой относится к XV в. Сохранившиеся памятники средневековья свидетельствуют о высокой строительной технике эпохи феодализма, проявившейся в многообразии кладки сводов, которые устраивались крестовыми (иногда с висячими замками свода), звездообразными, сеткообразными и т. п. ^Следует, однако, отметить, что из-за отсутствия в XI—XIV вв. машинной техники и даровой рабочей силы (рабов) строительство грандиоз- Ых и сложных сооружений требовало привлечения большого количе- тва наемных рабочих, а следовательно, и огромных средств, вслед- °/рвие р р р °/рвие чего такие сооружения строились в течение длительного времени. Ш' ^0ТР"Дам в Париже, заложенный в 1163 г., и собор в Пизе (ИталI063 й А Р р , р алия)—в 1063 г., сооружались несколько столетий, а собор в Ан- гверпене— с 1352 по 1518 г.
§ 2. СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА НА РУСИ С ДРЕВНЕЙШИХ ВРЕМЕН ДО XV ВЕКА Ближайшими предками русского, украинского и белорусского народов были восточные славяне, которые заселяли нынешние земли правобережной Украины, Белоруссии, Примосковья и Верхней Волги еще в глубокой древности. Главным их занятием было земледелие; высокоразвитыми были также ремесла (железоплавильное производство, гончарное и др.) и торговля. До принятия христианства (988) восточные славяне были язычниками; они обожествляли небо, солнце, воду, различные явления природы, наделяя их человеческими чертами и изображая своих богов в виде людей. Статуи богов, сделанные из камня или дерева, устанавливались под открытым небом, под навесом на столбах или в храмах, сооружаемых из нескольких соединенных между собой срубов. Наиболее древним видом строительства восточных славян было сооружение жилищ, которые строились по южному и северному типам. Южный тип представлял собой полуземляночное жилище, сооружаемое в открытом котловане. Котлован обычно имел круглую форму диаметром 5—6 м и глубину около 0,5 м. Над котлованом ставился шалаш из тонких слег, который обтягивался кожей, берестой, камышом или ветвями и засыпался землей. Более прочные жилища полуземляночного типа устраивались в котловане глубиной 1—1,5 м и делались гораздо просторнее. Так, раскопанная у селения Панфилово в б. Владимирской губернии полуземлянка имела около 12 м в диаметре и уходила в землю на 1,5 м. Посредине такого жилища складывался круг из камней, служивший очагом; по краям устраивались нары и вкапывались в землю большие горшки для хранения запасов пищи и вещей. Такие землянки встречаются также .и прямоугольной формы. Интересен тип жилища так называемой трипольской культуры, получивший название по селенью Триполье и выработавшийся около 400 г. н. э. на юге России в пределах Бессарабии, Волыни, Киева, Полтавы и Чернигова. Около селенья Триполье были найдены остатки больших поселков с домами, расположенными по кругу. Дома эти строились в несколько комнат. Сперва возводилась деревянная основа, которая обмазывалась внутри и снаружи глиной, после чего глина обжигалась. Обжигался и гладко выровненный глиняный пол. Иногда такие дома снабжались печами. Северный тип жилища возводился в виде деревяного сруба, установленного на заложенных в землю фундаментах. В средней полосе России жилища строились ка.к северного, так и южного типов. С развитием феодальных отношений на Руси появляются городища, которые становятся центрами ремесла, торговли и культуры восточных славян. Городища сооружались вблизи речных путей, что способствовало развитию земледелия, рыболовства, торговли и ремесел. Характерным примером раннеславянского поселения является городище Березняки, раскопанное советскими археологами в 1934—1935 гг. недалеко от г. Рыбинска. В этом городище, помимо пятой жилых деревянных домов-срубов, имелось большое общественное здание с очагом, склад для хранения общинного хлеба, расположенный в центре города, большой навес и др. Весь комплекс построек был огорожен бревенчатой стеной с заслоном для общественного скота. Население составляло одну большую патриархальную семью, которая вела коллективное хозяйство. Развитие строительной техники в Древней Руси, начавшееся с устройства городов, явилось и началом строительства военных сооруже-
Возникновение городов было связано с возведением укреплений в виде деревянных стен и земляных валов, которые впоследствии заменялись более прочными постройками: появились каменные стены, кремли башни. Городом первоначально называлось всякое укрепление, кото- iM обносилось какое-либо место с целью обороны от врагов. Укрепление государственных границ способствовало сооружению пограничных городов (крепостей) и оборонительных линий, какими являлись засеки, завалы, остроги и редуты или городки. Арабские писатели /772—779) свидетельствуют о том, что у наших предков-славян было много городО!В, имевших оборонительное значение. Искусство сооружения таких укреплений было известно русским еще в древности. В летописях (.например, в Ипатьевской) часто можно встретить такие записи, как: «рубить город», «заложить город», «ставить город». Оборонительные ограды городов России того времени можно разделить на три вида: земляные, деревянные и' каменные. Земляные ограды (рвы и насыпи) следует причислить к самым древним на том основании, что они не требовали при тогдашних ограниченных условиях обороны большого искусства для возведения. В летописях земляные ограды назывались первоначально «опом», «приспо.м», «переспом» от слова «сыпать», а впоследствии — «осыпью». Земляные ограды были простые, состоящие из одной земляной ограды, и сложные, возводимые из земляной и деревянной (реже каменной) оград. Простые земляные ограды возводились в виде насыпи с откосами высотой от 8,5 до 21,3 м и имели толщину вала в его вершине до 3,2 м. Наружный откос устраивался ino возможности крутым с заложением 1 : 1 до 1 : '/2 с укреплением дерном. Внутренний откос делался более отло-' гим и по нему устраивались земляные ступени, покрытые досками или плетнем. Для устройства земляной ограды отрывался ров, размеры которого определялись исходя из количества земли, потребной для возведения насыпи. При этом старались обычно делать рвы глубокими, а чтобы затруднить их преодоление, давали покатостям рва по возможности меньшее заложение. Глубина рва изменялась от 4,3 до 10,7 м, причем земляной вал отделялся от рва бермой шириной 2,1 м. Сообщение земляных °град с полем устраивалось с помощью подземных ходов, которые шли под насыпью вала по местному горизонту или спускались на дно рва. В первом случае через ров перекидывали мост или, не отрывая в этом месте рва, оставляли перешеек для свободного прохода. При строительстве сложных земляных оград и возведении стен сообщение с полем осуществлялось через башни. На случай осады город снабжался водой при посредстве тайника, к Которому изнутри города проводилась подземная галерея. Дно гале- Реи шло, смотря по высоте и крутизне берега, пологим скатом или ступенями. Если рвы городских укреплений наполнялись проточной водой, *° тайники устраивались в этих рвах, как, например, в г. Переяславле- •залесском (XII в.). Сложная земляная ограда состояла из земляного вала с тыном или ДеРевянной рубленой (венчатой) стеной на вершине. В этом случае, несмотря на наличие надстройки, .высота насыпи устраивалась близкой к высоте простой ограды (от 10,7 до 17 м). 'При устройстве земляного вала с рубленой венчатой стеной ширина вала зависела от толщины стены. Между основанием стены и наружным кРаем насыпи делалась берма шириной не менее4,3 м, а позади стены — ХоД такой же ширины. Тогда при толщине венчатых оград от 2,1 до
6,4 м и заложении основания тю 1,1 же каждой стороны .размеры насыпи поверху составляли от 12,8 до 18,1 м, а ширина земляного вала у основания, при заложении откосов 1 : 1 и высоте вала от 10,7 до 17,1 м, достигала величины от 33,1 до 51,2 м. Такие значительные по объемам земляные сооружения возводились самыми примитивными методами. Рытье рвов производилось с помощью лопат, а перемещение грунта — корзинами и носилками. Учитывая, что насыпи должны были получить надлежащую осадку и приобрести достаточную плотность, можно полагать, что насыпи и стены при сооружении сложных земляных оград устраивались с определенным разрывом во времени. Деревянные оборонительные ограды были двух родов: венчатые стены, которыми обносились города, и тыновые ограды, служившие для усиления земляных валов и образования острогов. При постройке деревянной ограды в 1534 г. около Китай-города в Москве земляная насыпь была одета с двух сторон плетнем. Подробности, с какими летописи против обыкновения описывают эту постройку, называя мастеров «хитрецами», показывают, что такого рода сооружение было для того времени выдающимся. По свидетельству историков, славяне до VII в. ограждали свои селения деревянными заборами и земляными окопами. С VII в. начинают появляться два вида городских сооружений: первый — подвижные станы в дальних походах, которые окружались широким рвом, бревенчатым забором (тыном) с бойницами для броса.ния стрел или деревянными срубами (засеками) и второй—неподвижные станы, или собственно города. В постройке укреплений в IX и X вв. проявляется стремление создавать неподвижные станы с двойными оградами, деревянными или земляными, и с расположенным внутри городом («детинец» или «днеш- ний град»1, а впоследствии кремль). В таком детинце устраивался дворец или кияжиГг терем. С XI в. города на Руси стали обносить каменными2 стенами с башнями. Башни (стрельницы) сооружались из камня и дерева, с кровлей и без кровли, имели несколько ярусов, или «боев». В плане башни имели квадратную, прямоугольную, многоугольную, круглую, полукруглую и неправильную форму. По сказаниям летописца Нестора, Киев до IX в. занимал часть возвышенного берега Днепра и был обнесен земляным валом длиной в окружности до 1,3 км. Сделавшись в дальнейшем столицей древнего рус-. ского государства (Киевская Русь), Киев начал быстро расширяться, что побудило Ярослава Мудрого заложить в 1037 г. новую земляную ограду, которая, прикрывая собой разросшиеся поселения, примыкала оконечностями к старому городу. Из значительного числа укрепленных пунктов и городов, .построенных в течение XII—XIV вв., деревянными и каменными оградами были окружены города: Москва, Новгород, Псков, Порхов, Изборск, Серпухов и другие. Начало возведения деревянных оград в виде венчатых стен следует отнести к первой половине IX в. Обширные леса покрывавшие большую часть древней России, составляли неистощимые запасы дерева для строительства подобных сооружений, причем дубовый лес предпочитался всякому другому. 1 Происходит от древнего русского слова «днЬ», что значит внутри. При городах, имевших несколько оград, наружные назывались окольным градом, охабнем, городом кромным илн кромом. 2 Из археологических раскопок последних лет усматривается, что каменное строительство в древней Руси уже существовало в период VIII и IX вв. Размеры и вид этого строительства еше требуют уточнения.
Основываясь на том, что деревянные жилища славян в IX в. состояли из венчатых срубов, можно с достоверностью заключить, что и деревянные ограды устраивались сначала также из срубов, или по-тогдашнему городней, которые ставились один возле другого. При этом длина и ширина сруба определялась длиной бревен. Срубы, составлявшие бока ограды, имели вид продолговатого прямоугольника, причем если в углу помещалась башня, то одна стороны сруба, прилегавшая к башне, скашивалась. С течением времени стены срубов оседали, а бревна в местах соединения от действия влаги подвергались порче. Эти недостатки и послужили причиной перехода к устройству стен тарасами. Ограждения, рубленные тарасами, состояли из двух непрерывных венчатых стен, расположенных параллельно на расстоянии толщины ограды и соединенных между собой поперечными стенами. Образовавшиеся при этом отдельные клетки-тарасы заполнялись камнем или землей и представляли собой надежную защиту. Расстояние между двумя поперечными стенами, или длина тарасы, принималось от 6,4 до 8,5 м. Участок ограды, имевший половинное протяжение в длину, носил название полутарасы.1 Первоначальное расположение стен тарасами в. дальнейшем совершенствовалось и менялось. Так, например, вместо двух стен (внутренней и наружной) устраивалось три: положение поперечных стен менялось через каждые два венца, причем эти стены устанавливались не перпендикулярно к внутренней стене, а сходились у нее, образуя колодцы треугольного в плане очертания, что придавало сооружению большую устойчивость. Толщина деревянных венчатых оград устраивалась от 2,1 до 6,4 м и учитывала лишь необходимые для размещения стрелков пространства, так как метательные машины, а впоследствии и огнестрельные орудия размещались в стеновых башнях. Венцы стен укладывались под вертикальную плоскость, но иногда при основа.нии делались откосы для большей стойкости стен. Наружная стена обкладывалась на значительную высоту рядами дерна или обмазывалась глиной, чтобы затруднить возможность поджога стены. Деревянные ограды покрывались обычно крышей, которая сообразно ширине делалась односкатной или двухскатной и всегда усиливались башнями, служившими для целей обороны. Таким образом, строительство в Древней Руси, включая раннефеодальный период ее развития, было в основном деревянным. Начиная с XII в., русскими зодчими были созданы многочисленные деревянные постройки в виде дворцов, храмов, крепостей и других сооружений. Дома в городах строились бревенчатые, иногда в виде нескольких небольших домов, составленных вместе. В бревнах прорезались узкие окна, которые назывались волоковыми и закрывались (заволакивались) 3 холод дощечками. Вместо стекол окна затягивались бычьими или рыбьими пузырями, а позже—слюдой. Крышу покрывали чаще всего соломой. Трубы у печи яе делали. Основным типом жилого дома являлась клеть в виде сруба из бре- ве11- Пространство между двумя клетями, покрытое крышей, носило название сеней. В больших постройках выделялись передние .и задние сени, этих сенях, представлявших собой в сущности большой крытый двор, Устраивалась часто гридня, т. е. столовая; иногда гридня помещалась За сенями в особой клети. Над сенями устраивался терем, который в бед- ^ы* домах представлял собой простую вышку. В старинных описях иногда принимали тара-су за единицу измерения протяжен- ОСти городских стен между двумя смежными башнями или по-тогдашнему — ппясла •стены
Большая, накопленная веками культура восточных славян и особенно высокая степень развития деревянного народного зодчества делают понятным блестящее развитие древнерусской каменной архитектуры X—XI вв. — времени расцвета Киевской Руси (978—1015 — годы княжения князя Владимира и 1019—1054 — годы княжения его сына Ярослава Мудрого). К этому времени относятся древнейшие памятники .каменной архитектуры, сохранившиеся до нашего времени в крупных городах бывшей Киевской Руси, где каменное строительство развивалось как в направлении оборонного, так и дворцового и культового строительства. Характерной особенностью зодчества эгого времени является проектирование городов на основе радиально-кольцевой системы плана с учетом наилучшего использования природного рельефа местности, а также строительство каменных монументальных зданий, богато украшенных мрамором, скульптурой, мозаикой и фресковой росписью. Каменные оборонительные ограды, по данным летописей, появились в России в первой половине XI в. Так, в 1030 г. Ярослав Мудрый поставил на берегу р. Эмбаха крепостцу, которая была названа Юрьевым (ныне г. Тарту); в 1037 г.; Киев был обнесен каменными стенами; в 1044 г. положено первое основание каменному городу, или кремлю новгородскому. Большая часть сооружений на Руси в XI и особенно в XII вв. располагалась на важных пунктах государственных трамп. Примером может служить г. Ладога, основанный в 1114 г. Укрепления и стены этого города, возведенные из плиты и булыжника, имели очертания, обеспечивавшие защиту башен, а для сообщения города с полем — ворота и тайник, при помощи которого жители могли скрытно во время обороны добывать воду. Каменные ограды строились из естественных камней: из кирпича и из камня и кирпича, при этом высота их доходила до 10,7 м, а толщина— до 5—6 м. Высота оград соразмерялась с важностью укрепленного пункта, а толщина определялась разрушительной силой тогдашних стенобитных машин, а в дальнейшем (XIV в.) — артиллерии и шириной стены поверху, которая вытекала из необходимости размещения стрелков. Для входа на стену устраивались каменные и деревянные лестницы, помещаемые в толще стены, внутри башен или у стены. Башни строились глухими и проезжими; они имели различные наружные очертания, причем чаще круглые и четырехугольные. Круглые башни имели наружный диаметр от 21,3 до 36,3 м. Башни строились 3, 4 и 5-этажные высотой до 32 м, причем нижние этажи были закрытыми, а верхний — открытым; верхняя площадка обносилась каменным парапетом. В башнях делались проходы прямого направления, закрывавшиеся с наружной и с внутренней стороны воротами. Отверстие ворот делалось высотой от 4,26 до 6,4 м (от 2 до 3 саж.) и шириной 4,26 м. К такому типу ворот могут быть отнесены ворота Московского Кремля (Никольские и Спасские ворота), в каменном г. Туле, в Зарайске и некоторых других городах. В отдельных случаях башни использовались для устройства сложного сообщения каменного города с полем. К сложному сообщению можно отнести такое, которое проходило через две башни и через разделявший их двор. Примером такого устройства могут служить Никольские ворота в каменной ограде Порхова (рис. 68), где сообщение шло сначала через башню, проездной пролет которой был перекрыт коробо- вым сводом. Внутренний проход башни был защищен опускными решетчатыми воротами; отверстие, устроенное для них в полу верхнего этажа.
сЛужило и навесными стрельница-ми. За этой башней находился небольшой двор, огражденный двумя стенами, из которых наружная соединяла проезжие башни, а внутренняя составляла городскую ограду. Проход через вторую башню был также снабжен опускными решетчатыми воротами, для поднятия которых было устроено особое помещение в толще башенной стены. Далее сообщение шло по открытому сверху ходу между двумя стенами и доходило до ворот, расположенных в го- подской стене. Протяжение всего хода составляло 59,7 м. В той же ограде Порхова имелось другое сообщение, проходящее через стену мимо башни, для чего у ворот на протяжении 42,7 м была сооружена внутренняя стена, отстоявшая от наружной стены на ширину прохода, в конце которого находились внутренние ворота. Подобное расположение имело ту выгоду, что наружные ворота были совершенно Рис. 68. Никольские ворота в ограде г. Порхова проезд через первую башню: 2—отверстие для опускания решетки; 3—двор, отделяющий первую :юосзжую башню от второй; 4—проезд через вторую башню прикрыты с поля башней, к которой они примыкали, а по своему положению на берегу реки Шелони были в значительной степени защищены от нападения. Башни и стены возводились из плитного камня, кирпича и булыжника, которые выкладывались на известковом растворе. Так, стены и башни Порховской крепости были сложены из плитного камня на известковом растворе. Ряды кладки выложены неровно, а облицовочные камни лишены тщательной обтески. Обнаруженные пазы от «пальцев» лесов свидетельствуют о том, что каменная кладка производилась с на- РУЖных лесов. Мосты через окружавшие стены рвы строились каменные и деревянные. В летописях времен Ярослава Мудрого можно найти указание, что, кроме войска, которому поручалось возведение укреплений, строительством занимались особого звания люди, городники, мостники, «■порочные мастера». В обязанности городников входило сооружение городских стен; мостников — устройство различного рода переправ; по- Рочных мастеров — устройство различного рода машин, необходимых Длч осады и полезных в полевых действиях. Порочные мастера находились всегда при войоке, чинили старые и устраивали новые «пороки». Развитие строительства в XI в. обусловило издание специальных ?равил на строительные работы, собранных в изданном при Ярославе "^Ум «Строительном уставе», который явился первым .русским кодекК ?р р р у р р ру д сом общеобязательных строительных норм и правил. К этому времени
орудия труда стали почти одинаковыми по всей Европе; мало различались и способы работы. Важное место наряду с Киевом занимал в рассматриваемый период Великий Новгород, где широко развернулось строительство различных общественных зданий, церквей, .крепостных сооружений и домов. С древних времен улицы Новгорода мостились. «Русская правда», занесенная в первую Новгородскую летопись, и устав о мостах указывают на существование государственной мостовой повинности в Великом Новгороде. Отсюда видно, что уже в XI в. мостовому делу придавалось очень важное значение.1 Улицы Новгорода, имевшие ширину до 3,5 м, выстилались деревянным настилом из широких сосновых плах различной ширины— от 20 до 50 см, поверх которых укладывался второй настил из лаг диаметром 10—15 см, идущий перпендикулярно к плахам нижнего настила. Впоследствии улицы Новгорода мостили дубовыми плахами. Мосты всегда считались сложными инженерными сооружениями, и освоить этот вид строительного искусства было не так просто. В 1014 г. летописец (Тверская летопись) говорит, что при походах отдавался приказ «требите путь и мосты мостите». Все пути передвижения были в то время главным образом грунтовыми и требить, т. е. поправлять, их нуж по было часто. В Ярославской «Русской Правде» A020 г.) есть особая статья о с.тницах». Это дает основание считать, что сооружение .мостов стало уже в то далекое время делом обычным на Руси и, кроме того, что существовали специалисты мостостроения. Первые мосты были наплавные, сооружаемые на баржах. Одним из древних наплавных мостов является мост, построенный в Новгороде через р. Волхов. В X в. в связи с принятием христианства на Руси стали появляться каменные здания — церкви, сооружаемые ,в основном византийскими мастерами при участии русских мастеров. Поэтому и кладка стен в .начальный период каменного строительства на Руси осуществлялась по византийскому образцу. Однако сами здания, имевшие тесные помещения, заполненные толстыми стенами и колоннами, а также массивными сводами, перекрывавшими небольшие пролеты нефов, напоминали па- мятлики романской, а не византийской архитектуры, господствовавшей в Риме и Царьграде несколько веков тому назад. Характерными особенностями византийской кладки являются: чередование рядов бутовой кладки с рядами кирпича; применение кирпича (плинфы), близкого к квадрату в плане, с размерами, большими по длине и ширине и очень малыми по толщине; широкие швы раствора, равные по толщине кирпичу; добавка в известковый раствор толченого кирпича (цемянки). Русские мастера и течение короткого времени успешно освоили этот вид кладки, в результате чего во второй половине XI в. стало проявляться самостоятельное творчество русских мастеров в каменном строительстве древней Руси. При этом конструкции каменных зданий видо- из.менялись, упрощались, облегчались и приобретали национальный характер. Выдающимся памятником каменного строительства того периода является Софийский собор в Киеве, построенный в XI в. (рис, 69). Собор состоит из 5 нефов (.полуалтари-абсиды). Сначала он имел 13 куполов но примеру Новгородской Софии; в дальнейшем, после надстройки боковых открытых галерей и надстройки церкви (собора), число куполов 1 В старой терминологии, говоря о мостах, подразумевали не только мосты через реки и рвы, но и мощение улиц.
70 Рис . 69. Софийский собор в Киеве стоит из C65X312X45 **) и отличал" °« ении многи«°^ись рас- обусловило сохранность этих с™ WCb в стену и закры кирпича через один несколько yi У вие чего швы ^ лИ твором (утаенная, W™**™*™^ кирпича и стены «риобр ■лости стены получались втрое шиР к и,пвСТковом красновато-розовый тон^ пь1Л.0Жены из кирпича на. ^ и юга Арки, своды и кУ»н>ла \°сб°0Рраа в его стенах с смера запад е растворе. Для передачи ра^ ЮР _ бутаны. В кИ^ЧН^3ванием были выложены специальные ар f й гЛИНы, под назв бьли заложены горшки из ^Применялись для акустических цыте росников (глечиков) ко^рые "F^^ конструкция^ арок » Кроме того, такие горшки О веса кладки. Переход от к^^^ сводов собора для обле1'еиЮ 11адкупольных барабанов осуш плана к круглому оснОваНИпоЖенных в углах между под купольным «рм помощи парусов, располож И итеяьноЯ техники ория
ками. Свинцовая кровля уклааывалась непосредственно по кирпичным сводам и куполам. В летописях XII в. упоминается о знаменитом строителе Петре Мило- неге, который в 1199 г. построил на берегу Днепра под монастырем Вы- дубецким (в 2,1 км от Киева) столь замечательную каменную стену, что о ней в то время говорили, как о великом чуде. В этих летописях упоминаются и другие строители: посадники Павел и Олекса, Иван Палев, Недюба, Огарев, Федор Савельев и другие, которые построили много укрепленных городов. До первой половины XII в. кладка стен зданий в дрезн-еруоском государстве состояла в основном из двух внешних стенок, которые возводились из рядов рваного камня, чередующихся с рядами плиткообраз- ного (плинфового) кирпича. Размеры сторон кирпича доходили до 400X400 мм при толщине 25—45 мм. Кладка выполнялась на известковом растворе. Толщина швов кладки доходила до 45 мм, т. е. равнялась толщине кирпича. Внутреннее пространство между стенками забучивалось рваным камнем и битым кирпичом с заливкой известковым раствором. Такая кладка получила название бутовой. Бутовая кладка, продолжавшая долгое время оставаться преобладающей, начала постепенно видоизменяться. Так, для наружного оформления фасадов зданий, как, например, в Софийском соборе в Киеве, ряды кирпичей стали утапливать в толщу стены, а остающиеся борозды замазывать раствором. Кроме того, из экономических соображений ряды кирпича начали укладывать не через один ряд камня, а через два-три ряда. Другим примером каменной кладки XI в. могут быть стены Золотых ворот1 в Киеве, которые состояли из двух облицовочных стенок, выложенных из рядов серого, грубо отесанного гранитного камня, чередующихся с пятью рядами плоского кирпича (плипфы) толщиной 40—50 мм на известково-цемяночпом растворе с толщиной швов 13 см. Внутреннее пространство между стенами было забучено рваным камнем с пролив- кой тем же раствором. Таким образом, кроме желания оформлять внешний вид кладки но своему вкусу, русские строители стали в целях экономии кирпича и отесанных камней внедрять в кладку местные материалы — бутовый м булыжный камень. В Киевской Руси применялись также облегченные конструкции стен. Например, стены Дмитриевского собора во Владимире A193—1197) состоят из внутренней и наружной верст, выложенных из тесаных известковых камней, между которыми уложена забутка из более легкого туфового известняка. В течение XII—XIII вв., в период раздробленности Руси на удельные княжества, происходит дальнейшее изменение и усовершенствование каменной кладки на базе наиболее рационального использования местных строительных материалов. Та:к, в южных районах (Киевское, Полоцкое и Черниговское княжества) из-за недостаточности месторождений камня переходят на возведение каменных конструкций целиком ;в кирпича. Этот вид кладки позволяет русским строителям выработать новые конструктивные элементы зданий в виде крестовых сводов, ступенчатых арок, кокошников, поясков и других узоров из кирпича. Форма кирпича начинает в дальнейшем меняться и из квадратной переходит в прямоугольную. Кроме того, появляются специальные виды 1 Над воротами была построена надворотная церковь, увенчанная золотым куполом, откуда и произошло название «Золотые ворота».
кирпича (фигурный, лекальный) для архитектурного оформления фа- В то же время каменное строительство в Новгородской и Псковской землях осуществляется полностью из природного камня, причем в Новгород6 из грубо отесанного, рваного, а в Пскове из местного серого плитняка Кирпич в этих землях применяется в самом ограниченном количестве лишь для кладки перемычек, арок и частично оводов. Ростово-Суздальское княжество в XII в. повторяло технику киевской каменной кладки, выполняя ее из естественного туфового камня, чередовавшегося с несколькими рядами плинфового кирпича. При этом ' адка велась на известковом растворе со швами толщиной 40—50 мм. Во второй .половине XII в. эта кладка подверглась изменениям: наружные две стенки стали выполняться полубутовой кладкой из местного тщательно вытесанного белого камня со швами толщиной 2—3 мм. Кладка .велась как бы насухо, что создавало гладкую поверхность наружных плоскостей стен. Внутреннее пространство между обеими стенками забучивалось рваным камнем со щебнем и заливалось известковым раствором. Такая кладка позволяла уменьшить толщину стен; гладкие плоскости их стали украшаться разными орнаментами, а в конце XII в. — «обро.ч- ными» (скульптурными) украшениями. Выдающимися памятниками зладимиро-суядальского зодчества периода его расцвета (ХП в.), составляющими гордость русского искусства, являются церковь Покрова на Нерли, Успенский и Дмитриевский собо- Ры. Церковь Покрова на Нерли (рис. 70) сооружена из белого камня; на ее высоком барабане шокоится одна глава. Здание церкви отличается 1'ео°ычайной стройностью, изяществом пропорций и пластичностью Ф°р.м. Наружные его стены расчленены уступчатыми лопатками и колонками, украшены нарядным аркатурным поясом и резными бело- камениыми скульптурными украшениями. Входы в здание оформлены перспективными порталами с белокаменной резьбой. Церковь Покрова на Нерли. как и Успенский и Дмитриевский со- °Ры, свидетельствует о самобытном таланте и высокой культуре древних русских мастеров. По мере освоения каменной резьбы во Владимиро-Суздальском кня- естве, последняя стала применяться и в других городах Руси. Так, уже конце XII в. владимирскими строителями было построено несколько Дании, в том числе одно из крупнейших сооружений Киева — Золотые ворота. С этого периода в строительстве зданий более широко стал внедряться кирпич. Начиная с XIII в., кирпичную кладку зданий в сочетании Рис. 70. Церковь Покрова на Нерли
с белокаменными резными деталями и украшениями можно встретить в строительстве городов Ярославля, Чернигова, Рязани и других. Владимирские мастера осваивафт возведение зданий из обычного кирпича, а .выполнение архитектурных деталей — из лекального и фасонного кирпича. Наряду с кладкой из кирпича и из природного камня русские строители осуществляли кладку «в коробку», т. е. с применением опалубки из расколотых плах или "бревен. В такой кладке, представляющей собой прообраз будущих конструкций из бутобетона, раствор занимал от 0,5 до 0,75 объема стен. Период объединения русских земель вокруг Москвы (XIII—XIV вв.) .и образования Русского государства характеризуется возобновлением каменного строительства в большинстве городов Руси, которое было приостановлено в связи с монголо-татарским нашествием. Единственными городами, уцелевшими от нашествия, были Великий Новгород и Псков, в которых каменное строительство в этот период не прекращалось. В Москве, Твери, Переяславле-Залесском каменное строительство ■в это время возобновилось полубутовой и белокаменной кладкой, заимствованной от Владимиро-Суздальского княжества. Первым каменным зданием в Москве был храм в Даниловом монастыре, построенный в 1282 г., который одновременно являлся крепостью на южных подступах к городу. С 1324 по 1333 гг. в Московском Кремле были построены четыре каменных храма: Успенский собор A324—1326), церковь Спаса на Бору A328—1330), церковь Иоанна Лествичника A329) и Архангельский собор A333). Однако преобладание в Москве деревянных построек и сооружений создавало в то время большую опасность при возникновении пожара. В XIV в. Москва горела трижды. Особенно опустошительным был пожар 1365 г., в результате которого почти весь город выгорел. В следующем году вместо обгоревших дубовых степ Кремля начали возводить каменные. Камень для строительства заготавливали в подмосковных каменоломнях (Мячковских и других), а зимой 1366 г. его начали подвозить к месту работ. Стены были заложены весной 1367 г., когда началась постройка с «великим потеплением», для чего отовсюду были собраны мастера каменного дела. В Москве с XIV в. началось каменное строительство из чистооте- санного белого камня, которое продолжало развиваться, совершенствоваться и обогащаться местными самобытными образцами и приемами. § 3. СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА В СТРАНАХ ЗАПАДНОЙ И ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЕВРОПЫ В XV—XVII ВЕКАХ I Развитие торговли и промышленности и превращение ремесла в мануфактуру вызвали развертывание, начиная с XV в., строительства фабрик и складских помещений, дорог и мостов, внутренних водных путей (каналов, шлюзов, плотин), общественных зданий и других сооружений. Кроме того, начавшаяся борьба внутри церкви (протестантизм и католицизм) и конкуренция между светским и церковным искусством требовали сооружения вместительных соборов и общественных зданий. Все это ставило в центр внима.ния строителей XV—XVI вв. проблему увеличения свободного объема здания. Наряду с этим в XV в. наступает поворот к античному искусству, известному под именем эпохи Ренессанса (Возрождения). Переход от средневековья к новому времени осуществлялся в разных странах по-разному, что находилось в зависи- I
мости от той связи, которая сохранилась в стране с искусством прошлого времени. _ Большая разница по существу и по форме наступившей эпохи в Ита- и и в северных странах Европы вытекает из прочно сохранившейся -вязи Италии с Великим Римом. Поэтому поворот к античному искусству особенно сильно проявился в Италии, где все мастера эпохи Возрождения ревностно изучали античность, старались придерживаться строительной техники, преподанной еще в трактате Витрувия. Среди этих мастеров видное место занимают Брунеллески, Донателло, Микел- анджело, Санзовино, Альберти, Палладио, Випьола и др. Эпоха Возрождения для Италии характеризуется осуществлением большого строительства в Венеции, Флоренции, Генуе, Милане и других городах, что было связано со значительным ростом их населения. Так, в XV в. население Флоренции составляло 80 тыс. жителей; в Венеции проживало около 190 тыс. жителей, а население Милана насчитывало до 200 тыс. человек, уступая по численности только столице Франции — Парижу. Из всех сохранившихся до наших дней церквей и палаццо Венеции •л Флоренции больше полов'ины было построено в эпоху Возрождения. Наряду с этим строительство новых городов в Италии в эпоху Возрождения было редким исключением. Поэтому, сосредоточиваясь в старых средневековых городах, строительство новых зданий и сооружений сочеталось с работами по реконструкции существовавших площадей, улиц, проездов, а также крупных городских центров. Одним из первых итальянских зодчих эпохи Возрождения был Брунеллески A377—1446), среди творений которого наибольшую известность получили купол собора и палаццо Питти во Флоренции. Постройки Брунеллески оказали большое влияние на развитие искусства эпохи Возрождения, которое было воспринято и творчески развито его учениками и соратниками. В качестве указаний своим ученикам и мастерам Брунеллески широко использовал моделирование, к которому прибегали многие зодчие в разные времена истории и которое в известной степени компенсировало отсутствие еще не известных в то время методов аналитического расчета. Так, например, все без исключения готические соборы были построены по проектным моделям. Брупеллески давал строителям модели подкосов и стььков, выполненные из дерева, воска и даже брюквы, а также модели железных частей. Итальянские архитекторы Леон Баттиста Альберти A404—1473) ,и Анд-pea ди Пьера ди Падав а, по прозвищу Палладио A508—1580), на основании изучения сооружений древности и использования сочинений Витрувия написали трактаты о строительном искусстве, резюмирующие как наследство прошлого, так и достижения их эпохи. В этих трактатах сказалась начавшая развиваться в ту эпоху специализация и превраще- Ние архитекторов ил техников с энциклопедическим образованием в специалистов одного строительного дела, а также переход этой специаль-. ности в профессию, являющуюся источником существования. Новым в расчете сооружений по сравнению с Витрувием было применение нескольких взаимно контролирующих методов, которые состояли в вычерчивании проектируемых зданий, определении их размеров в Числах. При этом средством проектирования, а также важнейшим ука- Занием и руководством для строителей, которые завершали не достроен» Hbie автором здания, являлась модель. Тщательное изучение моделей Дало возможность строителям эпохи Возрождения заглянуть гораздо ^Убже в работу конструкций, чем это могли сделать в эпоху Витрувия. ерти уже ясно представлял себе работу балки и арки. О балках
он писал: «Бели в поперечном направлении окажется какой-нибудь недостаток, поставь балку так, чтобы он пришелся наверху. Если через всю балку проходит трещина, не оставляй ее сбоку, а поверни лицом кверху, либо еще лучше — вниз». Не менее отчетливо и представление о работе арехи: «Полная арка — самая крепкая из всех. Клинья — один укрепляется поддержкой другого. Более того, там, где ее начинают разрушать, этому противится природа либо тех тяжестей, на которых клинья покоятся, либо тех, которыми клинья наделены. Следовательно, в полных арках... мы не нуждаемся в затяжке, а в пониженных мы пользуемся железным стержнем или тем, что заменяем силу затяжки, укрепляя арку по обе стороны продолжением ее в стенах... сложные же арки... скорее укрепляются, чем подавляются налегающими ла них тяжестями». Расчет в эту эпоху носит еще грубо эмпирический характер. «Камни для обрамления дверей и окон надо выбирать с таким расчетом, — пишет в своем трактате Палладио, — чтобы они по .своей толщине были не более 7б и не менее 7б части просвета». «Быки должны быть не тоньше Уб части пролета арки и .не шире lU». В построенном по проекту Альберти палаццо Руцеле во Флоренции A460) были впервые применены на фасаде пилястры. В сооруженной по его же проекту церкви Марии Новелла во Флоренции была выполнена мраморная облицовка фасада, украшенного пилястрами, а также заложены металлические связи в конструкциях кирпичных стен. По проектам Альберти были построены также замечательные церкви в Мантуе и в Римине. Палладио прославился многочисленными монументальными coop; жениями в Виченце (рис. 71), в Венеции и обоими замечательными ви, лами. Несмотря на сильное влияние на творчество Палладио ангичж форм, наиболее приближавшиеся к античным прообразам паллади ские виллы (рис. 72) все же отличаются от них своей композицио-НН' трактовкой. Многочисленные здания были сооружены во Флоренции стараниями учеников Брунеллески, воздвигнувших выдающиеся памятники эпохи Возрождения — флорентийские палаццо. Среди последних можно отметить палаццо Риккарди A430), возведенное зодчим Микелоццо, палаццо Строцци A489—1553)—постройка Кронака (рис. 73), палаццо Анти нори, Гваданьи, Пандольфини и другие, причем последнее было соору жено по рисунку Рафаэля. Всем этим зданиям присущи характерные черты сооружений эпохи Возрождения в Италии, а именно массивность и прочность, что придавало жилым зданиям дух крепости. Стены таких зданий возводились из больших блоков с рустованной и гладкой лицевой поверхностью. С фасада здание выкладывалось в пределах одного этажа, а иногда и на всю высоту из рустованных блоков. Такая трактовка фасада создавала приятное сочетание света и тени, подчеркивая в то же время гу силу, которая отвечала характеру средневековой Флоренции. Массивные камен- ^ ные стены и узкие окна флорентийских палаццо отражали беспокойную j политическую жизнь этой большой республики. \ По сравнению с конструктивными решениями, примен-енными в зда- ; ниях готического стиля, конструкции сооружений эпохи Возрождения ; в Италии являлись отсталыми. В XV в. во Флоренции многие архитекторы поступали в ремесленные мастерские, где обучались художники, золотых дел мастера и скульпторы. Это позволяло создавать произведения большой художественной ценности, как, например, алтари, памятники и т. п.
Ряс. 71. Базилика в Виченце (архитектор А. Палладио) Рис. 72. Вилла Эмо (архитектор А. Палладио) а —план: б- фасад
Наряду с Флоренцией интенсивное строительство развернулось г. XV в. в ряде других городов Италии, особенно в Милане и Венеции. Рил. в ранний период эпохи Возрождения не отличался большим мастер ством строительного искусства, которое в этот период осуществлялось второстепенными флорентийскими мастерами. В числе первых итальян ских городов, где новый стиль эпохи Возрождения стал быстро внед ряться, был Милан, в котором начал строительную деятельность круп иый зодчий эпохи Возрождения Браманте A444—1514), создавший не сколько церквей, среди которых особо выделяется церковь Св. Мари" :t if . - Рис. 73. Палаццо Стродци во Флоренции делла Грациа. Основные работы этого замечательного зодчего связаны с Римом, вершиной которых является проект собора Св. Петра. Одним из характерных примеров развития нового стиля эпохи Возрождения в Италии может служить переустройство фасада монастыря, выполненного в готическом стиле, в Павии близ Милана. Фасад здания был покрыт роскошной мраморной облицовкой, изящно обработанной резьбой. Значительно позже началась эпоха Возрождения в Венеции, где долгое время в архитектуре и искусстве держался готический стиль, обогащенный влиянием Византии. Примером типичной венецианской постройки того времени может служить дворец Спинелли, фасад которого определяет членение всего здания на три этажа и завершается венчающим карнизом. В центре первого этажа дворца помещена дверь, от которой ведут ступени к каналу. Группировка окон по фасаду выполнена несимметрично, что являлось обычным для большинства венецианских жилых зданий того времени, как это видно, (например, в построенном в 1481 г. палаццо Вендрамини.
Главным руководителем градостроительных работ в Венеции в середине XVI в. был архитектор Санзовиио A486—1570) — автор проектов многочисленных дворцов и построек на площади Св. Марка в Венеции. В Риме в течение большей половины XV в. наблюдался застой в строительстве, и архитектура Возрождения практического применения -десь до XVI в. не получила. Зато в первой половине XVI в. новое движение в Риме развивалось так стремительно, что оно за короткий период достигло своего расцвета. Это объясняется тем, что многие семьи, покинувшие Рим в смутное время предыдущего столетия, большими массами стали возвращаться в город, что обусловило начало большого строительства жилых домов, а также различных гражданских и культовых зданий. Наиболее значительным среди архитекторов, отразивших новый сгиль эпохи Возрождения в строительстве Рима, был Браманте, творения которого отличаются большим разнообразием трактовки и в то же время простотой и хорошими пропорциями. Одним из ранних его проектов был палаццо Канцеллариа, украшенный простым фасадом. Аркада этого здания со стороны двора, состоящая из колонн с покоящимися на них арками, заимствованная у флорентийских архитекторов, стала популярной во многих постройках эпохи Возрождения. Для этого здания были частично использованы колонны от разрушенного театра в Помпее. В 1506 г. Браманте приступил к осуществлению своего самого выдающегося произведения — собора Св. Петра. Однако в связи с осадкой капитальных стен здания работы по возведению этого выдающегося сооружения были приостановлены. В дальнейшем различными архитекторами (Рафаэлем, Г. да Сан-Галло, Петруцци и другими) было составлено много проектов собора, причем каждый из них выдвигал свое новое решение. В 1547 г. строительство собора было поручено замечательному архитектору Микеланджело Буонаротти A475—1564)—основоположнику искусства барокко. Использовав проект Браманте, Микеланджело составил в 1558 г. новое решение центрального купола пролетом 44 м. Широкое применение железа в строительном деле того времени, явившееся результатом .перехода от получения сварочного железа в кричном горне к переделу железа из чугуна в доменной печи, дало возможность Микеланджело в составленном им проекте купола применить железное растяжное кольцо. Это дало возможность отказаться от массивных стен и контрфорсов и поставить купол в форме чаши и фонаря на цилиндрическом барабане со связанными парными колоннами. Одновременно со строительством собора Св. Петра Микеланджело '5е-т работы по сооружению обширного комплекса Капитолия в Риме. идна из этих работ — сооружение купола впоследствии была завершена Джакоме делле Порта по проекту и модели, сделанным Микеланджело (рис. 74). В отличие от Италии, во Франции и других странах Европы в XV в. строительстве господствовал готический стиль. Лишь в конце XV в., „ОГда войны, которые вели французы, привели их в соприкосновение итальянскими постройками эпохи Возрождения, стиль Ренессанса на- 1ал Осаждаться во Франции итальянскими зодчими. Однако традиции °тИческого стиля во французском зодчестве сохранялись еще долго. ~*аже многочисленные здания, возведенные в начале XVI в., имели ярко Ь'раженный готический характер с появившейся новой подчеркнутой ^'Разительностью горизонтальных линий, .как, например, дворцы в Блуа U500—1525), Фонтенебло, Шамборе A525) и другие. Наиболее значительным строительством во Франции этой эпохи яви-
лась перестройка Луврского дворца в Париже, .начатая в 1545 г. apxt тектором Пьером Леско A510—1571) и завершенная лишь в середин XIX в. Луврский дворец служит ярким примером развития во Ф-pai ц'ии нового стиля Ренессанса. В этом стиле в Париже итальянскими французскими зодчими были построены замечательные здания, из К( горых наиболее выдающимися являются: городская дума, сооруженна по проекту итальянского архитектора A550), дворец Тюильри, п<- строенный архитектором Делормом A564), Люксембургский дворе! A615), Версальский дворец и Дом инвалидов —творения Мансарг A645—1708). Несущие конструкции купола Дома инвалидов дередяь ные, сверху покрыты листами свиица. В Англии готическое искусство также противостояло много столети> различным внешним влияниям, в том числе и искусству Возрождения Рис. 74. Собор Св. Петра в Риме Так, еще в XVI в. в Англии господствовал готический стиль Тюдоро сохранившийся до наших дней в ряде прекрасных сооружений, как, и пример, Хаддон Холл .в Дербишайре (около 1540) и др. Переходный период в строительном искусстве Англии практиче№ начался в середине XVI в., когда наступил решительный поворот к кла* сическому наследию и были приглашены многочисленные иностранны мастера и художники для осуществления развернувшегося в Англик строительства. Из жилищного строительства этого периода большой интерес представляет постройка дома Бурглэй в Линкольншайре, которая, продолжалась в течение десяти лет A577—1587). История этого строительства частично раскрывается в обнаруженных письмах, написанных владельцем дома к его строителям. Эти письма проливают свет на существовавший в те времена в Англии порядок выполнения строительства, согласно которому рабочие об-]
паШались за инструкциями непосредственно к работодателю, который, "минуя архитектора, имел право давать указания по всем деталям проекта. Поэтому работодатель, призванный решать много вопросов без постороннего вмешательства, все же вынужден был в ряде случаев общаться за помощью и разъяснениями к различным архитекторам Лондона. Это приводило к тому, что в одном сооружении отражались творческие замыслы разных зодчих, что нарушало целостность всей постройки- В то время в строительстве жилых домов в Англии был широко распространен прием начертания зданий в плане в виде заглавных букв. Так, жилой дом, который архитектор Д. Торп построил для себя, имел в плане очертание двух начальных букв его имени и фамилии, решенных в виде двух отдельных частей здания, соединенных между собой коридором. Другим примером может служить Мантекют Хоуз в Лондоне, который имеет в плане форму буквы Е, что, возможно, связано с именем царствовавшей в то время в Англии королевы Елизаветы. В царствование Якова I A603—1625) классические формы в строительстве Англии получили наибольшее распространение. К наиболее выдающимся архитектурным сооружениям этого периода относятся; вилла герцога Девоншайрского в Чизвике, воспроизводящая в меньшем масштабе виллу Кайра в Виченце, построенную Палладио, дворец Уайтхолл, сооруженный для Карла I, и другие. Оба эти здания сооружены по проекту одного из лучших мастеров Ренессанса в Англии архитектора И'Ниго Джонса. ■ ■■ : Центральной фигурой в истории английского Ренессанса является преемник Иниго Джонса — Кристофер Рэн A632—1723), являющийся автором и строителем многочисленных жилых и общественных зданий, сооруженных в Лондоне после большого пожара в 1666 г. Шедевр творчества Рэна—собор Св. Павла в Лондоне (р.ис. 75), возведенный на месте старого готического собора Св. Павла, разрушенного пожаром. К строительству нового собора, продолжавшемуся в течение 35 лет, Рэн приступил в 1675 г. после разработанного им нового проекта (рис. 76). Внутренний купол собора .выложен из кирпича в форме полушария с отверстием в вершине диаметром 6,1 м, а наружный купол — в виде замкнутой чаши деревянной конструкции, сверху покрытой свинцом. Нагрузку от тяжелого, сложенного из камня фонаря песет на себе расположенный между двумя куполами кирпичный конус. Таким образом, основные конструкции купола собора — внутренний купол и расположенный в центре конус остаются невидимыми. • В каменных конструкциях как старого, так и нового собора Св. Павла были применены металлические связи. При этом Рэн учел, Что причиной многих недостатков, обнаруженных в конструкциях старого собора, явилась коррозия металлических связей. Поэтому, применив металлические связи в проекте нового собора, Рэн предусмотрел их об- Делку известковым раствором для предохранения металла от коррозии. К наиболее значительным гражданским зданиям, построенным по проектам и под руководством Рэна, могут быть отнесены театр в Оксфорде, южные .корпуса .госпиталя в Гринвиче, библиотека Тр.инити Кол- -1еДЖа в Кэмбридже и др. Здания, построенные Рэном, выделяются красочной нарядностью, которая достигалась за счет отделки стеновых плоскостей красным лон- Зонским кирпичом и использования для тяг, обрамлений и различных аРхитектурных украшений белого портландокого камня. Ран застраивал Гакими фасадами целые улицы и большие площади Лондона. Такой гФием архитектурной обработки фасадов получил большое распростра-
Рис. 75. Собор Св. Павла в Лондоне Рис. 76. Металлические связи в конструкции собо- Ра Св. Павла в Лондоне "-расположение связей; б -де
нение в XV и XVI вв. во многих странах Европы, особенно на юге, причем Д-Г>я отделки фасадов применялись архитектурные детали из различных сортов естественного камня, а также из обожженной глины. Сочетание образующих поверхность стены кирпичей с членениями и украшениями из естественного камня или керамики создает особенность таких «смешанных» построек, которая заключается в разнообразии материала, что создает сильный, красочный контраст. Однако к концу XVII в. кирпич, получивший во времена Рэна в строительстве большое применение, начал уступать место естественному камню и штукатурной отделке фасадов. В Германии и Голландии в течение длительного периода продолжал сохраняться средневековый готический стиль, который в течение XV XVII вв. претерпел лишь .незначительные изменения. Большое распространение в этих странах получило строительство из кирпича, который широко использовался в сочетании с естественным камнем. Примером может являться построенная в 1501—1503 гг. в Антверпене (Фландрия) галерея мясного рынка. Многочисленные гражданские здания в таких городах Германии как Люнебург, Любек и другие, все еще возводятся в стиле средневековой архитектуры. Новое в архитектуре этих стран состоит ш усилении подчеркивания горизонтального членения зданий 'вместо прежнего вертикального, а также в применении облицовочных плит для отделки фасадов. Особо богат такими примерами строительства г. Люнебур-г, пде большинство домов и зданий было возведено в XV и XVI вв. На рубеже XVII и XVIII вв. Рим перестает быть мировым центром строительного искусства. На смену ему выступают школы строительного искусства в.других странах Европы, и прежде всего во Франции, а затем в России. § 4. СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА НА РУСИ В XV—XVII ВЕКАХ Рассматриваемый период характеризуется объединением разр'оз- ненных славянских народов в единое Русское государство, развитием ремесел и постепенной организацией из кустарного производства мануфактур. Строятся первые заводы металлодобывающей и металлообрабатывающей промышленности, а также текстильные, пеньково-джуто- ■выс, стекольные, бумажные, пищевые и другие предприятия. Развитие промышленности обусловливало переход ремесел к товарной форме производства и создание крупных рынков. В. И. Ленин, рассматривая этот период, писал: «Ремесло достигает большого развития и все более превращается в товарное производство».1 XVII в., по определению "• И. Ленина, является новым периодом русской истории, когда Москва стала центром складывающегося всероссийского рынка. Деревянное строительство на Руси в XV—XVII вв. Расширение государственных границ и освоение новых районов trPanbi было связано с постоянно увеличивающимися размерами строительства новых городов, населенных пунктов и оборонительных сооружений и заставляло искать более совершенные формы организации СтРОительетва. Большой объем нового строительства потребовал изыскания более ^вершенных форм организации строительства, а также усовершенство- йания деревянных конструкций и типизации отдельных частей рубленых 1 В. И. Лен ни.. Соч., т. I. cip. 137.
сооружений. Для .выполнения строительных работ в Москве и других городах привлекаются квалифицированные .мастера с полным освобождением их от налогов; создаются конструкции, обеспечивающие возможность быстрого .возведения сооружений и т. д. Примером сборного скоростного строительства может служить сооружение крепости Свияжска, служившей опорным пунктом на подступах к Казани. Работы по возведению Свияжска были выполнены в 1551 г. лод общим руководством Ивана Выродкова. Основные сборные элементы сооружений крепости были заготовлены в течение зимы 1550—1551 гг. в районе Углича, примерно в 1000 км от Казани, и в разобранном виде спущены 'Вниз по Волге, где в районе впадения в Волгу реки Свияж вновь собраны в течение 28 дней. Объем работ, выполненных при строительстве Свияжска, характеризуется следующими .данными: крепостная стена Свияжска длиной в окружности около 3 км ц шириной 5 м имела 18 башен, 7 стрельниц и 2 ряда бойниц; в стенах располагались 7 ворот, оборудованных подъемными железными решетками (герсами); за укрепленными стенами находились жилые и хозяйственные городские чюстройки, насчитывающие 370 домов, 4 лавки и 2 бани. Снабжение водой происходило но двум подземным ходам-тайникам от реки Свияж. Объем деревянных работ по устройству только крепостных стон составил около 27,8 тыс. -и3, а общий объем земляной засыпки рубленных тарасами стен — 150 тыс. м3. Поразительная быстрота постройки и выполнение огромных по тому времени объемов работ при возведении города-крепости Свияжска стали возможными в результате тщательно продуманного плана организации строительства на уровне передовой техники того времени. В 1591 г. Борис Годунов предпринял постройку новых деревянные стен вокруг всех московских посадов. Этот замысел был осуществл весьма быстро. Работы, в которых принимала участие значительная часть населения столицы и окрестных мест, были выполнены в течение одного года. Новые деревянные стены с башнями и воротами получили название Скородо.ма, длина которого равнялась о:коло 15,5 км; вышина стен достигала 7 при ширине 6,5 м. Скородом сгорел в 1611 г., и на его месте в 1633—1640 гг. москвичи устроили земляной вал со рвом и тыном по верху вала. Наконец, следует отметить существование .в старой Москве межд; ■нынешними Трубной площадью и Петровскими воротами больш Лубяного торга, который очень подробно изображен на чертежах-планах Москвы XVII в., где на сделанных зарисовках видны срубы, целья1 дома с окнами и крыльцами, штабеля бревен. Деревянный дом можно было купить в готовом виде, разобрать, перевезти и сложить на новом месте. | Деревянное строительство благодаря развитию в рассматриваемый] период железодобывающей промышленности было обеспечено необхо-1 димым ручным ремесленным инструментом надлежащего качества. Дошедшие до нас записи XV—XVII вв. позволяют сделать вывод, что строители имели в своем распоряжении весьма разнообразный инструмент для обработки дерева. По принципу работы этот инструмент можно разделить на рубящий (топор, потес, тесло), строгальный (струг, скобель, рубанок, шерхебель), режущий (пилы разных типов и размеров), сверлящий (сверла и бурава) и прочий (долота, резцы и др.). Основным инструментом для деревянного строительства являлся топор. Топоры применялись различных видов в зависимости от характера выполнявшихся работ. Так, например, в архивных документах встречаются топоры широкие, древосечные, мастерские и т. п. Дфевосеч- I
нь1е топоры применялись для сечки или .рубки дров; мастерские — для целких отделочных работ и т. д. По .размерам топоры подразделялись на большой, средней и малой руки. Близким к топору инструментом был потес, который употреблялся для тески дерева, окантовки бревен, подоски лица деревянных изделий и т. п. Для выравнивания горизонтальной и криволинейной поверхностей пользовались теслом, которое изготовлялось заостренной или желобчатой формы. Тесла применялись также дЛя выемки пазов и всякого рода фасок в бревнах и брусках. Следовательно, рубящие инструменты применялись для двух видов работ: разделения (сечки) древесины на отдельные части и тески дерева. Кроме перечисленных инструментов, на строительных работах применялись молотки, кувалды, тиски, «лещи, (винтовальные доски, насечки, напильники и т. п., а также измерительные инструменты и приспособления, в том числе циркули, чертецы, вески и т. д. Для изготовления точечных изделий, идущих на отделку сооружений и особенно хором, в конце XVII в. применялись токарные, а также строгальные станки. Одновременно делается попытка отойти от старых приемов ручной обработки дерева и ввести первичные элементы механизации путем постройки «мельниц для ростирки тесу и досок», т. е. лесопильных заводов, известных еще в XII в. Так, часовник Моисей Терентьев представил в 1667 г. для нужд села Измайлова образец такой мельницы; в Нижнем Новгороде в 1692 г. приступают к устройству «мельницы для ростирания досок и всякого леса». В это же время в Архангельске уже действует, компания холмогорца О. Баженова и В. Грузцына во главе с заводчиком А. Бутенантом, владеющая пильнылш мельницами под Архангельском. Заготовка леса на нужды строительства производилась крестьянами местных деревень с самого раннего времени; источники XV в. уже указывают в ряду прочих и эту повинность, которая остается и з XVI—XVIII вв. Количество леса, необходимого для постройки, предварительно намечалось плотниками, которые изыскивали и наиболее пригодный лес в ближних угодьях, ориентируясь на речной сплав или же »а вывозку леса в зимнее время. Безлесные моста снабжались сплавным лесом иногда на огромные расстояния; так, например, на строительство в Астрахань плоты гнались из Казани. Особенностью лесозаготовок того времени следует считать соблюдение лесозаготовителями точной .классификации леса по породам, которые применялись в зависимости от вида сооружений или отдельных конструкций. Так, например, дуб употреблялся для наиболее долговечных сооружений (стены крепостей, сваи), ель—для вспомогательных и временных сооружений, клен — для декоративной отделки и т. д. Наибольшее распространение имела сосна, которую употребляли для самых различных конструкций .и сооружений. На рынках лесной материал про- Давали в виде бревен, кряжей, лежней, связных переводин и дощатого материала (различные сорта теса и досок), мелкого лесного материала 1лУб, ' гонт, драница, скала2), а также в виде отдельных частей зданий, как например, желоба, прибоины, дверные колоды, косяки и пр. Довольно разнообразным был сортамент гвоздей и скобяных издери, употреблявшихся для изготовления строительных конструкций и удельных деталей сооружений. Скобяные изделия выделывались ог мых дешевых кузнечной работы до дорогих слесарной работы, а в от- Дельных случаях — вороненые и луженые. 2 Кора, идущая на кровли домов. Материал для кровли.
„опиииь или,ничьего ремесла, его Распространенность в деревне, связанные с необходимостью его в крестьянском хозяйстве, делают почти каждого крестьянина плотником. Совершенствование техники деревянного строительства, выработку новых архитектурных форм несли с собой артели плотников, частично оторвавшихся от земледелия, превращаю- щихся в ремесленников, работающих на заказ, терявших первона 1аль- ную неразрывность с заготовкой леспых материалов. Однако основная масса крепостных плотников сохраняла первобытную, хотя иногда высокую технику, «неизменную чуть ли с незапамятных времен» (В И. Ленин), и тормозила это развитие. Накопленный в XV—XVII вв. опыт деревянного строительства дал своеобразные решения конструкций и деталей, в которых отразились экономические и технические требования того времени. Первая особенность состоит .в изобилии врубох, потайных шииочв и сравнительно редком употреблении металла для соединения элементов. Вторая особенность — это тщательная подгонка отдельных частей и соединений при относительно больших размерах отдельных элементов, почти всегда имевших излишние запасы прочности. Интересно отметить, чго крепление конструкций гвоздями считалось признаком плохой работы, Деревянные стены жилых, общественных и хозяйственных зданий возводились из бревен, брусьев н пластин, которые соединялись и крепились различными врубками (рис. 77). Каждая .врубка приурочивалась к определенному типу сооружения; так, например, стены хором рубились в лапу или в лапу с замком; шатры церквей и башни—в погон и т. д. Очень распространенной была рубка в погон, которая отличалась от рубки в обло меньшей глубиной самой врубки и создавала, за счет получавшегося просвета между бревнами, впечатление что последние уложены одно на другое в клетку. Рубленые стены ставились на мху и иногда обшивались тесом. Углы рубленых здании при врубке с остатком (в обло) также обшивались тесом. Фундаменты под деревянные степы рубились в виде стульев или подставок. В некоторых знаниях нижние окладные венцы делались из дубового леса для защиты от быстрого гниения. Кроме деревянных стульев, под хоромам! делались также и каменные фундаменты. Потолки состояли из наката балочного настила и подволоки - по шивки. Подволока устраивалась простой и косящатои из простого ле и из красного теса. Чтобы подволока потолка не сливалась с обшивка стен, к карнизу пришивались дуги из .высококачественных "илены досок. Под накатом иногда располагались прогоны (матицы). Нак* делался из бревен диаметром от 17,8 до 35,6 см или брусьев, уложенны? в притес Подволока хорам собиралась из строганого пиленого леса - Рис. 77. Различные типы рубки стен 1 - в обло: 2—в угол; 3—в крюк; 4- в охряпку: .5 -в лапу; 5—в охлоп; 7—в погон; 8—в иглу
есниЦ, которые в менее ответственных сооружениях обрабатывались теслом. Дощатые полы укладывались по латам и крепились к ним гвоздями. Шиоокое распространение получили полы из толстых дубовых косяков шриной и длиной от 35,6 до 71,2 см и толщиной 13,3-17,8 см. Такие 'осяки укладывались на известковый раствор, расстилаемый по накату. Г поме дощатых и пластинчатых полов, иногда устраивались специальные полы из свинца. Пои устройстве ворот и переходов была распространена подшивка' ■10 коужалу. Дверные колоды делались из брусьев или бревен толщиной !,g 7—40 см. По форме колоды делились на прямые, косые и кружальные. Твери делались из полуторасаженных красных досок толщиной г, 7—8,9 см, соединенных в закрой или в четверть. Двери устраивались о'днопольными и створными. Делались и клееные столярные двери, упо- тоебляемые в хоромном строительстве. 1 Окна по конструктивным признакам делились на колодные и волоковые. Колодные окна по своим размерам были близки к .современным и имели более метра в ширину и высоту. Форма колодных окон, как и дверей, делалась кружальной, косой и круглой. Волоковые окна делались маленькими, путем прорезки бревен в венцах. Лестницы были одной из парадных частей сооружений и хором. Размеру, форме и архитектурной обработке лестниц уделялось большое внимание. В 'конце XVII в. довольно часто встречаются упоминания об устройстве круглых лестниц. В чердачных пюмещениях «ад хоромами сверх наката делалось отепление из слоя войлока, смазки глиной и засыпки просеянной землей. В ряде случаев смазка делалась непосредственно по накату, без укладки войлока. Смазка и засыпка применялись также и в междуэтажных перекрытиях. В рубленых церквах применялись также подвесные деревянные своды. Деревянный свод, или «небо», устраивался в шатровых церквах с целью уменьшения кубатуры помещения и делался обычно на одну, треть или одну четверть высоты шатра. Своды пришивались к брускам, укрепленным к балкам. В свою очередь балки кропились в центральном узле, представляя собой бревенчатое кольцо, подвешенное связями к прогонам, специально уложенным для этой цели. Чердаки в дворцовом строительстве делались каркасной конструк-. иии. Стойки и обвязки выполнялись из бревен или брусьев, заполнение делалось в виде дощатой заборки или обшивки. Иногда на чердаках- гфи.менялись отделочные материалы, в том числе точеные балясы. В чер- Даках дворцовых хором устраивалось много окон. Качество работ по строительству чердаков было очень 'высоким, и к ним предъявлялись требования, аналогичные требованиям к качеству отделочных работ ого времени. Так, например, на чердаках устраивались клееные чуланы толярной работы. Перегородки >в помещениях обшивались с одной или ^ обеих сторон, причем стойки каркаса ставились очень часто. Наряду. Дощатыми делали и бревенчатые перегородки. м ')ЫШи в сооружениях XV--XVII вв. были одним из главных эле- "м Нтов архитектурной композиции зданий, которым русские зодчие и л^СтсРа уделяли большое внимание. По форме крыши разделялись на УХСкатные, четырехскатные и восьмискатные, шатровые, скирдообраз- ц 1е> кубчатые, бочкообразные и луковичные. Все эти виды крыш могли ■ Ча'еть Дополнительные деления. В конструктивном отношении встре- к>тся крыши бревенчатые, стропильные и смешанной конструкции* °чтн все .бревенчатые крыши рубились в погон. - ~ • •" • . • '
Рис. 78. Конструкция узла соединения стропильных ног, затяжки, крючьев, поддерживающих деревянные желоба и самих желобов в старых избах Архангельской области широкое применение в строительстве находит стропильная крыш. Стропильные ноги, составлявшие каркас крыши, называли;ь быками. Соединение в одном узле нескольких стропильных ног полу, чило название «покрыть крышу костром». Для устройства конька быэд врубались вверху друг в друга, а внизу схватывались связями для погашения распора. Крыши в XVI—XVII вв. имели деревянные покрытия гонтом, лубом, дранью, тесом, чешуей или лемехом. Гонтом крыши кры. лись так же, как и тесом. Разница состояла лишь в том, что гонт по свои^ размерам был много меньше кровельных тесниц, поэтому покрытие ган. том по своему внешнему виду приближалось к покрытию чешуей. Лубяные кровли, являясь легкой и дешевой конструкцией, устраивались на временных и хозяйственных сооружениях. К дешевым покрытиям относились и драничные кровли. Наиболее распространенными были тесовые крыши, обычно крывшиеся в два теса >в зубец. Высокие шатровые кровли покрывались тесом отдельными рядами или широкими полосами из стандартных кровельных тесниц длиной в три сажени (рис. 78). Для предохранения кровель от действия атмосферных вод и сохранения нижнего слоя теса от гниения между рядами теса прокладывался слой скалы, который . лрибивался гвоздями к нижнему слою теса. Иногда в виде прокладки использовалась дрань шириной 6,7 см, что обеспечивало .вент.иляцию 'Пространства между досками. Покрытие чешуей или лемехом являлось одним из самых дорогих деревя'нных покрытий. Чешую делали из тесниц и бревен на месте постройки, исходя .из размеров обрешетки. Кроме деревянного, употреблялись .покрытие крыш соломой, дерном, белым железом, медью, черепицей и кирпичом. Для брусчатых сооружений XVI—XVII вв. характерно применение бревен больших размеров, прогонов, брусьев, широких досок и т. п., что в значительной мере ускорило и облегчило сборку сооружений, а в случае пожара — быструю их разборку. Широкое развитие деревянного строительства в этот период характеризуется возведением многочисленных зданий и сооружений, из которых наибольший интерес представляют хоромные постройки, дающие представление о блестящих достижениях русских мастеров-плотникзз в области деревянного строительства. Конструктивной частью при планировке хором была клеть, отчего хоромы носили название двойни, тройни, четверни и пятерни. При компоновке сооружения применялись различные варианты размещения клетей, которые, за исключением крупных сооружений, обычно не соединялись врубками. В некоторых случаях в комплексе жилых помещений встречались сооружения башенного типа, возводимые из нескольких клетей, устанавливаемых одна на другую. При этом каждая последующая клеть была в плане меньше предыдущей. Площадки, образуемые этом вокруг клетей, использовались в качестве балконов (гульбищ)-( Балконы обычно украшались балюстрадой (балясами). Примером та
кого строительства могут служить хоромы бояр Строгоновых в г. Соль- вычегодске, имеющие в отдельных частях здания высоту в семь этажей. Помещения хоромного здания делились на покоевые хоромы (спальни или горницы), находившиеся обычно во втором этаже и непо- коевые хоромы, состоявшие из помещений для приема гостей и пиров /гридни, повалуши), соединявшиеся с покоевыми хоромами посредством сеней. К числу непокоовых помещений относились также светлицы (светлые, просторные комнаты), предназначенные для занятий рукоделием. Светлицы устраивались обычно на женской половине хором и располагались на втором или третьем этаже здания (на горни); служебные помещения — кухни, кладовые, чуланы, места для челяди и т. д.— разметались в подклетном этаже или выносились в отдельные срубы, соединявшиеся с хоромами переходами-сенями. Рис. 79. Дворец в селе Коломенском Своеобразный ансамбль различных по формам и объемам клетей, связанных между собой галереями, переходами и крыльцами, с пова- ■ Лушами, светелками, горенками, златоверхими теремами, решетчатыми сенями, был очень живописен по своей композиции. В украшение богатых деревянных хором русские зодчие вложили свой яркий, оптимистический талант, немеркнущее многообразие народного творчества. Выдающимся образцом деревянного дворцового зодчества XVII в. является загородный дворец царя Алексея Михайловича в селе Коломенском под Москвой, построенный в 1667 г. под руководством плотничьего старосты Семена Петрова и плотника Ивана Стрельца. Резные Украшения фасадов и интерьера были выполнены главным образом белорусскими мастерами-резчиками Герасимом Окуловым, Климом Ми- •Хаиловым и др. Коломенский дворец (рис. 79), прозванный современниками «вось- Mbi.y чудом Мира», представлял собой большую постройку, объединявшую в своей композиции обычные три группы помещений: покоевых, "епокоевых и служебных. Главный вход, над которым помещена бочка А Шатер на резных столбах со слюдяными «окончинами», ведет по лест- н»Це в верхний рундук, крытый чешуйчатым шатром. На перилах лест- 8*
ниц и площадок установлены точеные деревянные балясины. Из верхнего рундука ход ведет в передние сени или в приемную с чешуйчатой шатровой крышей и девятью слюдяными окнами, украшенными резными в красках досками, у стен лавки и столы. Из передних сеней направо тянутся столовые сени с тринадцатью окнами, с лавками скамьями и столами, которые ведут в столовую с тремя «стекольчатыми» окнами с лицевой стороны, убранную так же и дополнительно оборудованную печью, поставцом, стульями, обшитыми золоченой кожей, и столами, «расписанных на китайское дело». Столовая была крыта кубом с лазоревой чешуей, на которой красовался «глебуз» (глобус). Из .передних сеней через другой небольшой рундук, обитый 'крашеным -полотном, ход ведет в передние хоромы, или комнаты. Здесь рамы резные, окна -слюдяные, рун- 2саж ДУКИ со ступеньками, как троны, двери створчатые, камины, поставцы, лавки, столы. И всюду живопись: на стенах, потолках, . 1 аРшлаже на столах и дверях. Комнаты (их было пять) соединены между собой сенями — переходами. Над комнатами — светлица со своими сенями, куда вел внутренний ход. Из сеней налево—входы в терема или чердаки, которые возвышаются над светлицей-башней в два этажа. Башня покрыта Чсаэн. шатром в лазоревой чешуе, обитой по краям белым железом. Направо из светличных сеней—дверь на гульбище с четырьмя окнами и лавками; оно украшено «с лица» двумя бочками, крытыми чешуйчатой крышей. Гульбище соединено с переходцами над передними сенями, которые снабжены пять слюдяными оконцами и крыты чешуйчатым, шатром. Из переходцев ведет ход на другие гульбища вокруг теремов над столовыми сенями. Эти гульбища в три этажа прорезаны множеством окон и увенчаны Рис. 80. Деревянная проезжая чешуйчатым кубом. На всех гульбищах ярусная башня в г. Мангазее ^ J J - „ были установлены точеные деревянные оа- лясины. Нижний этаж дворца был занят подклетями с волоковыми оконцами, в которые ведут два рундука стрелецких караулов. За левым рундуком на конец здания стоял каменный столб для солнечных часов. Под столовыми сенями помещались створчатые кружальные ворота к'1 внутренний двор — к хоромам царицы и царевпчп. Несмотря на общую сложную композицию, состоящую из разнообразных объемов и форм, весь комплекс зданий Коломенского двор И-3 обладал стройностью и равновесием, что являлось следствием большого строительного таланта сооружавших этот дворец зодчих и мастеров-плотников. В крепостном строительстве в этот период широкое применение нашло башенное строительство, которое было принадлежностью каждого города независимо от того, находился ли он в центре страны или на окраине. Следует отметить, что в техническом отношении крепостное строительство стояло на высоком уровне, о чем свидетельствуют, напри-
jjep, башни, построенные в г. Козлове в 1686 г.: восьмиугольная дубовая высотой 47.08 м и четерехугольная высотой 63,6 м. Широкое применение деревянные башни нашли также в строительстве металлургических и железообрабатывающих заводов, которые к концу XVII в. являлись технически оснащенными предприятиями. Одна из деревянных башен, построенная в г. Мангазеи (устье р. Оби) в 1675 г., изображена на рис. 80. Каменное строительство в России в XV—XVII вв. Приостановленное монголе-татарским игом почти .на два века каменное строительство в городах России с конца XV в. постепенно начинает возобновляться. Во многих городах вводятся в действие старые и строятся новые кирпичные заводы (по-старому сараи). Первый современный по тому времени кирпичный завод был построен в 1475 г. в Калитникове (Москва) Аристотелем Фиораванте. Завод впервые в России выпускал вытянутый в длину кирпич размерами 289Х111Х Хб7лш, из которого, в отличие от кирпича-плинфы, можно было выполнять самую разнообразную перевязку кладки. Наряду с «аристотелевым» кирпичом, который был непривычным для русских каменщиков, вследствие чего он не получил широкого распространения, изготовлялись самые различные по размерам кирпичи. Так, например, стены Китай-города были выложены из кирпича размерами 323X189x106 мм. Изготовлялся кирпич и более крупных размеров, например 557Х289Х XI56 мм и др. В строительстве этого периода большой удельный вес занимали оборонные .и крепостные сооружения. При этом, если в период раздробленной Руси в каждом отдельном княжестве создавался свой центр обороны, то в условиях объединенного государства началось создание единой общегосударственной системы обороны. Важнейшими звеньями этой системы были создание «Засечной черты» .на юго-востоке и развернутое строительство городских и монастырских укреплений как вокруг Москвы, так и на северных и западных окраинах столицы. К концу XV в. Московский Кремль был заново отстроен с учетом возросшей Силы огня, боевой техники и превращен в первоклассную крепость. Новые его стекы, образующие в плане неправильный треугольник площадью свыше 28 га, имели общее протяжение около 2,25 км и высоту до 16,46 м. Кадка стен была выложена из кирпича с забуткой внутреннего пространства рваным камнем, а цоколя стен — из тесаного камня с такой же забуткой. По углам и сторонам стен расположены 18 башен, которые в то время еще не имели шатровых покрытий. Архитектура Московского Кремля, носившая строгий крепостной характер и отличавшаяся величественной красотой, ярко отражала мощь Русского государства. Кроме Кремля, в Москве в течение XV и XVI вв. были построены и Другие оборонительные сооружения, какими являлись монастыри: Ново- Девичий, Донской, Данилов, Симонов, Ново-Спасский. Из монастырей, Построенных в других городах, заслуживает внимания Кирилло-Бело- 3еРский монастырь, сооруженный во второй половине XVI в. под руководством Л. Ширшова. Каменные стены монастыря с 23 боевыми баш- Нями и.меют длину более 1,5 км, а высота угловых граненых башен дожигает 50 м. Сооружение многих крепостей, несмотря на большой объем земляных и каменных работ и на сезонность их выполнения, производилось скоростными методами. Выдающимся примером скоростного каменного строительства является крепость Иван-город, построенная на правом
берегу р. Наровы в 1492 г. (рис. 81). Мощные стены крепости с 10 баш- нями были сооружены псковскими мастерами в течение трех-месяцев, причем строительные работы производились на узком фронте и преимущественно с внутренней стороны крепости. Наружные стены крепостных сооружений возводились с забуткой внутренней полости булыжником или рваным камнем. Толщина стен составляла от 3 до 5 м. Кроме кирпича, для кладки крепостных стен широко применялся естественный камень. Так, стены Соловецкого монастыря были сложены из огромных валунов с заполнением пустот мелким камнем на известковом растворе, а стены Кремля в Серпухове — из белого камня. В других городах, как например в Пскове, для кладки стен использовался ПЛИГНЯ.К. Наряду со строительством новых крепостей реконструируются и старые с учетом огневой мощи боевой техники. Так, если крепостные стены Новгорода Великого в XIV в. были сложены из грубоотесанного плитняка с забуткой внутренней части рваным камнем на известковом растворе без цемянки, то в XV в. они утолщены путем устройства наружных кирпичных поясов. Помимо крепостных оборонительных сооружений, во многих городах России в XV и XVI вв. развернулось строительство культовых и других- зданий. Особенно большие работы производились в Москве, где, кроме других сооружений, было построено несколько выдающихся монументальных памятников.русского зодчества, в том числе: Успенский собор (рис. 82), являющийся гениальным произведением русской архитектуры, построен по образцу Успенского собора во Владимире A185—1189) архитектором Аристотелем Фиораванте. Собор служил центральным общественно-культовым зданием Кремля, Москвы и всего Русского государства. В отличие от крестовокупольных храмов, Успенский собор имеет свободное от хор внутреннее пространство со стройными высокими круглыми столбами и системой крестовых сводов, что придает ему характер хорошо освещенного и величественного зала. Стены собора наподобие соборов Владимиро-Суздальокой Руси, облицованы белым камнем. Композиция его плана и фасадов характеризуется строгой урав-новешен- ностыо и геометрической правильностью построения. Светские и рационалистические .начала, ясно выраженные в Успенском соборе, отражали прогрессивные сдвиги в русской культуре XV в., которые впоследствии оказали значительное влияние на развитие русского зодчества. Благовещенский собор, сооруженный в 1484—1489 гг. неизвестными русскими мастерами на основе традиций раннего московского зодчества XIV в. с использованием мотивов псковской и владимиро-суздальской архитектуры. Собор представляет своеобразное творение, сочетающее и себе стройность архитектурных форм с изяществом узорчатой отделки. Трехапсидный, четырехстолпный,- пятиглавый, собор перекрыт ступенчатыми сводами. Архангельский собор, построенный в 1505—1509 гг. Алевнзом Фрязи- ным Новым в традиционном русском стиле в виде прямоугольника, вытянутого по оси восток — запад, с шестью крестчатыми столбами, тремя закругленными апсидами в восточной части и пятью главами. Архитектура собора являет собой первый пример «з русском зодчестве переработки классических ордеров. Грановитая палата, сооруженная в 1487—1491 гг. русскими мастерами по образцу .гражданских построек .Москвы и Новгорода. Палата
Рис. 81. Крепость Иван-город (XV в.) Рис. 82. Успенский собор в Московском Кремле
Г Л:
.размерами в ллане 22,1X22,4 м и высотой 9 м, служившая тронным залом,-представляет собой характерное для русских'построек того времени помещение, своды которого опираются на стоящий посредине четырехгранный столб. Палата соединена со «святыми» сенями богато украшенным каменной резьбой порталом, а ее стены в XVI в. украшены живописью. Восточный фасад палаты облицован гранеными камнями, отчего и произошло ее название. Колокольня Ивана Великого (рис. 83), представляющая собой столбообразный храм, построена в 1505—1509 гг. зодчим Боном-Фрязиным на месте древней церкви Ивана Лествичника. В 1600 г; она была надстроена до высоты 80 м, а позже к ней были пристроены звонница с церковью и так называемая Филаретовская пристройка, завершенная шатром. Колокольня служила главной дозорной и сигнальной башней и своим архитектурным обликом выражала величие Русского государства. Храм Василия Блаженного. Одним из важнейших событий эпохи становления централизованного Русского государства и превращения его в многонациональное являлась победа над Казанским ханством. В ознаменование этой победы в Москве под руководством гениальных русских зодчих Барма и Постника был воздвигнут храм Василия Блаженного A555™-1560), являющийся выдающимся творением русской архитектуры, имеющим мировое значение (рис. 84). Храм Василия Блаженного является высшей ступенью в развитии архитектуры эпохи. В нем воплощено все то лучшее, что было достигнуто в древнерусском зодчестве, а также в таких выдающихся произведениях XVI в., как в одностолпном шатровом храме Вознесения в селе Коломенском и в пятистолпной церкви в селе Дьяково под Москвой. Храм состоит из девяти столпов-храмов, покоящихся на подклете (цокольном этаже) и объединенных между собой внутренними сводчатыми переходами и обходной галереей. При строительстве храма русскими .мастерами и зодчими было проявлено много технических и конструктивных новшеств, выразившихся в применении плоских кирпичных перекрытий, в системе кирпичного лекора, в котором при обилии и разнообразии форм использовано ограниченное количество лекального кирпича, а также в архитектурно-декоративном убранстве интерьеров, фасадов, купольных глав и т. п. Храм Василия Блаженного дополнил и обогатил величественный архитектурный ансамбль, включавший в себя Кремль, Китай-город, Белый город и Кремлевские соборы. Громадную роль в развитии строительной техники в период объединения Руси и возвышения Московского государства играли русские мастера каменного строительства, из среды которых выходили талантливые Руководители, создававшие из камня и кирпича высокохудожественные здания и сооружения. Эти руководители, с опытом зодчих-инженеров. Работали во главе артелей, численность которых доходила до *00—300 человек. В этот период наряду с комплексными артелями уже с°здавались специализированные артели, например землекопов, камеп- Щиков, плотников и т. д. Для координации действий между артелями разных специальностей На казенных стройках была введена должность «предстателя» или, как его называли, нарядчика. Первым русским «предстателем» был известней в то время (XV в.) специалист по каменному строительству °- Д. Ермолин. Большой объем каменного строительства, развернувшегося еще в конце XV в., настоятельно требовал изыскания новых путей по увелн- ЧрНию выпуска строительных материалов, организации строительны к.
рае* нуй жо| работ и обеспечению строек рабочей силой. Для решения этих задач в 1584 г. в царствование Ивана IV был создан Приказ каменных дел, на который возлагалось единое управление государственной строительной промышленностью, начиная от принудительной мобилизации и доставки к месту работы каменщиков и кирпичников и кончая организацией добычи, изготовления и доставки строительных материалов. В ведении приказа были рабочие, рядовые и записные, а также подмастерья, т. е. руководители каменного строительства, состоявшие на жалованье в приказе и выполнявшие его поручения. По мере накопления строительного опыта такие подмастерья получали часто задание от самого государя и.носили звание «государев мастер». Для определения объема работ приказом были введены промерь зданий «изнутри» с внесением поправок при окончательном подсчеть установлена единая мера измерения сьгпучих тел—известковая бочкг и единая мера длины — сажень; на кирпичных заводах в целях увели чения выпуска кирпича введены станки, скамейки и различного рода •приспособления, а также введены новые размеры кирпича —312Х134Х Х89лш Gx3x2 вершка), получившего название «государева». Это был первый в России кирпич, у которого отношение ширины к длине не нялось 1 : 2 и который давал возможность выполнять разнообразну! перевязку кладки, так как 2 тычка по 3 вершка + шов в 1 вершок=лож в 7 вершков. Государев кирпич выпускался государственными заводами и применялся в основном на стройках Москвы. В других городах, например в Новгороде, изготовлялся кирпич-полуплинфа размерами 280Х230Х X 75 мм. Кирпич изготовлялся при помощи ручной формовки и обжига в напольных печах и реже — в печах с постоянным сводом. Однако и при такой весьма примитивной технике производительность заводов была по тому времени довольно велика. Так, Строкинский завод в Москве, построенный в 1668 г., в течение сезона (лета) производил до 1 200 тыс. шт. «государева» кирпича. Выработка кирпича на одного рабочего составляла до 10 тыс. шт. в сухое лето и до 5—2 тыс. шт.— в дождливое. Создание Приказа Каменных'дел ознаменовалось сооружением в конце XVI в. под руководством замечательного строителя Федора Савельевича Коня каменных стен Белого ■города в Москве и Смоленске общим протяжением 5,5 км, причем в Смоленске впервые кладка стен производилась в зимнее время. В период XVI и XVII вв. кладка стен из естественного камня пост пенно начинает заменяться кирпичной кладкой, основными видами ко рой являлись цепная, крестовая и тычковая (рис. 85). Для более равномерного распределения давления на грунт в стена: сооружений устраивались деревянные контурные связи. Такие связи был применены, например, в стенах Воздвиженской и Петропавловской и.ерквеи Пскова, в стенах Хамовного двора в Москве и т. д. Впоследствии вместо деревянных связей начали применять металлические, ко торые, помимо укрепления стен, воспринимали и распор от сводов. Me таллические связи были применены в церкви Вознесения в селе КолО ленском, колокольне Ивана Великого, храме Василия Блаженного других сооружениях.2 Кладка стен производилась по шнуру, отвесу и уровню с выравни ванием кирпича правилом. Большое внимание уделялось качеству тески 1 Объем бочки составлял 0,4 м8, вес — 500 кг. 2 Первые металлические связи в России были применены в Успенском соборе во Владимире в 1158 г.
камня, что обеспечивало хорошую подгонку камней и давало тонкий шов. Кладка полуциркульных (цилиндрических), крестовых, коробовых, сомкнуто-вытянутых и других сводов осуществлялась с помощью кру- жальных досок, покрытых тесом или лубом. "в XVI в. русскими мастерами был изобретен крещатый свод, пред- ,.гавЛЯющий собой сочетание сомкнутого свода с врезанными в него пересекающимися крест-накрест цилиндрическими или иной сводами с завершением световым барабаном. Толщина сводов в зависимости оГ длины пролета принималась oi a) 0,5'до 2>5 кирпича. Кривые свода ' расчерчивались на земле. Очертание арок было одно-, двух- или трехцен- гровым. Сопряжение сомкнутых граней сводов чаще всего делалось в ус, а кладка — в елку, спираль и квадрат. Иногда в кладку сводов, барабанов куполов и верхние части стен заделывали горшки, нчттпп- > изготов- -' ^ЯЯШЯЯШШ. ленные из хорошо обоженнои глины. ^^ Такие горшки служили резонаторами звука (голосниками)) и облегчали вес конструкции. Они обнаружены в церквах Москвы, Киева, Чернигова и других городов. Гидроизоляция сводов выполнялась из кирпичного или каменного щебня (боя), заливаемого горячей смолой, сверху которого в закрой на известковом растворе укладывались каменные лещади. Начиная с XVI в., в России для покрытия храмов, башен и колоколен стали применять шатры, сооружаемые на восьмериках, которые в свою очередь воздвигались на четвериках. В целях облегчения конструкции шатровые покрытия имели значительное количество оконных проемов, а некоторые из них ' переменную по высоте толщину ен. При этом наибольшая толщина шатровой стены обычно не Ревышала 2/з толщины стены зда- Рис. 85. Кирпичная кладка стен XVII в. с-тычковая кладка крепостной башни XV в. в Вязьме; б- цепная кладка, примененная там же; в—крестовая кладка крепостной стены в г. Смоленске ЛИЯ. что давало возможность пога- ть силы распора массой кладки стен. Переход от четверика к вось- ^ РИкУ в то время русские мастера выполняли путем напуска рядов аДки или устройством тромп и наклонных перемычек. но Таким образом, каменная кладка XV—XVII вв. отличалась слож- «о"ТЬ'° И Разно°бразием способов ее выполнения, что требовало высо- профессиональной подготовки каменщиков. Ны ТРОЛЬ за качеством кладки и перевязкой швов на государствен- сТгХ 5тР°иках возлагался на каменных дел подмастерьев, а на частных н°иках — на подрядчиков.
В XVII в. на подмастерьев каменных дел было возложено: состав* ление смет на производство работ и наблюдение за их выполнением, инспектирование работ, участие в приемке работ и сооружений, дача заключений о прочности конструкций. Это мероприятие, предусмотренное Приказом каменных дел, положило начало отделения организационно-технических функций от производственных, которое окончательно оформилось в XVIII в., когда организационно-технические функции 'перешли от каменных дел подмастерьев к архитектуру. В первой половине XVIII в. для отделки фасадов зданий, как например теремного дворца, построенного в Московском Кремле 1635—1636) Константиновым, Огурцовым, Ушаковым и Шарутиным, на- чали применять резные белокаменные и .кирпичные детали с яркой наружной окраской и цветные изразцы, что знаменовало собой новый этап в развитии русского зодчества. В рассматриваемый период на стройках широко применялась простейшая механизация и различного рода приспособления. Так, например, при капитальном ремонте стен в Старой Ладоге A640) и строительстве гостинного двора в Архангельске A670) для подъема воды были применены водолейные колеса. Для поднятия грузов пользовались воротами, блоками, полиспастами, винтовыми деревянными домкратами, применявшимися на стройках в течение долгого времени. Особо тяжелые грузы поднимались с помощью противовесов. Подъемные снасти делились на векоши подъемные, простые и векоши кирпичного подъема с колесом железным. Основной частью векошей были валовые канаты. Наружная отделка зданий производилась с помощью люлек и подвесных лесов. Изготовление подъемных устройств и приспособлений, так же как и поднятие грузов, являлось функцией такелажного или подвязного дела. В XVII в. в связи с развитием отечественной металлургии и внешней торговли в строительстве более широко стали применять гвозди, скобы, петли, связи, оконные и дверные перемычки из полосовой стали, а также листовое кровельное железо. В качестве оконного материала широко использовалась слюда. До XVI в. чертеж у русских строителей заменялся сначала словесным, а затем письменным определением данных со ссылками на «образец», с которого должны быть перенесены и воспроизведены строительные конструкции. Сведения о первых, не сохранившихся до нашего времени, чертежах появились в XVI в., однако лишь с XVII в. чертеж в каменном строительстве становится обязательным документом. При этом объекты оборонного значения должны были возводиться по чертежам Пушкарского приказа, для составления которых в приказе имелись технические кадры — так называемые чертежники, которые по мере надобности выезжали на место строительства. Первоначальные чертежи, как правило, не имели масштаба и размеров, а поэтому на них делались подробные росписи (описи). Исследуя и изучая поведение ранее выстроенных зданий, русский строители опытным путем подбирали соотношение высоты и толщиньг конструкций и совершенствовали мастерство их выполнения, а такж^ находили лучшие методы производства каменных работ. Так, каменный дел мастер А. Константинов поставил металлические связи в Успенском соборе в Москве, Т. Шарутин в 1638 г. предложил конструкцию облегченной стены; крепостной крестьянин Я. Бухвостов легкими сводам^ перекрывал большие пролеты, а его идеи в области каменного строи-
тельства составили основу русского стиля «московское барокко». Однако строительство без статических расчетов и чертежей приводило в ряде сЛучаев к деформациям или разрушению каменных конструкций. Так, новгородских летописях встречается много примеров сооружения церквей в XV—XVI вв. за семь-восемь недель, которые .вскоре после завершения строительства разрушались. Медленное развитие проектного дела в строительстве до XVII в. компенсировалось развитием его словесной части, которая из подробной росписи постепенно превратилась в «сметную роспись», явившуюся основным техническим документом строительства. «Сметная роспись» содержала данные о погребных материалах, количестве рабочих и полной стоимости строительства. Такие росписи составлялись подмастерьями каменных дел с участием «целовальников», определявших рыночную стоимость строительных материалов на местах строек. В необходимых случаях для составления росписей привлекались мастера-плотники. После утверждения сметы в Московском приказе назначалось лицо, ответственное за производство работ, намечались мероприятия по заготовке строительных материалов и обеспечению строительства рабочими. Для ведения учета расходования средств назначался подьятай. По окончании строительства отчет и расходные книги с 'подтверждающими документами поступали в приказ. В конце XVII в. в связи с развитием строительства, вызванного ростом промышленного производства и торговли, усилилась подрядная форма организации строительных работ, заключавшаяся в сдаче строительных работ подрядным артелям и подрядчикам. Торги на казенные подрядные работы обычно организовывал Приказ Большого дворца. Наряду с .хозяйственным и подрядным способами организации строительных работ применялся и смешанный способ, при котором отдельные виды работ, например заготовка материалов или земляные работы, выполнялись хозяйственным способом, а каменные и плотничные — подрядным. Сложные социально-экономические и политические преобразования, длившиеся на протяжении всего XVII в., привели к образованию при Петре I Российской империи, внутреннее и международное положение которой укреплялось с каждым годом. Такие важные изменения в стране безусловно нашли свое отражение и в искусстве, в том числе и архитектуре. Уже во второй половине XVII в. архитектура утрачивает свой религиозно-церковный характер, что объясняется окончательным 'Подчинением церкви государству. В ней появляется новое художественное направление, которое характеризуется предельной ясностью композиции, строгой симметрией фасадов и планов, стандартностью белокаменных архитектурных деталей, выделяющихся на красном фоне кирпичной стены. Среди многочисленных построек XVII в. следует назвать несколько Шедевров древнерусской архитектуры, выполненных замечательными Русскими мастерами каменных дел: в Москве —дворец в Лефортове w- Ак.сам;итов), Крутицкий теремок (О. Старцев), церковь Успения на кров,ке (П. Потапов); собор в Рязани (Я- Бухвостов); собор в Астрахани (Д. Мякишев) и многие другие. Однако культурный перелом на рубеже XVII в., связанный с пет- Р°вскими реформами, не означал механического разрыва между новой Русской культурой и культурой Древней Руси. Продолжая развиваться в новых условиях, русская архитектура сохраняла свой своеобразный наЦиональный характер, отразившийся в строительстве различных зда-
иий и сооружении, возведенных в Петровскую эпоху. При этом усвоеь иые приемы и техника производства строительных работ получили сво. дальнейшее развитие под влиянием развернувшегося строительств,, жилых, общественных и .промышленных зданий. ЛИТЕРАТУРА Гнеднч П. П., История искусств, тая. А. Ф. Маркса, Спб., 1897. Ласковский Ф. Ф., Материалы для истории инженерного искусства в Г-о. сии, ч. I, II и ИГ, тип. Ак. наук, Спб., 1858. К а ждан А. П., Деревня и город в Визаитни ГХ—X вв., изд Ак. наук ССО М., 1960. ' Шуаз-и Огюст, Строительное искусство древних римлян, пер. с францу- ского А. Сапожниковой. изд. Всос. Акад. архитектуры, М„ 1938. Материалы по истории строительной техники, сборник статей, вып. 1, Госепрсн. издат. 1961. «Труды Института истории естествознания и техники» № 7, изд. Ак. наук ССС! 1956. История русского искусства, т. V и VI, изд. Акад. наук СССР, М., 1960—1961. Briggs Martin Shaw, A shor^liistory of the building crafts, Oxford, 192Г. j Choisy Auguste, L'art de batlr chez les Byzantines, Paris, 1883. Hirt Aloys Ludwig. Die Baukunst nach den Grundsatzen der Alien, Berlin,. 1809. H i r i Aloys Ludwig, Von den aegyptischen Pyramiden uberhaupt und voa ihrcm Baue insbesondere, Berlin, bel О. С Nauck, 1815. Joseph D., Geschichte der Baukunst vom Aftertum bis zur Neuzeit, Leipzig,. Schumann, Ohne Jahr. К i r b у Richard S h"e 11 о n, ^The early years of modern civil engineering, Oxford university press. 1932. De La Rue J. В., Architects, Traite de la coupe des pierres. Paris, 1764. Osborn Henry F., Man of the old stone age. New-York, 1919. Sera л ton Robert, The chronology of Greek wails Chicago. 1941. Waterhoirse Percy Leslie, The story of the art of building. New-York. I9IS- Delagandette M., Traiie cicmeniaire de la coupe des pierres, Paris, 17Э2. Duiens. Mcmoires sur les travaux publics de 1'Angleterre, Paris. 1819. Fie u ret M., L'art de composer des pierres faclices, aussi dures que le caillou Nancy. Paris. 1807. Gesammelte Nacririchlen von dem. Verfabren der Hollander wenn sie wasserdichtes Mauerwerk machen, zwei Sendschreiben, Dresden und Leipzig, 1774. Lutyens R. Six great architects. London Hamish Hamilton, 1959. M a z о i s F., Le palais de Scaurus on description d'une maison romaine, Pari.-. 1859. Mothes Oskar, Geschichie der Baukunst und Bildhauerei Venedigs, Band 1,- Leipzig, 1859. Otto Heinrich, Geschichie der deulschen Baukunsi, Leipzig, 1861. Reber Franz, Geschichte der Baukunst im Altertum, Leipzig, 866. Romberg A. und Steger F г., Geschichte der Baukunst von den altesten Zeiten, Leipzig, 1844. Stiegliiz Ch. L, Geschichte der Baukunst der Alten, Leipzig, 1792. The Newcomen Society for the study of the history of engineering and technology, vol. XIV, 1933— 934. London. The place of Sir Christopher Wren In the history o! structural engineering by Stan ey B. Hamilton.
РАЗВИТИЕ СТРОИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ Земляные работы, с которых обычно начинается строительство различных зданий и сооружений, являются одними из наиболее трудоемких видов строительных работ и составляют значительный удельный вес во всем строительном процессе. История производства земляных работ (копание и перемещение ■РУнта) насчитывает многие тысячелетия. Первые земляные работы человека были связаны с постройкой жилищ, устройством укреплений и каналов для орошения полей, обеспечением плавания по .рекам на плотах и простейших судах и т. п. Для устройства своего жилища первобытный человек пользовался Рубо обитыми каменными орудиями. Такие же примитивные орудия РУда применялись на земляных работах при захоронении умерших, для тРывки ям в мягком грунте, устройства склепов в каменной толще, воз- сДения холмов и насыпей, которые ъ ряде случаев достигали больших Размеров. Древнейшими памятниками таких земляных сооружений ЯвЛяются гробницы в Египте и других странах, а также погребальные кУРганы у восточных славян. Среди последних особенно выделяется
курган «Черная могила»'в Чернигове—место погребения неизвестного князя. Высота этого кургана достигает 11 м, а объем земляной насыпи превышает 6 тыс. м3. , С переходом человеческого общества к земледелию и скотоводству! необходимо было производить крупные земляные работы по возведению I плотин и устройству каналов для ирригационных систем. Значительные работы по созданию системы искусственного орошения были проведены на территории Египта еще силами родовых коммун в период доклассового общества. Особенно большого размаха эти работы достигли в странах Передней Азии, Индии и Китае, т. е. там, где земледелие было невозможно без ирригационных сооружений. В Древней Греции и Риме можно также найти примеры выполнения различных земляных сооружений, отличавшихся технической сложностью и большими масштабами. Так, в царствование императора Клавдия D1—54 гг. н. э.) римские строители в целях осушения Фуцинского озера соорудили на глубине 100 м подземный канал протяжением 5 640 м. Для подъема грунта на-гора и подачи воздуха в подземные выработки на трассе канала было сооружено 32 шахты с вертикальными стволами. На строительстве канала непрерывно работало 30 тыс. человек в течение 11 лет. С древнейших времен огромные земляные работы выполнялись при устройстве рвов и земляных насы-пей для защиты крепостей и целых городов от вторжения врагов, при обваловании берегов рек (Египет, Вавилония, Китай и другие древние страны) в целях защиты от затопления, а также при устройстве искусственных холмов, предназначаемых для возведения дворцов, храмов и т. п., как это имело место, например, в древних странах Передней Азии, и, наконец, при устройстве крепостных стен. Огромные земляные работы были выполнены в Китае при сооружении Великой китайской стены и Великого канала. Наряду с земляными работами выполнялись большие объемы скальных и каменных работ, связанных со строительством культовых и других сооружений и особенно подземных храмов (Индия, Китай, Египет), пирамид (Египет) и благоустроенных дорог (Египет, Персия, Рим). Так, 'например, объем каменной .кладки пирамиды Хеопса составил 2,6 млн. м3, причем вес отдельных камней достигал 20 г и более. На протяжении многих столетий земляные работы выполнялись руч» ными методами. При этом еще в недалеком прошлом основными opyj днями землекопа были мотыга, лопата, лом и кирка, а основными транс портными средствами—носилки, корзины, мешки, деревянные тачки повозки. Поэтому выполнение земляных работ требовало затраты болм того количества мускульного труда рабочих. Стремление механизировать трудоемкие земляные работы поел) жило к разработке различных инструментов и орудий, явившихся пре: шественниками современных землеройных машин. Наиболее старь предшественников, чем большинство других землеройных машин, име одноковшовые экскаваторы, основные принципы рабочего оборудован! которых были заложены в глубокой древности с момента применен* ручной лопаты, т. е. рычага с расположенной на его конце ло патой. Землечерпание под водой (мокрое землечерпание), связанна с углублением дна рек, а в более поздние времена и портов, потреб» вало " усовершенствования инструментов и орудий из-за большого' объема земляных работ и невозможности производства их простым-* инструментами, как это могло быть осуществлено на суше. Поэтому история развития механизмов и инструментов для производства зем-
1Яных работ до середины XIX в. — это в основном история развития Механизации земляных работ под водой и в слабых грунтах с высоким уровнем грунтовых вод. Глава первая ЗЕМЛЯНЫЕ РАБОТЫ НА СТРОИТЕЛЬСТВЕ ДОРОГ И КАНАЛОВ На ранней стадии развития человеческого общества сухопутные дороги служили основным средством сообщения между отдельными племенами и" поселениями. Такие дороги представляли собой тропы для передвижения людей и вьючных животных. Для их устройства требовалось в основном сооружение примитивных переправ и мостов. Земляные работы выполнялись лишь в том случае, когда тропы проходили по склонам оврагов, гор и заболоченной местности. Передвижение по водным путям осуществлялось при помощи отдельных бревен, плотов и челноков, устраиваемых из шкур зверей, натягиваемых на остов из тонких и гибких деревьев. Потребности в устройстве искусственных и улучшении естественных водных путей в этот период также еще не было. С ростом производительных сил, разделением общества на классы и образованном рабовладельческих государств увеличивалось значение сухопутных и водных путей сообщения, которые, помимо внутренних « внешних экономических связей, широко использовались для ведения войн. Появились колесный транспорт, гребные, а затем и парусные суда; возникла потребность в перевозке большого количества строительных материалов, в том числе и тяжелых камней для строительства дворцов, крепостей, культовых и других сооружений, а также в перевозке на большие расстояния товаров и в передвижении войск. Все это потребовало строительства более широких и качественных дорог, а также улучшения естественных и строительства искусственных -водных путей — каналов. А это в свою очередь в значительной мере увеличило объем земляных работ, для выполнения которых привлекались огромные массы Даровой рабочей силы — рабов. Большие объемы земляных и каменных работ на строительстве дорог и каналов были выполнены в Египте, Индии, Китае, Персии и Других странах Древнего Востока и Азии. Заслуживают внимания дороги, строившиеся в Древней Индии, t-гипте и Греции для подвоза строительных материалов к местам возведения больших сооружений. Эти дороги имели каменные желоба, уложенные параллельно друг другу на расстоянии, равном промежутку между колесами повозок. Колейные каменные дороги, которые и теперь можно видеть при подъеме на Акрополь в Афинах, послужили прототипом железных дорог. ° V в. до н. э. развитую сеть благоустроенных дорог имело Персид- кое государство. На этих дорогах, по которым перевозилась правитель- Твснная почта, были устроены гостиницы для путешественников. Из всех древних государств наиболее развитую сеть путей сообщения -мело Римское государство, превратившееся в конце первых веков до ■ э. и в I веке н. э. в огромную колониальную империю. Транс- °Ртную основу Римской империи составляли расходящиеся во все 9
стороны от Рима благоустроенные дороги, которые по техническому состоянию превосходили дороги Древнего Египта, Персии и других государств. Некоторые дороги, предназначаемые для перевозки тяжестей, имели каменные желоба. Огромное значение для обширной Римской империи имели морские и речные пути сообщения, требовавшие выполнения больших объемов земляных работ, связанных с устройством многочисленных портов, судоходных фарватеров и т. п. Большое внимание римляне уделяли и устройству каналов. Так, в конце I в. до н. э. полководец Друз построил канал, соединивший нижний Рейн с р. Ииссель, который несколько позже был продлен Германиком до р. Эмс. На юге Галлии была начата постройка канала у Нарбонны, а один из римских полководцев прэектиревал сооружение канала между Соной и Рейном. Заслуживает внимания устройство во II в. н. э. мощеной камнем дороги в обход порожистого участка Дуная («Железные ворота») и деревянной галереи на отвесных береговых скалах в ущелье Казан, ц0 которой шли быки, тянувшие на бечеве суда. На строительстве дорог, каналов и портов в Римской империи, так же как и в Персии и других странах, использовались огромные массы рабов, военнопленных, а также жителей завоеванных стран. При этом техника производства земляных работ по-прежнему была на низком уровне. В первые века после гибели Римской империи, когда феодальный строй только еще начинал свое существование, переход от старого строя к новому сопровождался значительным упадком материальной и духовной культуры. «Последние века клонившейся к гибели Римской империи и самое завоевание ее варварами разрушили множество производительных сил; земледелие пришло в упадок, промышленность за отсутствием сбыта захирела, торговля замерла».1 В этот период на территории бывшей Римской империи строительство дорог и каналов прекратилось на длительный период, а построенные дороги и каналы с течением времени ■приходили в непригодное состояние. Некоторое оживление в строительстве дорог и каналов произошло в период монархии Карла Ве-ликого (конец VIII и начало IX вв. н. э.), объединившего под своей властью значительную часть Западной Европы. Карл Великий намеревался построить неосуществимое по состоянию техники того времени соединение Рейна с Дунаем, вошедшее в историю под названием «Фосса Каролина» (Карлов ров). В конце XV и начале XVI вв. началась эпоха великих географических открытий, захвата и ограбления европейцами огромных территорий на новых материках и образования в Европе ряда колониальных государств, эпоха первоначального накопления, явившегося основой экономического развития Европы. «Открытие Америки и морского пути вокруг Африки создало для поднимающейся буржуазии новое поле деятельности. Ост-индийский и китайский рынки, колонизация Америки, обмен с колониями, увеличение количества средств обмена и товаров вообще дали неслыханный Д° тех пор толчок торговле, мореплаванию, промышленности».2 Все что послужило значительным стимулом к строительству портов, улучшению судоходных условий естественных водных путей и строительству каналов. Этому способствовало изобретение камерного шлюза,3 который 'К. МГаркс и Ф. Энгельс. Соч., т. IV, стр. 14. 2 К. Маркс и Ф. Энгельс, Манифест Коммунистической партии, 19.ю- ст.р. 29. * 3 Автором изобретения шлюза называют Альберти, Леонардо да Виичи и дрУ1 гих лии. 1
впервые был сооружен в Италии на канале Навильо гранде (середина XV в.)- Наиболее интенсивное строительство водных путей происходило ' второй половине XVIII в., т. е. в период так называемой промышленной резолюции, когда производственные отношения во многих странах рвропы стали принимать законченную капиталистическую форму. Так, - копну XVIII в. Англия в течение сорока лет покрылась густой сетью искусственных водных путей, во Франции к этому времени было около 1200 км искусственных водных путей и столько же в Германии. В течение последующих 40 лет XIX в. сеть каналов и шлюзованных водных путей Германии и Франции увеличилась примерно в два раза, а в США она достигла 7 152 км. Выход России к Балтийскому морю и перенос столицы к его берегам значительно оживил внешнюю торговлю и создал новые транспортные связи внутри страны, что способствовало строительству судоходных каналов, связызающих разрозненные реки в единую водную систему. Первой искусственной водной системой в России, соединившей Неву с Волгой, была Вышневолоцкая система, неудачно построенная голландскими мастерами в 1703—1708 гг. и заново перестроенная в 1719—1722 гг. русским инженером М. И. Сердюковым. До сооружения Вышневолоцкой системы в 1696 г. были начаты земляные работы по устройству канала между Волгой и Доном, на которых было занято 15 тыс. человек. Однако это строительство в связи с началом войны со Швецией не было завершено. В 1718 г. были начаты земляные работы по устройству Кронштад- ского и Ладожского каналов. Строительство Ладожского канала протяжением 110,9 км продолжалось 12 лет. О количестве занятых на этом строительстве рабочих свидетельствует сохранившееся повеление Петра I от 17 декабря 1720 г. гетману Скоропадскому о немедленной высылке на работы по сооружению Ладожского канала «20 тысяч малороссийских казаков с тремя полками». Кроме того, в том же году был издан приказ о высылке на строительство канала по одному работнику с каждого двора из ближайших районов. При этом предлагалось уговаривать всех «к работе охочих людей, дабы они являлись в Петербург к подрядчикам, с уверением, что отнюдь на работе той никому не будет ни обиды, ни неволи». . По другим записям аидно, что в 1721 г. на работу по строительству Ладожского канала были отправлены 15 тыс. казаков и 16 драгунских полков, в которых числилось 12 тыс. солдат. Таким образом, можно полагать, что на сооружении Ладожского канала в течение 12 лет постоянно работало около 30 тыс. человек, занятых в основном на земляных работах. Главная выемка Кронштадского канала, объемом 140 тыс. м3, была закончена в 1723 г. Перед отправлением в персидский поход Петр I в 1722 г. поручил Инженеру В. Генингу выяснить, в каком месте удобнее устроить водя- Ую коммуникацию от Москвы-реки или от Яузы до Рогачевской при- иа р. Сестре в 40 верстах от Волги. По данным проведенных изы- был составлен проект этой коммуникации. Однако, как и многие ^ начинания Петра I, проект канала, соединяющего р. Москву долгой, при его жизни осуществлен не был. О существовании этого Р°екта вспомнили лишь в 1746 г., но и на этот раз дело ограничилось ль>ко перепиской между отдельными лицами. Особенно интенсивное строительство каналов и водных шлюзованных Стем в России, так же как « в странах Западной Европы и США, про- 3в°Дилось в конце XVIII и в начале XIX вв. Так, в самом начале
XIX в. было закончено сооружение Тихви.нской и Мариинской шлюз0 ванных систем, соединивших Неву с Волгой, затем Березинской систем^ соединившей Днепр с Неманом A799—1804); Северо-Екатерининско^' соединившей Каму с Северной Двиной A803-1822); ВюртемберскоЦ соединившей Шексну с Сухоной, а следовательно и Волгу с Северу Двиной A825—1828); Августовской, соединившей Неман с Вислпв A824—1829). " °* В 1825 г. по второму варианту петровского проекта было нача*, строительство водного пути от Москвы к Волге через реки Истру, Сес тру и Дубну. Рис. 1. Земляные работы на строительстве Суэцкого канала Разработка выемки вручную За время работ, продолжавшихся до 1844 г., был построен канал между рекам'и Сестрою и Истрой длиной 8,53 км и несколько выправи- тельных каналов общим протяжением 69,34 км, сооружено водохранилище вместимостью 12 626,5 ,и3, 41 каменный шлюз и 21 караульный дом. Вес работы производились солдатами 16 дивизии и 3 тысячами кре- постных крестьян. Работы по рытью каналов осуществлялись путем жесточайшей эксплуатации рабочих, труд которых оплачивался очень низко. Так, з2 работы по отрывке Ладожского канала, с откачкой воды и укрепление^ берегов, подрядчики получали по-1 рублю 16 алтын и 2 деньги с одно» куб. сажени (9,7 м3) выемки, из которых рабочим платили меньше половины цены, т. е. около 50 коп. за одну куб. саж. выемки. Поэтому, несмотря на принимаемые меры понуждения, крестьян всячески избегали набора на работы. Все это заставляло правительство привлекать к производству земляных работ большое количество войско- вых частей. В 40-х годах XIX в. в связи с бурным развитием сети железных дор0' строительство судоходных речных каналов и шлюзованных систе- резко сократилось, а во многих странах Европы и США было совер шенно прекращено. По этой причине были приостановлены и работы Л1' соединению р. Москвы с Волгой. Во второй половине XIX в. началось строительство крупнейших М°Р' ских каналов мира — Суэцкого, Панамского и Кильского, характе' ■ристика которых приведена в табл. 1. \
Таблица I. Наименование каналов Суэцкий ■ ■ ■ ■ Кяльскии. . ■ Панамский . . - Длина, км 161 99 81,6 Ширина, м по зеркалу до 150 . 102 . 30» по дну 60 44 91,5 Глубина, 12-13 11.3 13,6 Размеры шлюгов, м длина 330 305 ширина 45 33,5 глубина на пороге 13.8 13,5 Об ьем земляных ра- бог, млн. .и3 75 78 230 Время строн- - тельства 1859-1869 1887-1895 1880—1914 Суэцкий канал, соединяющий Средиземное море с Красным, пред- тавляет собой один из важнейших мировых военно-стратегических объектов. . Следует отметить, что борьоа между крупнейшими капиталистическими державами за Суэцкий канал началась задолго до его сооружения Особенно она обострилась между Англией и Францией, стремившимися захватить и укрепить военно-стратегические пункты на путях в свои колониальные владения. Первая попытка Франции соорудить Суэцкий канал во время египетского похода Наполеона A798—1799) и тем самым обеспечить господство ее флота в Красном море и Индийском океане, в связи с разгромом французского флота английским у бе- •>егов Египта в 1799 г., закончилась провалом. И лишь в 1854 г., после создания англо-франко-турецкой военной коалиции против России A853—1856), французским капиталистам, действовавшим путем шантажа и подкупов, удалось заполучить концессию на строительство Суэцкого канала. Согласно условиям концессии египетское правительство обязалось предоставить бесплатно 4/б общего числа рабочих, необходимых для сооружения канала. Работы по выемке грунта были начаты в апреле 1859 г. Рабочие, в основном арабы — феллахи, становились в шеренгу перпендикулярно к оси канала, причем в середине располагались землекопы, а по сторонам от них носильщики (рис. 1). Землекоп накладывал повернувшемуся к нему спиной с заложенными назад руками рабочему слегка отжатый вручную грунт. По мере нагружения носильщик сгибался, грязная вода стекала по его обнаженному телу; затем этот живой транспорт направлялся к месту свалки. Позднее рабочим были выданы корзины, а затем тачки. В конце 1861 г. были сделаны попытки механизировать работы по транспортированию грунта; появилась установка Баланда, с помощью которой из котлована поднимались нагруженные вагонетки, а также бес-, конечное полотно в виде широкой движущейся парусиновой ленты, оде-. T0}i на барабаны. Однако вследствие несовершенства этих машин и при- Спос°блений и постоянных их поломок, а также низкой оплаты 'рабочих, Ручной труд оказался более выгодным для строительной компании, 03главлявшейся французским инженером Лессепсом. . "а строительстве канала работало до 40 тыс. человек, причем по Инициальным, явно заниженным, статистическим данным, на стройке умерло более 20 тыс. рабочих. ■' ноября 1869 г. в результате десятилетней жесточайшей эксплуата- ии египетского народа крупнейшее гидротехничеокое сооружение XIX в. иЬ|л0 закончено. X У,Р0»тельству Панамского канала, соединяющего Атлантический и океаны, так же как и Суэцкого канала, предшествовала борьба Англией и США за господство на мировых коммуникациях. Ис- уя противоречия между этими странами, Франция в 70-х —на- аЛе 80-х годов XIX в. в своих интересах начала строительство канала.,
Однако в 1902 г. американские империалисты вынудили французскую компанию продать им концессию на строительство канала. По объему земляных и бетонных работ Панамский канал принадлежит к числу крупнейших строек конца XIX и начала XX вв. Следует, однако, отметить, что, несмотря на применение экскаваторов, земснаря' дов, подъемных кранов и другой техники, основной объем земляных ра_ бот выполнялся ручным способом, а само строительство осуществлялось крайне медленными темпами. При этом из-за плохой организации труда на строительстве было большое количество несчастных слулчаев о чем евч- детельствуют кладбища погибших рабочих, имеющиеся в районе канала Сооружение Панамского канала способствовало установлению господства США в Западном полушарии и облегчило американскому империализму экспансию в Азии. Кильский канал был построен Германией в целях скрытого и быстрого перехода судов военно-морского флота из Северного моря в Балтийское и обратно. Экономическое и военно-стратегическое значение этого канала значительно меньше, чем Суэцкого и Панамского каналов. Строительство искусственных водных путей и портов и улучшение судоходных условий естественных водных путей потребовали создания соответствующих инструментов, устройств, приспособлений и машин. Одним из таких инструментов, применявшихся для производства землечерпательных работ в глубокой древности, был черпак, состоявший из Рис. 2. Рычажный черпак, подвешенный к треноге шеста длиной до 6 л* и металлического кольца с мешком, ппо- следствии замененного металлической лопатой. С увеличением глубины водных путей, а следовательно, и глубины черпания увеличивалась и длина такого рода ручных рычажных инструментов. При этом рычаг становился таким длинным, что работа с ним могла производиться уже с помощью нескольких человек. Такую работу наблюдал Геродот при рытье канала в Древнем Вавилоне. Удлинение рычага привело также к созданию ручного инструмента, в котором усилие нажима на рычаг лри вытаскивании лопаты преобразуется в тяговое усилие при подъеме шеста по вертикали. В дальнейшем черпак был помещен на конце более длинной рукоятки, подвешиваемой на тросе к треноге (рис. 2). Плечо рычага, а следовательно, и усилия, действующие на ковш, могли быть увеличены в несколько раз. Черпаки подобного типа использовались также для водоотлива. Ручной инструмент применялся и в более поздние периоды, вплоть Д° конца XIX в. Так, в 1875 г. С. Протопоповым была взята привилегия «а ручной прудоочистительный снаряд с шарнирной рукоятью и катком д.чя более легкого перемещения черпака по дну. Черпак на рукояти, подвешенной к треноге, и приспособления для рыхления грунта с опорой на корпус лодки были уже более совершен'
нЫми инструментами ,по сравнению с древним черпаком. Но они все еще приводились в движение непосредственно руками человека, а в качестве 1ередаточного механизма в них использовался все тот же рычаг. В ручных рычажных инструментах были заложены основные части щего рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов: лопата — ; рычаг — рукоять; точка опоры на борту лодки и балка—■консоль- стрела. Между ручными рычажными инструментами и одноковшовыми экскаваторами типа лопаты существовала переходная форма в виде «ручных экскаваторов». Ручной экскаватор имел сравнительно длинную рукоять, для работы с которой над водой сооружались специальные подмости. Ручные экскаваторы — рычажные лопаты впоследствии оыли снабжены вспомогательными устройствами — шарнирами (колено) или натя- Тяговый трос Подъемный трос Рис. 3. Одноковшовый экскаватор для подводного черпания грунта (проект Леонардо да Винчи) гивающими тросами, положившими начало развития рабочего оборудования рычажных одноковшовых экскаваторов — машин типа прямой и обратной лопат. Углубление рек производилось в средние века не только с помощью инструментов, но и простейших канатно-скребковых снарядов. Некоторые из таких снарядов (например, механизм, приводимый в книге Ж. Бессона в 1578 г.) представляли собой канатно-скребковое устройство, служившее только для перемещения грунта (.камней) по дну реки (водоема) без подъема его наверх. Одной из первых машин, в которой были использованы принципы работы ручных рычажных инструментов, является плавающая рычажная машина, описанная в 1420 г. в рукописи Фонтана. Эта машина, в проекте которой были заложены основные принципы работы современного одноковшового экскаватора — подъем, опускание и поворот (в вертикальной плоскости) рукояти с ковшом, — не получила признания и осталась лишь в Проекте. Один из первых одноковшовых экскаваторов был создан в начале I в. Это была машина с ручным приводом и гибкой связью ковша, запроектированная Леонардо да Винчи в 1500—1514 гг. и предназначенная для подводного черпания грунта (рис. 3). Управление ковшом осуществлялось при помощи двух тросов и двух лебедок. Трос от воро- Та « к ковшу служил для экскавации и являлся главным, или тяговым, тРосом, а трос от ворота а — для подъема ковша, наполненного грунтом. Этот принцип работы сохранен и в современных экскаваторах с обо- РУДованием драглайна, где также имеются тросы тяговой и подъемный.
приводимые в движение двумя .рабочими барабанами. Применение ■в современных моделях экскаваторов-драглайнов стрелы лишь увеличило высоту подъема ковша с грунтом, которая в машине Леонардо да Винчи ограничивалась высотой расположения барабана у ворота а. Несмотря на то, что в проекте Леонардо да Винчи гениально была решена кинематическая схема и дано вполне удовлетворительное конструктивное решение экскаватора с оборудованием драглайна, это решение было осуществлено в паровых одноковшовых экскаваторах лишь в 1904 — 1905 гг. При этом экскаватор с оборудованием драглайна рассматривался некоторыми авторами как развитие обыкновенного скрепера-волокуши в механизированный скрепер, а не как осуществление идеи Леонардо да Винчи на новой технической основе. Существенным отличием современных драглайнов является применение поворотной платформы, однако это отличие не относится к принципиальной схеме действия рабочего оборудования в одной плоскости — отделению и подъему забранного грунта. В этой части ничего принципиально нового по. сравнению с экскаватором Леонардо да Винчи в, современных экскаваторах с оборудованием драглайна нет. Леонардо да Винчи является автором и первого ковша драглайна, который по своей конструкции не отличается от ковша, предложенного в 1904 г. американцем Пэдж (Чикаго). В 1578 г. Жак Бессон представил чертеж механизма, сконструированного для подъема тюков из воды с палубы затонувшего судна, принцип действия которого был в дальнейшем использован при конструировании грейферного оборудования одноковшовых экскаваторов. В 1591 г. в книге интересовавшегося техникой венгерского епископа Фауста Ве- рантия была приведена конструкция одноковшового плавучего экскаватора с гибкой связью. В книгах XVII в. уже встречаются иллюстрации машин для черпания грунта различных конструкций. Так, предложенная в 1620 г. Чанад машина приводилась в действие с помощью мускульной силы и черпала грунт с глубины до 1,8 м. В 1651 г. в книгах Т. Ф. Харштерфера был приведен рисунок и дано описание грейферной землечерпалки, виденной им в Генуе. Опускание и подъем грейферного ковша производились на деревянной штанге с помощью цепей, наматываемых на два ворота. Смыкание створок грейфера производилось одновременно с поднятием штанги. Экскаватор размещался на дву.х понтонах и выгружал песок на третий понтон. Жесткая связь ковша грейфера, примененная в землечерпалках, описанных Ло- рини и Харштерфером, в дальнейшем ле нашла практического применения, несмотря на попытки использования жесткой связи ковша грей-^ фера, которые делались и в XX в. Знаменитый французский путешественник XVII в. Бальтазар де Мон кони описывает в журнале путешествий, изданном в 1666 г. в Лион j многочерпаковую машину, которую он видел в 1663 г. на нижнем Pern недалеко от Эммериха (Германия). Машина была оборудована движ\ щейся цепью с ведрами, укрепленной на раме, установленной междЗ двумя судами. Цепь с ведрами приводилась в движение колесами, вра- 'Л шаемыми вручную. Наполняемые при движении цепи песчаным грунтом \\ черпаки подымались кверху, где опрокидывались в трюм судна, распо- < ложекный под верхним концом рамы. В 1685 г. голландский инженер Корнелиус Мейер изобрел черпаковыи снаряд, приводимый в движение с помощью конской улряжи. К этому времени относится появление в Англии землечерпательной машины инженера Бэйли, производительностью 1,5 т при глубине черпания 5,8 м за время .немного больше одной минуты.
Некоторые модели землечерпательных машин, приводимых в движе- г помошью рабочих или животных, применявшиеся в начала XIX в., в табл. 2. Таблица 2 ■ Сравнительные данные для ручных землечерпательных машин Наименование машин ручной черпак, применявшийся на Р- Аксай Машина, применявшаяся на стро- ительстве Орлеанского моста1 Машина Лонса Машина, применявшаяся на р Аксай Машина, описанная Ьелидором . Машина, применявшаяся в Венеции • Количество извлеченного грунта ла один день, м3 1.98 10,97 18,72 52,8 56,1 Высота поднятия груза, м в воде 0,914 1,8 1,8 1,52 2,11 4 над водой 0,914 2 4,4 4,83 1,52 1,52 Вид оплаты за работу Поденная По подряду Поденная По подряду Рис. 4. Плавучий двухковшовый экскаватор Белидора Проект машины, использованной для очистки Аксал, был первоначально составлен майором Гаю. Впоследствии он был переделан по указанию О. К. Бетанкура, который впервые использовал идею изменения 1ЛУбины землечерпания путем наклона ковшовой цепи, а не путем уве- личения ее длины, как это практиковалось в других моделях машин. Машина Белидора, работавшая в Тулоне (рис. 4), представляет собой ■'Лавучий экскаватор с рабочим оборудованием, состоящим из двух ков- р р насаженных на длинные рукояти и расположенных по бортам пон- маш;шы, находившейся первоначально на строительстве Орлеанского моста, Ч.1Я характеризующих ее работу, не найдено и в таблицу она помещена только ejp сРавнения рабочих параметров. Перронэ, применивший сначала эту машину на 11Рп,,Ите'1ьстве Орлеанского моста, заменил ее машиной Лонса, признав ее более со- 11е Ит и Орлс ._ . , Н1|ой. После Перронэ машина Лонса была с успехом применена Режемортом ири й- После Перронэ машина а успехом применена Режемортом С1 стРоительстве моста в г. Мулене и Де CeccaipTOM при расчистке от -камней дна на |те-'1ьстве Дьепского шлюза.
тона длиной 15,85 м, шириной 56,08 м и осадкой 1,37 м. В качестве двц. гателей на экскаваторе были использованы два беличьих колеса диаметром 6,86 и 3,66 м. Экскавация грунта осуществлялась следующим образом. Рабочие, одновременно поворачивая оба колеса в ту или другую сторону, произ- водили натяжение цепи ЛЖЗ; в это время канат И К ослабевал. Юнга^ стоявший у одной из опор, поддерживая ось малого колеса, подхватывав ослабленный оттяжной канат и закреплял его на столбе, чтобы не дать возможности ковшу упасть на дно. Эту же операцию одновременно вы. полнял и мастер М, который, имея в руках свободный конец каната НОЦ наматывал его на планку П, не допуская падения ковша на грунт. Канат НОП являлся напорным канатом. Закрепление его в точке П производилось мастером с таким расчетом, чтобы было обеспечено погружение ковша А в грунт при движении его справа налево. В этот момент юнга Р отпускал натяжной канат, обеспечивая рукояти с ковшом возможность набора 1рунта. После достижения рукоятью вертикального положения точка опоры С с вала Д переносилась на вал Е. В этот момент заканчивался набор грунта ковшом, и мастер, отпустив напорный канат НОП, переходил в точку Т, где, дождавшись момента подъема ковша Л над лодкой, открывал днище ковша багром У, а после освобождения ковша от грунта закрывал его днище. Рабочие по завершении цикла работы ковшей переходили в большом колесе из точки Т в точку Ф для того, чтобы начать вращать колесо в обратную сторону, при этом рабочий ход совершался второй рукоятью с ковшом. Мастер обеспечивал натяжение напорного каната НОП, смотря по сопротивлению, оказываемому грунтам. Он же укорачивал или удлинял подъемные цепи ЛЖЗ в зависимости от глубины дна. Длина рукоятей и цепей обеспечивала отрывку грунта на глубине до 30 футов ниже уровня воды. При работе ковшей по сторонам понтона образовывались две траншеи. Перемещая понтон, отрывали несколько параллельных траншей, образующих одну общую траншею нужной ширины. Ковши землечерпалки были сделаны очень прочными и обеспечивали работу даже в каменистой почве, для чего посредине ковша была прикреплена выступающая металлическая пластинка. Емкость ковша при полном заполнении доходила до 0,34 м3. Бригада по обслуживанию землечерпалки состояла из мастера (хозяина), трех матросов для обслуживания большого колеса, двух юнг для обслуживания малого колеса а четырех матросов для обслуживания и разгрузки двух лодок. Производительность таких землечерпалок доходила до 87,4 м3 грунта за день работы .при глубине черпания от 1,83 до 2,13 м или до 48.6 м3 при глубине черпания 7,6—9,1 м. К 1744 г. относится проект одноковшового плавучего экскаватора Масагу, получивший одобрение Французской Академии. Однако конструкцию этого экскаватора усложняло наличие четырех воротов и рз£ положение всех механизмов на двух судах, почему в отличие от машины Белидора этот экскаватор не получил большого распространения. В Лейдене хранится модель многократного одноковшового плавучег экскаватора неизвестного конструктора, относящаяся к 1750 г. МодеЛ представляет собой судно с шестью лебедками, каждая из которых прй водит в движение один ковш. В конце 1820 г. в США появился плавучий одноковшовый экскаватор- принципиальная схема которого была заимствована из аналогичны-*1 машин, применявшихся в Европе. Рабочее оборудование этого экскав3 тора состояло из короткой подвижной стрелы, выполненной в виде ко? соли с опорой па тележку, и длинной рукояти с ковшом. Забор груН*
подъем наполненного ковша производились канатом, наматываемым барабан. Натюрное усилие на ковше создавалось путем натяжения. наТа и движения рукояти. Отличительной особенностью рабочего оборудования этого экскаватора явилось наличие опорной тележки, двигавшейся по специальной балке. Благодаря этому увеличивался радиус «абоча грунта лри работе экскаватора на одной стоянке. Производительность экскаватора по расчетам была равна 16 м3/час, емкость ковша /O5 м3, количество рабочих циклов не превышало 24 в час. ' Точное время постройки экскаватора и его автор остались неизвестными. Экскаватор имел большое применение в США, в том ч.исле при строительстве набережных и волнорезов. Количество рабочих, обслуживающих ручной привод механизмов одноковшовых плавучих экскаваторов, редко достигало 10—20 человек. Иногда рабочие заменялись 4—6 лошадьми. Часто для работы на экскаваторах использовались солдаты, матросы и арестанты. Увеличение производительности одноковшового экскаватора, как машины в целом, достигалось установкой двух-четырех и более одноковшовых черпаков {ковшей), приводившихся в действие одной либо несколькими лебедками (как, например, в модели многократного одноковшового экскаватора, хранящейся в Лейдене). Для производства дноуглубительных работ, кроме черпаковых машин с ручным приводом, применялись и другие машины и приспособления. Так, в начале XIX в. на Днепре 'И Волге работала «мелепробивательная машина» Бухтеева, а также грабли инженера Быкова, напоминавшие борону с зубьями длиной по 30 см, различного рода волокуши и др. Дальнейшее развитие машин во всех отраслях хозяйства тормозилось в начале XVIII в. отсутствием двигателя, который не имел бы местного значения, подобно водяному колесу. В этот период в технике возникли условия, когда «создание рабочих машин сделало необходимой революцию в паровой машине».1 Первый одноковшовый (многократный) паровой плавучий экскаватор был построен в 1796 г. Джемсом Уаттом и инженером Бремчоу. Землечерпалка работала в порту Зундерланд. Ее рабочее оборудование состояло из четырех рукоятей с ковшами, привод'И:вшим,ися в движение попеременно от четырех па.ровых лебедок. Паровая машина имела мощность в 4 л. с. с 30 ходами в минуту. Вся парокотельная установка, паровая машина и сложные передачи 'весили около 23 т. Глубина копания "е превышала 3 м, а емкость каждого ковша составляла около 0,5 м3. Чертежей этого экскаватора не сохранилось. В 1804 г. английский инженер Джон Ренни (старший) модернизировал машину Бремчоу, увеличив мощность парового котла до 6 л. с. и л°ведя отрывку грунта до глубины 6,7 м. Рабочая часть машины состояла из рамы, один конец которой свободно вращался на шарнире. а Другой с помощью троса опускался на грунт, непрерывной цепи, одетой на зубчатые колеса рамы, и ковшей, прикрепленных к непрерывной Цепи. "азличные многочерпаковые землечерпательные машины, нашедшие пРименение на дноуглубительных работах, были сконструированы также англичанином Д. Хюджесом A804) и другими. Однако все они принци- иальных отличий от машины Джона Ренни не имели. В России первые землечерпательные машины с паровыми двигателями начали появляться в начале XIX в. Так, в 1804 г. О. К. Бетанкуром Ь]д составлен проект Кронштадской машины, который послужил 'К. Маркс, Капитал, т. I, 1952, стр. 381.
основой для постройки на Ижорском заводе мощной многочерпаковсп землечерпательной машины (рис. 5), успешно действовавшей на дио\1 лубительных .работах в Кронштздском порту с 1813 по 1819 гг. Вскор. были построены Николаевская и Одесская машины. Характеристик; этих машин приведена в табл. 3. Таблица :- Сравнительные данные для паровых землечерпательных машин Наименование машнн Кронштадтская Николаевская . . Одесская .... Количество вынутого грунта в течение 10 час, м? 271,79 211.25 266,95 Подъем в воде 7 5,33 2,13 груза ,м над водой 3,66 4,57 4,57 Мощность машины. Л С. 16 20 20 Средний коэффициент полезного действия G.31 0.20 0,21 —А Род машины М С маховым Hi- лесом Без маховы колесе дво1- ными цилин драми ; Рис. 5. Плавучая паровая землечерпалка О К. Бетанкура A809) Изготовление землечерпательного снаряда с приводом от паровой м? шины имело большое значение в мировой технике и послужило толч:ксг к возникновению и развитию многоковшового сухопутного экскаватор- По примеру многочерпакового снаряда О. К. Бетанкура в различны странах Европы были построены в средине XIX в. паровые землечерп:- тельные машины, как, например, машина обер-баурата Ленце, исполг зоваиная для отрывки котлованов под мостовые опоры при построил" мостов через реки Висла и Ногат. Машина Ленце мощностью 8 л. с. был* установлена на деревянном судне длиной 18,3 м, шириной 3,8 м и осаД- кой 0,76 м. С одной стороны котла находился паровой цилиндр и маховое колесо, а на оконечности проходившей над к отлоги оси колеса закреплялась шестерня, зацеплявшая зубчатое колесо. На оси последнего бЛ насажен круг, от которого посредством цепи движение передавалось другому кругу, расположенному на конце вала землечерпательного снаряда установленного вертикально в средине судна. Производительность этой
машины на плотном грунте пр.и глубине черпания около 5 м достигала 388,5 мЧдень. В 1855 г. после сильного мелководья на Волге было начато строительство двух многочерпаковых снарядов и двух пароходов для их об- Рис. 6. Плавучая паровая землечерпалка (Николаевская) с центробежным иасосом и плавающим трубопроводом, предназначенным для отвода пульпы Рис. 7. Морской землесос Министерства путей сообщения «Либава», работавший на песчаных барах Либавского и Виндавского портов служивания, а в конце 90-х годов на предприятиях России началось Строительство плавучих землечерпательных снарядов производитель- н°стью по 250 мА1час. К концу XIX в. в среде гидротехников насчитывалось уже значитель- н°е число сторонников увеличения судоходных глубин путем землечерпа- НИя; свети них следует прежде всего назвать проф. В. Е. Тимонова,
который, начиная с 1889 г., выступал поборником организованного землечерпания и безусловной необходимости искусственных мер для сохранения глубины в огражденных водных пространствах. Большое значение в борьбе с обмелением рек приобрели землесосы, появившиеся во Франции в конце XIX в. (рис. E). К началу организованного землечерпания в России, инициатором ко- торого был инженер В. Г. Клейбер A901), на Волге работало 18 землечерпалок с часовой производительностью по 250 и 2 землесоса по 1500,^ грунта. Несколько землесосов работало в портах Балтийского и Черного морей (рис. 7). За период с 1900 по 1915 гг. на отечественных заводах было построено E6 земснарядов, в том числе 48 многочерпаковых и 18 землесосов с общей часовой производительностью соответственно 8 500 и 7 575 ж3 грунта. Огромное влияние на способы производства земляных и скальных работ имели успехи, достигнутые взрывной техникой, применявшейся для разработки каменистых перекатов, при сооружении портов, каналов и т. п. Так, например, в США в 1885 г. путем взрыва был уничтожен аг- ромный риф, препятствовавший входу судов в Нью-Йоркский порт. В России во второй половине XVIII в. с помощью взрывчатых веществ производилось углубление перекатов на верхней Волге. Дальнейшее развитие пиротехники в XX столетии обеспечило широкое использование взрывных работ при разработке больших объемов грунта на строительстве судоходных каналов и дорог. Глава вторая ЗЕМЛЯНЫЕ РАБОТЫ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ Бурное развитие капитализма в ряде стран Европы в течение второй половины XVIII в. и в начале XIX в., сопровождавшееся технической революцией в текстильной, металлургической и машиностроительной промышленности, делало необходимым подобный переворот и на транспорте. «Революция в способе производства промышленности и земледелия сделала необходимой революцию в общих условиях общественно-производственного процесса, то есть в средствах сношений и транспорта»- Такую революцию в транспорте произвели железные дороги. Еще в XVII в. сначала в Германии, а потом в Англии появились колейные дороги из деревянных лежней, по которым катились колеса тран спортных приборов, нагруженных рудой. В Англии в 17E7 г. деревяннЫ* л-ежни были заменены чугунными. . Первая .в мире колейная дорога с механической тягой, в качеств которой служил канат, приводимый в движение водяным колесом, был1 построена К. Д. Фроловым на Колывано-Воскресенских заводах 'В.1763 1 К. Маркс. Капитал, т. I, 1949. стр. 390.
17б5 гг. Несколько позже A788) рельсовый колейный путь был сооружен А. С. Ярцевым на пушечном заводе в Петрозаводске. В 1806— O гг. П. К .Фролов построил дорогу протяжением 2 км с чугунными й З IglO г р р ру р уу рельсами и конной тягой для перевозки руды на Змеиногорском руднике (на Алтае). Эти дороги послужили тем прототипом, из коего развились пути железные», впоследствии получившие название железных дорог. Первая в мире железная дорога с паровой тягой была построена в Англии в 1825 г. протяжением 21 км (Стоктон—Дарлингтон). Первая железная дорога в США была открыта для движения поездов в 1830 г., во Франции — в 1832 г., в Германии и Бельгии — в 1835 г., в Австрии —в 1837 г. Возникновение в России железнодорожного строительства относится к 1835 г., когда был решен вопрос о целесообразности прокладки рельсовых путей между различными пунктами Российской империи. Земляные работы на строительстве первой в России железной дороги между Петербургом и Царским Селом были начаты 1 мая 1836 г. и закончены в течение летнего периода. Официальное открытие Царскосельской дороги состоялось 30 октября 1837 г., когда из Петербурга был отправлен первый поезд с паровой тягой. Для выполнения земляных работ на участке дороги протяжением около 27 км было привлечено 2500 крепостных крестьян и 1 400 солдат. Насколько укоренилось в то время применение дешевого ручного труда и непомерная эксплуатация рабочих, свидетельствует письмо одного из составителей проектов железных дорог Фридриха Фика, написанное им в 1838 г., русскому министру путей сообщения, в котором он предлагает использовать на железных дорогах человеческую силу как «двигательное средство», которое, по его мнению, является наиболее дешевым. В 1851 г. было закончено строительство первой железнодорожной магистрали России Петербург — Москва (ныне Октябрьская железная дорога) протяжением E44 км. Изыскания по строительству этой дороги были начаты в конце февраля 1842 г., а 28 октября 1842 г. был готов проект в двух вариантах, составленный инженером. П. П. Мельниковым: один через Новгород и другой через Вышний Волочек. 11оскольку первый вариант, помимо большого отклонения от прямой, был сопряжен с устройством выемок глубиной до 29 м и насыпей высотой до 32 м, то был принят второй вариант, имевший объем земляных работ в 1,5 ра.ча меньший, чем первый. Сроки окончания работ и открытия движения были установлены на 184E г. Однако потребовалось дополнительно четыре года, прежде чем по дороге прошел первый паровоз. Для выполнения земляных работ, общий объем которых составлял л 100 млн. м3, были привлечены десятки тысяч крепостных крестьян, предварительным расчетам каждое лето должен был работать землекоп, не считая рабочих, занятых на рубке леса, постройке • °стов и станционных зданий. В действительности же количество рабо- чи* менялось каждый год и от предварительно намеченной цифры полу- ались значительные отклонения. Так, по отчетным данным на строительстве дороги в 1845 г. работало 50 719 человек, а в 1846 г.— 63 000. последующие годы, когда объемы работ стали уменьшаться, коли- ество работавших составляло от 30 до 40 тыс. человек в год. Поставщики рабочих обязывались выставлять самых лучших и опыт- Jx землекопов, которые по производительности труда могли бы рав- Ться с режицкими (из г. Режицы Витебской губернии) землекопами, 'Поднявшими двойную выработку заданных норм — «уроков» по Уроч- °МУ положению.
Предельная заработная плата рабочего за лето была установлен Департаментом железных дорог в 50 руб. серебром. Однако поденная плата составляла фактически 18 коп. в день, или только 28 руб. за E ме, сяцев работы. При заключении контрактов с рабочими на земляные работы рукд. водствовались типовыми условиями от 15 марта 1846 г., составленным^ Департаментом железных дорог и подрядчиком Кузьминым, где значилось, что рабочие должны быть здоровые и к земляным работам совершенно способные, в возрасте от 20 до 45 лет. Работа производилась ежедневно, кроме воскресных и праздничных Дней, но в некоторых контрактах было оговорено право использования рабочих и в эти дни. ра. бочим выдавались наряды, в которых указывался «урок» выработки Каждый рабочий должен был отрыть за день, с отвозкой на расстояние до 106,7 м E0 саж.): обыкновенных грунтов (песка, глины) 4,4 # @,5 куб. саж.); крепкого скалистого грунта 3,2 м3 @,33 куб. саж.) в щебенистого грунта 2,4 м? @,25 куб. саж.). В действительности этот пункт контракта, как правило, нарушался и рабочий должен был вырабатывать по 1 куб. саж. любого грунта в день. Рабочие, занятые на земляных работах, делились на собственно землекопов, которые отрывали, накладывали в тачки и отвозили на расстояние до 100 м грунт, и на подсобных рабочих: равнялыциков, которые разравнивали укладываемый в сооружение или просто отсыпаемый грунт, и крючников, помогавших землекопам катить на подъемах груженые тачки. По роду выполняемых работ землекопы делились на два разряда: пайщиков, которые обязывались вырабатывать норму, и подсобников (равняльщиков и крючников), работавших поденно. В августе 1850 г., когда оставалось выполнить около 50 млн. м'А земляных работ, не считая отделки откосов и досыпки осевших участков, на строительство дороги были согнаны десятки тысяч рабочих. Земляные работы не прекращались в течение зимнего периода и велись в крепком и мерзлом глинистом грунте. Когда не хватало заступов и кирок, грунт разрабатывался сошниками, надетыми на толстые палки. Очень образное описание строительства этой дороги оставил в своих воспоминаниях инженер А: М. Штукенберг: «Зашевелились режевцы и юхонцы, завизжали колесами тачки по катальным доскам, застучали заступы и кирки, и взрытая почва земли пошла в ход и стала перемещаться с одного места на другое; полотно железной дороги стало развертываться длинною лентою; насыпи росли все выше и выше, а выемки врезывались в землю все глубже. Издали такие места работ были похожи на встревоженный муравейник, в котором усердные насекомые копошатся, хлопочут, напрягая силы, но в каждом этом муравье билось человеческое сердце, покорное судьбе муравья. Непогода не останавливала рабочих, разве ночь и проливные дожди загоняли их в сво« норы». Следует отметить, что сохранившийся до начала 60-х годов XIX s; феодально-крепостнический строй тормозил строительство железны-* дорог. Так, например, если в Германии к 1850 г. было постр«еН 6 тыс. км железных дорог, то в России к этому времени их насчитывалось менее 1 тыс. км. Быстрое развитие капитализма в России после реформы 1861 г., р°се промышленного производства и внешней торговли в значительной МеР ускорили темпы строительства железных дорог (табл. 4). К концу E0-х годов XIX в. строительство железных дорог развер" нулось во всех частях света. При этом темпы строительства' нецрерывй и повсеместно сильно возрастали (табл. о).
Таблица 4 0 сТ сети железных дорог России (в границах соответствующих лет) в тыс. км Y ^ . - - - - j j т - . Показатели 1837— 1860 1861— 1865 1866— 1875 1876— 1892 1893— 1900 1901— 1904 1905- 1913 тина сети в конце периода . . . Среднегодовой прирост сети . . . СР' 1.5 0.07 3.8 0,45 19,0 1,52 31.2 0,72 53,0 2,74 59.5 1,62 70,5 0,95 Рост сети железных дорог по частям света в тыс. км Таблица о Годы 1840 1850 18'0 1870 1880 1890 1900 1910 1913 Европа 3.1 14,4 51,9 103,0 168,4 223,4 283.0 333,8 346,7 Америка 5,5 24,1 53,9 93.8 170,3 .330,6 402,2 52C,4 567,1 Азия — 1,4 7,8 15.9 33,2 60.3 101,9 108,0 Африка — 0,4 1,8 4,6 9,8 20,1 36.8 44,3 Австралия и Океания _ ■— — 1,6 6,8 18,9 ' 24,0 31,0 35,7 Всего 8,6 38,5 107,8 207,9 367,0 615,9 790,5 • 1030,0 1102,0 Только за период 1890—1913 гг. сеть железных дорог в колониальных и зависимых странах Латинской Америки, Африки, Азии и Австралии увеличилась на 222, Европы — на 122 и США — па 143 тыс. км, а всего в мире к 1913 г. было построено свыше 1100 тыс. км железных дорог. По протяжению сети железных дорог Россия к этому времени вышла на первое место в Европе и второе в мире (табл. 6). Таблица 6 Протяжение сети железных дорог в отдельных странах к 1913. в тыс. км Наименование стран США . . Россия 1ермания Индия Франция Канада Великобритания . . . Протяжение сети железных дорог,тыс. км 402,0 70,5 54,5 54,1 53,7 47,2 32,2 Наименование стран Австралия Аргентина Мексика » . . Бразилия . . Испания Швеция Протяжение железных дорог тыс. км 31.8 31.5 25,4 23,5 19,1 • 15,3 14,2 Необходимо отметить, что быстрому развитию сети железных дорог также способствовало их большое военно-стратегическое значение. Для обеспечения столь высоких темпов строительства железных До- Рог во всех частях света были привлечены сотни тысяч людей. При эТОм основной рабочей силой были землекопы (в России грабари), а РУДиями труда — лопата, мотыга, кирка, лом. В качестве средств для еРемещения грунта использовались корзины, носилки, тачки, повозки (гРабарки) и т. п. Условия выполнения земляных работ были крайне яЖелые, особенно в колониальных странах, где рабочий день по су- ГествУ не нормировался, а отсутствие элементарных правил техники езопасности и охраны труда приводило к большому числу несчастных ^Учаев
Стремление капиталистических монополий к сокращению сроков выполнения земляных работ и тем самым удешевлению стоимости строительства и получению высоких прибылей привело к разработке различного рода землеройных машин и приспособлений, среди которых особое место занимает экскаватор. Однако внедрение землеройных машиц и автомобилей на строительстве железных дорог и каналов производи, лось крайне медленно и главным образом в странах, где рабочая сила оплачивалась относительно высоко. Что же касается колониальных и некоторых слабо развитых стран, то в них и в наше время земляные работы выполняются с широким применением ручного труда. При создании одного из первых сухопутных одноковшовых экскаваторов в середине XVIII в. были использованы конструктивные принципы, заложенные в плавучей землечерпалке с двумя ковшами. Бели- дор приводит подробное описание и чертеж такой машины с ковшом для выемки ила или слабого грунта, которая могла применяться не только для углубления дна моря у берега, но и для отрывки глубоких траншей в топкой почве. Сухопутный одноковшовый экскаватор устанавливался на грунт на два бруска, положенных поперек крепления отрываемого котлована, и перемещался по мере его отрывки. Рукоять ковша проходит между двумя катками и опирается на них поочередно. Движение рукояти с ковшом зависит от действия колеса и канатов, прикрепленных к ковшу. Один канат заставляет ковш погружаться в грунт и поднимает ковш после его наполнения, что происходит при помощи поворота колеса справа налево. Другой канат является оттягивающим и служит для опускания ковша вниз после того, как грунт высыпан из ковша в тачку. Это происходит за счет поворота колеса слева направо. На конце рукояти прикреплен третий канат, второй конец которого тремя или четырьмя винтами закреплен к опорному бруску. Этим канатом регулируется напорное усилие на ковше и обеспечивается равномерное вычерпывание грунта по всей ширине котлована. Четвертым канатом, проходящим через блок, подвешенный к опорной раме колеса, пользовались для подъема перегруженного ковша, когда подъем его при ^помощи колеса был затруднен. Первые одноковшовые сухопутные экскаваторы — паровые лопаты- были построены в США Отисом A833—1841), в Нормандии —Жерве де Каном A839) и в Англии — Джоном Дунканом A842). Экскаватор Отиса — «механическая лопата»1 (рис. 8) состоял из деревянной рамы, на которой монтировались паровой котел; напорный й поворотный механизмы: треугольной деревянной стрелы, поддерживаемой полой чугунной центральной мачтой, и рукояти с ковшом. Стрела ■поворачивалась на 180°. Несмотря на то, что этот экскаватор был весьмЗ примитивен, следует рассматривать его как прототип современных одноковшовых сухопутных экскаваторов с механическим приводом. Интересно отметить, что своеобразное «усовершенствование» в конструкции одноковшовых экскаваторов было внесено в 1852 г. Осгудо*1 (США), предложившим заменить дорогую паровую машину и котеЛ двумя лошадьми, поставленными в кузов на специальном топчане, соединенном системой цепей и зубчатых колес с рабочей частью экскаватора. 1 Название «механическая лопата» (прямая лопата, лопата) этот тип одноков- лиового экскаватора получил вследствие сходства движения ковша при работе е ДвИ жеииями flonajbj- в- рукдзе землекопа.. Первая лопата имела паровой двигатель, п°~ этому ее иногда называли «паровой лопатой», «паровым землекопом». ,
gee первые паровые сухопутные одноковшовые экскаваторы.,в каче- тве рабочего оборудования имели прямую лопату.1 с J3 отличие от плавучих одноковшовых экскаваторов, на паровых х0ПуТных экскаваторах рукоять с ковшом монтировалась уже на вра- с-а10Шейся стреле, выполненной в виде укосины. В 1874 г. в США была ^патентована полноповоротная прямая лопата «Нэвви» Дунбара и Рус- 3 яа Однако создание сухопутного одноковшового экскаватора на ко- т сНОМ ходу, относится лишь к 1895 г.. Рис 8. Первый экскаватор, работавший на постройке железной дороги Петербург — Москва Первая механическая лопата была закуплена в США и Доставлена в Петербург на пароходе 19 июля 1842 г. Вместе с ней были доставлены паровой копер для забивки свай и паровоз для возки грунта при земляных работах. Этими машинами было положено начало механизации земляных работ на строительстве первой русской железнодорожной магистрали Петербург — Москва. В 1843 г. число механических лопат На строительстве этой дороги было доведено до четырех. Интересно ответить, что общий мировой парк экскаваторов в то время состоял из «еми штук, а в конце XIX в. — из 15. Механические землекопы — черпаки — работали на участке большой вЬ1емки между станциями Валдай и Березайка, причем действие машин 'асто прекращалось из-за поломок. Это может быть объяснено тем, что аблюдепие за ремонтом машин было возложено на подрядчиков, KOTOS'116 н°приязненно относились к машинам, предпочитая применять олее дешевую мускульную силу рабочих. После трех лет работы, в течение которых механические землекопы «полнили около 200 тыс. м3 земляных работ, что составляет 0,2% от °Щего их объема, они были перевезены на рудники Урала. к0 ' Краны, иа базе которых появились первые паровые одноковшовые экскаваторы, НстРуировались и строились в этот период как самостоятельная группа машин. 10*
Первый отечественный паровой экскаватор появился в России 1854 г. в Нижнем Тагиле, где для ускорения работы по снятию грунта над породой был создан «особый земляной механизм, коц приводился в движение подвижной паровой машиной. Посредством этогс механизма сносили верхние слои земли и глины...». Имеющееся описа. ние этой машины, к сожалению, не сохранило принципов ее действия Можно предполагать, что в этом случае, учитывая, что верхние сщ грунта над породой были тонкими, на руднике Нижнего Тагила имедс место применение оригинального скребкового устройства. Однако эта машина, как и многие другие, была заброшена; остался в неизвестности и ее изобретатель. Лишь в 1902 г. на Путиловском заводе в Петербурге было освоено изготовление одноковшовых паровых экскаваторов на железнодорожноц ходу с ковшами емкостью 2,29 м3. За 15 лет завод изготовил 32 таких экскаватора, использовавшихся преимущественно на работах в железнодорожных карьерах по добыче леска и гравия. Начавшееся в 1913 г. строительство Мурманской железной дороги привлекло значительное по тому времени число паровых экскаваторов с прямой лопатой. Однако ручной труд, в том числе военнопленных, широко использовался и на этом строительстве, завершенном в 1916 г. В 1913—1915 гг. общее количество экскаваторов в России, работавших почти исключительно на железнодорожном строительстве, составляло около 200 машин. Однако, несмотря на это, земляные .работы, составлявшие главную статью расходов, по-прежнему выполнялись преимущественно ручным способом с использованием тачечной и конной возок. Техник путей сообщения В. Стеге в 1911 г. получил в России привилегию «на ковш грейфера, насаженный на стержень, посредством которого передают необходимое для действия его давление и направляют прибор или отвесно вниз, или под углом к вертикали». В 1935 г. А. Заболоцким была предложена конструкция штангового дночерпателя, в котором погружение черпака в грунт также осуществлялось за счет нажатия на него штанги. Развитие рабочего оборудования грейферных экскаваторов (до 1951 г.) щло по пути гибкой связи ковша со стрелой и конструктивного улучшения грейферной землечерпалки, описанной Верантием еще в 1591 г. Глава третья РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЗЕМЛЯНЫХ МАСС Большое значение при производстве земляных работ имеет распре' деление земляных масс, которое всегда являлось важным условием Ра' циональнои организации возведения любого земляного сооружения. Ие' лесообразное распределение земляных масс, сделанное одновременно с выбором способов производства работ, улучшает использование мех*' нического оборудования, позволяет правильно определить рабочие куба' туры, ускоряет производство земляных работ, сокращает связанны11 с этим расходы средств и материальных ресурсов. Поэтому вопроси
строи- мето- еделения земляных масс постоянно привлекали внимание ст р й во всем мире. Еще задолго до разработки и опубликования меш- т&распределения земляных масс за рубежом, русскими инженерами Д?Г Волковым и Н. И. Липиным были разработаны основы расчет- метода распределения земляных масс при возведении линейнопро- енных сооружений, типичным для которых является дорожное по- TR°l834 г. инженер корпуса путей сообщения М. С. Волков в своей писке для руководства при начертании и построении дорог» выска- пяд важных положений распределения земляных масс и сформули- 3аЛя'т один из основных принципов такого распределения, а именно — Обязательность сопоставления выгодности лредельного перемещения гпунта с поперечной его отвозкой. В оазделе II записки, озаглавленном «Объем насыпеи должен рав- яться объему выемок», М. С. Волков указывает (рис. 9), что «правилу "ему следуют, доколе переноска объема изЛвБ не требует более труда, нежели переноска того же объема I c в С вне дороги и выемка равно- j мерного объема в точке Д, бли- g| : _|д жайшей из удобных для выемки 1 земли, с отвозкою из Д в В». j Дальнейшее свое развитие j д вопрос распределения земляных Рис. 9. Распределение земляных масс масс получил в трудах инженера корпуса путей сообщения Н. И. Липина. В работе «О построении железных дорог в России» Н. И. Лип'ин предлагает учитывать варианты распределения земляных масс на стадиях изысканий и проектирования железных дорог, причем рекомендует вести линию дороги так, чтобы, с одной стороны, кубатура земляных работ была наименьшей, а с другой— перемещение грунта на местности исходило из условия получения тоже наименьшего итога работ по перевозкам. Из этих двух положений второе справедливо и сейчас; что касается первого, то его актуальность значительно уменьшилась, так как современные способы производства земляных работ позволяют выполнять их быстрее с меньшими затратами рабочей силы и материальных ресурсов, чем при Н. И. Лилине. В той же работе Н. И. Липин рекомендует «распределение развозки земли производить не отдельно в каждом профиле, а по соображению | со смежными; здесь, как и во всех строительных вопросах, из нескользких представленных решений надобно избрать приводящее к наименьшим издержкам». * Таким образом, еще до более поздних исследований Н. И. Липин сформулировал ряд важных положений, являющихся основными в предложенном в дальнейшем баварским инженером Брюкнером аналитиче-^ _3?м методе подсчета земляных работ. Н. И. Липин считал, что распределение земляных масс в каждом к°нкретном случае является специфическим и зависит от местных усло- вий (рельефа местности, климата и т. д.), способов производства работ, а также используемых механизмов и приспособлений. Он писал: «Ис- кУсстею инженера состоит в выборе того решения, которое, при всей Прочности и устойчивости сооружения, потребует наименьших издержек. 13X0 наивыгоднейшее решение вполне зависит от местных условий; для КаЖдой местности, для каждой точки дороги будет существовать свое РеШбние, быть может совершенно различное с решениями, приличными ближайших точках». :
Придавая большое значение применению машин при производстве земляных работ, Н. И. Липин указывал, что «случаи, где по расчету окажется выгодным употреблять механический подъем земли, не дол^. ны быть пропускаемы». Работы русских инженеров о распределении земляных масс нащЛ;, отражение в русских официальных изданиях и практических рукозод. ствах по строительству железных дорог. В «Тетрадь общих подрядцу условий» за 1858 г. были уже включены основные положения по расчету и выбору вариантов распределения земляных масс, указаны празила исчисления расстояния перевозки, которое рекомендовалось вычислять между центрами тяжестей земляных массивов, и т. д. ■*" Таким образом, вопрос о распределении земляных масс на строи- тельстве железных дорог был разработан усилиями русских инженеров в середине прошлого века, причем разработанные ими основные положения распределения земляных масс путем расчета вариантов и выбора из них «своего решения, приличного» для данного места, были внесены в действовавшие официальные указания и руководства. Наряду со своей прогрессивностью такой расчетный метод распределения земляных масс не отличается наглядностью и весьма трудоемок, так как при его применении необходимо делать пробные подсчеты и неоднократно их повторять. Задача распределения земляных масс на строительной площадке значительно сложнее и отличается от распределения лииейпопротяжепньц земляных массивов. Необходимость решения этой задачи стала ощущаться с переходом на крупные масштабы возводимых зданий и сооружений, потребовавших разработки больших объемов земляных масс. Проблемой распределения объемов земли на площади занимались многие научные и инженерно-технические работники. Так, в 1781 г. французский математик Г. Монж обратился к решению классической задачи высшей геометрии, которая по своему содержанию сходна с задачей распределения земляных масс. Суть этой задачи сводится к следующему. Даны два эквивалентных объема. Их надо так расчленить на бесконечно малые части, соответствующие друг другу, чтобы сумма произведений объемов перемещаемых частиц «а пройденный ими путь была наименьшей. Наиболее полно эта задача была решена лишь в 1928 г. французским математиком П. Аппелем, который рассматривал ее с чисто геометрической стороны и для частного случая (одна выемка и одна насыпь). Однако и такое решение требовало сложных математических выкладок, для которых необходимо знание уравнений поверхностей, ограничивающих объемы. Попытку решить задачу распределения земляных масс, пользуясь принципом Г. Монжа о непересечении трасс, сделал» также в 1951 г. французский инженер Ф. Потье совместно с профессорами М. Шалое и Ж. Виньяль. Но и эта попытка, несмотря на теоретическую ценность, не дала практических рекомендаций. i У~Во второй половине прошлого столетия некоторыми учеными и и4' /женерами было предложено решение задачи распределения земляпы- /масс графоаналитическим путем. К ним относятся: метод распределений \земляных масс посредством построения кривой объемов, предложенный >Д>рюкнером)и впервые опубликованный в «Графической статике» КУ'ЛЬ' мана; метод расчета «сверхвозки», предложенный Ресселем и помешеЯ' ный в «Новостях техники» за 1891 г., и т. д.^При этом последуют^ после метода Брюкнера предложения, не внося ничего принципиальн нового, отличаются одно от другого графическими построениями, пр"' чем всем им присущи одинаковые ограничения. I
решения задач, распределения земляных масс графоаналитическим «тем и, в частности, по способу инженера Брюкнера, базирующегося Я' иСпользован-ии кривых объемов,1 по сравнению с расчетным методом "посты и наглядны, а потому нашли в свое время широкое применение. Однако анализ и критика графоаналитического метода Брюкнера, сде- янные советскими учеными Д. Д. Бизюкиным, А. В. Ливеровским и др., ■бедительно показывают, что и эти методы в том виде, как ими обычно ^ользуются, не могут дать правильного решения распределения земляных масс в условиях применения современных способов производства земляных работ. Последнее имеет место потому, что в основу распределения земляных масс с помощью кривой объемов и нанесением на нее горизонтальных распределительных линий, положены следующие два. упрошенных положения: во-первых, пределы разработки выемок и отсыпки насыпей определяются вертикальными поперечными сечениями этих сооружений; во-вторых, дальность возки грунта определяется в виде профильного расстояния между этими сечениями. Оба эти положения яе соответствуют большинству современных способов разработки и перемещения грунта и могут привести к грубым ошибкам. Кроме того, третий существенный недостаток графоаналитического метода распределения земляных масс состоит в том, что в нем учтена лишь стоимость выполняемых работ, причем последняя считается пря*мо пропорциональной дальности возки грунта, между тем как стоимость земляных работ при их производстве современными механизированными способами изменяется не прямо пропорционально дальности возки^Для пояснения приведенных положений остановимся на рассмотрении рас- лределения земляных масс аналитическим методом. В этом случае распределение земляных масс начинается с объединения выемок и насыпей в отдельные взаимоувязанные по кубатуре группы и установления трасс, по которым будет перемещаться грунт. При этом руководствуются различными принципами: взаимного тяготения насыпей и выемок друг к другу, кратчайших расстояний, непересечения трасс и др. В заключительной стадии определяют общую работу перевозок W или эквивалентную ей величину — среднюю дальность возки /ср. Эти показатели, служащие критерием для оценки и сравнения получаемых вариантов распределения, могут быть вычислены по формулам W ~ v • где. W—общая работа перевозок; V—общий объем; vt—частный объем; ^ср—средняя дальность возки; lt— расстояние возки данного частного объема. .Предположим, что имеются две выемки {Вх и В2) и две насыпи ' и Н2) с одинаковыми объемами земляных работ, равными 100 м3 и Расположенными на расстояниях, указанных на рис. 10. Рассмотрим два возможных варианта распределения земляных Масс: первый — по трассам, нанесенным на рисунке сплошными ливия- Ми (из выемки Вг в насыпь Ни а из выемки В2 в насыпь #2); второй — Кривая объемов представляет собой график, ординатами которого определяются УМ.марные объемы земляных работ выемок и насыпей в пределах между началом ко- РДинат и рассматриваемым сечением, причем объемы насыпей входят в сумму со знаком плюс, а объемы выемок — со знаком минус.
по трассам, нанесенным пунктиром (из выемки /J, в насыпь Н% а из выемки В2 в насыпь Я,). Тогда средняя дальность возки определится: для первого варианта ■ . ,_ 100-50-;-100-250 " для второго варианта . _ 100-150-1- 100-150 _ 1ср— ЮО +-100 1ср 250 м Рис. 10. Схема вариантов распределения земляных масс Таким образом, средние расстояния возки по двум рассмотренным вариантам равны, что позволяет как будто прийти к выводу, что организация разработки и перемещения грунта по обоим вариантам равноценна. — Однако обратимся к практическим данным. Для характерных условий вертикальной планировки площадей (небольшая разность рабочих отметок; размещение земляных масс на значительной площадке; сравнительно небольшие расстояния перемещения масс и т. п.) наиболее эффективным становится использование скреперов и бульдозеров, которые наряду с хорошими экономическими показателями обеспечивают значительную универсальность и маневренность в работе. Бульдозеры используются наиболее рационально при расстояниях перемещения масс до 80— 100 ж, скреперы — при рас- стоя.ниях больше 100 ж. При этом использование землеройных машин даже одного класса может значительно отразиться как на производительности, так и на стоимости земляных |работ (рис. 11) для различных конкретных условий строительства и типоразмеров машин. Однако независимо от этого принципиальная сторона вопроса остается неизменной. Принимаем на основании ориентировочных данных производительности и стоимости машино-смены работы скрепера и бульдозера для различных дальностей возки следующие стоимости разработки и перемещения 1 ж3 грунта: 0,05 руб. для /='50 ж; 0,11 руб. для /=150 м и 0,13 руб. для /=250 ж. Тогда общая стоимость (С) производства земляных работ составит! по первому варианту С,= 100-0,05+100-0,13=18 руб.; но второму варианту С2 = 100-0,11 + 100-0,11 = 22 руб. Как видно из полученных стоимостей производства работ, несмотря на то, что рассмотренные варианты по средней дальности возки были равноценны, по стоимости первый вариант оказался дешевле второго. Следовательно, показатель /ср, который в процессе распределения земляных масс стремятся довести до возможно наименьшего значения, не--, отвечает должным образом условиям современного механизированного
оСОба производства земляных работ и не всегда правильно ориенти- с т проектировщика в выборе наиболее целесообразных в техническом экономическом отношении вариантов. Сказанное может быть обобщено и для всех существующих геомет- яческих принципов подсчета распределения земляных масс. Р В последнее время советскими учеными исследованы некоторые вопросы распределения земляных масс, разработаны и предложены различные методики их распределения при производстве работ современными способами. К ним отно- ^ сятся: разработанный Н. Н. "• Раецким аналитический метод распределения земляных масс при .вертикальной планировке площадей, основанный на теореме о перемещениях проф. Л. В. Канторовича; предложенный А. П. Коротченко и В. Я. Шульгой расчетно-графиче- ский метод распределения земляных масс, при котором сопоставление отдельных вариантов может производиться не только по стоимости, но и по другим технико-экономическим показателям с учетом различных местных факторов и различной последовательности разработки выемки и отсылки насыпей, а также ряд других работ. Все предложенные методы не исключают творческой работы уче пых и инженеров над дальнейшим развитием научных основ распреде ления земляных масс при современных способах производства земляных работ и создания единого подхода к решению этой важной задачи. Д pyS/м 1 \s \ 8 • 1 Щ7 \ e \ 0 л no : Уда Л Грунт-супеси ] • •— ■— Иск Н^тГЛ зооо гт пюош о бооюоо то зооо тощ Рис. П. Графики производительности самоходного и прицепного скреперов н стоимости земляных работ в зависимости от дальности возки Глава четвертая РАЗВИТИЕ ТЕХНИКИ ПОДЗЕМНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА Рассматривая развитие техники производства земляных работ на и„ Лезнодорожном строительстве, нельзя не остановиться на некоторых ^г°Рических итогах подземного строительства, явившихся предвестни- л„Ми„ железнодорожного тоннелестроения и .метростроения. Еще в да- °И ДР°В11ОСТИ были известны многочисленные случаи пробивки под- ых ходов. Дата постройки человеком первого тоннеля потерялась ио прошедших годах, но следы этого искусства в виде подземных Ов, пробиваемых для самых разнообразных целей, можно встретить е народов древней культуры. Проведенными археологическими ис-
следованиями установлено, что тоннельные работы проводились ец. за тысячелетия до нашей эры. Так, подводный тоннель длиной 900 .. был сооружен 4 000 лет тому назад в мягких грунтах под рекой EBqjpa в Вавилоне. Этот тоннель поперечным сечением 4x3,5 м был построю из кирпича, сложенного на асфальте. Работы велись открытым снос, бом, для чего река была временно отведена от своего постоянного русл; Можно указать на работы по устройству могилы для погибшего вож .', готов Алариха в русле реки Бузенто в Италии, которые были выполнены также открытым способом путем отвода воды боевыми щитами, уста- нетленными наподобие шпунтовой стены. Искусство прокладки тоннельных сооружений было известно в Древ, ней Греции, Египте, Ассирии, Риме. За 3 600 лет до н. э. древние египтяне вели подземные работы при устройстве храмов и гробниц и в каменоломнях. Среди этих сооружений сохранились до наших дней пещеры Самуна, катакомбы Александрии, храмы Инсамбула, Абу-Сим- беля, из которых последний высечен в скале па западном берегу Нила и ряд других. Различного вида тоннельные выработки обнаружены также в Индии, где часто создавали подземные ходы к храмам и гробницам. В Турции много столетий назад был сооружен тоннель у города Селенции. Большое поперечное сечение этого тоннеля (ширина 71 ж и высота 7 .и) использовалось для судоходства и подачи воды. Подземные лабиринты и катакомбы Древнего Рима представляют собой большие подземные каменоломни, где Добывались известняк и туф. Имеются примеры использования древних водопроводных тоннелей и в настоящее время. Среди них можно назвать тоннель вблизи Неаполя (Италия), имеющий поперечное сечение 8x9 м и длину 1 200 м. Все тоннели древности сооружались путем выемки мягкого грунта кирками и лопатами, а скалистого — путем выдалбливания с помощью клиньев и других ручных инструментов, а также огневым способом, при котором скала накаливалась огнем с последующим охлаждением водой или уксусом, в результате чего она растрескивалась, крошилась, и таким образом облегчалась дальнейшая ее разработка. Подтверждение этому можно найти в труде Агриколы «De. Re metallica», изданном в 1">56 г. и описывающем состояние техники подземного дела в древности. В России следы огневого метода разработки обнаружены в древних рудниках Урала и Сибири, в недрах которых сохранились кожаные мешки, использовавшиеся для поливки водой раскаленной огнем породы. Благоприятствовавшие подземным работам топографические и гео- логические условия Кавказа способствовали широкому развитию в далекой древности подземного строительства у кавказских народов. Можно полагать, что они являются пионерами подземного строительства я России. Сильно распространенные в пределах Малого Кавказа туфовые и лавовые породы объясняют развитие здесь строительства пещер. Значительных масштабов подземные сооружения на Кавказе прекрасно сохранились и до наших дней. Среди них можно отметить пещерное городище Уплис-цихе вблизи города Гори (Грузия), соединенное длинны* подзем.ным ходом с р. Курой. Древнейшие сооружения Уплис-ии* относятся к позднеантичному времени, а самые поздние XV—XVI вв. Грандиозным и сложным пещерным комплексом на Кавказ (V—XIII вв.) является высеченный в скале город Вардзиа, строите-1^ которого удачно разрешили совокупность сложных и трудных для "- времени задач, как снабжение пещерного города водой, естественны- светом и воздухом.
По свидетельству Ксенофонта (IV—V вв. до н. э.) армяне, обитавшие ■на холодном плоскогорье, жили в обширных подземельях, куда спуска- ■ сь п0 лестницам и наклонным ходам. В более позднее время подзем- "' е работы па Кавказе велись для целей сообщения. Так, в произведениях грузинского писателя Александра Казбеша упоминается про тоннель на дороге с Северного Кавказа в Грузию. Ограниченность технических средств приводила к тому, что по- тройка наиболее значительных тоннелей далекого прошлого длилась десятилетиями и расценивалась как историческое событие. Так, на строительстве тоннеля под горой Сальвино протяжением о км, сооруженного древними римлянами, работало в течение 11 лет 30 тыс. человек. В древности тоннели использовали и для военных целей, например для проходки под стенами осажденных городов с целью разрушения стен и открытия доступа в город. Так, при осаде Казани русскими войсками 31 августа 1552 г. Иван IV призвал розмысла (инженера) и велел eMV сделать большой подкоп под город. Затем, узнав, что казанцы берут воду из ключа-тайника близ одних ворот, к которому ходят подземным путем, Иван IV приказал Алексею Адашеву с учеником розмысла сделать другой подкоп под этот подземый путь у каменной Даи- ровой башни. К 4 сентября 1552 г. подкоп под тайник был готов. Вот что пишет об этом казанский летописец: «И почаша нощию тайно копати глубокий рвы под Казань град... вборзе хитрецы повелен- ное ими дело в седмы день, стройно и спешно скончаша, изготовиша тайныя рвы в триех местах под градными стенами...». В образовавшийся подкоп Иван IV велел поставить 11 бочек пороха, после чего тайник был взорван, причем русские войска, воспользовавшись отверстием, сделанным взрывом, ворвались в Казань. В 1657 г. смоленский розмысел Василий Азанчеев попытался построить подводный тоннель под р. Москвой. Три раза начинал ок «подкопное дело делать по высмотру своему», но .из-за большого поступления воды попытка осталась незавершенной. Следует отметить, что первый подводный тоннель под р. Темзой в Лондоне был начат строительством в 1807 г., т. е. 150 лет спустя после попытки Василия Азанчеева. В русских летописях того времени встречаются такие записи: «подкопщиков хотят найти», что свидетельствует о производстве подземных работ в Древней Руси. Строителем выдающихся инженерных сооружений в XVIII в. К- Д. Фроловым была создана первая гидросиловая подземная установка на Змеиногорском 'руднике (Алтай). Это инженерное сооружение, с°зданное в начале 80-х годов XVIII в., предназначалось для подъема из шахт и перемещения руды, а также для водоотлива. В подземных камерах высотой, достигавшей 21 м, располагались.гигантские деревянные колеса диаметром 17 м. Общее протяжение всех подземных помещений составляло около 2,5 км. Среди первых в мире транспортных тоннелей-каналов заслуживают внимания построенные во Франции тоннель Мальпас па Лангедокском к тоннель па Сен-Кентенском каналах. Тоннель Мальпас длиной 157 и ьлл построен в течение 1679—1681 гг. в твердой скале, выработка кото- Р°и была осуществлена с использованием механических паровых удар- иков. Тоннель Травкуа, расположенный на расстоянии около 130 км Северо-востоку от Парижа, был проложен в XVIII в. в слабых песча- ь'х грунтах, причем здесь впервые применялась деревянная арочная °нструКция для поддержания потолка выработки при проходке. ,. 9Реди первых тоннелей Англии упоминается тоннель длиной 1,6 км. 67). сооружение которого приписывается строителю канала Бридж-
Уотер Джемсу Бриндлэю, Однако первым тоннелем, о котором упоминается в официальных английских источниках, является тоннель Хэр- кастль, построенный в течение 1766—1777 гг. на большом канале Трунк для соединения рек Трент и Мереей. Тоннель имеет в длину около 2,5 км при сравнительно небольшом поперечном сечении 2,74X3,66 м В 1824 г. параллельно этому тоннелю Томасом Тельфордом был'построен второй, более просторный тоннель. Среди первых английских железнодорожных тоннелей заслуживают внимания: тоннель Бокс Хилл длиной около 3 км, построенный Брюн- нелем в различных грунтах (глина, известняки, супесь) и стоивший Жизни сотням рабочих; тоннель Кильсби длиной около 2,5 км, построенный Р. Стефенсоном на железной дороге Лондон—Бирминга.м, и наконец, три тоннеля (на Манчестерской, Бирмингамской и Шеффилдской железных дорогах) каждый длиной 4,8 км, сооруженные в 1830 г. В 1843 г., после многократных попыток, длившихся в течение 40 лет, под р. Темзой в Лондоне Брюннелем был проложен первый подводный тоннель длиной 3,66 км. На строительстве этого тоннеля он впервые применил проходческий металлический щит весом 120 г с 36 перегородками, который был им запатентован в 1818 г. При постройке метрополитена в Москве обнаружен ряд подземных •сооружений, имевших, очевидно, оборонное значение. Такие же подземные сооружения найдены при раскопках в Новгороде и других городах. Так, в Новгороде при раскопках на участке между кремлевской стеной и Софийской звонницей были открыты три подземные камеры, соединенные с новгородской крепостью и служившие, вероятно, военным целям. Сохранившаяся лучше других самая большая южная камера имеет размеры в плане 4,48X4,45 м и наибольшую высоту 5,65 м. Массивные стены камеры, выложенные из плитного камня вперемежку с кирпичом; имеют толщину 1,6 м. Камера покрыта коробовым кирпичным оводом. В ней устроены два дверных проема шириной 1,7 и высотой 2,0 м. Один из них ведет во вторую камеру, а другой — в подземный ход к звоннице. Стены камеры были покрыты штукатуркой, частично сохранившейся. Строительство камеры относится к XVI в., т. е. времени сооружения Софийской звонницы. Изобретение в середине XIX в. нитроглицерина и применение его для взрывных работ, а также изобретение проходческого щита создали резкий поворот в истории техники и обусловили технический прогресс подземного строительства. Таким образом, в середине XIX в. строители подземных сооружении располагали тоннельным механизированным оборудованием для производства работ. Необходимость в сооружении тоннелей вызывалась главным образом наличием на трассах прокладываемых путей естественных препятствий, обход которых представлял большие затруднения и требовал зна- чительной затраты средств. Развитие транспортной сети в XVII' и XIX вв. привело к дальнейшему развитию тоннельного строительства-^ Из построенных в XIX и начале XX вв. значительных тоннелей можно отметить: тоннель Мон-Сени в Альпах протяжением 12,8 кМ A857- 1871). Сен-Готардский тоннель протяжением 14,98 км A872- 1881), Симплонский железнодорожный тоннель через Альпы протяжением 19,73 км A895—1906). Первыми железнодорожными тоннелями, построенными в России, были два тоннеля на Варшавской железной дороге A859—1862)- Б 1890 г. был построен Сурамский тоннель на Кавказе протяжением 4 км, принадлежащий к числу крупнейших тоннелей России.
б) Рис. 12. Механизированный шит Ленметростроя о-вид щита со стороны забоя; б-продольный разрез щита; / водило,:' фрезы; Л-главный пял; ¥ ковшовое кольцо; 5 одиночный резец; в-ковш; 7-дочкрат для передвижения щита; «-бункер-течка; S-конвсйер-, /О-элсктродвш атель; И- руки эректора; /2-захваты; U -опорное кольцо; М-обо- /5ножевое кольцо р, р лочка; /5—ножевое кольцо
Наряду с сооружением горных железнодорожных тоннелей широко развивалось строительство тоннелей специального назначения, как, например, судоходных, коммунальных и т. -п. Среди подземных сооружений Советского Союза одно из первых мест по масштабам и технике работ занимает строительство метрополитена Передовой лабораторией подземного строительства явилось сооружение Московского метрополитена. Опыт московских метростроевцев с успехом перенесен на многие отечественные стройки, в том числе на строительство Ленинградского и Киевского метрополитенов, строительство тоннельного участка главного оросительного канала на Волго-Донском судоходном канале им. В. И. Ленина и т. д. Основной метод работы в отечественном метростроении — щитовой заключающийся в разработке грунта под защитой мощной стальной крепи — так называемого проходческого щита (рис. 12). Разработка ведется в передней, ножевой, части; в задней, хвостовой, части помещается специальный механизм — эректор — для монтажа сборной обделки тоннеля и механизмы передвижки щита. Передвижка щита производится при помощи мощных гидравлических домкратов. В конструкцию щита входит скребковый погрузчик, при помощи которого порода грузится на вагонетки, поднимаемые на поверхность с помощью клети. Для погрузки породы в "вагонетки применяется также транспортер. Щитовой метод проходки не требует крепей, как это имеет место при горном способе, что обусловливает полную безопасность работы. Разработка породы ведется под прикрытием щита специальными электрическими или пневматическими машинами, среди которых широко применяются ковшовая электрическая машина ЭПМ-1 производительностью 25 м3 грунта в час и пневматическая механическая лопата ПМЛ производительностью 10 м3/час. Щитовой метод проходки с механизированной разработкой и отвозкой 'породы позволили довести механизацию работ до 80—85%. В целях дальнейшего совершенствования техники подземного строительства отечественной промышленностью освоены и выпущены новые конструкции механизированных щитов с режущими и убирающими устройствами, полностью заменяющими тяжелый труд проходчиков, в том числе: механизированный щит-экскаватор системы Волкова, механизированный щит Каханова и Казанского, механизированный шит М-3 и др. Несмотря на грандиозность этих машин, превышающих в 3 раза по своему диаметру обычным механизированный щит, работой такой машины, производящей резку и уборку грунта, а также установку сборной облицовки тоннеля, управляет один механик. Однако и эти передовые решения не останавливают дальнейших исканий новых, еще более совершенных конструкций машин и приемов разработки тоннелей метрополитена. Одним из таких решений является разработка при помощи железобетонной кессонной секции, в которую вдвигаются проходческие щиты. Для устройства гидроизоляции тоннелей применяются новые видь материалов, как например металлоизол (на алюминиевой основе^ расширяющийся цемент .и т. п. Строительство метрополитена в СССР характеризуется широким использованием новейших достижений передовой советской техники, что обеспечивает непрерывный рост и совершенствование производства в области подземного строительства. Так, например, применение искус' сгвенного замораживания грунтов позволяет вести работы в самы* сложных геологических условиях; предложенный проф. В. Л. Маков-
кИм способ бурения скважин дйа- трОм 6 м расширяет .возможности ' роходки шахт бурением; значи- рдъное распространение получило т " дложенное акад. П. Л. Ребинде- ом бурение с понизителями твер- сти, что повышает производительность' труда; использование кумулятивных "зарядов позволяет осуществлять направленные взрывы и т. д. Наряду с использованием машин агрегатов в строительстве метрополитенов широкое применение находит так называемая малая механизация в виде различных ручных инструментов и приспособлений. Все это вместе взятое позволило советским строителям метрополитена значительно превзойти по темпам работы зарубежных строителей. Так, если в Берлине линия метрополитена протяжением 10 км строилась в течение 10 лет, соответственно в Токио — 4 км — 7 лет и в Нью- Йорке — 20 км — 7 лет, то первая очередь Московского метрополитена протяженностью 11,6 км сооружена за 2 года. При этом следует подчеркнуть, что 85% работ было выполнено за .второй год строительства. Снижение трудоемкости, которой добились советские метростроители, выразилось сокращением затрат труда на 1 пог. м тоннеля с 144 до 35 чел.-час. Запроектированная для 4-й очереди строительства Московского метрополитена норма разработки 1 пог. м тоннеля составляет 25 чел.-час. Дальнейшее развитие тоннельной техники, основании на практике последних лет, с°гатой внедрением новых систем и ПеРедовых методов производства п?.3емных 'Раб°т, должно пойти по возведения самых разнообраз- тоннельных сооружений. Так, стать реальным строитель- судоходных тоннелей в райо- Кавказа, Урала и Восточной иРи. В задачу советских строителе,", входит развивать дальше тон- и Льиое искусство, находить смелые ПГ1°Р'Инальные решения в области п"ктирования и сооружения под- тоннельного строительства. -■■*, 11%! я &3 о 5 к s «о ||| та £ >. И! 5 = ■- lif S "<=• ■Z, CLUJ в gb О о О It! sal. о. 3 о ш 5 к I 2? пРоект
Гл а в а пятая РАЗВИТИЕ ТЕХНИКИ ПРОИЗВОДСТВА ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ В XX ВЕКЕ В первой половине XX в. техника производства земляных работ, кац и всего строительного дела, прошла большой путь развития. Особенно это ощутимо в СССР, где грандиозные масштабы строительства наряду с увеличением сложности и крупности возводимых зданий и сооружений потребовали совершенствования организации и производства работ, на- правленных на рост темпов, сокращение сроков, повышение качества и снижение стоимости строительства. Выполнение этих задач сопровождалось непрерывным техническим прогрессом, важнейшим элементом которого в земляных работах явилась механизация. В первые годы Советской власти, когда выпуск отечественных землеройных машин еще не был освоен, положение с механизацией земляных работ изменялось весьма медленно, вследствие чего основной объем земляных работ выполнялся ручным способом. Развернувшееся в годы первых двух пятилеток огромное промышленное строительство потребовало выполнения весьма больших объемов земляных работ. Так, на строительстве Магнитогорского металлургического комбината общий объем разработанного грунта составил 11, а Тагильского— 17 млн. м3. Выполнение таких больших объемов работ в короткие сроки стало возможным благодаря механизации земляных работ, основу которой составляли землеройные машины и в первую очередь экскаваторы. Одним из первых заводов, начавших серийный выпуск экскаваторов, был Кировский завод, который с 1931 по 1941 гг. выпустил 2 654 машины. В 1932 г. началось изготовление первых полууниверсальных гусеничных экскаваторов с ковшом емкостью 1,5 м3. В том же году московский завод «Красный металлист» приступил к производству многоковшовых экскаваторов для карьерных работ. В 1933 г. заводы Кунгурский и «Машиностроитель» освоили изготовление первых гусеничных экскаваторов с ковшом емкостью 0,35 м3, ставших широко известными под названием «комсомолец». В 1934 г. Ковровсжин завод освоил серийное производство гусеничных паровых полууниверсальных экскаваторов с ковшом емкостью 1,5 м3, а с 1937 г. начал серийный выпуск дизельных универсальных гусеничных экскаваторов с ковшом емкостью 0,5 м3. Наконец. Уральский завод тяжелого машиностроения (Уралмашзавод) организовал в 1936 г. производство электрических многомоторных экскаваторов на гусеничном ходу с ковшом емкостью 3 м3. Расширенное производство землеройных машин дало возможность к концу второго пятилетия поднять уровень механизации земляных Г" бот до 48% против 3% в 1910—1916 гг. В 1936 г. появились первые отечественные саморазгружаюшиес* двухосные вагоны (думпкары) грузоподъемностью 20 г,*что позволил^ организовать на ряде строек рельсовую откатку грунта с механизир° ванной выгрузкой его в отвал. Наряду с этим широкое применение н^ транспортировке грунта начали получать грузовые автомобили-са*10 свалы. В последующие годы парк строительных машин и механизмов nOJ полнялся более совершенными образцами, имеющими повышеннУ производительность и экономичность. При этом темпы пополнен» парка новыми машинами непрерывно возрастали (табл. 7). л
Рост парка строительных^»™ в штуках Скреперы Таблица 7 Бульдозеры 750 3000 20 588 37 000 ьных машин дало возможность земляных работ до 90,3% против Рис. 14. Экскаватор Э-304 с ковшом емкостью 0,3 *• Особенно высокий уровень механизации достигнут «a технических строительствах, где земляные работы пр ностью механизированы. г-тппитрльной техники уве- Наряду с ростом количества выпусками ^ительно»^ «^ личивапась и номенклатура машин. 1ак, если^в д ковшовые экс- прсител заводы Советского Союза изготовляли од.юко ^^ Лесном ходу, причем для работы на слаб^ 'РУ1^^ емкостью Щшшшшт
я Э-352 с ковшом емкостью 0,25 ж3 выпускаются экскаваторы с ц^ емкостью 0,3 м3 .на гусеничном и пневмоколесном ходу с унифицировал, ным верхним строением (рис 14). Экскаваторы Э-505 с ковшом ем" костью 0,5 л3 заменены машинами с ковшом емкостью 0,65 мъ (рис 15\ Эти экскаваторы, переоборудованные на кран, работают с понижен" ными скоростями при подъеме и опускании грузов, а также повороц* платформы, что имеет большое значение при производстве монтажных работ. Между двигателем и рабочим механизмом экскаватора установлен турбо-трансформатор, обеспечивающий более плавную работу всех механизмов и предохраняющий их от поломки в случае внезапной остановки ковша при встрече с препятствиями. Кабина экскаватор, щика герметически отделена от машинного отделения и оборуд0. •вана вентиляцией, а гидравлическое управление заменено более легким пневматическим. Успехи достигнутые в области освоения новых, более совершенных моделей одноковшовых экскаваторов, видны из табл. 8. В конце четвертой пятилетки в Советском Союзе началось изготовление электрических экска- 1ваторовндраглайнов ЭШ-14/65 на, шагающем ходу с ковшом емко-, ■стью 14 м3 и стрелой длиной 65 .к (рис. 16). Эта машина высотой ъ пятиэтажный дом и весом 1 180 г опирается на круглую •стальную раму диаметром 14 .«, благодаря чему давление, .передаваемое ею на грунт, составляет 0,8 кг/см2, т. е. немного больше, чем Давление ноги человека. Экскаватор оборудован электрическим управлением и шагаюшим ходом в виде специальных лыж, имеющих длину 16 м и ширину 2,5 .«• Подъем экскаватора на лыжах производится при помощи гидравлических домкратов и насосных установок с рабочим давлением 170 ати. Таблица 8 Сравнительные производственно-технические характеристики экскаваторов, ^ оборудованных прямой лопатой, с емкостью ковша 0,5—0,6 м3 и 0,025—0,35 м Рис. 15. Экскаватор Э-652 с ковшом емкостью 0,65 м* Характеристик! «кскаватороз Ем к есть ковша Рабочий вес Мощность двигателя . . . Удельная производительность: на 1 m веса машины . . . на 1 л. с. мощности двигателя . . . Удельный вес на 1 м* емкости , ковша. . . Единица измерения m Л. с. мъ1час ш т Типы экскаваторов ЛК-0.5А A938) 0,5 25,9 65 4,3 1.73 51,8 Э-505А A947) 0,5 20,5 93 6.2 1.38 41 Э-652 A956) 0.6 17,5 54 8,8 2,85 29 „комсомолец" A933) 0,35 13,5 32,5 4.4 1,84 39 ; Э-252 A949) 0,25 9,8 37 6.1 1,7 37,5 Э-302 A9571 0,3 9,6 37 7£ 2 32
flO приводятся в движение двумя электродвигателями мощностью 260 кет каждый. Длина «шага» машины 2 м, а скорость передвиже- Рис. 16. Шагающий экскаватор ЭШ 14-65 13- 16— монтажная лебедка; 17—прожекторы питающий механизм; /8- опоры мостового крана; -кабина управления Ряс. 17. Экскаватор Э-153 на базе трактора «Беларусь» иия 200 м/час. На экскаваторе установлены 48 электродвигателей общей МоШностью 7 500 кет. Глубина черпания достигает 40, а высота отвала гРУнта 28 м. Средняя производительность во время работы на Волго- Донстрое составила 465, а в отдельных случаях 650 м3/час. Экскаватпмл Эт°го типа применяются для .разработки больших сосредоточенных мае-
^ сивов грунта (судоходные каналы, открытые угольные разработку «' т. д.). Для механизации малых и рассредоточенных объемов земляных ра. бот в последние годы на базе трактора «Беларусь» создан экскаватор Э-153 (рис. 17) с прямой и обратной лопатой емкостью 0,15 м3, а также со сменным оборудованием: отвалом-планировщиком, буром для отрывки ям диаметром 0,4 м и глубиной до 1 м, оборудованием для рытья траншей шириной 0,2—0,4 м и глубиной до 1,2 м. Все рабочие движения машины осуществляются с помощью гидравлического привода, что обеспечивает бесстуленчатость изменения скорости машины в интервалах 6—330 м/час. Кроме навесного бура к трактору «Беларусь», для механизации работ по отрывке ям под опоры линий электропередачи и т. п. создан ря,д специальных бурильных машин. Так, на базе автомобиля ЗИЛ-5 создана машина АВБ-5 для бурения ям диаметром 350—500 мм и глубиной др 3—5 м; на базе автомобиля ГАЗ-67 — бурильная машина с гидроприводом БКГМ-АН; на базе автомобиля повышенной проходимости ГАЗ-63 — гидравлическая бурильная машина БКСМ-АН-63; на базе быстроходных гусеничных тракторов — машины БИ-8 и БИ-9 с диаметром бурения 400- -700 мм при глубине 1,7—2,1 м и др. Большинство бурильных машин имеет также крановое оборудование для производства монтажных работ при установке столбов и опор. Наряду с одноковшовыми экскаваторами отечественной промышленностью освоено производство многоковшовых экскаваторов, предназначаемых как для поперечной, так и для продольной отрывки траншей. Для рыхления мерзлых грунтов выпускается сменное оборудование к экскаваторам с ковшом емкостью 0,25 и 0,5 м3 в виде дизель-молотов с весом ударной части 600 и 1200 кг (рис. 18). Выпуск отечественными заводами тракторов КД-35, ДТ-54 и С-ЮО позволил организовать изготовление прицепных тракторных лопат (скреперов) емкостью 1,5; 2,25 и 6,5 мъ на пневмоколесном ходу. В настоящее время в связи с появлением новых тракторов с двигателями 140 и 250 л. с. осваивается выпуск тракторных скреперов с ковшами емкостью 10—12, 15—18 и 25 м3, а также мощных бульдозеров (рис. 20). Для механизации уплотнения отсыпанного и спланированного грунта освоено производство прицепных к тракторам катков весом 10, 25 и 40 г на 'пневмоколесном ходу производительностью 1000 м3/час. Большое значение для развития механизации земляных работ имеет выпуск автосамосвалов грузоподъемностью 5, 10 и 25 г, а также тракторных саморазгружающихся прицепов емкостью 12 м3. В настоящее время грузоподъемность автомобилей-самосвалов для перевозки грунта повышается до 40 т. В послевоенные годы было организовано производство одноковШО' вы.х погрузчиков на пневмоколесном ходу грузоподъемностью 0,75; 2,э. 3,5 и 9 г со сменным рабочим оборудованием, а также одноковшовый погрузчиков на базе трактора С-80 и многоковшовых погрузчиков с от •вальными транспортерами. В 1957 г. заводы приступили к выпуску универсальных одноковШО^ вых погрузчиков с гидроприводом грузоподъемностью 1 г на пневМО' ■колесном ходу со сменным оборудованием грейфера, обратной лопат» .ножа для планировки и др. Таким образом, в процессе осуществления постоянно растущих обт>е' mor строительных, а в том числе и земляных работ, строители получи»1" первоклассные машины и оборудование для механизированной разр2'
каваторы, землесосы, автосамосвалы, бульдозеры (рис. 19), катки и другие высокопроизводительные машины. Рис. 18. Экскаватор с оборудованием в виде дизель-молота на стреле прямой лопаты /—клин; 2—направляющая штанга; 3—оголовок дизель-молота; 4—захватв 5—канат для подвески молота; б—седло, через которое проходит направляющая штанга; 7- канат, запасованныи на поремном барабане экскаватора Наличие такой разнообразной машинной техники позволяет использовать ее для осуществления комплексной механизации земляных работ, т. е. тамой механизации, при которой все основные рабочие процессы, охватывающие разработку грунтов, их транспортировку, укладку в насыпь и планировку, выполняются при помощи комплекта машин или механизмов, подобранных и взаимоувязанных между собой по производительности и ве- Дущим параметрам. В составе Этого комплекта машин веду- ИНа у является землеройная ма- Рис. 19. Бульдозер (Д-275) на тракторе 140 л. с. выполняющая основ- Работу всего комплекса механизированного процесса и определяю-- потребную организацию производства работ, производительность аЖдой отдельной машины комплекта и темпы ведения работ. Комплексная механизация требует, чтобы в результате работы машин и механизмов была достигнута наивысшая производительность труда при наилуч- Ших показателях использования машин и наименьшей стоимости строи- тельных работ.
В зарубежной практике строительства применяется ряд машин дЛя выполнения небольших объемов земляных работ, как, например, профи, лировка обочин дорог, устройство кюветов и пр. К таким машинам отно. сятся различного рода бульдозеры, а также погрузчики и самосвалы малой грузоподъемности (емкостью кузова от 0,28 до 1 мъ), которые используются не только на земляных, но и на других работах. Основное требование, предъявляемое к таким машинам, заключается в большой мобильности и в простоте управления. Для достижения высокой маневренности большинство машин малой механизации выпускается ца колесах с пневматическими шинами, а легкие бульдозеры — на резиновых гусеницах. Так, выпускаемый промышленностью США бульдозер «Майти-Мауз» весом 410 кг с бензиновым двигателем мощностью 6 л. с находит применение на работах по выравниванию дна канав, на уборке снега с дорожных покрытий и т. п. Германской Федеративной Республикой освоен выпуск саморазгру. жаюшегося самосвала-бульдозера системы Карнор, который оборудован двухцилиндровым дизелем мощностью 10 л. с. и резиновыми гусеницами шириной 15 см. Вес машины составляет 1,4 т, а тяговое усилие равно 725 кг. В Англии выпускаются легкие бульдозеры на базе трактора Фергюсстн. Прямоугольная рама бульдозера трубчатого сече.ния охватывает трактор, опираясь на поперечную балку его шасси. Впереди бульдозера помещен отвал, а позади — коробка противовеса, что обеспечивает бесперебойную работу на неровных площадках или в грунтах различной плотности. Кроме того, эффективность конструкции увеличивается вследствие равномерного распределения нагрузки, когда нагрузка от противовеса уравновешивается нагрузкой спереди при копании, что в значительной степени облегчает работу двигателя. Применение указанных и ряда других механизмов позволяет сокращать число процессов, выполняемых еще немеханизированными, ручными способами при производстве земляных работ. Следует отметить, что в последние годы в некоторых зарубежных странах выпускаются экскаваторы и другие землеройные машины с. весьма большой производительностью. Так, в США «Марион пауэр шовел компани» изготовила экскаватор высотой 48 м, весом оката 2 500 т, с ковшом емкостью 45 jw3 (80 г). Наряду с отрывкой грунта землеройными машинами в СССР и зарубежных странах широкое распространение получила гидромеханизация, обеспечивающая весь комплекс производства землялых работ, связанных с разработкой грунта, его транспортировкой и укладкой. Основными машинами, применяемыми при этом способе работ, являются гидромониторы и землесосы. Принцип действия гидромонитора основан на размыве грунта струей воды, а землесоса—на всасывании разжиженного грунта (пульпы) с помощью мощного центробежного насоса. ■Впервые в отечественной практике способ разрыхления грунта при помощи водяной струи был применен в первой половине XIX в. на золотых приисках в Сибири. Использованный для этой цели механизм, названный водометом и описанный в 1836 г. инженером П. П. Мельниковым, и послужил прототипом современного гидромонитора. Однако в дореволюционное время способ размыва грунтов струей воды не нашел широкого применения. В США такой способ разработки грунта был применен в первой половине XIX в. в горнорудной промышленности. Современный гидромонитор представляет собой судно или понтон с мощными силовыми установками, в носовой части которого ниже ватер-
йНЙи выведено 'несколько Трубок (сопел), выбрасывающих струи воды „ очень сильным давлением. Наиболее широкое применение гидромо- 11 тОры такого типа находят при разработке речных перекатов, каналов й т п. Некоторые типы гидромониторов применяются для разработки вольных пластов как открытым, так и закрытым способом (гидро- 'пахты), а также в карьерах при добыче строительных материалов и т. п. Основной недостаток гидромониторов состоит в том, что размываемый ми грунт не отбрасывается достаточно далеко, а отлагается вблизи места работ. Землесосы, впервые появившиеся во Франции в конце XIX в., вскоре .олучили широкое применение во многих странах. Они, как и много- че'рпаковые земснаряды, использовались на дноуглубительных работах в портах, на реках и каналах и преимущественно на несвязных грунтах, способных легко размешиваться с водой (ил, песок). Впоследствии, когда землесосы стали оборудоваться специальными разрыхлительными устройствами, они начали применяться для разработки глинистых и других плотных грунтов. Современные землесосы, так же как и много- черпаковые земснаряды, могут разрабатывать грунт на глубине до 12 м и более. В 1921 г. гидромеханизация по указанию В. И. Ленина была применена инж. Р. Э. Клаосоном на торфяных разработках под Москвой. Б дальнейшем этот способ получил широкое применение на строительстве .при производстве земляных работ. Первыми стройками, где разработка грунта велась с помощью гидромеханизации, были: Нива.строй A927), Днепроетрой A929—1932) « Азовстальстрой A933—1934), причем на Днепрострое этим способом было разработано 700 тыс. м3 грунта, а на Азовстальстрое произведены большие планировочные работы. В 1932—1937 гг. на строительстве канала им. Москвы способом гидромеханизации было выполнено около 11 млн. м3 земляных работ. Прогрессивные методы гидромеханизации резко -снизили трудоемкость и себестоимость работ, облегчили труд и создали условия для значительного ускорения темпов строительства. В июле 1947 г. Совет Министров СССР специальным постановлением обязал все министерства широко внедрять гидромеханизацию в производство земляных и горных работ, указав .при этом на особую эффективность этого способа ведения работ. Объем земляных работ, выполняемых при помощи гидромеханизации, в последние годы непрерывно увеличивается. Например, при постройке Волго-Донского судоходного канала имени В. И. Ленина в течение двух лет до 48 млн. м3 земляных работ было выполнено различными способами гидромеханизации. На строительстве Куйбышевского ^идроузла объем земляных работ, выполненных гидромеханизацией, достиг 60%, а на Волгоградском —около 84% (в основном за счет намыва гРандиозной земляной плотины). ^ В настоящее время основными средствами гидромеханизации земля- ' ix Работ являются землесосы. Что же касается гидромониторов, то "и обычно выполняют различные вспомогательные операции. Так, на гй?°ИТельстпе Волго-Донского канала землесосами выполнено 97% дР°механизированных работ и лишь 3% гидромониторами. Отечественная техника гидромеханизации постоянно растет и совер- нствуется. Если недавно основными снарядами гидромеханизации ^УЖили маломощные.землесосы типа 8-НЗ, 10-НЗ и 12-НЗ производи- -чьностью от 45 до 80 м3 грунта в час, то на строительстве Куйбышев- 100П° И В°лгогРадского гидроузлов применялись землесосы модели 80 производительностью до 1200 м3/час.
Землесос модели 1000-80 (рис. 20) состоит из всасывающего ства с разрыхлителем, папильонажных устройств со свайным ход0л вспомогательных насосов, вспомогательных грузоподъемных устройств' Рис. 20. Плавучий землесосный снаряд (земснаряд) /—отводный забой; 2 надводный забой; 3—фреза; 4—рама разрыхлителя, 5—всасывающий трубопровод; 6— вал; 7—электродвигатель, приводящий в движение фрезу; 8— пяпнльо- нажиые тросы с якорями; 9—лебедка; 10—стрела разрыхлителя; // -землесос (центробежный насос специальной конструкции); /2—электродвигатель землесоса; 13- -напорный трубопровод; 16—плавучий пульпопровод: П—понтоны. 14—свайиый аппарат; 15—опорные сван; ■■■■"'« Рис. 21. Общий вид металлической эстакады со смонтированным пульлоп р оводом ■корпуса, напорного пульпопровода, электрических устройств и управления. В последние годы в СССР создан новый сборно-разборный землес»0' ный снаряд П-66 конструкции инженера В. А. Мороза с принудительны^ питанием всаса. Вместо обычного разрыхлителя фрезерного типа т^
яовлено роторно-ковшогаое устройство, которое разрыхляет грунт в забое и питает им всас землесоса через специальный бункер, вмонтирован- ый внутрь ротора. Наряду с обычными папильонажными лебедками снаряде П-66 применен напорный свайный ход, надежно обеспечи- В непрерывный контакт разрыхлителыю-заборного устройства Рис. 22. Безэстакадный намыв грунта. Работа трубопроводов в момент наращивания забоем. Технология намыва земляных сооружении, и особенно в гидротехническом строительстве, где около 60% всего объема грунта, разрабатываемого с помощью гидромеханизации, составляет намыв, является одним яз решающих вопросов в области совершенствования способа гидромеханизации. В 1951—1952 гг. группа работников треста Гидромеханизация Министерства электростанций СССР под руководством инж. В. А. Платонова, вместо эстакадного способа (рис. 21), разработала и внедрила безэстакадный торцовый способ намыва, позволяющий полностью механизировать производство работ 'на картах и значительно сократить потребность .в рабочей силе и лесных материалах. Наращивание 'И разборка труб при таком способе намыва осуществляются краном на широком гусеничном ходу при непрерывной подаче пульпы, т. е. без остановки работы земснаряда (рис. 22). Это достигается применением специальной конструкции конусного соединения труб. В случае намыва гравелисто-песчаных грунтов трубы можно перекладывать при помощи обычных кранов на гусеничном ходу грузоподъемностью 3 г или экскаваторов с ковшом 0,5 ,и3. Для той же цели при намыве песчаных грунтов наиболее пригодными являются торфяные экскаваторы ТЭ-2М. Обвалование выполняется при помощи бульдозеров, одноковшовых экскаваторов, оборудованных драглайном или грейфером, а также многоковшовых экскаваторов поперечного черпания в перерывах между перекладками труб. В 1954—1955 гг. безэстакадный торцовый способ был освоен при на- N0 СОоРУжении из мелкозернистых песков земснарядами 1000-80 и U-60 на строительстве Куйбышевского гидроузла, с делением расхода ^мснарядов 1000-80 на два торцовых выпуска диаметром 600 мм и на олгоградском гидроузле с расходом земснаряда 500-60 через один тор- Цовый выпуск. ^ Безэстакадный способ намыва был применен также при сооружении. ■^'Ингечаур-ской плотины на р. Куре, являющейся одной из самых вы- °ких в ми.ре намывных плотин. Высота плотины составляет 80,5 м, дли- а "о гребню 1540 м и ширина по основанию 520 м. Для возведения плотины была организована разработка двух основ- х карьеров: верхнего — в зоне затопления — земснарядами типа °'4О с подачей и укладкой грунта в тело плотины гидромеханизирован- а
ным способом и нижнего — экскаваторами с подачей грунта железнодорожным транспортом до приплотинного узла, затем с помощью бун. керного и гидромониторного устройства стационарными землесосами—, ■непосредственно на плотину. На нижнем карьере было сосредоточено 19 шагающих экскаваторов-драглайнов типа ЭШ с ковшом 1,91 ж3 и 3 механические лопаты СЭ-3. На этой стройке впервые в отечественной практике в большом объеме была применена разработка шагающими экскаваторами гравелистых грунтов из-под воды с погрузкой на думпкары. Основным звеном в комплексе возведения плотины являлся •приплотинный узел, имевший назначение принять с карьера грунт .и в виде пульпы подать его в намеченное место. Этот узел включал: насосную станцию на 4 агрегата 20 Р-11 и 2 агрегата 20 НДС, 12 гидр0. мониторных стационарных установок, железобетонный полубункер- смеситель с подъемными железнодорожными путями, 6 стационарных землесосных станций с землесосами типа 20 Р-11 м дополнительно 5 пе- рекачных станций второго-четвертого подъемов, имеющих 14 агрегатов 20 Р-11. Производительность приплотинного узла составляла 550— 600 м3/час с ежесуточной укладкой до 20—22 тыс. м3. Намыв плотины производился без деления на карты слоями 15—20 см из 6—8 рабочих пульповодов, совершающих челночные движения на участках длиной до 400 м. Сброс воды из прудка осуществлялся самотеком в специально устроенные на оси плотины водосливные шандорные колодцы. Применение на сооружении Мингечаурской плотины безэстакадного способа намыва позволяло обеспечить сокращение рабочей силы на намыве, увеличить выработку, сэкономить 13 тыс. мъ леса и увеличить качественные показатели. Безэстакадный способ намыва в зимних условиях был применен на строительстве Куйбышевского гидроузла, где в русловую плотину и перемычки в течение двух зим A951 —1953) было намыто около 3 млн. мг грунта. При разработке забоев главное внимание обращалось на поддержание майны вокруг .работающего земснаряда. Практика показала эффективность отепления магистральных пульповодов снегам при их укладке на низких опорах._ Основным условием при производстве намыва в зимнее время является непрерывность укладки грунта при максимально возможной интенсивности подачи его земснарядом. Наиболее эффективным в зимних условиях оказался подводный намыв, которым в отличие от намыва в летних условиях в целях предотвращения замьша подплывающих льдин требует более тша- телыюй укладки грунта. При этом наилучшие результаты при намыве в зимнее время дают снаряды средней мощности модели 300-40. В целях дальнейшего распространения гидромеханизации земляных работ, отечественной промышленностью освоено изготовление плавучих землесосных снарядов производительностью до 1 500 м3/час, а такЖе землесосных снарядов на шагающем ходу, перевозимых на автоприцепах. Успехи в области производства в чрезвычайно короткие сроки больших объемов земляных работ были достигнуты в ряде случаев за счет применения взрывного способа разработки грунтов, который наше«п широкое применение еще в годы первых пятилеток при сооружении электростанций, судоходных и оросительных каналов, железных дороГ> промышленных предприятий и т. п. Раньше всех этот способ получил широкое применение в горной промышленности. Так, в 1936 г. на Урале
бпиз с. Коркино) с помощью .взрывов было выброшено 800 тыс. мъ унта- ^ дальнейшем к такому методу стали прибегать и в строи- 1ьстве. Так, например, в 1949 г. на строительстве одной электростан- 1 \\ с помощью массового взрыва было выброшено 240 тыс. мг грунта, 111 обеспечило вылолнение работ в течение 5 месяцев. Для сравнения 'Т/Кно отметить, что по составленному вначале варианту производства Мемляных работ при помощи двух имевшихся на строительстве экскава- 30зов требовалось около 20 месяцев. Взрывание грунта на выброс широко применяется при сооружении •отлованов, каналов, -выемок при вскрытии месторождений каменного к' *я руды, строительных материалов и т. и. Оно также применяется при :орЧ'свке пней, рыхлении мерзлого грунта и скальных пород. Так, при Строительстве Волго-Донского канала им. В. И. Ленина в чаше Цимлянского водохранилища при помощи взрыва за короткие сроки было уда- ieno около 150 тыс. пней диаметром до 3 м. Основой для разработки ряда методов ведения земляных работ в зимних условиях послужили многолетние исследования и изучение физико-механических свойств мерзлых грунтов, выполненных Н. А. Цы- товичем, М. И. Сумпиным и др. В настоящее время широко используются методы предохранения грунтов от промерзания, механизированного рыхления мерзлых грунтов, оттаивания горячей водой, пэром, электропрогрев при помощи электродов, токами высокой частоты, разработки грунтов путем взрыва и др. Совершенствование техники производства земляных работ в СССР происходит в соответствии с решениями XXI съезда КПСС по контрольным цифрам развития народного хозяйства СССР на 1959—1965 гг., которыми предусмотрено широкое внедрение новой техники на базе непрерывного развития технического прогресса, а также решениями июньского A959) Пленума ЦК КПСС, разработавшего важные мероприятия по практическому осуществлению исторических решений XXI съезда партии в области дальнейшего технического лрогресса во всех отраслях народного хозяйства. Самым важным и решающим средством технического 'Прогресса в земляных работах, без которого немыслимы высокие темпы дальнейшего роста производительности труда, является их комплексная механизация с последующим переходом на автоматизацию. Механизация и автоматизация производства имеют не только экономическое, но и огромное социальное значение. Комплексная механизация и автоматизация производственных процессов отвечают насущным Интересам трудящихся, облегчают и меняют характер труда, повышают его производительность и создают условия для сокращения продолжительности рабочего дня. -за семилетие A952—1959) уровень комплексной механизации на g"vVl™bix работах в городском строительстве поднялся с 62,7 до 88%. lJbO г. на строительстве (включая предприятия строительной инду- Рии) работало 33,6 тыс. экскаваторов, 37 тыс. бульдозеров; рост аРка машин позволил успешно выполнить увеличившийся объем зем- Ляных работ. аз ' ^ г' Лснин.градский совнархоз, осуществляя работу в области авт°МаТИЗации -строительства, изготовил и испытал опытные образцы П-Матических глубиномеров, используемых при экскавации земляных j, ""с- I лубиномер состоит из моста, в одно плечо .которого включены два Ременных сопротивления: от датчика длины троса и от датчика угла а ВоРота стрелы и экскаватора. В диагональ моста включен микро- ■ ПеР-метр, проградуированный в метрах и сантиметрах глубины вы-
емки, и усилитель с выходом на реле, включающим лампочку при до_ стижении заданной глубины. Точность выемки грунта составляет- it 10 см. Глубиномер для экскаватора с обратной лопатой состоит Из механической передачи перемещения стрелы экскаватора на движок шкалы, проградуированной в мет.рах и сантиметрах глубины копания. Применение глубиномеров при экскавации грунта сокращает ручную зачистку после работы экскаватора и одновременно увеличивает производительность землеройной машины и транспорта. Пути дальнейшего развития механизации и автоматизации земляных работ должны быть направлены на разработку и серийное производство самых разнообразных самоходных и мобильных землеройных мащИц в то.м числе и для выполнения различного рода мелких работ, как, например, подчистки котлованов и др.; разработку и выпуск автоматических приборов для определения глубины отрывки, центровки ковша при разгрузке; разработку мерзлого грунта и т. п.; приведение номенклатуры и количества машин в парке в полное соответствие с объемами различных работ и оптимальными методами их выполнения; создание новых типов машин и оборудования для автоматизации земляных работ; повышение производительности землеройных машин путем их систематической и своевременной модернизации, а также улучшение организации работ и эксплуатации машинного парка; разрешение ряда вопросов экономики, относящихся к показателям эффективности механизации и автоматизации земляных работ, в том числе создание научно обоснованной методики определения их экономической эффективности и выбора оптимальных вариантов с помощью применения электронных вычислительных машин. Решение этих вопросов будет способствовать ликвидации в текущем семилетии тяжелого ручного труда на земляных работах и успешному выполнению грандиозных задач в области промышленного и жилищного строительства, предусмотренных программой КПСС, принятой на XXII съезде Коммунистической партии Советского Союза. ЛИТЕРАТУРА В е л и к и н Б., Петербург—Москва. Из истории Октябрьской железной дороги, Гос. изд. «История фабрик и заводов», 1934. Воронин М. И., К истории изысканий и проектирования Петербурго-Москов- ской железной дороги, «Сборник Ленинградского ордена Ленина Института инженеров железнодорожного транспорта», вып. 143, Трансжелдориздат, М., 1952. Гаю Г., Записка о землечерпательных машинах, ч. I и II, «Журнал путей сообщения», кн. 32, тип Гл. упр. путей сообщ. и публичных зданий. Спб., 1835. Гумилевский Л., Железная дорога, Трансжелдориздат, М., 1950. Добровольский Н. Л., Комплексная механизация земляных работ в строительстве, М., 1955. К о н д р а т ч е и к о А. П., Ш у л ь г а В. Я., Расчетно-графический метод распределения земляных масс, «Труды Московского ордена Ленина института инженер0 железнодорожного транспорта», вып. 75, Трансжелдориздат, М., 1951. Мельников П. П., О железных дорогах, Спб., 1835. Тим оно в В. Е., Краткое обозрение исторического развития морского стро тельного дела, Спб., 1894. У род ков С. А., Нетербурго-Московская железная дорога. История строител ства, изд. ЛГУ, 1951. ,,„ Штукенберг А. И., Очерки сооружения и эксплуатации в первое время п колаевской железной дороги между Петербургом и Москвою, «Журнал Министерст путей сообщения», Спб., 1887, Ке 1, 4, 5, 9. Olgherdovitch M., Des chemins de fer russes Paris, 1859. Audiganne A., Les chemins de fer d'aujourd'hui et dans cent ans chez les peuples. Paris, 1858. Shedo Ferroti, Die Eisenbahnen in Russland. Dresden, 1858. I
РАЗВИТИЕ ФУНДАМЕНТОСТРОЕНИЯ Всякое сооружение имеет фундамент, который необходим для прочей и надежной установки сооружения на грунт (рис. 1). Опереть сооружение на видимую поверхность грунта в общем случае не всегда предъявляется возможным, так как .верхние его слои в большинстве случаев являются слабыми. Они повреждены дождевой и проточной водоп, расти- ельностью, замораживанием, а многие из них подвержены пучению. Р°ме того, до некоторой глубины может сказываться повреждение слу- ми причинами. Многовековой опыт и современная наука учат, что ь сооружения на грунт следует на некоторой глубине, где каче- грунта лучше и исключается возможность появления различных •"Учапностей. Между этой глубиной и внешней поверхностью оказы- ается промежуток, который и заполняется особой частью конструкции СооРужения, называемой фундаментом. q Идея возводить фундаменты возникла в глубочайшей древности. Днако неизвестно, как и при каких обстоятельствах это произошло. ^ЗВестно ЛИШЬ ТО. ЧТО ПИМГКИЙ СТРОИТеЛЬ И пигятрлк RuTnvnuii vuDnmS
фундамент как вполне сложившееся понятие. Это понятие, вьфажающ^ символ незыблемости и надежности, прочно вошло в жизненный обиход всех народов. Наука о фундаментостроении, являясь одной из ветвей строительной пауки, организовалась в XIX в. и широко развивалась в XX в. Она впитала достижения практики возведения фундаментов, усовершенствовала ее и .выработала рациональные приемы возведения фундаментов дЛя различных местных условий. Одновременно были изучены условия « выработаны положения и правила определения размеров фундаментов методика 'выбора глубины их заложения и пр. В то же время выяснилось, что в во.п,ро.сах изучения .грунтов, определении напряженного состояния основания и его деформаций имеется много специфических"осо- бенностей, и поэтому в XX в. выделились и развились самостоятельные науки — инженерная геология и механика грунтов. "| '• [ 2__ Таким образом, кроме выяснения ус- / TTj \ лавий и времени (возникновения фунда- f г \ ментов, в нашу задачу входит изучение / \ развития фундаментостроения. / > \ Фундамент как находящаяся в грунте ' ' часть конструкции сооружения невидим, Рис. 1. Схема фундамента ,и, чтобы с ним ознакомиться, а тем бо- вГ*фунд"мета^~°4-глубин:а3~затояге- Лее пР'0иЗГОеСТИ КаКИе-ЛИбо Измерения И ння (высота) фундамента исследования, необходимо воспользовать- ся чертежами, а если их нет —произвести раскопки. Эти обстоятельства вносят огромные затруднения з изучение фундаментостроения далекого прошлого. И эта трудность усиливается еще тем, что при раскопках можно лишь констатировать существующие формы фундамента, а не приемы его сооружения, выяснить которые без письменных источников, рисунков, преданий и т. п. совершенно невозможно. Чтобы построить фундамент, надо предварительно приготовить для него место, т. е. откопать котлован. При этом возникают проблемы борьбы с водой и укрепления его степ, в 'процессе разрешения которых вырабатываются различные приемы постройки, приобретаются навыки. Непрерывно прогрессирующая строительная техника вносит новые усовершенствования и при этом часто находит новые приемы, значительно облегчающие преодоление препятствий, которые лрежде представляли большие трудности. Раздел «Развитие фундаментостроения» по своему характеру является очень обширным. Он содержит множество подробностей и деталей в воде различных приемов постройки, методов проектирования, проблем использования материалов. Изучение каждого из этих вопрос"8 усложняется еще и тем, что при их рассмотрении необходимо учитывать влияние местных факторов, в том числе климата, хозяйственных особенностей местности, геологических условий и др. Многие из этих факторов рассматриваются в отдельности. Однако ограниченность объема книги обязывает принимать более общие разделения и некоторые, быть мо5КеТ условные, ограничения. Поэтому раздел состоит из трех глав: «ФунДа^ ментостроение с древнейших .времен до начала XVIII в.»; «Фундамент0' строение с XVIII в. до наших дней»; «Особенности фундаментостроения в СССР». Начало XVIII в. (принято в качестве рубежа потому, что в это вреМя начали появляться машины, паровые двигатели, механический транс'
порт и, что особенно важно для развития фундаментостроения,— железные дороги, для которых .потребовалось массовое строительство мо- "тов, водонапорных 'башен и других объектов с их сложными опорам-и и фундаментами. Особые трудности возникали 'при изложении первой главы. Ведь до пудов Витрувия никаких сведений о практике возведения фундаментов ет а то, что мы сейчас знаем, выявлено исторической наукой или ар- '•ео'логией в XIX и XX вв. Тем гболее нет каких-либо материалов для ыяспения основного вопроса — когда и в каких условиях возникла у че- човека мысль о необходимости сооружать фундамент. Для восстановления картин прошлого, если нет данных, должна помочь фантазия, научные догадки и ■умозаключения. К. Э. Циолковский говорил, что сначала неизбежно «дут мысль, фантазия, сказка. За ними шествует научный расчет. Этот путь справедлив как при поисках нового, так и при построении картин прошлого. Достаточно вспомнить пгутъ I'avKH при изучении жизни Земли и истории появления и развития фауны" и флоры на ней. Изучению -.прошлого фундаментостроения помогают история 'искусств, история архитектуры и особенно археология, в деятельности которой в XX в. имеется плановая целеустремленность, в особенности в археологии СССР. В этом отношении интересно вспомнить деятельность немецкого ученого археолога Генриха Шлимана A822— 1890). Увлекшись поэмами Гомера, он in-осетил упоминаемые в ней места ■л высказал предположение, что древняя Троя погребена в холме Гисар- лык, где и начал раскопки A870), увенчавшиеся полным успехом. Работы археологов позволили установить вид фундаментов греческих храмов, а позже и многих других сооружений, найденных в других странах. Однако для .прошлого, о котором нет письменных источников, только маучная догадка лоаволяет правильно истолковать сделанные находки. Следует отметить, что в ранний .период деятельности как истории искусств, так ра.вно архитектуры и археологии были обнаружены и изучены храмы, дворцы и крепости Греции, Рима и некоторых других стран. Что же касается жилых зданий и тем более их фундаментов, то о них имеется очень мало сведений. Это отчасти обусловливается тем, что в археологических экспедициях прошлого времени строители не принимали участия. Поэтому неудивительно, что для многих раскопанных и изученных сооружений мало или ничего не известно об их фундаментах. Кроме того, следует иметь в виду, что во второй половине XIX в. раскопки проводились в основном в античных странах и очень мало на территории России. Лишь в течение последних 30 лет в СССР произведены обширные и планомерные раскопки, позволяющие в недалеком будущем осветить многие вопросы строительства, в том числе и об устройстве Фундаментов. В этом смысле археология является могучим помощником "-фоителей в познавании прошлого, и это можно видеть на крупных ее Утехах, которые были, например, отмечены на строительстве Волжской ldC им. Ленина и Волжской ГЭС им. XXII съезда КПСС. Первым систематическим письменным трудом о строительном деле Прошлого является труд Витрувия, в котором содержатся сведения о ра- °°тах по возведению фундаментов его времени. Однако этот труд вскоре • °сле написания был затерян и лишь совершенно случайно в одной '13 библиотек была обнаружена A414) его копия, но рисунки к труду, Сланные автором, пропали бесследно. Труд получил широкую извест- '■ ость после издания его в Венеции A486). Имеются сведения, что в '°7 и в 1790 гг. он -переводился на русский язык, шричем второй перевод Ыл напечатан в 1797 г.
Несколько раньше .в Венеции были напечатаны «Десять книг о зод. честве», написанные Л. Альберти, и «Комментарии к Витрувию», принад. лежащие Д. Барбаро A456). Ими были изготовлены и рисунки взамен утраченных подлинных рисунков Витрувия. Труды Альберти и Барбар0 дают возможность видеть, что делалось в области фундаментостроения в первые века н. э. и в эпоху Возрождения. Вопросы дальнейшего строительства до конца XIX в. изложены в книгах Огюста Шаузи «История архитектуры», изданных в Париже A899), а также многих других авторов. Однако вопросы фундаментостроения освещены в них относительно поверхностно. Следует отметить, что подробной и всеобъемлющей истории фундаментост.роения пока еще нет, поэтому настоящий .раздел является первой попыткой восполнить этот очень важный пробел в науке о фундаментостроении. Г л а в а .первая ФУНДАМЕНТОСТРОЕНИЕ С ДРЕВНЕЙШИХ ВРЕМЕН ДО НАЧАЛА XVIII ВЕКА § 1. ДРЕВНЕЙШИЕ ФУНДАМЕНТЫ То, что сейчас известно о фундаментостроении, или, вернее, о том, ка.к устраивал древний человек фундаменты своих сооружений, .выяснилось из археологических раскопок. Европейские путешественники, посещавшие страны Африки, Азии и Америки, оставили свои записки, но в них описано лишь то, что им удалось увидеть, .и, конечно, трудно представить себе, что они могли видеть фундаменты. Однако такие записи ^появились относительно недавно, и поэтому высказывание Витрувия о том, что древний человек, обитавший в пещерах и лесах, стал переходить к строительству для себя жилищ и, совершенствуя их, научился строить дома на фундаментах, может быть, является первой записью, где говорится о фундаментах. Обитая .в пещерах, древний человек видел, что скалы являются твердой опорой для лежащих на них предметов. Отсюда могла возникнуть мысль, что для .надежности сооружений, надо устанавливать их на скалу- Это и было обнаружено в древних сооружениях Египта и Индии, где путешественники, увидевшие колонны и пьедесталы, установленные непосредственно на скалу, говорили, что они как бы вырастают из скалы, наподобие, например, колонн известного храма Хиона в Карнаке A535г. до н. э.). Огромные храмы в Египте, стены и колонны которых поставлены на каменное основание, хорошо сохранились до наших дней и поД" тверждают высказанное предположение. Идея располагать сооружения на скале особенно ярко выражена в сохранившемся до наших дней памятнике дрезнефиникийского зоД' чества — храме в Амрите (Сирия). Горизонтальная площадка края* (рис. 2) в виде прямоугольника размерами 55X48 м вырублена я» склоне скалы, состоящей из известкового туфа. Посредине площадки из этой же скалы высечен постамент высотой 3 м. длиной и ши-риной Л;
it. На верхней плоскости постамента сооружен храм из огромных плит, образующих стены и крышу. природных пещерах первобытный человек мог заметить, что на их под слоем мягкого грунта залегает такая же твердая скала и лишь откопать этот грунт, как непременно можно встретить хорошее основание. Потом .он обнаружил, что и (вне пещеры /под мягким грун- Ojj или под осыпями часто также залегает надежная скала. Отсюда человек мог сделать вывод о том, что для того, чтобы поставить стены „колонны здания на эту скалу, надо откопать мягкий грунт и соответственно добавить некоторое количество камня (кладки), с тем чтобы сооружение имело нужный уровень пола. Это заполнение промежутка оТ поверхности расчищенной скалы до уровня предполагаемого пола, возможно, и послужило прообразом будущего фундамента. Рис. 2. Постамент древнего храма в Амрнте, высеченный нз скалы Изучая древние греческие храмы, археологи установили, что их стены и колонны имеют фундаменты, опертые на скалу (для чего верхний рыхлый слой грунта 'был откопан). Лица, изучавшие такие памятники, составили их чертежи, изображая фундаменты так, как это обнаруживалось >пр и раскопках. о сохранившемся до наших дней храме Зевса в Олимпии, построен- *м, как предполагают, в VI в. до н. э., фундаменты под стенами и ко- ^°н.нами сделаны из тесаной каменной кладки в виде непрерывных " ДОв лент. Там же сохранились остатки древних фундаментов, а также воз™ СТ6Н И колоин Разрушенного храма Геры. Средняя часть храма сотВЬ'ШаеТСЯ над боковыми частями и соответственно на разной вы- vp Расположены обрезы фундаментов, а промежутки между ними на сп ВНе П0Ла выложены каменными плитами, что создает видимость •тошного фундамента. Погтг? остР°ве Делос обнаружен сплошной фундамент из тесаного камня, L'PoeiiHbifi в середине I в. до н. э. По ол°жение подошзы фундаментов в подобных случаях определялось мен!Рхностью и 'рельефом неглубоко залегающей скалы. Обрез фунда- Ы,, в'„т- е- его верхнюю плоскость, греки располагали несколько выше Кл'я М0Й повеРхпости грунта, а внешние открытые боковые поверхности •адки обрабатывали рустами или облицовывали .каменными плитами, '«- Исгпм„„ „_. .„я
иногда из камня другого сорта. Благодаря такому приему создавал!,, впечатление массивного цоколя (^постамента). В древнем Херсонесе в Крыму обнаружено, что крепостные стр^. и стены зданий также оперты на скалу (известняк), .причем для их у.цт., новки поверхность была расчищена от слоя грунта, а иногда в ска,,, ■вырубалась специальная постель. В этой же скале, при необходимоег вырубались подвалы, цистерны и пр. Такая же картина обнаружена щ раскопках в г. Мирмекий около г. Керчи, где в 1958 г. проводила раипт, Советско-польская боспорская археологическая экспедиция. Совершенно по другому принципу устраивались фундамент в районе так называемого Двуречья (реки Тигр и Евфрат), где возникл ■древнейшие восточные культуры. В этом районе залегают мощные таим, мягких наносных грунтов и вовсе нет 'подстилающей скалы или другог, Рис. 3. Искусственная платформа-постамент (фундамент) из сыркового кирпича, устраивавшаяся на Древнем Востоке (храм в Уре) более плотного грунта. Здесь сохранились остатки древних величестве:1 ных храмов и дворцов, но как устраивали фундаменты этих обширны' сооружений, долго оставалось загадкой. Только французскому археологу П. Э. Ботта A802—1870), нач»- шему в 1843 г. систематические раскопки на месте древней Ниневии "- севере Месопотамии (вблизи деревни Хоросабад), откопавшему несколько дворцов, которые были почти полностью засыпаны землей, у,а~ лось найти ответ. Примеру Ботта последовал известный английски археолог О. Г. Лэйярд A817—1893), откопавший в период 1847—1851г; несколько древних дворцов и нашедший знаменитую библиотеку Accy банипала. В итоге этих раскопок и исследований ими выяснено, что эти сооР" жения установлены на толстых постаментах-платформах, возвол"МЬ1 на поверхности участка из свежеприготовленного сырцового кирп114" Кладка слеживалась и образовывала сплошной монолит, который свои весом обжимал слабый местный грунт и отлично распределял нагру3" сооружения на основание. Такая платформа-постамент устраивалась а щей под всем сооружением и делалась значительной толщины. Так, г одним из дворцов толщина шостэмента равна 14 м. Английская археологическая экспедиция под руководством Л. Вул* в течение 1922—1934 гг. .производила обширные раскопки в южной «Э1Г Месопотамии на месте одного из древнейших городов мира—Ура, V положенного у слияния Тигра с Евфратом. В результате раскопок 6Ч|
бна'РУжены части Разрушенного храма (рис. 3) и нескольких зданий. При этом установлено, что нижний ярус 'платформы-постамента храма /зиккурата) имеет в плане размеры 50x40 м и высоту 15 м, а все со- «ужение представляет собой возвышенность уступчатой формы, воз- еденную из сырцовой кирпичной кладки, причем наружные поверхности В о были облицованы обожженным кирпичом на битуме. Фундаменты Уродских зданий были обнаружены двух типов: в виде площадки, сооружаемой на поверхности участка ч 1—3 слоя сырцового кирпича, уложенного плашмя, и в виде неглубоких канавок с уложенными в них 2—3 слоя сырцовыми кирпичами. Глинобитные стены, построенные как на фундаментах траншейного так и других типов, скоро разрушались; тогда участок выравнивали, снова делали выстилку кирпичом и сооружали новый дом. Таким образом, с течением времени поверхность ■ постепенно -поднималась до высоты нескольких .метров, сохраняя в себе кесколько ярусов фундаментов. В одном из храмов урукского периода был обнаружен фундамент, состоявший из одного ряда естественных неотесанных камней (известняк). За послевоенные годы .советскими археологами сделаны значительные успехи в изучении древних поселений. Так, в 30 км от Ашхабада обнаружено древнее земледельческое поселение Джейтаун, существовавшее в V в. до н. э. В этом поселении дома строили из вытянутых блоков, напоминающих «булки, скатанные из глины. Нижний ряд блоков укладывали на поверхность грунта. Такие дома быстро разрушались, и на их месте отстраивали новые дома, образуя новый ярус, как это было в Месопотамии. Холмы от остатков древних поселений открыты в Южной Туркмении около Каакха, причем в одном случае слой напластований оказался мощностью в 32 м. В поселении, расположенном у села Михайловки (Херсонская область), исследованном украинскими археологами, стены домов сооружались из глины (глинобитные), а основания стен и полы — из камня- известняка. Такие же поселения известны и в других районах юга страны. Однако многие поселения разрушены и засыпаны грунтом, в том числе и города Хорезма — стариннейшего государства Средней Азии. Замечено также, что старинные здания в существующих веками современных городах как бы врастают в землю; уровень их улиц вследствие устройства новых замощений, а также выравнивания развалин разрушенных или ветхих домов постоянно повышается. Так, при раскопках в Новгороде обнаружено, что старинные .деревянные мостовые лежат Друг на друге, образуя слой мощностью в несколько метров. Старая Рязань, разоренная Батыем в 1237 г., совершенно погребена в насыпи; тоже произошло и с развалинами Старой Ладоги. Насыпной слой на месте населенного пункта в археологии называют кУльтурным слоем — в нем содержатся остатки предметов быта, сохра- яются и строительные остатки. Толщина культурного слоя часто слу- жИт источником для определения возраста данного поселения,а содержание в нем старинных предметов позволяет восстанавливать его прошлое. В виде культурного слоя и .песчаных заносов и вообще в погребениях грунте, природа сохранила памятники древности, которые дают возможность определить из каких материалов и какими методами возводить фундаменты. Этому в значительной мере способствуют различного Рода письменные сведения, обнаруживаемые при раскопках, а также ИТеРатурные повествования и записи. Например, из старинных записей известно, что в Древнем Китае ^Рввянные жилые дома строили на каменных фундаментах. В наши 12*
дни при раскопках, производимых китайскими археологами, эти ния удалось проверить, и действительно на месте развалин древмп... поселения в районе города Чжанчжоу найдены каменные фундамент, жилищ, которые были построены около 3200 ле*т тому назад. Совершенно иное положение сложилось па Европейском континен,. и Британских островах. Здесь первобытный человек видел разбросанны- в лесах и на лугах больигие камни сглаженной округлой формы. Этп ... луны, принесенные льдом во время ледниковых периодов, или камн. «мутешеетаенн'ики», как назвал их В. А. Обручев. Еще точно не установлены те далекие времена, .когда древний чел:„ век приспособился передвигать такие большие камни, научился прим,, тивпо их обрабатывать >и начал возводить простейшие сооружения Рис. 4. Развалины древнего сооружения Стонхендж в Англии устанавливать пограничные камни, камни-лутеводители, менгиры — камни культового назначения, строить более сложные дольмены —погребальные, мемориальные сооружения. Эти камни устанавливались или непосредственно на поверхность грунта, или в откопанные неглубокие ямы. Об этом нет никаких письменных указаний или преданий, однако .такие камни существуют и свидетельствуют о деятельности первобытного человека. Дольмены начали возводить значительно позднее менгиров. Их стеШ* имеют большее заглубление в грунт, вследствие чего они более устойчивы и лучше сохраняются. Это является одним из достижений древ" ности. В истории культуры подобные сооружения, воздвигаемые из огромных грубооколотых камней, называют мегалитическими. Развалин11 таких сооружений имеются как 'В Европе, так и в других частях светз> в частности их много в СССР. ■В южной Англии, близ г. Солсбери, сохранились развалины одного из интереснейших сооружений прошлого — так называемого СтонхенД' жа, возникновение которого английские археологи относят к 1680г- до н.э. (рис. 4). Высокие камни-пилоны этого сооружения расположу по кругу и попарно объединялись каменными архитравами — лереклаДи' й'амй весом до 7 т. Столбы несколько «меньшей высоты установлены 1L,
летнему кругу. С самолета видно, что снаружи все сооружение защи- В круговой насыпью. Реставрированная модель этого сооружения " Б у "в Британском музее. Можно предполагать, что первобытный человек не мог не заметить, к некоторые менгиры, поставленные на поверхность грунта, наклоняюсь и па-'1али> а заглубленные в землю продолжали стоять. Видимо Л„ догадался, что причина этому—разрушение грунта дождевой водой ° зимним замораживанием. Также можно было заметить, что там, где «есто было сухое и грунт не глинистый, валуны лежали прочно, и что ели их сблизить, то можно получить основание для укладки бревен, на которых в свою очередь можно устанавливать стены и пол дома. Так возникла практика устройства фундаментов жилых домов и хозяйственных построек в Скандинавии и других странах Европы. Советскими археологами откопано и изучено много стоянок первобытных людей на Русской равнине — в Подмосковье, Поволжье, на Дону, в Приднестровье — и установлено, что .многие из них '.могут быть отнесены к 3-му тысячелетию до н. э. Помимо интереснейших открытий, этими исследованиями опровергнут миф, по которому считалось, что просторы СССР долго были необитаемыми. Первобытные люди жили здесь в землянках и полуземлянках. Полуземлянки заглублялись в землю на 0,7—1 м, а землянки несколько глубже. В некоторых полуземлянках было обнаружено укрепление отвесов .выемки глиняной обмазкой, плетнями и горизонтальными бревнами, удерживаемыми вертикально забитыми кольями (забирка), как это имеет место, например, ,в раскопках близ хутора Ляпичева A951). Здесь же были обнаружены остатки наземной конструкции в виде перекрытия пирамидальным срубом. Бревна сруба концами опирались на грунт. Следовательно, для полуземлянок, даже с улучшенным перекрытием, еще не требовалось фундаментов. Славянско-Днестровской экспедицией 1951 г. вскрыто городище Еки- мауцы, погибшее в битве с кочевниками в первой половине XI в. По материалам раскопок восстановлен вид жилого дома с вертикальными наземными стенами и двухскатной крышей. Стены имели вертикальный каркас из забитых в грунт жердей, обмазанных с обеих сторон глиной. В полу жилища, несколько отступя, около стен, сделано углубление немного ниже уровня земли, благодаря чему вдоль стен образована ступень-лежанка. Вертикальные грани этой ступени, образованной в плотной глине, дополнительно обмазаны глиной и обожжены, но фундамент здесь также был ненужен. Это поселение относится к так называемой трипольской культуре, истоки которой берут начало в 3-м тысячелетии Д° н. э. Интересно, что даже в наиболее -ранних .полуземлянках этого типа поселений полы .покрывались ракушками для .предохранения от. сьфости. В поселениях Мальта и Буреть, открытых под Иркутском, стены и по-1ы полуземлянок укреплены известняковыми плитами, т. е. камнем, к°торым богат район. Исследованиями установлено, что каменные здания и каменные Фундаменты на Русской равнине появились в период Киевской Руси, • е. в X—XI вв. При раскопках в центре Киева обнаружены каменные ФУндаменты княжеского дворца X в. Такие же фундаменты имела и Де- тинпая церковь ;в Киеве, разрушенная в 1240 i\ татаро-монгольскими РДа.ми. Однако детали фундаментов этой церкви остались неизвест- гми и судить об их устройстве можно только по сохранившимся фун-. 'рентам Софийского собора, строительство которого было начато 1037 г., т. е. примерно в то время, когда строилась Десятинная
церковь. Фундаменты собора сделаны из постелистого известняка ц, типу греческих. Археологами установлено, что в тех же X—XI вв. горожане Киева жили в полуземлянках, имевших над землей стены из деревянного кар. каса, обмазанного глиной. Греческий обычай ставить фундаменты на скалу здесь вследствие ее отсутствия оказался неосуществимым. Поэтому фундаменты быдц заглублены в лрунт на 1—2 м. Такой аюсоб возведения фундаментов следует считать оригинальным местным способом, который, .судя по раскопкам в других городах, получил широкое распространение в сии. § 2. СВАЙНЫЕ ПОСЕЛЕНИЯ Путешественники XVIII и XIX вв., посещавшие южные страны,-. &. Гумбольдт, Н. Н. Миклухо-Маклай и другие — приводят описания не только отдельных хижин, но и целых поселков, устроенных на помостах возвышавшихся над водой и опертых на сваи. Тогда возникло предположение, что свайные поселения, как их назвали, есть один из видов жилья первобытного человека. Случай помог археологам открыть в 1854 г. остатки древнего свайного поселения на дне Цюрихского озера в Швейцарии. Впоследствии остатки подобных сооружений были най- Рис. 5. Современное свайное, поселение на острове Ява дены на дне многих озер в Европе и Америке. В 1938 г. аналогичные находки были сделаны в СССР, среди которых большую известность получили свайные поселения рыболовов-охотников, живших за 3—2 тысячелетия до н. э. в Приуралье, причем древнее-поселение на р. Модлоне ■в Вологодской области изучено уже достаточно подробно. По найденным остаткам этих сооружений сделаны реставраций в виде рисунков и моделей, .напоминающие поселения, которые видели в прошлом веке путешественники. Вид одного из современных поселений такого типа изображен на рис. 5. Геродот D84—425 гг. до н. э.), описывая свайную деревню, в koto-i рой жили люди ъ его .время и успешно защищались от персидского нашествия, полагает, что сваи, на которых покоился помост, были воздвигнуты в древние времена совместными усилиями граждан. Какова бы ни была лричина возникновения свайных построек, древ' иий человек доказал, что забитые вертикально в грунт бревна, или, ка|Ц
называют теперь, сваи, могут воспринимать нагрузку и достаточно "стойчивы. Однако если сваи вначале применялись как стойки, благо- У я чему 'можно было поднять пол жилья над водой или грунтом, то ''последствии, как об этом упоминает Витрувий, их стали применять 1\я укрепления слабого грунта, забивая в грунт полностью на всю ''"иНУ- Применение свай давало возможность возводить на слабых унтах значительные сооружения. «При топкой почве Нидерландов, — Г шет П. П. Гнедич,—сваи являются необходимейшей деталью строи- "ельства. Благодаря сваям, нидерландцы защитились от моря и отвое- ТаПИ у него значительную площадь суши. Амстердам со своим населением в четверть миллионов человек, весь стоит на 'сваях». Еще в 1908 г. на Шигирском и Горбуновском торфяниках Среднего Зауралья в слое торфа на глубине 2 м были найдены хорошо сохранившиеся помосты из тонких бревен, уложенных на лежни. При этом бревна во избежание смещения, по краям были укреплены вертикально забитыми кольями. Впоследствии было установлено, что такого рода платформы сооружались здесь, для того чтобы образовать хорошее основание для устройства домов. Болотные поселения принадлежали охотникам Зауралья, жившим в 3-м тысячелетии до н. э. Внешне это напоминало свайные поселения, обнаруженные на Цюрихском озере. § 3. ДЕТАЛИ УСТРОЙСТВА ФУНДАМЕНТОВ Видимо, местные условия, :в которых жил древний человек, побуждали его укреплять основание своего жилища, подбирать для этого соответствующие материалы и совершенствовать конструкцию основания жилища. Однако можно сказать, что идеи и способы укрепления оснований, существовавшие у различных народов, могли иметь то или иное сходство. С течением времени .в разных местах земного шара применительно к местным условиям вырабатывались те или иные приемы устройства фундаментов, которые можно свести к следующему: подошву фундаментов опирали на скалу или на кровлю слоя плотного грунта, откапывая для этого котлован или расчищая поверхность на требуемую глубину; 'при обычном грунте (песок, глина и др.) фундаменты закладывали «этом грунте, заглубляя их на 1—2 м; при слабом, рыхлом или насыщенном водой грунте применяли свайное основание, бревенчатые настилы или насыпи; на местности, покрытой водой, применяли сваи (если 'их можно было Забить) или делали насыпи; в районах, где залегали мощные слои мягких грунтов и не было лесного материала для изготовления свай, фундаменты сооружали в виде толстого массива — постамента, возводимого из свежего сырцо- Вого кирпича. Этот прием, возникший в странах Древнего Востока, может рассматриваться как прообраз современных песчаных подушек и СПлошных фундаментных плят. В древних сказаниях и летописях иногда находят описания постройки Оро или иного сооружения, проливающие свет на приемы постройки Ч^Уидаментов далекого времени. Так, Витрувий пишет, что постройки «Должно делать, принимая во взимание прочность, пользу и красоту». «Прочность достигается заглублением фундамента до материка, т- е- до уровня скалы или плотного грунта), тщательным отбором зСего .материала и не скупым его расходованием». Там же имеется ука- эние об укреплении слабого грунта посредством забивки свай, причем этом говорится как об испытанном и несомненно -надежном средстве.
В книге Альберта A452), являющейся первой для эпохи Возрож-д^ ния, отражены накопленные опыт и знания за прошедшее от Витруви время. В ней, в частности, говорится об основании и уточняется содбр. жание этого понятия: «Основание, если мы не ошибаемся, есть не част, постройки, а очевидно, то место или площадка, где должна быть По, стройка, ибо если имеется совершенно твердый и вполне устойчивый иногда каменистый участок — какие еще основания нужно тебе устрац! вать, прежде чем воздвигать самую постройку? У сиенцев можно видеТь огромнейшие массивы башен, поставленные прямо на голую землю, ,цб0 основанием служит твердая гора, состоящая из туфа. Иными словами устройство основания, т. е. углубление и копка .потребуется там, Где •нужно будет искать крепкого и устойчивого грунта, выкапывая и углуб. ляя котлован». Альберти имеет разносторонний опыт в области разведки и оценки грунтов. «Земля, —.пишет он, — водь состоит из разнообразных и много- численных слоев, под ними в различном и неопределенном ^порядке находится плотный и твердый слой, наиболее пригодный для несения зданий». Он рекомендует, «чтобы не впасть в ошибку, посоветоваться с учеными, знающими местными жителями и соседними архитекторами, так как из примера древних зданий и собственного опыта они смогут определить, насколько устойчив и каков грунт данного участка». Необходимость разведки грунта он иллюстрирует следующим примером: «В венецианской крепости Мнесторе мы видели башню, 'которая по прошествии ряда лет со времени своего окончания, тяжестью своей продавила грунт, на котором стояла — грунт, как оказалось, был рыхлый, топкий, и слабый — и провалилась .в землю до верхних бойниц». «Правильно поэтому советуют прежде всего рыть колодцы, чтобы стало совершенно ясным, в какой мере каждый слой может служить для ■поддержки и укрепления здания». Даниеле Барбаро в труде «Комментарии к Витрувию» .пишет, что «фундамент представляет собой не что иное, как сооружение, возводимое под землей до того уровня, где оно уже видимо». В далекие времена до Витрувия в Греции и Риме фундаменты строили из каменной кладки, применяя для этого отесанные известняковые камни, укладываемые насухо, т. е. без заполнения швов. Позже стали применять камни неправильной формы (бутовая, полигональная и циклопическая кладка), заполняя пустоты глиной или песком, а затем известковым раствором. В последние века до н. э. для постройки фундаментов начали применять бетон. Примерно такая же последовательность в технике сооружения каменных фундаментов существовала и в других странах Европы и Америки. Следует отметить, что в городах Древней Руси в одно и то же время применялись различные типы фундаментов, что обусловливалось наличием в различных районах разных местных материалов. При этом в рЯДе случаев, как, например, при строительстве культовых зданий, фундЗ' менты наружных стен возводились на растворе, а внутренних — насухо- В Римской империи и Византии возводились большие и сложны сооружения, многие из которых, как, например, собор Св. Софии в КоН' стантинополе, Гардский виадук у г. Ним а F3—13 гг. до .н. э.) сохранились до наших дней, что свидетельствует о хорошем качестве их фУн' даментов. Уцелевшие от монгольского погрома и сохранившиеся до наших дне* собор в Чернигове, построенный в 1037 г., и .собор в Новгороде A052J и другие сооружения Древней Руси также свидетельствуют об умение русских мастеров сцроить фундаменты хорошего качества. g|
Альберта отмечает что в Египте фундаменты делали небрежно, а в Греции (об этом упоминает и Витрув'ий) более качественно, изготовляя йжиюю их часть из больших тесаных камней, а верхнюю из бутовой кладки или кирпича (рис. 6). Средневековые сооружения в Европе имеют фундаменты различного хтройства, среди которых встречаются фундаменты на лежнях. В некоторых случаях под .подошвой кладки имеется сплошной дощатый или брусчатый настил. Однако из этого ,не следует, что такой способ устройства фундаментов впервые появился в средние века. Фундаменты подобного типа были известны в глубокой древности. Они встречаются Рис. 6. Фундаменты древнегреческого типа в болотных поселениях Среднего Зауралья и в Египте, где, по словам Альберти, один египетский царь, готовясь построить .кирпичную пирамиду, предварительно уложил в болоте деревянные балки и на них стал класть кирпичи. Правило устраивать свайное основание на "слабых грунтах, воз- М°-Жно, утвердилось .со времен Витрувия, однако о 'применении свайного Снования, кроме общих высказываний, конкретных данных не сохранюсь. О. Шуази пишет, что утверждение о том, что средневековые г°тические соборы основаны на сваях, оказалось ложным. В действи- елышсти ни .под одним из обследованных соборов оваи не были обнаружены. Можно было лишь констатировать, что фундаменты этих соборов У'Строены заглубленными и опираются на естественный г.рунт, не выде- VЯ1°Щийся какой-либо особой плотностью, а некоторые из них имеют фундаменты в виде сплошной плиты (например, собор Нотр-Дам в аРиже) или непрерывные фундаменты (ленточные) под стенами и под РяДами колонн. Шуази поясняет, что в тех сооружениях, где при по- СтРойке не стеснялись в средствах, фундаменты возводили весьма осно- Вательно (Норт-Дам —1163, Амьенский собор — 1218). Однако так
было не всегда, и он полатает, что жертвователи не соглашались, чтобы их средства тратились на скрытые подземные работы, и фундаменты делали недостаточно прочно. В результате вскоре обнаруживались дефекты — появлялись трещины, как, например, у соборов в Мо и Труа В русских летописях есть указания о том, что начало -применения .деревянных венчатых оборонительных оград относится к средине IX а В этих сооружениях в:первые нижние венцы бревен служили фун] .даментами. При тяжелой нагрузке под нижний венец подкладывали •поперечные коротыши из бревен или ллах. Таким образом, гори- зонтальные бревна являлись простейшими фундаментами, а конструкция с коротышами .представляла собой фундамент более сложного типа. Бревенчатые фундаменты простейшего типа, относящиеся ,к IX в._ ■были обнаружены в жилых домах, откопанных Новгородской археологической экспедицией в 1951—1955 гг. В X—XI вв. коротыши, в зависимости от нагрузок, укладывали .на разных расстояниях, а при слабом грунте даже вплотную. Совеем недавно в Московском Кремле были найдены остатки дубовой стены, нижние брев«а которой лежали на коротких .поперечных бревнах, причем сучья были только затесаны и удерживали верхние бревна ог бокового смещения. Строительство каменных зданий и крепостных стен на Руси возникло лишь в начале XI в. Так, в 1037г. в Киеве была построена каменная стена, теперь уже не существующая, в 1044 г. было начато строительство «рем- ля в Новгороде. За ними возникли крепости: в Старой Ладоге — в 1140 г., Изборске —в 1330 г., По'рхове — © 1387 г. л др. Для сооружения каменных фундаментов использовались местные естественные камни 'различных пород, в том числе валуны, известняк, белый камень и др. Иногда на Руси, как и в Древней Греции, каменные сооружения возводились непосредственно на скальном грунте. Из та.ких сооружу ний заслуживают внимания стены крепости в Изборске, подошвы которых (фундамент), поставленные непосредственно на скалу, следуют за всеми ее неровностями. При этом, поскольку стены крепости сложены из местного известняка и по цвету не отличаются от скалы, линия раз- дела обнаруживается на обрыве лишь при внимательном осмотре. При раскопках древней Рязани, разрушенной Батыем в XIII в., ноа ■откопанной городской площади найдены остатки трех каменных церквей, выстроенных около 1198 г. При этом обнаружено, что от одной (Борисоглебской) церкви сохранились лишь части фундаментов, для который в свое время были выкопаны траншеи глубиной 1,7 ж и шириной поверху от 2,45 до 3,0 м. Фундамент западного притвора сделан из белы* камней на известковом растворе, причем камни в рядах подобран1 примерно одной высоты. В верхней части фундамента они имеют менКш Рис. 7. Остатки клетей (ряжей) в валах старинного Бискупинского городища VII в. до н. э. в Польше
размеры и обильно залиты известковым раствором, вследствие чего учился как бы каменный монолит. Фундаменты другой (Успенской) П°" кви заложены на глубину 1,3 м и сделаны из мелкого бутового камня известковом растворе. Верхняя часть фундамента и цоколь выпол- йЭ ы из плит белого камня, причем ширина по обрезу, так же как и в с. исоглебской церкви, несколько превышает толщину стены. Интересен и земляной вал высотой 9—10 м, окружающий городище Рязань, в котором при раскопках обнаружены деревянные конструкции виде срубов и стен из вертикальных бревен. В раскопками вала городища Екимауцы (IX—XI вв.) установлено, что еГ0 конструкции входили городни-клети из дубовых бревен диамет- 30 онструкции входили городниклети из дубовых бревен диамет 40 см, представлявшие собой срубы размерами 4X5 м, и высо- Рис. 8. Древнее сооружение из базальтовых столбов иа острове Понапе Каролинского архипелага 1ой 4 м, заполненные глиной и камнем. Примерно такую же конструкцию имели оборонительные сооружения Бискупинского поселения, откопанные в недавнее время в Польше вблизи Познани, относящиеся к VII—Vbb. дон. э. (рис. 7). "а валах городища встречаются также конструкции из вертикальных бревен, врытых в землю и заостренных в верхнем конце, называемые острожными оградами (остроги). Как венчатые ограды, так остроги, несомненно, могли влиять на развитие конструкции деревян- Ых фундаментов, которые продержались в строительстве до недавнего Ремени в Виде лежиеИ) лежней с подкладками-коротышами и различно Вида стульев. Для устройства сооружений на местности, покрытой водой, включая °поры мостов, в качестве опор и оснований в глубокой древности приняли ряжи, т. е. .конструкции из перекрестных деревянных бревен или ^Усьев. Ряжи устраивали в виде клеток с небольшими ячейками, снаб-
Уровень 1S35 г Уровень ШГШВВ.(по постройке крапа) >день с го •енскои керамикой Ш~—Т~ женными .на уровне нижних венцов днищами. Ячейки ряжа на плаву загружались камнем, в результате чего ряж постепенно осаживался на дно водоема. Идея ряжа могла появиться одновременно в разных местах, и эта мысль отчасти подтверждается примером сооружения из базальтовых брусьев, найденного на острове Понапе а Каролинском архипелаге (рис. 8). Из старинных московских зданий, По. строенных на фундаменте из белого камня хорошо изучена церковь Никиты «бесов мучителя», расположенная на холме у устья Яузы, письменные сведения о существовании которой относятся к 1476 г. Фундаменты этой церкви имеют заложение 1,78 м и сложены из белого камня на известковом растворе. По обрезу, .в наружную сторону имеется уступ шириной 50- -55 см. Интересный пример старинного фундамента из валунного камня представляет фундамент Коложской церкви в древнем Гродно. Время постройки этой церкви точно не установлено; ib летописях сказано, что в 1183 г., в церкви был пожар, затем она была разрушена и в 1572 г. восстановлена. Фундамент ее сделан глубиной 1,5 м, пустоты между валунами заполнены грунтом (следы песка), как это показано на рис. 9. Возведение фундаментов из 'валунов, видимо, было обычным явлением, которое долго продержалось в строительстве. Тат?, при реконструкции старых домов в Ленинграде, построенных в XVIII и начале XIX ©в., .встречаются фундаменты, сделанные как из крупных валунов, так и более мелких, сложенных на известковом растворе или просто на леске или глине. В ТУ по постройке мостов МП С 1907 г. разрешалось для фундамента и тела опор мостов применять валунник, но камни должны были раскалываться не менее чем на две части и кладка выполняться на цементном растворе. ■ Камень^/ложен- ; ный6езрастбора1 пересыпанный * песком и пи землей ...1 Рис. 9. Конструкция фундамента старинной церкви в дрерием Гродно § 4. ОБ ОСАДКАХ I В наше время важное значение придают наблюдению за осадкам" сооружений, изучению природы ,и законов этого явления. По-видимому- впервые на осадки обратили внимание'.византийцы, так >как их строитель Филон (около IV в. н. э.) предупреждал об опасности оседания почв под тяжестью крепостных башен и рекомендовал не соединять 6aiufl с крепостными стенами. Эта рекомендация отвечает современны- взглядам по вопросам устройства осадочных швов в частях сооружен"^ с различными нагрузками. Известно также, что осадки сооружений м°_ гут быть равномерными или неравномерными и что наблюдения за осаД^ ками старинных сооружений служат примерами для развития совремей ной науки. Поэтому наклон старинных сооружений и особенно 6aiue представляет большой интерес, а изучению устройства их фундамент* и грунтового основания уделяется большое внимание. ||
Среди сохранившихся .старинных сооружений следует отметить башню в г. Невьянске высотой 52,2 м (рис. 10). Башня, называемая «Старина-Наклонная», построена в 1726 г. крепостными А. Демидова. j( настоящему времени верх ее отклонился на 4 м. На рис. 11 изображены две башни, построенные в 1112 г. в итальянском городе Болонье. Одна башня высотой 49 м отклонилась вверху на од м, а другая высотой 97 м — на 1,23 м. Изучение памятника архитектуры, построенного в Самарканде A420), называемого Медрессе Улугбека, позволило обнаружить, что из трьх сохранившихся минаретов получил заметный наклон рис. 10. Наклонная башня в г. Невьянске A726 г.) Рис. II. Старинные наклонные бащии в г. Болонье (Италия) В в 1фОету В- Г ШУхова и А. В. Кузнецова минарет приведен г положение. При этом установлено, что фундамент ми- у сделан из кирпича и заглублен в грунт всего на 0 7 м такоеИ,ТяаДЬЯНСК0М Городе П*зе имеется падающая башня, получившая «ашни'бып яе ВСЛед",в7и/ б°льшого наклона. Работы по строительству "осле их ?,И Г аТ« В 1 Х1\ Г" (Ь0Ш!ан и Вильгельм Инсбрукский). Вскоре -однакп а'аЛа было °б"аРУже"о, что башня оседает "и наклоняется, СтРоит;^еСМ°ТрЯ Н3 ЭТ0' стР°ительс™о се продолжалось. К окончанию Няя оря f' длившегося с перерывами в течение двух столетий сред- эгой б ДКа .баШНИ достигла 70 См- В 1590 г., когда Галилей пользовался оашнеи для изучения законов свободного ■падения тел, отклонение
ее вверху составляло 4 м. Увеличение осадок продолжалось и в после, дующее время. Так, в 1930 г., колда изучением их занялся К. Терцаги" средняя осадка башни достигла 240 см A60 с севера и 320 см с юга)" а смещение ее верха возросло до 4,8 м. На основании произведенных .исследований, давших возможность установить, что подошва фундамента башни расположена на слое песчаного грунта, под которым залегает мощный слой пластичной глины, Терцаги полагает, что осадки развива- лись преимущественно за счет деформации слоя глины. Но, поскольку многие исследователи высказывали другие предположения, вопрос о причинах осадки башни остался открытым. Наклон башен, видимо, интересовал и других ученых того времени в том числе и Леонардо да Винчи, который, заметив, что две соседние башни городских ворот наклоняются друг к другу, пытался .найти объяснение этому явлению. Однако, поскольку тогда еще не знали о свойстве грунтов сжиматься под действием фундаментов (нагрузок), он полагал что это происходит от влияния сил тяготения, которые в соседних башнях расположены под углом как направленные к центру земли. Глававторая ФУНДАМЕНТОСТРОЕНИЕ ОТ НАЧАЛА XVIII ВЕКА ДО НАШИХ ДНЕЙ § 1. НАЧАЛО ПЕРИОДА Надо сказать, что за'рассматриваемый период, охватывающий 2,5 века, развитие строительной техники и фундаментостроения, как и прежде, происходило в разных странах далеко не одинаково. В европейских странах еще сказывалось влияние эпохи Возрождения. Соединенные Штаты Америки, возникшие в 1776 г., вышли на путь технического прогресса только в XIX в. В России начало XVIII в. ознаменовалось крупными реформами Петра I A672—1725), поставившими страну нз путь промышленного и культурного развития. Петр I был выдающимся строителем. Ему принадлежит, например, создание Вышневолоцкой водной системы, на которой впервые в России возводили крупные сооружения и решали вопросы об устройстве Д'1 них фундаментов. В помощь себе Петр I назначил М. И. Сердюков A677—1754), который фактически был главным деятелем (инженером) на этой стройке. Однако Сердюков интересен не только как один '^ первых выдающихся отечественных инженеров, но и тем, что он ра3° брался в 'Существе допущенных иностранными инженерами, работав шими на этом строительстве, ошибок и возникших от этого неполад0^ Он отметил, что ошибки произошли вследствие пренебрежения к изуче^ нию местных условий и неумения к ним приспособиться, а также ^еха* нического переноса на работы в России навыков западноевропейски техники. Таким образом, Сердюков установил важнейшее значение мест' ных гидрогеологических условий, климата и других обстоятельств-
влияющих на выбор системы и устройства фундаментов. В понимании этого вопроса он оказался на уровне XX в. К. вопросам фундаментостроения ib XVIII в. в России проявляли значительный интерес и знакомились с иностранной практикой. Так, Петр I A724) писал находившемуся в заграничной командировке И. Коробову, что е-мУ на-1° выучить «манер голландской архитектуры, а особливо фундаменты» вследствие схожести грунтовых условий и их влажности. В рукописных книгах С. Ремезова A701) и Г. Махотина A776) уже затронуты вопросы фундаментостроения и, в частности, содержатся указания о необходимости тщательного осмотра участка, на котором производится строительство. Конечно, в то время строили фундаменты «по соображению», руководствуясь инженерным чутьем и глазомером. Однако уже тогда понимали необходимость научно-теоретических разработок. Интересно в связи с этим упомянуть, что в «Руководстве по строительному искусству» первых лет XVIII в. (времен Петра I) содержатся указания о назначении ширины фундаментов в зависимости от толщины стен и породы грунтов, о глубине заложения фундаментов и необходимости прорезки толщи насыпного слоя. Из зарубежных деятелей-строителей, труды которых оказали значительное влияние на фундаментостроение, следует упомянуть английского архитектора Кристофера Рена A632—1723), строителя собора Св. Павла в Лондоне, французских инженеров: строителя Парижского Пантеона Жака Суффло A713—1781) и Бернара Белидора A698—1761) — автора книг по инженерно-строительным вопросам. Заслуживает особого упоминания французский инженер, впоследствии профессор Жал Рудольф Перроне A710—1794), известный как строитель каменных мостов и как основатель Парижского института мостов и дорог A747). Конец XVIII .в. ознаменовался появлением перщых чугунных мостов, на каменных опорах в Англии A776) и Германии A796). Фундаменты для опор мостов требовалось сооружать в сложных условиях, вследствие чего эти даты имеют важное значение для фундаментостроения. Последующий XIX в. насыщен еще более выдающимися событиями в развитии строительной науки, в том числе и в России. В ноябре 1809 г. по инициативе О. Бетанкура A758—1824) в Петербурге был Учрежден Особенный институт, впоследствии известный как Институт инженеров .путей сообщения, в котором с 1-818 г. излагались вопросы °б основаниях, о поддерживающих («подпорных) стенках и о камен,ной кладке. В 1832 г. был основан другой институт, впоследствии названный Институтом гражданских инженеров. В начале XIX в. в Европе и Америке появились паровые железные Дороги. Строительство железных дорог, требовавшее сооружения многочисленных мостов, весьма сильно повлияло на развитие фундаменто- СтРоения. е Середина XIX в. знаменуется двумя крупнейшими постройками: JooO г. был открыт Благовещенский мост через р. Неву в Петербурге Шьше М0Ст Лейтенанта Шмидта) и завершено сооружение Исаак.чев- и Ого собора A858), фундамент которого в виде сплошного массива й3 каменной кладки размерами 110x100X7 м устроен на овая.х длиной до 6—8 м, забитых на очень близком друг от друга расстоянии. Оба и сооружения, построенные в труднейших гидрогеологических усло- ия.х, требовали новейших специальных конструкций, способов дроиз- одства работ и внесли существенные усовершенствования в сооруже- Чие свайных оснований.
Конец XIX в. ознаменовался окончанием A883) висячего Бруклин, ского моста в США со средним пролетом 486,6 м и металлического кон. сольного Ф'Сфтского моста около Эдинбурга в Англии с пролетами по 521,24 м A890). При постройке фундаментов опор обоих мостов быдц применены кессоны. В XIX в. появились .печатные книги но строительству, из которых заслуживают внимания книга А. И. Красовского «Гражданская архц. текту.ра. Части зданий* A851) и книга П. Усова «Строительное искус, ство» A859). В этил книгах значительное внимание было уделено вопросам устройства фундаментов. В 1869 г. появилась первая в России специальная учебная книга но вопросам фунааментостроения, надписанная В. М Карловичем A834 — 1892). Первоначально ее 'название было «Опыт разработки вопросов об устройстве оснований и фундаментов» чем, с одной стороны, отмечалось, значение, которое придавали фундаментам, и с другой указывалось 'на необходимость изучать фундаменты особо, так как имевшихся общих сведений уже было недостаточно. Вслед за этой книгой были изданы другие учебные пособия, как в России, так и за рубежом, а в конце XIX в. появилась обширная практическая литература. § 2. РАЗВЕДКА И ОЦЕНКА ГРУНТОВ Разведка и оценка грунтов на строительной ялощадке с течением времени стала важнейшим мероприятием при проектировании и постройке фундаментов-. Она преследует цели: выявление геологического строения участка (разреза), ошределение «есущей способности основания, что в то время выражали величиной допускаемого напряжения на основание, и получение характеристик для .расчета 'вероятного сто сжатия (осадок). На необходимость тщательной разведки грунтов еще в средние века в Италии указывал Л. Альберти. В старину шр.и изучении грунтов откапывали шурфы и колодцы, а в XIX в. был изобретен способ бурения разведочных скважин /небольшого диаметра и сконструированы инструменты и машины для этого, (получившие впоследствии значительное усовершенствование. В XX в. была усовершенствована методика и аппаратура для .изучения грунтов, выработаны приемы распознавания их качества и оценки. Особенные трудности возникали, когда требовалось выражать оценки в числовых характеристиках. Еще в недалеком прошлом при оценке грунтов ограничивались делением их на две -категории: хорошие и слабые грунты. Позже стали разделять грунты на три категории. Так, в упомянутой книге А. И. Красов- ского грунты подразделяются на плотные, т. е. |Несжимаемые; .посредственные, или мало и равномерно сжимаемые; слабые, т. е. сильно и неравномерно сжимаемые. Слабые грунты рекомендовалось гнредварительно уплотнять путем забивки свай, укладки лежней и «посредством наложения на грунт 'ВРе' мен.ного груза, равного весу возводимого здания», т. е. то, что в настоящее время называют предварительным обжатием. Усов классифицирует грунты в отношении устройства оснований, paS" деляя их также на три класса. К первому классу он относит грунта твердые каменистые, которые те сжимаются .и сопротивляются размЫ- ванию водой; ко второму— хрящеватые (по-современному — граве листые) и песчаные -земляные породы, которые также не сжимаются, н° ■без ограждения не могут сопротивляться .размыву водой; к третьему классу — всякого рода земли от растительной до глинистой и болотной
ив торфя-ные земли и все прочие, которые от давления сжимаются и Омываются водой. " Карлович разделяет грунты ло сосгаву на скалистые, хрящеватые, йнисгые, песчаные, болотные, иловатые и торфяные, добавляя, что по ГЛйсгвИЮ воды грунты можно разделить на размываемые и неразмы- „.,емые. Эти виды классификации грунтов применялись долгое время и лишь первой четверти XX в. последовательно были заменены другими, сочено которым характеристики грунтов определяются физическими ка- н'есгва.ми, их зерновым составом, объемным весом и .пористостью. § 3. ТЕОРИЯ ФУНДАМЕНТОСТРОЕНИЯ Если говорить о прошлом времени, то применение к нему слова «теория» было бы затруднительно .в том смысле, как мы это 'понимаем теперь. Но для прошлого даже простые рекомендации по устройству фундаментов уже представляли зачатки будущей теории. В этом отношении определенную ценность имеют, например, замечания Филона о возможных разных осадках крепостных башен и стен, рекомендации предварительно загружать основание «для уплотнения грунта и т. д., а также высказывания Карловича о том, что «для надлежащей прочности строений необходимо, 'Чтобы они были поставлены на незыблемое основание. В .некоторых случаях это основание может составлять грунт, на котором приходится ставить строение, в других же -надобно прибегать к искусственным средствам для образования прочной неподвижной плоскости, на которой можно было бы возводить сооружение. Необходимость образования подобной плоскости проистекает из требования обезопасить возводимое сооружение от неравномерной или слишком большой осадки». Он поясняет, что материком называют слой грунта, лежащий ниже горизонта «ромерзания земли, -нетронутый и могущий надежно служить для устройства на нем сооружения. По мнению Красовского, глубина фундамента зависит от силы сопротивления, которую намерены сообщить ему. Чем больше высота фундамента, тем сильнее его сопротивление перелому, а следовательно, тем менее здание может быть подвержено вредным последствиям от неравномерной осадки подошвы. Затем он обращает внимание на важнейшее качество грунтов — малую их сжимаемость. «От нее зависит главным образом осадка строений, которая для безопасности или не должна Ьовсе обнаруживаться, или оказаться незначительной и равномерной. Поэтому знание степени сжимаемости грунта чрезвычайно важно при сооружении зданий». В работе Усова «Строительное искусство» говорится: «Сопротивление слабого грунта можно значительно увеличить, втрамбовалием в него каменного шебня ,или сжиманием его уплотняющими сваями». Красооский отмечает, что возможно укрепление подошвы строения Песком и добавляет, что песчаные основания хорошь для построек на орфе, для чего на торф цасыпают песок слоем от одного до трех мет- i°b. Песок хорошо слеживается и образует подушку, которая обжимает °Рф и распределяет нагрузку. Такой способ в старину был, например, Распространен как в городах, так и в сельских местностях Северной еРмании. Известно, что в 1829 г. в Женеве были проведены опыты по 3Учению свойств песка распределять нагрузку, которыми установлено, 0 песок можно применять для основания сооружений в 1виде оплошной °ДУшки достаточной толщины -и в виде песчаных свай. Начало теории сыпучей среды, получавшей впоследствии огромное пРименение, было положено в 1773 г. французским ученым Кулоном 3— цгтл„„ „л
A736—'1806). В наше время эта теория значительно усовершенствована и успешно развивается. Вопросами изучения -давления земли на подпорные стенки в России занимались Л. Ф. Николаи, А. И. Прилежаев A909) и др.; в Герма. ■нии — Моор и Крей. В СССР эти вопросы вошли в сферу строительной механики и составляют часть общей теории сыпучей среды. В 1885 г. французским ученым Буссине было найдено теоретическое решение о распределении напряжений в упругом полупространстве, вы. званных сосредоточенной силой, приложенной на ограничивающей поверхности, которое послужило началом для дальнейших теоретически разработок современной механики грунтов. Русский инженер Г. А. Паукер в 1857 г. предложил формулу дЛя определения требуемой .глубины заложения фундамента аю условию устойчивости грунта, которая, несмотря на некоторую примигивность положила начало разработке теории сопротивления грунтов. Мысль о необходимости изучения сопротивления грунта нагрузке, вероятно возникла давно, и в этой области в прошлом производились какие-го опыты. Это подтверждается, например, высказыванием Усова о том, что сопротивление песка увеличивается пропорционально квадрату глубины. В. И. Курдюмав A889) в целях исследования сопротивления грунтов нагрузке, выявления распределения в них напряжений и уточнения образования деформаций поставил специальные опыты. Методика его исследований путем сдавливания штампа в наполненный песком сосуд с прозрачной плоской стенкой и многократного фотографирования видимого смещения грунтовых частиц на одну и ту же фотографическую пластинку оказалась весьма эффективной. Частицы, не смещающиеся, т. е. не участвующие в деформации, оказываются изображенными на фотографии четко, тогда как претерпевшие смещение выглядят в виде черточек, причем величина и направление черточек отображают фактическое положение частицы в начале и в конце опыта. В маши дни для аналогичных исследований пользуются киносъемкой или наблюдением за искривлением горизонтальных и вертикальных цветных линий, которые образуются цветными прослойками, укладываемыми среди слоев грунта модели. В XIX в. были сделаны попытки определения сопротивления грунта посредством за^гружения большого штампа. Так, в 1876 г. инженер Ф. Г. Зброжек произвел 'испытание грунта вдавливанием штампа в камере кессона, строившегося в Петербурге Литейного моста, а в конце XIX в. Управлением Рязано-Уральской железной дороги была издана инструкция но испытанию грунта .посредством опециальной рычажной установки. Таким образом, к началу XX в. были созданы'предпосылки для более глубокого изучения вопросов фундаментостроения, что и нашло свое отражение в ряде новых трудов и экспериментов. Например, П. А. Ми" няев в 1912—1915 гг. опубликовал результаты испытаний сопротивления грунтов сдвигу, инженер П. С. Немилов в 1913 г. для испытаний грУн" тов на сдвиг предложил специальный кольцевой прибор. В Западной Евроите также занимались подобными исследованиями- Например, инженер Леман предложил испытывать грунт с иомоШЫ0 штампа площадью 1 м2, для чего им была разработана конструкция снаряда и методика исследований. Однако вследствие громоздкости пров^' дения опытов этот способ не нашел широкого применения. В дальней' шем были сделаны попытки перейти на исследования посредством ^а' яых штампов, но и это не дало положительных результатов. И
1930 г. было установлено, что надежный результат возможно (получить h и штамше площадью 0,5 м2. В области теоретических исследований в зарубежных странах были ст.игнуты заслуживающие .внимания результаты. Так, немецкие уче- ^е Щейдиг и Ke-глер, изучая деформации грунтов под штампами, обна- ужили, что расположенные на грунте гибкие равномерно нагруженные литы не остаются после за.гружения .плоскими, а прогибаются, причем " зависимости от «природы грунта - - провесом вниз, или горбом вверх. В Значительный вклад в теорию и практику изучения строительных войств грунтов внес американский ученый К. Терцаги. Его книга Строительные свойства грунтов», переведенная на русский язык и из- ланная в СССР в 1925 г., и в наше время представляет определенный интерес. § 4. УСТРОЙСТВО КОТЛОВАНОВ При устройстве котлованов для фундаментов приходится выполнять комплекс из трех видов работ: крепление стен, откопка (удаление грунта) и борьба с водой, что называют осушением котлована. Соотношение между этими видами работ зависит от конкретных местных условий, а развитие каждого из них происходило обособленно и неравномерно. Осушение. Для осушения котлованов в глубокой древности применяли различные черпаки, потом .простейшие водоотливные машины, в том числе и Архимедов винт. В более «поздние времена широкое распространение получили ручгные насосы. Новый период в развитии «водоотливной техники наступил в XIX в., когда появились насосы с механическим двигателем. Последующие усовершенствования привели к изобретению в XX в. центробежного насоса, который занял .ведущее место в «водоотливной технике. Было замечено, что при откачке воды из котлована грунт на его дне сильно разрушается. Для борьбы с этим явлением с древних времен применялись различные средства, например, укрепление дна слоем гравия или щебня или даже втрамбованием мелкого камня, причем эти меры характерны для XIX в. С .конца XIX и в XX в. вопрос о сохранении гру,нта на дне котлована стали ставить шире и изыскивать защитные меры иного «порядка. Так, например, было найдено, что следует откачивать воду из особого сборного колодца, выкопанного ниже дна котлована, и на дне котлована устраивать канавки для стока воды. В итоге эти поиски привели к изобретению так называемого способа понижения Уровня воды посредством высасывания ее из толщи грунта через особые скважины (колодцы-фильтры). Вначале для этого применяли всасывающие насосы, располагая их выше дна котлована, а затем глубинные запорные насосы, которые опускались непосредственно в скважины, тот способ стали называть глубинным, или грунтовым, водоотливом, е останавливаясь на деталях и датах, отметим, что идею глубинного одооглива высказал М. В. Ломоносов еще -в 1742 г., а практическое Рименение его в России началось в 1890 г. В XX в. глубинный водоот- 1ИВ °,р°бенно успешно совершенствовался в Германии. Крупные успехи этой области были сделаны в СССР (И. П. Кусакин). "римерно в 30-х годах XX-в. в Америке было изобретено особое обо- ^Удование, названное иглофильтрами, которое вскоре машло широкое ^аслространение. В 40-х годах оно было применено в СССР со значи- ельным.ц усовершенствованиями. Крепление, стен. Крепление отвесных граней выемок было из- естно человеку в весьма отдаленные времена. Так, в памятниках, отно- 13*
сящихся ,к 3-му тысячелетию до н. э., обнаруженных археологическим^ раскопками, имеются следы укрепления отвесных граней бревнами идц жердями, расположенными .горизонтально '.или забитыми .вертикально К таким памятникам могут быть отнесены, например, землянки, найдец. ные в поселениях, раскопанных .советскими археологами в южных районах страны. В письменных источниках также можно найти указания щ деревянные крепления отвесных выемок, применявшиеся в разные вре. мена. Крепление отвесных граней применялось не только в котлованах, но и в июсгоянных сооружениях, например, набережных стенках, шлюза* и т. н. Например, из летописей видно, что в России деревянные шпунты применяли уже в VII в., причем в XVIII в. и.х называли еще но-старин- ному — паженные сваи. Сохранились голландские гравюры .набережных XV—XVI bib. с изображением деревянных шпунтовых станок. Однако Витрувий упоминает, что деревянный шпунт .применялся задолго до н. э. В наше время укрепление отвесных стен котлованов ,и вообще выемок в большинстве случаев делается из металлического и деревянного шпунта, а постоянных ограждений — из железобетонного шпунта. Однако в плотных грунтах, особенно в грунтах, содержащих гравий, валуны или каменные прослойки, забивка шпунтов становится неосуществимой и этим объясняется появление других шриемов укрепления отвесных граней выемок. Так, в старину в Сибири и Канаде для откопки колодцев и котлованов в водонасыщенных грунтах еще с XVI в. применяли .вымораживание грунтов, называя этот прием нроморозкой (это название применяют .и в XX в.). Этот способ вошел в строительную технику и широко был использован в России в конце XIX в. при постройке сооружений Сибирской железной дороги. В СССР он был например, применен в ЗО-х годах XX в. при укладке труб водозаборного сооружения на дно пруда у Свердловска. Замороженная грунтовая стенка является полностью водонепроницаемой, и, таким образом, цроморозка служит одновременно мощным средством для борьбы с водой. Это .послужило поводом к изобретению способа искусственного замораживания 1рунтов, осуществляемого посредством холодильные машин, появившихся в 1875 г. Способ искусственного замораживания грунтов 'впервые применил немецкий маркшейдер Петч для крепления шахты, проходимой в водонасыщенном грунте. В 1888 г. Петч получил патент на это изобретение. С этого времени способ искусственного замораживания аюлучил широкое распространение .как за границей, так и в СССР. Можно сказать, что в XX в. искусственное замораживание является -важнейшим способом, иримб" няемым при разработке котлованов, проходке шахт, устройстве метрополитенов и других сооружений в слабых водоносных грунтах. Интересно отметить, что при постройке разведывательной шахты на КуРск0 магнитной аномалии только посредством замораживания представило^ возможным пройти слой водоносного подвижного грунта толщино 30 м. § 5. ОПУСКНЫЕ КОЛОДЦЫ И КЕССОНЫ Способ постройки фундаментов, известный в фундаментостроениИ под названием опускного колодца, -возник :в Индии в очень др<?вн« время и был изучен англичанами в середине XIX в. Впоследствии это способ получил широкое распространение в Европе и Америке. Вначале его называли индийским способом, но с течением времени это названйе было забыто. от ле 2
Сущность этого способа состоит в следующем (рис. 12). На ловерх- • ости грунта или, если выгодаю. то лз котловане, откопанном до уровня фунтовой воды, строят нижнюю часть фундамента (иногда и на всю а высоту), оставляя но вертикальной его оси шахту 2, внизу которой е 1а1от расширение, образуя этим рабочую камеру /. Затем через шахту ^ рабочую камеру опускаются рабочие, которые, подкапывая колодец Знизу, производят его погружение. Откопанный грунт через шахту нод- СиМают наверх и выбрасывают в отвал. В водоносных грунтах погружение колодца производится .с водоотливом, а если последнее невозможно, то черпанием грунта сверху без удаления воды. Вместо черпака, применявшегося для этой цели под названием индийской лопаты, известной с Древних времен, теперь применяется грейфер. Когда низ колодца достигнет проектной глубины (отметки), рабочая камера и шахта заполняются кладкой или бетоном и колодец превращается в фундамент в. Рис. 12. Схема постройки фундамента по способу опускного колодца й перед погружением; б по время погружения; в—готовый фундамент; /—рабочая камера; 2 шахта Рис. 13. Железобетонный опускной колодец-оболочка современной конструкции для фундамента доменной печи Опускные колодцы делают, как и фундаменты, из каменной кладки, бетона или железобетона, применяя тот материал, который выгоднее ■или нужен ню статическому расчету. Современные средства позволяют опускать колодцы практически любых, даже очень больших, размеров к формы в плане на любую глу- онну; имеются примеры колодцев с размерами в шлане 40X50 м и по- гРУЖением в грунт на 50—55 м от поверхности. Из железобетона стены колодца можно делать тонкими, .и тогда его _'рименяют в качестве оболочки для постройки различных приямков, ре- еРвуаров, шахт. При постройке шахт опускные .колодцы называют °пускной крепью. ' Тонкостенные колодцы шозволяют создать большую внутреннюю по- СТЬ' В11УТРИ которой можно .возводить требуемое ■сооружение. Так, на- е-ИМе?' иа Рис- 13 показан железобетонный колодец-оболочка, лриме- 'Шый дЛя постройки фундамента доменной печи в Запорожье. После -' й дЛя постройки фундамента доменной печи в Запорожье. После и гРУжения колодца на проектную отметку было устроено водоненро- Чаемое днище и внугр.и возведена железобетонная конструкция. ° наше время колодцы делают в виде круговых тонкостенных же- г 3°бетонных оболочек, которые погружают в грунт посредством вибро- 'РУжателей или мощных .молотов, устанавливаемых на верхнем торце
оболочки. Удаление грунта осуществляется механическим лутем. гружение .кольцевых оболочек .в шринци'пе сходно с погружением Щ телых свай большого диаметра. Погружение колодцев в грунтах с каменистыми .прослойками р затруднительно, а при наличии погребенных стволов деревьев или бо... ших валунов иногда и вовсе невозможно. Необходимость в постройке фундаментов глубоких опор при вози, дении мостов возникла в Европе и Америке раньше, чем стал известь Рис. 14. Общий вид постройки фундамента и подводной части опоры моста посредством кессона /—шлюз; 2 шахтная труба; 3— бокопая стена кессона (консоль); 4—рабочая камера I и был достаточно освоен здесь индийский способ опускного кол одна- Этим и можно объяснить факт распространения во второй половине Х1л и в начале XX вв. способа работ с применением сжатого воздуха, известного под названием кессонного способа, изобретенного в середине XIX в- Кессон (рис. 14), в отличие от опускного колодца, 'представляет соб°Ц как бы опрокинутый ящик 4, наполненный сжатым воздухом, который вытесняет воду из камеры под нож его стены. Доступ в камеру нроизвО' дится через шахтные трубы 2 и воздушные шлюзы 1. Давление воздуха должно увеличиваться на 1 ат на каждые 10 м заглубления ножа н-и#<| уровня воды. На рис. 14 показано производство кессонных работ, каки-" оно выглядело в конце XIX в. при использовании ручного труда.
Предпосылкой к изобретению кессона, -видимо, послужил ящик, с по- ощью которого в древние времена люди работали под водой на дне во- 'оемов, о чем упоминает Геродот в своих сочинениях. Однако развитие ^того приспособления для работ, названного водолазами колоколом, Началось в более поздние времена н. э. Так, в 1655 г., но сообщению Аоа-нцузского ученого Сент-Клэра, один механик устроил водолазный олокол со скамьей внутри (рис. 15). В 1716 г. в Англии Галлей предложил брать с собой 'внутрь колокола запасной воздух в бо- онках для обеспечения возможности работать более продолжительное время. А га 1776 г. Омитон (Англия) изобрел способ подачи в колокол свежего воздуха путем накачивания его но трубам мехами (воздушным насосом). В 1845 г. на заседании Парижской Академии наук французский горный инженер Триже доложил об удачном опыте применения сжатого воздуха, произведенном им в 1841 г. при проходке шахты 'В пласте водонасыщенного подвижного грунта толщиной 20 м. Для этой цели был построен железный цилиндр в виде шахты, разделенной двумя горизонтальными перегородками с лазами на три отсека. Нижний отсек представлял собой .рабочую камеру кессона, в которой находился сжатый воздух, а средний отсек служил воздушным шлюзом. Первый из кессонов для постройки фу.н- дамента опоры железнодорожного моста был опущен в Англии A851). В 1959 г. в Германии по проекту инженера Пфанмюлле- ра было построено и ощущено несколько кессонов для постройки моста через р. Рейн около г. Кель. Первые кессоны в Европе изготовляли из металла, причем два самых больших из них размерами 144X14 м и весом 2400 т были опущены для постройки дока в Тулоне A878—il880). В России впервые металлические кессоны были опущены в Ковно (Каунас) для сооружения опор железнодорожного моста через р. Неман A856—1858). В Америке кессоны первоначально делали деревянные. Первые из них размерами 52,5X30,7 м были опущены для устройства опор висячего Бруклинского моста. Деревянные кессоны американского тина собирались из горизонтальных брусьев прямоугольного сечения, укладываемых сплошными перекрестными рядами. В России деревянные кессоны 'были применены при лостройке мо- cJob на Сибирской железной дороге A894—1897) но ".проекту инженера • К. Кнорре. Внешние стенки кессона состояли из вертикальных Русьев, устанавливаемых вплотную, а внутренние ограждения — из Русьев, укладываемых но наклонной грани консолей боковых стен и °Ризонтально :ю потолку. Промежутки между брусьями (стенками) Полнились бетоном. Модель такого кессона, названного русским, была бппДСТавлена иа всемирной выставке в Париже A900), где получила "'"'ую золотую медаль. Русские кессоны широко применялись до Рис. 15. Старинвое изображение водолазного колокола " 1899 г. в России инженер А. Н. Лентовский впервые в мире но- Роил кессон с боковыми стенами (консолями) из бутовой кладки и с Лсть'м бетонным армированным рельсами потолком." К 1913 г. в Рос- и было опущено почти 150 таких кессонов. Этот тин кессона послужил
предшественником железобетонных кессонов, впервые июявивших^ в Германии A910—1913). С этого времени железобетонные кессоны стали вытеснять не только металлические, но и деревянные кессоны, В целях экономии металла, острый недостаток которого ощущал^ в СССР в 20-х годах, инженер Ф. Ф. Антропов разработал проект де, ревобегонного кессона A928—1929), в котором арматура была сделана из деревянных брусков. Эти кессоны некоторое время применялись вполне успешно, но вскоре были вытеснены массивными бетонными кессонами со слабым металлическим армированием. Там, где это было необходимо, снова сооружались железобетонные кессоны. Работа в сжатом воздухе по физиологическим причинам вызывает различные заболевания. Первое время этого не знали и с заболеваниями не умели бороться. Поэтому считали, что. кессонные работы опасны, а заболевания, вызываемые ими, назвали кессонными болезнями. Затем было установлено, что при тщательном ■врачебном надзоре и соблюдении соответствующих профилактических мероприятий можно полностью избежать этих заболеваний. В наше время найдены эффективные медицинскиехфедства по предупреждению и лечению кессонных заболеваний. Погружение кессона с рабочими, находящимися в сжатом воздухе, обусловливает, во-первых, ограничение глубины погружения его ниже уровня воды—'Не более 36—-37 м и, во-:вторых, относительную дороговизну работ. В целях улучшения кессонного дела и облегчения труда рабочих •в СССР изобретены система гидромеханической разработки грунта и способ слепого погружения .кессона без людей 'в рабочей камере A937—1940). Работы в камере производятся механизмами, управление которыми осуществляется из помещения, (расположенного над потолком «амеры, с обычным атмосферным давлением, а наблюдение за ними в камере ведется посредством перископов. Необходимо отметить, что в конце -.первой половины XX в. появились машины для вращательной разработки (высверливания) шахт в горном деле, а .несколько позже — для изготовления в грунте глубоких бетонных столбов для фундаментов. Интересные машины построены фирмой Беното во Франции. § 6. СВЛЙНЫЕ ОСНОВАНИЯ При устройстве свайных оснований возникает ряд проблем, многие ■из которых в течение рассматриваемого 'периода успешно были разрешены, в том числе: комяоновка свайного основания, конструкция свай и материал для их изготовления, производство работ по устройству свайного основания и способы погружения свай. Решение этих проблем на протяжении многих лет сопровождалось многочисленными -и весьма интересными примерами и эпизодами, осветить которые в настоящем труде не представляется возможным. Поэтому ограничимся рассмотрением лишь основных из них. Общие вопросы. Если свайные основания с давних (времен пр» меняли ка.к средство передачи нагрузки на слабые грунты и возведший сооружения на местности, покрытой водой, то в XX в. их начали при менять при сооружении зданий на хороших грунтах. В применении к со сружениям на местности, покрытой водой, уже давно определился тип свайного основания, у которого верхушки свай возвышаются над уроВ' нем воды или .погружаются ниже его лишь на небольшую конструктив' ную глубину. Такой тип свайного основания с частичным погружение» свай в грунт назвали высоким свайным ростверком. Свайные основания.
кОТорого сваи [погружаются в грунт на всю У ^|.]Ь1М ростверком. Иногда при устройстве н.и сВ й длину, назвали низким У ^|.]Ь1М ростверком. Иногда при устройстве н.изкого свайного ростверка сВ хуШки свай погружаются ниже поверхности грунта. В таком случае нование сооружается в котловане, как и обыкновенные фундаменты. °cl ^[адо сказать, что в XX в. все вопросы по устройству свайных осно- Нйй рассматриваются в теории свайных оснований, чего в прежнее в3 ' я не было. Вопросы о размещении свай и *расстояниях между ними В^>чались впервые шведской геотехнической комиссией (около 1920), за- и3'м немецкими и французскими учеными A930) и с 1935 г. изучаются Т СССР. Одновременно с этим изучаются вопросы об осадках свайных Снований и условиях передачи ими нагрузки на грунт. » ° Типы свай. В XX в. принято разделять сваи на две большие оуппы: готовые (забивные) сваи и .набивные, изготовляемые в грунте. В некоторых зарубежных странах набивные сваи называют местными сваями. Готовые сваи имеют наибольшее распространение. Первые сваи, появившиеся за много веков до н. э., были деревянные. Они представали собой бревна с заостренным нижним концом. Деревянные сваи применяют и в 'Наше время. Однако, поскольку деревянные сваи, будучи погруженными в грунт, подвергаются гниению и особенно в условиях временной влажности (например, высокие свайные ростверки), то в течение ряда лет производились поиски по увеличению их долговечности. С этой целью в XVIII в. верхушки деревянных свай стали располагать ниже низко-го горизонта воды. В XIX в. начались :поиски по изготовлению трубчатых свай из негниющего материала, в качестве которого при- уеняли чугун. Однако чугунные сваи вследствие большого веса, высокой стоимости и трудности погружения не получили распространения. Во второй половине XIX в. -появились железные сваи, в том числе и вин- тсвые, изобретенные английским инженером Ми тч ел ем A888), чему способствовало появление прокатных профилей. Железные сваи применялись при сооружении опор мостов, пристаней и .набережных и, в частности, опор мостов на Среднеазиатской железной дороге в России. В XX в. железные сваи, .получившие название стальных свай, начали изготовлять в виде трубчатых прокатных 'Профилей, прокатных двутавров, усиленных в некоторых местах по длине плоскими планками, и в виде труб со специальной гофрировкой. Для удобства погружения трубчатых свай применяются винтовые башмаки. В СССР в области когструирования и применения винтовых свай, несмотря на то, что этими вопросами вплотную начали заниматься после Великой Отечественной войны A945), достигнуты хорошие результаты. Одним из по- ЭДедних достижений строительной техники СССР является изобретение амУфлированных свай с уширенной пятой, образуемой путем взрыва. aKie сваи изготовляются посредством теряемой металлической или Же*зобетонной трубы A950—1960). » конце XIX в. впервые появились железобетонные сваи, которым р а'але придавали круглое сечение. Размеры этих свай соответствовали з.черам обычных деревянных свай. С 1910 г. их стали делать стрямо- Инп'ЬН0Г0 сплошного сечения, а затем трубчатого и придавать им Ли1ДЭ огРамиые размеры. Так, .например, при постройке опор моста Вог'ИНГО ^ Стокгольма A934) были применены сваи круглого .кольце- ^ с сечения внешним диаметром 0,92 ,и и длиной 44,4 м. Железобетон- в е '"Устотелые сваи длиной 40 м переменного сечения, применяемые 12vn°M из восточных английских тортов, имели вверху размеры и'о >6 м. Поскольку подобные сваи обладали большим весом, вскоре Лилис системы составных 'по длине свай из коротких элементов.
Наряду с железобетонными сваями были сделаны попытки ^ нить бетонные сваи и сваи из щебня, изготовляемые в скважине, Ко торую формовали (вибрировали или пробивали) в грунте. Однако эт0 оказалось очень медленным и трудоемким процессом. И лишь с изобре тением в России инженером А. Э. Страусом A899) набивных бетонныу свай, изготовляемых в буровой скважине путем трамбования небольц]Й1 порций бетона при одновременном подъеме обсадной трубы, был 'Найдеь эффективный для того периода способ изготовления бетонных свай Сва.и Страуса послужили основой для изобретения свай других типов из которых заслуживают внимания сваи системы ВИОС A933). Эц сваи изготовляются из пластичного бетона, уплотняемого в обсадной прубе весом дополнительного слоя бетона, высота которого принимается значительно больше длины сваи. Однако такая технология оказалась трудоемкой и непроизводительной. Поэтому вскоре бетон в обсадную трубу начали добавлять порциями через воздушный шлюзок и уплотнение его производить давлением сжатого воздуха, а наблюдение за уровнем бетона — посредством специального щупа, проходящего через герметическую трубку в .воздушном шлюзке. Эти сваи назвали пневмона- бивными сваями. Одновременно с бетонными сваями типа Страуса были сконструиоо- ваны сваи, изготовляемые в железной оболочке, оставляемой в грунте. Типичным представителем этого тигпа свай явилась свая американской фирмы Раймонд. Затем появились сваи с утолщенной пятой, типичным образцом которых является свая Франка, имеющая .мировое .распространение. В 30-х годах .в некоторых зарубежных странах начали (пр.имснять железобетонные винтовые сваи как с металлическими, так и с железобетонными лопастями. Погружение свай. В течение длительного исторического периода погружение (забивка) свай в грунт осуществлялось ручным способом с помощью различного рода колотушек. Видимо, такой сиосаб применяли в древние времена жители свайных поселений. Однако о развитии колотушек и других приспособлений, применявшихся для забивки свай, история не сохранила ни рисунков, ни литературных повествований. Вероятно, вначале в качестве колотушек человек использовал тяжелые камни, затем деревянные предметы, .которые впоследствии были окованы железом. С изобретением воротов и блоков деревянные сваебойные предметы .стали заменяться более тяжелыми — металлическими. Затем появился примитивный ручной копер, изображение которого :пи- ■ведено в кьиге Рускони, изданной в Венеции в 1660 г. Этот копер состоит из пирамиды, связанной из бревен, и блока, прикрепленного к ее вершине, через который перекинут канат с короткими веревками — кзШ- ками. К другому концу каната 'прикреплена «баба» или «медведь»" боек, который поднимали при 'помощи каната и бросали. Снаряд аналогичной конструкции, применявшийся ,при .постройке плотины Ка.мен' ского завода, изображен в рукописной книге С. Ремезова — «Чертежная книга Сибири» A701). Этот снаряд является характерным для начал2 XVIII в. В XVIII и XIX вв. были произведены значительные усоверше1!" сгвования копра. Изобретение «гака» — металлического к.рюка на К° ромысле для прикрепления бабы и сбрасывания ее в любой момент пр} подъеме каната—существенно изменило ритм работы копра. Изо5ре тение в дальнейшем станины с направляющими для бабы и лрисоед*не' ние для ее подъема различных приспособлений — ворота, ступальног0 колеса (беличьего), различных лебедок и впоследствии конного, а Я0' том и парового двигателя — позволили значительно увеличить вес меД' аедя», следовательно, и мощность снаряда.
Значительное усовершенствование снаряда для забивки свай произо- с .изобретением Пэсмитом (Англия) 'паровой бабы, предста'вляв- й собой цилиндр, к што.ку которого 'Прикреплен боек, производивший ^ар. В 1889 г. в России инженером С. Л. Лрцишем был изобретен более цнональный паровой снаряд, у которого имелся неподвижный шток РапОршне.м и .подвижной цилиндр. Цилиндр поднимался паром и, падая, Споизводил удар. Шток упирался в верхушку сваи и вместе с ней опу- -•ялся по мере забивки. Вследствие этого удары .производились чаще и -Дтш более мощные. Этот снаряд сменила 'паровая баба Лякура .и 1' ро и д б й Дтш р 1'„угис, в которых частота ударов и падение цилиндра были в какой-то ере п'олуавтоматизированы. Все подобные снаряды применялись в XIX ^ начале XX вв. В период 1915—1920 гг. в США и Германии появились .,аровые свайные молоты, в которых пар действовал по обеим сторонам чоршня-бойка, вследствие чего машина работала с большими частотами ■'i энергией. Вскоре было уточнено, что паровые молоты исправно работали со сжатым воздухом. Это 'позволило производить забивку свай ниже уровня воды без промежуточных подбабков. В 30—40-х годах .XX в. одновременно в разных странах появились дизельные бабы, работающие от взрыва горючей смеси аналогично двигателям дизеля. [) 50-х годах в СССР начали применяться электрические вибропогружатели, производящие погружение свай путем возбуждаемых ими виё- ;)аций и 'некоторой лригрузкой. В 60-х годах вибропогружатели появились во Франции и других странах. В средине XIX в. погружение чугунных овай производилось при помощи подмыва струей воды. Затем начали 'применять способ подмыва с дополнительными ударами бабой или молотом. Этот способ после некоторого перерыва стали снова '.применять для погружения больших железобетонных свай. § 7. РАБОТЫ НА МЕСТНОСТИ, ПОКРЫТОЙ ВОДОЙ Устройство фундаментов яа- местности, покрытой водой, как об этом упоминает Карлович, производят с помощью перемычек, ограждающих участок застройки, с последующим удалением из него в'оды или с помощью специальных плавающих устройств, затапливаемых в месте воз- зодимого сооружения, например плавучих ящиков, или, .наконец, путем устройства (намыва или отсыпки) искусственных островов. Работы в перемычках являются наиболее универсальным способом, пригодным для возведения разнообразнейших сооружений. К простейшим перемычкам принадлежат земляные валы и насыпи, которыми, не- СМотря на их древнее происхождение, пользуются и в наше время. Для >стройства перемычек в начале применяли бревна и брусья, затем ряжи и деревянный шпунт, устанавливаемые в один или в два ряда с заполнением пространства между ними песком, глиной и т. п. Такие перемычки, • ак указывает Витрувий в своих трудах, были известны задолго до н. э. (~о второй половины XIX в. для устройства перемычек начали при- е'1ять металлический шпунт, который в строительстве фундаментов время занимает важное место. В начале XX в. в США для уст- |,еа Фундаментов в глубоких водоемах стали применять ячейковые ' Ремычки, являющиеся экономически более выгодными, чем обычные ^Ямой перемычки. Ячейковые .перемычки изготовляются из ме- ^ые перемычки. Ячеые перемычки изготовляются из ме ^•лического шпунта в виде соединяющихся между собой цилиндров. ч Сле Великой Отечественной .войны ячейковые перемычки начали при- Чяться в Советском Союзе. Во ездон'ные ящики. Если местные условия не позволяют произ- ^ть забивку шпунта, а несущая способность грунта достаточна для
постановки сооружения на его поверхности (на д-но водоема), то при,\,. няют бездонные ящики, которые по существу 'представляют собой о*50 почку или опалубку для возводимого сооружения. Работы в этом слуЧа сводятся к заполнению внутренней полости ящика и могут быть выпОл нены без удаления воды методом, который получил название подво*" кого. Вначале бездонные ящики сооружали из дерева, как это име " место, например, при сооружении опор моста в Нарве A822). В Хх в бездонные ящики устраивают из металла ,или железобетона и устанав. ливают на место плавучим краном или делают их с двойными стенкахщ" и тогда их на плаву доставляют .к месту установки, где погружают на дно, а затем пространство (полость) между внутренними стенками Зя полня ют бетоном. Ящики с двойными стенками были 'применены щ„ перестройке опор моста Лейтенанта Шмидта в Ленинграде A936). Есл« бездонный ящик устанавливается на скалистое дно, то нижней его кромке придают фигурное очертание, соответствующее рельефу скалы (рис. 16). Бездонные ящики могут служить и перемычками. В этом случае после посадки ящиков на дно тщательно заделываются щели между нижними кромками и дном, а затем из них выкачивается вода. Такие перемычки сооружали в конце XVIII в. из деревянных ящиков. В XX в. бездонные ящики стали называть оболочками. Однако под этим же названием также понимают оболочки, которые как и опускные колодцы, погружают ниже уровня дна и из внутренней полости их выбирают грунт. Плавающие ящики, или понто- н ы. Это приспособление применяют в том случае, когда фундамент не погружается з грунт водоема или когда для возводимого сооружения приготовлена постель из каменной наброски или бетона или, наконец, устроено свайное осьювание. По классификаций В. М. Карловича, применение плавающего ящика относится к случаю возведения сооружения .«а плаву. Время изобретения способа постройки фундаментов и сооружении с помощью плавающего ящика де установлено, но, судя по простоте идеи, можно полагать,, что оно относится к глубокой дреганости. Плавающие ящики применяются для устройства опор ■мостов, набережных стенок и других сооружений. Например, в Петербурге они были применены для постройки опор многих мостов, в том числе и опор Благовещенского моста (ныне мост Лейтенанта Шмидта) в 1850 г. и для стен№ набережной у Васильевского острова и у Адмиралтейства (рис. 17)- Заслуживает внимания сооружение дока в Тулоне (Франция) в Де ревянном понтоне размерами 92Х31ХП м. Понтон сооружался на Де' ревянном плоту. Когда он был готов, плот затопили, а понтон отбуксировали на место постройки дока. По мере -возведения дока понтон постепенно погружался в воду, до тех пор пока не был посажен на основание, после чего боковые стенки его были разобраны. Заслуживает внимания также огромный понтон для возведения дока в Гавре (Франция' A920—1927) размерами 345x60 м. Основой понтона явилась металлическая конструкция, отведенная в плавающем 'Состоянии на глубок^6 Рис. 16. Металлическая лочка из шпунтов обо-
еСТо, где была забетонирована « совместно с бетоном образовала кон- ^грукиию дока. " с начала XX в. для изготовления понтонов применяют железобетон, тОрЬш оказался весьма пригодным для этой цели материалом, позво- ; вводить 'понтоны 'ру вводить в состав сооружений и особенно Ггких, как доки, вол- йоломы, набереж- ^е. Так, в 1921 г. а1й постройки дока в'сурабайэ (Индонеб сользо зия был использо- Ч) щЩш^^штштщф g'a,H' железобетонный '•) понтон размерами з плане 98X20 м. Для постройки больших доков .выгодно применять несколько понтонов в виде поперечных секций, например 'в К ад иксе (Испания) при постройке дока размерами 240x30 м в 1930 г. было применено 17 понтонов. Рнс. 17. Типовой деревянный понтон, применявшийся в XVIII и XIX вв. в Петербурге а -поперечный разрез; б- продольный разрез-, е план Для постройки сооружений большой длины, как, например, волноломов, набережных и других портовых сооружений, применяют понтоны «Sij, .,;.... .Г, Рис. 18. Железобетонный понтон во время спуска на воду после изготовления на берегу (набережная в Норрезундби — Дания) л "°Сит л "°Сительно небольших размеров, располагая их в один ряд. Установ g HbIC в проектное положение понтоны заполняются песком, камнем ил или Такой способ устройства портовых сооружений применяется портовом строительстве такие понтоны называют массивами-гигантами.
как в СССР, так и за рубежом (рис. '18). Железобетонные понтоны ладают хорошей плавучестью и .мореходностью, и поэтому их часто готовляют в доках и буксируют к-месту установки на значительное стояние. Так, понтоны для сооружения волнолома в гавани Б (Франция) буксировали по морю на 135 км. Применение опускных колодцев и кессонов. пус^. ные колодцы и «ессшы применяют для любых сооружений, особенно для опор мостов. Для их изготовления с,, здают искусственный островок или на- 'Сьипь у берега. В первом случае колодец или кессон опускают через насыпь ост- ровка, во втором — через на-сыпь до глубины, на которой они могут плавать, а затем .на .плаву отводят до места посадки, пде производят погружение в грунт дна. Постройка кессонов на насыпи у берега была 'применена в Испании на р ПваДалквивир в 1918 г. и в Ленинграде s 1933 г. В XIX в. для опускания (посадки) колодцев и кессонов на дно применяли подмости на сваях или плавучие подмости, собранные на паре понтонов, как, например на Волховстрое. Однако погружение как с островка, так и с подмостей не всегда осуществимо и 'выгодно. Поэтому в конце XIX и в XX вв. начали применять плавающие кессоны и колодцы с погружением их на плаву. В местах, 'где имеются мощные плавучие краны, кессоны и колодцы изготовляют у берега, затем плавучим краном в подвешен- Рис. 19. Съемный кессон @,00) Ню) Рис. 20. Съемный железобетонный кессон во время работы Рис. 21. Съемный железобетонный во время его снятия ном состоянии отводят на место и погружают в проектное положен" •. При таком способе ра'бот более удобными являются металлические ке° соны, примененные в Ленинграде или постройке опор Дворцового мое П912)- жг Съемные кессоны. Кессоны этого типа применяются в тех cj чаях, когда возводимое сооружение не требует глубокого погружен" в грунт. В съемном кессоне сооружение (фундамент) возводят внутР рабочей камеры (р.ис. 19). По мере роста сооружения кесган noi^"_ мается и, наконец, снимается с сооружения и отводится в сторону. ->г
уживает внимания строительство опор моста через ,р. Элоры во Фран- ^ A931) с помощью железобетонного кессона, где на одной опоре', которой не требовалось заглублять в грунт, использовали кес- й ( 20 б -10ШвУ р раось зау ру, ч как съемный (ркс. 20). Во время прилива кессон, обладая нлаву- 1°сТЬ1о, воплыл, затем, .несколько накренив, его сняли с опоры (рис. 21) "^отбуксировали к месту сооружения другой опоры, .где опустили в грунт Ja заданную глубину. Кессоны, в которых камера погружается в грунт и остается под со- ■пужением, называют погребенными. Г'Р Представляет также интерес сооружение вентиляционной камеры одводного тоннеля в Нью-Йорке под р. Гудзон A934) при глубине реки q25 м и слое ила мощностью 76,25 м. Подошва фундамента камеры "расположена ниже уровня воды на 30 м. Под камерой сделано свайное основание из металлических труб, диаметром 61 см. Трубы опускались с плавучих подмостей и делались такой длины, чтобы 'при отирании на скалу, подстилающую ил, верх их возвышался над горизонтом воды. После погружения труб полости их до отметки 30 м ниже горизонта реки заполнялись бетоном. Затем посредством фрезера, которым оперировали с плавучих подмостей, трубы над бетоном были срезаны (на отметке — 30 ж). После этого низ (фундамент) вентиляционной камеры, изготовленной в виде .плавающего кессона, был опущен через слой ила и посажен на верхушки свай, забетонированных в заполнении кессона. Таким образом, сложное основание в слабом грунте -под слоем воды было сделано без водоотлива. Высокий свайный ростверк. Для сооружения высокого свайного ростверка применяются сваи сплошного или трубчатого типа. Особенно эффективными являются сваи с уширенной пятой. В 50-х голах XX в. в этих целях начали применять сваи-оболочки, погружаемые i грунт дна вибраторами. В случае возвышения верхушек свай над горизонтом воды верхнюю конструкцию сооружения делают в опалубке, подвешенной к сваям, или применяют сборную конструкцию. Если же конструкция опущена ниже уровня воды, то работы ведутся с (применением съемного кессона или понтона, в днище которого заготовлены гнезда для верхушек свай. В последние годы в качестве свай .применяют оболочки большого диаметра C м и более), (нагружая их вибромоло гами, и выбирая грунт .из полости грейферами или специальными фрезерами. Глава третья ОСОБЕННОСТИ ФУНДАМЕНТОСТРОЕНИЯ В СССР Лу Оворя об особенностях развития фундаментост.роения в СССР, сле- и СТ в первую очередь отметить организацию широкого обмена опытом ,;0 Тематического подведения итогов'проделанной работы на специаль- ос Созываемых всесоюзных совещаниях. Первое такое совещание по °ваниям и фундаментам было проведено в Москве A935), второе
в Ленинграде A938). В том же 1938 г. было 'проведено специальное Со вещание .в Киеве, на котором представилась возможность подытожив знания об особенностях строительства на лёссовидных грунтах. Достижения по изучению сейсмических явлений в СССР, выполнещ сейсмического районирования и успехи сейсмостойкого строительств! были .подытожены на совещании но антисейсмостойкому строительств! в Ереване A948). "' Важное значение имело совещание 'По механике грунтов, основаниям и фундаментам, состоявшееся в Горьком A953). В 1958 г. в Риге было проведено совещание по закреплению грунтов. Развернувшееся в СССР в первой и последующих пятилетках боль шое строительство разнообразнейших сооружений и новизна -возникши," вопросов по устройству фундаментов вызвали 'необходимость организованного и широкого изучения теории и техники фундаментостроеадя Поэтому были созданы специальные научно-исследовательские организации: в 1930 г. — сектор оснований и фундаментов в Ленинградском институте сооружений, в 1931 г. — Всесоюзный институт оснований сооружений (ВИОС). В Академии строительства и архитектуры СССР, созданной в 1956 г., на базе ВИОС организован Институт оснований и 'подземных сооружений. Для «подготовки инженеров-строителей >по фундаментостроению в строительных вузах (МИСИ, ЛИИПС и др.) открыты кафедры оснований и фундаментов, а в некоторых из них выделены кафедры по механике грунтов и инженерной геологии. По основаниям и фундаментам появились специальные учебники, в создании которых приняли участие II. П. Пузыревекий A934), .В. К. Дмоховский A923, " 1940), Б. Д. Васильев A937, 1945, 1955), Л. В. Паталеев A943, 1948), К. С. Ордуянц A951), Н. А. Цытович A960), В. Г. Березанцев A961) и др. § I. РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ И СОЗДАНИЕ РУКОВОДЯЩИХ ДОКУМЕНТОВ Обшир-ное строительство, развернувшееся в СССР во второй половине 20-х годов, потребовало создания нормативных и инструктивных документов по проектированию .и сооружению фундаментов. Уже в первые годы в Советском Союзе появились Технические условия и нормы п>1 использованию грунтов и технико-строительные правила, которые, получая от научных исследований идейную .и проверенную основу, из года в год совершенствовались. По глубине и обоснованности эти Д°КУ' менты оказались более обстоятельными, чем в зарубежных страна* Если в дореволюционное время в России не было .норм по фундаменте' строению, то в наше время положение изменилось и в современных нор мах СССР помещены не только технические требования, но даны и * тодические указания по проектированию и расчетам. Необходимо У" мянуть вышедшие в 1954 г. Строительные нормы и правила (СНи1 в которых (часть II, глава 6) содержатся указания .по -проектирова- естественных и свайных оснований всех видов зданий и соору*еН В них впервые в истории фундаментостроения сказано, что пр.и пр'; е. тировании фундаментов следует исходить «е только из условия °^й(. чения устойчивости грунтов, но и из учета допустимых (предельных) формаций основания (осадки). р. Механика грунтов и теория оснований. Механика грУ гов возникла сравнительно недавно, но уже развилась в большую са^ стоятельную науку. Ведущая 'роль в разработке механики
qC принадлежала Н. М. Герсеванову A879—1950), который решил Вн0го основных ее задач и разработал теорию деформаций среды, на- f ценной на поверхности, введя понятие грунтовая масса. Под этим финном он понимал дисперсную (зерновую) среду, все поры которой полнены водой. Это позволило применить для математического ана- ]3а деформаций законы гидромеханики A937). Работы Герсеванова t южнли основы для последующего развития метода расчета и про- 3^оза осадок фундаментов, т. е. деформации оснований сооружений. Г Ценный вклад в .развитие механики грунтов сделал II. А. Цытович. Р 0 книга «Механика грунтов», впервые напечатанная в 1937 г. и потом неоднократно переизданная, способствовала повышению технического уровня строителей и служит примером систематизации разбираемь^ g этон науке вопросов. д\. И. Горбунов-Посадов работает над развитием так называемой смешанной задачи, в которой деформации основания рассматриваются -совместных позиций теории упругости и теории .пластичности. И. И. Кандауров, следуя идеям Г. О. Покровского, развивает вопросы деформаций оснований, рассматривая основание как дисперсную среду, прилагая методы теории вероятностей (математической статистики). Весьма ценные разработки по отдельным вопросам механики грунтов имеются в трудах Д. Е. Польшина, В. А. Флорина и других ученых. Учение о предельном состоянии сыпучей среды составляет важную часть теории оснований. Начало этой теории было положено еще в 1773 г. французским ученым Кулоном A736—1806). Позже оно было дополнено опытами В. И. Курдюмова и В. И. Полежаева и в наши дни плодотворно развивается на базе анализа опытов и математического анализа. Так, в 1942 г. В. В. Соколовский написал книгу «Статика сыпучей среды», С. С. Голушкевич и В. Г. Березанцев развили его положения и дополнили применительно к задачам фундаментостроения. В. Г. Березанцев .написал в 1952 г. книгу «Осесимметричная задача теории предельного равновесия сыпучей среды», а в I960 г. — «Расчет прочности оснований сооружений». Теория оснований. Название «Теория оснований» было предложено В. И. Курдюмовым в 1880 г., но потом про него забыли. В наше время этот термин применяют снова, подразумевая под ним как общее напряженное состояние основания сооружений и его деформаций, так и совместную работу основания и сооружения. Н. П. Пузыревский A861 —1934) в своей книге «Фундаменты» A934) развивает учение о напряженном состоянии основания и устанавливает принципы теории оснований. Он положил начало применению теории упругости для изучения оснований. Можно сказать, что имеющиеся разработки и перспективы их развития сулят этому разделу большую будущность. Современное состояние методов расчета осадок фундаментов и воз- • ожности достоверного их прогноза позволяют регулировать осадки со- Руженй ^ путем закладки их на отметках выше проектных на величину /Кидаемых осадок. Такой способ с 1936 г. применяется в Ленинграде ри возведении зданий на сильносжимаемых грунтах. В случае ожи- vaeMbIX перекосов следует рпридать сооружению (подошве его фунда- п'^НТа) соответствующий встречный уклон, как это было сделано, на- 'Ри.чер7 При монтаже валов турбин ГЭС на р. Свири в 1932 г., где вслед- о вие возрастания Нагрузок при подъеме воды в верхнем бьефе реки в "Далось общее наклонение здания машинного зала. Тщательные пред- аРИтельные изыскания и особо поставленные исследования, а также счетные поиски и сопоставления позволили определить вероятный Истории строительной техники
перекос валов турбин, которые были смонтированы со встречным укл0, ном. К началу Великой Отечественной войны турбины работали исправ_ но с точным вертикальным расположением валов (во время войны ГЭ£ была разрушена). Большой вклад в развитие современной науки о фундаментостр0е. нии внесли строители-практики, в том числе П. П. Ротерт, Ф. О. Тейх. май, В. Н. Соколовский, Л. П. Шишко, Л. А. Серк и многие другие. Акад Г. О. Графито A869—1940), строитель Волховской A926) и Свирьской A932) ГЭС впервые в мире осуществил строительство на мягких сжимаемых грунтах и ввел в практику строительства обязательное .научное изучение свойств грунтов основания и анализ вероятных деформаций Герой Социалистического Труда акад. С. Я. Жук A892—1957), являвшийся крупнейшим специалистом по строительству судоходных каналов и ГЭС, осуществил решение многих сложных вопросов устройства фундаментов. Классификация .грунтов. Важное значение классификации грунтов как средства установления общеобязательных наименований было признано еще в прошлом веке. Однако лишь в 1931 г. в СССР была принята система классификации грунтов, основанная на учете их гранулометрического состава применительно к задачам дорожного дела. Вскоре ее стали называть трехчленной классификацией грунтов, вследствие того что наименования грунтов назначались в зависимости от фактического весового соотношения зерен трех типовых фракций (песчаные, пылеватые, глинистые), на которые рассортировали зерна рассматриваемого грунта. Впоследствии эта классификация была принята для грунтов основания сооружений. Однако практика применения ее привела к выводу, что если удобно классифицировать по гранулометрическому составу песчаные и крупнообломочные грунты, то глинистые грунты требуют другой основы. Такая классификация, называемая классификацией по пластичности, была установлена на строительстве канала имени Москвы A932). В дальнейшем в эту классификацию были внесены некоторые не меняющие ее существа уточнения, и в 1954 г. классификация по зерновому составу и классификация по пластичности были приняты в СНиП. § 2. КОНСТРУКЦИИ И ТИПЫ ФУНДАМЕНТОВ 4ПИ- Принципы швременного строительства — снижение стоимости, тип: зация, механизация и сборность ■ - не могли не отразиться на методике и технике возведения фундаментов. Однако до тех пор пока конструкции фундаментов и техника их изготовления достигли состояния, которое можно отметить на 1 января 1960 г., необходимо было проделать большую научно-исследовательскую и экспериментальную работу по раС] чету и конструированию новых типов фундаментов, удовлетворяющие требованиям индустриального строительства. Если в 1920 г. преобладали фундаменты из каменной кладки, главным образом из постелистого известняка, то уже при возведении соору жений Днепровской ГЭС A932) работы удешевляли тем, что при Ук ладке бетона в него утапливали крупные куски камня, называемы «изюмом», общим объемом до 30—40%. Развитие этого приема в соорУ^ жениях меньших размеров привело к появлению в массовом фундаме" тостроении бутобетона. Однако с течением времени выяснилось, чТ применение бутобетона .не способствует сокращению отдельных уД0 емких работ, не поддающихся механизации, вследствие чего его ие стали применять. иеЦ
с>олее прогрессивным оказался метод возведения фундаментов из го- овЫх элементов, изготовляемых из армированного бетона или железобетона. На этом отрезке пути развития фундаментов необходимо упомя- ть о применении смешанных материалов, а именно: широкие элементы, работающие на изгиб, делали из железобетона, а части их, работающие %а сжатие,— из бетона. Рис. 22. Современный сборный фундамент жилого дома Применение железобетона и изменение типа конструкций фундаментов помогли переходу на полную сборность. На рис. 22 в качестве примера показан сборный фундамент, применяющийся для возведения жилых домов. Нижняя плита (уширение) составлена из уложенных рядом поперечных элементов, называемых башмаками, над которыми располагаются бетонные параллелепипеды — стеновые блоки. Если по грунтовым условиям требовалось общее продольное армирование, то оно осуществлялось посредством укладки арматуры в толстом шве между башмаками и нижними рядом стеновых блоков или путем устройства в этом месте железобетонного пояса. Сборный метод оказался весьма целесообразным для устройства фундаментов различных конструкций, вследствие чего в 1959 г. Гос сгРоем СССР были выпущены указания по применению сборных ленточ- «ых фундаментов. Ан ализ работы сборных фундамел- Рис. 23. Сборный фундамент прерывистого типа теп "оказал- что нижние башмаки можно укладывать не сплошь, а с ин- Рвалами. Реализация этого предложения привела в J957 г. к появле- ю нового типа фундаментов, названных прерывистыми (рис. 23). сстошше меж-ДУ башмаками назначается в зависимости от качества "Унта и нагрузок на фундамент. Фундаменты, применяемые в СССР, подразделяются (с 1937 г.) на е-1ующие четыре типа: одиночный фундамент (или массив), фунда- ^"т-стенка, ленточный фундамент и сплошной фундамент. Последний д п Фундамента иногда называют фундаментной плитой или общим фУндаментом. 14*
Однако следует отметить, что еще не полностью учитывается раз личие между стеновым фундаментом и ленточным. Разница между ицщ заключается в том, что на фундамент-стенку действуют нагрузки так что изгиба по длине фундамента не происходит (например, в подпор! ных стенках или сплошных стенах домов), в то время как ленточны» фундаменты в направлении длины работают на изгиб (например, :]ри опирании на фундамент нескольких колони). Таким образом, ленточный фундамент требует армировки, или его надо делать из железобетона тогда как фундамент-стенку можно делать из бетона или каменной кладки даже при небольшой высоте. В последние годы фундаменты начали подразделять на фундаменты глубокого заложения, или столбчатые фундаменты, опирающиеся на несжимаемый грунт основания, и фундаменты мелкого заложения. Однако до 1961 г. никакого ограничения по глубине установлено не было. В связи с этим следует отметить, что в СССР для массового строительства было стремление сооружать фундаменты мелкого заложения. В США в это время преимущественно применялись глубокие столбчатые фуцда. менты, доводимые до скалы, залегающей иа глубине нескольких десятков метров. Развитие техники фундаментостроения в СССР и появление соответствующих машин создали предпосылки для сооружения фундаментов глубокого заложения. Вначале A945) в этих целях стали применять глубоко погруженные сваи большого диаметра, что по условиям передачи нагрузки на грунт вполне соответствовало глубоким столбчатым фундаментам, а с 1958 г. — железобетонные тонкостенные сваи-оболочки, погружаемые в грунт вибраторами. В целях упрощения и ускорения строительства, а также удешевления стоимости фундаментов мелкого заложения в 50-х годах появились предложения о сооружении фундаментов из грунтоблоков, а также путем перемешивания местного грунта с вяжущим веществом непосредственно на месте возведения фундаментов. В качестве вяжущего предлагают применять цементный или известковый раствор, а А. В. Силенко A953) предложил молотый кислый доменный шлак. Позже им был предложен способ изготовления фундаментов путем нагнетания в грунт шлакового раствора посредством тарельчатых инъекторов. Следует отметить, что предложения по применению грунтоблоков или грунтобетона для возведения фундаментов и по изготовлению фундаментов из грунта с использованием средств внутреннего его укрепления составляют идею одного из видов будущего фундаментостроения, возникшую уже в 30-х годах. § 3. ОСОБЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРИЕМЫ В тех, случаях, когда природные свойства (качества) грунтов оказываются недостаточными для возведения сооружений, например малая несущая способность, большие осадки и т. д., применяют искусственны способы укрепления грунтов, к которым относятся: Уплотнение грунта. Уплотнение грунта основано на сблиЖ^ нии его частиц, что уменьшает пористость грунта, повышает плотное* и уменьшает сжимаемость. В древние времена, возможно без ясноГ понимания физических причин, уплотнение грунта производилось пУте0 трамбования. Усовершенствование этого способа в наши дни привел к применению тяжелых трамбовочных плит и механических трамбово • а также различных вибраторов.1 Однако трамбование и вибрация с п 1 В 1959 г. Госстрой СССР издал инструкцию (СН-31-59) о применении тяже-1"*4 трамбовок.
ерхности не оказывают должного эффекта на уплотнение грунта в глу- Аипе- Поэтому в течение многих лет ведутся поиски способов и средств чля глубинного уплотнения грунтов. Так, в 1941 г. И. А. Физдель для дубинного уплотнения песчаных грунтов предложил способ гидровибро- «плотнения, а в 1960 г. Т. Д. Лобасов (ВНИИГС) сконструировал виб- панионную установку (ВУУП-4) для уплотнения песка. Старинный спо- "об уплотнения грунта песчаными сваями модернизировал 1С). М. Абе- пев предложивший в 1945 г. механическое его выполнение. Для этого в грунт с помощью вибратора погружается на заданную глубину метал- чическая труба с закрытым нижним концом, которая после погружения заполняется песком и путем вибрирования выдергивается из грунта. Временное днище трубы остается в глубине, а песок, высыпаясь из трубы, заполняет скважины и благодаря вибрации дополнительно уплотняет окружающий грунт. Существенным достижением первой половины XX в. является разработка способов искусственного укрепления или окаменения грунтов, осуществляемых путем нагнетения в грунт посторонних веществ в виде растворов или пульпы. За рубежом способы окаменения грунтов были запатентованы с 1925 г. В СССР первые разработки в этой области появились лишь после 1932 г. В наши дни эти способы значительно усовершенствованы и от простой цементации грунта доведены до химического укрепления двухрастверным и однорастворным способами различной рецептуры. От применявшегося вначале способа силикатизации грунта теперь пришли к применению других, более эффективных веществ. Развитие химической промышленности в СССР открывает перед этими способами широкое будущее. Выдающимися деятелями в этой области являются Б. А. Ржаницын и В. В. Аскалонов. Укрепление глинистых грунтов осуществляется обработкой его постоянным электрическим током. Идея этого способа впервые была высказана еще в 1809 г. проф. Московского университета Ф. Ф. Рейсом, который обнаружил, что под воздействием постоянного т:ка находящаяся в грунте вода перемещается (мигрирует) от положительного полюса к отрицательному. Б. Ф. Рельтов в 1934 г. показал, что через трубчатые электроды можно откачивать скапливающуюся воду, и, следовательно, уменьшать влажность глинистого грунта. Это явление было названо электроосмосом или электроосушением. В 1956 г. Б. С. Федоров усовершенствовал этот способ, применив для отрицательных электродов иглофильтры. Б. А. Ржаницын обнаружил A939), что если через положительные электроды добавлять химические растворы, то можно произвести закрепление грунта. Этот способ был назван электрозакреллением гРунтов. Фундаменты под машины. В 1930 г. Н. Н. Павлюк, возгла- ив исследования по изучению фундаментов под машины, получил диф- Ч^Ренциальные уравнения колебаний машинных фундаментов, результа- ом Чего явились рекомендации для их проектирования. При этом была ыяснена особая роль вибраций, возникающих при работе машин. •949 г. О. А. Савинов разработал вопрос о возможности установки ма- ин на насыпных грунтах и предложил новый вид машинного фунда- еНта распластанной формы. Д. Д. Бар"кан разработал способы приме- я вибраций в различных областях фундаментостроения, в частности сконструировал виброзонд для разведки грунтов. Использование насыпных грунтов. Еще совсем недавно , что насыпные грунты непригодны для возведения сооружений, ако опыт строительства в СССР опроверг это утверждение. Достиг- УтЫе в этой области успехи свидетельствуют о том, что в большинстве
случаев насыпные грунты вполне пригодны как основание для возведе. ния сооружений. Следует лишь определить характер и величину можных их деформаций под нагрузками сооружений. В последние (после 1956 г.) появились научные исследования этого вопроса. Возведение зданий на сильно сжимаемых грунтах При строительстве на сильно сжимаемых грунтах приходится считаться с большими и неравномерными осалками. Наблюдения в течение зди тельного времени за построенными сооружениями показали, что они искривляются, причем в одних случаях сильнее опускаются их уГлЬ] в других середина. Создается впечатление, что такое здание как бу^ построено на неравномерно сжимаемых грунтах. При застройке новых районов Ленинграда, где залегают подобные грунты, было принято ре. шение вместо фундаментов, заглубляемых на несколько метров, сооружать фундаменты мелкого заложения с использованием жесткости самого здания для выравнивания осадок. Такой способ впервые был цри. менен в 1936 г. по предложению Б. Д. Васильева при постройке пятиэтажного дома на Малой Охте. Для восприятия разрывающих усилий, возникающих в стенах здания, было сделано три железобетонных пояса! При этом фундаменты здания были заложены на глубину 1,5 м. Применение поясов дало положительные результаты, здание получило равномерную осадку на 30 см (что было заранее определено). После этого эксперимента было построено большое административное здание на Московском проспекте, а также много жилых домов на Охте и в других- районах Ленинграда. Такой способ возведения зданий на сильно сжимаемых грунтах нашел применение и в других городах СССР. Приближенный способ расчета поясов был предложен Б. Д. Васильевым и несколько усовершенствован Б. И. Далматовым A938). В последнее время П. П. Шагиным разработаны и опубликованы более точные теоретические обоснования этого метода расчета. В районах вечной мерзлоты, занимающих по площади почти 45% территории СССР, издавна применяются примитивные приемы устройства фундаментов и строительства вообще. Со времени строительства Сибирской железной дороги A890) эти приемы были усовершенствованы, в чем большая заслуга принадлежит А. В. Ливеровскому. В СССР усилились научные исследования и теоретические разработки в этой области. Так, изучение природных условий возглавили М. И. Сумгин и В. А. Обручев, которые к 1930 г. собрали и обобщили достаточное количество сведений, чтобы обоснованно приступить к проектированию и возведению фундаментов сооружений. Пионерами разработок приемов проектирования в условиях вечной мерзлоты были А. В. Ливеров- ский, Б. Д. Васильев, Н. А. Цытович и др. Для детального изучения природных условий вечной мерзлоты, составления описаний отдельных районов и выработки основ устройства фундаментов при Академии наук СССР был основан Институт мерзлотоведения (теперь им В. А. Обручева). В этом институте Н. А. Цытови- исследовал условия возведения зданий с сохранением режима мерзлот путем устройства проветриваемого подполья. В последние годы в связ с возведением в этих районах новых городов, промышленных и тран спортных сооружений возникли новые приемы строительства, например- возводить сооружения с учетом исчезновения мерзлоты или, наоборот, е сохранения, применяя для этого искусственное охлаждение, а фунДа менты опирать на вмороженные в мерзлоту железобетонные стойки сваи, опуская их в пропаренные или пробуренные скважины A956). ^ В южных и некоторых других районах СССР распространены та- навываемые лессовидные (мак опо 'истые) г у.нты ат.е уже с начал'
„ерв пятилетки возникли различные трудности как при возведении временных сооружений с большим водооборотом и водопроводным хозяйством, так и при их эксплуатации. Изучением причин повреждений зданий и поисками условий строи- ельства в этих районах занялся в 1932 г. ВИОС под руководством и М. Герсеванова и Ю. М. Абелева. В результате проведенных исследо- аНий было выяснено, что причиной является природная неустойчивость гтрУктУРы этих гРУнтоВ и способность их разрушаться при увлажнении. Мероприятия по устранению этих причин сводятся к защите грунтов оТ увлажнения и возможно лучшему отводу поверхностных и промышленных вод и к заложению фундаментов вне вероятной глубины влияния последующего возможного увлажнения. Однако опыт показал, что во многих случаях требуется изменение свойств таких просадочных грун- 1ОВ. В этих целях Ю. М. Абелев A938) предложил применять грунтовые сваи, В. В. Асколонсв A948) — укреплять лёссовидные грунты химическим способом и рекомендовал для этого рецептуру растворов, а О. А. Осташев A958) — укреплять грунты посредством обжига. Изучение вопросов строительства фундаментов на лёссовидных (просадочных) грунтах в районах с мерзлыми и сильно сжимаемыми грунтами привело к выводу, что успех строительства заключается в общих комплексных решениях. Необходимо правильно оценить и использовать грунты, найти меры защиты их от повреждений и придать сооружению дополнительную прочность и жесткость. И только при таком комплексном разрешении можно строить надежно и долговечно. В заключение следует рассмотреть вопрос о строительстве зданий в специфических условиях, в которых надежность сооружения достигается устройством фундаментов. Возведение фундаментов сооружений в районах, подверженных землетрясениям (сейсмических), представляет большой интерес, хотя на обширной территории СССР подвержены сейсмике лишь отдельные районы. Установлено, что эффективными средствами для благополучия сооружений в этих районах являются: придание сооружениям жесткости для сопротивления горизонтальным усилиям; обеспечение взаимной связи отдельных элементов сооружения, чтобы оно в целом могло сопротивляться сейсмическим ускорениям, нарушению статического равновесия и 'проявлению сил инерции. Опуская подробности, отметим лишь следующее. В странах, подверженных землетрясениям (Япония, Италия), уже давно появились здания, могущие переносить землетрясения без повреждений. Этот вид строительства назвали сейсмостойким. Вначале необходимые меры вырабатывались практически, но со временем стала создаваться теория, в Разработках которой приняли деятельное участие научные организации СССР. Научное изучение землетрясений и умение выражать воздействие их на сооружения в числовых показателях стало возможным °адедст,вие изобретения Б. Б. Голицыным A862—1916) чувствительного еисмографа, которым пользуются и >в настоящее время. В сейсмиче- „Ки/ районах СССР имеются сейсмические станции, подведомственные оеисм0логическому институту Академии наук СССР. Состояние науки сейсмостойком строительстве на период третьей пятилетки отражено книге В. О. Цшохера и В. А. Быковского «Антисейсмическое строи- ельств A937) о> A937). СггД МНогими населенными пунктами, включая и крупные города Уг • Расположенными в угленосных районах, производится добыча ^ Ля. что называют па^работкой. При подработке уровень поверхности Мл-и оседает, причем оседание возникает по ходу подземных работ °браз ется чаша—мульда.
Когда граница мульды проходит под сооружением, оно изгибает^ ■пока не опустится на новую отметку. При таком перегибе в сооружений не только возникают значительные перенапряжения, .но и возмо^нь различные повреждения. Во избежание подобных повреждений вса никла потребность в разработке необходимой конструкции зданий или в усилении обычных сооружений. Наблюдениями за построенными зда ниями и специальными экспериментальными сооружениями установ леио, что сооружение должно иметь конструкцию, усиленную арматурой количество которой назначается по специальным указаниям. Что щ касается фундаментов, то конструкция их должна способствовать уменьшению перегиба сооружения. Для этого предложены, например, клиновидные фундаменты, устраняющие возможность смещения отдельных частей зданий как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях, что требует специального армирования. Разрешением вопросов подобного строительства занимаются Академия строительства и архитектуры УССР и Маркшрейдерский НИИ. На основании их разработок Министерство строительства УССР в 1958 г. издало Временные ТУ проектирования и строительства зданий и сооружений на угленосных площадях Донецкого угольного бассейна. ЛИТЕРАТУРА Альберти Леон Баттиста, Десять книг о зодчестве, АСиА СССР,М., 1935. Арциховский А. В., Основы археологии, Госполитиздат, М., 1954 Барбаро Дани еле, Комментарии к Битрувию, АСиА СССР, М, 1938. Белов Г. Д., Херсонес Таврический, Гос. Эрмитаж, Л., 1948. Васильев Б. Д., Основания и фундаменты, Госстройиздат, М., 1955 (предыдущие изд. 1937 и 1945 гг.). Васильев Б. Д., Возведение капитальных зданий на снльносжимаемых основаниях. Госстройиздат, М., 1951 и 1952. В и т р у в и й. Десять книг об архитектуре, АСиА СССР, М., 1938. Вулли Л. Ур халдеев, изд. «Восточная литература», М., 1961. Данилевский В. В., Русская техника, Лениздат, 1918. Карлович В. М., Основания и фундаменты, Спб., 1869. Красовский А. И., Гражданская архитектура. Части зданий, Спб., 1851. Краткие сообщения о докладах и полевых исследованиях Института материальной культуры АН СССР: Ефимова А. Л., Древние инженерные сооружения по укреплению берега в г. Болгары, вып. 44, 1952. Федоров Г. Б., Городище ЕкимауШ*- Г р я з и о в П., Землянки бронзового века близ хутора Ляпичева на Дону. вып. аи, 1953. К у р Д ю м о в В. И., Краткий курс оснований и фундаментов, Спб., 1894. Л а с к о в с к и й Ф., Материалы для истории инженерного искусства в России, Спб., 1859. Материалы и исследования по археологии СССР, АН СССР: Крепостные c0°Pf жения Древней Руси, вып. 31, 1952; Древнее Гродно, вып. 41, 1954; Материалы п археологии Москвы, вып. 44, 1955; Старая Рязань, вып. 49, 1955; Труды Новгородсм» археологической экспедиции, т. И, вып. 65, 1959. ^.. Мерперт Н. Я. н Шел о в Д. Б., Древности нашей земли, АН СССР, 1^' Милославский М. Г. Материалы по истории строительной техники» НИИ истории техники АСиА СССР, вып. 1, 1961. я Николаи Л. Ф., Краткие исторические данные о развитии мостовоге №• в России, Спб., 1898. Тимошенко С. П., История науки о сопротивлении материалов, М., 1957. Т о я с т о в С. П., Древний Хорезм, изд. МГУ, 1948. Усов П., Строительное искусство, Спб., 1859. Федоровский Д. В., Основания и фундаменты, ВТЛ, 1956. ,.„ Цытович Н. А., Основания и фундаменты на мерзлых грунтах, АН СССР, lyD' Шуази О., История архитектуры, т. 1—2, АСиА СССР, М., 1935. Хомутецкий Н. Ф., Русские зодчие и строители о развитии техники, Л., 1956.
РАЗВИТИЕ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ С НАЧАЛА XVШ ВЕКА С древнейших времен дерево находит применение как строительный материал, обладающий достаточно высокой прочностью, легкостью и простотой заготовки и обработки. Огромные лесные массивы в различных странах Азии, Европы и Херики создали благоприятные условия для использования дерева строительстве жилых, оборонительных, гидротехнических и других со- РУженнй. Уже в эпоху палеолита первобытный человек, пользуясь не- СоШлиФ°ваины.ми каменными орудиями, начал применять дерево для °Ружения примитивных построек. Появление орудий производства, из- товленных из меди, бронзы и железа, позволило повысить технический вровень обработки дерева и деревянного строительства в целом. "римитивные жилые постройки у первобытного человека в общих в Ртах сводились к установке стволов дерева, зарытых одним концом и е-Мл'о. Стволы деревьев связывались между собой ивовыми ветвями .е'И ВеРевками, сплетенными из камыша и коры с укладкой для пола — *ней и для крыши — балок. Одной из разновидностей жилищного Роительства в глубокой древности являлись свайные деревянные
жилые постройки, возводимые на водоемах в целях защиты от хищн. зверей. . * К одним из первых деревянных сооружений, по всей вероятности, Cj] дует отнести ствол дерева, поваленного буреломом и уложенного " веком поперек ущелья или ручья для устройства переправы. Затем •правы начали сооружаться из нескольких бревен, поверх которых у^л дывали сучья и валежник, а впоследствии — грунт. Такая простейць балочная система моста позволяла перекрывать пролеты до 12 м. н? основании археологических данных можно предполагать, что уже в гл^ бокой древности появились примитивные деревянные мосты консольнп балочной системы, образованные из двух береговых бревенчатых клеток засыпанных землей и камнем, продольные бревна которых постепецн' выносились в сторону середины реки. Одним из крупных инженерных сооружений древности является де. .ревянный мост через р. Нил, построенный при первом фараоне Египта Менесе за 2500 лет до н. э. Спустя 500 лет (при легендарной царице Семирамиде) был построен деревянный мост через р. Евфрат, описанный .Диодором. При первобытнообщинном строе и в период перехода к классовому •обществу дерево применялось в виде круглых бревен в форме балок, ■стоек, а позже в элементах каркаса и в наслонных стропилах. Наибольшее развитие деревянные сооружения получили в Древнем Риме, чему способствовало появление более совершенного плотничного и столярного инструмента, с помощью которого выполнялись различные врубки и создавались рациональные конструкции. Примером отчетливого выявления рациональности конструкции являются многочисленные .деревянные мосты малых пролетов, в том числе мост балочной системы через р. Тибр в Риме, построенный около 630 лет до н. э., подводные части которого сохранились до наших дней. Большой интерес представляет строительство выдающихся (по тому времени) деревянных мостов: одного через р. Рейн, построенного в I в. до н. э. войсками Цезаря, и другого через р. Дунай—Траяна, обшей протяженностью 1070 м, возведенного греческим зодчим Аполлодоромво 11 в. н. э. Строительство моста через р. Рейн длиной 500 и шириной 12 м благодаря сбарности балочных- конструкций и рациональной организации строительных работ было осуществлено в течение 10 дней. Об арочной конструкции моста Траяна можно судить как по меаа' лям того времени, так и по изображению на барельефе колонны Траяна. Многопролетпая конструкция моста основана на 20 каменных опорах шириной 18 м с'пролетом между ними в свету около 35 м. Пролетное строение моста состояло из трех концентрических деревянных арок, свя занных между собой парными радиальными схватками. Подобная кон струкция во всем соответствует известным тройным аркам, которые с хранились еще до сих пор на исторических памятниках Индии. ^ Римские строители создали много оригинальных и прогрессией • решений конструкций покрытий гражданских зданий пролетом до ^ ■в виде треугольных висячих стропил, мало отличающихся от совреме ных конструкций того же типа. В эпоху феодализма строительство деревянных конструкций осу^ ■ствлялось в основном из брусьев различного диаметра. Дощатые ко сгрукции в ту пору еще не получили массового применения. Размер элементов конструкций и сооружений определялись по эмпирически данным интуицией самих строителей. . Почти весь период после эпохи римлян, продолжавшийся около Л
тора тысяч лет и сопровождавшийся непрерывными войнами и пере- лением народов, не оставил материальных памятников, по которым о»но был0'бы СУДИТЬ ° развитии в указанное время деревянного строительства. Сохранившиеся до сих пор обычные деревянные стропильные кон- пукци-и покрытий в виде двухскатных ферм с затяжкой, известные еще янам, «меют давность существования свыше 700 лет. Возрождение деревянного строительства в совершенно новых кон- труктивных формах началось только в XVI в., чему способствовали Утичайшие успехи, достигнутые в области развития механики, мате- "ятики и других наук. В этот период известный итальянский архитектор Пачладио A518—1580), являвшийся творцом деревянных ферм различных систем, предложил и осуществил ряд новых комбинированных сквозных систем деревянных конструкций. Из них следует отметить конструкцию пятипролетного моста через р. Бренту в г. Бассано протяжением 60 м, 12-метровые пролетные строения которого были выполнены i пигелыю-подкосной системе, применяемой до сих пор. Элементы решетки— стойки и раскосы этой конструкции, — связанные с поясами •с помощью врубок, шипов и поковок, позволяли работать не только на сжатие, но и на небольшое растяжение. Все элементы таких ферм выполнялись из брусьев толщиной не свыше 30 см. К другим конструкциям, предложенным Палладио, относятся: ферма ■балочной системы с параллельными поясами и раскосной решеткой; •ферма с верхним поясом, очерченным по дуге круга, с перекрестными раскосами в середине пролета и с крайними .панелями, усиленными шпренгелями; арочная ферма с параллельными поясами, имеющая ездовое полотно, основанное на нижнем поясе. Все панели этой фермы имеют перекрестные раскосы и стойки, расположенные в радиальном направлении. Однако в связи с недоброкачественным строительством этих ферм, несмотря на прекрасное качество их конструкций, они были забыты почти на три столетия. Этому, несомненно, способствовало и то обстоятельство, что за указанный период в эпоху господства торгового капитала и большого развития водных путей сообщения не было надобности перекрывать большие пролеты под тяжелую нагрузку. Богатейшие запасы древесины в нашей стране обусловили технико- экономическую целесообразность широкого применения дерева как основного строительного материала в древнерусском зодчестве. На протяжении X—XVII вв. были созданы выдающиеся по своей художественной ценности образцы гражданских и крепостных сооружений, часть к°торых сохранилась и до наших дней, например: крепостные бревенча- гые стены высотой 7—S м и башни высотой до 18 м в Якутии A683); пРоезжая башня Николо-Каремского монастыря с примыкающей к ней «Репостной оградой близ Архангельска A691 — 1692); деревянная крестная стена с многочисленными башнями в Москве общим про- ^ жением около 15 км, которая была выстроена (в XVI в.) в течение *'ого летнего сезона из заранее заготовленных элементов, и многие ■^Ругие В этот 'период крупные деревянные крепостные сооружения были по- оены в Смоленске и других городах России. ■заслуживают внимания деревянные ветряные мельницы, выдержи- вШие значительные динамические нагрузки. Наконец, ярким приме- Vm использования в гражданском строительстве многообразных кои- РУктивных форм и комбинаций бревенчатых срубов-клетей, создан-
ных русским народным зодчеством, является дворец в с. Коломенскоь A667—1681), разобранный,в 60-х годах XVIII в.1 Кроме упомянутых зданий и сооружений, русскими мастерами бщ построено значительное количество храмов, главным образом на севера нашей страны, которые, являясь замечательными памятниками архнтек туры, поражали своей красотой и конструктивными формами рубленого строительства. Устанавливая бревенчатую клеть и нарубая на них ща1 ры из бревен, строители получали ярусные башни большой высоты, дс стигавшие в отдельных случаях 70 ,и. Используя образовавшиеся при такой надстройке уступы для установки на них главок, строители создавали великолепные образцы деревянных многоглавых храмов древ. нерусского зодчества. К ним относится, например, многоглавый шатро- вый храм высотой до 40 м на р. Мезени недалеко от Архангельска построенный в 1685 г. Еще более сложную конструкцию имеет Преобра-' женская церковь в погосте Кижи, выстроенная в 1714 г. в Заонежскоч районе Карельской АССР. Оба примера свидетельствуют о том, что русские плотники этого периода полностью овладели конструкцией рубленой клети во всех ее разнообразных сочетаниях. Большое применение деревянных конструкций в виде перекрытий, покрытий и целых сооружений наблюдалось <в рассматриваемый период и в странах Европы, Азии и Америки. Глава первая РАЗВИТИЕ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ В XVIII ВЕКЕ Война со Швецией в начале XVIII в. и выход России на берега Балтики обусловили необходимость создания новой столицы России — "е" тербурга, что потребовало концентрации средств и одновременно сокращения строительства в других районах государства. Для подготовки намеченного строительства, огромного по своим Ра3' мерам, Петр I основал в 1712 г. в Москве и в 1719 г. в Петербурге инженерные школы, а в 1722 г. — специальную инженерную контору й военно-инженерный корпус. . Первые петербургские постройки, в том числе и домик2 Петра • были деревянными. При этом все здания, за исключением простых из • обшивали снаружи тесом с росписью под камень и кирпич. В наибол значительных зданиях, в отличие от московских, по указанию Петра • надстраивали замысловатой формы башенки со шпилями. Рубку неР^ вей, по-видимому, производили так же, как это делали по всей Рус»- «крещетой», т. е. крестообразно в плане, как, например, для деревЯ ного Петропавловского собора, увенчанного тремя шпилями, стены к торого были раскрашены под камень A703—1710). 1 Опнса-иле дворца в селе Коломенском дано в третьей главе первого раздела- 2 Сохранившийся деревянный домик Петра I (ныне музей) на Петроградской роне в Ленинграде.
IP г -~-JS^--" :i ■ ; s X , f 1 J .1 i . -«z^&i \ -Pi к »-»р-^^«и^ь»«ь~^>^йяц^ X. ■-'■'^г ?f.1&?rrf ??*' .^j Рис. 1. Конструкция адмиралтейского шпиля по про- ■ екту И. К. Коробова
Одним из первых и крупных зданий было Петровсмое Адмиральство, сооруженное в 1704—1705 гг., представлявшее собой верфь, ogj, сенную земляным валом и палисадом. Двор верфи, открытый в сторо^ Невы, с трех сторон был окружен деревянными сараями — амбара^ В центре главного фасада над в"" ротами надстроена небольшая л ревянная башня со шпилем. *" Инструкция, собственноруЧн написанная Петром I, указывает. «Сей верфь делать государствен ными работниками или подряду как лучше и строить по сему жилья делать мазанками прямы-' ми без кирпича, кузницы обе каменные 7г кирпича, амбары и сараи делать основу из брусьев и амбары делать мазанками, а сараи отбить досками так, как мельницы ветряные, доска на дооку и у каждой доски нижний край обдорожить и потом писать красною краскою. От реки бить, соженными .сваями». Масштаб этого строительства был огромный. Заготовку леса производили в бассейне р. Тосно ■и в Новгородской губернии. Производителем работ по строительству Адмиралтейства был И. Я. Яковлев. Обшее руководство осуществлял губернатор Петербурга А. Д. Меньшиков. Впоследствии адмиралтейские- строения неоднократно подвергались перестройке. Мазанковые строения заменялись деревянными, а деревянные — каменными. В 1738 г. башня и шпиль были перестроены по проекту и под рУ" . ководством талантливого зодчего И. К. Коробова (рис. 1). Деревянный каркас (рис высота которого достигала 72 * состоял из трех основных часте^ пирамидальной восьмигранно^ конструкции, восьмигранио-пр11 "матического барабана и четыре Рис 2 Конструкция адмиралтейской башни гранного каркаса, расположеннО" ' после перестройки А. Д. Захарова го внутри каменной башни. ^ Непосредственной опорой Р бер шпиля служили три горизонтальные крестовины, венчающие вось5^е гранную часть конструкции вышерасположеиных крестовин, а так подкосы; восьмигранная часть конструкции в зоне каменной кладки реходила в квадратную многостоечную каркасную систему, ок{ каменными стенами башни. По окончании всех работ Адмиралте 2)
усокой башней и позолоченным шпилем явилось значительным архи- с гурным сооружением XVIII в. В период 1806—1823 гг. Адмиралтейство перестраивается вновь по оекту архитектора А. Д. Захарова. По его гениальному замыслу ^ цНя завершается новым куполом на уровне первой крестовины у ос- Бания пирамидальной части шпиля. При этом малый купол заменяется л°иаРеМ с небольшой круговой обходной площадкой. Деревянная кон- ;°пукиия башни со шпилем И. К. Коробова была сохранена полностью Существует и в настоящее время. Повышение каменной кладки позво- -И10 ввести для увеличения жесткости купола дополнительные крелле- '"я —наружные подкосы. Из подобных пространственных конструкций следует упомянуть де- БЯШ1ую конструкцию шпиля Инженерного замка (б. Михайловского, яамка). построенного в 1797—'1800 гг. в Петербурге архитектором В Ф. Бренна по проекту В. И. Баженова, а также шпиля Петропавлов- -кого собора, сооруженного там же в 1733 г. по проекту и под руководством Доменико Трезини при участии И. Устинова. Деревянная конструкция этого шпиля, имеющая высоту от основания до яблока 45 м*. простояла без повреждений 100 лет и в 1856 г. по проекту известного, инженера Д. И. Журавского была заменена металлической. Большой интерес представляют деревянные стропильные конструкции того же периода здания Двенадцати коллегий — ныне Ленинградского- университета A722—1732) и ряд других подобных конструкций, которые хорошо сохранились и по настоящее время. К более ранним конструкциям следует отнести сохранившийся и поныне рубленый купол с деревянным восьмигранным барабаном в Благовещенской церкви Александро-Невской лавры A717—1722), построенный архитектором Доменико Трезини. В этот период в России дальнейшее развитие получает сборное строительство. Так, на рынках Москвы производилась продажа готовых рубленых домов и небольших церквей — «обыденок». При покупке такие Дома разбирались с последующей перевозкой всех элементов конструкций в назначенные места, на которых вновь собирались. В 1798 г. в Павловске был построен Константиновский дворец, перевезенный в разобранном виде из Царского Села (ныне г .Пушкин). Эти Примеры свидетельствуют о том, что принцип сборности скоростного поточного строительства и стандартизации заранее заготовленных деревянных элементов, существовавший еще со времени строительства крепости Свияжска A550—1551), являлся традицией русского народа, 3 то время, когда в Западной Европе об этом еще не было достаточного представления. Первым незначительным признаком применения принципа сборности °нструкций в строительстве Западной Европы можно видеть лишь записках знаменитого итальянского художника и изобретателя Лео- Cdf'50 Да ^;шчи» который в письме к правителю Милана Лгодовико форца A482) с эскизной форме предлагал новые конструкции сборных 4еРевянных мостов. ° начале XVIII в. в связи с развитием механического лесопиления й р обЦ появляться здания каркасной конструкции с засыпкой между Ка Ивк'ами торфом. Первым сооружением такого типа являлась Троиц- g Церковь, выстроенная по приказу Петра I возле его резиденции. ■ зчале XX в. церковь сгорела. „, 'Применение каркасно-обшивных конструкций стен, видимо, обуслов- алось прежде всего необходимостью соблюдения экономии в расходе Лес в которой в связи с огромным строительством ощущалась
большая потребность. Позднее, с развитием пильных мельииц и мащИн ной техники, большая часть работ на строительной площадке могла бьц перенесена в специально организованные мастерские, что значителм,1 сокращало сроки строительства. "° К тому же периоду относится и строительство ряда промышленнк зданий и гигантских по своим масштабам для того времени гидроТе/ нических сооружений: Приладожских каналов, Вышневолоцкой систем- и т. п. При строительстве шлюзов и каналов широко использовался от Древней Руси и русских мастеров. Иностранные специалисты, не знав шие особенностей русских рек, не играли заметной роли в этом ct-j0, тельстве. Основная часть строительных работ производилась под н'е Рис 3. Схема подземной гидросиловой установки К. Д. Фролова на Змеиногорском руднике /—плотина; 2—пильная мельница; 3- рудоподьемник (екатерининской шахты; 4 —водоподъемник Екатерининской шахты; 5—водоподъемник и рудоподъемник Вознесенской шахты; 6—насоси Екатерининской шахты следственным руководством М. И. Сердюкова и в особенности К. Д. Фр0' лова. Последний явился творцом строительства на Алтае замечательного каскада деревянных плотин с общим напором воды 18 м. На Змеиногорском руднике для приведения в действие гидросиловой установки, откачки воды и подъема «на-гора» руды и породы им были применены огромные деревянные колеса диаметром до 17 м (рис. 3). Эта установка являлась довольно сложным инженерным сооружением и по своей ор гинальности превосходила подобную установку в Марли (Франция)- снабжавшую водой фонтаны дворцовых парков и имевшую диаметр к лес 12 м. » В результате совместной работы крупнейших русских строител и архитекторов — воспитанников первых отечественных высших СГР тельных и технических учебных заведений — были созданы оригинал ные деревянные конструкции и сооружения, принадлежащие к цен- ? шим памятникам русской строительной техники и архитектуры XVH К ним в первую очередь следует отнести великолепные храмы —lU qT- вые, клетские (четырехугольные), кубоватые, многоглавые, ярусные, личающиеся выразительностью архитектурных форм и высоким илотн ^ ным выполнением и являющиеся воплощением традиций русского ДеР вянного зодчества. Примерами таких монументальных деревянных
/ s Рис. 4. Храм Преображения в тшгосте Кижи Рис. 5. Разрез церкви Покрова под Вытегрой
оружений начала XVIII в. могут служить храм Преображения в Кижи в Олонецкой губернии, ныне в Заонежском районе Ка АССР (рис. 4), и церковь Покрова под Вытегрой (рис. 5). имеет семнадцать верхов и три маковки над «бочками» алтарей. Тщ многоглавие, кажущееся одним из новшеств начала XVIII в., являеТс! следствием дальнейшего развития творчества народной старины, Тд как из летописей известно, что еще соборный храм новгородской Софц* построенный из дубового леса, имел тринадцать верхов. Другим, не менее интересным примером деревянного строительств служит высокий храм с галереей «на развалах», построенный в 1740 ' в селе Ел кино Новгородской губернии (рис. 6). Г' !ТТТт>к. Рис. 6. Храм в селе Члкино Несмотря на излюбленные в то время высокие деревянные шатровые крыши, строители-плотники для создания храмов башенного вида нашли другой выход, применив прием постройки каменных храмов в стиле русского барокко. Этим приемом при помощи установки на четырехгранном срубе нескольких этажей из постепенно уменьшающихся по высоте восьмигранных срубов создавались церкви-башни с общей высотой, превышающей в отдельных случаях 70 м. В дальнейшем деревянные здания стали возводить в стиле каменных зданий. Так, на смену конструкциям шатров и крыш кубом в храма* появляются деревянные колоннады, различного вида купольные конструкции и т. д. В результате этого взамен древнерусских типов храМО выработался известный всем шаблонный тип сельской церкви XIX Б-- в котором совершенно отсутствовали признаки древнего народного твор чества с их оригинальными деревянными конструкциями. Параллельно с культовым строительством в России в XVIII в- Ра вивалось строительство гражданских и промышленных зданий, особен^^ в Москве, Петербурге и их окрестностях. Из многих сохранивши до наших дней весьма интересных деревянных стропильных констрУ ций — ферм висячей системы, представляющих собой сочетание несК°'). ких вписанных друг в друга, известных со времен Палладио (XVI шпренгельных сметем, следует отметить: 3 Покрытие зала благородного собрания (ныне колонный зал Л ■ Союзов) в Москве, сооруженного в 1780 г. архитектором К. М. Казй' g вым (рис. 7). Покрытие основано на 17 двухскатных фермах подвес1^ системы пролетом в свету 24,87 и высотой в коньке почти 5,0 -М-
тЯжкам устроено утепленное потолочное перекрытие с оштукатуркой язУ- Конструктивные элементы ферм выполнены из мелкослойной сЯсНы, а скрепления — на ковамых гвоздях пирамидальной формы. С° Покрытие колонного зала и б. зимнего сада (ныне зал заседаний) *а6рического дворца, построенного в 1783—1789 гг. по проекту архитек- а \\ш К. Старова при участий Ф. Е. Волкова. Верхнее покрытие конного зала, имеющего ширину 15,5 и длину 76,2 м, основано на двух- •10 тНЬ1Х деревянных фермах шпренгельно-подвесной системы с тремя йабками, с расстоянием между фермами 3,0 м. Брусья для элементов ^рм вытесаны из бревен диаметром 31—45 см. Покрытие над б. зимним адом основано также на двухскатных фермах той же системы пролетом 29 стрелой подъема 7,5 м и расстоянием между фермами 2,13 м. Деревянные колонны выполнены из четырех плотно притесанных бревен дна- Рис. 7. Поперечный разрез колонного зала в Москве размерами в плане 24,89X39,57 м метром 27 см, стянутых накрест болтами, обшитых досками и оштукатуренных. В 1941 г., после обрушения подшивки потолка, по проекту А. Н. Бруни деревянные строительные конструкции были заменены металлическими. Покрытие Эрмитажного театра, построенного архитектором Д. Ква- Ренги в 1783—1788 г. Закругленная часть покрытия основана на ради- ально расположенных односкатных фермах висячей системы с одной аокой, опирающихся одним концом на стену, а другим — на двухскат- ЦУо ферму также висячей системы с двумя подмога м.и, ригелем и двумя арками. Для подвески потолка зала использованы затяжки ферм, тяжи и болты. Купольное покрытие актового зала б. Петербургской медико-хирур- СК°\й академии (ныне Военно-медицинской академии им. С. М. Ки- '796—1803, автор неизвестен). Зал покрыт двойным деревянным ом' из которых нижний служит для плафонной живописи, а верх- для образования крыши. Деревянная конструкция куполов кру- общ0^ системы составлена из полуарок с двойным рядом косяков тур е;!. толщиной около 8 см (рис. 8), обшитых снизу досками со штука- изк°И' промежутке между полуарками по подшивке уложена смазка обц]И'5пично1 'о половья и строительного мусора. Поверх кружал устроена а*рИВКа И3 досок- Верхний купол той же конструкции имеет опалубку чат.Лез"Ую кровлю. Все кружала нижними концами опираются на брус- етец'е МаУэРдаты составного сечения, уложенные на обрезы каменной wbl' K которым прикреплен карниз. Нижний купол с помощью болтов, 15» 6И и K0JIbUa подвешен к четырем шпренгельным взаимно пересекаю-
щимся фермам. Сто лет спустя вследствие появления гнили ^ ■купола были заменены железобетонными. Заслуживают внимания также перекрытия и покрытия: Летнего дВо ца Петра I, актового зала Адмиралтейства, Большого дворца в Пег» гофе, Зимнего дворца, Академии художеств, Сената (ныне здание Вв! ■ховного Совета СССР), главного здания Академии наук в Петербуп* A783—1789), здания б. Кунсткамеры A718—1734) и многих других зч,' :НИЙ. Й" Деревянные стропильные конструкции и перекрытия, сооружаемы^ •в XVIII в. как в России, так и в других странах, выполнялись из брев»* •к брусьев крупного сечения и большой длины. По своим конструктивны* системам они разделялись на два вида. К первому относились обычны^ наслонные стропила, которые в большинстве случаев строились из бр& Рис. 8. Купольное покрытие актового зала Медико-хирургической академии в Петербурге размерами в плане 15,25x15,25 м вен с применением подкосов и стоек с использованием для опирали промежуточных стен, а в отдельных случаях и кирпичных сводов; ко второму — «.висячие» системы со стропилами, подмогами и ригелями, которые имели, как было отмечено выше, шП'ренгельные системы с одной, двумя или тремя бабками в зависимости от пролета. Узловые сопря*е- кия на врубках в этих конструкциях осуществлялись при помощи хом)" тов разного вида, скоб, кованых гвоздей пирамидальной формы и болтов, а в растянутых стыках — косого или прямого зуба со стяжными хомутами и накладками па болтах. Особым видом стропильных конструкций при больших пролета были конструкции «смешанной системы» (растяжной) типа «Полон*». в которых все сжатые элементы выполнялись из брусьев крупного сеч ния, а растянутые — из тяжей большого диаметра. К таким констру циям относились также и все подвесные системы, в которых приМ^ лась известная паллааиева система с несколькими железными бя ками-тяжами, с деревянными ригелями или шпренгельно-подаеСИ конструкции с ригелями, подмогами и составными на врубках затя^ кам'и. Узловые сопряжения в таких конструкциях в основных узлах в^ поднялись также при помощи врубок, скоб, хомутов и накладок й Y многих случаях, как правило,—лри помощи чугунных наголовник08 чугунных башмаков сложной конструкции. . В зданиях, предназначаемых для выставок, пригородных вокзал f веранд, галерей и т. п., в России и зарубежных странах применялись
снизу стропила, украшенные резьбой и живописью (как на- ямР в здании б- в°кзала и музыкальной площадки в г. Павловске). ^ Для устройства чердачных перекрытий при висячих системах почти. всех случаях использовались затяжки — нижние пояса ферм. По за- В°у«кам укладывался настил из досок толщиной 5—8 см, в зависимости. [Я „асстояния между фермами, которое принималось в пределах от 2,0 Э4 3 М- По настилу укладывался смой толя, а затем тяжелая смазка 10 строительного мусора или кирпичного половинка на глине; снизу ;13тяЖКИ — подшивка .из досок со штукатуркой по драни и слою войлока. Примером сложного решения пространственного покрытия служит деревянная пирамидальная конструкция круглого зала-ротонды, при- -гроенного в 1787 г. к основному зданию старого Петровского театра. Покэытие основано на подвесных висячей системы фер..мах с одной) бабкой. В рассматриваемый период начинают широко применяться деревянные стены из вертикально поставленных стоек (как, например, в Останкинском дворце, в ряде .храмов и в других зданиях), что дало в то время большую свободу архитекторам и строителям возводить стены неограниченной длины и криволинейного очертания в плане. Во дворцах и общественных зданиях большое развитие получили деревянные подшивные своды с 'распалубками и купола, представляющие собой имитацию каменных конструкций. В промышленном строительстве применялись те же виды стропильных конструкций наслонной и висячей систем, но в большинстве случаев без потолочного перекрытия. В отдельных случаях, при пролетах около 12 м, применялись и двухскатные стропильные конструкции, составленные из двух прямолинейных брусьев крупного сечения с железной затяжкой, т. е. в виде трехшарнирной арки. Примером этого является сохранившееся ныне деревянное покрытие производственного цеха на заводе им. Рошаля в Гатчине пролетом 12,5 я. Для получения криволинейного очертания потолков—падуг у карнизов и подвесных сводчатых и купольных покрытий и перекрытий пользовались известной еще с 1601 г. конструкцией кружальных арок Фели- бера Делорма, состоящей из косяков небольшой длины, выпиленных по шаблону из толстых досок. Оригинальными по замыслу и представляющими интерес с техни-. ческой стороны являются деревянные купольные конструкции боль- ших диаметров, предложенные архитектором М. Ф. Казаковым. Им ^проектирован и построен купол для зала здания Сената диаметром 4,8 м, несущая конструкция которого являлась .исключительно смелым- решением для того времени. Им же была построена оригинальная конструкция полукуполыюго покрытия для актового зала .Московского университета пролетом 30 ж и купольная конструкция над центральным ало Петровского дворца, осуществленная на двух не связанных' собой куполах с диаметром каждого по 17 м. Наконец, большой Мл?с пРедставляет и деревянная конструкция покрытия, задуманная ' ■ Ф- Казаковым, в проекте здания экзерциргауза пролетом 64 л в Мостком Кремле. В практике гражданского и промышленного строительства западных " Ран (Германии, Англии, Франции и др.) в первой половине XVIII в. '^Менялись, как и в России, те же простейшие шпренгельные системы, во второй половине —те же системы, по со значительным усложне-' всей конструкции. Такие комбинированные конструкции «смешан- системы» применялись до копна XVIII и начала XIX вв. с некото-'
а OcZf-Кажди« У
не пролетного строения с каждой стороны ограничивалась тремя спа- йными между собой арками. В целях получения большей связи всех й й 2йным у р у РеСТИ арок, а также и для большей устойчивости их против ветровой грУзкИ с кажд0" стороны .было добавлено еще по одной арке, рас- Вп1оженных в плоскости верхних поясов основных шести арок. Эти П "и состояли из одних только поясов, опертых на всем своем протяжении частично на шесть основных арок, а в остальной части на подносы, установленные с каждой стороны крайних основных арок. У бере-i к опоры этих двух арок-лоясов располагались на расстоянии 6,4 м [ крайних основных шести арочных ферм. ° Очертание оси основных несущих арок было принято, выражаясь •овременным языком, по кривой давления от постоянной нагрузки. Эта кривая была найдена И. П. Кулибиным экспериментально при помощи простейшего приспособления, состоявшего из горизонтально натянутой бечевки длиной около 30 м с подвешенными к ней пятьюдесятью грузами. Рис. 10. Схема плана моста И. П. Кулибина На основании эксперимента автор сделал вывод, что все размеры элементов проектируемого моста должны убывать к середине пролета. В соответствии с этим о.н принял и все грузы в середине пролета равными шести, а у берегов — девяти золотникам, увеличивая вес каждого груза от середины к опорам на 7в золотника. В действительности, как видно, И. П. Кулибин построил в натуре эмпирическим путем веревочный многоугольник, который будучи нане- сенным на щит с 'поворотом его на 180°, и представил собой очертание поясов основных арок, точки перелома которой совпадают с вершинами еревочного многоугольника. При помощи простейшего прибора РИс. 11, а) Кулибин установил аналогию в'распределении сил в прове- 'е*шых опытах и в трехшарнирной арке пролетом в 1/ю натуральной ве-1ичины. э Зависимость величины распора от пологости свода отчетливо пока- р Ла «испытательная машина» (рис. 11,6). Принимая для испытания £ зные отношения стрелы свода к пролету, Кулибин получал величины спора (упорная горизонтальная тяжесть) в простом соотношении собственному весу моста, ■эксперименты, проделанные и на других простейших приборах, Лц возможность Кулйбину установить очертание арки моста, стрелу
подъема, распределение ло длине моста собственного веса и величину горизонтального распора. Проезжая часть моста состоит «з дощатого настила, укрепленного на ряде поперечин, связывающих между собой отдельные арки. Настид, начинающийся на уровне верхнего пояса, постепенно переходит к замку на уровень нижнего пояса. В результате этого проезжая часть мосТа при очень значительной стреле подъема арки (Vm) была почти горй. зонталыюй. Поперечная жесткость обеспечивалась горизонтальными решетчатыми фермами-связями в плоскости верхнего и нижнего пояса и вертикальными поперечными крестовым* связями, расположенными по всему пролетному строению через 8,5 м. О) о 1 г з * 5 1 Рис. 11. Прибор и «испытательная машина» И. П. Кулибина о—прибор для веревочных опытов; б-испытательная машина Для постройки- моста, по вычислению автора, тРебоваЛ°^ 12 908 деревянных элементов, 49 650 железных винтов и 5500 железны гранных обойм.- „ о ■ В целях проверки правильности произведенных вычислении и основном грузоподъемности моста, а также правильности разраоо ных конструкций была построена модель в 7ю натуральной величии моста общим весом 5,4 т, т. е. моста пролетом около 30 м. ^ Испытание модели, проведенное комиссией Петербургской п демии наук в присутствии знаменитого математика Леонарда ^ил^ ' дало положительные результаты. Успешное испытание модели, нахол» шейся в течение 28 дней под нагрузкой около 58 г и не показав» каких-либо признаков повреждения конструктивных элементов, я лось победой гения русского механика над враждебными передои науке условиями крепостной России, над устаревшими нормами и тр дициями. те Следует отметить, что решетчатые фермы, впервые предложенны И. П. Кулибиным и не нашедшие в России в то время применения»
последствии стали называться фермами Бурра A804), фермами Тауна, *имени американского инженера A820). К. проекту моста, как видно из приложенных к нему эскизов и бросков, давалось описание производства работ, обоснованное также пяД°м предварительных экспериментов, которое до сих пор еще в архи- ях не найдено. Однако, судя по указанным материалам, И. П. Кулибин Ве имел в виду для строительства моста сооружать капитальные подлости на сваях. Поэтому для осуществления своей идеи он предлагал строительство арочных фер.м выполнить с по.мощыо ряда тросов, переброшенных через р. Неву и подвешенных к высоким береговым башням /рис И, б). Идея применения для сборки моста тросов сама по себе являлась в то вре.мя гениальным новаторством, значение которого осознано лишь в настоящее время. Из тех же эскизов и набросков Кули- бина не исключалась возможность применения в отдельных случаях и «палатей-подмостей», опирающихся на сваи, вмороженные в лед, расположенные ,в пределах пролетного строения моста. Грузоподъемность их автор определил также опытным путем. Проект моста Кулибина не был осуществлен. Причиной этому была экономическая отсталость России, что исключало возможность дать настоящий «социальный заказ» на столь грандиозное для той эпохи сооружение. К идее создания такого сооружения с полной серьезностью относился лишь один автор 'проекта. Екатерина II, ее двор и в целом высшие круги дворянства России в то время ориентировались исключительно на Запад, страдая галломанией. Сама же затея с постройкой диковинного моста через Неву финансировалась лишь из-за огромного интереса Европы к объявленному в то вре.мя Лондонской Академией наук конкурсу на лучший проект однопролетного моста пролетом 275 м. И тем не менее значение проекта и модели моста Кулибина было чрезвычайно велико. Результаты проведенного испытания модели моста дали, кроме того, и основу для создания научного .моделирования конструкций. Пользуясь своей идеей конструкции моста, Кулибин предложил также, с некоторыми изменениями, и конструкцию деревянных стропил пролетом 64 м. Глава вторая РАЗВИТИЕ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ В XIX ВЕКЕ р Победоносное окончание Отечественной войны 1812 г. и укрепление Усского государства дало толчок к развитию внутренней и внешней °Рговли. Это в свою очередь явилось стимулом к постановке ряда РУпных задач в области градостроения, 'промышленного, т.ранспорт- з°го и гидротехнического строительства. К этому периоду относится аметное развитие математики, строительной механики, машинострое- я. мостостроения и технологии производства строительных работ. Промышленное и экономическое развитие Петербурга /привело в этот сеРИод к быстрому увеличению его населения и жилого фонда, а вместе этим и учреждений культурно-массового значения, которые уже а
первой четверти XIX в. достигли очень больших линейных размеров объемов. Город быстро рос и перестраивался, вследствие чего развц1 валось строительство гражданских и промышленных зданий, мостов] гидротехнических сооружений и т. п. Это был период расцвета русской классики, когда ее принципы были тесно связаны со всем развитием русской культуры, техники и искус. ства и приобрели ярко выраженный национальный характер. cm Рис. 12. Поперечный разрез б. Михайловского маиежа Развитие деревянных конструкций в гражданском и промышленном строительстве этого периода шло главным образом в направлении усовершенствования применявшихся ранее конструкций и увеличения их размеров. Наиболее интересными деревянными стропильными конструкциями с подвесными потолками и значительным для того периода пролетом являются: ■ft Рис. 13. Деревянное покрытие манежа в Москве Покрытие б. Михайловского манежа (ныне Зимнего стадиона) в Петербурге, построенного в 1798—1801 гг. архитектором В. Бренн • Покрытие основано на двухскатных деревянных фермах пролетО> 34,2 м со стрелой подъема 8,1 м (рис. 12). Расстояние между фермам^ 2,2 м. Кровля железная по обрешетке из брусков и досок, уложеЯнЫ- по верхнему поясу. Подвесной потолок основан непосредственно н^ нижнем поясе-затяжке ферм. Поверх него уложен настил из досок кирпичной смазкой по глине, впоследствии замененной слоем шлаК° ваты толщиной 5 см. Снизу сделана подшивка из досок толщиной окол 2,5 см со штукатуркой снизу по драни и слою толя. В 1955 г. в цеЛ
высоты зала деревянные конструкции, прослужившие 164 г., jiH заменены металлическими. Покрытие здания Московского манежа, .построенного в 1817 г. л А- Бетанкуром (рис. 13). Общая длина здания составляет 151 м, ш'ирина — 44,8 м. Вначале все покрытие было основано на 30 деревянных двухскатных фермах подвесной системы со шпренгелями и подкосами, установленными на расстоянии 5,6 м друг от друга. Ввиду недо- статочной прочности, которая обнаружилась сразу же после постройки, покрытие было усилено за счет увеличения числа ферм до 45 шт. при расстоянии между ними 3,8 м. Все фермы связаны между собой лрого- нами из брусьев. Нижний пояс-затяжка каждой фермы имеет общую длину 5Ы м> состоит .из двух брусьев сечением по 57X29 см, сплоченных по длине зубьями и болтами. По своим размерам это покрытие не имело равных в Европе. Рис. 14. Поперечный разрез перекрытия первоначального здания Большого Петровского театра в Москве. Общая длина зрительного зала 25, ширина 26,3, высота 21 м. В Ш24—1930 гг. покрытие было капитально отремонтировано с некоторыми сравнительно небольшими изменениями в стропильных конструкциях. Таким образом, деревянное покрытие здания Московского ■'анежа (ныне выставочного зала) сохраняется в течение 143 лет. Покрытие зала Большого Петровского театра в Москве, построенного в 1821 — 1824 гг. (рис. 14) архитекторами О. И. Бове и А. А. Михай- ■' вым. Из рис. 14 видно, что деревянные конструкции покрытия имели дв ,ЖнУю шнренгельно-подвесную систему с составными затяжками из Рех русьев на прямых зубьях. После пожара в 1855—1856 гг. четы- ovmKaTHOe покРЫТИе было заменено двухскатным с сохранением ранее -)шествовавшей стропильной конструкции. НH аслУживает внимания и загородный Каменноостровский театр на С г, 3Рителей в Петербурге, построенный в 1827 г. архитектором щ ' "УСтовым. Театр представляет собой деревянное здание каркас- р р р из бРУсьев крупного сечения с размерами в плане М И высотои 12,5 м. Заполнение стен между элементами каркаса ле"° веРтикальНо поставленными бревнами с плотной ттроконо- швов паклей и оштукатуркой снаружи под камень с рустовкой, покрытие зала и сцены основано на двухскатных брусчатых ьиых фермах шпренгельно-подвесной системы с двумя бабками, сценой по затяжке ферм уложены.голосники. В зрительном зале,
для образования куполообразной формы потолка с небольшой стрелой подъема, к фермам подвешено кольцо кружальной системы из брусьев которое служлт основой для опираиия на него по периметру брусчатцх кружал. Снизу потолок оштукатурен по драни и войлоку с последу^, щей оклейкой полотном с росписью. Четыре яруса лож основаны на брусчатых консольных балках, про. пущенных через внутреннюю рубленую стену до наружной стены. Фун. даменты для наружных стен ленточные, выполненные из булыжного камня с кирпичной цокольной надстройкой, а для внутренних стен — На кирпичных столбах. Вся постройка театра, за исключением отделки произведена за 40 рабочих дней. С течением времени здание театра дважды ремонтировалось — в 1844 и 1933 гг., благодаря чему оно существует и поныне. Значительный интерес представляет сохранившееся до наших дней замечательное купольное покрытие Троицкого собора в Петербурге, построенного в 1834 г. архитектором В. П. Стасовым, каркас которого состоит из пространственной пирамидальной конструкции с пристройкой к ней для получения наружного очертания деревянных ребер кружальной системы диаметром в основании 24,82 м. Кроме перечисленных зданий рассматриваемого периода, имеющих деревянные стропильные конструкции, заслуживают внимания покрытия: здания манежа б. второго кадетского корпуса, построенного в 1800—1803 гг. архитектором Ф. И. Демерцевым; горного института в Петербурге A806—1811), архитектор А. Н. Во- ронихин); зала б. Смольного института A805—1809), сооруженного архитектором Д. Кваренги; здания б. Михайловского театра (ныне Малого оперного театра), построенного в 1831—1833 гг. архитектором А. П. Брюлловым, и многих других зданий. Большой интерес представляет ряд деревянных конструкций больших пролетов (до 40 м) для зданий манежа и складов, спроектированных архитектором В. П. Стасовым. К ним относится деревянное покрытие экзерциргауза у главной площади в Могилеве (ныне не существующее) и покрытия ряда воинских провиантских магазинов, в том числе Измайловских складов в Петербурге и известных складов в Москве. Не меньший интерес представляют и дома «для приезда начальства», выполненные архитектором В. П. Стасовым. Один из таких домов, сохранившийся в с. Коростинь, имеет во втором этаже лоджии уникальной деревянной конструкции. Развитие строительства гражданских зданий в период конца XVH' и начала XIX вв. в России, а также .и за рубежом шло одновременно и в направлении усовершенствования форм новых деревянных конструкций, главным образом арочного тина, в которых использовалась упомянутая кружальная система архитектора Фелибора Делорм&- Поскольку конструкция таких арок требовала применения широки- досок, что создавало при выпиливании по шаблону большие отхоДЬ древесины, то в начале XIX в. делались попытки заменить указанну конструкцию другой, которая состояла из гнутых толстых досок-брУ сьев. Однако ввиду трудности проведения таких работ по гнутью зрк< этого типа не получили надлежащего .применения. В 1819 г. французский инженер Эми предложил новую арок из уложенных плашмя досок с пакетным профилем. При этом было указано на необходимость связывать весь пакет досок но дл
болтами ли хомутами. В дальнейшем такие арки были усовершен- „.„аны его учеником Арданом. СТ Поеимушество этих а?ок перед арками Делорма состояло в меньшем Vo отходов древесины. Однако наличие в них недостаточной жест- 4 и ппи односторонней нагрузке повлекло применение их в комбини- к° Тшых системах которые состояли из нескольких по высоте арок с р ппами между ними, связанными между собой в жесткую конструк- пР ппи помощи крестовых раскосов или иного вида связей. Так шло U итие деревянных арочных конструкций для гражданского строи- Рьства Характерным примером применения комбинированных систем арок с начала XIX в. служат: Рис. J5. Деревянное покрытие манежа Александровского полка в Берлине здание ма.чежа Александровского полка в Берлине A817—1903). в котором несущая конструкция перекрытия выполнена из 44 арок системы Делорма пролетом 19,46 м (рис. 15); здание склада такого же пролета в Мараке близ Болоньи (рис. 1Ь), которое в свое время вызвало большое восхищение специалистов-строителей. Несущими конструкциями здесь служат арки системы Эми. Одним из примеров зарубежного строительства, представляющего значительный интерес, служит покрытие здания Дворцового театра в Мюнхене, построенного в 1823 г. Конструкция покрытия имеет сложную комбинированную систему, рассчитанную на нагрузку от механизмов и *ашин для подъема декораций (рис. 17). Перекрытие над зрительным Залом, изображенное на том же рисунке, основано на сложной кон- ^Рукции шпренгелыюй подвесной системы, к которой подвешено ку- Польиое пологое покрытие кружальной системы с обшивкой и оштука- тУРКой снизу. В обычных гражданских и промышленных зданиях .конструкции Укрытия в большинстве случаев был.и основаны на тех же висячих фер- ка* с одной двумя или тремя бабками, а в некоторых специальных зданиях — и'на мансардных стропильных конструкциях. Последние осо- бе"но были распространены во Франции и США для жилых зданий.
Первая половина XIX в. в России ознаменовалась строительством двух величественных монументальных сооружений: Исаакиевског собора A818—1858) и Александровской колонны, воздвигнутой н° Дворцовой площади в Петербурге A830—'1834) в память победы Ня Наполеоном. ■ 4 В Рис. 16. Конструкция покрытия здания склада в Мараке близ Болоньи Рис. 17. Конструкция покрытия дворцового театра в Мюнхене пролетом 28,35 м; расстояние между фермами 3,1 м При строительстве этих сооружений широко использовались деРе' вянные конструкции (в основном рамные, ряжевые и свайные) ДлЯ устройства пристаней, подмостей и сооружений, по которым каменнЫе глыбы доставлялись с берега к месту их обработки и отделки, подъев' пых устройств, с помощью которых осуществлялась установка колой3 в проектное положение, и, наконец, фундаментов и лесов. Так, для Устг' новки 48 гранитных колонн высотой по 17 м и весом по 100 г'для четь1'
х портиков Исаакиевского собора были построены деревянные пор- РдЛьные краны, причем для подъема колонн северного и южного пор- -иков кран имел три узких коридора шириной по 5,2 м (рис. 18), а для ! понн восточного и западного портиков — один коридор. В эти коридоры вкатывали колонны, уложенные на специальные тележки, которые при помощи канатов и блоков, подвешенных к верхнему строению Р на, и кабестанов поднимались на требуемую высоту. На установку каждой колонны в среднем затрачивалось два дня, из орЫх 40—45 мин. уходило непосредственно на 'подъем. Рис. 18. Портальный кран для подъема колонн Исаакиевского собора в Петербурге Весь процесс подъема 48 колонн представлял собой весьма ответственный момент на строительстве. Трудность всей этой операции при Уровне механизации строительных работ того времени и в таком огром- н°м масштабе вызывало удивление ученых-строителей. Не меньший интерес представляла и труднейшая инженерная опе- РаВДя по транспортировке гранитных глыб, предназначенных для изготовления колонн, к берегу Невы, погрузке их на ба.ржи, выгрузке .на СеРег и доставке к месту обработки и отделки. Эти операции выполняюсь с помощью кабестанов, катков и помостов. Для основания фундаментов собора> при помощи примитивных коп- Р^в было забито 12130 шт. еловых св'ай длиной 6,4 м диаметром от 11 До 31 см. Большой интерес представляет также доставка гранитных масси- в°в для постройки Александровской колонны. В этих целях у Питтер- акского карьера на берегу Ладожского озера были построены при- гТань и мол, деревянная конструкция которых состояла из сплошных "Ревенчатых настилов, уложенных .на ряжи, заполненные камнем. Добы- Tble из скалы гранитные массивы для пьедестала и стержня колонны, веюго длину 25,6 м и вес 600 т, перемещались по специально вы-
строенному деревянному ростверку с помощью- длинных березовьн рычагов сначала к пристани (на длине около 100 м), а затем на дВр баржи. У Дворцовой площади были построены пристани, конструкцИя которых также состояла из свай, насадок, прогонов, раскосов и настила Для перемещения массивов к месту строительства на Дворцовой щади построили деревянный помост размерами в плане 37X37 и Рис. 19. Подъем Александровской колонии в Петербурге а—общий вид крана; б—деталь захвата стержня колонны той 10,5 ж с одной наклонной площадкой и эстакадой в направлен^ пристани. В центре помоста на месте установки колонны было остав^ лено свободное пространство, в котором возводился фундамент, осно ванный на 1 250 деревянных оваях диаметром 26 см и длиной 6,4 м. Сва забивались деревянным копром с отметки 5,1 м ниже уровня поверх' ности плошади. Баба копра весом 830 кг поднималась при . помой ворога с конной тягой. : . ^
Для подъема ■пьедестала и стержня колонны над помостом был по- рОен портальный кран с одним коридором шириной 6,8 и высотой ^) ^ б рО р д рр р 47 М (Рис- ^)- '^ля большей уверенности и проверки правильности на- еченного способа подъема колонны была построена модель крана '/i2 мтуральной величины, на которой проверялись сделанные расчеты. Й ПоДъем стержня колонны производился 60 кабестанами, установлен- • ыми на помосте по кругу в два ряда в шахматном порядке, от кото- ix горизонтальные канаты подходили к основанию крана — полиспасту- Для подъема колонны было использовано 1 580 человек, включая "аперные войска. Весь монтаж колонны, считая со дня доставки ее к дв0рЦовой набережной, занял два месяца. Проведенные работы по подъему Александровской колонны с учетом имевшихся в тот период возможностей применения механизации пабот и ограниченности знаний в области инженерной строительной техники представляли выдающееся событие, вызвавшее огромный интерес не только в России, но и за ее пределами. Следует отметить, что в 1586 г. подобные работы были проведены при передвижке знаменитого Ватиканского обелиска высотой 26,5 м и весом 325 т. Этот обелиск был воздвигнут в Греции — Гелиополисе фараоном Нуцкореусом (вероятно, Менетаком в 1322—1302 гг. до н. э.) в память о восстановлении у него зрения. Однако, каким образом обелиск был доставлен из Греции в Рим в начале I в. н. э. императором Каем Каллигулой, пока еще неизвестно. В Риме обелиск был установлен сначала в цирке Нерона, где он, единственный из многих обелисков, перевезенных в Рим, 'Простоял в течение 15 столетий, а затем был перемещен на расстояние 248 м и установлен на площади перед собором Св. Петра. Работами по перемещению и установке обелиска руководил известный в то время архитектор Фонтана. На рис. 2U показан подъемный кран, с помощью которого производилось опускание и подъем обелиска, а на рис. 20, а — общий вид работ. Основные стойки крана имели составное сечение из четырех дубовых и ореховых брусьев, связанных между собой железными хомутами и обмотками из канатов. Узловые соединения конструкции крана были выполнены в виде замков, позволявших после опускания обелиска собрать его вновь на новом месте установки. Для установки обелиска на площади был вырыт котлован размерами 13X13 и глубиной 7,2 ж, в который забивались дубовые и ореховые сваи длиной 5,4 м. Затем котлован был забетонирован пуццолановым бетоном. Подъем обелиска, вес которого вместе с оснасткой и железными связями составлял 350 т, осуществлялся с помощью 40 кабестанов и полиспастов, 800 обслуживающих их рабочих и 75 лошадей. В помощь или выделены большие рычаги длиной по 12 м, которые подводились °Д низ обелиска, между его базой и пьедесталом, и закреплялись при По-Мощи деревянных и железных клиньев. Перемещение обелиска месту установки осуществлялось на катках .по помосту при помощи абестанов. Все работы по перемещению и установке обелиска были 8ы'полнены в течение одного года. т В истории развития деревянных конструкций особое место занимает ^антливейший русский инженер Д. И. Журавский A821 —1891), кото- j" 'и не только проектировал и строил мосты, но проводил работы по оСследованию отдельных элементов и целых сооружений. Необходимо тМетить, что техника строительства мостов в тот период не имела аких-либо научных основ. Мостостроение тогда базировалось исклю-
Рис. 20. Подъем Ватиканского обелиска а-кран: б—общий вид работ
еЛЬно на примерах строительства мостов предшествующими поко- ениям такое положение не могло, конечно, обеспечить должные темпы^ вцтия мостостроения в условиях быстрого роста сети железньщ ^ог имевшего место в середине XIX в. Требовалось коренное из- ^' принципов проектирования мостов на основе теоретического опыта, накопленного человечеством за прошедшие сто- де Первые опыты и вычисления, осуществленные у нас в 1845 г., при- и к изменениям системы ферм, предложенной Уистлером, консульском дирекции Николаевской, ныне Октябрьской, железной дороги, Тля мостов пролетом не свыше 20 м. Д. И. Журавский, руководствуясь хорошо разработанной для того вЭе.мени классической механикой, первый в мире теоретически разработал РЯД вопросов мостостроения—создал теорию расчета раскосных j,e"pM и теорию скалывания при изгибе. Теоретические и экспериментальные исследования он изложил в классическом труде «О мостах раскосной системы Гау», изданном в 1855 г. За выдающийся для своего времени труд Д. И. Журавский на основании заключения известного русского математика Чебышева A821—1894) был удостоен Демидовской премии Академии наук. Правильность теоретических выводов Журавский подтвердил оригинальными по замыслу экспериментами. Для вычисления напряжений частей раскосной системы была построена модель фермы Гау с тяжами, из струн одинакового сечения, настроенных при помощи натяжных приспособлений на один тон. После загрузки модели, естественно, изменилось и натяжение струн. При этом струны, расположенные возле опор, издавали более высокий тон, чем струны в средних панелях ферм. Этим экспериментом было доказано, что наиболее напряженными являются тяжи и раскосы, расположенные в опорных панелях. Дальнейшими опытами и теоретическими исследованиями им было установлено несколько пенных и оригинальных положений для вполне точного расчета одно- пролетных и неразрезных ферм при постоянной равномерно распределенной нагрузке и с практически допускаемым приближением для временной нагрузки. В результате это и послужило основой для создания современной теории расчета раскосных ферм. На основе теоретических и экспериментальных исследований работы п°ясов ферм, составленных из досок и брусьев, Журавский впервые 8 мире доказал нерациональность применения принятого в то время етода расчета составных элементов для растянутых поясов и располо- ения в них стыков досок, входящих в состав сечения. Он разработал ^Рчгинальную конструкцию сечения поясов, рекомендуя более рацио- . ЛЬ1^°е размещение стыков по длине пояса, и предложил совершенно , Вь'й метод стыкования элементов при помощи металлических накла- к со шпонками. При этом им было установлено, что не следует ста- •1ц"Ь льшое число шпонок ввиду неравномерного распределения уси- 4еи между ними, так как крайние шпонки работают более напряженно, к м остальные. На основании этого исследования в настоящее время, и к известно, принято для полунакладок ставить не более 3—4 шпонок. Ее Сл° изменений, введенное Журавским в конструкцию ферм Гау, столь р'Ик°, что они стали совершенно непохожими на те фермы Гау, кото- 6t3e применялись в то время в Америке, странах Западной Европы и °ссии. ц " Дальнейшем результаты работ Журавского получили полное при- ! анИе, и фермы Гау с предложенными им изменениями стали приме-
• А-Р»ки. Такие фср„ы - - появляющ;;сГприОРиУзСЛОбРаТИЛ В"ИМа'1ие на гс "то 1 носкости изгибаемой 6pVca ; ^Г™*' B03»™™We по „efiL, - сольного бруса, нагруженнпгп' скалывающей силы. Так ?п Ьн°* плоскости в" защемленном оппНпа„п°НЦе СИЛ0Й Q'На УР°вне нейЙ? '" Деялась выражением ВДоР™м сечении эта сила по На^ 3Q/ Разделив обе части этого выражения на Ы, т. е. на велич цки скалывания, Журавскии получил известную ф ~=^ад^ы^= Ш1ЫИ Тяб'рьской] напряжений, которые не был, макс - -зщ Одновременно с этим Деревянной брусчатой ПОДРобный Расчет состав ™шпмках для под углом 45°, т е по совпо^ Р - 1НИЮ °т 0П0Р к середине вающие напряжения! С0Врсменн'>» Формулировке, главные длеру. Г ?™ в изгибаем^ принадлежит Журавскому, a i"
Глава третья РАЗВИТИЕ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ С КОНЦА XIX ВЕКА ДО ПЕРВОЙ МИРОВОЙ ВОЙНЫ Переход от феодального строя к капиталистическому был обуслов- н развитием производительных сил. Это был переход от ремесленных «астерских и мануфактурных предприятий к крупному машинному ^оизводству, к организации больших фабрик и заводов с сотнями, тысячами и десятками тысяч рабочих. Вес это привело во всех странах чира к широкому строительству заводов по лесопильному производт] сТВу и механической обработке древесины и, как следствие, к появлению нг рынках дешевого лесоматериала—брусьев и досок. Последнее способствовало, в свою очередь, развитию инженерных деревянных конструкций сначала на болтовых сопряжениях, а с начала XX в. — на -воздях и шпонках различного вида. Строительная техника развивалась в рассматриваемый период успешно. Новые типы зданий, особенно для промышленных целей, требовали применения конструкций больших пролетов с освещением верхним светом. Эти требования и также необходимость обеспечения большей пожарной безопасности привели к применению стальных и чугунных, а с начала XX в. и железобетонных конструкций. Легкие чугунные- колонны внутри одноэтажных зданий стали применяться вместо тяжелых каменных столбов. В промышленных зданиях применялись чугунные или стальные колонны, расположенные в несколько ярусов и соединенные между собой в этажах на уровне капителей стальными или брусчатыми прогонами, образуя подобие несущего каркаса, заключенного между кирпичными стенами. В конце XIX в. в некоторых случаях а наружные стены строились со стальным каркасом и кирпичным заполнением, а в начале XX в. — и с железобетонным каркасом; при этом чрименялись ребристые конструкции перекрытий. В России и за рубежом в 'строительстве гражданских зданий в тот *е период широко применялись брусчатые стропильные конструкции] зисячей системы или же обычные стропильные конструкции раскосной системы, выполненные полностью в дереве или в смешанной системе с сопряжениями в узлах на врубках и болтах или со стальными башма- ками. При этом в большинстве случаев такие конструкции применялись г подвесными потолками прямолинейного или криволинейного очертания пролетом от 10 до 13 м. Из более значительных строительных конструкций усложненной стемы следует отметить конструкции Ленинградского театра оперы и алета им. С. М. Кирова (б. Императорского цирка в Петербурге) до перестройки и Драматического театра в Рыбинске. Подобные при- н Ры с°хРанившихся зданий со стропильными конструкциями услож- нной системы имеются и во многих других городах СССР. В рассматриваемый период особо следует отметить работы в области g Р^вянных конструкций выдающегося деятеля русской науки и техники Че ■ J-Цухова, впервые давшего математические обоснования экономи-' По Кой целесообразности ферм с криволинейным поясом, очерченным |;0 ПаРаболической кривой при равномерно распределенной и односто- Ок ней нагрузке. В последнем случае такие фермы по его вычислениям азЬ№аются вдвое выгоднее ферм с прямолинейным поясом. Это и
привело в дальнейшем к созданию деревянных сегментных (рис.22).1 Шухов вначале предложил сегментные фермы с криволинейна поясом со стальными тяжами, которые в значительной степени ока ^ лись экономичнее в расходе материалов и просты в изготовлении и м^ Полосовая cmanb 0,2x6 Верхний пояс снят fin 1-1 Рис. Tl. Сегментная ферма пролетом 24,5 м на Гвоздевых сопряжениях таже по сравнению с фермами с обычной раскосной решеткой. В результате дальнейшего развития этих ферм им были созданы оригинальные дерево-металл.ические сетчатые своды совмещенной конструкции, в которой настил, обрешетка, прогоны и ферма одновременно выполняют функции несущей конструкции. Рис. 23. Схема деревянного дошатого свода системы В. Г. Шухова / -стальная затяжка; 2— стальные тяжи; S перхний косой слой досок; 4 средни» косой слой досок: 5—нпжинп косой слон досок Впервые такие конструкции сводов пролетом от 12,8 до 21,3 м был» применены для покрытий ряда павильонов Нижегородской промышлен ной выставки в 1896 г. Своды состояли из взаимно пересекающихся noJ углом нескольких слоев (от трех до четырех) гнутых 13-мм досок, Уя жениых плашмя и сшитых между собой гвоздями, со стальными iiaKJ1°^. ными тяжами — хордами, обеспечивающими устойчивость, и затя# ками, расположенными в пределах пролета (рис. 23). Впоследствии немецкий инженер Брода предложил между рабочи- слоями настилов свода прокладывать прогоны. Этим было достигну увеличение местной и общей устойчивости свода, однако несколь 1 В первых вариантах эти фермы, предложенные для применения у нас амер"*8 й скими специалистами, оказались не совсем удачными. После проведенной провер*1^ тщательного исследования советскими инженерами, предложенная конструкция ФеР'
. худшился температурно-влажностный li между рабочими настилами и проп режим в замкнутых просяой- х Mcm«j у »*.ч,„ая,г, - прогонами.1 Следует отметить, что оДЫ такой конструкции особого распространения в СССР не полупи и в последних нормах о них даже не упоминается. Конструкция сетчатых сводов, предложенных Шуховым, имела рае- оСтранение в первую очередь в Германии, а затем благодаря работам ^ етских инженеров в ЗО-х годах XX в. нашла широкое применение С° чатых сводах кружальной системы, а также в башнях градирен, В ревянных кессонах каркасной системы и в других кон.трукциях. гдля в нутрен. пояса 22,95 м R для внешнего пояса 25,95 м Рис. л. Поперечный разрез и план деревянного эллинга (по проекту В. А. Защука), включающего козла нз круглого леса и брусчатой трехшарннрной аркн Изобретенная Шуховым оригинальная металлическая гиперболои- Дальная конструкция водонапорных башен также нашла применение fi Деревянных конструкциях. Конструкция эта была основана на простом свойстве однополого гиперболоида, но которому он мог быть собран из прямолинейных образующих. В 1921 г. в труде, опубликованном в журнале «Нефтяное и сланце- fioe хозяйство», Шухов впервые раскрыл законы сопротивления дере- вянных труб, состоящих из сплоченных между собой досок, скреплен- Нь1х железными обручами, т. е. так называемых деревянных труб кле- п°чной системы. При этом им были намечены и пути практического их "Рименеиия. Впоследствии деревянные трубы были широко использо- ваны в Западной Европе, Америке и в других странах. 1 Вначале эта конструкция называлась сводом Шухова — Брода (см. НиТУ проск- 1иРования по деревянным конструкциям 1931 г.), а в последние годы —двойным гнутым
Значительный вклад в развитие деревянных конструкций в ма. триваемый период сделал В. А. Защук, по проекту которого перед первой мировой войной построено несколько самых больших в то вреця деревянных эллингов для дирижаблей размерами 53x123 м (рис. 24) Вопрос о строительстве в России деревянных эллингов возник в 1911 г., в связи с чем было разработано .подробное задание на их проектирование, разосланное отечественным строительным организациям и известным в то время заграничным фирмам (Артур Мюллер Стефан и др.). Из полученных восьми проектов, в том числе семи от иностранных фирм, лучшим оказался проект русского инженера В. А. Защука, которому и была предложена разработка рабочего проекта с определением стоимости и условий постройки эллинга с учетом имевшихся возможностей. Рис. 25. Поперечный разрез гимнастического зала в Ганновере В течение 1914—1915 гг. в России было сооружено восемь деревянных эллингов пролетом по 40 м, что являлось в то время разрешением крупнейшей инженерной задачи, выполненной к тому же в короткий срок. Заслуживают также внимания дощатые арки кружальной системы, собираемые на болтах и гвоздях, примененные в 1910 г. при постройке дороги через Яблоновый хребет. Такие арки оказались в то время чрезвычайно портативными и удовлетворяющими своему^ назначению- Аналогичная конструкция была применена и иа Всероссийской сельскохозяйственной выставке 1923 г. в Москве, а также при ^постройках большого количества ангаров, которые велись специальной организ цией «Главвоздухофлот». о Из зарубежного опыта гражданского строительства второй п0Л вины XIX в. наиболее типичными деревянными стропильными констру1^ циями являются: покрытие гимнастического зала в Ганновере, построенного в 1865 г., пролетом 18,7 м, стропильные конструкции которого неСУ частично подвесной сводчатый потолок (рис. 25); покрытие зданй" празднеств для университета в Гейдельберге, построенного в 1886 (рис.26).
Деревянные конструкции подобного типа, в несколько измененном иде, строились также в Англии, США, Франции и в других зарубеж- х странах. Однако в США и Англии они создавались с широким при- нением чугуна и железа при помощи специально изготовленных Уголовников и башмаков. В таком направлении велось за рубежом fi2 оиТельство деревянных стропильных конструкций на протяжении всего XIX в. В результате оно сводилось, как видно, к применению тех же про- тейших конструкций шпренгелей или к комбинации их, но в значи- с ьИ0 усложненной форме. И только с начала XX в. сперва на Западе— Т Швейцарии и Германии, а затем в США, Англии и в других странах в лй появляться новые системы инженерных деревянных конструкций г применением различных шпонок, дисковых вкладышей и другого вида средств соединения. Рис. 26. Поперечный разрез здания празднеств в Гейдсльбсрге Все это объясняется прежде всего тем обстоятельством, что задолго До этого периода, примерно с начала второй половины XIX в., было "Роведено большое число научно-экспериментальных работ по исследованию ряда новых средств соединений и конструкций, предложенных Равным образом различными фирмами, созданными для проектирования и строительства новых видов деревянных конструкций. Между ем в России в тот же период ввиду боязни пожарной опасности не было- ел й Длено достаточного внимания развитию деревянных конструкций и „°тому развивались сначала стальные, а затем и железобетонные кон- ^тРУкции. Особенно бурный рост инженерных деревянных конструкций ^ людался во время первой мировой войны в Германии, где требо- „ л°сь в кратчайшие сроки строить здания с большими пролетами из ^ Рева (за недостатком стали и цемента), в том числе ангары, эллинги, Ражи и другие сооружения, для военных целей. и ''осле тшательно проведенной проверки в различных лабораториях' цНауЧно_исследовательских институтах, главным образом Германии, ^^ицарии, Франции, Англии и США, целесообразности всех предло- п0 1[1Ь1Х в то время новых средств соединений к началу XX в. наиболее jyg °Дящими к применению оказались: кольцевые шпонки Тухшерера, чато-коль евые «аллигатор», стальные штифты Мельцера, трубчя-
тые стальные нагели Кабреля, вкладыши «бульдог» Кюблера, Юх Крейма и др. Новые средства соединений значительно увеличивал' сопротивление болта, соединяющего деревянные элементы. Вместе с указанными средствами соединений, различными фирмам,, главным образом Германии, Швейцарии, был предложен к применений ряд новых систем деревянных конструкций например: Арочная система конструкции Стефана, самая старая из всех дп,, гих новых конструкций, опубликованная в печати в 1902 г., послужил в свое время сильным толчком к развитию деревянных конструкций Эта система была создана на основании экспериментальных исследи вэний, проведенных еще Арданом, учеником Эми. Стефан сумел разр^. шить задачу повышения жесткости дощатых арок Эми путем замены их двухраскосными арками, оба пояса которой представляют собой доща. тую арку типа Эми. Пример такой конструкции для перронного покрытия в Копенгагене показан на рис. 27. Рис. 27. Центральный вокзал в Копенгагене (шесть галерей пролетом по 19 м) Арочная или рамная клееная конструкция сплошного сечения Оттс Гетцера, любого профиля, созданная им по принципу Эми, состоит из пакета тонких досок, склеенных между собой путем запрессовки их по давлением (рис. 28). Этот тип конструкции в дальнейшем получил ра витие и в СССР. Система Мельцера, состоящая из квадратных брусков малого се пия, сгруппированных в коробчатый — квадратный или прямоуго- ный — профиль. Соединение брусков между собой осуществлено^^, помощи стальных нагелей малого диаметра без головок и гаек называемых штифтов Мельцера, загоняемых в заранее просверлен отверстия. o0\i Конструкция сводов фирмы Цольбау, предложенная инженер Цоллингер по идее В. Г. Шухова. Она состоит из стандартных пер ^ кающихся под углом дощатых элементов, расположенных на поВ '0>i «ости свода (рис. 29). Та же конструкция, но в значительно улучшен виде применена в СССР в 1935 г. в безметальном варианте по сист ■ С П. Песельника (см. рис. 30). ,3 В конце XIX в. в России и за рубежом деревянные сборные 2^ изготовлялись на заводах в основном в индивидуальном пооялке. Та
oy выпускались заводами, как правило, только одной планировки, так '<ак незначительные изменения в ной требовали перестройки технологического процесса из изготовления. Четкой стандартизации элементов не существовало, и проектирование домов шло без учета технологических возможностей. Рис. 28. Павильон в Лейпциге; клееные арки пролетом 25 м Желание лучше использовать стандартизацию элементов конструкций в строительстве сборных домов и сокращение сроков их возведения, естественно, требовало, изготовления на заводах более крупных частей: стен, пола, потолка и крыши. Этим и можно объяснить последующую Рис. 29. Схема сетчатого свода системы Цолингера степенную замену каркасно-обшивной конструкции домов каркасно* Чельной, давшей более высокий коэффициент готовности. v Талантливый русский инженер С. Щербаков в 1893 г. предложил - Иверсальную щитовую конструкцию сборного жилого дома, основан- I'10 на условном модуле, которая позволила собирать дома различной ЭНИППг<ки ппи HpfinnwunM ncifinnp ШИТПН. KoHPTMVKiimi ппмэ Illonfii.
нова давала значительные преимущества по сравнению с распростра] ненными в то время в России конструкциями датских и финских дохюв! В результате с большими затруднениями Щербакову удалось организовать производство сборных домов по его системе на Бежецком лесопильном заводе, которое, не имея поддержки царского правительства и строительной общественности, вскоре потерпело неудачу. Дальнейшие отдельные попытки организовать в то .время массовое производство сборных домов на заводах не удавались в силу применения для них неэффективных и плохо изготовленных утеплителей. Глава четвертая РАЗВИТИЕ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПОСЛЕ ПЕРВОЙ МИРОВОЙ ВОЙНЫ Великая Октябрьская социалистическая революция, устранив революционным путем отжившие свой век капиталистические производственные отношения, открыла невиданные в истории перспективы развития производительных сил. Социалистические преобразования и индустриализация страны потребовали развертывания гигантского строительства и вызвали подлинную революцию в строительной технике. Не имея возможности дать развернутую картину всего сделанного в СССР после Великой Октябрьской социалистической революции в области строительства деревянных конструкций, ограничимся лишь освещением ряда наиболее важных вопросов. Инженеры и ученые нашей страны, получившие широкую возможность использовать все новейшие достижения техники на основе их критического освоения, создали ряд новых деревянных конструкций и сооружений, отвечающих требованиям социалистического общества. Развитие отечественных деревянных конструкций со дня Великой Октябрьской социалистической революции может быть характеризовано следующими четырьмя этапами: Первый этап—восстановительный период A921 —1928) — относится к тому времени, когда требовалось капитально ремонтировать и восстанавливать здания и сооружения различного назначения, разрУ" шенные во время империалистической и гражданской войн, при отсут* ствии стали, цемента и других строительных материалов и применять простейшие, ранее применявшиеся деревянные перекрытия и стропильные конструкции. При больших пролетах, которые встречались в зданиях общественного назначения и в заводских цехах, пришлось применять стропильные конструкции шпренгельной системы с наиболь>ши- числом сжатых элементов, о которых говорилось в предыдущих глаза-• Развитие деревянных конструкций в России в XIX в., сопровоЖДаВ^ шееся появлением крупных теоретических работ в области строитель^ ных материалов и строительной механики, позволило с начала XX в. еШ^ больше уделить внимание изучению и использованию физико-механи^ ческих свойств древесины и работе деревянных конструкций в лабора' торных и эксплуатационных условиях. 4U
При проектировании деревянных конструкций в рассматриваемый -ериод наибольшее затруднение, как известно, вызывало конструиро- аяие узлов сквозных ферм со значительными растягивающими усилиями в элементах решетки и в стыках нижних поясов. Это в сущности явилось причиной того, что в дореволюционный период и с начала оеЛикой Октябрьской социалистической революции строители проекти- овали и строили сквозные деревянные конструкции с наибольшим числом сжатых элементов. К 1920—1927 гг. задача 'рационального крепления растянутых эле- ментов в узловых сопряжениях и в стыках плоскостных конструкций. 1 известной мере была разрешена. При этом определилось два направления: Применение новых средств сопряжений — усовершенствованных врубок разных систем — лобовых, щековых, ножничных, бИ'Ссектрисных и трехбиссектрисных вместо известных во всем мире врубок зубом и гладкой кольцевой шпонки с прямым разрезом вместо известных в Германии колец Тухшерера с замком в месте разреза, предложенных шведом Фоссом. Наряду с этим особое внимание уделялось применению для соединений элементов стальных нагелей сплошного (например болтов) и трубчатого сечения и в особенности вопросу их расчета. Разработка методов расчета .велась на основании применения, с некоторыми упрощениями, теории балок на упругом основании. При этом были использованы методы, предложенные немецкими инженерами: В. Шнидтманом {1920), А. Жаксоном A925) и Т. Гестеши A926). В 1926 г. опубликованы работы по тому же вопросу В. Н. Маслова, а в 1927 г.—В. Ф. Иванова, которые привели к значительным упрощениям расчета нагелей с учетом упругого основания. Одновременно с этим во всех странах мира, за исключением Германии и Швейцарии, расчет нагелей производился по различным эмпирическим формулам, предложенным английскими и американскими учеными и инженерами. Применение новых сквозных систем деревянных конструкций, которое сводилось в основном к подражанию формам стальных конструкций. При этом для узловых сопряжений в СССР применялась главным образом гладкая кольцевая шпонка, а в зарубежных Странах — разные виды кольцевых и дисковых шпонок. Впервые новые деревянные конструкции в виде небольшого покрытия иа сквозных дощатых фермах пролетом 17 м были применены в СССР ъ 1923 г. при строительстве котельной костеобрабатывающего завода в Ленинграде (проект В. Ф. Иванова). Узловые сопряжения здесь были выполнены на гладких разрезных кольцевых шпонках и болтах. В том Же году были применены дощатые конструкции на гладких кольцевых шпонках в ряде павильонов Всероссийской сельскохозяйственной выставки и выставки кустарной промышленности в Москве с использованием двойного перекрестного настила при устройстве крыш (для увеличения жесткости всех конструкций зданий, по идее **• П. Кулибина), как, например, в конструкции павильона «Шестиугольник». В проектировании павильонов участвовали Г. Г. Карлсен и др. Несущие конструкции покрытий на этих выставках были осуществлены в разнообразных формах, в большинстве случаев в виде дошатых сплошных, сквозных балочных, арочных и рамных систем конструкций, Не исключая и купольных. Причем для сопряжений отдельных элементов в этих конструкциях применялись, кроме указанной выше гладкой Кольцевой шпонки, дубовые и стальные (болтовые и трубчатые) нагели 11 обычные гвозди.
В 1925 г. не меньшее развитие получили гвоздевые конструкцИ[1 в виде дощатых балок коробчатого сечения для перекрытий и двутав' рового профиля с двойной перекрестной стенкой для прогонов в покры тиях. Несколько позже подобные гвоздевые балки стали широко приме нять и в зарубежном строительстве, главным образом в Германии Швейцарии, Швеции, Франции и Англии. В дальнейшем такие же гво^ девые конструкции в несколько измененном виде были применены и в США в форме мостовой конструкции так называемой системы Тауцд в создании которой несомненно была использована идея моста Кули бина. Дальнейшее развитие конструкций сквозных деревянных ферм Иа гладких кольцевых шпонках и гвоздевых балок получило в покрытиях зданий ангаров, авиационных заводов, промышленных сооружений гаражей, складов и других объектов в Москве, Ленинграде и другиу городах СССР. Особый интерес представляют гвоздевые конструкции, которые впервые были применены в виде рам на строительстве зданий Центрального аэрогидродинамического института (ЦАГИ) в Москве, а затем и в других городах СССР. Впоследствии эти конструкции также были использованы различными фирмами и в зарубежном строительстве. Следует отметить, что развитию новых видов средств соединений и конструкций в значительной мере способствовала организация в 1927 г. Государственного института гражданских, промышленных и инженерных сооружений (ГИС), который впоследствии был преобразован сначала во Всесоюзный институт сооружений (ГИС), затем в Центральный научно-исследовательский институт промышленных сооружений (ЦНИПС) и, наконец, в ЦНИИКС Для массового производства каркасных домов в 1924 г. было организовано государственное акционерное общество Стандартстрой, а в 1927 г. — кооперативное товарищество Норд, в задачу которого входила организация строительства сборных домов упрощенной щитовой конструкции с учетом максимальной экономии и соблюдения требовании заводской технологии. К концу 1928 г. по инициативе С. М. Кирова в Ленинграде было организовано производство стандартных домов щитовой конструкции в количестве до 120 тыс. м2 жилой площади в год. Одновременно Западно- двинский комбинат начал осваивать производство стандартных домов фанерношитовой конструкции. Начатое в сравнительно небольшом масштабе строительство стандартных сборных домов с улучшением их качества впоследствии сыграло важную роль в увеличении жилого фонда в нашей стране. . Второй этап развития новых типов деревянных конструкций характеризуется началом индустриализации строительства в годы пер вых трех пятилеток A928—1941), когда все еще ощущался недостаток стали и цемента. Небывалые темпы строительства в СССР, особенно в период начала индустриализации, требовали создания недаых, более совершенных экономичных деревянных конструкций. В связи с этим усиленно начал проводиться научные исследования по изучению физико-механически и химических свойств строительной древесины, а также несущей спосо ности и деформативности различных средств соединений элементо деревянных конструкций, предложенных в то время советскими ии>к^ нерами и учеными. Наряду с этим продолжались работы по уточнены1" методов расчета нагелей. После опубликования в 1927 г. книг В. Ф. Иванова «Деревянные конструкции гражданских зданий», в кото-
я предлагались другие методы расчета нагелей, появился ряд других Р боТ по этой же теме: В. Н. Маслова, А. В. Леняшина A934), Еа О. Николаи A935), М. А. Курышэва A936) и др. Все эти методы, нованные на той же теории балок на упругом основании, привели 0 значительным упрощениям, давшим достаточно простые расчетные Формулы. Дальнейшая экспериментальная проверка работы нагелей, поизведенная в ЦНИПС, позволила использовать в НиТУ-31 .и всех оследующих' с некоторыми упрощениями, приближенный метод рас- П та предложенный А. В. Леняшиным и В. М. Кочановым. 4 д\ногие из предложенных новых средств соединений и новых форм конструкций оказались образцами наиболее рациональных решений вЯда задач, способствовавших развитию деревянных конструкций. Резкий перелом в развитии лесопильной промышленности также оказал благотворное влияние на развитие строительства деревянных конструкций. Весьма важное значение в то время имела скоростная сушка и нагрев древесины в поле высокой частоты. Эта задача успешно была решена Б. Т. Ив A937) и Центральной научно-исследовательской лабораторией механической обработки дерева A938), сделавшими впоследствии возможным применение метода сушки в лесопильной и деревообрабатывающей промышленности. Большое значение для развития деревянных конструкций имело постановление июльского Пленума ЦК ВКП(б) —в 1931 г. а также опубликованный в 1932 г. приказ Наркомтяжпрома, указывающий места применения деревянных конструкций в промышленном строительстве. В рассматриваемый период конструкций покрытий значительного пролета строились в большинстве случаев на тех же дощатых сквозных фермах треугольной или полигональной формы с применением гладких кольцевых шпонок. Американский инженер Хинч, работавший в это время в СССР, предложил применять для покрытий промышленных и других зданий дощато-гвоздевые сегментные фермы. После ряда экспериментальных проверок изготовленные по проекту Хинч а фермы были применены на ряде объектов Москвы и Ленинграда. Однако в процессе эксплуатации этих ферм выяснилось, что предложенная конструкция не является достаточно надежной и требует усовершенствования как опорных узлов, так и других элементов. После внесения необходимых конструктивных изменений, предложенных советскими инженерами, ч Установления более правильного и научно обоснованного метода расчета криволинейного верхнего пояса такие фермы, благодаря высоким технико-экономическим показателям, получили большое распространение в СССР. В дальнейшем, после проведенных Н. Д. Жудиным обстоятельных экспериментально-теоретических исследований работы верхнего и нижнего поясов фермы с учетом работы их в условиях неразрезности и Упруго оседающих опор, им был предложен новый метод расчета верх- его пояса, более уточненный, который в последующем, после некоторых Упрощений, дал возможность получить простой и удобный для практичного пользования метод расчета, принятый в ныне действующих ^ССР нормах-. Дальнейшее развитие деревянных ферм на гладкой кольцевой шпон- ие- '"воздевых балок и сегментных ферм на гвоздях позволило советским нНЖенерам путем комбинаций их строить и т.рехшарнирные арки, и рам- "ь'е конструкции, доводя их пролет в отдельных случаях до 60 м. На рис. 30 показаны леса с применением сегментных ферм для по- тРойки железобетонного купола с учетом использования ферм после СкРУжаливания его для покрытия склада A933—1935, руководитель
проекта П. Л. Пастернак). По той же идее в 1937 г. было построена Kv оольное покрытие, основанное на сегментных фермах пролетом 31,3 м для кинотеатра «Колизей» в Ленинграде. Примером применения серповидных трехшарнирных арок типа Гау^ Журавского служит купольное покрытие госцирка в Саратове, построен ное в 1930 г. по проекту К. Г. Дивакова и в г. Иванове в 1934 г.-_п проекту Б. Лопатина (рис. 31). ° В 1930 г. инженером В. М. Скворцовым были впервые предложен^ для покрытия гаражей металло-деревянные сегментные фермы, в кото' рых верхний пояс выполнялся из пакета досок на гвоздях, а все элемен ты решетки — из профильной стали. Рис. 30. Леса для постройки железобетонного купола диаметром 60 м зрительного зала Оперного театра в Новосибирске Большое распространение получили предложенные в 1932 г. В. С. Де' ревягиным прогрессивные конструкции брусчатых составных балок с сопряжениями на дубовых пластинчатых нагелях вместо применявшихся в Германии менее экономичных составных балок на стальных пластин ках. В 1934 г. М. М. Хорьковым была предложена конструкция зубчат0 кольцевой шпонки, имевшей большие преимущества в сравнении с пяя^ кокольцевой шпонкой, впервые примененной в Норвегии фирмой «АллЯ гатор» в 1927 г. Однако, несмотря на достоинства, шпонка этого ти ввиду сложности изготовления и установки не получила применения- f Для строительства деревянных водонапорных башен М. П. Гук ' М. Д. Качура в 1935 г. применили гиперболоидную систему, преДл женную в свое время В. Г. Шуховым. Та же идея используется и в совР деревянных конструкциях для защитных косых настилов крь1
траняющих необходимость применения связей в плоскости верхних 1)ясов ферм. Несколько пОзже В. С. Деревягин предложил весьма целесообразную бор„ую конструкцию двухскатной металло-доревянной фермы, в кото- " ц верхний пояс состоит из составных брусчатых балок его системы. Обладая большой спорностью и капитальностью, указанная конструкция огла обслужить некоторые типы покрытий с различными очертаниями Скатов крыши. Совмещенные функции несущих и ограждающих конструкций впер- ые в СССР были осуществлены в виде деревоплиты, т. е. сплошной В-1ИТЫ из досок или брусьев, поставленных на ребро. Эта конструкция лесных районах, в бесчердачных покрытиях, при применении сухого I ц » -ф м цг й гцт Рис. 31. Купольное покрытие Госцирка в г. Иванове пролетом 50 м. лесоматериала, в условиях заводского способа изготовления и сейчас «Це не потеряла своего значения. По этой идее в 1933 г. и предложению "• Ф. Иванова были построены брусчатые конструкции куполов простом 20 м над котельными трех фабрик-кухонь в Ленинграде. К совмещенной конструкции относится и двойной гнутый свод, предложенный в свое время по идее В. Г. Шухова, выполненный целиком на ^°здевых соединениях. К 1934 г. такие своды применялись в двух ва- уиантах: с прогонами из брусьев крупных сечений и .из дощатых про- нов с поперечными дощатыми диафрагмами (по предложению п- Г. Попова и П. И. Лебедева). В тот же период строились кружгльно-сетчатые своды с узловыми ^пряжениями на болтах (рис. 29), применяемые для покрытия ангаров, 'аРажей, промышленных, спортивных и других зданий, и оригинальной онструкции на скобах (предложенной В. М. Кочаяовым), а также бёз- ветальные кружально-сетчатые своды с узловыми сопряжениями на РУбках системы С. И. Песельника (рис. 32). н На базе конструкций этих сводов была создана конструкция двой- 1Х кружально-сетчатых сводов системы И. Ф. Смирнова и Э. А. Рив--. , которая показала прекрасные эксплуатационные качества.
При разрешении поставленной задачи для получения новой щенной деревянной конструкции свода, группе советских ученых Г. Г. Карлсену, М. Е. Кагану, В. М. Кочанову, П. Н. Ершову и другим /7 6) Рис. 32. Деревянное покрытие сетчатым крестовым сводом системы С. И. Песельника иа основе'проведенных ими предварительных и экспериментально-теоретических -исследова'ний, а также на основании работ В. 3. Власова. А. А. Гвоздева, П. Л. Пастернака и других, удалось создать со вершенно новые конструктивны? формы пространственных систем и типы деревянных оводов-оболочек аналогично известным в то время пространственным железобетонным сводам-оболочкам. В последние годы в США и Англии такие своды выполняются на клею. Тонкостенные своды-оболочкз. впервые осуществленные в СССР в дереве на гвоза&вых соединениях, '.начали внедряться с 1929 г. Наиболее широко они применялись в 1931—1935 гг., когда их изготовляли сначала в виде тонкостенных, а затем и ребристы* оводов (<рис. 33). Такие своди применялись главным образо для покрытия цехов стекольных заводов, гаражей, ангаров и ДРУ гих зданий, пролеты которых & °т' дельных случаях доходили до 100 м. Дальнейшее развитие эти констрУ^ ции получили в складчатых покрытиях сооружений для МТС, воД° напорных башнях и куполах. Заслуживает внимания также опыт п° фЛ Рис. S3. Конструкция деревянного свода- оболочки о—схема конструкции; б—ребро жесткости с двумя нижними и одним вермшм понсамн; 1 бортовые элементы; 2, .5—косые настилы: 4—продольный настил; 5—вспомогательные арочки; б—ребро жесткости; 7—верхний пояс ребра; 8—нижний пояс ребра; 9--прогон-распорка; Ю -подкосы; //—перекрестная или фаиериая стеика нпорных башнях и купола аслужиа имания ткже о стройки деревянного свода сквозной конструкции по типу свода фепЛ iop тута по проекту К. К. Симинского. для покрытия лаборатории бывшего Киевского энергетического tnlCTli'KLlli
Однако, несмотря на ряд положительных качеств и большой теорети- ий интерес, своды-оболочки больших пролетов (порядка 50—100 м) чедствие больших деформаций из-за податливости гвоздевых соедине- вс'. . пл^пшли пшппкпт ппнчрнрния. Meжлv тем опыт Великой больших деформаций из- ""Т'не получили широкого применения. Между тем 11111 чеСтвен«ой войны показал, что, имея значительные повреждения от обстрела и фугасных авиабомб, такие своды-оболочки обладали fjib-шой несущей -Литрпесные Dat«i" ---■ j были проведены в 1932 г. способностью. Интересные работы в области установления новой характеристики олговременного сопротивления древесины * — - 1П<3° - Рис. 34. Парижская выставка. Общий вид ворот Альма — 10X3.5 м; h -30 м ■ П. Беляикииым, который впоследствии предложил совершенно иной ^ Дход к расчету деревянных конструкций с учетом их длительной нисялуатации. Последующие работы Ю. М. Иванова и ряда других уче- 1Х> проведенные в этом же направлении, дали оригинальные и ценные волнительные материалы. щ ДРУгих деревянных сооружений специального назначения, строив- СаХся в этот период в СССР, можно отметить водонапорные и силосные „„^ни, градирни, шлюзы, причалы, плотины, мостовые и портальные и т. п. а рубежом в этот период большое развитие получило строительство йобашен, главным образом в Германии и Швеции, где они в отдель- 5 случаях погтигяли высоты почти 200 м. Заслужияяют тякжр «чиии.
ния различного рода деревянные сооружения, возведенные на П ской выставке и в Сан-Франциско (рис.'34). Опыт применения в СССР деревянных конструкций различных в период 1928—1941 гг., осуществленных вследствие больших темп" строительства в короткие сроки, главным образом при построечном ' собе изготовления, показал недостаточное их качество. Это явилось ствием прежде всего применения сырого лесоматериала. Такое ление конструкций не могло удовлетворить предъявляемым к ним вь" соким требованиям в последующие периоды строительства. Поэтом'. в целях повышения качества деревянных конструкций требовался nerf смотр методов их строительства в направлении массового применени- заводских индустриальных конструкций. Одновременно с этим был по" ставлен вопрос о разработке методов облагораживания древесины, при дапия ей огнестойкости и гидрофобное™. Эти задачи до начала Велико!, Отечественной войны в некоторой мере были разрешены различными оз- ганизациями. Главенствующая роль в решении этих вопросов прина-. лежала А. И. Фоломину и А. Н. Борщевскому, разработавшими вполне конкретные рекомендации конструктивной профилактики и химически! мероприятий, многие из которых и в настоящее время являются весьма эффективными (например, устройство вентиляции воздушных прослоек— продухов, щелевых плинтусов, окраска древесины силикатными красками, пропитка ее методом горяче-холодных ванн, высокотемпературная сушка и ряд других). Развитие стандарта на бревна, пиломатериалы, черновые заготовки и разные изделия, наконец, постройка новых крупнейших лесопильных деревообделочных заводов и переоборудование существующих позволило значительно повысить качество и увеличить количество выпускаемой продукции. Все это оказало влияние и на типы деревянных конструкций того периода. Однако решающее влияние на их развитие оказало историческое постановление СНК и ЦК ВКП(б) от 11 февраля 1936г. об улучшении и об удешевлении строительства, указавшее на необходимость перехода от кустарщины к крупной строительной индустрии. Большую роль в деле развития деревянных конструкций сыграли также Всесоюзные конференции по деревянным конструкциям, проведенные в Москве A931 и 1935), и первая областная Ленинградская конференция, а в последующем и ряд совещаний по вопросам технической политики и очередным задачам в области .применения дерева в строительстве. Все это способствовало созданию многих новых индустриальные конструкций, экспериментально и теоретически обоснованных и удобны' для широкого применения. Кроме того, были разработаны новые, боле точные методы расчета как отдельных элементов, так и целых констрУк ций. Развитие стандартного домостроения щитовой конструкции в э' годы происходило главным образом по линии применения более ЭФФ тивных утеплителей, высококачественных материалов, передовых >'е дов производства работ, механизации строительных и монтажных ПР цессов, улучшения конструктивных и архитектурных деталей. . f Постановление Центрального Комитета ВКП(б) от 25 марта 1"•> fl определило значимость стандартного сборного домостроения и намеТ0'в- дальнейшие пути его развития, четко отметив роль заводов, изГп°рН1|е ляющих дома в системе жилищного строительства. Это постаног" вместе с тем явилось и началом широкого развития стандартного строения. „. Большое строительство новых и реконструкция существующих 4fj мьгшленных предприятий и заводов и связанный с этим приток пабо
.(ПЫ, естественно, повлекли за собой создание в кратчайшие сроки жи- '|х поселков и городов, для которых в большей степени способствовало '^поительст'во стандартных деревянных домов. При этом «непременными 1..^оЕ1ИЯМ"И являлись: быстрота сборки, минимальный расход рабочей \\ъ\ и наибольшее использование отходов деревообрабатывающей про- ^тленности. Строительство новых заводов стандартного домостроения в районах есных массивов Сибири, Урала, Севера, а также реконструкция и рас- '! «эение существующих заводов в сильной степени способствовали делу Индустриализации страны. Следует отметить, что в 1935—1941 гг. заводское домостроение в СССР шл0 и в направлении строительства домов брусковой конструкции. За рубежом строительство стандартных деревянных домов в этот период значительно усовершенствовалось и открыло широкие пути для ix удешевления и повышения качества. В этих целях в США и Швеции были изданы специальные правила и нормы и созданы научно-исследовательские институты. Конструкция стандартных домов в США в большей части была рамочного типа, а в Швеции — щитовая без засыпки и брусковая. Третий этап — Великая Отечественная война A941 —1945). Перебазирование значительного количества промышленных- предприятий, а затем восстановление разрушенных немецкими захватчиками фабрик, заводов, колхозных и совхозных сооружений и жилых домов и т. п. потребовали выполнения больших объемов работы в минимально короткие сроки в условиях жесткой экономии строительных материалов и особенно стали и цемента. Чтобы удовлетворить этим требованиям, необходимо было применять простейшие деревянные конструкции из бревен и брусьев на лобовых врубках, простейшие металло-деревянные фермы, гвоздевые конструкции и т. п., предусмотренные Указаниями по проектированию и применению лерезянных конструкций в условиях военного времени (У-25-41). В этих указаниях,не .рекомендовалось применять фермы на ножничных врубках "на гладких кольцевых шпонках, а также составные балки на продольных шпонках и колодках. В целях получения большей экономии лесоматериалов нормы допускаемых напряжений были значительно повышены по сравнению с нормами довоенного периода. Для перекрытий и покрытий с пролетами до 6 ж применялись балки и стропила из досок и бревен; при пролетах до 9 м — подкосные и ри- гельно-подкосные конструкции из бревен и брусьев; при пролетах до * — гвоздевые балки с перекрестной стенкой; яри .пролетах до 15 м — треугольные фермы из брусьев или бревен; при пролетах до 21 м — ме- ■алло-деревянные фермы; при пролетах от 15 до 27 м — сегментные jePMu с гнутым верхним поясом и при пролетах свыше 27 м — трех- 'аР-нирные арки из сегментных ферм. Помимо этих конструкций, примялись и составные балки В. С. Деревягина, и металло-деревянные ^еРмы с использованием составных балок, а также двухскатные покры- ^я из деревоплиты с затяжкой. Во всех этих конструкциях влажность "л'соматер.иала не ограничивалась. т Одновременно в лабораториях ЦНИПС и других научно-исследова- ьских институтах, а также высших учебных заведениях, проводи- " Ись испытания новых видов предлагаемых соединений и конструкций, е исключая и клееных, в результате чего с 1943 г. было начато внедре- Ие в промышленность клееных конструкций. Впервые в СССР клееные °"струкции были применены для устройства трехпролетного промыш-
ленного здания, в котором средний пролет имел покрытие на двухскат ных клеефанерных балках пролетом 12 м, а два крайних — на клеены' балках из досок пакетного профиля пролетом по 9 ж (рис. 35). В последние годы Великой Отечественной войны для покрытий пп0 мышленных зданий было налажено изготовление клееных арок и сег ментных ферм с клееным верхним поясом. В годы второй мировой войны деревянные конструкции большое при менение получали в Германии, США, Англии и других странах. В Гер мании они в первые годы войны применялись при строительстве объец тов военной промышленности, ангаров, эллингов и других сооружений Особый интерес представляет строительство деревянных консгрук. ций в США, где они широко применялись для сооружения крупных объектов, как, например, огромных эллингов для дирижаблей, ангаров д.1я Рис. 35. Трехпролетное промышленное здание с покрытием, основанном на клееных конструкциях (СССР) /—деревянная балка из досок на клею; 2—двутавровая балка с фанерной стенкой па клею самолетов и различных зданий для размещения большого количества людей. Примером этого строительства может служить типовая деревянная конструкция сквозных арок с узловыми сопряжениями на гладкой кольцевой шпонке, для эллингов пролетом 75 м, являвшимся в то время рекордным для конструкций этого типа (рис. 36). Для монтажа таких огромных арок были построены специальные катучие дере' вянные подмости, установленные на железнодорожные платформы, пере двигающиеся п.о рельсам вдоль эллинга. Благодаря четкой организаии ■работ такое уникальное сооружение было построено в течение двадЦ2т дней. По окончании строительства одного эллинга подмости по рельс вому пути перемещались к месту постройки следующего эллинга. Заслуживают также внимания конструкции деревянного произво ■ственного корпуса одной из восточных верфей США, трехэтажная час которого достигает высоты 38 м. Эта часть здания имеет два пролета 18,3 м. Конструкция покрытия и перекрытий основана на сквозных Д^ ревянных фермах на гладких кольцевых шпонках .малых диаметро • В каждом пролете во всех трех этажах имеются мостовые краны ГР~'~ е 1020 б НесуЮ р подъемностыо 10—20 т с деревянными подкрановыми балками. Несу решетчатые стойки здания, каркас стен, перемычки и т. п. выполнены дерева и также на гладких кольцевых шпонках. Наружные стены о шиты волнистой асбофанерой. Кровля состоит из 50-мм сборных е бетонных плит с асфальтовым кровельным ковром.
Наряду с указанными типами деревянных конструкций в США ши- ко применялись и клееные конструкции, причем покрытия промыщ- ^йнЫХ зданий выполнялись по сегментным фермам с клееным вертим •1еясОм, например на фермах пролетом 70 м в Минеаполисе. ^° Пар'а-'1лельн0 со строительством промышленных зданий военного зна- НИЯ велось огромное строительство по типовым проектам временных £ чыХ зданий небольших размеров, которые выполнялись с чрезвычай- * быстротой. Так, например, в Сан-Франциско в течение 5 месяцев 1 10 построено 5 тыс. домов. Подобное строительство и теми же тем- ° ми велось в Англии и в некоторых ее бывших заморских владениях (Индия и др.). Рис. 36. Общий вид строительства "эллинга (США) длиной 322,5, пролетом 75 м, стрела подъема 52,15 м Следует отметить, что впервые клееные конструкции применялись еще в 1907 г. в Швейцарии фирмой Гетцер, которая, будучи владельцем патента, не раскрывала рецепта состава клея, широко распространяя- свои конструкции во всех странах Европы. Впоследствии клееные кон- стРУкции получили развитие и в других странах Европы. В США клееные конструкции начали применять только с 1930 г. в условиях заводского способа изготовления, базируясь на опыте Германия Швейцарии, а также и на многочисленных экспериментально-теорети- ес'ких исследованиях, проведенных в медиссоновской лаборатории лесо- ^атериалов. Все это позволило ряду зарубежных стран развивать кле- ,нЫе конструкции и в последующие периоды в строительстве зданий различного назначения. ° период Великой Отечественной войны большое количество домо- - Решительных заводов, главным образом в районах западных областей к Щей страны, оказались разрушенными, что, естественно, повлекло ■j. вРеменному сокращению строительства полноценных сборных домов. эке примерно можно было наблюдать и в зарубежных странах, где к0е стандартное домостроение в значительной степени замедлилось. Развивавшееся еще до окончания Великой Отечественной войны вос- g аЧовительное и новое жилищное строительство в нашей стране потре- вало быстрого восстановления и расширения домостроительных заво-
дов, которое и привело в результате к расцвету в послевоенный Пер;ио стандартного сборного домостроения. * Четвертый этап охватывает период с 1946 по 1960 гг. Закон 0 пятилетних планах восстановления и развития народного хозяйств- СССР на 1946—1959 гг., 1951—1955 гг. и семилетний план ц 1958—1965 гг. 'предусматривали всемерное развитие строительной и„а дустрии и массовое изготовление строительных конструкций и деталей а также значительное повышение производительности труда и снижени себестоимости строительства. При этом особо отмечалась :1есб.ходчмОСт.е внедрения передовой техники. С целью внедрения индустриальных дере' вянных конструкций, в начале этого периода в большом масштабе щ/ применение предложенных еще в 1932 г. составных балок системы В. С. Деревягина на дубовых пластинчатых нагелях, а также каркасных и щитовых деревянных конструкций в домостроении. Опыт применения изготовления и эксплуатации деревянных конструкций в четвертой и пятой пятилетках показал также и целесообразность применения предложенных еще в 1936 г. В. С. Деревягиным новых типов металло-дерезян- ных ферм со стальным 'растянутым поясом, со сжатыми деревянными элементами решетки и верхним поясом из составных балок его же системы (ЦНИПС). Такие фермы могли применяться при отсутствии дефицитного в то время высококачественного лесоматериала для растянутого нижнего пояса. Применение получили за тот же период и конструкции безметальных сетчатых сводов, разработанные С. И. Песельником, которые полностью могли изготовляться на заводах с последующим ведением на строительной площадке в кратчайшие сроки только одного монтажа. Первые научные исследования клееных конструкций в тот же периоз были проведены Г. Г. Карлсеном и А. Б. Губенко. Дальнейшее развитие эти исследования получили в работах различных научно-исследовательских институтов и высших учебных заведений. В результате проведенных исследований было начато внедрение клееных конструкций сначала на казенно-цементном клее, а в последующем — и на водостойком фенол- формальдегидном клее в виде двутавровых балок из трех или четырех досок и балок с фанеркой стенкой. 1 Первое применение перекрытий на клееных балках осуществлено в СССР в виде настила из сплошь уложенных клееных балок коробчатого профиля (из четырех досок). Поверх таких настилов устраивался так называемый «плавающий пол» в виде паркетных щитов по песчаной засыпке толщиной 30 мм. Такая конструкция была применена на опытном участке для междуэтажных перекрытий жилых капитальных зданИ^ в Москве еще в 1937 г. и показала сравнительно высокие эксплуатацией^ ные качества. Тогда же трестом Севуралтяжстрой были применены п($ крытия на сплошь уложенных клееных балках рельсового профиля, п личие в балках более узких верхних полок значительно облегчало уклад ку щитов между балками. Чистый дощатый пол укладывался по ла'а'^ Стоимость такого перекрытия оказалась значительно ниже по сравнен» с обычными перекрытиями на брусчатых балках с черепными бруска» и накатов из щитов. Более совершенной конструкцией в дальнсйше" оказались перекрытия на двутавровых клееных балках с шаГ° 0,5—1,0 м. В промежутке между балками укладывались щиты с заС1*« ным утеплителем или гипсовые, пеносиликатные и другие легкие блок • Чистый пол в таких перекрытиях устраивался из досок в шпунт в четверть по лагам, или же 'по разреженному косому настилу Т конструкции имеют применение и в настоящее время.
Замена брусчатых балок прямоугольного профиля клееными двутав- овЫ-МИ балками позволила уменьшить площадь поперечного сечения на Р-. 30% (с одновременным снижением сортности лесоматериалов) и ' пзить их стоимость (вместе с настилом) на 15—20%. Более совершен- L jj и менее трудоемкой конструкцией оказались в дальнейшем клееные LiKH с фанерной стенкой двутаврового и коробчатого профиля. Другим видом клееных конструкций, применяемых в СССР в про- щлеяном и гражданском строительстве, являются клееные арки и ме- талло-деревянные фермы пролетом до 20 м, изготовляемые на заводах маломерного и невысокого качества лесоматериала, верхний пояс которых склеивается из тонких и короткомерных досок пониженного качества. Для таких ферм ЦНИПС разработал типовые чертежи «Метал- л0.деревянные клееные сегментные фермы заводского изготовления» \кгх. 1954 г.). Для этих конструкций в то время прекрасно оправдало себя применение казеино-цементного клея. В настоящее время для них применяется водостойкий фенолформалыдегидный клей. Положительный опыт работы предприятий Главиндустроя и домостроительных комбинатов Главстройдетали Министерства строительства но массовому производству клееных деревянных конструкций (ме- талло-деревянных клееных сегментных ферм и ферм из прямолинейных клееных стандартных блоков) .впоследствии широко использовался производственными предприятиями других трестов. Долговечность клееных конструкций доказана в СССР благоприятными результатами, полученными путем длительного наблюдения за их состоянием в Воронеже, Щелкове, Березниках, Электростали, а в дальнейшем и на различных стройках Москвы, Волгограда и многих других городов. Это же было доказано и многолетним их применением в странах Европы и Америки (свыше 40 лет), несмотря на то, что в большинстве случает для таких конструкций использовался ограниченно водостойкий казеиновый клей. В результате площадь перекрытий и покрытий клееными конструкциями в зданиях жилищного и промышленного строительства в нашей стране стала быстро возрастать. Так, если в 1950 г. она составляла около 150 тыс. м2, то в 1951 г. — 500 тыс. м2, а в настоящее время она исчисляется миллионами квадратных метров. Одним из наиболее передовых мероприятий, направленных на раз- витие деревянных конструкций в СССР, являлась проводимая с 1950 г. разработка типовых проектов несущих деревянных конструкций — балок и ферм — для основных видов перекрытий и покрытий массового строительства. В этом направлении были разработаны Серии проектов Индивидуальных жилых одно-двухэтажных домов, общежитий и т. д. едущие строительные министерства осуществляли в то время по ти- °вьщ проектам до 70% всего жилищного строительства, что являлось адежной предпосылкой к переходу в полном объеме на индустриаль- Ые методы строительства и снижению его стоимости. Конструкция до- °в вначале принималась каркасная, а несколько позже—каркасно- анельная, в которой ограждающей конструкцией являлись щиты-па- ели. Ввиду высокой несущей способности последних в дальнейшем в°Жно было отказаться от применения каркаса, сохраняя его только Тел°М слУчае- когда щиты-панели изготовлялись из легких и сравни- ^ ьно маломерных материалов. Проблема использования маломерных 6^Териалов в заводском домостроении успешно была решена широким еДрением клееных конструкций. р В последние годы коллективом научных сотрудников ЦНИПС размотаны взаимозаменяемые конструкции обор'ных домов. При этом
в целях унификации сборных деталей принимался, укрупненный ,Мо дуль 1200 мм, что позволило создавать практически неограниченное число типов жилых сборных домов, удовлетворяющих различным за просам потребителей. На основе применения типовых проектов домостроительные Ко.мбц наты организовали не только выпуск сборных деревянных домов за водского изготовления, но 'и массовый выпуск комплектов всех строи тельных деталей для многоэтажного строительства. Пользуясь своими разработками, ЦНИПС совместно с Главинду. строем и домостроительными комбинатами наладил производство клееных дверей и клееных балок для перекрытий. Это мероприятие также способствовало ускорению индустриализации массового жилищного строительства. Успешное решение проблемы унификации деталей массового жилищного строительства и резкое сокращение их типоразмеров позволило к 1951 г. по-новому поставить вопрос о промышленном производстве этих деталей. Стало возможным централизованное изготовление стандартных жилых домов сборной конструкции и всех деталей для жилищного строительства, например, на заводах Министерства промышленности строительных материалов СССР и Министерства лесной и бумажной промышленности СССР, а на домостроительных комбинатах и заводах Министерства строительства предприятий тяжелой индустрии СССР — изготовление зданий для общежитий комнатного типа и двухэтажных восьмиквартирных домов. В разработке важнейших проблем и развитии деревянных конструкций в СССР огромное значение имели научно-исследовательские институты (ЦАГИ, ВИАМ, ЦНИПС, ЦНИИМОД, ВИА, АН УССР) и научно-исследовательские секторы высших учебных заведений (МИСИ. ЛИСИ и др.), а также отдельные инженеры, ученые, новаторы и рационализаторы производства. Наконец, большое влияние на развитие деревянных конструкций в рассматриваемый период оказали прогрессивные «Нормы и технические условия на проектирование и изготовление деревянных конструкций», а также «Инструкции по защите от гниения, поражения дерево- разрушающими насекомыми и возгорания деревянных элементов зда- ний и сооружений» (И-1.19-56). «Первые примерные нормы для расчета и проектирования конструкций, применяемых в жилищном строительстве» и «Примеры расчетов к нормам» были опубликованы издательством «Плановое хозяйство» в Москве. Эти нормы значительно облегчили проектирование новых видов деревянных конструкций, которые получили заметное развити? в СССР, .начиная с 1У23 г. Дальнейшее развитие норм нашло отражение в ряде последуют1^ изданий, вышедших в 1929, 1931, 1937, 1948 и 1955 гг., в которых ярко выражался прогрессивный характер конструирования и в особенно^ расчета новых видов деревянных конструкций по мере их усоверше ствования. Особенно это было заметно в отношении составных стер* ней, метод расчета которых, начиная с 1931 г., все время изменялся уточнялся с целью получения более правильного подхода к учету п датливости связей (методы В. Г. Писчикова, А. Г. Ржаницына, А. В. Дя лова, П. Ф Плешкова, Г. В. Свенцицкого и др.). . В конце 1948 г. была закончена разработка проектов основных ноР проектирования строительных конструкций для Урочного положеяи ' Раздел по деревянным конструкциям в них был разработан Ю. М. ^ новым на основании обширных 'исследований, проведенных в ЦН
а1И исследования привели к необходимости коренного пересмотра тра- ,,циоШ1ЫХ взглядов не только на вопросы прочности и расчета кон- ^J„укций, но и на упругие свойства и сопротивление самой древе- сцны- «Нормы и технические условия проектирования деревянных конструк(НиТУ-122-55), разработанные с учетом нового, прогрессивного а расчета деревянных конструкций по предельному состоянию, ли изданы в 1955 г. Необходимо отметить, что «Нормы и технические условия по проек- нрованию деревянных конструкций», наиболее полно разработанные ЦНИПС в изданиях 1931 и 1937 гг., оказали в свое время значительное влияние и на нормы ряда зарубежных стран, не исключая и США, где 011и были изданы после опубликования их в СССР. С целью внедрения в СССР сборно-разборных деревянных зданий и сооружений для подсобных предприятий в 1955 г. были изданы «Указания по проектированию деревянных конструкций временных зданий и сооружений» (У-108-55). Для внедрения прогрессивных клееных конструкций в СССР в 1951 г. издана «Инструкция по проектированию клееных деревянных конструкций» (ИСП-101-51), а в 1952 г. — «Инструкция по проектированию клееных деревянных свай и шпунта в гидротехническом строительстве» (И-119-56). Согласно решениям ЦК КПСС <и Совета Министров индустриальная база заводского стандартного домостроения — домостроительные комбинаты— вместе с цехами для изготовления различных термо-звукоизо- ляционных материалов должна послужить производственной базой для развития различных видов прогрессивных инженерных деревянных конструкций, вполне оправдавших себя в длительной эксплуатации в СССР и в зарубежной практике. В настоящее время в СССР уже получили развитие прогрессивные конструкции металло-деревянных ферм, составных балок В. С. Деревя- гина и клееных стандартных блоков для сборных металло-деревянных ферм и арок (прямолинейного и криволинейного очертания), изготовляемых серийно на заводах и домостроительных комбинатах. Созданы также стандарты клееных балок двутаврового профиля («Нор- маль-балки деревянные, клееные рельсовидного и двутаврового сечения»— 1953 г.) и сегментных металло-деревянных ферм («Металло-де- Резянные клееные фермы заводского изготовления»—1954 г.). Даны официальные указания для постройки новейших систем деревянных Конструкций при условии обязательного учета местных лесных ресур- с°в, развития транспортной сети и заводской базы производства. При Эт°м отмечено, что в безлесных районах должны применяться клееные, клеефанерные и другие подобные транспортабельные деревянные кон- СтРУкции (ТП-101-о4). Одновременно с развитием деревянных конструкций в СССР .и стра- зах народной демократии (Чехословакия, Польша) в последние годы начительный их рост наблюдается и в .капиталистических странах, главам образом в Англии. США, Франции, Швеции, Финляндии и других Ранах. Так, например, только в США объем производства многослой- Ь|х клееных деревянных конструкций за период 1951 —1955 гг. увели- *лся с 250 тыс. м3 до 1 млн. м3. На рис. 37—40 показаны в основном ^ееные деревянные конструкции, применяемые для зданий различного Значения в некоторых странах Европы и Америки. Из клееных деревянных конструкций, применяемых в некоторых тРанах Европы и Америки, представляют интерес следующие.
Арочное покрытие спортивного зала в Кординборге (рис. 37), о ванное на двухшарнирных клееных дощатых арках прямоугольного профиля, кругового очертания пролетом 18,8 м, с шагом 4,0 м. Кажда арка изготовлена из двух частей с устройством в концах у шелыги арКЙ гребенки. Жесткий стык арки выполнен путем соединения концов гпе бенок каждой полуарки четырьмя болтами. Зубья гребенок по вер тикали смещались на толщину досок. Легкость, ажурность и простота всего покрытия была достигнута благодаря удачному расположению световых фонарей и остекления торцовых стен. Рис. 37. Зал собраний школы в Кординборге (Дания, 1954); "клееная арочная конструкция пролетом 18,8 м Спортивный зал школы в Скандинавии (рис. 38), конструкция покрытия и стен которого основана на дощатых клееных рамах прямоугольного сечения пролетом 19,8 м с шагом 4,2 м. Все рамы полностью установлены внутри помещения. Купольное покрытие спортивного зала в США (рис. 39). КонстрУк" ция каркаса купола состоит из 36 клееных дощатых полуарок—Р /L прямоугольного сечения 41,2X17,7 см, по которым на расстоянии 2,44 J» уложены 19 кольцевых прогонов сечением от 41,2x17,7 до 26,4Х1?,7 с _ (у верхнего конца). Полуарки и кольца (прогоны) изготовлены из ДУ' гласовой пихты. Все 36 полуарок опираются на стальное сварное колы! - покоящееся на 36 железобетонных колоннах, защемленных в оснований В средней части купола на высоте 27,5 м имеется стальное сварн кольцо диаметром 5,6 м, в которое опираются концы клееных полуар0 ' Элементы каркаса купола изготовлялись на заводе и доставлялись строительную площадку, где собирались в блоки (арки с прогонами весом до 4 т и при помощи трех башенных кранов поднимались в проеК ное положение. Весь монтаж был осуществлен в течение четырех неДеЛ " В ряде городов США построены купола подобной конструкции диаме ром 121,6, 152 и 182,4 м. ' 4 i поЗаслуживают внимания здания с деревянными оболочками, кроенные в Англии и США. На рис. 40 показана часть покрытия вокала и перрона, выстроенного при реконструкции станции Престон 3/Днглия). Сборное трехпролетное покрытие с двумя консолями у край- их пролетов имеет четыре опорные стойки, каждая из которых имеет е консоли — длинную и короткую. Между короткими консолями в двух крайних пролетах при помощи стальных накладок и болтов закреплены и гели криволинейного очертания с небольшим выносом. В среднем пролете, между двумя длинными консолями, также заведен ригель кри- Рис. 38. Спортивный зал (Скандинавия, 1955); клееная рамная конструкция пролетам 19,8 м волинейного очертания со световым плафоном в середине. Элементы ригелей и стоек с консолями клееной конструкции выполнены из досок Дугласовой пихты толщиной от 9,5 до 24,4 см. В поперечном направлении все рамы связаны прогонами клееной конструкции криволинейного очертания при помощи стальных накладок и профильных деталей на болтах. На рис. 41 изображен общий вид железнодорожного вокзала в Манстере (Англия, 1960), имеющего в плане форму равнобедренной тРапеции со сторонами в основании 29,64 и 12,64 м. Конструкция по- кРытия опирается на восемь клееных стоек, на каждой паре которых Установлены четыре арки прямоугольного сечения с затяжками и кон- солями (для покрытия перронов) клееной конструкции пролетом *9,б4, 24,62, 18,82 и 12,64 м. Расстояние между арками 10 м. Все покрытие имеет шедовую конструкцию, образованную тремя коноидальной Ф°рмы оболочками с выносом за арку, которые с одной стороны опираются на арки, а с другой — на затяжку следующей арки (т. е. в одном Конце—по кривой, а в другом —по прямой). Конструкция'трехслойной °болочки состоит из сосновых шпунтовых досок, расположенных под Уг fif)° п кяжттпм слое. Коовли и два слоя пооклаяки лл тепл и.чпля-
Рис. 39. Купольное покрытие спортивного зала колледжа в штате Монтана (США} диаметром 91 м со стрелой подъема 27 м, основанное на 36 ребрах и 19 кольцах клееной конструкции A957) Рис. 40. Клееная конструкция перронного покрытия в Престоне (Англия, 1954")
Рис. 41. Коноидальяое шедовое покрытие вокзала в Манчестере (Англия 1960) Рис. 42. Скотный двор с гиперболическо-параболической поверхностью двухслойного покрытия (Англия)
ции выполнены из пластмассовых материалов. Снизу поверхность об лочки оклеена поливинилхлоридной пленкой. Из других сооружений этого типа могут быть отмечены скотный •с гиперболическо-параболической поверхностью покрытия (рис. 42) купольное покрытие общественного зала в Торонто (рис. 43). Современные деревянные конструкции в гражданском и промыщЛен ном строительстве СССР развиваются по пути применения сборных кон струкций, изготовляемых в заводских условиях. Практика передовы строительных организаций последних лет показала, что такой путь яв* ляется наиболее эффективным, открывающим большие возможности д/ снижения стоимости и сроков строительства и улучшения его качества1 Дальнейшее развитие строительства деревянных конструкций в СССР четко определилось «Директивами XXI съезда КПСС по семилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 1956—1965 гт» которые предусматривают увеличение производства пиломатериалов' древесно-стружечных и древесно-волокнистых плит, фанеры и различных стройдеталей, сборных стандартных домов с комплектом для них частей, дальнейшее развитие комплексной механизации лесозаготовительных работ и строительной индустрии. Благодаря этому создаются условия для значительного удешевления стоимости заводского изготовления различных деревянных конструкций и ускорения темпов их постройки, сведенной только к моитажу на месте строительства. Созданная трудами советских ученых и инженеров школа строительства деревянных конструкций дает возможность разрешить задачи, поставленные Коммунистической партией и Советским правительством в части применения в промышленном и гражданском строительстве лаи- более совершенных, экономичных и долговечных индустриальных дере- вяиных конструкций. ЛИТЕРАТУРА Грабарь Игорь, История русского искусства, т. II, III, изд. Кнебель. 1909. Данилевский В. В., Русская техника, Лен. газетно-журн. книжное изд-во, 1948. Ж у р а в с к и й Д. И., О мостах раскосной системы, ч. I и II, Спб., 1856. К а р л с е н Г. Г., Большаков В. В., К а г а н М. Е, С в е н ц и ц к и й Г. В.. Курс деревянных конструкций, ч. 1 и 11, Стройиздат, М., 1942. Красовский М. В., Курс истории русской архитектуры, т. I, изд. Т-ва Р. '°' лике и В-ильборг, Пг., 1916. Кул и б.и н И. П., Описание представленного на чертеже моста, простирай щегося из одной дуги па 140 саженях, изобретенного механиком Иваном Кулибины- с разными вычислениями состоящих в нем тяжестей по расстоянию и других обшир иых данных, Спб., 1799. я Ласковский Ф. Материалы для истории инженерного искусства в Уос№ • Спб.. 1885. гср, Л о п а т т о А. Э., В. Г. Шухов — выдающийся русский инженер, изд. АН ^ М., 1951. ой, Памятники архитектуры Ленинграда, состоящие под государственной охран Госстроймздат, 1954. а. Худяков П. К.. Новые типы металлических и деревянных покрытий для зд^ «ий по системе инженера Шухова, технический сборник «Вестник промышленное 1896, К» 5 . Ret- В ohm Т. Н.. Handbuch der Holzkonstruktlonen, Verlag Tulius Springer, D lin, 1911. Gesteschi T. H.. Der Holzbau, Verlag Tulius Springer, Berlin. 1926. Kersten C, Freitragende Holzbauten, Verlag Tulius Springer, Berlin, 1926. I
РАЗВИТИЕ КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ С НАЧАЛА XVIII ВЕКА Глава первая РАЗВИТИЕ КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ В XVIII ВЕКЕ Начало XVIII в. характеризуется усилением развития капиталистических отношений во всех крупных странах Европы. Эти отношения на "ервых порах складывались в процессе перехода от ремесла к ману- Фактуре, начавшегося еще в XVII в. в Италии, который имел место за- Тем в Нидерландах, Франции, Англии и в других странах. В начале XVIII в. в Лионе была создана мануфактура, насчитывавши 13 тыс станков Шелковая мануфактура Ван-Робе к середине века Уединяла 1200 прядильщиц, а чулочная мануфактура в Кендле в это ^ время насчитывала 5000 рабочих. Быстро росли крупные промышленное предприятия в Манчестере, Шеффилде, Ныокастле, Уорристоне, ''Иверпуле и других городах. 18
Среди зданий, построенных в первой половине XVIII в. в Герман и Австрии, можно назвать: замок в Берлине (архитектор А. ШлютеЙ'' замок Сан-Суси в Потсдаме (архитектор Г. Кнобельсдорф); 1ДвццР': в Дрездене (архитектор М. Поппельмапн); замок Шенбрунн в в ^ (архитектор Б. Фишер-Эрлах), замок Бельведер в Вене (архитект* И. Хильдебранд) и др. В этих зданиях нашли отражение господа ^ вавшие в то время в странах Западной Европы архитектурные Вс* барокко и рококо. В Англии с начала XVIII ,в. каменное строительство продолжало виваться под влиянием творчества А. Палладио, произведения издавались и пользовались большой славой по всей стране. Среди многочисленных архитекторов первой половины XVIII в. м назвать: английских — ученика Кристофера Рэна Хоуксмура, Гиббса и др.; французских — Ж. Суфло, построившего Пантеон ъ'г^' риже, и Е. Буле — автора проектов многих жилых домов в Париже среди которых особо выделяется отель Брюнуа на Елисейских полях итальянских — Дж. Пиранези— составителя ценного труда о постройках Древнего Рима и приверженца классического наследия, замечательного венецианского архитектора и скульптора Томмазо Томанца и О. Кальдерари—последователя Палладио, построившего много дворцов и вилл. В начале XVIII в. появились различные типовые решения каменикх жилых зданий. Например, .во Фландрии было создано два типа домов: один, сохраняющий на фасаде фронтон, был ориентирован на придание зданию стиля античного мира; другой при отсутствующем фронтоне, характерен использованием желобчатого карниза, решенного конструктивно в виде балки. Основным строительным материалом жилых домов в странах Западной Европы являлся кирпич, который использовался как в конструкциях стен, так и в отделке стеновых поверхностей. Кирпич изготовлялся различной окраски, прочности и назначения. Так, .например, в Голландии, где кирпичное производство достигло в XVIII в. наиболее высокого уровня, кирпич выпускался размерами: 165,1x82,5X38,1 мм; 228,6X114,3X47,6 мм; 228,6X114,3X63,5 мм и г. д. При этом цвет кирпича был желтым, красным, серым и синим. Первые три цвета достигались сортом используемой глины, а сивий — за счет окуривания сырио- вото кирпича дымом. Голландия также славилась высококачественной цветной черепииеи- которая изготовлялась трех видов: красной, синей и глазурованной. Ин тересно отметить, что уже в те времена на голландских заводах пр° водилась специализация выпускавшейся продукции: отдельные заво№ изготовляли кирпич только одного сорта, другие — только ную черепицу и т. д. Для заготовки сырья на кирпичных заводах пг менялась помольная машина, патент 'на которую был выдан в 171У " Тщательная обработка сырья и хороший режим обжига обеснсчива- высокое качество кирпича и черепицы. В результате бурного развития торговли и промышленное • а также оживления общественной жизни ,в городах Европы всннЯ необходимость в строительстве крупных промышленных и граждане сооружений: фабрик, заводов, ратуш, гостиниц, соборов, театров, с» дов, казарм, манежей, мостов, тоннелей и т. д., возведение которых требовало новых конструктивных решений. На протяжении всей истории человечества сменявшие друг ДР^,, поколения строителей стремились к разрешению двух основных в
руКтивных проблем: высоты и пролета. Уже к концу XVIII в. стало C^ho чт0 в к'Iкчрукгивном отношении возможности каменной кладки "счерпаны. Пирамида Хеопса оставалась в течение нескольких веков И превзойденным образцом высотной постройки, а 44-метровый пролет н скОго Пантеона на протяжении семнадцати веков оставался макси- Р '1Ьяь1М. Арочный мост в Преццо пролетом около 72 м, построенный * XIV в., в течение многих лет являлся недостижимым идеалом для "тпоителей. Ни одно сооружение из камня более поздних времен не ло за эти пределы. Только появление в строительстве сначала кон- XVII VIII укций из дерева в конце XVII в., из металла в 'начале XVIII в. и из Железобетона в конце XIX в. позволило решить эту трудную задачу. Более экономичные конструкции из дерева и железобетона оказались весьма серьезными конкурентами для конструкций из камня, поэтому .,-аменные конструкции в этот период отошли ,на некоторое время на второй план и даже совсем не применялись для крупных, ответственных сооружений. Инерция многовековых приемов конструирования из камня была настолько велика, что в течение многих столетий каменные конструкции больших изменений не претерпели. Лишь открытие Джоном Смитоном в 1756 г. гидравлических .вяжущих послужило некоторым сдвигом в расширении применения каменных конструкций, которое 'идет в дальнейшем по пути усовершенствования и улучшения качества вяжущих для кладочных растворов. § 1. КАМЕННОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО В РОССИИ В ПЕРВОЙ ПОЛОВИНЕ XVIII ВЕКА С начала XVIII в. Россия в общем проходила тот же путь развития от феодализма к капитализму, что и все остальные страны Европы, но так как путь развития России был своеобразен, своеобразно было и ее строительное дело. Россия была одной из стран, где развитие конструкций из камня с начала XVIII в. приняло особенно большой размах. Этот период совпал с петровской эпохой, начавшейся в 80-х годах XVIII в. и явившейся важным этапом в истории развития русской строительной техники. В XVIII в. в России ведется большое промышленное, военное и граж- занское строительство: фортификационных сооружений, верфей, завозов, фабрик, каналов, административных и жилых зданий и т. д. В петровское время городские права имели 250 населенных пунктов, причем число их быстро росло за счет возникновения все новых поселков по соседству с мануфактурами. Численность городского населения к началу XVIII в. составила 400 тыс. из 13 млн. человек, населявших р°ссию (не считая Сибири). Рост городского .населения обусловливал интенсивную застройку го- Р°лов жилыми и общественными зданиями. Изменился и характер зда- ии. В отличие от предыдущих веков, гражданское строительство стало- Реобладать над церковным. К этому .времени в России сложилось два- Па каменных жилых построек: посадский дом и боярско-дворянские- 0латы. Сначала наиболее распространенным типом посадских зданий , 'i1 трехчастный дом, берущий свое начало от обычной деревянной и Ьг с сетями посредине, горницей и клетями по бокам. Такие камен- 'е дома обычно имели деревянный верхний этаж или специальные 'п» -тройки' в K0T0Pbix располагались спальни и комнаты длительного 'е°ьгвания. В дальнейшем трехчастный посадский дом претерпевает з Здичные изменения: освобождается от деревянных надстроек, стано- , ТСя компактным, его план приближается к квадрату, сени вытягава-
ются и приобретают форму коридора, трехчастная ячейка рщав в четырехчастную и многокомнатную. Тип многокомнатного дома с cs нями в виде коридора получил широкое распространение в XVlIj в застройке многих городов России (Москва, Курск, Калуга, Псков, ]{В' зань, Романов-Борисоглебск, Нижний Новгород и др.). ' Уже в конце XVII в. ведущие русские зодчие, строители прославлен ных церковных и гражданских сооружений Москвы и Подмосковья Осип Старцев, Ларион Ковалев, Яко,в Бухвостов, Петр Потапов, БажГ Огурцов, Аверкий Мокеев —обнаруживали немалое знакомство с о" дерной системой античности и Возрождения. Однако, усвоив ее приеуь русские мастера использовали их с величайшей свободой, применяя V- в своеобразном преломлении и выработав постепенно свой собстви* ный, чисто русский пересказ классических форм. В более строгом виде отвечавшем как классическому архитектурному наследию Западной Европы, так и популярным руководствам теоретиков — Виньолы и Пал- ладио, встречаются эти приемы в ранних московских постройках XVIIIb К ним прежде всего следует отнести Меншиковский дворец в Лефортове построенный по проекту архитектора Д. М. Фонтана, церковь Ивана Воина A709—1713) на Якиманке (ныне ул. Димитрова) архитектора И. П. Зарудного, собор Заиконоспасского 'монастыря, а также арсенал в Кремле. Совершенно отличным по своей новизне от всего того, что строилось раньше, и, пожалуй, самым необычайным из всех памятников московского каменного строительства начала XVIII в. является церковь Знамения A690—1704) в селе Дубровицы близ Подольска (автор, по предположению, И. П. Зарудный). И. П. Зарудный был первым русским архитектором, перешедшим на рисование и черчение проектов зданий, что создавало их четкость и определенность. Другим важным нововведением Зарудного было обильное использование реалистической скульптуры, отказ от измельченной ордерной системы и переход к ее выразительной трактовке, приближающей его архитектуру к своеобразной классике. В самом начале XVIII в. центр строительства переносится в устье Невы, где в 1703 г. Петр I заложил новую столицу Русского государства. Он мыслил построить город с широкими улицами, на которые должны выходить фасады только каменных жилых или административных строений. Петр неоднократно издавал указы, запрещающие строительство деревянных зданий в Петербурге. Вспомогательные постройки разрешалось возводить лишь внутри двора, причем сооружение их допускало» из дерева, .но обшитого тесом и раскрашенного под кирпич. Большой объем строительства, трудность природных условий, атак* тяжелое экономическое положение и невысокий уровень развития те. ники России поставили ряд задач, решение которых потребовало Уси;" Н б б в р р всего народа. Не хватало рабочих рук, особенно специалистов, ^ статочным было производство строительных материалов^отставало р - витие транспорта. Все это нужно было наладить,в кратчайший срок, пр меняя решительные меры. Для создания необходимого контингента рабочих жизнь в новой с лице приравнивалась чуть ли не к государственной службе. Обязанн ^ жить в столице рабочие доставлялись сюда принудительно, неР лЫ даже в кандалах и не имели права отлучаться из города на длит^ время. По специальному царскому указу для всех губерний страны бы- •введена повинность высылать ежегодно 40 тыс. человек для строитель^ работ в Петербурге. Работа велась по сменам: первая смена людей "Р бывала 25 марта и работала до 25 мая, т. е. два месяца. Следуют^
§ /. Каменное строительство в России в первой пимюипе луш «ели «.<< также работали по два месяца до 25 сентября. Тяжелая работа, пища, отсутствие жилья, тяжелые климатические условия — все. и привело к тому, что население старалось всячески уклоняться от тя- ?'Гчой повинности. Несмотря «a строжайшие меры, в Петербург при- * вало значительно меньшее число работных людей B0—34 тыс. чело- Ъ Все население облагалось большим налогом. Таким образом, строи- ечьстзо столицы тяжелым бременем легло на плечи народа всей -трапы. Подневольный труд был малопроизводителен, поэтому позднее )в '20-х годах) натуральная трудовая повинность была заменена денежным сбором с населения, и на стройках стали использовать наемный труд. К этому времени Петербург стал крупным городским и торговым центром и в него потянулось большое число подрядчиков и людей, желавших найти заработок. Для привлечения потребного числа каменщиков Петр I издал в 1714 г. специальный указ, согласно которому каменное строительство должно было прекратиться повсеместно в России на несколько лет, пока в Петербурге «удовольствуются строением». Не позволялось даже окончить постройку .начатых каменных церквей. Большой размах строительства с начала XVIII в. в России потребовал коренной перестройки руководства строительным делом в масштабах всего государства. В 1709 г. взамен Приказа каменных дел была основана в Петербурге Канцелярия строений, которая ведала производством строительных работ. Это учреждение, сформированное А. М. Черкасским, развило широкую деятельность к последним годам жизни Петра и представляло собой центральное административно-техническое управление по строительству во всей империи.1 При Канцелярии строений была открыта школа, где обучали началам архитектуры. Крупные архитекторы имели свои команды учеников. Кроме того, наиболее талантливых молодых архитекторов посылали за государственный счет для обучения за границу. Формируя свои собственные архитектурные кадры, Петр I одновременно приглашал в Россию иноземных специалистов, большинство которых работало в Петербурге. Первым петербургским строителем был инженер-архи- тектор Доменико Трезини, уроженец Швейцарии, прибывший в Россию в 1703 г. В течение 30 лет Трезини был производителем работ Петропавловской крепости со всеми ее постройками, а также строил по своим проектам «генеральную госпиталь» на Выборгской стороне, гостиные Ц8Оры, здание Двенадцати коллегий, Летний дворец Петра I и другие 3Дания. Строительство каменных жилых домов в Петербурге производилось По «образцовым» (типовым) .проектам, которые предназначались для Различных слоев населения и носили четко выраженный классовый ха- Ра.ктер. Дома для «подлых» (ремесленников, мелких торговцев и пр.) °стояли из сеней, кухни и двух небольших комнат (рис. 1,6). Состоя- ельные, «зажиточные» горожане строили себе более вместительные Д°ма (рис. \,а). Дом для «именитых» представлял собой двухэтажное Дание с высокими комнатами, большими окнами, с симметричным бо- ато украшенным фасадом (рис. 2). Над парадным входом в центре торого этажа устраивалось большое архитектурно оформленное окно. Нутренняя планировка дома для «именитых» — симметричная, в центре по старой русской традиции располагались сени, с которыми свя- . В дальнейшем Канцелярия строений была преобразована в Главное управление
заны все жилые помещения. С 1712 по 1718 гг. в Петербурге было п0 строено более 4 тыс. «образцовых» домов. а) и п ШшшШш ш'ШйШ б) 'Рис. 1. Типовые жилые дома а—образцовый дом для «зажиточных»; б—образцовый дом для «подлых» Для застройки пригородов разрабатывались образцовые проекты загородного дома, который надл-ежало строить с разбивкой регулярного сала с прудом и беседкой. В 1716—1719 гг. Петр 1 назначил генерал-архитектором Леблона, обязав его «аелать чертежи, управлять и велеть строить фортификации, мосты, береговые пристани и иные дела, которые строят на воде, так; же церкви, палаты, публичные места, забавные дома, партикулярные дома, сады или иные какие дела и строения, .которые его царское величество повелит ему построить». Строительство ПетербуР' га 20-х и 30-х гг. XVIИ в. тесно связано с именами замечательных русских архитекторов: М. Г. Зе\шова- П. М. Еропкина и И. К. Коробова, творчеству которьЬ лринадлежит создание г^' нерального плана столиц* U^ . 1 3 Они, являясь активным* Рис. 2. Типовой каменный двухэтажный дом для членами Канцелярии стр° «именитых» (начало XVIII в.) ний, iB 1730 г. составили ПеР вое в России теоретически и практическое руководство по архитектуре и каменному строитель ству — «Должность архитектурной экспедиции», которая является ВОЙ ПОПЫТКОЙ Обобщить -НаКОПЛеННЫР r>w. ки-и.н -jm,,,,-.,,. -,.,,.,,., - -- ~ »»
В истории раннего петербургского строительства можно отметить три ода. В течение первого, продолжавшегося до 1710 г., все здания, "^ые и большие, возводились из леса, находившегося под рукой и тут ^'рубившегося; второй явился промежуточным, когда каменные зда- *е как, например, дворец царевны Наталии Алексеевны A711), были ■''"чими, и, наконец, третий — «каменный» период. Первый значитель- ГеД.| кам'енный дом в Петербурге построил в 1710 г. канцлер Г. И. Го- НЬ' н. ^ ранним каменным постройкам относятся и первые два дворца л°тоа 1; Летний, сохранившийся до наших дней, и первый Зимний ор Все эти первые каменные дома Петербурга, не исключая и Летнего орца, были довольно безличного стиля, напоминая те типы «образцовых» дом°в для «именитых» людей, которые спроектировал Трезини по приказу Петра в 1714 г. С этого года начинается планомерное каменное '„троительство в Петербурге. Проследить последовательную смену строительных периодов можно по архивным данным ла любом из ранних петровских сооружений. Постепенное превращение здания из деревянного аерва в мазанковое, а позднее в камен.ное было уделом большинства построек Петра I. Особенно показательна в этом отношении история достройки Адмиралтейства, заложенного осенью 1704 г. в дереве, замененного в 1714 г. мазанковыми корпусами и, наконец, выстроенного целиком в камне в 1727 г. Наряду с Петербургом каменное строительство производилось и в его окрестностях: Ораниенбауме, Петергофе, Стрельне, Кронштадте и Др. В застройке Петербурга и его окрестностей наряду с русскими строителями И. Матвеевым и Ф. Васильевым принимали участие иностранцы: фортификационного и палатного дела мастера Д. Трезини и Д. Фонтана. К наиболее сохранившимся произведениям Трезини принадлежит Петропавловский собор A712—1733), явившийся крупнейшим монументальным сооружением новой столицы, здание Двенадцати коллегий U722—1733), Летний дворец и др. К разработке чертежей Трезини привлекал способных русских учеников: Устинова, Земцова, Несмеянова, Ельчанинова, Небольсина и др. Все это позволяет рассматривать творчество Трезини в известной сте- пени как результат коллективного труда и разнообразных творческих исканий в области возведения каменных зданий и особенно кладки фун- даментов в трудных гидрогеологических условиях Петербурга. К наиболее значительным работам Фонтана могут быть отнесены Лворец Меншикова в Ораниенбауме и совместно с архитектором Т. Ше- е-1ем — дворец Меншикова на Васильевском острове. К этому времени косится и строительство Кунсткамеры на Васильевском острове (ар- ЛИтекгор Г. Маттарнова). Строительство Петровской эпохи отличалось большим совершении в техническом отношении и не уступало лучшим образцам запад- Te\i? 30:1чеетва того времени. В истории строительной техники страны «пы строительства Петербурга были невиданными, позволившими ^евРатить в течение двух десятилетий заболоченную, покрытую густым рос°м местность у устья Невы в широко раскинувшийся культурный го- ^- Основатель Петербурга предвидел его будущее, когда, обращаясь Г(°°ярам 28 сентября 1714 г. после торжества в честь Гангутской победы, °рил; «Я предчувствую, что русские когда-нибудь, а может быть и ™ Нашей жизни, пристыдят самые просвещенные народы своими ус- м в науках, своей неутомимостью в трудах и имя свое вознесут на СЛЯГ!Ы» '
Начатое при Петре I строительное дело петербургские архитектор пытались продолжать в тяжелых экономических условиях Царствова1{ Анны Иоанновны A730—1740). Наиболее ярким моментом развит, зодчества этого времени явилась деятельность Комиссии о санкт-петИя бургском строении, определившая дальнейшие пути развития Пет?'1 бурга и оказавшая большое влияние на строительство русских Вместе с тем такие выдающиеся зодчие, как Земцов, Коробов и кин, создали самобытную национальную школу и подготовили русской архитектуры в середине XVIII в., когда все рельефнее начинав формироваться своеобразие русского барокко. Высокую роль в nj" цвете этого нового стиля сыграло творчество Б. Растрелли, искусств которого заслуживает названия национально-русского в полном смыс-|° этого слова. С середины 40-х годов начинается наиболее активный и значитель ный период деятельности Растрелли, работающего в эти годы во главе обширного коллектива строителей и декораторов. К 1747 г. относится его проект Андреевского собора в Киеве, постройка которого была осуществлена московским архитектором И. Ф. Мичуриным. Из построек в Петербурге, выполненных по проектам Растрелли и под его непосредственным руководством, можно назвать дворец Воронцова на Садовой улице A746—1755), дом Строганова на Невском проспекте A750—1754), Большой дворец в Петергофе A747—1752), Большой царскосельский дворец A752—1756), Смольный монастырь A748—1758) и, наконец, его последнее крупнейшее сооружение, не доведенное до завершения самим мастером, Зимний дворец A754—1762), полный благородной и величавой торжественности. Из других петербургских мастеров середины XVIII в. можно отметить: С. И. Чекалинского — автора дворца Шереметевых на Фонтанке, дворца Шувалова, Никольского Морского собора; А. В. Квасова- наиболее крупного представителя школы Земцова, архитектурно-строительная деятельность которого была наиболее обширна и разнообразна на Украине; Г. Д. Дмитриева, участвовавшего в постройке Адачкова дворца; Н. Ф. Васильева—воспитанника Канцелярии от строений НДР- а также мастеров старшего поколения — М. А. Башмакова, И. К. КО" робова, Г. А. Селезнева и др. Значительный вклад в архитектуру середины XVIII в. внесли также С. А. Волков, М. Д. Расторгуев, А. Ф- Висг •и Ф. С. Аргунов, а также Ф. Н. Жирар, с именем которого связана постройка дворца Миниха на Васильевском острове. Если строительным делом ,в Петербурге в середине XVIII в. РУК° ■водил обер-архитектор В. Растрелли, влияние которого простирало^ в сущности на всю Россию, Москва осталась вне сферы его влияния, ч объясняется наличием здесь двух выдающихся зодчих: во второй че ■верти XVIII в. — И. Ф. Мичурина, в третьей — Д. В. Ухтомского. Из в° веденных по проектам и под руководством Мичурина сооружений на более известны: каменные Красные ворота A753—1757), каменныйМ неикий мост A753—1760), колокольни в Твери и Троице-Сергиевск лавре и др. Самым талантливым и деятельным зодчим после Ухтомского " ' А. П. Евлашев, одной из лучших построек которого является колоколу Донского монастыря A750—1753). Из учеников, работавших в «K°'Vie. де» Евлашева по строительству Анненгофского и других дворцов, с' дует назвать И. Жеребцова — автора колокольни Новоспасского МО стыря и К- Бланка — автора церкви Бориса и Глеба, Екатерины и ^ а также многих особняков и усадеб, как, например, дома ВоронИ°в ' сохранившегося, хотя и в .искаженном виде до на, .их пн°н
§ 2. Производство материалов и организация каменных работ 281 ,2 ПРОИЗВОДСТВО МАТЕРИАЛОВ И ОРГАНИЗАЦИЯ КАМЕННЫХ РАБОТ Проблема снабжения строительства Петербурга основными материа- ями (кирпичом, цементом, известью, черепицей и т. д.) была решена Петром весьма успешно, учитывая низкий уровень развития промышлен- ости строительных материалов в России XVI—XVII вв. Н Петру I удалось в короткий период организовать массовое произ- одство основных строительных материалов. Успех этого дела объяс- 8 лсЯ Тем, что в нем участвовало большое количество рабочих — до jq 80% всех строителей, принимавших участие в строительстве столицы- VA7II7 Заготовка извести для петербургских строек в начале XVIII в. производилась подрядным способом на реках Сяси, Тосне и Пудости. Например, подрядчик И. Кушелев на р. Сяси имел 30 печей на 500 бочек каждая. Цемент вначале ввозился из-за границы. В 1719—1720 гг. по всем губерниям России были разосланы образцы «камня, из которого делается цемент», после чего в Петербург стали поступать образцы местных пород для определения возможности изготовления из них цемента. Ближайшие к Петербургу заводы цемента были построены в Красном Селе, Копорье и на реке Пудости. Производство цемента длительное время оставалось недостаточным, поэтому цемент был остродефицитным и дорогим материалом. Еще более редким строительным материалом было стекло. Несмотря на те, что в России изготовление стекла было освоено с XVII в., производство его было незначительным. При Петре I существовал стекольный завод в Ямбургском уезде. Население Петербурга для своих домов пользовалось бычьим пузырем, ветошью и в лучшем случае — слюдой. На стройки Петербурга в большом количестве шел камень. Для кладки фундаментов употреблялся бут или бутовая плита, которую ломали на реке Тосне. Ценные породы камня — известняк и мрамор,— необходимые для отделочных работ и для изготовления архитектурных Деталей, добывали на Путиловских высотах (южнее Ладожского озера). На реке Пудости добывали известковый туф, который также применялся ~ -■" отделки зданий. Особо важной проблемой явилось снабжение строек кирпичом. Для этой цели в окрестностях Петербурга по рекам Неве, Тосне, Черной,. близ Шлиссельбурга, Петергофа и т. д. были построены кирпичные заводы. Кроме заводов казенного ведомства, были заводы, принадлежавшие Адмиралтейству, Александро-Невской лавре, а также небольшие частные заводы подрядчиков. Общее количество кирпича, производимое всеми указанными заводами, с учетом привозимого из Ладоги и Новго- Р°Да, составляло примерно 15 млн. штук в год. Для того времени это была огромная цифра. Однако это количество кирпича далеко не удов- ЛеТ'Воряло все возраставший на него спрос петербургских строек. Постоянный недостаток рабочих, дороговизна кирпича, изготовля- Мого казенными заводами, принудили Канцелярию строений дел сдать ^Ударствениые заводы на подряд частным предпринимателям. В ок- 'Ябре 1713 г. появился сенатский указ «о продаже кирпичных сараев, "встроенных от Канцелярии каменных дел, частным людям с представлением каждому свободы делать кирпичи и продавать по вольною jtenoio». Это мероприятие позволило значительно увеличить число кир- Ич'ных заводов и поднять их производительность. Все процессы по изго- Овлению кирпича на заводах выполнялись вручную весьма примитивами способами. Выкопанная глина доставлялась к сараям, где
в .землю, или в ямах. Затем глина подавалась в сарай, где происходи формование сырца в деревянных формах, называемых станками. фОр. мование сырца производилось двумя способами: «столовым» и «под. ножным», или «подпятным». По первому способу глину уплотняли ру. к а ми в формах, лежавших на столах. Обычно этим способом формовали так называемый голландский кирпич, отличавшийся высокой прочностью и качеством. При «лодножном» методе формы устанавливались на низкие скамьи, и уплотнение глины производилось .ногами. Отформованный сырец сушился в сараях. Для обжига кирпича использовались напольные печи двух типов: бессводные и с постоянными сводами Емкость обжиговых печей достигала 34,5 тыс. кирпича. Такая технология изготовления кирпича оставалась неизменной вплоть до середины XIX в. На кирпичных заводах конца XVII—XVIII вв. существовало четкое разделение труда. Отдельные операции технологического процесса выполнялись рабочими различных квалификаций. Кроме того, имелись подсобные рабочие («ярыжные»), в обязанность которых входила подноска топлива к печам. Оплата труда рабочих была сдельной. По свидетельству иностранцев, посещавших Россию в конце XVII в., качество кирпича было исключительно высоким. Однако, несмотря на различные привилегии, создаваемые правительством для повышения заинтересованности рабочих кирпичных заводов, производительность труда оставалась низкой. В условиях петербургского климата в расчет принималось 70 рабочих дней в год, т. е. дни, когда возможно было вести заготовку глины и сушку кирпича на открытом воздухе. За день один человек мог сделать в лучшем случае 600 сырцов, включая заготовку глины и формовку. В связи с большой потребностью в кирпиче для нужд промышленного, транспортного и гр а ждал с ко го строительства в России в это время осуществлялось относительно большое строительство кирпичных заводов. Так, к 1854 г. в стране было 951 кирпичных завода, на которых было занято 9987 рабочих, а общий годовой выпуск кирпича, по официальным данным того времени, составлял примерно 126 млн. штук. Кирпичные заводы в то время подразделялись на казенные, частные и вотчинно-помещичьи. В XIX в. на кирпичных заводах России для повышения производительности труда стали вводить различные усовершенствования и механизмы, в том числе .конные глиномялки производительностью 12 тыс. шт. кирпича в день, железные дороги с конной тягой для транспортировки сырца и др. В конце XVIII в. были сделаны попытки по использованию вместо дров торфа, добываемого в самом Петербурге. Предлагались также новые, более усовершенствованные конструкции печей и различ иые приспособления для изготовления кирпича. Однако эти новшества в то время не нашли в России применения. На заводах изготовляли не только кирпич, но и черепицу, изразцу различные облицовочные плитки. Кирпич выделывался трех сортов: Же^ лезистый, полужелезистый и красный. Позднее в небольшом количеств стали изготовлять специальные сорта: клинкер, белый московский и дР^ Чаще всего специальные сорта кирпича выписывали из Москвы, Киев или из-за границы. Форма и размеры кирпича на протяжении истории его применен^ непрерывно менялись. В Петровскую эпоху размеры кирпича не регла_ ментировались какими-либо стандартами, а находились всецело на Ус мотрении владельцев кирпичных заводов. На казенных же заводах 6t^ введен единый размер кирпича 280x140X70 мм, для чего каждому зЯ\ водчику выдавалась в качестве образца стандартная сЬопма. Необх0
отметить, что размер кирпича был установлен для сырца, который пёл сушки и обжига получал различные величины усадки. ^ Наиболее распространёнными видами кирпичной кладки стен яв- писъ цепная и крестовая кладки, выработанные русскими мастерами XVH в. (см. рис. 86, раздел I). В случае, если стены здания оста- 3 ь неоштукатуренными, иногда прибегали к фигурным пере- кирпича (готическая, польская, крестовая, английская, гол- и др.), которые отличаются величиной смещения двух бли- яй тычковых или двух ложковых рядов. Вследствие этого на внеш- *ей стороне стены получались различные узоры. :' В подводных сооружениях или укреплениях со значительной толщи- ой стен для большей прочности кладки применяли диагональную пере- вязку. В этом случае через каждые два обыкновенных ряда кладки внутри стены выкладывались два ряда под углом 45 и 60° в противоположном друг другу направлении. -• ■■■■•■■■■--■■- •.■■■•■ О.3№ Рис. 3. Размеры русского кирпича 1-7ложок; 2—тычек При кладке труб и колонн применялись трубная и колонная перевязки, которые отличались большим количеством неполномерного кирпича. Иногда применялась смешанная кладка из двух материалов (например, из бутовой плиты и кирпича). Подобная кладка велась с целью украшения здания или ради экономии кирпича. Толщина швов в кирпичной кладке получалась различной в силу бедующего обстоятельства. Размер кирпича из соображений его изго- •овления, механической прочности, а также для удобства укладки его еще с XV в. задавался в соотношении I: b :h = 4 :2 : 1 (рис. 3). Здесь l~2b; a b = 2h, т. е. в размерах кирпича совершенно игнорируется тол- Щина швов. Ввиду этого для возможности соблюдения перевязки 3 смежных рядах кладки приходилось давать толщину швов в тычко-» вых рядах вдвое меньше, чем в ложковых (рис. 3). По Урочному положению того времени толщина вертикальных швов в тычковом и ложко- о.ч рядах равнялась соответственно 0,7 см и 1,4 см, толщина горизон- ■альных швов была 1,2 см. Подряд на каменные работы обычно брала артель каменщиков во ,"аве с десятником или подрядчиком. Кладка производилась парами аМенщик первой руки и второй руки, мастер и подручный или лицевой т ВнУ'гренний). Пара выполняла все операции: подносила для себя ма- ляI1алЬ1' заг°товляла раствор и вела кладку. Каждая пара снабжа- ■,'яСь набором инструментов, представленных на рис. 4. Кроме того, де- ^ тник должен был иметь уровень отвес в деревянной оправе, угольник пРичалку. Для некоторых работ каменщики снабжались ломами, ку- ТалДами, трамбовками, грохотами, расшивками и другими инструмен- а ^ Каменщики разделялись по отдельным отраслям своего ремесла, lllIHwnn «ПП ГПЯНИТУ» ДИКаППШКПГ! «ПП f)VTV» fiV- цпш и о лг *.
товщиков, «по кирпичу» — кирпичников. Наименее к.валифицирова ными были бутовщики. Кроме того, имелись специалисты по клад фабричных труб (трубники) и по укладке плиточных или лещадных п* лов (плиточники). ' Установка лесов и подмостей, изготовление обносок, кружал другие подобные .работы выполнялись плотниками (топорниками) ПТ1И участии каменщиков. ** Кирпич перед укладкой в дело полагалось вымачивать, что, впрочр не всегда выполнялось каменщиками. Горизонтальность и вертикал^ ность кладки проверялась с помошыо причалок и порядовок. С наруж" ной стороны раствор в швах в зависимости от назначения стены зати" рался заподлицо с кирпичами или расшивался. После окончания работ по расшивке швов рекомендовалась промывка поверхностей кирпичной г ~ Рис. 4. Набор инструментов камеящика 1—мастерок-лопаточка; 2- кирешка для тески кирпича; 3—молоток ДЛ» кирпичной кладки; 4— коза; 5 -ушат с шайкой для воды; 6—весок; 7—правило; 8—кулачок для производства бутовой кладки стены раствором соляной кислоты (на 10 ведер воды 0,8—1,2 кг 10-шрО' центного раствора соляной кислоты). Такая промывка способство вала очистке стен от налетов, пятен и частиц раствора, а также пр давала всей поверхности более однородный тон. При Производстве кирпичной кладки на высоте применялись лес • подмости, козлы, костыли, глаголи, стремян.ки и другие приспособлен ^ Подъем кирпича на этажи возводимого здания производился козо сами (рис. о) и редко — простейшими подъемными устройствами. -0 Искусственный камень — кирпич в России имел в то время ос важное значение, так как Русская равнина, простирающаяся от Ур до Балтийского моря, бедна месторождениями каменных пород. Оо известен приказ Петра I, гласивший, что «в каждый к Санкт-ПетербуР , приезд, привозить на каждом возу по три камня». Подобные прик действ^али на территории России и в других городах. В 1777 г., на^лр- мер, в Смоленске соблюдалось правило — каждая подвода, приезЯ* шая в город, должна была привозить бесплатно три камня, котоР употреблялись для мощения улиц и кладки фундаментов. Несмот я на то, что декоративный камень приходилось с
н мрамором и гранитом. С суровой северной природой хорошо соче- .лтся серый холодный гранит кариатид Эрмитажа, прекрасный по- Г мент Медного всадника, грандиозные колонны Исаакиевского собо- :Та богатые фасады дворцов и особняков. ?а'Особо следует отметить строительство в Петербурге набережных, орые не только явились гидротехническими сооружениями, пред- Иэначенными для обрамления ппноводной Невы, но по своей Монументальности .и силе ху- ожественного воздействия вошли неотъемлемой частью в чсамбли строгой классической архитектуры города. В середи- не XVIII в. вместо петровских свайных укреплений под руководством архитектора Фельте- яа по левому берегу Невы (от Летнего сада до Адмиралтейства) были сооружены набережные общей длиной 3,5 км (рис. 6). Набережные стенки, толщина которых составляет 4—6,5 м, выполнены из пути- ловских и тосненских каменных плит, уложенных на цементном растворе и облицованы олонецким гранитом. В основании стенок забиты сосновые сваи длиной 5,3 м. Забивка ^■вай производилась со льда с ПОМОЩЬЮ КОПрОВ. ДЛЯ ПрОГу- ЛОК'ВДОЛЬ берега уложены гранитные плиты шириной 2 м. Гранитные перила имеют высоту 70 см и толщину 30 см. В дальнейшем работу по Рис. 5. Рабочий-козонос Рис 6. Строительство набережной Невы (середина XVIII в.) ^Роительству набережных* продолжали многие архитекторы. Сооруже- ^,Ие монументальных набережных шраиавадилось также в Москве, ое, Ярославле и других городах России.
В XIX в. береговые полосы морей и рек в Петербурге стали застра ваться промышленными предприятиями, складами и подъездными тями железных дорог, поэтому строительство архитектурно офогЛ ленных, монументальных набережных надолго приостановилось укрепление берегов стало производиться с чисто ут.илцтапн ••' целью. v Oli В Москве в XVIII—XIX вв. в качестве облицовочного и декора-в, ного материала широко использовались различные известняки, пОл^ чившие свое название от места добычи: мячковский, коломенский, КГ): вякннский, подольский и т. д. Излюбленны''- облицовочным камнем московских ^^ из .которого и создана «Москва белокамен- | Г^ ' ' '""" ная», был мячковский белый известняк, д0 |~ р""- ■ ■''''''■" '- бываемый на реке Пахре у села Нижнее Мячково, близ Москвы. Этот известняк мягок, легко обрабатывается, и блоки, нзги говленные из разных кусков камня, имеют ....-...-,..- свой особый оттенок: палевый, желтоватый 1_. ... ..[Г f розовый. Это обстоятельство особенно от- I Г §  вечало вкусам московского классицизма, з „ архитектуре которого 'преобладала теплая 1 Ь:■.■.:■.. уцм.'.|..ч.,..J гамма тонов. Лучшие архитекторы топ,- * ; ■'■■■ ■ 'И времени — В. Баженов, М. Казаков. - -. -.-j Д. Жилярди, А. Григорьев и другие — оце- т- |у;'-,•■ Н нили прекрасные декоративные свойства ' j . .'j'' мячковского известняка и часто использо- 1 i './ ...} вали его для облицовки фасадов (рис. 7). Из J {,■■■■■ -. j известняков сооружали колонны и целые 5===а портики, облицовывали цоколи и цокольные этажи зданий, изготовляли тяги, наличники окон и дверей, подоконники и другие архи- Рис. 7. Разрез стены, облицо- лектурные детали. С упадком классицизма ваиной естественным камнем в середине XIX в. прекратилось использование мячковского известняка, и каменоломни его были заброшены. Стали применять более твердые породы известняков, а также кварциты, получившие местное название «дикарь». Из татаровского дикаря были выполнены, например, набережные Москвы-реки. В конце XVIII в. в России для облицозки зданий начали применять облицовочный кирпич (Александрийский приют для женщин на оъ сильевском острове и частные дома в различных районах ПетербуРга'- Отделка зданий кирпичом применялась и в других странах Европы, в том числе и в Германии, где еще в средние века здание Берлипско строительной академии и Вердерская церковь были отделаны облии •вочным кирпичом. I
Глава вторая КАМЕННОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО В РОССИИ ВО ВТОРОЙ ПОЛОВИНЕ XVIII И XIX ВЕКАХ Ко второй половине XVIII в. Россия утверждается как могущест,вен- ая мировая держава и постепенно занимает одно из ведущих мест в ми- !,рвой политике и .мировой культуре. В этот период развивается промышленность, быстро растут новые города и перестраиваются старые. ' Высокий подъем русской научной и технической мысли сказывается и в области строительства, и особенно каменных конструкций. При сооружении монументальных зданий начали широко применяться купольные каменные и кирпичные покрытия большого диаметра. Например, купол Голицынской больницы в Москве имеет пролет 17,5 м, а купол московского сената—-24,7 м. В мировой строительной практике со времени постройки Парижского Пантеона A751 —1791) не было куполов таких больших размеров. Широкое применение металла в каменной кладке позволило возводить более тонкие стены и увеличить расстояние между колоннами. Сталь и чугун начали использовать также для архитектурного оформления зданий: устройства оград, балконов, решеток и различных архитектурных деталей. В качестве отделочных материалов стали применять искусственный мрамор, гипс, стекло. К этому времени установился единый размер так называемого «городового» кирпича — размерами 270x130X67 мм, предназначен'ного для строительства зданий. В зависимости от степени обжига кирпич делился на пять сортов: «железной, полужелезной, красный, алый и полуалый». Другим распространенным видом кирпича был кирпич трубя- ной размерами 220X90X45 мм или 220X110X70 мм, предназначавшийся для кладки печей и труб. Помимо этого, частные заводы выпускали кирпич других типов и размеров (карнизный, клинчатый, угольный, полубрусковый, плитный и др.). Технология изготовления кирпича почти не отличалась от принятой в XVII в. Середина и вторая половина XVIII в. ознаменовались созданием многочисленных архитектурных ансамблей, отдельных сооружений, а также многочисленных усадеб. В русской архитектуре второй половины XVIII в. доминировал классицизм. Однако это было не слепое подражание западноевропейскому классицизму, сложившемуся в XVII в. во Франции и позднее распространившемуся во всех странах западной Европы, а творческая переработка его с учетом национальных традиций древнерусского зодчества, 8 Результате которой русские архитекторы создали глубоко реалистические и народные произведения, имеющие мировое значение. Русские одчие сумели наполнить отвлеченные «всеобщие» .классические кате- °РИи конкретным содержанием, выдвинутым самой жизнью, обусловленным своеобразием русской культуры XVIII в. Период расцвета клас- " Чизма как архитектурного направления является временем наиболь- „его развития и широкого размаха «регулярного» градостроительства. РеДи зодчих, в творчестве которых в значительной степени проявились черты новой архитектуры, были: А. Ф. Кокоринов— автор дворца селе Истровском под Москвой (на месте нынешней Тимирязевской акации), здания Академии художеств в Ленинграде A764—1788), соз- _°нного им в содружестве с архитектором Деламотом, и еще многих РУгих, в большинстве не дошедших до нас построек. Р Наиболее выдающимися работами Деламота в Петербурге являются: °сТвный двор (-1761—1785), Екатерининская католическая церковь ич
Невском проспекте A763—1783), Малый Эрмитаж A764—1767), а также одно из величайших созданий русской архитектуры XVIII в'^_ склады для храненич корабельного леса («Новая Голландия»). Из щ'нТ начисленных работ Ринальди, выполненных в стиле нарождавшегос" классицизма, следует отметить: Китайский дворец в Ораниенбаум A762—1768), дворец в Гатчине A766—1781), Мраморный дворец в По тербурге A768—1785). е' Поворот к строгим формам античной классики, определившийс в русской архитектуре 60-х годов XVIII в. и отразившийся в творчестве Кокоринова, Деламота, Ринальди, Фельтена, Нееловых, с особой силой сказался в произведениях великих русских зодчих — Баженова, Казакова и Старова, — внесших огромный .вклад в развитие подлинно рус. ского народного классицизма. В творчестве этих мастеров национальные начала и принципы античного классического искусства сочетались в глубоком единстве. Среди выдающихся работ В. И. Баженова—как осуществленных так и неосуществленных, дошедших до нас в виде проектов и моделей' можно назвать: неосуществленный проект Кремлевского дворца в Москве, недостроенный ансамбль Царицына под Москвой, сохранившиеся до наших дней так называемый дом Пашкова в Москве A784—1787) и Михайловский замок в Петербурге A797—1800), возведенный по проекту, частично переделанному архитектором В. Бренна. К наиболее выдающимся произведениям М. Ф. Казакова, выполненным в Москве, принадлежат Петровский дворец A775—1782), здание сената, ныне здание Правительства СССР, здание университета A780—1793), здание дворянского собрания (ныне Дом Союза) и Голи- цынская больница. Творчество Казакова оказало влияние на постройки в ближайших от Москвы городах — Можайске, Рязани и других, — что свидетельствует об исключительном его значении и возглавляемой им школы, оказывавшей в течение долгих лет воздействие на застройку городов центральной России. Крупнейшим представителем нового художественного направления в русской архитектуре был И. Е. Старов, работавший в Петербурге- В творчестве Старова 1770-х годов особое место занимает собор Алек- сандро-Невской лавры A778—1790). Это была крупнейшая завершенная храмовая постройка Петербурга того времени. Замечательным по глубине, подлинно русским архитектурным ансамблем является другой творение Старова — Таврический дворец A783—1789). Из неосуществленных проектов Старова можно отметить проект дворца Шереме' тева в Москве в Китай-городе. Наряду с Баженовым, Казаковым и Старовым последняя четверт XVIII в. ознаменовалась деятельностью ряда талантливых зодчих, среД' которых можно выделить таких замечательных архитекторов, как Льво . Кваренги, Камерон и Волков. Одной из первых работ Львова были Невские ворота Петропавло ской крепости A786—1787) и собор в Могилеве A781 — 1798), яв^_ шийся характерным произведением зрелого русского классицизма, в тором предугадывались черты, свойственные классицизму начала Среди других его работ выделяются: здание Главного почт A782—1789), сочетающего простой и четкий внешний облике рациоу ным плановым построением. Приоратский дзорец A798—1799), п°стР '^ ный в Гатчинском парке, и дом Державина на Фонтанке A791—^ .оГо Работы Кваренги и Камерона тесно связаны с развитием рУсскь1о классицизма и во многом перекликались с архитектурной деятельное Н. А. Львова.
j( наиболее выдающимся работам Кваренги, выполненным в Петер- ге и его окрестностях, могут быть отнесены: Эрмитажный театр (':>lg3-—1787), Английский дворец в Петергофе A781—1789), кон- птный зал в Царском Селе A782—1786). Ассигнационный банк jeEg3 -1790), здание Академии наук A783—1789), Александровский оеЦ в Царском Селе A792—1796) и, наконец, Смольный институт '1806—1808). Из работ Камерона заслуживают внимания дворец и парк .в Пав- е с рядом прекрасных павильонов, среди которых особо выделяйся Храм дружбы и Колоннада Аполлона. '^Одновременно Камерон осуществил перестройку дворцовых соору- -ений в'Царском Селе, среди которых заслуживает внимания павильон Агатовые комнаты» A780—1785), интерьеры которого отличаются изумительным архитектурным убранством. Одним из величественных и крупнейших каменных зданий Петербурга онца XVIII в. является здание Публичной библиотеки, спроектированное и построенное замечательным архитекто'ром-лрактиком Е. Т. Соколовым. В 1790-х годах начал свою деятельность один из ведущих зодчих Петербурга Ф. И. Волков. Среди его работ можно выделить здание Соляного городка на Фонтанке A780-е годы) и здание бывшего Морского чадетского корпуса A790-е годы). Применив в русской архитектуре новые композиционные приемы, развитые в дальнейшем А. Д. Захаровым, А. Н. Воронихиным и другими, Ф. И. Волков занял почетное место среди русских зодчих конца XVIII в. Следует отметить тесную связь русских зодчих с мастерами строительного искусства других народов Русского государства. Так, например, когда в начале XVII в. на Украине, и особенно в Киеве, в связи с возросшим объемом капитального строительства, явившегося следствием экономического и культурного развития украинского народа, ощущался недостаток «казенного строения мастеров», из Москвы и Петербурга были посланы замечательные русские зодчие: И. Старцев и Л-Аксамитов — на рубеже XVII и XVIII вв., В. Растрелли, И. Мичурин, Ф. Васильев, А. Квасов, П. Неелов, И. Каландин, И. Шендель — во второй половине XVIII в. Безусловно, творчество и умение этих зодчих ока- чало огромное влияние на развитие украинской строительной техники. 'Усскими и украинскими мастерами совместно проводилось строительно дороги Киев—Москва, сооружались мосты через Днепр и т. д. ^ севера на Украину поставлялись металл, алебастр, известь, готовые архитектурные детали и другие строительные материалы. Выдающимся памятником строительного искусства Украины является 1ево-Г1ечерская лавра, объединяющая замечательные архитектурные амятники XI—XVIII вв. В процессе строительства лавры учились и нормировались многочисленные народные умельцы, среди которых сле- г/ет назвать талантливого крепостного мастера-самородка Степана , °ВНира. Киево-Печерская лавра являлась самым крупным феодаль- j IM владением на Украине. Принадлежащие лавре крепостные делись на специализированные группы, или артели, выполнявшие тот или Во°и производственный процесс (гончары, переплетчики, печатники, жи- ^писцы, черепичники, плотники, каменщики и т. д.). Самой многосменной группой были строители и особенно каменщики. В голы наи- КоЛее интенсивного строительства лавры A750—1770) артель каменщи- Насчитывала в своем составе свыше 70 человек. Яп ^'^ в' в Р°ссии большие успехи были сделаны в области развития . Мышленности, а также водного и железнодорожного транспорта» история строительной техники
в связи с чем возникло много новых городов и поселков, а также общ ственных зданий различного назначения. В этот период в Российски;' империи в больших размерах ведется церковное каменное строитель етво. Так, по проекту архитектора Л. Н. Бенуа строится собор в ва атаве, архитекторов братьев Косяковых — собор в Кронштадте и г Перекрытие больших пролетов куполами этих соборов стало возможны"* благодаря работам по теории расчета куполов А. Н. Померанцев^' В. Г. Бернгарда, П. И. Дмитриева и других ученых. В этот период в связи с ростом армии развивается строительств' казарм, манежей, госпиталей провиантских складов и других построек" Строятся здания Екатеринского, Смольного и Горного институток в Петербурге, Александровского и Екатерининского в Москве, лицея в Царском Селе, университетов в Тарту и Казани. Возводятся теапы торговые и ярмарочные здания, склады, биржи и т. д. В столице и других городах начинает широко применяться строительство по типовым проектам не только жилых, но также гражданских и утилитарных сооружений К числу выдающихся памятников архитектуры этого периода могут быть отнесены: Казанский собор (архитектор А. Н. Воронихнн), Адмиралтейство (архитектор А. Д. Захаров), Биржа (архитектор Тома де Томон), Главный штаб, Александрийский театр, Михайловский дворец, Сенат (архитектор К. И. Росси), Исаакиевский собор (архитектор А. Монферран) —в Петербурге, Большой театр (архитекторы А. А. Михайлов и О. И. Бове) —в Москве и многочисленные сооружения в пригородах Москвы и Петербурга, выполненные по проектам М. Ф. Казакова и других архитекторов. Одно из первых мест в истории строительства России первой половины XIX в. занимает Исаакиевский собор. Технический уровень, достигнутый на этом строительстве, оказал большое влияние на развитие строительной техники России в последующий период. Здание Исаакиевского собора размерами в плане 102,24x97,63 м и общей высотой 101,88 м сложено из кирпича с прокладными рядами тесаной плиты и облицова.но как снаружи, так и изнутри мрамором. Особую сложность при строительстве собора представляли работы по возведению колоннад четырех портиков. Монолитные колонны, в количестве 48 шт., вырубались из гранита, который добывался в карьере, расположенном между Выборгом и Фридрихсгамом, на берегу одной из бухт Финского залива. Техника добычи камня, и особенно огромных каменных глыб, стояла на низком уровне, вследствие чего все работы выполнялись вручную при помощи довольно примитивных инструментов, что требовало огромной затраты физической силы рабочих. Гранитному монолиту, выруб' ленному из скалы, в карьере посредством грубой обтески придавали вид колонны. Последующая отделка колонн производилась в мастерской, расположенной на строительной площадке. Установка колонн весом по 100 т каждая в проектное положение вы звала удивление не только в России, но и за границей, причем об это- событии всюду говорилось и писалось как о крупнейшем достижен" строительной техники. Огромный объем каменного строительства требовал большого к»-1*1 чества строительных материалов и кирпича, в котором на протяжен^1 всего периода ощущался острый недостаток. Необходимо отметить, ч* техника каменного строительства России к концу XIX в. несколько ° стала от европейской техники, что объясняется отсталостью обше^ уровня развития техники при царизме. В наиболее развитых капитал"* стических странах в конце XIX .в. на строительных площадках стали пР
енять различные машины: краны, транспортеры, растворомешалки М т Д- В России только после Великой Октябрьской социалистической. 11 оЛюции началось бурное развитие отечественной строительной техники вообще и каменных работ в частности. Глава третья НАЧАЛО МАССОВОГО ПРИМЕНЕНИЯ АРМОКАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ И МЕТОДЫ ИХ РАСЧЕТА Значительным шагом в области развития каменных конструкций явилось массовое применение в конце XVIII в. армокаменных конструкций. Следует отметить, что металлические закладные части применялись еще в древних сооружениях. Так, например, в Грузии стены крепости Багинетти, строительство которой относится к IV в. до н. э., выполнены кладкой квадров, соединенных врубкой «ласточкин хвост». Врубка предназначалась для установки свинцовой пластинки, которая воспринимала растягивающие и срезывающие усилия при просадках и. землетрясениях. При обследовании храма Свети Цхоаели (XI в.) об- ларужеио армирование каменной кладки, в продольные швы которой уложено лентами полосовое кованое железо, соединяющее между собой группу квадров. Подобная конструкция указывает на высокую строительную культуру Древней Грузии. Многие исследователи утверждают, '■'то в постройках Тбилиси армирование кирпичной кладки металлом применяли на 100 лет раньше, чем в Западной Европе. Идея армирования-каменной кладки, по мнению многих историков, впервые появилась ;i Индии — стране с наиболее развитой в древнее время металлургией- В строительной практике русского зодчества металл для связей стен и устройства оконных перемычек начали применять с XI в: Введение металлических деталей в кладку древние строители рассматривали лишь как средство соединения отдельных камней в общий чассив сооружения. Армирование же каменной кладки с целью увеличения ее прочности началось сравнительно недавно. Вначале армирова- •>1ие выполнялось в виде анкеров или стяжек, предназначенных для вое- Риятия распоров от сводов и арок, а также для восприятия динамиче- Ни* воздействий при землетрясениях. Во второй половине XVIII в. архитектором Ж. Рондоле была разра- тана замечательная конструкция перекрытия -парижского Пантеона ^|ис. 8). В проекте Пантеона, составленном Ж. Суффло, предусматривалось сооружение крестообразного здания длиной 112 ж и шириной 2| :'*■ перекрытого конусообразным куполом (на барабане) диаметром -•'~>э м при стреле подъема 15,36 м. С западной стороны был запроекти- !,'ьВан портик на 22 колоннах высотой 20 м. В 1770 г., когда кладка сте- 1 была закончена, для конструирования перекрытия был привлечен лодой инженер Рондоле, который после- смерти автора проекта ^До и завершил сооружение собора в 1791 г. В выпущенном о строительном искусстве» Рондоле рассказывает о своем в создании этого интересного сооружения.
aoooooa ооослй ooooooa oooooo Ко- Рис. 8. Парижский Пантеон (архитектор Рондоле) а—общий вид: б—разрез «Большие пролеты в с малой устойчивостью лонн, — пишет он, ~-предсТа ляли известные трудности, кВ" торые заключались не б том, чтобы воспринять пор плоских клинчатых мычек, но также и в том, чтп/i сконструировать их наподобиЬ затяжек, которые вместо тОгЬ чтобы создавать распор, von°.' бы, наоборот, сдерживать ус/ лия, развивающиеся в б01ь" шом куполе. До этого мйогце проекты были забраковать; Суффло считал, что следует разгрузить плоские перемычки арками. Обдумав его -предложение, я пришел к мысли, что одно усилие можно поглотить другим, если при помощи железных стержней подвесить перемычку к вышележащей разгрузочной арке. Чтобы лучше пояснить свою мысль, я сделал модель (масштабом 1 дюйм= = 1 футу), которая была одобрена, и мне было поручено выполнение конструкций. Вышеизложенная мысль явилась результатом многих проделанных мною опытов, предпринятых с целью проследить характер усилий в сводах, где опорь; недостаточны для восприятия распора. Я лашел, что в аркал на очень слабых опорах усилия могут быть восприняты арматурой, заложенной в швах, вследствие чего распор на ит вестной высоте поглощается»- Так была разработана замечательная армокаменная конструкция. Следующей заслугой РоШ№' ле было конструирование самого купола. Ввиду того, чТ купол «должен был нести бол^ шую нагрузку, — писал он,"^ было решено придать ему ПР филь цепной линии». Оп-иРа^_ «а теоретические ния работы сводов 1727—1730, Кулон — } Ронделе выполнил свой ** пол в виде своеобразной °°
Глава третья. Начало ^массового применения армокаменных конструкций 293 1ОчкЯ, выложенной из камня. «Я согласен с Купле в том, — писал он,— го не следует уменьшать толщину арки более, чем в 50 раз против ее „ддиуса. Ввиду того, что камень ,и кирпич, употребляемые в постройках, ^когда не обладают прочностью, предполагаемой теоретически, следует Сличить предельно малую толщину свода. Наименьший предел тол- дИНЫ свода из мягкого камня надо считать в 5 дюймов в ключе (как" Женевьевы) и увеличивать ол Ill УХ JJL"" — " - — "*" — ^^1-^-' "**■*■* *v xj U J\ ? церкви Же;!евьевы) и увеличивать толщину при удалении i, места встречи наружной поверхности свода со стеной и oi от ключа опорами». ч~ Рис. 9. Металлические связи в каменных конструкциях а—расположение связей; б—детали связей 'Фи Р°ительСтВо парижского Пантеона считается началом массового Менения армокаменных конструкций. В дальнейшем использование ста лических свя'зей ^1Я увеличения жесткости .каменных конструкций г0 Ло повсеместным, особенно при сооружении общественных и куль- 8bix зданий. ,>. а Рис 9 представлен пример установки связей в каменных кон-
связей осуществлялось болтами или штырями, которые закладывали в кладку. Плотность соединения, а также натяжение связей достиг лись забивкой стальных клиньев, .как это показано на нижней дета^" рис. 9,6. Связи наружных стен укладывались на расстоянии в полки" пича от внешней поверхности стены, а связи внутренних стен распол б) а) M\ i*. A, /» IJLJLJLZ _jr n— —II 11— i Рис. 10. Поперечное (сетчатое) армирование к л а.1к и ■а—прямоугольными сетками; б—сетками «зигзаг»; /—выпуски арматуры для контроля укладки сетки = игпищ 1ПГ Рис. 11. Продольное армирование кладки а—внутреннее расположение арматуры; б -наружное расположение арматуры; в. г—расположение арматуры в бороздах кладки; / -раствор; 2 -хомут через 2—3 ряда кладки а) 1ряд 2ряд II ■•V.-i II = 1 = гряд г) j 1 I ■•■---* 1 1 1 1 1 1 = О) Поперечная арматура в де 1 ряд II II = r.'V.j = UUDDD Ш — Р — j— —1—г_ % 380 т- Рис. 12. Сечения комплексных конструкций а и б—сечения столбов с внутренним железобетонным сердечником; в—сечения столбов и пилястры с расположением железобетона снаружи; г—сечение стеиы круглого силоса комплексной конструкции гались посредине стены, если не встречались какие-либо препятств^ В зданиях с порталами стенные связи закладывались на одной вьтс^ с софитами и соединялись со связями, уложенными сверх малых вых арок. Во избежание нежелательных последствий осадки стен, .лонны должны были выкладываться лишь после того, как стены возведены до архитра.ва и получат уже некоторую осадку. Сверх кап" те.ПРЙ кпппнн пп R p-uv ппптяжрпию anv тпягся vi/ranunaiuri. гпяЗИ 1
искового железа толщиной в два дюйма. Число этих связей опреде- ось шириной софита, причем расстояние между отдельными свя- б р р уи составляло не более 40 см. 'Кирпичи перемычек, под которыми проходили связи, вырубались та- я образом, чтобы они несколько выдавались из-за связей, что обеспе- • вало лучшую отделку штукатуркой. Иногда в целях увеличения общей 'Четкости зданий и предупреждения их деформаций при неравномерной ^■адке оснований применяли закладку в стены и фундаменты кованых \а сварных балок. В районах, подверженных сейсмическим воздей- •теням (например, в Крыму), применялось армирование кладок не голько металлом, но и деревом. В настоящее время армирование кладки производится с целью увеличения несущей способности конструкций при сжатии (поперечное ар-. Жирование сетками) и для восприятия растягивающих усилий в конструкциях, работающих на изгиб ,и растяжение, а также на внецентрен- Jioe сжатие с большим эксцентрицитетом (продольное армирование). Армирование применяют преимущественно для кладки, выполняемой из кирпича или пустотелых керамических камней с узкими пустотами. В СССР для армирования применяют горячекатаную сталь марки Ст.О и Ст. 3 с .нормативным сопротивлением соответственно 1 900 и 2400 кг1см2, а также холоднотянутую проволоку с нормативным сопротивлением 4500 кг/см2. Основным приемом армирования тяжело нагруженных простенков, лолбов и отдельных участков стен является поперечное армирование кладки прямоугольными сетками или сетками «зигзаг», укладываемыми в горизонтальные швы кладки через расчетное число рядов (рис. 10). Продольная арматура устанавливается внутри кладки, в пазах или на поверхности кладки (рис. 11), связывается с ней хомутами и защищается от коррозии слоем раствора. Кроме армочшрпичных конструкций, применяются так называемые комплексные каменные конструкции, усиленные железобетонными элементами, бетонируемыми в процессе возведения кладки (рис. 12). Армирование кирпичной кладки бетоном или железобетоном впервые предложено в Советском Союзе в годы Великой Отечественной войны и в настоящее время применяется в стенах промышленных зданий с большими крановыми нагрузками, в каркасных и многоэтажных жилых М гражданских зданиях, где кладка обычно играет роль ограждения. Комплексные конструкции позволяют полностью использовать несущую способность кладки и возводить массивные сооружения без применения °палубки. § 1 ДАЛЬНЕЙШЕЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ И МЕТОДОВ ИХ РАСЧЕТА п s D связи с развитием промышленного и гражданского строительства гаэнце XIX в. ощущался острый недостаток строительных материалов, в °6енно цемента, кирпича и металла. Это явилось толчком к интенсив- и научно-исследовательской работе, направленной на создание но- 1х экономичных конструкций жилых зданий, и в первую очередь на 3Дание облегченных стен. Уменьшение веса стен происходило по двум основным направле- ЯМ: во-первых, по пути создания научно обоснованных способов рас- Та каменных конструкций, что позволило рационально использовать каменной кладки и в результате этого уменьшить толщину
296 Глава третья. Начало массового применения армокаменных конструкций стен; во-вторых, по пути полной или частичной замены кирпича боде легкими материалами или воздушными лустотам.и. е К началу XVIII в. строители не имели надежного метода расчет, конструкций. Большой опыт каменного строительства, создаваемый ^ сячелетиями, долгое время не был обобщен и закреплен какими-лцк' установленными методами расчета. При проектировании приходилое° пользоваться системой грубоэмпирических расчетов, выработанных ц* основе многовековой практики. Вследствие этого вплоть до XX в. во* водились, с одной стороны, массивные каменные сооружения с высоким коэффициентами запаса прочности, а с другой — легкие конструкции действительный коэффициент запаса прочности которых был близок к единице. Однако, несмотря на то, что стены зданий имели большой запас прочности, истории известны многочисленные аварии и катастрофы отдельных сооружений византийской, готической и арабской архитектуры. Так, на протяжении строительства Амьенского собора во Франции (XII—XVI вв.), вследствие перенапряжения кладки трижды произошло обрушение конструкций. При возведении Софийского собора в Константинополе наблюдались серьезные деформации стен центральной части здания вследствие недостаточной устойчивости пристроек, воспринимающих распор от купола. Во время строительства парижского Пантеона обрушилась кладка колонн, поддерживающих купол здания. Следствием недостаточной прочности конструкций являются также обрушения некоторых русских церквей на различных стадиях их строительства. На опыте катастроф был разработан целый кодекс предостережений, которые должны были предупредить строителя от роковых ошибок. Иногда для проверки правильности инженерного решения того или иного сооружения .прибегали к моделированию. Чаще всего строитель руководствовался собственным опытом и интуицией. Однако с развитием большепролетных сооружений появилась потребность в тщательном изучении механических свойств конструкций, а также в создании новых, научно обоснованных методов их расчета. На протяжении всего XVIII в. велось экспериментальное изучение отдельных элементов сооружений. Следует отметить, что наука о работе каменных конструкций создана значительно позже, чем наука о работе других видов конструкции — металлических и железобетонных. Отчасти это объясняется тем, чт0 новые конструкции потребовали срочного изучения для возможности широкого их внедрения в практику строительства, а каменные можно было возводить на основании ранее существовавшего опыта. Появлени новых конструкций совпало с развитием строительной механики, математики, сопротивления материалов, химии, физики и других паук. В кс№ це XVIII в. создана новая наука — теория сооружений, первое система* тическое изложение которой приписывается директору Парижско школы дорог и мостов Г. Прони A790). В начале XIX в. французский инженер Рондоле предложил эм'пирй' ческие правила расчета кирпичных стен, основанные на опыте строй' тельства XVIII в., которыми пользовались вплоть до XX в. В России пр проектировании зданий также применялись эмпирические правила* согласно которым толщина стен двух верхних этажей здания приниМа лась по теплотехническим соображениям, а в каждых двух нижераст"^ ложенных этажах стена утолщалась на полкирлича. Например, в пяти' этажном здании в Москве в соответствии с указанными правилами тоЛ' ШИНа НЯПУЖННХ РТРН RPnYIIPlPn ЧТЯ-iIfd гпгтоппопо 7П ^ ч « /*•*!-""
§ 1. Дальнейшее совершенствование конструкций и методов их расчета 297 После Великой Октябрьской социалистической революции появились вые работы советских специалистов в области каменных конструк- %ij (В. П. Некрасов, С. Л. Прохоров, В. А. Гастев). В 1929 г. инже- ^ А. К. Говве и И. И Ильин впервые провели испытания прочности Д ирпичной кладки, выполненной на различных растворах. Дальнейшее К<4ширение научно-исследовательских работ в области каменных конструкций связано с выполнением строительных работ по пятилетним планам. В 1932 г. во Всесоюзном институте сооружений под руковод- -твом Л. И. Онищика была создана лаборатория каменных конструкций. Основными задачами лабора- ^ />1 - тории являлись проведение экспериментальных исследований работы каменных конструкций и создание рациональных методов их расчета. С 1930 г. расчет каменных конструкций .начали производить по допускаемым напряжениям (до 1939 г.), затем по разрушающим нагрузкам, а с С 70 70 Ж ПН — ИГ ', '42 Рис. 13. Разрезы стелы восьмиэтажного дома •—возведенного по правилам XIX в. н начала XX в.; б—-построенного в 1909 г.; в—возведенного по современным нормам Рис. 14. Стены системы. А. И. Гераряа 1—металлические связи: 2—аасыпка 1955 г. — по расчетным предельным состояниям. В процессах pas- вития эти методы все время совершенствовались на основе научно- Исследовательских работ, проводимых советскими учеными и инже- :1еРами. При проектировании .каменных конструкций по современным нормам ^Остигается резкое снижение их веса, расхода материалов и стоимости. ак. средняя толщина и вес стен современного восьмиэтажного жилого рма на 55—60% меньше, чем аналогичного здания, построенного °~-40 лет назад (рис. 13). Началом поисков другого пути снижения веса кирпичных стен яв- я^тся созданная в 1829 г. русским инженером А. И. Герардом конст- |>УкцИя облегченной стены (рис. 14), состоящей из двух лицевых стен /г кирпича каждая, связанных металлическими скобами, с заполне-.
ные шлаки и др.). Первые два опытных одноэтажных дома со стенау.и конструкций Герарда были сооружены в 1829 г. в Москве. После этогп подобные дома стали строить в Московской, Рязанской, Орловской Нижегородской губерниях. Получив широкое по тому времени примени' ние в России, облегченные стены начали применяться также за грани цей — в Англии, США и других странах. Предложенная Герардом конструкция стены явилась основой дЛя разработки многочисленных разновидностей облегченных стен, приме няемых и в настоящее время. В 80-х годах XIX в. во многих странах появились искус ственные камни из бетона, рас- творов и т. п. Так, в США в это время широкое распространение получили жилые дом а из пустотелых бетонных камней (рис. 15), изготовленных на специальных машинах. Толщина стен таких домов задавалась лишь из условия обеспечения несущей способности ее, а необходимая теплоизоляция достигалась слоем штукатурки, устраиваемой с зазором. Заделка балок перекрытий в такие стены производилась одним из следующих способов. Концы балок вырезались в виде крючка и укладывались в имеющиеся в подбалочных камнях отверстия. Иногда применяли специальные металлические якоря, закладываемые в стену и заливаемые раствором. При значительной иа- грузке Оалки закладывались в гнезда .и опирались на , камни, не имеющие внутренних пустот (нижние половые балки на рис. 15). При небольшой нагрузке балки покоились на металлических подвесах (верхние балки «а рис. 15). Строительство из бетонных камней в конце XIX в. осуществлялось во Франции, Италии, Германии и других странах. Широкое распростр3' .нение бетонные камни и блоки 'различных типов получили в России. История применения в строительстве облегченных камней и блоков, изготовляемых из шлакобетона, берет свое начало с первой половин XIX в., когда русские ученые, и, в частности, акад. В. Н. Севергин A83')' установили гидравлические свойства некоторых шлаков. Вскоре нач лось изготовление гидравлической извести, получаемой путем пере*1 шивания обычной извести с молотым металлургическим шлаком. В ^Р° ном положении 1869 г. гидравлическую известь рекомендовалось пр готовлять в бегунах. Затем в ряде городов — Макеевке, Краматорск» Екатеринославе (ныне Днепропетровск), Кривом Роге и других —бы построены заводы по изготовлению шлакового кирпича. Первые здан" ' построенные из шлакового кирпича на юге СССР, сохранились до ^ '\Л стоящего времени. шШ у Рис. 15. Схема кладки стен из пустотелых бе- томных камней в один камень с внутренней американской штукатуркой
g конце XIX в. шлаки начали применять в качестве крупного запол- чителя при изготовлении пустотелых мелких бетонных блоков, назы- 'аемых бетонитовыми. Первые здания из бетонитовых блоков ,в России были сооружены в Петербурге в 1898 г. В начале XX в. строительство зданий из шлакобетонных .камней осу- сТВЛялось во многих городах и на железных дорогах России. Рус- •кими инженерами были разработаны и внедрены новые конструкции шлакобетонных камней и станки для их изготовления, а также способы -падки, отличные от иностранных. Особенно большая работа в этом ^правлении была проделана А. К. Белотеловым, который на IV съезде русских зодчих в 1911 г. сделал обстоятельный доклад о сопоставлении различных систем кладок из бетонных камней. В 1912 г. Л. С. Прохоров ч М. Н. Смирнов предложили конструкцию пустотелого бетонного камня «рациональный», который после 'ряда усовершенствовании применяется в строительстве в настоящее время под названием — камень бетонный со щелевидными пустотами (типа «крестьянин», ГОСТ 6-133-52). Приостановленное империалистической войной строительство из шлакобетонных камней вновь развернулось после Октябрьской социалистической революции и окончания гражданской войны. В течение короткого времени в Москве, Подмосковном угольном бассейне, Волгограде и ряде других городов страны были построены многочисленные жилые и промышленные здания. Характерно, что уже в восстановительный период A924) тепловую обработку камней производили в автоклавах. Большое значение в развитии строительства из шлакобетона имели Технические условия на производство пустотелых бетонных камней и кладки стен из них, выпущенные в 1926 г., ,и организованный в это время греет Русгерстрой (впоследствии трест Теплобетон). За короткий период этим трестом были построены жилые и различного назначения промышленные здания в Ленинграде, Москве, Брянске, Воронеже, Баку, Тбилиси, Туле и других городах. Только за четыре летних строительных сезона A927—1931) в стены зданий было уложено 553 тыс. ж3 монолитного шлакобетона, в том числе 330 тыс. м3 в 1930 г.: что свидетельствует °б интенсивном распространении этого материала в строительстве. Для обеспечения грандиозных планов строительства в годы первой пятилетки наряду с монолитным шлакобетонным строительством в Ленинграде A927), а затем и в других городах начался рост производства ^лакобетонных камней. В том же 1927 г. по инициативе Г. Б. Красина, ь- А. Костырко и А. Ф. Лолейта стали изготовлять крупные офактуренные блоки, из которых в Москве впервые в СССР были построены два Многоэтажных жилых дома. С 1929 г. крупноблочное строительство на- <1'ало развертываться в Харькове, Краматорске, Днепрострое, Магпито- г°Рске, Мариуполе (ныне Жданов) и других городах. Механизированные постоянно действующие заводы по изготовлению блоков в СССР *ачали появляться с 1935 г. К этому периоду относится и создание треков крупноблочного строительства вМоскве A935) иЛенинграде A936). Большое развитие в годы Великой Отечественной войны получило СтРоительство из шлакобетона и особенно на Урале и в Сибири, где в те- Чен е короткого времени из этого материала сооружались производственные и жилые здания. В этот период, помимо монолитного шлако- етона, широко применялись сплошные и пустотелые камни, изготов- яемые на вибротрамбовальных полуавтоматических станках типа ЯК-2, К°нстпукпии И. . Янова и Г. Л. Касьяненко.
300 Глава третья. Начало массового применения армокаменных конструкций В 1944 г. в целях упорядочения производства бетонных камней HaD комстроем СССР была выпущена специальная инструкция по их произ водству. Развитие строительства из камня в XX в. продолжалось не тольк в направлении создания эффективных конструктивных форм и созеп шенствования методов их расчета, но также .и в направлении повыше ния производительное™ труда на кладочных работах. Повышение производительности труда каменщиков в Советском Союзе имело особо важное значение в связи с большим объемом строительства в годы первых пятилеток по всей стране я острым недостатком квалифицированных кадров строителей. Мастерство каменщика существует уже многие тысячелетия, но приемы каменной кладки почти не менялись, поэтому естественно, что повышение производительности труда на кладочном процессе стали искать в улучшении организации работ. Главный источник повышения производительности нужно было искать в механизации строительства и рационализации, т. е. в разумной организации рабочего места каменщиков и всей строительной площадки, в усовершенствовании инструментов и приспособлений, в рациональном комплектовании бригад и правильном разделении труда между ее членами, в бесперебойном снабжении каменщика материалами и т. д. Уже в первом пятилетии строители отказались от применения наружных коренных лесов, подачи материалов козоносами, от 'беспорядочного размещения материалов на строительной площадке, от приготовления раствора на бойках. На Всесоюзной конференции по кирпичной кладке 1931 г. были подведены итоги накопленного опыта, принят ряд принципиальных решений о новых методах кирпичной кладки, которые постановлением Госплана СССР от 31 марта 1932 г. предложены для обязательного применения на строительных работах. Во всех случаях кладки Конференция рекомендовала многорядную систему перевязки. Для обеспечения непрерывности потока материалов и сохранения бесперебойности работ введена многозахватная организация каменной кладки, выполняемой звеньями — тройками и двойками. В решении Конференции также даны рекомендации относительно применения различных новых механизмов и рационализаторских приспособлений. К 1935 г. в Советском Союзе была достигнута почти стопроцентная механизация подсобных процессов (приготовление раствора, подъем материалов). Почти на всех стройках появились краны-укосины и шахтные подъемники. В дальнейшем преимущественное распространение на стройках получили башенные краны. В годы довоенных пятилеток в связи с широким размахом строительства сезонность работ явилась большим тормозом в еня планов, поэтому начались многочисленные опыты по созданию ных методов кирпичной кладки в зимних условиях. Наиболее ф ным из них явился метод замораживания, который в настоящее вр применяется в СССР повсеместно. В области зимнего строительства с ветские строители намного опередили зарубежных. Во многих страна (Норвегия, Швеция и др.) с наступлением морозов строительство пр кращается. I
Глава четвертая СОВРЕМЕННОЕ РАЗВИТИЕ КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ В Советском Союзе развернуто массовое производство крупнораз- ерных бетонных и железобетонных .конструкций, позволяющих превра- Учть строительные площадки в монтажные. Тем не менее сейчас и в бли- ляйшем будущем кирпич играет и, видимо, будет играть роль одного важнейших строительных материалов, что объясняется налажен- И гтью его производства и возможностью использования для его изго- И°в1ения местного сырья. В 1958 г. отечественной промышленностью Туесте с колхозными предприятиями было выпущено 43,6 млрд шт. условного кирпича, из которого выполнено примерно ПО млн. ж3 кладки. Как правило, в современной строительной практике США, Англии, франции, Швеции, Финляндии и других капиталистических стран целые кирпичные стены применяются лишь для малоэтажного строительства /2—3 этажа). При большей этажности зданий несущими конструкциями является железобетон или металл, а кирпич используется для стенового заполнения. В качестве типовой конструктивной схемы каменного здания в Советском Союзе сейчас применяется схема здания с несущими наружными стенам.и, которые одновременно выполняют функции топло- и звукоизоляции здания. Внутренними несущими конструкциями являются ■или продольная стена, или колонны с прогонами. Перекрытия, ка.к правило, в настоящее время применяются сборные железобетонные. В последнее время делаются попытки отказаться от принятой схемы здания с несущими наружными стенами, поскольку совмещение в наружной стене двух функций приводит к значительному утяжелению конструкций, что особенно подчеркивается в малоэтажном строительстве. В 1957 г. по проекту мастерской № 5 Моепроекта .построен 'Первый, пятиэтажный жилой дом из кирпича с поперечными несущими стенами. Идея применения схемы здания с несущими поперечными стенами заключается в том, что толщина внутренних стен задается лишь из условий прочности, а наружные стены устраиваются самонесущими и служат только для теплоизоляции. В первом экспериментальном доме толщина внутренних несущих стен была принята 38 см. При этом условии расход кирпича на здание был снижен на 24%, объем бетона в фундаментах— на 50%, а общий вес здания—на 16% по сравнению с тяпо- вьгм зданием с несущими наружными стенами. За рубежом также применяют схемы зданий с поперечными несущими стенами, особенно в Швейцарии, Швеции, ФРГ, Англии, Финляндии, Германской Демократической Республике и других странах. При том в некоторых случаях толщина поперечных несущих стен составляет 'ебольшую величину. Например, в Цюрихе построены три восьмиэтаж- Ых жилых дома, внутренние несущие стены которых имеют в верхних та*ах толщину 12, а в нижних этажах— 15 см. Наибольшее напряже- зИе в кладке стен составило 16 кг/см2.. Швейцарские строители считают «одне возможным возводить из пустотелого кирпича здания высотой *> 30 этажей с поперечными несущими стенами, применяя при этом сиРпич и раствор большой прочности. В Швеции наряду со зданиями 10 п°ПеРечными несущими стенами из бетонных панелей толщиной , ~~15 см часто строят дома с несущими железобетонными колоннами, ^язанными монолитным перекрытием. В этом случае наружные стены в'1яются ненесущими и выполняются из кирпича или бетонных камней Утеплителями (рис. 16).
В последние годы в Советском Союзе стали применять для стрОи, тельства жилых и общественных зданий крупные блоки из кирпица Первый опыт строительства зданий из крупных кирпичных блоков 8 России относится к середине XIX в., когда рязанский мещани^ Н. А. Булычев изобрел способ строительства дешевых огнестойких зда ний из больших пустотелых блоков, изготовляемых непосредственно на строительной площадке. Каждый блок был в шесть раз больше обыч- ного кирпича. Из блоков выкладывались стены, а также сводообраз •ные перекрытия, которые выполнялись из выгнутых пустотелых блоков служивших одновременно потолком и кровлей. Примерно в 1838 / Рис. 16. Варианты конструкций наружных стен в зданиях с поперечными несущими стенами (Швеция) /—кирпичная кладка: 2 -слой штукатурки; 3 -гибкие минераловатиые плиты; 4— бумага; 5 деревянные бруски; б асбоцементные плиты; 7-—кладка из бетонных камней; 8—дощатая обшивка Булычев таким способом построил в Казани четыре одноэтажных дома, которые по свидетельству современников, показали высокие эксплуата-- Рис. 17. Схема трехрядной разрезки кирпичных блоков о—часть фасада здания: б—конструкция стены из кирпичных блоков ционные качества. Дальнейшая судьба этого интересного изобретени неизвестна. Следующая страница истории крупноблочного строительства сится к 1950 г., когда в г. Оренбурге на строительстве театра были
По 22 З-' 1 2 \ 21 У 1 ! 1 I нены крупные сплошные кирпичные блоки, предложенные инженером f г Ребриковым. Блоки изготовлялись на кирпичном заводе, затем до- явчяпись на строительную площадку, где монтировались с помощью янов Подобные кирпичные блоки применяются .и в настоящее время. f я уменьшения веса блоков применяют кладку с вертикальными пусто- «ми (колодцевую). Во многих городах Советского Союза (Москва, Киев, Ленинград, яимир и др.) крупные кирпичные блоки применяют для стен жилых Зданий (рис 17), что в Зависимости от условии Организации произвол- Л.ва блоков позволяет ^еньшить трудовые затраты примерно на 8—20%. Некоторое снижение стоимости конструкций можно поучить применением послойного вибрирования кладки блоков, повышающего ее прочность на 25и/о в сравнении с обычной кладкой. Применяются также блоки из природного камня. С 1958 г. в СССР для стен зданий высотой до пяти этажей начали применять кирпичные одно-, двух- и трехслойные панели из вибрированной кладки (рис. 18). Крупные кирпичные блоки и панели нашли широкое применение также в странах народной демократии, особенно в Чехословакии, где Удельный вес домов со стенами из кирпичных блоков составляет примерно 25% в общем объеме жилищного строительства страны. Высокая эффективность применения кирпичных блоков в Чехословакии является бедствием высокой механизации процессов их изготовления, транспор- тирования и монтажа. Отечественный и зарубежный опыт показал, что метод сборки зда- Ний из кирпичных панелей вибрированной кладки позволяет вдвое Уменьшить расход кирпича, в 1,5 раза снизить трудоемкость работ и на 40—50% уменьшить вес стен по сравнению с современными типо- вЬ1ми жилыми зданиями из штучного кирпича. При этом обеспечивается Вьгсокая степень индустриализации строительства. г Наряду с обычным кирпичом в СССР, Швейцарии, Франции, ФРГ, ^ША. Польше и других странах для кладки стен и перекрытий приме- няют керамические пустотелые камни .различных размеров и формы,- бающие значительный экономический и технический эффект. R последние годы в строительстве многих стран широко применя- 1°Тся облегченные стены (рис. 19), изготовляемые из пустотелого кир- Пича, пустотелой керамики, ячеистых камней, а также тонкие кирпич- ИЫе с-трны vTPinnPHHtJP ТРП О ЗОЛЯЦИОННЫМ МйТРПИЯЛПМ R ГТТТД nnu Рис. 18 Двухслойная кирпичная панель наружных стен /—кладка толщиной в полкирпича; 2—теплоизоляционный жесткий материал; S—армирующий каркас; 4—петля для подъема
строительстве зданий «з мелких блоков, а также из кирпича часто Ппц меняют так называемую экономическую кладку с устройством в сте а) Рнс. 19. Конструкция облегченных стен ■а—с термовкладышами и металлическими связями; б—с двумя воздушными прослойками н кирпичными связями (система Орлова); в—с вертикальными кирпичными диафрагмами (колодцевая стела толщиной в 2 кирпича); г—с эффективным утеплителем иа внутренней поверхности; д— тонкая стена в Ji4 кирнича с утеплителем внутри .или между стеной .и штукатурным слоем 'воздушных прослоек, позволяющих снизить теплопроводность кирпичной стены на 30—50% (рис. 20). Для образования воздушной прослойки между стеной и штукатуркой к стене прикрепляются металлические ■или деревянные рейки шириной 2,5—3 см. Металлические рейки изготовляются из мелких швеллеров с проштампованными крючьями, на которые затем натягивается металлическая сетка. По сетке укладывается одеяло из минеральной шерсти, затем слой просмоленной непромокаемой бумаги, на которую наносится штукатурка. Применение облегченных ки'ргшч- ных стен позволяет на 40% снизить количество строительных материалов по сравнению с обыч.ными сплошными стенами. В качестве термоизоляционРис. 20. Устройство американской штукатурки i—кирпнчиая стена; 2—рейка 2,5-^ 3,0 см; 3—сетка металлическа*- 4—шерсть минеральная; J-бумага смо- леиая; €—штукатурка •10* ных материалов, применяемых для отепления наружных ненесу^" стен, а также в различных типах облегченных конструкций стен шир°к
йМеня.ются минераловатные изделия, ячеистые бетоны, фибролит на "^ртланд-цементе, древесно-волокнистые и древесно-стружечные плиты, еистая керамика, камышит и. другие материалы. а) аз □□ сию D Е □ D СИ В) □ □rzzo г-11 it—i Рис. 21. Разрезы стен в—из кирпича шириной 11,5 и 17,5 см (ФРГ); б—из кирпича шириной 12с* (СССР) В зарубежной практике (Швейцария," Швеция, ФРГ, Финляндия к др.) для кладки внутренних стен наряду с кирпичом стандартных размеров выпускают кирпич шириной 11,5 и 17,5 см. Это мероприятие следует считать положительным с той точки зрения, что комбинируя размеры двух типов кирпича, можно назначать толщину стены, кратную четверти кирпича (рис 21). Стандартный кирп-ич в США имеет размеры 190X90X45 мм и изготовляется чаще всего многодырчатым. В Англии размеры кирпича составляют 200X100X50 мм, во Франции — 220X105x60 мм, в Италии— 250X120X60E5) мм. Прочность глиняного кирпича при сжатии составляет 150—200 кг/см2. В США, Англии, Голландии в большом количестве выпускается облицовочный или лицевой кирпич различных цветов и высокой прочности. Лицевой кирпич выкладывается с тщательной разделкой швов (рис. 22). При этом в ряде стран обращается внимание на защиту наружных швов от попадания в них воды. Например, в США угольная форма шва без отступа от наружной поверхности категорически запрещена. Значительное распро- СтРанение в качестве сте- ■|°вого материала в США Ряде западноевропей- '" стран имеют мелкие а) б) бл, °ки из легких бетонов стг°товляемые непосред- Вен»о на строительной а с помощью пе- Чя, Жиых Формовочных Ul4". Блоки имеют пра- Ф°РМУ и глад" поверхность, не тре- щ Ц шшж в) 1 )■■:■■■■■: ш '//УУ, §§ ~ш. УУУУУ/, V///// Рис. 22. Устройство швов кирпичной кладки, применяемых в США а—прямоугольной формы с отступом от наружной стены; б со скосом; в-полукруглой формы без отступа от наружной стеиы рсь, не р штукатурки. Цветные блоки идут на отделку фасадов. Коли- выпускаемых бетонных камней составляет в США 83%, Шве- 60 ФРГ —38 Англии —32 и Франции 20% от всего объема ка-
менных конструкций. Широкое применение бетонных камней в зарубе ных странах обусловливается их экономичностью по сравнению с к^' пичом, небольшими первоначальными капиталовложениями, прост оборудованием для изготовления и быстрым освоением производства*1111 также слаборазвитой промышленностью сборного железобетона. >а В СССР производство легкобетонных блоков (в основном шлакой тоннььх) стало заметно увеличиваться после окончания Великой Отр> ственной войны, когда началось массовое внедрение на заводах по* автоматических, а затем автоматических станков для производс^ пустотелых щелевид.ных (типа «крестьянин») и трехпустотных камц6-! с верхней диафрагмой. ' е'; Большое значение для развития промышленности шлакобетончь-- камней имели постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР '- 19 августа 1954 г. «О развитии производства сборных железобетошщу конструкций и деталей для строительства» и Первое всесоюзное сове- щание строителей, состоявшееся в том же году в Кремле. В результате проведенных мероприятий производство шлакобетонных камней и блоков начало быстро возрастать и уже в 1959 г. достигло почти 4 млрд.щт условного кирпича, что составляет около 10% от объема выполненных каменных конструкций. В Советском Союзе, кроме требований по удешевлению стоимости конструкций и уменьшению их веса, особое внимание уделяется вопросам индустриализации строительного производства и внедрению крупноразмерных конструкций (панели, блоки, объемные элементы). Именно этим и объясняется относительно незначительный объем производства в СССР мелких блоков. В СССР по сравнению с другими странами для строительных целей в значительном объеме используется природный камень. Так, в Крыму, Молдавии, на Украине, Кавказе и в других районах в качестве стенового материала применяют местные известняки, туфы, мергели, ракушечники и другие камни. Добыча камня производится механизированной распиловкой в виде мелких камней и крупных блоков. Наглядной иллюстрацией больших достижений в области примем- №ия каменных конструкций в качестве несущих элементов в нашей стране являются многоэтажные жилые и общественные здания высотой до 16 этажей, строительство стен и столбов промышленных здании под крановую нагрузку до 30 т, возведение кирпичных дымовых г?}° ■высотой до 150 м, сооружение арлюкирпичных силосов, зерновых элеваторов, эффективное применение каменной кладки в несущих частях мостов, особенно при пролетах до 40 м, и т. д. ЛИТЕРАТУРА Веселовский С. Б., Сиегирев В. Л. и Коробков Н. М., Подм<кк<>вЬ Памятные места в истории русской культуры XIV—XIX веков, М., 1955. „, Всесоюзный научно-исследовательский институт по строительству, Иослеак» Каменные конструкции, Госстройиздат, М., 1955. до? Г о л ь д е н б е р г П. И., Старая Москва, изд. Академии архитектуры, №■• ^ Каранфилов Т. С, Облегченные каменные стены, Госстройиздат, №•• Ко но ров А. В., К истории кирпича в Росонн в XI—XX вв., М., 1956. Материалы по истории строительной техники, вып. 1, Госстройнздат, 1961. Петербург Петровского времени. Очерки под ред. А. В. Предтеченского,  vKii«" Пильдиш М. Я., Поляков С. В., Каменные и армокамеиные констрУ зданий, Госстройиздат, М., 1955. $fi Собрание планов, фасадов и профилей для строений каменных церквей, СпО., ^ Reimers H., S.-Petersburg am Ende seines ersten Jahrhunderts, F. Diefle S.-Petersburg. 1805. I
РАЗВИТИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ Железо, в отличие от других металлов, за исключением метеоритного железа, почти не встречается в природе в чистом виде. Это явилось одной из причин позднего освоения его человеком. Метеоритное железо, несмотря на его исключительную редкость, было известно человеку в глубокой древности, о чем свидетельствуют Циничные украшения, найденные в могилах Египта, относящихся к началу 4-го тысячелетия до н. э. Способ производства железа и руды был открыт лишь во 2-м тыся- '1едетии ад и. э С этого периода металлургия железа начала широко ^простоаняться в Египте, Месопотамии( Вавилонии, Ассирии), а за- Тем в Индии В Древнюю Грецию, Малую Азию и Закавказье железо ' способ его производства проникли в конце 2-го, а в Китай —в сере- ■^не 1-го тысячелетия до н. э. & аревние времена железо добывалось из бурых железняков, озер- Нь'х, болотных и других руд, которые в настоящее время не имеют к Умышленного значения. Предварительно раздробленная руда оожи- |Гаг- на открытом огне, а затем в ямах или глиняных печах, в коте*
рые закладывался древесный уголь и при помощи мехов нагнеталСя воздух; при температуре 900° происходило восстановление металда В результате обжига руды на дне печи образовывалась крица—.ком0]! пористого мягкого железа весом 1—8 кг. Такой способ выплавки же леза называется .сыродутным способом. Для придания железным изделиям твердости .их подвергали За. калке или цементации (прокаливанию в костном угле в целях обугли роживання). С распространением железа значительная часть человечества вступила в последнюю эпоху первобытной истории, которую Ф. Энгельс .называл эпохой «железного меча, а вместе с тем железного плуга и топора».1 Распространение железных орудий труда оказало сильное влияние на развитие земледелия, а также на такие отрасли хозяйства, как скотоводство, охоту, рыболовство. Появление в начале железного века та- ких орудий труда, как топор, пила, напильник, клещи, щипцы и т. п сыграло важнейшую роль в обработке дерева, камня, цветных металлов, кости и др. и способствовало отделению ремесла от сельского хозяйства н развитию домостроения и средств передвижения. С распространением железа происходили крупные сдвиги в развитии Производительных сил, способствовавших глубоким изменениям в области производственных отношений и общественного устройства в целом. В эпоху железного века общество разделяется на классы, появляется рабовладение, возникают классовые рабовладельческие государства. На территории СССР железо впервые появилось в Закавказье. Древнейшие изделия из железа в Советском Союзе были найдены в могильнике Кызел-Ванк на берегу р. Араке и в погребениях начала 1-го тысячелетия до н. э. Впоследствии железная металлургия быстро распространилась среди племен Закавказья и Средней Азии, послужив одной из важнейших предпосылок распада первобытнообщинного строя и сложения древнейших в СССР государственных образований. Уже в течение VIII—VI вв. до н. э. металлургия железа стала известна по всей современной территории СССР, за исключением северных и восточных районов. Наибольшего расцвета металлургия железа достигла в V—IV вв. до н. э. у скифских племен, обитавших в Северном Причерноморье. Об этом свидетельствуют многочисленные остатки железоделательного и кузнечного промыслов, найденные на Каменском городиШе близ Никополя. Однако в строительное дело железо внедрялось медленно и в течение нескольких веков применялось только для второстепенных Дета лей, как-го: скоб, закрепов, штырей, пиропов и других элементов, Дл изготовления которых требовалось небольшое количество металла. Первые примеры применения железа в крупных строительных дета лях обнаружены в Индии, где в Дели была найдена колонна, относ щаяся к III в. до н. э. Колонна высотой 8 ж и весом 6 т была сделан^ из кованых железных листов. Из других крупных сооружений, выпо- ценных из железа, заслуживает внимания 13-этажная пагода, построй ная в Китае в X в. н. э. „ В средние века железо начали применять как в качестве затЯ*йХ цилиндрических кирпичных сводов и арок, так и в качестве кольце" ■ связей, укладываемых в пятах купольных сводов. В России затя# 1 Ф. Энгельс, Происхождение семьи, частной собственности и государства. 'у сто. 168.
.первые 'были применены в 1158 г, в сводах Успенского собора в г. Владимире- В течение долгого времени чугун, получаемый вместе с железом в вИЛьных печах и ямах, не находил применения и выбрасывался как ?' к И лишь в конце XII и начале XIII вв. обратили внимание на его ^годность к отливкам, но вошел он в строительные конструкции спу- ^-я пять столетий после своего появления. "' Заводское производство чугуна и железа в России началось в 1632 г., когда Андрей Виниус построил четыре железоделательных за- зода на Р- Тулице близ г. Тулы. Затем были построены заводы в Туль- -чой и Рязанской губерниях и Олоиецком крае. Общая производительность всех русских заводов в 1674 г. достигала 150 тыс. пудов B400 г). Большой скачок в развитии металлургии произошел в эпоху Петра I, когда было развернуто строительство металлургических заводов на Урале. Характерно, что уже в 1737 г. только на Урале работало около 40 заводов и почти столько же строилось или было запроектировано. Развитие металлургии способствовало развитию металлических конструкций, история которых охватывает следующие три периода: Первый период — с момента появления в строительстве металлических конструкций (XVIII в.) до середины XIX в. В это время металлические конструкции выполнялись из чугуна или из чугунных и железных элементов. Лишь в последние 50—60 лет этого периода начали появляться конструкции, полностью сделанные из железа. Отличительная черта этого периода состоит в том, что соединение отдельных частей конструкций осуществлялось на болтах или кузнечным способом. В первый период металлические конструкции -в строительстве не получили массового распространения, так как металлургическая промышленность еще не выпускала металла в достаточном количестве, а кричное железо не имело высоких механических свойств. Второй период — со второй половины XIX в. до начала первой мировой войны. Этот период характеризуется бурным развитием железнодорожного и водного транспорта, развитием металлургической и машиностроительной промышленности, а также обширным гражданским строительством. Все это вызвало необходимость появления и развития многочисленных металлических конструкций и систем для устройства мостовых пролетных строений, станционных устройств, крупных цехов и заводов, ангаров, резервуаров, различного рода покрытий и перекрытий и т. п. Большие успехи в этот период были достигнуты в области строи- тельной механики, которая давала возможность теоретически определять прочность достаточно сложных сооружений. Основным способом соединения отдельных элементов конструкций в этот период являлась клепка, полностью 'вытеснившая кузнечный способ соединения. Третий пер/иод — после Великой Октябрьской социалистиче- Ской революции и окончания первой мировой войны. Этот период от.ме- /гегся широким внедрением электросварки для соединения отдельных элементов конструкций, улучшением механических свойств стали, даль- Нейщим развитием строительной механики, увеличением промышленного и гражданского строительства с применением металлических кон- тРукций и появлением новых видов конструкций и систем. Особенно большие успехи в области проектирования, изготовления р Монтажа металлических конструкций были достигнуты в Советском
Глава первая РАЗВИТИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ С XVIII ДО СЕРЕДИНЫ XIX ВЕКА § 1. СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ИЗ ЧУГУНА И ИЗ ЧУГУНА И ЖЕЛЕЗА Толчок, данный петровскими реформами развитию металлургу ской промышленности, оживил последнюю ,и создал необходимые прел' посылки для дальнейшего развития технологии ее производства. Чугунолитейные заводы, созданные в начале XVIII в., постепенно совершенствовали технологию производства и увеличивали размер» выплавки чугуна. Наряду с удовлетворением потребностей военного дела заводы могли уже снабжать чугуном и другие отрасли промышленности, в том числе и строительную. Первые конструкции из чугуна в России были применены на Невьян- ском заводе, на Урале, в 1725 г. для устройства перекрытия дозорной башни высотой 57,5 м. Конструкции были выполнены в виде чугунных балок сечением 190X140 мм, усиленных снизу железными полосами. Усиление (армирование) чугунных балок свидетельствует о том, что строители, применяя чугун, знали хорошую сопротивляемость его на сжатие и плохую — на растяжение. Из других конструкций, выполненных в России из чугуна во второй половине XVIII в., следует отметить мостик у здания доменного цеха Златоустинского завода пролетом 7,0 м. Фермы этого мостика, отлитые из чугуна, состояли из верхнего горизонтального и нижнего криволинейного поясов, соединенных между собой кольцами различных размеров, поставленных о.дно к другому вплотную. Такая схема ферм впоследствии неоднократно применялась как у нас, так .и за рубежом. Постепенно чугун начал применяться в более ответственных строительных конструкциях, конкурируя со сварочным железом, так как из него легко было отливать любые конструктивные элементы, даже крупных размеров. Кроме того, чугунные конструкции благодаря меньшему количеству трудовых затрат на их изготовление были экономичнее железных. В 60-х годах XIX в., когда были изобретены новые способы выплавки стали в бессемеровских конверторах и мартеновских печах, дававшие возможность получать ковкий металл в огромных для того времени размерах, применение чугуна в металлических конструкциях стало резко сокращаться. Из наиболее выдающихся сооружений того времени, выполненных из чугуна за рубежом, можно отметить: арочный мост пролетом 30,6 м через р. Северн (Англия), построенный в 1777—1779 гг., арочный мост через р. Уир около Вермута, пролетом 72 м, сооруженный в 1779 г., первый чугунный мост на континенте Европы, построенный че' рез р. Стригау (Силезия) у Лоасана в 1794 г. и перекрытие хлебног^ амбара в Париже в виде ребристого купола диаметром 38,86 м, с0 оруженного в 1811 г. по проекту Белланже и Брюнэ. В Петербурге в начале XIX в. архитектором Гестом было построен несколько чугунных арочных мостов в .виде сплошных сводов, сложен ных из пустотелых клиньев, сболченных между собой. КонструкИИ^ мостов была очень проста в изготовлении и представляла собой *е сткую систему. Из гражданских сооружений этого времени, выполненных из ЧУ
Перекрытие театра в Париже. Перекрытие театра в Париже вы- чцено из чугуна и железа в 1786 г. Виктором Луи. Оно представ- •0"т собой сложную систему, состоящую 'Лкосами и из рыбообразных балок, поде из арок с растяжками и подвешенных в трех точках по :эолету к аркам. ПерекРытие зрительного зала и сцены Алексаноринского театра в 1 тербуРге'1- Перекрытие над зрительным залом (рис. 1), выполнен- из чугунных отливок и железных поковок, состоит из трех частей, Й°сположенных одна над другой: нижняя часть в виде решетчатых чу- ^х арок шролетом 21 ж, состоящих из трех дуг каждая и соединен- Рис. 1. Перекрытие над зрительным залом б. Александринского театра в Петербурге; арх. К. Росси, ииж. М. Е. Кларк "ых радиально расположенными стержнями, поддерживает плафон зрительного зала и пол декорационной мастерской; средняя часть, состоящая из полигональных чугунных ферм пролетом 22 м, перекрывает декорационную мастерскую; фермы опираются на кирпичные стены и поддерживаются в пролете двумя подкосами; верхняя часть в виде железных решетчатых с чугунными стойками арок, очерченных по дуге 0кРужности, имеет пролет 30 ж и поддерживает стропильные .прямолинейные ноги, на которых расположена кровля. Перекрытие над сценой, также выполненное из чугунных огливсхк Железных поковок, состоит из двух частей (рис. 2), расположенных ^Дна иад другой. Верхняя часть перекрытия над сценой сделана аналогично верхней части перекрытия над зрительным залом. Нижняя часть, Одерживающая колосниковую решетку и механизмы сцены, состоит з чугунных консолей с подкосами, на которых установлены треуголь- bie чугунные стропильные фермы пролетом 10,76 м, перекрывающие Р^нюю часть пространства над сценой. Интересно отметить, что сечения отдельных стержней конструкции проектированы с большим знанием дела. Так, например, верхние ^Яса и сжатые раскосы треугольных ферм над сценой сделаны кресто- сечения, а стержни нижних поясов, работающих на изгиб и растя- 1 Ныне Академический театр драмы им. А. С. Пушкина.
жеиие, отлиты в виде двутавровых балок, усиленных железными еами, расположенными близ нижних полок двутавров. : Поскольку опыта в проектировании и строительстве столь больщо по- пролету и сложного по конструкции перекрытия театра в то врр,Г° не было, то возникли сомнения в прочности запроектированного соо^* жения. Эти обстоятельства заставили приостановить строительство создать специальную комиссию из сведущих лиц для оценки сделя" hoiu проекта перекрытия театра. Председатель комиссии П. Д, Бд,"" дал о проекте отрицательный отзыв и предложил свой проект перекрыти6" Развернувшиеся в связи с этим опоры закончились принятием первой чального проекта конструкции, разработанного Росси и Кларком, ноЭ" обязательство'М предварительного испытания на заводе пробной Рис. 2. Перекрытие над сценой б. Александрийского театра в Петербурге кой каждой решетчатой арки. Арки испытывались на деревянном срубе нагрузкой в 2 500 пудов (около 41 т). Каждый член комиссии обязан был после испытания выбить на арке свою личную печать, для чего был» специально изготовлены штампы. После испытания пробной нагрузкой арки перевозились с завода на место установки. Испытания арок, по-видимому, были первыми испытаниями пробной нагрузкой готовых металлических конструкций. Установка послеД' них стропильных конструкций была закончена 26 декабря 1831 г., а открытие театра состоялось 31 августа 1832 г. Прочность конструкции перекрытия театра, вызвавшая сомнения при ее осуществлении, подтверждена более чем 130-летним ее существованием. Московские Триумфальные ворота в Петербурге. Ворота сооружены в 1830—1834 гг. в честь победы русских войск над Персией A829) Турцией A831) архитектором В. П. Стасовым. Они выполнены из ЧУ^ гуна, железа и меди в виде двойного шестиколонного портика ДоР^я ского ордера (рис. 3, а). Общая высота их составляет 25, длина 36,27 ^ ширина 8,53 м. Колонны, отлитые из чугуна, установлены в два ряДа' капители колонн выбиты из листов меди толщиною 3 мм чеканной раб^ ты; стропила и второстепенные части конструкции изготовлены из леза. В одной из колонн (рис. 3, б) устроена винтовая лестница Д^ подъема в япх.итпав.нпр гтпекпы ир "■■
Л > -... 4s£»-— «^--- -ii. .1 : :fMf и • hi is :ifi Рис. З Московские триумфальные ворота в Петербурге; арх. В. П. Стасов,
.V В 1936 т. при реконструкции Международного (ныне Москощ. ского) 'Проспекта ворота были ра. зобраны, а в 1958—1960 гг. вновь восстановлены на прежнем месте При этом около 25% конструк| гивных элементов, погибших во время Великой Отечественной войны, были заменены новыми Поверка ворот .на устойчивость при давлении ветра с уче. том конструкции колонн, каждая из которых сделана из семи отдельных пустотелых барабанов, свободно поставленных один на другой, вследствие замены чугунных плит архитрава (толщиной 25,4 мм) более легкими стальными листами (толщиной 8 мм), показала недостаточную величину коэффициента устойчивости. По предложению Н. Н. Аи- стова, в системе портика ворот были устроены поперечные жесткие рамы (рис. 3, в). С этой целью в фундаменте под каждыми двумя колоннами в поперечном направлении были устроены железобетонные прогоны, а сверху колонн уложены двутавровые сварные балки. Внутри каждой колонны пропущены четыре тяжа диаметром 57 мм, прикрепленных внизу к железобетонным прогонам, а вверху к двутавровым бал- I. Тяжам дано предварительное натяжение .после чего две парные колонны, железобетонный прогон в фундаменте и двутавровая балка в архитраве образовали замкнутую прямоугольную жесткую раму (рис. 3,6). Тяжи были установлены во всех колоннах, за исключением одной, в которой помещается винтовая лестница. Таким способом устроено пять жестких замкнутых рам и одна полурама, .которые и обеспечивают общую устойчивость портика ворот. Восстановление Московских триумфальных ворот велось по проекту 9-й реставрационной мастерской Ленпроекта под руководством архитекторов И. Г. Капцюга и Е. Н. Петровой, инженера М. А. Юношева, при участии архитектора М. М. Налимовой и консультации Н. Н. Аистова. Купол Исаакиевского собора в Петербурге. К наиболее значительным и прогрессивным конструкциям, выполненным из чугуна и железа, принадлежит конструкция купола Исаакиевского собора, сооруженного по проекту О. Монферрана в 1818—1858 гг. В отличие от схемы покрЫ' тия купола собора Св. Павла в Лондоне, состоящего из наружного к"' нического и внутреннего сферического сводов, Монферран в целях со3' • дания более долговечного, легкого и дешевого купола предложил конЯ" ческую и сферическую часть покрытия диаметром 22,15 м, имеющую %■ Рис. 3. Московские Триумфальные ворота в Петербурге; арх. В. П. Стасов, инж. М. Е. Кларк в—устройство поперечных жестких рам в портике ворот при их восстановлении; / железобетонный прогои; 2 -двутавровая стальная балка; 3—тяжи с предварительным натяжением
сйовании общие опоры, сделать .из 24 чугунных ребер, располагаемых в °, vine конической и сферической части покрытия. Ребра составлены из '■сдельных косяков (рис. 4) двутаврового поперечного сечения, имеющих в стенках овальные отверстия. Косяки соединены между собой болями Чугунное кольцо, поддерживаемое ребрами сферической части, «оедйнено чугунными косяками с ребрами конической части. Все ребра !;оединены между собой горизонтальными чугунными кольцами из отдельных плит. Промежутки между чугунными ребрами конической и сферической масти покрытия заполнялись кладкой из глшшных горшков (голосников) слегка конической формы, которые являлись хорошим отеплителем купола, улучшали акустику и в то же .время 'были значительно легче обычной кирпичной кладки. Наружный медный золоченый купол поддерживается 48 криволинейными железными ребрами, соединенными с конической частью покрытия посредством железных стержней, образующих треугольные системы. На верхней части конического покрытия установлен фонарь, каркас которого сделан также из чугунных элементов и обшит медью. Постройка купола была закончена в 1842 г. Система купола Исаакиевского собора является оригинальной прогрессивной конструкцией, смело сочетающей инженерное решение с архитектурной композицией. Хрустальный дворец в Лондоне. Одним из замечательных и оригинальных сооружений, -выполненных из чугуна и железа за рубежам, является Хрустальный дворец, сооружение которого было приурочено к всемирной выставке, состоявшейся в Лондоне в 1851 г. К этому времени в Англии произошла промышленная революция, начавшаяся в последней трети XVIII в. в текстильном производстве, где ручной труд постепенно заменялся машинным благодаря изобретению ткацких и прядильных машин. Затем она стала распространяться на тяжелую.индустрию, особенно после изобретения паровой машины. Паровая машина вскоре стала использоваться на транспорте; появился первый пароход, а затем и первый паровоз. Сильно развилось машиностроение, и к середине ^1Х в. капиталистическая промышленность уже имела настолько большие достижения, что возникла идея устройства международной выставки, на которой можно было бы продемонстрировать успехи производства. Предметами и изделиями для показа на выставке были намечены: Невозможные паровые машины, заменяющие труд человека, локомо- гИвы, корабельные паровые машины, новые сельскохозяйственные ору- Дия, мостовые сооружения, железнодорожные вагоны, химические то- ВаРы, часы, различные приборы, текстильные изделия и многие другие аРедметы, появившиеся в промышленности за годы, предшествовавшие выставке, и составлявшие гордость растущей индустрии капитализма. На всемирной выставке, экспонирующей достижения капиталистиче- Ск°й^-промышленности, главное здание ее должно было представлять р°бой новое слово в строительном искусстве, должно было дать но- ые конструктивные решения и отвечать духу новизны, пронизывающему Се содержание выставки. Для проведения конкурса на составление проекта главного здания Ь|ставки"была организована комиссия, которая в программе поставила Реди .других вопросов следующие требования: покрыть возможно боль- 2 ее пространство с наименьшими издержками; .принять меры, чтобы ■Чание составляло одно целое сооружение, -и сохранить по возможности еРевья Гайд-парка, в котором предполагалось возвести здание.
Рис. 4. Купол Исаакисвского собора в Петербурге, разрез;'. арх. Монферран О—ОбшИЙ ЧИП- б ИНТРП1.ОГ. irniir-rnvmiira ir..r,n-«
y Хрустальный дворец на Всемирной выставке в Л ^r в Гайд -арке: тРаисепта дворца;
Рис. 5. Хрустальный дворец на Всемирной выставке в Лондоне в Гайд-ларке; проект Джозефа Пэкстона е—разрез по трансепту дворца На конкурс было представлено 240 проектов, однако ви один из них не удовлетворил поставленным условиям. И лишь 241-й проект, представленный садоводом Джозефом Пэ>кстоном, специализировавшимся на постройках оранжерей, удовлетворил комиссию, так как он обеспечивал все условия конкурса и позволял в случае надобности быстро разобрать сооружение. Главное здание выставки заняло в Гайд-ларке огромную площадь в 69 тыс. м2, простираясь в длину на 563 и в ширину на 124,5 м. Оно состояло из пяти продольных нефов (рис. 5,а); средний неф шириной 36,6 м имел высоту 20,7 м; по периметру этого нефа располагались трехэтажные галереи; соседние нефы, примыкающие с двух сторон к среднему нефу на высоту двух этажей, имели ширину по 22 и высоту 12,8Л крайние одноэтажные нефы имели ширину также по 22 м, но высоту 6,7 м. Торцовая стена здания четко обрисовывала своими уступами пять нефов, расположенных внутри здания. Посредине здания продольные нефы прерывались поперечным нефй* (трансептом) шириной 22 и высотой 32,9 м, перекрытым щитиндри1^' ским остекленным сводом, образуемым отдельными арками (рис. о, в)- Общая длина трансепта по его оси равна 139 м. Все здание представляло собой выдающееся инженерное соорУ* ние, возведенное из чугуна, железа и стекла. В этом здании, по-види^ му, впервые была полностью применена модульная система планиров и стандартизированы отдельные детали конструкции. Модуль Ра'ссТй. новки колонн в продольном и поперечном направлениях был принят0Д наковый и равнялся 7,33 м. Для получения более крупных пролетов, й ^ пример .нефов, принимались кратные 7,33 м размеры в 14,66 и 21,9»^' что хорошо сочеталось с шагом колонн в окружающих «ефы лереях. -
Все колонны и балки пролетом до 7,33 м были сделаны из чугуна; для перекрытия больших пролетов применены фермы с перекрестной .решеткой, сделанные из уголков и полосового железа. Все фермы пролетом 7,33 й 14,66 м были сделаны одной высоты — 0,915 м, что облегчало установку горизонтальных связей по всей длине здания. В вертикальных плоскостях в каждом этаже галерей располагались вертикальные связи ме- ^ду колоннами, создававшие продольную и поперечную жесткость здания (рис. 5,е). Чугунные балки и железные фермы перед укладкой их на места подвергались испытанию пробной нагрузкой, осуществляемой гидравлическими домкратами. Балки самых .малых размеров, предназначенные для поддержания кровли, испытывались пробной нагрузкой в9г, а балки, поддерживающие галереи,—15 т. Цилиндрическое покрытие трансепта и покрытие фермами всего здания поддерживали остекление, .выполненное в виде треугольных складок, при наклоне граней под углом 20° к плоскости основания. Для предохранения стекол от града они были покрыты холстом. Поверхность остекления имела огромную площадь, равную 81 тыс.ж2, которая намного превышала площадь, занимаемую зданием. Это и послужило поводом для того, чтобы дать название главному выставочному зданию — «Хрустальный дворец». Строительство Хрустального дворца было осуществлено менее чем за 6 месяцев, что по тому времени являлось весьма коротким сроком. К основным факторам, способствовавшим быстрому сооружению дворца, могут быть отнесены следующие: модульная система планировки зда.ния; стандартность элементов конструкции и их соединений; механизация работ с применением новейших по тому времени подъемных механизмов; монтаж конструкций укрупненными элементами, например подъем спаренных арок, и т. п. (рис. 5,6). В 1853 г. Хрустальный дворец был разобрал и перевезен в южное предместье Лондона Сиденхем, где вновь был собран, при этом некоторые его размеры и конструкция отдельных частей были несколько изменены. В 1936 г. в результате взрыва газа и вызванного им пожара дворец обрушился м сгорел, превратившись в груду развалин из железа, чу- гУиа и расплавленного стекла. Сооружение Хрустального дворца сыграло большую роль в деле развития строительства из металла. В этом здании впервые в строительной практике была осуществлена грандиозная по тому времени конструкция, сделанная целиком из чугуна и железа, .показавшая полную возможность осуществления несущих конструкций из металла без применения кирпича и камня. § 2. КОНСТРУКЦИИ ИЗ КОВКОГО ЖЕЛЕЗА' На протяжении длительного времени конструкции из ковкового железа не находили должного применения, что обусловливалось весьма примитивной техникой его производства и более высокой стоимостью По сравнению с чугуном. Кроме того, изготовление конструкций из же- леза требовало значительно большей затраты труда и более высокой квалификации рабочих, чем при изготовлении их из чугуна. Первая строительная конструкция, полностью сделанная из железа, "Ь)ла применена во Франции в 1785 г. для устройства покрытия одного 1 Ковким железом называлось в отличие от чугуна сварочное и пудлинговое железо.
■из домов Булонь. Конструкция была выполнена в виде шпренгельныу ферм пролетом 6,5 м. Изооретение в Англии Генри Кортом пудлинговой печи давало воз- можность увеличить выпуск сварочного железа, но все же его мехацц. веские свойства были невысоки. Генри Корт использовал отражатель ную пламенную печь, изобретенную Ровенсоном в начале XVII в. ДПя передела чугуна эта печь была использована в 1766 г. братьями Кре недж, но технически она была далеко несовершенна. В 1784 г. Геку, Корт усовершенствовал печь, для чего в поде отражательной печи бы'пя сделана впадина, в которой собирался расплавленный металл. Этот металл энергично перемешивался железными ломиками в виде весен причем углерод выгорал за счет окислительных газов атмосферы печи'и на дне впадины собирался большой ком сварочного железа, который вынимался из печи и подвергался проковке. Отражательная пламенная печь давала возможность расплавлять чугун, не перемешивая его с топливом, так как топливо сжигалось в одном отделении печи на колосниках, а чугун расплавлялся в соседнем отделении печи во впадине на поду. В этой впадине образовывалась лужа (puddle) из расплавленного металла, и этот процесс получил название пудлингования. Параллельно с изысканием-способов увеличения выплавки железа производились и поиски способов его проката, в результате которых в Англии появились станы для проката тонкого листового A769), затем круглого, квадратного и полосового железа. Изобретение проката железа значительно облегчило лрименение его в конструкциях. Однако профили проката давали малоэкономичные сечения стержней, вызывавшие излишние затраты металла. Особенно невыгодно было применение круглого, квадратного или полосового железа в сжатых стержнях ферм. А между тем бурное развитие машиностроения, судостроения, а затем железнодорожного транспорта предъявляли металлургической промышленности новые требования на увеличение выплавки железа, повышение его качества и увеличение ассортимента проката. В связи с этим производились дальнейшие исследования в области изыскания более рационального распределения металла по сечению, что привело к созданию станов для проката углового, таврового и зетового железа (Англия—1819—1820), рельсов (Англия—1832) и, наконец, двутавров и швеллеров( Франция—1849). Увеличение выплавки железа и ассортимента проката создало благоприятные условия для широкого применения металлических конструкций в промышленном и гражданском строительстве. Применение железных конструкций в России в первой половине XIX в. получило значительное распространение, конечно, в тех пределах, которые допускала ее сравнительно слабо развитая металлургическая промышленность. Требования, предъявляемые к производству металлических конструкций, заставляли искать все новые и новые решения. Среди строителей того времени находились многие архитекторы, инженеры и дрУгне специалисты, которые осуществляли в своих работах новые технические идеи и дали ряд оригинальных конструкций, из которых заслужи* вают внимания следующие: Купол Казанского собора в Петербурге. Купол собора являете первой в Петербурге пространственной системой значительных разМе^ ров, выполненной из ковкого железа. Он спроектирован и построен автором проекта Казанского собора архитектором А. Н. ВоровихиныМ s 1801—1811 гг. m Л
Кулол диаметром 17,7 м (рис. 6, а) состоит из двух рядов железных gep. Наружный ряд имеет 88 ребер, сделанных из железных полос, 'ечеНием 70X15 мм и 32 ребра —из полос 120X15 мм, а внутренний ед_-из 32 ребер, сделанных из полос сечением 70X15 мм. Оба ряда Ябер в основани.и купола имеют общее опорное кольцо, .выше которого "L начинагот расходиться один ;: другого и расстояние между Г«и по оси .купола достигает :д д В верхней части 'купола ■}г ряда ребер соединены между .,бой подкосами. Полосы, из ко- ■фЫХ сделаны ребра, расположены в вертикальных плоскостях ^соединены между собой отрез- ;;аМИ из таких же полос, образующих в плане кольца. Соединение -ебер купола с элементами кольца сделано болтами (рис. 6,6). Соединение полос по длине ipe- оер выполнено внахлестку при помощи болтов или клиньев (рис. 6,в). Клинья в горячем состоянии вставлялись в проушины голос и расклинивались, что являлось прообразом заклепок, ::оявившихся позже. Купол поддерживает шар с крестом, а также люстру, тяж для которой пропущен через круглые отверстия двух кирпичных куполов, расположенных ниже железного купола. Проектирование и строительство купола осуществлялось без статического расчета, так как в тот период строительной механики стержневых систем еще яе существовало. Сечения ребер «Узола подбирались по интуиции. Следует отметить, что купол существует уже более 150 лет и на- •х°Дится в хорошем состоянии. Пр J"W1 Казанского собора в егербурге, если не считать не- Рис. 6. Купол Казанского собора в Петербурге; арх. А. Н. Воронихин о—разрез; б—деталь соединения ребер купола с кольцом; в—деталь соединения ребер купола по длине с помощью клиньев (прообраз заклепок); / -кольцо 70X15 мм; 2 -ребра C2 шт.) сечением 70Х15 мм; 3 -ребра (96 шт. сечением 70Х Х15 мм н 32 шт- сечением 120X15 мм); 4—кольцо из трех стержней сечением 40X40 мм; .5—ребра A6 шт.) сечением 70X15 мм; 6- стержень H0X XH0 см, составленный из полосового железа; 7—восемь стоек сечением 70X15 мм; 8-ребра C2 шт.) сечением ШХ15 мм-. В -кольцо из двух сечением 40Х10 мм; 10- -подкосы C2 шт.) сечением 70Х 15 мм .р ПОКРЫТИЙ к церквей и колоколен в виде ИвКа°8ИЦ' напРимер колокольни «овкпатВеЛИКОГо в Московск°м Кремле, явился -первым куполом из *иго железа значительных размеров. а рубежом первый купол из ковкого железа, диаметром 13,75 м, соо 1828 Мй б р , р , сооружен в 1828 г. над хорами Майнцского собора в Германии. *Рочные стропильные фермы. Арочиые стропильные фермы, приме- й ДЛЯ УстР°йства покрытия одного из цехов Гороблагодатного за- т на УРале- пролетом 16,6о м и покрытия цеха Верхне-Салдинского °да также на Урале, пролетом 34,05 м (рис. 7) имеют один и тот Иетопмя гтп ительной техники
же характер, но разнятся тем, что в 'последнем покрытия отсутса затяжки. Рис. 7. Арочная стропильная ферма 'над цехом Верхие-Салдииского завода Фермы цеха Верхне-Салдинского завода состоят из уголков, изогнутых по дуге окружности, представляющих собой нижний пояс, и из прямолинейных уголков, являющихся верхним поясом, несущим кровлю В третях пролета верхний и нижний пояса сходятся и накладываются Узел В Узел F -- J3,00 Рис. 8. Арочиая стропильная ферма иад эллингом судостроительного завода в Петербурге. Пролет 26 м един на другой, соединяясь вместе. Пояса связаны между собой ^фокальными планками шириной около 20 см, расположенными межДУ ^ рой и точкой схода поясов. Стропильные фермы расставлены оД#а : другой на расстоянии 2,5 м и развязаны металлическими стержням*-^
Фермы цеха Верхне-Салд>ин>ского завода представляли собой сме- lVio попытку перекрытия столь большого пролета арочной системой 'минимальной толщины. Такая система, если и могла воспринимать вертикальную симметричную нагрузку без особых деформаций, то при односторонней нагрузке, например от снега, безусловно, была малолеткой и должна была сильно деформироваться. Очевидно, вследствие -ого недостатка подобные конструкции встречались очень редко. Иная конструктивная система была применена для покрытия эллинга (•«достроительного завода в Петербурге в 1830 г. Эта система имела пролет 26 м и представляла собой сочетание арки с фермой (рис. 8). ц отлитие от покрытия цеха Верхне-Салдинского завода, верхний пояс ч этом покрытии отодвинут от арки и пространство между верхним поясом и аркой заполнено стержнями решетки, напоминающими современные фермы, что придало системе необходимую жесткость при односторонней нагрузке. Кроме указанной решетки, в ферме были поставлены три тяжа с натяжными муфтами (талрепами). Верхние пояса ферм сделаны из полосового железа, а стойки и •эаскосы решетки — из стержней квадратного сечения. Арочный нижний пояс составлен из нескольких полос, соединенных заклепками, поставленными в три ряда, в один общий пакет.1 Фермы расставлены через 3 м. Связи жесткости в плоскостях верхних поясов отсутствовали,, а устойчивость всей системы покрытия осуществлялась путем соединения всех арок между собой коваными стержнями, идущими параллельно продольной оси здания в 11 ниток, и заделки концов таких же стержней, расположенных между первой аркой и фронтоном, в массивную кирпичную кладку последнего. В начале пятидесятых гадов XX в. это покрытие было разобрано- и заменено современными стропильными фермами. Приведенные конструкции покрытий на Гороблагодатском, Верхне- Салдинском и судостроительном в Петербурге заводах представляли интересные для того времени попытки перекрытия значительных пролетов. Купола Троицкого собора в Петербурге. Четыре малых барабана Троицкого ' собора, построенного в 1827—1835 гг. архитектором- В. П. Стасовым, были покрыты железными куполами, конструкции которых представляли собой оригинальную систему, составленную из. многочисленных стержней (рис. 9,а и 9,6 — левая половина). Диаметр купола в основании равен 11,55 м, а высота его (до верхнего соединительного кольца)—8,02 м. Каждый купол состоит из 64 криволинейных железных ребер по- |1еречным сечением 70X15 мм, соединенных между собой 18 горизон- Та*1ьными кольцами из полосового железа сечением 50x5 мм. Вверху Все ребра посредством вилок соединены с общим кольцом из квадрат- НОго железа сечением 60X60 мм, на которое опирается барабанчик,. с°стоящий из 24 ребер, увенчанный малой главкой. Внизу купол имеет- ^плотное кольцо из квадратного железа поперечным сечением 5°Х5О мм. Внутри купола по его оси на отметке, примерно равной 2/з высоты Ровного купола, помещена чугунная литая цилиндрическая деталь, восемью вертикальными ребрами, имеющими по высоте три ОТВер- ^Я В кяжлпм прппр RnwnVT ЭТОЙ аетаЛИ В BOPhvm пятаялшнк п.пп- в каждом ребре. Вокруг этой детали в восьми радиальных плоскостях расположены 24 тяжа, по три тяжа в каждой плоскости, из. ■°торых 8 направлены от детали наклонно книзу и заделаны в кир- 21- Эти заклепки, по-видимому, были первыми заклепками, появившимися в Росснн..
л Рнс. 9. Купол Троицкого собора в Петербурге, ащ. В. П, Стасов а—внд сбоку; б—план
■// Рис. 9. Купол Тронц- кого собора в Петербурге; арх. В. П. Сга- сов е—детали 1Йч!ЮЙ кладке пазух купольного свода, в расположены в горизонтальной плоскости и соединяют де- 'ГаЛЬ с ребрами купола « 8 направлены от детали 'а"клонно кверху, соединяя последнюю с верхним ольиом. Эта система тяжей предназначается для „\,"идания каркасу купола необходимой жесткости ^радиальных направлениях; в тангенциальном ^правлении жесткость создавалась кровлей купола. В Великую Отечественную войну три .купола |3 четырех пострадали: один из них был совершен- ,0 разрушен прямым попаданием артиллерийского снаряда, два других сильно деформиро- зались от действия взрывной волны, причем все ребра эти.х куполов вышли .из вертикальных плоскостей. Купола при разрушении скрутились вокруг своих .вертикальных осей. Эта деформация куполов вполне закономерна, так как система тяжей, если и обеспечивала их устойчивость в радиальных плоскостях, то она не могла противодействовать скручиванию 'куполов вокруг вертикальных осей, жесткость же кровли купола оказалась недостаточной. В 1952 г. купола были восстановлены,1 внутри каждого купола возведены восьмигранные решетчатые трехъярусные усеченные пирамиды из угол- коз, доходившие нижними основаниями до опорных колец куполов, а верхними — до верхнего соединительного кольца (р.ис. 9, а и 9,6 — правая половина). Криволинейные ребра куполов соединялись с пирамидами посредством горизонтальных фермочек, расположенных по высоте в двух местах против колец пирамид. Такая же система была выполнена и в четвертом сохранившемся куполе. Металлические конструкции Зимнего дворца в Петербурге. После пожара в 1837 г. было решено перекрытия Зимнего дворца «ад большой Церковью, пролетом в свету 12,9 л (рис 10), Георгиевским тронным залом, пролетом 21,3 м (рис. 11), и Белы.м залом, пролетом 20 м, выполнить из несгораемого материала — железа. Перекрытия обоих залов и большой церкви были выполнены в виде Двух самостоятельных конструкций; одной — несущей кровлю и другой — поддерживающей потолок. Стропильные фермы, несущие кровлю, представляли собой оригинальную систему, впервые появившуюся в строительной практике. Фермы над церковью (рис. 10) состояли из двух простых перевер- нУтых шпренгелей, соединенных в общую стропильную систему. Фермы Чад Георгиевским залом (рис. 11), имеющим больший пролет, также с°стояли из двух перевернутых, но более сложных шпренгелей, соединенных в аналогичную общую систему. Пояса ферм делались из полосо- вого железа шириной 7,62 см, поставленного на ребро; в растянутых Сгержнях полосы иногда располагались плашмя. Стойки и раскосы решеток шпренгелей, образующих фермы, делались из круглого железа. Связи жесткости в плоскостях верхних поясов отсутствовали, а фер- ^ы соединялись между собой на уровне верхних и нижних поясов лишь 1 Работы по восстановлению куполов проводились Специальными научно-реставра- Чионными производственными мастерскими по проекту инж. Д. И. Грекова, при кон- сУльтации Н. Н. Аистова.
круглыми стержнями; по коньковому узлу соединение осуществлялось посредством полосы. Полоса и круглые стержни заделывались в кирпичную кладку торцовых стен. Работы по "восстановлению 3>имнего дворца были выполнены под руководством архитектора В. П. Стасова при участии М. Е. Кларка в течение 15 месяцев. Схема покрытий залов и церкви Зимнего дворца -прочно вошла в •строительное дело, просуществовав в промышленных сооружениях до начала XX в., а в перекрытиях гражданских зданий она применяется *[ до настоящего времени. ■/ Рис. 10. Перекрытие над большой церковью Зимнего дворца в Петербурге; арх. В. П. Стасов, ииж. М. Е. Кларк Спустя 1 '/2—2 года после сооружения этих ферм французский инженер К. Полонсо предложил фермы, представляющие собой смешанную дерево-металлическую систему, выполненную по схеме ферм Зимнего дворца. Эти фермы имели пролет 8,4 м и были применены для устройства навесов на железной дороге Париж — Версаль. На авторство этой системы претендуют и немецкие исследователи. Так, М. Ферстер считает, что такая ферма была одновременно предложена Вигма-ном. и предлагает называть ее фермой «Вигман— Полонсо».1 Для поддержания потолочного перекрытия под стропильными феР" мами устраивались шпренгели, представляющие собой оригинальную конструкцию. Шпренгели над Георгиевским залом, пролетом в свету 21,3 и высотой 1,8 м, состоят из верхнего пояса (рис. 11,6), изогнутого вверх с выносом на 30 см, и нижнего — также изогнутого вверх, но с выносом на 15 см. Между этими поясами расположена арка из двух смежных полос, изогнутая по дуге меньшего радиуса и имеющая вынос на 1,7 м. Арка начинается от опорных узлов нижнего пояса и подходит к верхнему поясу посредине пролета. Пояса и арка скреплены меЖДУ собой специальными хомутами. Описание ферм Зимнего дворца сделано корпуса горных инженеров подпоручик Ольховским в Горном журнале за 1839 г. № 10; описание ферм Полонсо помешу в журнале Revue generate de L'Architecture et des Travaux Publics", 1940 г., л-j журнале сто. 27—32.
.:—: —1 Рис 11 Перекрытие иад Георгиевским залом Зимнего дворца в Петербурге о—общий вид- б—шпренгелн для поддержания потолка над Георгиевским залом Зимнего дворца; е--Детали шпреигелей
Верхний пояс сделан из шести полос размерами 7,62X1,27 мм, „ ставленных крестом (рис. 11, в) и схваченных вместе хомутами, р ставленными по длине пояса через 50 см. Нижний пояс сделан из " таких же полос, но поставленных тавром с горизонтальной п внизу. Эти полосы также скреплены хомутами, расположенными 1 м. Для более плотного обхватывания хомутами полос между заложены треугольные чугунные вкладыши. Между верхним и .нижним поясами, в зазоре между двумя щ,, полосами арки, пропущена цепь, закрепленная .по концам на опорах верхнего пояса и опускающаяся до нижнего пояса посредине лролета Между верхним поясом и цепью поставлены распорные болты, верхние концы которых соединены шарнирно с хомутами верхнего пояса, а нижние, имеющие винтовые нарезки, проходят через гайки, упирающиеся в узлы цепи (рис. 11,6). Подвинчивая гайки, можно натянуть цепь д0 желаемого состояния и этим поддержать верхний пояс. Рис. 12. Полигональные фермы для поддержания потолка большой церкви Зимнего дворца Интересно отметить, что во времена создания этих ферм в строительной механике еще не знали о наличии/ в балках главных сжимающих и главных растягивающих напряжений, но конструкторы, считая эти системы за сквозные балки, интуитивно чувствовали необходимость устройства цепи — для восприятия растягивающих усилий и арки для восприятия сжимающих усилий. Кривые арки и цепи, хотя и не отвечают вполне траекториям главных напряжений, но все же они ^начи- тельно улучшают работу всей балки и создают конструкцию, работающую слитно. После испытания пробной нагрузкой шпренгели ставились 9Я место и между нижними поясами устраивались сводики из кирпичны пустотелых горшков( голосников), а между верхними поясами делалас известковая смазка по коробам из листового железа. Значительный интерес представляют собой фермы для поддер» ния потолочного перекрытия большой церкви Зимнего дворца (рис. ^ Фермы имеют полигональное очертание верхнего пояса, состоящего двух полос сечением 7,62x1,27 ям, расположенных в вертикаль^ плоскости и примкнутых продольными кромками одна к другой; пол ^ соединены хомутами через 53—60 см. Нижний пояс прямолинейны составлен из таких же двух полос, поставленных на ребро одна другой и также соединенных хомутами. Верхний и нижний пояса динены стойками в виде хомутов из ■полос, которые около веРхиемЫх нижнего поясов схвачены скобами. В четырехугольниках, образуе-^ поясами а стойками, помещены раскосы, сделанные из одиночны. ^ лос. На опорных узлах верхний и нижний пояса заведены в чугун башмаки. йс Полигональные фермы перед установкой на место подвергались^ пытанию пробной нагрузкой в таком же порядке, как и шпренгель фермы.
Для теоретического вычисления несущей способности фермы пользовались появившейся незадолго до того формулой Навье, которук* преобразовали в следующий вид: *£4 г„е р—вся равномерно распределенная нагрузка на фер(му; /? — допускаемое напряжение; /,— расчетный пролет фермы; J —..момент инерции верхнего и нижнего (поясов фермы относительно их общей нейтральной оси; z — расстояние от нейтральной оси до наиболее удаленного волокна сечения. По 1-1 Рис. 13. Эллиптические балки из тонкого листового железа в Зимнем дворце а—вид сбоку; б—разрез по /—/ Никаких попыток определения усилий в раскосах и стой- ■ ках фермы не производилось, что объясняется отсутствием в те времена разработанной теории расчета стержневых плоских систем. Оригинальной конструкцией явились эллиптические балки из тонкого листового железа, примененные во второстепенных помещениях Зимнего дворца.1 Длина этих балок колебалась от 3,43 до 15,38 ж, а высота — от 53 до 62 см. Эллиптические балки (рис. 13) состоят из двух вертикальных листов толщиной по 0,8 мм и двух листов такой же толщины, изогнутых по дуге окружности. Стенка балки .и изогнутые листы посредине высоты через 45 см по длине балки соединены болтами с постановкой распорных трубочек из листового железа. Верхние и нижние кромки •"истов соединены при помощи уголков. Посредине пролета число •"истов в балке увеличивалось вдвое. В продольном направлении балки иМели форму дуги с выносом 0,018/ (где /—пролет балки). Перед сборкой балки листы и уголки красились масляной краской; концы ба- л°к закрывались листами железа, обертывались смоленым войлоком и вставлялись в чугунные муфты. Эллиптические балки явились первым примером применения тонко- листовых конструкций. Теоретическое определение несущей способности их производилось по формуле Навье: о = —j— с учетам работы как °сновной части балки, так и боковых изогнутых листов. Перед укладкой на место балдей иопытывались под нагрузкой 1,48 т на 1 пог. м. 1 Эллиптические балки предложены арх. В. П. Стасовым и конструктивно разра- Опта..,., „i,w \\ F КЛЯТЖО .
Металлические конструкции, примененные для устройства перекпь. тий в Зимнем дворце, а также перекрытий промышленных и общео венных зданий, выполненных в течение первых четырех десятилети XIX в., явились новым прогрессивным шагом в истории развития строь тельной техники в России. О достижениях русских инженеров в области развития металлических конструкций французский исследователь Экк, посетивший Ро, сию в конце 30-х годов XIX в. и ознакомившийся с конструкциями и чугуна и железа, возведенными в Петербурге, Колпине и на Урале, трактате о применении железа, чугуна и листового железа писал: «Д^ должны сознаться, что французская промышленность не является ин^ циатором этого рода конструкций, которые очень рациональны, та как совмещают условия прочности и экономичности: описанные злрр многие примеры показывают, как смело и разнообразно применяют^ йовые формы. Эта страна открыла совсем новую науку, которая будуч распространена иностранным народом, заслуживает нашей благодаь носта . . . Мы не колеблясь поэтому отводим .несколько глав IV част нашей книги ряду примеров конструкций исключительно из желез;, чугуна и листового железа, выполненных в различных губерниях Pol сии».1 Высказывание Экка является признанием ведущей роли русски строителей в создании новых видов конструкций из железа. В 1847 г. по той же схеме покрытия, примененного в Зимнем дворц* были выполнены многочисленные фермы (более 1 000 штук) пролето- 19 м для покрытия хлебных амбаров на Калашниковских складах в П*- тербурге, что в масштабах того времени являлось крупным технически?, достижением. Глава вторая РАЗВИТИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ СО ВТОРОЙ [ ПОЛОВИНЫ XIX ВЕКА ДО ПЕРВОЙ МИРОВОЙ ВОЙНЫ Во второй половине XIX в. капитализм в странах Европы и Америк окончательно завоевал свои позиции; раньше всего он развился в Af глии, затем во Франции, Германии, Соединенных Штатах Америки : наконец, в России. В условиях капиталистического строя промышленность стала соспе доточиваться в руках крупных капиталистов, действующих единоличн «ли объединяющихся в группы в виде трестов, концернов, картеле различных обществ. Возникли монополии, контролирующие целые расли хозяйства. Мелкая промышленность поглощалась крупной; межд. монополиями шла борьба за захват отдельных отраслей прамышле» ности и т. д. Указанные обстоятельства сказывались и на развитии металлич- ских конструкций, которые, находясь в зависимости от металлургич^ окой промышленности, должны были ориентироваться на. ее дости-ж' ния.
g третьей четверти XIX в. в металлургической промышленности цН за другим появились три новых способа выплавки стали: Бессе- " ера A855), Мартена A865) и Томаса A878), которые в основном раз- М шили проблему выпуска ее в промышленных масштабах. В дальнейшем усовершенствование выплавки стали шло по линии увеличения & змеров плавильных печей, изыскания легирующих добавок, улучшаю- Р ,х механические и антикоррозийные свойства стали, механизации шо11еСса выплавки и по другим направлениям. К этому времени были озДанЫ специальные прокатные станы, что дало возможность .получать сазНообразный сортамент прокатных .профилей. Однако этого было недостаточно для прогресса в области металли-. ческих конструкций; необходимо было уметь рассчитывать сложные конструкции, находить усилия в отдельных элементах конструкций, определять в них напряжения и вычислять деформации. Без этого дальнейшее развитие металлических конструкций было немыслимо. Слабое развитие строительной механики заставляло многие вопросы выбора геометрических схем .конструкций, подбора сечений некоторых элементов и т. д. во многих случаях решать приближенно, а иногда интуитивно. В особо ответственных конструкциях, например при соору- . жении покрытий над зданиями б. Александринского театра и Зимнего дворца в Петербурге, .при .постройке Хрустального дворца в Лондоне и ■вдругих случаях, прибегали к испытанию конструкций пробной нагрузкой, что давало возможность делать заключения о пригодности и целесообразности исследуемых систем. Интенсивное развитие строительства и отдельных конструкций способствовало успешному развитию строительной механики, в области которой в этот период были достигнуты большие успехи. Многие вопросы строительной мехалики были разрешены на основе задач, выдвинутых проектированием и строительством металлических конструкций, и в свою очередь многие строительные конструкции лоябились (после теоретических исследований и разработок. В первой половине XIX в. большой вклад в строительную механику внесли Л. Навье, Г. Мозлей, С. Пуассон, Б. Сен-Венан, а также Г. Ламе "Б. Клапейрон, работавшиеib Петербурге в Институте инженеров путей сообщения. Л. Навье обобщил ©опросы, связанные с теорией изгиба балок, отбросил бывшие до него ошибочные толкования механизма изгиба и дал свою стройную теорию определения нормальных напряжений при изгибе. Наряду-с вопросами изгиба балок он разработал первую теорию Расчета висячих мостов, получившую в свое время широкое распространение. Г. Мозлей дал первую теорию расчета арочных мостов. Б. Кла- еирон вывел уравнение трех моментов, которое значительно упростило ' етодику расчета многопролетных балок. „Графическими и графоаналитическими вопросами .расчета конструк- ии и сооружений занимались Д. Максвелл, Л. Кремона. К. Кульман, ■^иттер, Г. Циммерман и многие другие. И. Шведлер внес .предложение при расчете ферм принимать узловые Синения за идеальные шарниры, а пояса ферм составленными из 3Резпых в узлах стержней. Он дал метод расчета [пространственных кРЫтий в'виде куполов. ч 3- Винклер 'и Г. Мюллер-Бреслау ввели в расчеты конструкций на движную нагрузку «инфлюентные линии», что значительно упростило счетцу1О технику. 1 Теоретические положения, выдвинутые Д. Максвеллом, Е. Бетти, '■ Кастильяно. О. Мором и другими ученым.и, распространенные на
332 Глава вторая. Развитие металлических конструкций со второй поличины л/л сложные конструкции, дали возможность в XX в. разрешить проблем расчета статически неопределимых систем. У Большой вклад в развитие строительной механики внесли русски ученые и инженеры и особенно Д. И. Журавский, Н. А. Белелюбскцй6 Ф. С. Ясинский, В. Л. Кирстичев, Л. Д. Проскуряков, Г. Е. Пауке!!' В. Г. Шухов и другие. . р> Д. И. Журавский впервые разработал теорию расчета стержневы- однопролетных и неразрезных ферм, .опередив в этом .вопросе на н* сколько лет К- Кульмана; вывел формулу скалывающих напряжений njn» изгибе балок и определил вид траекторий главных напряжений в стенке балки. Многие свои теоретические выводы Журавский сопровождав остроумными экспериментальными исследованиями на моделях конструкций. Н. А. Белелюбский — крупный ученый, вице-трезвдент и один из инициаторов создания международного общества по испытанию материалов; инициатор и участник создания первого Русского нормального метрического сортамента фасонного железа. Белелюбский улучшил конструкцию мостовых ферм, применив в них многораскосную решетку, и ввел в мостостроение вместо сварочного литое железо A883—1887)' ранее, чем оно стало 'Применяться в других странах, что дало возможность увеличить надежность сооружений и уменьшить их .стоимость. По его проектам построено большое количество мостов, наиболее крупным из которых является Сызранский мост через р. Волгу A879). Ф. С. Ясинский — один из создателей современной теории расчета сжатых стержней на устойчивость; автор оригинальных конструкций промышленных цехов, из которых большое распространение получила трехпролетная система, состоящая из двух однопролетных ферм с консолями, двух качающихся стоек и трехшарнирной арки фонаря, перекрывающего средний пролет. Он был автором проекта .первого в России покрытия трехшарнирными арками над станционными .путями в г. Гатчине. Л. Д. Проскуряков—'крупный ученый в области мостостроения и металлических конструкций; развил теорию о наивыгоднейшем очертании сквозных металлических ферм и ввел у нас современную треугольную решетку ферм. За проект Енисейского мост A896), непревзойденного по легкости конструкций, был удостоен золотой медали на Всемирной парижской выставке в 1900 г. § 1. КОНСТРУКЦИИ ГРАЖДАНСКОГО И ПРОМЫШЛЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ ИЗ ЖЕЛЕЗА И СТАЛИ Из металлических конструкций, выполненных во второй половин XIX и начале XX вв. из железа и стали, заслуживают внимания: Шпиль Петропавловского собора в Петербурге. Шпиль собора пред ставляет собой сложное инженерное сооружение (рис. 14) 'выС?Тоа 48,5 м, а вместе с яблоком и фигурой — 56,43 м. Общая высота собор вместе^со шпилем от уровня земли составляет 121,92 м. , Проектирование шпиля было поручено Д. И. Жура-вскому, котор • было составлено семь вариантов железных конструкций; пять из f показаны на рис. 14, ж. Шестой, вариант представлял собой сллоШ'"ел трубу с горизонтальными ребрами, а седьмой являлся повтореВ^е, системы второго варианта, но усиленной внутри шпиля связями, п щепными в вертикальных меридиональных плоскостях. После тщательного анализа был выбран второй вариант,
а) Рис. 14. Шпиль Петропавловского собора в Петербурге; инж. Д. И. Журавский а- вертикальный разрез; б—варианты конструкций
I-I Л-к деталь Рис. 14. Шпиль Петропавловского собора в Петербурге; инж. Д. И. Журавский в—разрез по /—/; г—деталь Б; б—разрез по //—//; е—деталь А: ж—разрез по Ill—Ill колец и крестовых диагональных связей в 'Плоскостях поверхности лира- миды. Ребра составлены из двух уголков, расположенных тавром и соединенных между собой болтами. Стыки уголков по длине делались в шахматном порядке .посредине длины смежного уголка. По высоте шпиля расположены 39 колец, расстояние между которыми колеблется от 2,84 до 0,60 м. Нижние 'кольца сделаны из уголков, а 12 верхних колец — из полосового железа. Раскосы между ребрами и кольцами шпиля изготовлялись из полосового железа с откованными <по концам лапами для более удобного соединения стержней в узлах конструкции- До уровня между 13 'и 14 кольцами идет винтовая лестнида диаметром 1,42 м. Выше подъем осуществляется снаружи нтиля .по скобам; Д-1Я •выхода наружу устроен люк. Шпиль прихвачен к <колоколь'не восемью анкерами диаметром 6 см. пропущенными внутрь кирпичной кладки от опорного кольца шпиля н глубину до 15 -и и восемью дополнительными открытыми связями, ра^с положенными внутри колокольни. Эти связи, сделанные из полосовО' железа сечением 8,89x2,54 см, верхними концами крепились к ребра- шпиля между вторым и третьим кольиами, а внизу посредством хомут захватывали двутавровые клепаные балки .высотой 0,73 м. Балки, заД ланные концами в кирпичную кладку стен колокольни на 18 м ни^ основания шпиля, создавали надежное закрепление связей. л. Анкера и открытые связи рассчитывались раздельно с таким пр^ положением, что если анкера, заделанные .в стены, с течением
^ржавеют и выйдут из строя, то открытые связи смогут удерживать ^Пиль от опрокидывания при ветре. Поскольку в то время расчет стержневых пространственных систем еще не был разработан, то шпиль под ветровой нагрузкой рассчитывался приближенным методом как консольная балка, заделанная одним конном- Все конструктивные элементы шпиля были изготовлены и предварительно собраны на Камско-Воткинском железоделательном заводе, затем азобраны и .перевезены в Петербург. ^й >Ц ■«* ■'.•■ =!V. > '■' ./■ .: .-■ ..-■'*' "■ ;■:-,-■*>-* • |i ■> v Рис. 15. Купол над церковью Екатерининского дворца в Царском Селе (ныне г. Пушкин); инж. Г. Е. Паукер Сборка шпиля на месте продолжалась немного более одного месяца и закончилась ib начале сентября 1858 г. Для ускорения работ верхняя Часть шпиля была собрана на земле, затем поднята на высоту шести ярусов и установлена в проектное положение. Правильность возведения '"пиля проверялась точным теодолитом. В целях предосторожности от возникновения пожара вся конструкция шпиля была собрана на болтах. Клепаные балки для закрепления» ^Крытых связей были изготовлены на заводе и в готовом виде достав- ^е на место установки.
■Сооружение шпиля на высоте .свыше 120 м, общий вес которого рав 207,4 т, представляло ino тому времени сложную инженерную зада1," успешное решение которой свидетельствует о .достаточно высокг/' уровне развития строительной техники и хорошей организации рабо" Купол над церковью Екатерининского дворца в Царском селе (ныч г. Пушкин). Купол представляет собой новую оригинальную стержневую конструкцию, разработанную и осуществленную русским инженесгГ Г. Е. Паукером в 1863—1865" гг. (рис" 15). V В соответствии с замыслом архитектора .купол выполнен в виде сомк нутого свода, несущего пять барабанов с главками: один .в центре четыре по ребрам свода. Металлическая конструкция купола является каркасом, несущим на себе внутреннюю и наружную архитектурную обработку покрытия. Каркас купола состоит из четырех .полуарок, нижними концами покоящихся на опорных плитах, лежащих на кирпичных стенках а вверху упирающихся в вершины четырехугольной рамы. Каждая полуарка состоит из тяти звеньев, сделанных из парных «полос. По длине звена полосы соединены между собой болтами с распорными трубками и в первых двух звеньях между полосами имеются еще крестовые связи, сделанные из .полосового железа. Звенья полуарок соединены между собой болтовыми шарнирами. Между <полуа;рками .помещены фермы с параллельными поясами, расположенными в вертикальных и горизонтальных плоскостях, 'Образуя решетчатую складчатую систему. Каркас купола в плане представляет квадрат с размерами сторон 11,13 м и высотой 20,33 м. Все соединения раскосов и стержней нижних поясов ферм шарнирные. Горизонтальные фермы в опорных панелях соединены между собой 'косыми стержнями, образуя в плане замкнутые четырехсторонние жесткие решетчатые рамы. Для придания жесткости угловым барабанам поставлены связи из круглых стержней, (расположенные в вертикальных плоскостях стенок через одну .панель и в виде перевернутой восьмигранной пирамиды с вершиной, укрепленной к четвертому снизу шарнирному узлу полу арки. Средний барабан также снабжен связями жесткости, расположенными в .плоскостях стенок и внутри барабана. Вес купола 73,8 т, а вместе с башнями и главками 134,7 т. Определение усилий в стержнях ферм производилось по способу Кульмана, незадолго до этого опубликованному в печати. Опыт применения складчатой решетчатой конструкции при сооружении купола над церковью Нкатерининокого дворца на несколько десятилетий опередил зарубежных инженеров. Купола системы Шведлера. Если появление таких сооружений, как шпиль над Петропавловским собором или купол с .пятью главками на. церковью Екатерининского дворца, было вызвано чисто архитектурным требованиями, то сооружение куполов Шведлера, названных по имен^ их изобретателя шведлеровскими, отвечало требованиям производств экономики. Первый купол Шведлера, сооруженный в Берлине над га гольдерным зданием в 1863 г., имел диаметр 30,91 и высоту 3,86 -«• ^ При наполнении газгольдера газом колокол и телескопы его п0ДНиТ маются вверх. Высота здания, в котором помещен газгольдер, зави от наивысшего .положения колокола при его подъеме и от внутренне габарита ■покрытия. Если здание газгольдера покрыть куцолом Шв лера, стержни которого расположены по его поверхности и никаких ДР> гих стержней внутри ограждаемого объема не имеется, то стены здан ^ можно сделать на несколько метров ниже, чем при покрытии того * здания радиальными фермами с нижними горизонтальными тюясаМ ■
З дает экономию средств на сооружение здания газгольдера, а также к0номию при его эксплуатации, учитывая значительное уменьшение сХлаЖДающих 'Поверхностей за счет уменьшения высоты стен. Распространению куполов Швидлера способствовал также и ряд других преимуществ, из которых можно указать на более легкий вес купола по сравнению с другими конструкциями из радиальных ферм, на простоту и быстроту его .монтажа и, наконец, на четкую расчетную схему, давшую возможность просто определять усилия в его стержнях. Эти достоинства купола Шведлера привели к широкому применению еГ0 для покрытий не только зданий газгольдеров, но и зданий других назиачений, имеющих .в плане форму круга или правильного многоугольника, как-то: паровозных депо, цирков, шанорам, выставочных залов, складов и т. 'П. При этом диаметры куполов Шведлера постепенно увеличивались. Так, если диаметр купола, сооруженного на газовом заводе в Гельвоге в 1865 г., был равен 40,79 м, то диаметр купола над газгольдером в Вене, .построенном ,в 1874—1875 гг., равнялся 64,52 м. Купола Шведлера нашли применение во многих странах Европы и Америки. В России они применялись на газовых заводах, в покрытиях цирков и панорам. Купол цирка Чинизелли, построенный в Петербурге (ныне Госцирк), имеет иролет 48,0 м (рис. 16). Он состоит из 32 решетчатых ребер и пяти колец, образующих четыре яруса. В трех нижних ярусах в каждой панели расположены диагональные раскосы из круглых стержней. В верхнем ярусе ребра через одно .раздваиваются, образуя треугольную решетку. Купол, за исключением робер нижнего яруса и опорного кольца, которое заранее было уложено на стенах цирка «а проектной отметке, монтировался на невысоких подмостях внизу зрительного зала. Против каждого ребра купола были установлены леса, на которых поместили 32 подъемных устройства по системе ленточного ^подъемника. Подъем купола на высоту 30 м продолжался три дня. После подъема его На проектную отметку были поставлены недостающие части ребер первого яруса и диагональные раскосы. Вес всего купола равнялся 196 т B7,1 кг/м2 горизонтальной проекции), а вес поднимаемой части — 165 т. Интересно отметить, что центральная часть купола отделилась от подмостей в то время, когда концы ребер были подняты на 7,6 см, т. е. ча величину, являющуюся величиной .прогиба купола под действием собственного веса. Успешное сооружение купола Шведлера над .зданием цирка показало, что строительная техника России в то время могла хорошо справляться с выполнением сложных инженерных сооружений. Покрытие выставочного зала Сельскохозяйственного музея в Петер- Урге. Выставочный зал, открытый в 1879 г., состоял из трех обширных Помещений, расположенных в плане .по форме .красного креста (рис. 17). Укрытие зала было .выполнено арочными фермами с затяжками Фис. 17, б) пролетом 30,48 м. Арки с вылетом 7,7 м расставлены на расстоянии 2,74 м одна от другой и соединены между собой пятью продольными решетчатыми балками. Отсутствие связей компенсировалось Плотным настилом из досок толщиной 6,3 см, прихваченных болтами непосредственно к полкам уголков верхнего пояса арок. В 1918 ,г. под нагрузкой снега, превышавшей в два с лишним раза °рмативную, .покрытие над частью А (рис. 17, а) обрушилось.1 Обру- ение произошло вследствие продольного изгиба из плоскости арки 1 Нагрузка от снега доходила в среднем до 227 кг/л2.
Рис. 16. Купол над цирком Чинизелли (ныне Госцнрк) в Петербурге; арх. В. А. Квнель
перекрыты новыми ной ее части, расположенной в пределах оконной .распалубки крыши. \; этом .месте кровля огибала распалубки, проходя на некотором рас- оЯции от арок (рис. 17,6), и части арок на участках между опорным -ЮМ и первой продольной решетчатой балкой, будучи не связанными Г* сплошным дощатым настилом болтами, как на остальном протяже- С.°и работали в виде .плоских фермочек, сжатых в продольном наэтрав- Н нии. Участок арки в этом месте выгнулся из плоскости арки и .повлек Л собой обрушение .всего .покрытия. 3 "в дальнейшем арки над частью зала А были фермами, а над частями зала В и С — усилены. Случай аварии арочного покрытия лобзал, чт0 проектировщики и конструк- торы в т° время еще не умели правильно избираться в значении связей жесткости ■ а если .и в металлических конструкциях, ставили их, то делали это без достаточного анализа их работы и назначения. Рамные конструкции зданий Сенного рынка в Петербурге. В начале 80-х годов XIX в. было принято решение о постройке рынка на Сенной плошади в Петербурге. После конкурса проектирование и .троительство рынка было поручено архи- гектору И. С. Китнеру, получившему первую премию. Согласно проекту рынок •остоял из четырех корпусов, три из которых 'были покрыты металлическими ре- По I-I 6) 6 и 30. to rs f Рис. 17. Выставочный. зал Сельскохозяйственного музея в Петербурге; арх. И. С. Китнер инж. С. Б. Лукашевич а—план; б—арочные фермы над выставочным залом Шетчагым.и жесткими рамами пролетом в осях 23.6, высотой 9,0 и шагом 13-25 м (рис. 18,о). Рамы представляли собой спаренные решетчатые системы, расставленные на расстоянии 0,76 м одна от другой и соединенные решеткой Из Уголков. Монтаж .первой рамы проводился на подмостях, а остальные ^мы собирались полностью на земле и в .готовом виде поднимались в вертикальное положение .посредством трех лебедок и полиспастов, прикопленных к ранее поднятым рамам (рис. 18,6). При монтаже примет '•Яли-еь падающие шевры, до определенного .положения изменявший Управление сил, передававшихся от полиспастов на рамы. Вес всех металлических частей первого корпуса, включая боковые Павильоиы, чугунные переплеты и крышу из гофрированного железа^ вставлял 965 т.
В 1939 г. при реконструкции Сенной площади (ныне площади рыночные .корпуса были разобраны и перенесены на другое место. Рамные конструкции применялись в России для устройства Пес крытий промышленных и общественных зданий. Т^к, в 1881 г. рамн конструкция была применена для перекрытия .кузнечной мастерСк^ Металлического завода в Петербурге, а в 1882 г. — одного из павиль°" нов художественно-промышленной выставки в Москве. ' °" Рис. 18. Рамная решетчатая конструкция зданий рынка на Сенной площади в Петербурге; арх. И. С. Китнер, ннж. Г. Е. Паукер и О. Е. Крель я—поперечный разрез; б—монтаж рамных конструкций Одним из первых сооружений, в котором были применены жестки решетчатые рамы (пролетом 35 и высотой 25 м), является галерея М шин на Парижской выставке 1878 г. Башня Эйфеля. Во второй половине XIX в. в зарубежных страну как и в России, в промышленном строительстве преобладали сравн ^ тельно небольшие здания с пролетами незначительной величин ^ И только отдельные здания, например выставочные залы, дебаркаД^Р
гшшгпгугт Рис. 19. Башня Эйфеля на Всемирной выставке в Париже о—общий вид; б—монтаж конструкций крытые рынки, вокзалы и др., в .погоне за установлением своего род рекордов и зачастую преследуя чисто коммерческие цели, имели orpov ные пролеты и высоту. К этому времени промышленность в капиталистических странах лол*- чила большое развитие, особенно металлургия и машиностроение, .. также судостроение, мостостроение и другие отрасли тяжелой и легко: индустрии. Капитализм на этой выставке показывал последние достижения Н' только в виде машин, паровозов, станков и других изделий тяжелой ; легкой промышленности; экспонатами служили также сооружения f здания самой выставки, демонстрируя достижения строительной те> ники, в том числе и техники строительства металлических конструкцик «Гвоздем» выставки явилась Эйфелева башня высотой 300 м, а вместе с флагштоком — 312,275 м (рис. 19, а). Помещенная у входа на Mai- сово поле, башня заменила для выставки триумфальную арку. Башн: построена по проекту известного в то время инженера Густава Эйфель прославившегося проектом и строительством Гарабитского •виaдvк; общей длиной 564 м, имеющего средний арочный пролет 165 и высот 124 м. В 1884 г., когда было принято решение об устройстве Всемирно* выставки в 1889 г., Эйфель представил проект башни высотой 300 *■ который вначале был признан неосуществимым, бесполезным и безой*- судным. Однако Эйфель сумел доказать реальность своего проекта добился решения на его осуществление- Работы по строительству башни, которыми руководил автор п0^ екта — Эйфель, велись весьма интенсивно. Так, земляные работы г' устройству основания башни были начаты в конце января 1887 г. каменная кладка фундаментов была закончена в конце июня того года. Сборка металлического строения началась в июле 1887 г., и v*4' в середине октября того же года опоры башни были смонтированы "' высоту 30,5 м. Башня внизу имеет четыре наклонных пилона, состоящих из че1^ рех поясов, соединенных между собой решетками. Пояса раздвипУЯ
дин от другого на 12,94 м. Каждый пояс опирается на самостоятельный Л;-Ндамент посредством специального башмака и опорных плит и прикачен к последнему болтами, шропущенными в кладку на глубину 5 м. таким образом, гася башня стоит на 16 фундаментах. Пояса наклонены к горизонту под углом 54°, что заставило вести чонтаж пилонов только до такой высоты, пока эти части могли самостоятельно сохранять устойчивость. Теоретически эта граница определялась в 25 м, практически же пилоны были смонтированы на высоту 30,5 я, вследствие чего крайние фундаментные болты стали работать яа'растяжение. Затем пилоны башни были .подперты специальными подмостями в виде бревенчатых четырехгранных пирамид, поставленных под три 'пояса каждого пилона; всего было поставлено двенадцать пирамидальных подмостей (рис. 19,6), которые располагались на свайных основаниях, специально устроенных для этой цели. Пирамидальные подмости подпирали пилоны башни через особые металлические кронштейны, временно укрепленные к поясам. Между вершинами подмостей и .кронштейнами были установлены гидравлические домкраты, которыми регулировали положение пилонов. С помощью пирамидальных подмостей пилоны были собраны до отметки нижнего пояса поперечных ферм первого яруса, т. е. до 50 м. Для сборки ферм первого яруса между пилонами были установлены дополнительные подмости в азиде .призматической решетчатой системы с кронштейнами (рис. 19,6). На этих подмостях были установлены средние части поперечных ферм, а боковые части ферм, примыкающие клилонам,собирались навесной сборкой. Для регулирования взаимного расположения смыкаемых частей башни, кроме домкратов, расположенных на пирамидальных подмостях^ каждая опорная часть пилона устраивалась с пустотой, в которую вставлялись гидравлические домкраты подъемной силой в 3 350 т каждый. Такие до^мкраты могли устанавливаться под каждым пилоном в четырех точках. С .помощью этих приспособлений выправлялись незначительные погрешности в постановке частей, обнаруживаемые во время монтажа. ■ Отдельные части башни изготовлялись на заводе. Подача элементов конструкции к месту сборки .пилонов производилась специальными кранами на салазках, грузоподъемностью 15,25 г; кран передвигался каждый раз на расстояние до 2,4 м по наклонному пилону. На каждом пилоне устанавливалось по одному крану, которыми пользовались для монтажа на высоту до 152,4 м. Поскольку выше второго яруса четыре Наклонных пилона сливаются в четырехгранную пирамиду, то вместо ''етырех подъемных кранов пришлось оставить два, изменив их кон- СтРУкцию. Для подачи частей конструкции были дополнительно установлены *Ри паровых крана: один на площадке 1-го яруса, второй на площадке "Го яруса и третий на площадке с отметкой 196 м. Отсюда части подымались кранами, установленными на верхней части собираемой кон- с*Рукции. 30 марта 1889 г. .сооружение башни было закончено, а 31 марта она Ь1Ла передана в ведение администрации выставки. Строительство башни Эйфеля, включая земляные работы и устрой- ство фундаментов, длилось 2 года 2 месяца. Постройка башни Эйфеля, хотя и была выполнена с рекламными ЦЗДями и служила главным образом для получения прибыли (к концу ^ставки сбор от входной платы на башню уже покрыл все расходы по ее постройке, достигшие 5 млн. франков), тем не менее ее сооружение
явилось поучительным .примером продуманности и организованное? всего строительного процесса. При проектировании башни были учтет* ■все мельчайшие детали конструкции и предусмотрены все возможно^' монтажа, разработаны специальные краны для подъема элементов ^0} струкций и приспособления для регулировки частей башни при ' замыкании. х Постройка башни доказала, что изготовление отдельных ее элемен тов на заводе может быть выполнено с такой точностью, что на Мест сборки конструкции не возникает необходимости в переделках. В этой части постройка башни Эйфеля оказала благотворное влияние на даль нейшее развитие сборных металлических конструкций. Трехшарнирные арочные покрытия за рубежом В .последней четверти XIX в. в .промышленных, выставочных и других сооружениях начали применяться трехшарнирные арочные покрытия. К наиболее значительным .из таких сооружений могут быть отнесены: Дворец машин на Всемирной парижской выставке 1889 г. и здание Отдела мануфактуры на Всемирной колумбийской выставке в Чикаго 1893 г. и др. Дворец машин .представлял собой самое большое в то время по про лету сооружение, .перекрывающее огромную .площадь выставочного помещения размерами 421X145 м. Авторами его проекта были архитектор М. Дютер и инженер М. Контансэн. Дворец машин по ширине разделялся на три пролета: главный зал шириной 115 м1 и две галереи шириной по 15 м. Глазмый зал был лере- ■крыт двадцатью пологими трехшарнирными арками, имеющими расстояние между центрами опорных шарниров 110,6 и высоту от пола до оси промежуточного шарнира 45 м (рис. 20,а); расстояние между торцовыми арками и смежными равнялось 25,3, между двумя средними — 26,4, а между остальными шестнадцатью арками—по 21,5 м. Арки решетчатые, спаренные; высота поперечного сечения их в верхней части — 3 000 и в вертикальной — 3 700 мм; расстояние между косынками спаренных арок 540 мм, а наибольшая ширина общего пояса, состоящего из пакета листов, доходит до 900 мм. Промежуточные арки весили wo 196, а торцовые, которые в отличяе от промежуточных были сплошными, по 240 т. Вес металлических час-, тей крыши, как-то: прогонов, балок и т. п., составлял 2 356, а вес всей металлической конструкции, без боковых пристроек — 6 364 т. Кровля на ширину 91 м состояла из. желобчатых стеклянных матовых плит, защищавших от действия прямых солнечных лучей и дававших мягкое освещение внутри выставочного зала. По концам здания были устроены остекленные торцовые стены, дававшие дополнительное освещение помещения. Ввиду сжатых сроков строительства монтаж конструкций был лорУ" чен двум строительным товариществам — «Fives Lille» и «Cail et С », которым предстояло смонтировать по десяти трехшарнирных арок с всеми прогонами и балками. Каждое строительное товарищество решало ароцесс по-своему. Первое из них монтировало арку, разделенную на части примерно одинаковых размеров: две изогнутые и две почти пР мые. По длине здания были уложены три рельсовых пути, по которы- двигались три деревянных помоста раскосной системы (рис. 20,6). р 1 Между наружными кромками опорных частей.
части арок вращением вокруг опорных шарниров с .внешней сто- приводиЯись в проектное положение и удерживались в нем опи- на крайние подмости. Средние части .поднимались одновременно вых и центральных помостов и после подъема в проектное поло- - „не склепывались с ранее установленными боковыми частями арох. f Ятаж Десяти арок с продольными и поперечными балками и покры- ■JJ,°eM кровли занял 208 дней. *) Рис. 20. Дворец машин на Всемирной выставке в Париже; арх. М. Дютер, инж. М. Конттансэн -поперечный разрез; б—монтаж конструкций строительным товариществом Fives Line строитель ное приняло иной метод монтажа. ! ™ рмьсовым путям вдмь оси здания. Арки поднимались
иа подмости отдельными -небольшими частями, не превышающими „ весу 3 г. ° Склепка этих частей между собой производилась на подмостях Монтаж арок ао второму способу был несколько проще, но он norpeg0" вал более сложных и дорогих подмостей. Монтаж по второму способа занял на 25 дней меньше времени, чем по первому. * Постройка всего здания, начиная от забивки свай под фундаменты E июня 1887 г.) до окончательной отделки всего сооружения (выставк открыта в апреле 1889 г.), шотребовала менее двух лет. Учитывая гран8 диозность сооружения и отсутствие опыта по монтажу большепролет" ных конструкций, следует признать, что организация работ была на должной высоте и строители успешно справились со своими задачами. Здание Отдела мануфактуры на всемирной выставке в Чикаго названной Колумбийской в связи с исполнившимся тогда четырехсотлетием открытия Колумбом Америки. Средняя часть здания была покрыта трехшарнирными решетчатыми металлическими арками пролетом 112,16 (расстояние между центрами опорных шарниров) и высотой 62,29 .« (рис. 21), расставленными по длине здания через 15,24 м. Общая длина здания достигала 386,74 м. Металлическая конструкция здания Отдела мануфактуры была более сложной 'по сравнению со зданием Дворца машин, так как крыша по концам перекрываемого пространства образовывала вальмы, что значительно затруднило конструирование и монтаж системы. Монтаж арок производился с помощью передвижных подмостей, состоящих из трех башен, соединенных между собой решетчатыми фермами, распорками и раскосными тяжами (рис. 21). Подмости передвигались вдоль оси главного зала по восьми рельсовым путям. На отметке 40,86 м в средней части подмостей возвышалась неподвижная квадратная в плане башня высотой 27 м, снабженная четырьмя стрелами по угловым стойкам (чикагские стрелы) и двумя консольными балками с полиспастами на концах. По обе стороны этой башни на отметке 40,86 м на подмостях были уложены рельсовые пути, по которым двигались две квадратные башни, оборудованные четырьмя жесткими дерриками каждая. На внешних стойках крайних башен были укреплены по две чикагские стрелы (всего восемь стрел). Ширина подмостей у основания равнялась 24,4 м, что позволяло с помощью указанных башен, стрел, полиспастов, приводимых в действие паровыми лебедками, монтировать <по частям сразу две арки и соединять их между собой решетчатыми прогонами и связями, создавая геометрически неизменяемую систему. Для перестановки подмостей один ярус верхней части 27-метровой башни разбирался, после чего лодмости могли пройти под арками на новую .позицию. Монтаж трехшарнирных арок здания Отдела мануфактуры на Колумбийской выставке и монтаж арок Дворца машин на Парижско выставке были выполнены на передвижных подмостях различных сие те.м, что являлось прогрессивным методом и отвечало уровню механй зации того времени. В конце XIX в. тр«хшарни.рные арочные покрытия несколько мень ших пролетов применялись и з других странах Европы и Америки, й которых заслуживают внимания: покрытие одного из вокзалов 3Ke^e ной дороги Филадельфия—Ридинг пролетом 78,94 и высотой 26, A893—1895 гг.); покрытие вокзала Пенсильванской железной
о^ ii llaSi! я >,га s о
в Филадельфии пролетом 94,18 м A894—1895); трехпролетное покрц тие перронов Центрального вокзала Альтштадт в Дрездене средни' пролетом 59,0, высотой 28,65 м A895—1898) и другие. н Купольные покрытия за рубежом В последней четверти XIX и в начале XX вв. в Европе и Америк кроме куполов Шведлера, было построено значительное количество к*' полов, выполненных в виде плоских ферм «ли арок, расположении в радиальных направлениях перекрываемого многоугольного или ква * ратного в плане здания. К наиболее значительным из таких конструк ций могут быть отнесены: ротонда в Вене диаметром 104,78 и высотой 82,0 м, .построенная в 1873 г.; купол над цирком Фернандо в Париже диаметром в 34 м, имеющий в плане шестнадцатиуголышк, построенный в 1874—1875 гг.; купол над залом заседаний рейхстага в Берлине, перекрывающий прямоугольное в плане .помещение со срезанными углами размерами 38,74X34,725 м, сооруженный в 1890 г.; купола над зданием управления Колумбийской выставки диаметром 37,0 м и над залом садоводства той же выставки диаметром 56 м, построенные в 1893 г.- купол над парадным залом и выставкой во Франкфурте-на-Майне, построенный в 1908 г., и другие. Из .перечисленных сооружений значительный интерес в конструктивном и расчетном отношениях представляет купол над парадным залом и выставкой во Франкфурте-на-Майне. Перекрываемый зал имеет слож- ■ ное в плане очертание (рис. 22); средняя его часть очерчена ло эллипсу с малой осью в 67,0 м\ по большой оси концевые части эллипса срезаны и заменены прямоугольными площадями 49,0X29,0 м, лежащими на расстоянии 54,0 м одна от другой. Купол в средней части состоит из 20 полуарок типа Вираняеля (рис. 23), упирающихся вверху в пространственное кольцо эллиптической формы в плане, имеющее диаметры 18,0 и 15,68 м. Двенадцать полных полуарок шарнирно опираются на металлические решетчатые стойки на отметке 5,67 м выше пола помещения; восемь остальных укороченных полуарок опираются на две арки такого же характера, образующие начало покрытия прямоугольных частей зала. Таким образом, прямоугольные части зала перекрыты каждая двумя поперечными арками, двумя диагональными и шестью нормальными полуарками. Все полуарки и арки соединены между собой балками типа Виранделя, поддер" живающими кровлю. Оригинально устроено сопряжение полуарок с пространственных кольцом, выполненное в виде автоматических шарниров, закрывающихся в зависимости от расположения нагрузки на куполе. Устройств автоматических шарниров дало возможность рассчитывать констрУ цию купола, расчленяя ее на ряд четырехшарнирных арок (рис. Пространственное кольцо 2—3 принято за жесткую вставку. При chn метричной нагрузке оба промежуточных шарнира открыты и крив давления проходит через шарниры 1, 2, 3 и 4. При односторонней " грузке, например на правой лолуарке, шарнир 2 закрывается и ар становится трехшарнирной, в которой кривая давления проходит чер становтся трехшрр, р р д р шарниры /, 3 и 4. При загрузке левой половины арки шарнир 3 з вается, а шарнир 2 открывается и кривая давления проходит через ниры 1, 2 и 4. ^ Применение автоматических шарниров дало возможность получи некоторую экономию металла и привести расчет к статически апреДеЛ мой схеме.
покрытия средней часта парадного зала и выставки Рис. 23. Внутренний вяд покры фра1^фурте.на.майне
Четырехшарнирные арки имели некоторое распространение в ГеЕ ■мании, где они были применены для устройства покрытий вокзалов Майнце и Кельне. Однако, несмотря на некоторые положительные Ст R Рис. 24. Расчетная схема конструкции зала роны системы четырехшарнирных арок, она оказалась нежизненной вследствие сложности устройства автоматических шарниров и трудности их регулирования и дальнейшего распространения не получила. Работы В. Г. Шухова в области металлических конструкций В 80-х годах XIX в. начала развиваться деятельность выдающегося русского инженера, позднее почетного академика Академии наук СССР В. Г. Шухова, с именем которого связано успешное разрешение многих технических вопросов в различных отраслях промышленности. Большое распространение получили паровые котлы системы Шухова, сетчатые башни, цилиндрические сетчатые своды, сетчатые своды двоякой кривизны, арочные фермы с лучевыми затяжками, крекинг-процесс, эрлифт, транспортировка нефти по трубопроводам, нефтяные баржи, резер вуары, форсунки и многие другие предложения. Из строительных конструкций, предложенных Шуховым, необходимо особо отметить башню, представляющую собой сетчатую конструкцию, стержни которой лежат на поверхности однополого гиперболоида (рис. 25). Поскольку однополый гиперболоид является линейчатой поверхностью, то все стержни башни прямолинейны, что упрощает их конструирование и монтаж. По высоте башни стержни связаны кольцами, а в местах пересечения склепаны между собой, образуя легкий, лрочныи и жесткий каркас, хорошо сопротивляющийся как вертикальным, так « горизонтальным нагрузкам. Однако в условиях царского самодержавия гиперболическая сетчатая башня Шухова не получила распространения- Через восемь лет после Нижегородской выставки, на которой впервые была показана башня Шухова, на американских военных кораблях «Мичиган» и «Вест-Виргиния» в 1904 г. появились сетчатые наблЮДа тельные вышки, построенные в виде башен Шухова. Спустя пять ле в 1909 г. на русских военных кораблях «Андрей Первозванный» и <1'8^ вел I» были сооружены такие же башни Шухова, но уже заимствовав ные из зарубежной практики. После Великой Октябрьской социалистической революции ^аП\ Шухова получили большое распространение в виде водонапорных шен, маяков, опор линий электропередач, радиобашен и других вы ных сооружений.
Рис. 26. Сетчатый цилиндрический свод системы Шухова на Всероссийской нижегородской выставке На той же Нижегородской выставке Шухов предложил сетчатый цилиндрический свод, сделанный из гнутых полос, или уголков (рис. 26). Этот свод послужил прообразом металлического свода Юнкерса и свода Цолингера из деревянных косяков, появившихся в 20-х годах XX века. Заслуживает внимания покрытие 'Прокатного цеха Вы- ксунского чугуноплавильного завода, выполненное Шуховым в 1898 г. в виде сетчатого свода двоякой кривизны, опирающегося на трехшарнирные арки (рис. 27). Эта конструкция покрытия являлась достаточно жесткой и прочной и но сравнению с перекрытием плоскими стропильными фермами давала до 30% экономии металла. Оригинальную систему арочной фермы с лучевыми затяжкам.и, схо- яЩимися в опорных узлах (рис. 28), предложил Шухов для покрытия алерей московских торговых рядов (ныне здание ГУМ), а 'профессор ■ С. Ясинский разработал интересный способ расчета этой системы, НазВанный способом сомкнутых сечений. Одной из последних дореволюционных крупных работ Шухова яв- 4 Нется покрытие перронов Брянского (ныне Киевского) вокзала 3 Москве. Большую работу Шухов провел в области проектирования и олре- ■^епия оптимальных размеров цилиндрических вертикальных резервов. Он впервые предложил располагать плоское гибкое дно резер- В^аРа на слое песка, ограничив последний кольцевой стенкой для предо- Ранения от- выдавливания и размыва. ис- 25. Гиперболоидальная башня '-■«темы Шухова на городском водопроводе в г. Николаеве
Рис. 28. Арочные фермы с луче г выми затяжками системы Шухов» над галереями московских торго вых рядов (ныне ГУМ) на Красной плошали Рис. 27. Сетчатый свод двоякой кривизны системы Шухова на Выксунском чугуноплавильном заводе а—поперечный разрез; б—вид сбоку § 2. ИЗОБРЕТЕНИЕ ЭЛЕКТРОСВАРКИ Одним из важнейших достижений науки и техники конца XIX в., имеющим мировое значение, является изобретение электросварки металлов. Однако это изобретение оказало свое влияние на развитие металлических конструкций не сразу; потребовалось более трех десятков лет, пока сварка завоевала свои позиции в области ответственных строительных конструкций. Электрическая дуга была открыта первым русским электротехником проф. В. В. Петровым в 1802 г. Открытое им явление легло в основ} создания современной электротехники и, в частности, ее важнеише' отрасли — электросварки. Американский физик Э. Томсон в 1867 г. во 'Время одного опЫ^ перегрел концы медных проводов, и они сварились. На основе этого я^ ления он разработал принцип сварки металлов методом сопротивле ^ Предложение Томсоиа в тот период не получило практического прим нения, так как не было достаточных запросов производства. В част щее время этот способ широко 'применяется во всех отраслях промы ленности, в том числе .в сварке арматуры для железобетонных к струкций. В 1882 г. русский инженер Н. Н. Бенардос «изобрел сварку электродугой угольного электрода, которая произвела рев в деле соединения металлических элементов. В 1887 г. германский профессор Рюльман, делая доклад о м сварки Беиардоса перед собранием электротехников в Берлине, cK что этот метод в истории техники займет место рядом с изобрете
аровой машины, телеграфа, телефона, электрического освещения и центрической передачи энергии. Беиардос сделал 105 изобретений в различных областях техники, „ том числе: магнитное управление сварочной дугой, опередившее ана- югичное изобретение Церенера, сварку в защитной газовой струе, известную позже как способ Александера, автомат для сварки угольным электродом (несколько систем) и многие другие. На способ электросварки Н. Н. Беиардос в 1885—1886 гг. получил привилегии IB России, Франции, Бельгии, Великобритании, Германии, 4встро-Венгрии, Италии, США, Дании, Швеции, Норвегии « Испа-' Горный инженер Н. Г. Слзвянав в 1888 г. изобрел, независимо от Бенардоса, свой метод сварки 'металлов электрической дугой, .применяя металлический электрод. Этот метод имел значительные преимущества перед методом Бенардоса, так как у сварщика освобождалась левая рука, в которой он держал электрод, а вместо шлема, одеваемого на голову, сварщик мог пользоваться защитным щитком, чем значительно облегчалась его работа. Кроме того, замена угольного электрода металлическим освобождала от науглероживания сварной шов, что улучшало качество последнего. На способ электрической сварки, изобретенный Н. Г. Славяновым, были выданы привилегии в России, Франции, Великобритании, Германии, Австро-Венгрии и сделаны заявки в Бельгии, США, Швеции и Италии. На IV электротехнической выставке « Петербурге .в 1892 г. и на Всемирной .выставке в Чикаго .в 1893 г. работы Славянова были удостоены высоких ^наград и лолучил'и мировую известность. Изобретения Н. Н. Бенардоса и Ы. Г. Славянова, несмотря на всеобщее признание, не 'получили .при их жизни должного распространения и .после их смерти были .почти забыты как в России, так и за рубежом. Забвение метода электросварки .на рубеже XIX 'и XX щв. произошло «о следующим причинам: со стороны производства еще :не было достаточных запросов на новый метод соединений элементов из металла: электротехническая промышленность не вырабатывала необходимых электромашин и трансформаторов; ..мощность электростанций была недостаточна для отпуска большого количества электроэнергии на технические цели; оборудование для кленки не было еще амортизировано. . В годы первой мировой войны электросварка получила большое распространение в США на работах чю восстановлению немецкого трофейного флота, выведенного из строя экипажами немецких сУдов. Эти работы показали .простоту, быстроту 'И экономическую целесо- °бразность 'применения электросварки для соединения металлических '!астей. В СССР электросварка .металлов возродилась только после Великой ктябрьской социалистической революции. Начало этому было положено в 1920 г. -на Дальнем Востоке проф. В. П. Вологдиным, возглав- Явщим электросварочную лабораторию Дальневосточного универси- ета во Владивостоке. Лаборатория .исполнила ряд ответственных °нсТрукций, положив тем самым начало широкому развитию электро- СВарми в СССР.
Глава третья РАЗВИТИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ ПОСЛЕ ПЕРВОЙ МИРОВОЙ ВОЙНЫ Первая мировая озойна замедлила развитие металлических кон струкций, применяемых .в строительстве гражданских и общественны" 4 сооружений, как за рубежом, так и в России. В годы 'войны стронлис и создавались главным образам металлические конструкции, связанные с военными целями и военной промышленностью. § 1. МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ ЗА РУБЕЖОМ После окончания первой мировой войны наступило некоторое оживление в экономической жизни капиталистических стран. Однако в связи с экономическим кризисом, начавшимся в 1929 г., это оживление сменилось упадком, 'Парализовавшим все отрасли промышленности и сельское хозяйство, в связи с чем в сильной .мере сократилось гражданское строительство. Почти полностью 'приостановилось строительство ла железнодорожном, морском и речном транспорте. Тем не 1менее в эти годы появились сооружения, которые по своему решению и способу монтажа представляют значительный интерес. Эллинги для дирижаблей Практически воздухоплавание стало завоевывать свои позиции только с «появлением воздушных кораблей с жесткими остовами типа Цеппелин. В 1908 г. германское правительство объявило конкурс на проект эллинга, в результате которого было сделано много интересных предложений, а с 1909 г., в связи с подготовкой к войне, Германия приступила к их строительству, и уже к началу первой мировой войны нз ее территории было построено несколько десятков эллингов, причем внутренние их размеры постепенно увеличивались в связи с ростом размеров дирижаблей. В других страна-х в этот период строительство дирижаблей развивалось слабо и в основном по линии создания мягких дирижаблей небольшой кубатуры. После окончания первой мировой войны страны-победительницы стали заниматься строительством жестких дирижаблей и эллинго'В- Англия построила эллинг в Кардингтоне >и громадный по тому времени, эллинг в Карачи (Индия) длиной 255, шириной 60 и высотой 51 М- В США был сооружен эллинг в Лекхерсте длиной 243, шириной /9.6 и высотой 51,6 м. В Германии были построены эллинга в Зеддине длиной 242, шириной 60 и высотой 35 м (рис. 29, г) и в Альхорне длиной 260, шириной 7о и высотой 36 м. Оба эллинга представляют собой трехшарнирныс ароч ные конструкции. Отдельные части арочных ферм были изготовлены н заводе и в готовом виде доставлены к месту монтажа. Одновремеии велся монтаж четырех арок. Верхние часта четырех арок с—d и а- (рис. 29, а) собирались на земле со всеми связями и прогонам» в точке d соединялись шарниром. Против шарнира устанавливался вР* менный стержень h—i. Посредством двух металлических козловых кР'^ нов, составленных из двух шевров, соединенных между собой мошны-v ригелями, собранные части были несколько приподняты над землей ^ к ним присоединены яа шарнирах в точках сие следующие части о- и е—/ четырех арок. Затем при помощи козловых кранов собранна средняя часть системы была приподнята до высоты, при котор0 g
част.и b — с и е — f, вращаясь вокруг шарниров, заняли проектное по- лонсение (рис. 29,6). После этого были установлены недостающие 'стержни против узлов с и е, а собранная система схвачена временными Рис. 29. Моитаж эллинга в Зеддиие и в Альхорне (Германия) Затяжками, далее козловые краны были переставлены к опорным уча- ^ка.м эллинга (рис. 29, в) и к узлам b и f шарнирно присоединены ни- ^расположенные части; вся система приподнята вновь, поставлены Недостающие стержни против узлов b и f и. наконец, были присоеденены На временных шарнирах опорные части арок (рис. 29,в), система опять ^Риподнята и опорные части окончательно приклепаны к аркам
(рис 29 г). Затем собранная часть эллинга, состоящая из четырех я,.... со связями и прогонами, была поставлена на рельсы, передвинута вДол. оси здания -в проекты... положение и устань лена на опоры, paejn, ложенные на отдельны., фундаментах. После окончател.. ной выверки арок бы*-н сняты затяжки и Bpt менные стержни h против d. На освободившее ся месте монтажнщ- площадки были собрь ны следующие четью- арки и таким же cuoci- бом передвинуты вдол. оси эллинга в проектное положение и уст? новлены на опоры. Т? ким же способом пш- должалась сборка следующих частей эллиь га. Последние четыо- арки были собраны уж- на своем месте без передвижки вдоль эллинга. Сборка частей эл- линга на одном и том же месте внесла значительное облегчение в работу, .и каждая последующая секция из четырех арок собиралась быстрее предыдущей. 3j...'\25M ' 10пролетов 360.68- Рис. 30. Эллннг в штате Охайо (США) на аэродроме в Акроне а—разрез по А—В; б—план Рнс. 31. Ворота эллинга в Акроне в виде обтекаемой конструкции двоякой кривизны В 1928—1930 гг. в Акроне (штат Охайо) был .построен эллинг, "Р й обревший мировую известность, длиной 361, нгириной 99,04 и вые 60,5 м (рис. 30), а в 1932 г. в Сеннивейле в 56 км от Сан-Франда' ^ (штат КалиФопния^ бьл го пужрн члпинг ппиипй ч я „„.г,,,™,, ч-.. .
зЬ1сотой 50 м. Оба эти эллинга имели ворота нового типа в виде об- геКасмых конструкций двойкой кривизны (рис. 31). Эллияг в Акроне представляет собой систему, состоящую из 13 трех- ^арнириых арок (рис. 30). Первая и тринадцатая арки состояли из двух диагональных полуарок. Монтаж эллинга производился пятью секциями, состоящими из двух арок каждая; первую, двенадцатую и тринадцатую арки собирали самостоятельно, (пользуясь ранее установленными секциями. По проекту три средние арки F, 7 и 8-я) должны были иметь неподвижные в продольном направлении эллинга шарнирные опоры, пять же арок с каждого конца эллинга были запроектированы с шарнирными опорами, имеющими движение параллельно оси здания на слу- «ай возможных температурных деформаций. Сборка эллинга начата была с секции, состоящей из 6-й и 7-й арок, наиболее надежно скрепленных с фундаментами. Процесс монтажа каждой секции из двух арок состоял в следующем. Вначале были установлены стальные подставки А и В (рис. 32,6) в виде плоских раскосных систем шириной 24,38 м, отвечающих расстоянию между смежными арочными фермами. На подставках были сооружены соответствующие опоры под каждую ферму. В основаниях подставок под каждой стройкой располагались 300-тонные гидравлические домкраты с ходом .поршня 'в 23 см. Каждая боковая часть арочной фермы была целиком собрана на земле и .с помощью 60-тонного локомотивного крана, снабженного 32-метровой стрелой (поставлена на свой фундамент и оперта на .подставку (рис. 32,6). Между 'поднятыми смежными боковыми частями арак были смонтированы складчатые решетчатые ступенчатые фермы (аналогичные фермам купольного покрытия церкви Екатерининского дворца, изображенного .на рис. 15). развязывающие наружные и внутренние пояса арок и поддерживающие наклонные прогоны кровли. После установки нижних частей арочных ферм была начата сборка центральной части секции (рис. 32,в), используя аналогичные подставки, ло несколько меньшей высоты то сравнению с боковыми. Под стойками подставок были доставлены 100-тонные гидравлические домкраты. Подъем центральной части -секции, весящей 360 т, являлся наиболее ответственным моментам монтажа 'всей секции. Он .производился с применением противовесов, аналогично способу подъема навесных пролет- иых частей в консольных мостах. Для этой цели к четырем узлам центральной масти а и Ъ (рис. 32, г) были -прикреплены стальные канаты, проходившие через блоки, установленные на консольных частях cud боковых арочных ферм. К противоположным концам канатов в качестве противовесов были (подвешены 8 ящиков, заполненных обрезками железа. Каждый ящик весил 36 т, а общий их вес .составлял 288 т, что соответствовало 80% веса центральной части секции. Оставшиеся 20% веса, т. е. 72 т, и вредные сопротивления в блоках преодолевались четырьмя локомотивными кранами грузоподъемностью по 60 т каждый. Излишняя грузоподъемность кранов была принята на случай возможного обрыва каната с противовесом или 'какой-либо иной аварии. На время подъема среди я я часть арок при .помощи временных за- Тяжек была стянута внизу, а боковые части их с -помощью 300-тонных Домкратов слегка раздвинуты в верхних частях. Эта операция дала возможность свободно провести среднюю часть секции между боковыми Частями арок. .После этого 300-тонные домкраты были слегка опущены, боковые части арок .придвинуты вплотную к поднятой средней части и
соединены с '.последней (посредством болтов и заклепок. На подъем сред. ней части секции требовалось около .половины рабочего дня. Таким способом были установлены пять секций, состоящих в общем из десяти арок. Секции ставились с промежутками в 24,38 м, которЬ5е ■*):<■ Рис. 32. Монтаж эллинга в Акроне а—общий вид заполнялись такими же складчатыми решетчатыми фермами, как ъ в .промежутке между арками одной секции. Приведенные примеры уоитажа трехшарнириых арок больших пр°" летов свидетельствуют о возросшем техническом уровне сооружения подобных конструкций, далеко превзошедшем способы монтажа трех-
Рис. 32. Моитаж эллиига в Акроне б, в. г. д стадии монтажа р арок Дворца машин на Парижской выставке 1889 г . рис. 20) и Отдела мануфактуры яа Колумбийской выставке в Чи- к»го с 1899 т. (ом. рис. 21).
Многоэтажные здания с металлическими каркасами Многоэтажные здания с металлическим каркасом .появились в СШд в конце XIX в. Первый дом высотой в 20 этажей был построен .в г. ц каго в 1893 г. Затем в 1904 г. в Нью-Йорке .возведено здание высоте» в 30 этажей, а в 1907 г. там же сооружено 47-этажное здание компани** Зингер и, наконец, в 1910—1913 гг. построено здание высотой в 55 Эт " жей. Первая мировая война задержала строительство высотных зданий которое возобновилось только в 1920 г. Из .многих высотных зданат Нью-Йорка, построенных за это время, необходимо отметить це. боскреб Эмпайр-Стэйт Билдинг законченный в 1931 г. и имеющий 102 этажа при общей высоте 407 м, включая башню для причала дирижаблей (рис. 33). Небоскребы Нью-Йорка сосредоточены главным образом на южном конце и в средней части острова Манхеттен, на котором было положено в свое время начало основанию города. Скопление небоскребов в южной части острова (рис. 34) вызвано ненормальными условиями капиталистического строя. Частная собственность на землю и отсутствие ограничения ее стоимости позволили владельцам участков взвинтить цену на землю до небывалых пределов, особенно в кварталах города, где сосредоточена деловая жизнь не толы» самого Нью-Йорка, но и большей части страны. Конкуренция между отдельными трестами, концернами, картелями различных обществ, крупными банками, газетными объединениями и другими предприятиями заставляла вести борьбу за возможность иметь свои преД; ставительства в центре города. Единственным выходом из создавшегося положения было строительство высотных зданий — небоскребов. Каждый владелец участка земли в условиях капиталистического строя мог действовать самостоятельно, независимо от воли и желания своих соседей и строить на этом участке здание любой высоты. В силу эТИ' причин и образовался тот хаотический вид города, который открывается на Нью-Йорк со стороны моря (рис. 34). Скопление высотных здани в одном месте сильно ухудшило санитарные условия кварталов и сами зданий. д После первой мировой войны строительное законодательство СШ- внесло некоторые ограничения в наружные габариты .высотных зданй •. требовавшие устройства ступенчатых уступов для лучшего 'освешен" j улиц и лучшей .вентиляции ломещений внутри самих зданий. Эти цовй*у Рис. 33. Небоскреб Эмпайр-Стэйт Билдинг в Нью-Йорке
Рис. 34. Небоскребы в южной части Манхеттона в П.ло-Порке требования к наружным габаритам высотных зданий (несколько улучшили их архитектурный облик, но все же архитектурное решение по многих зданиях представляется унылым .и скучным, примером чего может служить группа зданий Радио Сити, построенных в 1933—1935 гг. (рис. 35). Главный корпус этой группы зданий имеет 72 этажа. В Европе здания с металлическими каркасами в 20-х и 30-х годах строились от 6—10 до 20—25 этажей, в том числе: з Англии (Лондон, Ливерпуль, Вестминстер) — 12—15 этажей; Германии (Бер- ™н, Лейпциг, Бремен)—-9—13; Швейцарии (Цюрих, Лозанна)—6—19; Бельгии.: (Антверпен — здание банка)—25; Испании (Мадридская телефонная станция) — '6; Австрии (Вена) — 19; Чехословакии •Прага) — 10, а также в Китае (Шанхай)—22 этажа. Распространение металлических кар- Касных зданий обусловливалось рядом 'Ричип: скоростными темпами строитель- ^1ва, максимальной индустриализацией, иРоким фронтом работ, механизацией ^'онтажа, возможностью широкой типиза- ^*а каркасов и стандартизации узловых °6Ди.нений. t Быстрота строительства высотных зданий подтверждена большим числом при- с!еРов, из которых следует указать на сроки строительства самого вы- "Кого здания Нью-Йорка Эмпайр-Стэйт Билдинг высотой в 102 этажа. ]°ст.рой.ка этого здания продолжалась с 1 октября 1929 г. по 1 мая Рис. 35. Группа зданий Радио. Сити
1931 г., т. е. 19 месяцев, включая разборку 15-этажного здания, СтоЯв шего на участке, предназначенном для возведения высотного coopyj,,' ния. Монтаж стального каркаса продолжался всего шесть месяцев. 6 Рис. 36. Примеры поперечных сечений колонн в высотных зданиях США Все высотные зда'ния указанного периода имели клепаные каркасы, так как'применять сварку в то время в строительных конструкциях не решались из-за отсутствия опыта. В конце 20-х годов, несмотря на экономический кризис, в некоторых капиталистических странах начали все больше применять электроаварку, дающую возможность уменьшить трудовые затраты и расход 7 \ \ п п п п т 1 2 з 4 S t 7 Рис. 37. Примеры различных связей жосткоеги в высотных зданиях США металла на^возведение металлических каркасов. Так, в США в H 1929 г. пр-и .расширении машинного отделения одного из предпр в Атлантик Сити стальной каркас здания высотой 60 м был выл в сварке. . В клепаных каркасах колонны делались двутаврового оечениЯ широкополочных прокатных профилей или составленных из несоль элементов различных .поперечных сечений (рис. 36). Прогоны « Р проектировались также двутаврового сечения и соединялись с ко-" II
о) •> - *?. X Р Г Г"] И ! j ' ; j I ; 1 : | , i 1 1 1 i | 1 ' i l i '■ i 1 Г i | 1 : ] L -— 20.0 1 1 1 i 4 \ i \ ■ . i } i | i '^ 1 1 I -—20.0- - i -il П=т1 1 Г \^/^ J L 1 1 j i J I —20,0 E i 3) ( I LJ
нами с помощью уголковых коротышей и накладок, образующих д^ жесткие соединения. Придание общей устойчивости всему сооружению осуществи постановкой «е менее четырех вертикальных связей в четырех вая,'" нормальных плоскостях. Связи жесткости (рис. 37) представляли собой системы из пр0Г( 1, порталов 2, 3, решетчатых ферм 4, 5, жестких рам 6, ригелрй ^ ')и" косами 7 и т. п. Автобусный гараж в Будапеште и павильон Лейпцигской выстави.. Стальные конструкции гаража в Будапеште и .павильона Леипц ской выставки, давшие новые решения ло устройству 'световых фонапИ были построены в конце 20-х и начале 30-х годов. Будапештский гараж, предназначенный для автобусов, имеет дЛ( 190, .пролет 70,42 и высоту 15,20 м. Здание гаража перекрыто решетч? тыМ'И двухшарнирными ра<мами, поставленными через 20 м (рис. 38| Сечения поясов П-образшые. стержни -решетки составлены из двух клепаных швеллеров, соединенных планками. Опорные части -рам имею- Рис. 39. Внутренний вид гаража регулировочные 'клинья для создания равномерного давления на опор ные плиты. Связи жесткости поставлены в среднем промежутке межЛ) рамами. Главные прогоны высотой 800 мм, идущие ларчллельно о •• здания, расположены через 5 030 мм и проходят через стойки решет ■ в промежутке между верхним и. нижним .поясами рамы. Для про"Ус,. прогонов через стойки решетки в последних устроены пря-моугольн_ отверстия, образуемые раздвинутыми уголками стоек. Верхний л ^ ригеля рамы возвышается над прогоном на 2 540 мм, а нижний РаС (,. л-ожсн ниже .прогона на 850 мм (рис. 38, г). Верхний и нижний .пояса Р^ геля соедиIены с прогонами посредством уголков и одпотавров. 1а-^з, взаимное расположеI.ие поясов ригеля и главных .прогонов дало моиоюсть устроить оригинальное и рав)ю.мер)юе оовещение гаража и товы-ми фоIарями, вIутри которых заключены ригели. н0- Освеща)ше гаража при этом устройстве фонаря получается Ра ' мер>1ым; через всю его ширину проходят пять светлых гуртов, nPgj ставляющих. собой нижние остекленные поверхности фонарей (Рис п0- Ригели рам просматриваются снизу плохо, видны только темные х лосы, идущие вдоль фонарей и представляющие собой люлки Я1ЙIС
ясов ригелей, что делает освещение гаража чрезвычайно эффектив- ^TaIKO^ же п'Р'ием устройства световых фонарей был принят и в боль- м .павильоне Лейпцигской выставки (рис. 40). Решетчатые двухшар- *•. s / *- 1 "'Щ Ш ~в р \" / \ / \ / \ / / т \ у \ 7 \ 7 7 P.S7 1 н *Г "\ 7 \ 7 \ 7 ч^ /1 \ / 7 ч^ / \ / ч^ \ / \ / \ / \ \ / \ / \ / \ / \ / \ / \ / \ / 13,50 / \ 7 \ 7 \^ / \ 7 к / \ 7 \ / \ ч 7 \ 7 \ 7 \ \ / \ / \ / \ / \ / \ / \ / \ / \^ / \ 7 \ / \ / 19,50 \ / \ / \ 7 \ 7" \ ч ~/ \ 7 \ 7 ч 7 \ / \ / \ ч / \ / \ / \ / \ / \ / ч / \ 7 \ / \ / \ / 74 \ 7 \ 7 \ 7* \ / \ К 7 \ (■ /] / \ / \ / \ ч 7 \ / \ / \ \ / \ __, \ \ 7 \ / \ / 19,50 6, / \. 7 \, / ч 7 \ 1 О' \ / \ / \ 7 — / \ / \ ч / \ / \ / ^, \ \ \ / 7 ч \ / ч / 19,50 \ 7" \ / \ 7 ч 7 \, / \ \ 7 \ / ч, / / ч / ч / \ \, / |\ 7 > Р \ / \ ,/_ ч / Ч, / & ;! 19,50 44 —— 15 t 16.6В Рис. 40. Павильон Лейпцигской выставки о—поперечный разрез; б—разрез по Л—В; в -план НиРные рамы, перекрывающие зал большого павильона выставки, имею- ^его длину 142,74 и ширину 97,79 ж, являлись наибольшими .по пролету в Мировой практике того времени. Металлические конструкции электростанций в Германии В конце 20-х и ^начале 30-х годов некоторые котельные электрических ^танций Германии (Вест, Клингенберг и др.) были построены в виде 'чогоэтажных стальных рамных систем -с устройством шарнирных сое- Ж^ений отдельных частей конструкции.
Здание котельной станции Вест в Берлине спроектировано для Во ми паровых «отлов с поверхностью .нагрева 2400 м2 каждый. КотельнЬ '• имеет размеры в .плане 32,0X90,6 м при высоте 48,85 м от ! земли до верха светового фонаря. ельн Рис. 41. Котельная электростанции Вест в Берлине В поперечном сечении металлическая конструкция .котельной стоит из.четырех ярусов рамных систем, опирающихся одна на ДРУГ посредством шарнирных соединений (р.ис. 41). Каждый ярус из двух рядов жестких Г-образных рам, ригели которых поддер ются качающимися стойками. Расстояние между стойками 'ПеР вается семиметровыми балками, шарнирно опертыми на качают^
,ойки. Пролеты Г-образных ам. считая от опертых шарни- ? равны 11,55 м, а ширина ■ рго яруса составляет 11,55 + ^QO+l 1,55=30,10 м. В продольном направлении 1Ные системы расставлены ^переменно через 15,5 и in Л{. Большие расстояния рамами предназначены размещения паровых тсот- J0Bi а малые —для обслужи- ваН'ия их и для прохода. В пределах первого яруса аа отметке 6,8 м помещены дВухстенчатые прогоны высо- -ой 2,06 м, присоединенIые по осп стоек рам посредством лиловых соединений. Эти прогоны делят первый ярус на два лажа (рис. 41); таким образом, все здание котельной насчитывает пять этажей. Благодаря введению многих шарниров (рис. 42) статическая неопределимость системы сведена к минимуму, что привело к уменьшению дополнительных напряжений, возникающих при температурных деформациях, весьма разнооб- ''Q Разных в различных участках *^Ц котельной. Введение шарниров цР также уменьшает дополнительные напряжения, появляющиеся 'при осадке опор. Рамные конструкции ко- ^льной несут большую на- |Ручку, так как все оборудова- Н;'е котельной, включая ■'аровые котлы, бункера и %гие устройства, подве- 0,75. 0,186 t/m' O.lSOtlm 0.12b t/m' ^0,100 t/m Рис. 42. Расчетная схема к стальному карка- ^' "а этот же каркас по- гоавлены две железобе- нные дымовые трубы ^аметром 7,0 м. с йерх- |,^ отметкой на уровне I -и и каждая весом '33 т. V \ 43. Портальный край для ажа котельной станции Вест
Вся конструкция выполнена в клепке. Общий вес -.Ы1,,ЬЙ конструкций всей станции составляет 13000 т, из которых „* сооружение котельной пошло 8 500 т. Монтаж конструкции котед ной производился портальным краном высотой 55 и шириной 42 (рис. 43). м Вес портального крала с механизмами составил 180 т; сборка на месте работ продолжалась 19 дней. Монтаж здания котельнойг выполнен !за четыре месяца; на монтаже работало 190 человек. Крытый стадион в Сан-Франциско Большое развитие спорта во многих странах тривело к стро-"" тельству крытых стадионов, дающих возможность вести тренировку » состязания в любое время года и при любой погоде. В этих целях в Сак- Франциско в 1937—1938 гг. был построен крытый стадион размерами 91,5X122 м вместимостью на 10 тыс. человек. Спортивное поле стадиона, имеющее размеры 43,28x72,24 м окружено железобетонными трибунами. Покрытие стадиона представляв собой консольно-арочную стальную решетчатую .конструкцию, опирающуюся на специальные части железобетонных трибун (рис. 44). Рис. 44. Крытый стадион в Сан-Франциско Консольные фермы, .поднимающиеся до отметки 24,4 м над уровнем спортивной .площадки, .расположены по длине сооружения через 11,36* Наружные опорные узлы консольных ферм прихвачены к железобетонной конструкции анкерами, доходящими до ее основания, а внут ренине опорные узлы расположены на металлических плитах, уложе ных сверху железобетонной конструкции, и закреплены длинными а^ керными болтами. Промежуток между встречными верхними Узла„ консольных ферм покрыт пологими трехшарнирными решетчатыми V ■ками пролетом 43,3 м при стреле подъема 6,4 м. еМ Промежуточные шарниры впервые были сделаны с пР'имеН дяа. роликовых подшипников, что значительно улучшило их действие. А метры центральных шарниров равны 11,43 и опорных—12,7 см. Между консольными фермами и трехшарнирными арками РаСП^е жены продольные стропильные фермы, поддерживающие изоГН^еВ- фермы, параллельные главным фермам. Изогнутые фермы (изобра» иые на рис. 44 тонкими линиями) в пределах трехшарнирных арок р положены заподлицо с верхними поясами арок, а в пределах к°нСОоТ. ных ферм опущены ниже. Эти фермы с обеих сторон 'Придвинуты Bn^ ную к .консольным фермам (рис. 45), а в промежутке между смеЖ"»*
йсольными фермами расположены еще inb две фер,мы, деля расстоя- * между ними на три части. ТорЦ°вые стены выполнены из бетона. Для придания устойчивости н сделаны двойными с расстоянием между ними в 4,42 м. Стены Единены между собой балками и пли- 1 мИ- Проходы на стадион частично рас- то1ожены между этими стенами. ■'"для придания всей металлической инструкции устойчивости в направлении Кп0долыюй оси здания устроены диаго- "апьные связи жесткости из круглых -тержпей. Связи расположены в преде- iax трехшарнирных арок в двух цент- пальных промежутках между последними ' " 11,43X2—122,86 м вдоль оси зда- «д ния, а в пределах консольных ферм связи расположены в четырех центральных промежутках на длине 11,43x4= =45,72 м. Поскольку стадион расположен в активной сейсмической области, то в соответствии с местными законамл Калифорнии расчет конструкции требуется вести на горизонтальные силы, возникающие при землетрясениях. При этом если давление ветра на сооружение дает большие горизонтальные нагрузки, чем сейсмические, то конструкции проверяются только <на ветровые нагрузки. Исходя из этих соображений, торцовые стены стадиона были проверены на давление ветра в 97,7 кг/м2, а в направлении, нормальном к его продольной оси, конструкции были проверены на горизонтальные сейсмические силы, равные 10% от веса сооружения. Рис. 45. Деталь конструкции стадиона в Сан-Франциско §2. МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ В СССР Большой размах 'промышленного и гражданского строительства в СССР определил и широкое применение металлических конструкций. Базой для практического осуществления этого строительства является металлургическая промышленность. Ее развитие в советское время происходит особенно быстро и « огромных масштабах. Доста- ■очно сказать, что до революции наиболее распространенный тип мар- Теновских печей строился емкостью до 25—50 т и, как исключение,— е-Мкостью до 100 т. При советской власти емкость .печей .непрерывно Растет, и в 1930 г. появляется типовой .мартеновский цех с печами ем- |с-Тью 150 т. В .послевоенный .период 'появляются печи емкостью ^350 т при выпуске .плавки в один ковш; в настоящее .время емкость 'ечей достигла 370 и 500 т, а в ближайшее время достигнет 800 т при выпуске отлавки в Два .ковша. рандиоаный размах получила электросварка, причем сварочный все время развивается и улучшается. Внедрена в широких мас- автоматическая сварка под слоем флюса, для чего разработаны типы сварочных тракторов и других механизмов, облегчаю- /^ сварочный процесс. Введены в производство сварка ультракоротки дугой, а также полуавтоматическая (шланговая) сварка под слоем /•'"оса и ряд других усовершенствований. ■ """" История строительной техники
■ Для разработки новых .металлических конструкций, изыскания вых конструктивных решений, уточнения методов расчета 'КонструК1Д' и других мероприятий, связанных с проектированием и изучением 7? боты металлических конструкций, как-то: введения модульной систе\Г типизации, стандартизации, разработки технологического процесса и^' готовления .металлических конструкций и их монтажа, созданы крут .научно-исследовательские институты, .проектировочные и строитель)!* монтажные организации. Так, в 1926 г. в Ленинграде организуется р сударственпый институт по /проектированию металлургических заво7° (Гипромез) с отделениями в Москве, Харькове (Украинское отдедешм и в Свердловске (Уральское отделение). е' В апреле 1927 г. .по постановлению ВСНХ и Москве основывает Государственный и>1ститут сооружений (ГИС), -который в 1932 г. пеоЯ ганизуется в Центральный научно-исследовательский институт про мышленных сооружений (ЦНИПС) с возложением на него задачи широкой разработки ,научIых проблем строительства. В 1931 г. в Москве и Ленинграде организованы тресты Промстройпроект и Ленлромстрой- проект, впоследствии A950 г.) переименованные в проектные институты Промстройпроект и Ленинградский Промстройпроект. В эти годы развивает свою деятельность Проектстальконструкц-ия ведущая начало от завода Парострой и строительной конторы A918 г.), реорганизованных далее .в трест Стальмост, а ныне в Государственный ■проектный институт Проектстальконструкция. Эти организации явились теми научными и проектировочными учреждениями, которые создали советскую школу проектирования и строительства металлических конструкций. За время советской власти строительство металлических конструкций сосредоточивалось в основном на промышленных объектах, поэтому главное внимание обращалось на развитие конструкций фабрично-заводских сооружений. Построены мощные заводы для изготовления металлических конструкций. §3. РАЗВИТИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ Развитие металлических конструкций в СССР может быть характеризовано следующими четырьмя этапами: Первый этап —.восстановительный период (до 1928 г.), в который выполнялись сооружения сравнительно небольшого народнохозяйственного значения. Развертыванию .строительства в широких масштабах в это время мешала гражданская война и интервенция четырнадцати иностранных государств, >в том числе США, Англии, Франции, Японии и др. Только после разгрома интервентов и окончания гражданско войны начинается постепенное восстановление народного хозяйств ■ На фабриках и заводах начинают восстанавливаться и строиться н0В цехи, например, литейный цех на Харьковском паровозостроительн- заводе, мартеновские цехи на Верхне-Исетском, им. К. Либкне в Днепропетровске и других заводах. Параллельно с промышленными сооружениями возводятся и г'Ра далекие, из которых заслуживают внимания: ца. Башня радиостанции им. Коминтерна, 'построенная в Москве на v* боловке ло проекту и под руководством В. Г. Шухова. Эта башня я лась дальнейшим развитием башен этого типа, но уже многоярусн ^ Строительство радиостанции было (начато в 1918 г., а радиобаШ^ в 1920 г. Башня состояла из шести ярусов в виде гиперболоидов вРа1\ь1 Н'ия, поставленных один на другой. На вершине башни .расположи
(■и ."■ '■ эаверса, будка для .наблюдений -и флагшток; вместе с этими устройствами общая высота башни достигла 160 м при диаметре основа- нйя 42 ». Большой интерес к постройке станции проявил Владимир Ильич Ленин, который оказал большую помощь строительству в снабжении металлом, в котором в то время ощущался острый недостаток. " в. Г. Шухов разработал оригинальный метод монтажа башни. Пер^ вый ярус башни монтировался непосредственно на фундаменте; второй собирался на земле, внутри первого яруса, « выдвигался подобно телескопической трубе в проектное положение, где и соединялся болтами с верхним кольцом установленного ранее первого яруса. Для осуществления этой задачи каждому ярусу башни была придана форма, соответствующая гиперболоиду вращения с горловым .сечением, расположенным на уровне верхнего кольца, что давала возможность выдвигать один ярус из другого. На освободившемся месте, после подъема второго яруса, собирался третий ярус и в том же порядке поднимался на проектную отметку. Таким способом были подняты все ярусы. Этот прием монтажа позволил производить сборку ярусов на сравнительно небольшой высоте и тем обезопасить труд рабочих, улучшить контроль производства работ, ускорить мон- т-аж и удешевить стоимость сооружения. Строительство баш- '№ было закончено в начале 1922 г., и 19 марта был передан в эфир первый сигнал мощной советской радиостанции. рис 46. Монтаж башенной опоры высотой Башенные опоры. Во второй 128 м системы Шухова около г. Дзержинска половине 20-х годов по проекту на беРегу р- Оки Сухова строятся башенные поры на линии электропередачи Нижегородской районной электростанции (НИГРЭС) через р. Оку около г. Дзержинска (б. Растяпино). ЭДесто перехода было выбрано на том участке реки, где ее левый пойменный берег затопляется паводковыми водами, а правый представит собой крутую гору высотой 120 м. 'т электростанции было проложено две линии электропередачи, и каждой линии построены металлические опоры: на .пойменной сто- реки —.высотой 128, 69, 5 и 10 м, а на правом берегу—высотой ^ м. Башни .высотой 69,5 м состояли из трех гиперболоидов, а .высотой '28 м — из Т1яти.
Монтаж башни высотой 128 м осуществлялся та« же, как и рад№ башни в Москве. На рис. 46 видно, что два «руса башни 'собраны пи, ностью; внутри первого яруса смонтирован и подготовлен к <подье„„ третий ярус. На втором плане расположена пятиярусная 'башня, смел, тированная таким же способом. Сооружением радиобашни в Москве и башенных опор линии э^р- тропередачи близ г. Дзержинска Шухов еще раз продемонстрирок*. свой талант ученого-инженера, умеющего разрешать сложные тех-in ческие задачи .в сочетании теории с практикой. Радиомачты на оттяжках высотой 120,55 м (рис. 47) были П<. строены в семи точках Советского Союза и Персии (Ирана) но 'проект- группы научных работников Петроградского института граждански &££*П?55 Ряс. 47. Радиомачта высотой 120,55 м A923 г.) инженеров (ныне Ленинградского инженерно-строительного институт? Мачты собирались на земле и с .помощью двух падающих по очере: вспомогательных монтажных мачт .высотой 13,5 и 40 м поворачивали^ вокруг опорного шарнира в проектное положение (рис. 48). Этот метод монтажа обладал тем преимуществом, что сборка мачть ■полностью производилась на земле и этим достигались «безопасностг рабочих, высокое качество сборки и удобство контроля. Ангары для нужд воздушного флота пролетами по 34, 48 м и более построенные в начале 20-х годов, .и другие .сооружения. Новое строительство в первые годы советской власти не могло .получить широкого размаха еще и .потому, что в стране ощущался остры* недостаток металла. Так, выплавка чугуна за весь 1921 г. .состав^-'' всего лишь 116,3 тыс. т, т. е. около 3% довоенного производств.- Однако, несмотря на огромные трудности, восстановление народного *• зяйства было в основном закончено к середине 20-х годов. В декабре 1925 г. XIV съезд партии принял решение о превращена нашей страны из аграрной в индустриальную, способную .производи" собственны.ми силами необходимое оборудование. В соответствии с Vе^ шениям'И съезда в стране развернулись огромные работы по строИ'|
большого числа новых заводов, для которых потребовались ^ногочисленные металлические конструкции. Второй этап—«ервые три .пятилетки A928—1941). Состоявшийся в декабре 1927 г. XV съезд партии дал директиву соответствующим органам о составлении первого пятилетнего плана народного хозяйства. В апреле 1929 г. XVI Всесоюзная партийная 'конференция приняла директивное решение о первом пятилетнем плане на 1928—1933 г. Металлургическая 'промышленность СССР к этому времени значительно увеличила выпуск металла, что дало возможность расширить производство металлических конструкций. Однако этого было иедоста- Рис. 48. Последний этап подъема мачты высотой 120,55 ж в Иране точно для выполнения 'Грандиозного плаща развернувшегося строительства, вследствие чего Советский Союз вынужден был часть конструкций ввозить из-за границы. С 1931 г. иаша .промышленность уже самостоятельно справлялась со строительством металлических конструкций и поставка их из-за рубежа прекратилась. Параллельно со строительством тракторных, машиностроительных и Других заводов, организованный в Ленинграде Гипромез приступил в 1929 г. к проектированию типового 'мартеновского цеха с печами емкостью по 150 т. В тот период в СССР еще не строились мартеновские Цехи с такими крупными печами, да и за рубежом .подобные сооружения были редкостью (один цех с печами емкостью 150 т был .в США и другой— в Германии). Естественно, что проектировка подобного уникального цеха из-за отсутствия опыта .представляла большие трудности, а Цехи, построенные за рубежом, не являлись безупречными. В лроек- тЯровке типового мартеновского цеха (рис. 49) была принята схема с Шарнирным опиранием 'на Коломны и с качающейся средней опорой, Поставленной .на нижнюю подкрановую часть колонны. Крановые нагрузки по тому времени были весьма значительные; гР\'зополъемность мостового крана достигала 225 т; кран двигался на
8 катках с 'каждой стороны; давление на один каток доходило до 45 у база крана (расстояние между крайними катками) -равнялась Ц л- Пролеты подкрановых балок по среднему ряду .колонн достигали 32 * В период проектирования цеха Комиссией по строительству nru Совете Труда и Обороны СССР были выпущены первые Техничм...... условия и нормы проектирования и возведения металлических конструь ■а) Рис. 49. Мартеновские цехи а—первый типовой мартеновский цех по проекту Гнпромеза с печами емкостью 150 т; б—мартеновский цех с жесткими соединениями ферм с колоннами ций и сооружений, изданные в порядке in-роекта (первое издание-* в 1928 г., второе, дополненное и исправленное, — в 1930 г.). В этих нормах допускаемое напряжение на сталь марки Ст. 3 по* основных нагрузках принималось равным 1 200, а при действии основны- и дополнительных нагрузок 1 400 кг/см2. Нормы ориентировали на ектирование клепаных конструкций, так как относительно сварных кой' струкций в них говорилось: «Сваркой разрешается пользоваться прг надлежащих экономических и технических предпосылках пп ,кгех. 3 1
сключением оговоренных ниже, случаев, при следующих условиях: на- ?йчия опытных кадров сварщиков; -.производства предварительных ис- ыта-ний образцов сварки, изготовленных тем же лицом, которому поручается сварка на месте работ. Сварка не допускается в стержнях и сооружениях, работающих с частой переменой знака напряжений». При £ ол в нормах никаких указаний на допускаемые напряжения в свар- !ь1х швах не имелось, и этот вопрос решался самим 'Проектировщиком, од его ответственность. При этих условиях конструкции типового марковского цеха запроектированы в клепке. Применение шарнирных соединений ферм с колоннами отвечало принципу экономии материала, но создавало более лодатливую кон- сГрукцию по сравнению с конструкцией, имеющей жесткие соединения ферм с колоннами. Однако, несмотря на это, вес отдельных элементов типового мартеновского цеха был весьма значительным, что обусловливалось в первую очередь малыми допускаемыми напряжениями на сталь A200 кг/см2) и применением клепаных конструкций, дающих перерасход стали на 15—20%- По типовому проекту мартеновского цеха, исполненному Гипроме- зом, построены мартеновские цехи .в трех точках СССР, в том числе на Магнитогорском металлургическом заводе. После окончания строительства завода были произведены испытания конструкции цеха на горизонтальные нагрузки и найдено, что он вполне отвечает условиям эксплуатации, хотя .при жестком соединении ферм с колоннами можно ожидать меньшей деформативности конструкций цеха. Проект мартеновского цеха Гипромеза A929—1930), хотя и имел ряд недостатков, но он дал возможность накопить опыт для проектирования следующих, более совершенных мартеновских цехов. В этом большая заслуга коллектива Гипромеза, взявшего на себя проектирование тяжелого цеха, ,не имевшего до того .прецедента в нашем строительстве металлических конструкций. Конструкции легких цехов, решаемых в металле, .проектировались в 20-х годах по западноевропейским схемам, .преимущественно германским. Особенностями этих конструкций являлись: простая схема; шарнирные соединения, малое число статически неопределимых величин, ведущее к облегчению статического расчета, незначительное влияние °садок и температурных деформаций на напряжения в элементах конструкций. Эти конструкции давали малый расход металла, что являлось положительным их качеством, но они мало удовлетворяли условиям эксплуатации, так как обладали большой деформативностью, особенно при крановых нагрузках тяжелого режима работы. В марте 1930 г. Комитетом по стандартизации при Совете Труда « ^бороны были утверждены Единые нормы строительного лроектирова- НИя. обязательные при проектировании после 31 марта 1930 г. Допу- Скаемые напряжения на Ст. 3 повышены по сравнению с предыдущими ^°Рмами при основных нагрузках до 1400 и при действии основных « •"Учайных нагрузок — до 1700 кг/см2. В этих нормах впервые даны до- пУскае.мые напряжения на сварные соединения, что благотворно посияло на распространение сварных конструкций. В 1931 г. Высшим Советом Народного Хозяйства (ВСНХ) были ^1верждены как обязательные для применения в строительстве, "подведомственном ВСНХ СССР, Технические условия и нормы .проектирования и возведения металлических конструкций и сооружений, разра- °танные Институтом норм и стандартов строительной промышленности 6 Развитие Единых норм (серия XI, № 6).
В этих ТУ и Н допускаемые напряжения ,на сталь были оставлен те же, что и в Единых 'нормах; развит отдел, трактующий о сварНыь' соединениях. ТУ и Н «первые были распространены на конструКц* крановых устройств, резервуаров, газгольдеров и мачт электропередя11 в них содержатся та'кже краткие указания .по освидетельствованиюЧ* испытанию готовых сооружений. " Изданием ТУ и Н, обязательных к применению во всем 'промышдр нам строительстве СССР, было проведено единообразие в требования которым должны отвечать сооружаемые металлические <конструКцй*' В этом заключалась большая организующая роль Технических условий и норм на проектирование металлических конструкций. Со второй половины 1931 г. усиленно начала распространяться сварка металлических конструкций легких цехов, что явилось прогрессивным фактором в развитии металлических .конструкций. Переход на повышенные допускаемые напряжения A400 кг/см2) и применение сварки дали большую экономию металла, доходившую до 30%. Кроме того, сварка ускорила производственный процесс и расширила 'Производственные базы. Все это сыграло большую роль в деле увеличения, выпуска конструкций. В 1932 г. был выпущен новый общесоюзный стандарт (ОСТ) на рав- нобокие и меравнобокие уголки, двутавры и в 1933 г.—.на швеллеры, в которых предельные размеры прокатываемых сечений были значительно увеличены по сравнению с ОСТ 1926 г. Новые профили дали возможность получить дополнительную экономию стали при проектировании сложных сечений и уменьшить трудоемкость их изготовления. В грандиозных масштабах развивалось строительство промышленных предприятий во второй и третьей .пятилетках. При этом большинство заводских цехов возводилось из металла, и это требовало дальнейшего развертывания строительства стальных конструкций. Проектировочные и строительные организации ввели в строительство новые прогрессивные конструкции .и способы производства работ. В 1934 г. Центральным бюро стандартизации Главстройпрома были разработаны и выпущены .новые Технические условия и нормы на проектирование промышленных зданий — «Металлические конструкции и сооружения»,— в которых были развиты и углублены '.вопросы сварки, изменены формулы учета переменных .напряжений при сварке в соответствии с новейшими для того времени исследованиями в этой области, изменены значения предельных гибкостей стержней и т. д. Новые ГУ и Н распространялись только на конструкции 'промышленных здании. Эти нормы явились документом, стимулирующим и облегчающим дальнейшее развитие .применения сварных конструкций. Практика эксплуатации цеховых .конструкций с крановыми нагрУ3 ками показала, что при шарнирных соединениях ферм с колоннам рамы не обладают надлежащей жесткостью и требуют усиления^ ^оВ местной работой Проектстальконструкции, Промстройпроекта, I ипро меза и ЦНИПС была разработана новая форма металлического кар^ каса промышленного здания. В этом каркасе (ри-с. 50) были принят фермы трапециевидного очертания с восходящими опорными стеР •нями и жесткими соединениями с колоннами. В .плоскости нижних по сов ферм, .вдоль рядов колонн, располагались продольные коНТУР'1^й связи жесткости (рис. 50). Эти связи, совместно с горизонтальны- связями у торцов, образовывали замкнутые связи, придававшие бол шую жесткость всему шатру и распределявшие тормозные нагрузки тележек мостовых кранов «а несколько рам.
Изыскание лучшей формы металлической конструкции продолжаюсь дальше, и с целью упрощения изготовления стропильных ферм '[-[ромстройпроект (:в 1933—1935) разработал модульную систему, лри- ,i»b за .модуль 3 м. Промышленные здания проектировались с проле- -а.ми 9, 12, 15, 18, 21, 24 м и более, что значительно облегчило и упро- -хил° 'Изготовление ферм, так как конструкция узловых соединений становилась однотипной, и это положило начало типизации ферм. В 1936—1937 гг. в Промстройпроекте были разработаны .первые типовые конструкции 'покрытий, охватившие некоторое число модульных про- ^тов зданий. После .постановления СНК СССР от 26 февраля 1938 г. «Об улучшении проектного и сметного дела и об упорядочении строительства» Промстройпроект /разработал типовые секции одноэтажных промышленных зданий, из которых 'можно было компоновать различные цехи. Эти типовые секции получили большое распространение и в 1939—-1940 гг.. Температурный шов Рис. 50. Контурные связи по нижним поясам стропильных ферм Промстройпроект разработал также чертежи типовых стальных конструкций, :в которых был обобщен .многолетний опыт ведущих проектировочных и строительных организаций. В конце 30-х годов ЦНИПС совместно с Московским инженерно- строительным институтом им. Куйбышева разработал' основы учета пространственной работы конструкции цеха при действии горизонтальных сил мостовых кранов. Экспериментальные исследования A939) показали, что совместно с основной рамой, на которую действуют горизонтальные крановые нагрузки, вовлекаются в работу и смежные рамы. Третий этал — Великая Отечественная война A941 —1945). Характеризуется перебазированием .в восточные районы страны свыше 1300 заводов и предприятий и строительством новых промышленных- предприятий, вызванных потребностями войны, а также восстановлением разрушенных немецкими .захватчиками заводов, фабрик, железных Дорог, водных путей, жилых и общественных зданий и т. п. В этот период встал вопрос о дальнейшей экономии металла, упрощении кон- СтРУкций и главное — ускорении .их изготовления и монтажа. В соответствии с этими установками Техническим управлением На- Родного комиссариата по строительству совместно с проектной конто- Рой Стальконструкция были разработаны Указания по проектировании* * применению стальных конструкций >в условиях военного времени (У-28-42), составленные в соответствии с Инструкцией по проектиро- ванию и строительству промышленных 'предприятий в условиях военного времени, одобренной постановлением СНК СССР ib сентябре 1941 .г. . Эти указания являлись обязательными для этих строек, осуществляемых Наркомстроем, и рекомендовались для всех других наркома- 1 П™* Д Н Гршнт и лотт. Е. И. Беленя.
тор и ведомств. Указания строго ограничивали применение стальном, конструкций и определяли те элементы зданий, в которых сталь могл быть допущена. Указания повышали допускаемые напряжения на марки стали, пример, на сталь марки Ст. 3 допускаемое напряжение при осно'внм" нагрузках доводилось до 1 600, а при действии основных и дополнитель* ных нагрузок — до 1800 кг/см2. Были повышены и допускаемые нагшя жения на сварные швы, особенно на швы, выполненные электродам,)," с толстой обмазкой. Несколько повышены коэффициенты уменьшены основного допускаемого напряжения при продольном изгибе. Благодаря введению У-28-42 удалось значительно снизить расход металла. В тяжелых цехах Государственный .проектный институт Проектсталькон- струкция и Гипромез дали до 30% экономии металла по сравнению с 'конструкциями .второй половины 30-х годов. Эта экономия достигнута за счет: увеличения допускаемых напряжений на сталь; возврата к решетчатым ригелям и колоннам .в рамах тяжелых цехов; учета пространственной работы каркаса (Гипромез); замены металла железобетоном во всех второстепенных элементах здания. Военный период характеризуется большими масштабами строительства, применением упрощенных схем, малой шириной зданий, что облегчало отвод воды, малыми пролетами A2—15 м) в тех зданиях, где это допускала технологии производства. С 1943—1944 гг. развернулись восстановительные работы в районах, освобожденных от врага, представлявшие собой часто более сложную задачу, чем новое строительство, так как требовалось с небольшими затратами новых материалов проводить восстановление конструкций в кратчайшие сроки. Подъем при восстановительных работах целых блоков тяжелых цехов без их демонтажа, передвижка и выпрямление домен, быстрое восстановление надшахтных копров и .многие другие работы, потребовавшие на свое восстановление только 10% нового металла, показывают, что советские строители с честью справились с .поставленными перед ними сложными задачами и еще в период войны вернули в строй действующих .предприятий многие заводы и шахты. Период военных лет не принес новых существенных изменений в проектирование и строительство стальных конструкций, но он оказал заметное влияние на упрощение конструктивной формы стальных сооружений. В области электросварки следует указать на разработанный Институтом электросварки им. Е. О. Патона Академии наук УССР метод автоматической сварки под слоем флюса. В военные .и в последующие годы этот метод получил большое распространение при изготовлении сварных конструкций, имеющих длинные швы, например двутавровых балок, колонн со сплошными стенками, газгольдеров постоянного объема и т. п. Четвертый этап — период после Великой Отечественной воин характеризуется развитием строительной индустрии и массовым 'язг товлением конструкций для восстановления и развития народного X зяйства. В 1946 г. Министерством строительства .предприятий тяжелой ^. стрии были утверждены новые Нормы и технические условия проект» рования стальных конструкций (НиТУ-1-46), которые подтверждав на послевоенное время применение Указаний (У-28-42) и даже Я сколько увеличивали допускаемые напряжения на сварные швы, й полненные тонкообмазанными электродами.
Основными троектными и научно-исследовательскими организации была ■начата разработка типовых проектов цеховых зданий. Так, J з'помез разработал типовой проект здания мартеновского цеха с пе- ии емкостью 185 т, Гипросталь по заданию Гипромеза разработала ч'оект цеха с мартеновскими печами емкостью 220—1-10 т A950), Госу- ярственный проектный институт Проектстальконструкция выпустил ' повой проект мартеновского цеха с печами емкостью 220—440 т !'|953), а в 1954 г. создал новый типовой проект мартеновского цеха ' печи емкостью 250—500 т. в котором конструкция цеха разделена на ве группы. Первая группа состоит из конструкций, несущих вес технологического оборудования и составляет примерно 80% от веса всего каркаса, а вторая группа включает конструкции, несущие вес ограждений. Такое разделение всей конструкции цеха на две группы дало возможность обеспечить повторяемость конструкций первой группы независимо от различия строительных условий и второй группы—-независимо от технологических особенностей здания. Кроме того, разделение помогло значительно уменьшить влияние динамических воздействий оборудования на ограждающие строительные конструкции и этим улучшить эксплуатационные качества сооружения и дало возможность при проектировании мартеновского цеха получить до 10% экономии металла по сравнению с аналогичными сооружениями, пополненными за последние годы. В области проектирования и строительства доменных печей необходимо отметить переход в середине 40-х годов на сварку всех элементов печей, включая и кожух (Гипромез, и Проектстальконструкция). Это мероприятие принесло новую экономию металла и ускорение строительства домен. Институтом Проектстальконструкция в 1955 г. был закончен проект стальных конструкций новой типовой доменной печи объемом 1 513 .м3, при проектировании которой, .несмотря на ряд дополнительных элементов, удалось уменьшить расход стали на 6% то сравнению с расходом при сооружении домен по старым проектам. Объем доменных печей продолжает расти. Так, в 1961 и 62 годах на Новотульском и Липецком металлургических заводах построены домны-гиганты объемом по 2 700 м3. В .проектировании и строительстве заводских цехов средней мощности в послевоенные .годы наметились следующие тенденции: переход На стандартные металлические конструкции, где этот переход возможен По технологическим условиям производства; расширение применения автомэтической и полуавтоматической сварки; 'Сокращение количества Монтажных элементов и марок; упрощение монтажных соединений. Перечисленные мероприятия облегчают .процесс изготовления и Монтажа стальных конструкций и остаются в сфере внимания до по- Следиего времени. Быстрое изменение технологических процессов производства, особенно в металлообрабатывающей промышленности, где процесс произ- в°Дства модернизируется каждые 5—7 лет, требует создания универ- jjajibm,ix цехов. Последние, иногда неправильно ^называемые гибкими. ^хами, должны быть приспособлены к изменению технологических "Роцессов, расстановки оборудования и даже к изменению направлена внутри цеха .потока производства. Такие же требования возникают 11 во время войны, когда .по условиям военного времени .приходится из- Н характер производства не только отдельных цехов, но и целых Q был поднят в середине 40-х годов в
ЦНИПС (И. П. Шаламовьтм), а затем ©о Всесоюзной конторе Ти вого проектирования и технических исследований Министерства ти^0' лого строительства (в К.ТИС), которые разработали ячейки уни»^' сальных цехов размерами в плане 12X12, 15x15, 18x18, 24X12^' 30x15 м, значительно улучшившие эксплуатационные возможно?" ■предприятий. ^тч Крупным техническим достижением явилось введение беспрОг «ых настилов но стропильным фермам. В конце 40-х и начале 50-х °К~ дов в КТИС Минтяжстроя .под руководством доцента С. М. Тубина бь^ разработана беопрогонная схема покрытия. Первоначальный вари'*3 этой конструкции .предусматривал расстановку стропильных ферм НТ рез 3 м и укладку непосредственно .по верхним поясам ферм с привд6" кой к .последним железобетонных коробчатых настилов шириной ] 5 В дальнейшем эта система покрытия была распространена на конст рукции с шагом ферм через 6 м и укладкой железобетонных коробчатых плит размерами 6x1,5 м. Такая схема дает снижение расхода металл» на покрытие до 30% по сравнению с прогонными решениями. Одно- временно уменьшается общее число монтажных элементов. Новая система покрытия оказалась настолько экономичной и простой по монтажу, что она почти полностью вытеснила покрытия по прогонам в промышленных сооружениях. В последнее время ведутся о:пытные исследования железобетонных коробчатых плит размерами 3X12 м, что может дать экономию поза- трате металла на стропильные фермы и значительно упростить мок- таж. В Институте электросварки им. О. Е. Патона АН УССР разработай .новый индустриальный метод изготовления резервуаров, .предложенный Г. В. Раевским и названный методом сворачивания, сущность .которого состоит в том, что днища, стенки и крыши резервуара, сваренные на специальном стенде завода, сворачиваются в рулоны, а затем перевозятся .на строительную площадку, где развертываются и монтируются на подготовленном месте (рис. 51). Изготовление резервуаров методом сворачивания завоевало общее признание и вытесняет старый способ сооружения их из отдельных листов. При этом стоимость резервуара, построенного методом сворачивания, на 15—25% ниже стоимости старого способа, а само сооружение резервуара осуществляется в несколько раз быстрее, чем прежде. За последнее время в промышленное .строительство начинают внедряться купольные конструкции. В Ленинградском Промстройпроект под руководством М. Е. Лип'НИцкого спроектировано несколько ку лов диаметром от 40 до 90 м для .покрытия складов сыпучих материал и зданий других назначений. Затрата металла при .купольных поКР тиях в 1,5—2,5 раза меньше, чем при обычных покрытиях склаДОБ.ец- ■пучих материалов трехшарнирными арками или рамами, постав ными по оси сооружения. о ,._.,. Применяемые для этих складов купола представляют собой Р . ско-кольцевые системы со связями жесткости, поставленными м каждыми двумя арками на всю высоту купола. 0 В настоящее время но этой схеме осуществляется строитель _ трех куполов на складе концентрата и промпродукта Соколовско- байской горнообогатнтельной фабрики. Куиюла диаметром 00 м ^ положены по одной оси с разрывами между ними по 13 м (рис- в которых устанавливаются две решетчатые башни, несущие тРа1' до терную галерею, по которой складируемый .материал распределяет
Рис. 51. Монтаж резервуара-цилиндра а —момент подъема обернутого рулона стенки резервуара; б—развертывание рулона и установка стропильных ферм резервуара Рем участкам через отверстия в вершинах куполов. Вывоз сыпучего атериала со .склада осуществляется то пяти подземным галереям, иду- М параллельно оси склада. некоторых случаях, -как, например, ъ купольном покрытии диамет- 41;7 м, разработанном Гипроцементом для здания шламбассейнов
Куйбышевского цементного завода, связи жесткости заменены сй ной железобетонной оболочкой из крупных панелей, приварите к стальным ребрам и кольцам купола. Рис. 52. Покрытие склада концентратов и промпродуктов Соколовско-Сорбайской I горнообогатнтелыгой фабрики куполами диаметром 90 м Bad по 1-1 § 4. РАЗВИТИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИИ ГРАЖДАНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ В конструкциях гражданского назначения также проявились особенности советской школы проектирования а возведения металл ческих сооружений. Радиомачты. При современном развитии радиотехники высота диомачт превышает 200—300 м и более. При таких размерах мачт подъем их в целом виде становится невозможным, и они монтируются по частям с помощью ползучих кранов. Д° 1944 г. радиомачты высотой до 200 я строились из уголков в виде четырехугольного раскосного стержня на оттяжках В «астояшее время в Проект- стальконструкШ™^ женером А. Г- кодовым РазРаб0ра. на стандартная V из V - Труба 057/6 Триба ф 168 e0*6 Гриба Ф57/6 V Рис. 53. Звено стандартной радиомачты нз труб системы А. Г. Соколова диомачта образующих угольную в ^ СТОЙКУ (РиС- 0- Общая высота • ты 205 м. Она состоит из отдельных звеньев длиной 7,5 и шириной ней от 1,35 до 2,2 м. Для монтажа радиомачт инженерами треста Стальконстру Л. Н. Щипакиным и А. С. Каминским разработаны полз чие кранЫ-
рана имеют одинаковую технологическую схему подъема секции и перестановки кРа"а на новую лозицию (рис. 54), яо кран Каминского, ^едставляет собой плоскую трубчатую систему, мачта которой рас- одожена ближе к оси со- мпаемой радиомачты, Jj, в кране Л. Н. Щи- "аКцна. Это уменьшает из- ;,{баюший момент, дейст- з'уюшин на монтируемую 'дпомачту, и дает воз- Можность реже ставить зремеяные оттяжки. Стандартные радио- „аЧТы из труб и метод монтажа их ползучими кранами приобрели больное распространение в Со-' ветском Союзе, благодаря малой затрате металла, уменьшению трудоемкости при изготовлении, простоте, надежности и быстроте монтажа. Последним достижением в области строительства мачт является проект телевизионной опоры высотой 300 м с предварительно напряженными оттяжками, разработанный в Проектстальконструкции «нж. А. Г. Соколовым и намеченный к осуществлению в натуре. Разрез поЯ-А \/ Y / 2 Рис. 54. Схема монтажа радиомачты ползучим краном системы Л. Н. Щипакина Брусни пришиваются к рейкам гвоздя Рис. 55. Сварной купол диаметром 36,5 м над зданием Госцирка в Макеевке '—две распорки накрест; 2—круглое деревянное кольцо; 3—оцинкованная сталь, 4~обрешетка из реек и досок -30 мм; S сплошной иастил из брусков 50X80 мм. соединенных через каждые 40 см гвоздями; 6—подшивка вагоиной доски 90Х 150 мм для крепления брусков Купольные покрытия. В 1935 г. по проекту А. Ф. Жигулева в Ленин- Раде над круглым залом Таврического дворца во время реставрации построен первый в СССР сварной купол системы Швеллера 18,0 м. состоящий из 20 ребер и пяти ярусов. Ребра, кольца
Рис. 56. Павильон СССР на Международной выставке в Париже- арх. Б. М. Иофан, скульптор В. И. Мухина "риже> а-общий внд; б-отделка головы скульптуры
раскосы купола были сделаны из трех полос, сваренных в %рестовые чения. Монтаж купола осуществлялся при помощи специальных 'едмостей. После окончания монтажа купол был испытан (пробными оимметрич- я A8 г) и односторонней A2 т) -нагрузками ih .показал достаточную Четкость. g 1935 г. в Макеевке (Донбасс) над зданием Госцирка был по- рОея сварной купол диаметром 36,5 и высотой 14,4 м, состоящий из Свенадиати ребер и четырех ярусов (рис. 55). * Купол .монтировался по ярусам из отдельных жестких картин, изловленных на заводе. Каждая .картина имела вид трапеции, окайм- ,еНной по контуру швеллерами № 18 с диагональю из двух швеллеров Рис. 57.-Металлические каркасы фигур рабочего и колхозницы •\» 12. Кроме этого, посредине панели помещался швеллер № 18, соединяющий середины оснований трапеции и полураскос того же сече- ния, идущий от .верхнего угла трапеции до середины диагонали. ^Каждая картина изготовлялась в виде трапеции и представляла собой жесткий элемент, удобный в монтаже. Двенадцать таких картин, ^единенных болтами, образовывали первый ярус «упола, на который были установлены двенадцать картин второго яруса. Все остальные яРусы собирались таким же способом. После сборки каждого яруса пР°изводилась сварка узловых соединений трапеции и 'между смеж- Нь'Ми швеллерами соседних трапеций вваривались .распорки из дву- ТавРовых коротышей, образуя стержни, состоящие из двух швеллеров. т Монтаж купола производился значительно .проще .монтажа купола 'авРического дворца, однако купол в Макеевке представляет собой °Лее сложную конструкцию. За последнее время стальные купольные покрытия были применены: 8 Павильоне механизации на Выставке достижений народного хозяй- Ства, в зданиях обсерваторий в Пулкове и Крыму и в других сооружения*. Конструкция каркаса фигурна павильоне СССР на Международной " " ич'когтнпгткш по ьзовалс па- р ф - - " tnof
ытрукции после первой мировой вой вильон СССР на Международной выставке в Париже 'в 1937 г женный по проекту архитектора Б. М. Иофана. Над возвышают^' частью павильона на отметке 31 м поставлены фигуры рабочего и с? хозницы высотой 24,5 м (рис. 56). Обе фигуры вместе представ KQrl- собой общую группу работы скульптора В. И. Мухиной и завепп т архитектурную композицию всего павильона, выражая сгремленм ^ ред и ввысь. е b% Фигуры рабочего и колхозницы состояли из стального каркаса держивающего оболочки фигур из .нержавеющей хромоник»левой г* толщиной 2—3 мм (рис. 57). Проект, расчет и конструкция каркаса а гур представляли трудную задачу. Необходимо было влисать в сложи ' скульптурные формы фигур систему стержней основного е Рис. 58. Павильон механизации на Всесоюзной сельскохозяйственной зыставке в Москве до перестройки Наиболее сложным с расчетной и конструктивной сторон оказался каркас нижней часта скульптурной группы, представляющий собой пространственную статически неопределимую систему с двенадцатью лишними неизвестными. Эта оригинальная и трудная задача была Р«; шена бригадой инженеров под руководством В. С. Николаева. Обший вес основного каркаса фигур составил 50 т. П Пй После Парижской выставки фигуры рабочего и колхозницы был разобраны, перевезены в Москву и установлены вновь на пьедеста у входа на Выставку достижений народного хозяйства. «. Павильон механизации на Выставке достижений народного хозя ства в Москве. Первоначальный вариант Павильона мехаиизяи (рис. 58) представлял собой открытый с торцов «авес из парабоЛй4 ских арок типа эллинга для дирижаблей, построенный по проекту арх текторов И. Г. Таранова, В. С. Андреева и Н. А. Быковой. Павиль состоял из шестнадцати двухшарнирных металлических арок пролет _ 40 и высотой над опорами 20 м, расставленных по оси сооружения ч
у ■*• „ начале 50-х годов было решено .перестроить Павильон механиза- 6 превратив его из открытого навеса в закрытое выставочное «оме- \е С этой целью со стороны, обращенной в сторону площади Me- -;; яяции, возведена архитектурно оформленная торцовая стена, в '' «ой устроен главный вход в павильон и большое окно, отвечающее ■^0?янию арок (рис. 59). С противоположной стороны сделана^при- :е?»,!-я главную част», которой составляет круглый зал, покрытый ме- ?3 Топким остекленным куполом диаметром 40 м. возвышающимся '1Луровнем земли на 62 л я хорошо видимым со всей территории вы- Г Рис. 59 Павильон механизации после перестройки - ныне павильон Выставки достижений народного хозяйства Старый навес Павильона механизации вошел в общий комплекс Scero зтяния и переустройству не подвергался. В настоящее время этот павильон занимает Выставка достижении Сродного хозяйства СССР. высотные здания Москвы. Подготовка к строительству грандиозно знания Дворца Советов высотой 420 м1 заставила подумать и оо эбЩем архитектурном облике г. Москвы. Необходимо было создать в Различных точках города отдельные высотные здания, которые изменяли бы его характер и отвечали своими архитектурными доминантами ^тральному высотному зданию города — Дворцу Советов. Постановлением Совета Министров СССР от 13 января 1947 г. было Сложено начало строительству высотных здании в Москве. первую и вторую очереди были запроектированы и построены ующи» высотные здания с металлическими каркасами: администра- Тивное здание на Смоленской площади (рис. 60); здание Московского 1 R ,,„т„™„. впрмя пповодится новый конкурс на проект Дворца Советов.
Рис. 60. Администратипное здание на Смоленской площади в Москве Рис 61 Здание Московского Государственного университета на Ленин ких гопяу
^дарственного университета на Ленинских горах Орис. 61); гостиница Каланчевской улице; жилое здание на площади Восстания; адми- -ративное здание у Красных ворот; гостиница на Дорогомиловской :ережной. Кроме того, было построено высотное жилое здание на ?тельнической набережной, имеющее железобетонный каркас с несущи арматурой. Советские архитекторы творчески подошли к решению поставлен- леред ними задач и дали интересные архитектурные решения, да- '0 превосходящие унылые американские небоскребы. Архитектурное оформление фасадов высотных зданий отличается гОй продуманностью общего объемного решения, -п-ропорциональ- отдельных частей, художественной разработкой деталей и дает Фч) Рис. 62. Узловые соединения колонн высотных зданий а—узел конструкции высотного здания с колоннами двутаврового сечения; б -узел конструкции здания МГУ с колоннами крестового сечения спокойное впечатление величия и монументальности всего сооружения. Конструкторы сумели найти оригинальные решения каркасных си- Стем, варьируя их в каждом здании как по схемам самих каркасов, так " 'По деталям отдельных элементов и узловых соединений. Конструкции каркасов решены в сварке, 'причем впервые в .практике многоэтажно строительства была применена монтажная сварка. Коломны большинства высотных зданий были сделаны двутавро- ого сечения, из трех сваренных листов (рис. 62, а), а в здашии Москов- к°г° Государственного университета применены крестовые сечения ко- ^Нн, сваренные из трех листов (рис. 62,6). В нижних этажах эти ко- Нны усилены восемью продольными накладками (,по две иа каждой fl'Ke крестового сечения). Крестовые сечения имеют свои достоинства и недостатки. К числу еРвых относятся: одинаковое примыкание ригелей со всех четырех сто- гЧ что упрощает изготовление и монтаж последних; меньшая дефор- ативность .колонн при сварке, так как швы расположены близко к еНтру тяжести сечения; целесообразность применения крестовых ко- °Ьн © гчпа: иях квад атных в плане или в зданиях с коробчатыми свя-
Па fl-Б A — fl — № те* —Б ■Г 5,55 — Е Рис. 63. Коробчатая связь жесткости высотного здания в Зарядье (ЯР1
>1И жесткости. К числу вторых относятся: меньшая суммарная жест- 3 сТЬ крестовых «олонн по сравнению с двутавровыми на 10—14%; вес ^плавленного металла в крестовых колоннах из 3 листов на 38% йолЫ11е' чем в Двутавровых, а в усиленных полосами крестовых колонн— 112%; вес деталей в узловых соединениях крестовых колонн на L 73% больше, чем в узловых соединениях двутавровых колонн; в уси- 3 нНых крестовых колоннах требуется сделать около 170 отверстий на ' пог. м колонны. различно был решен вопрос придания общей жесткости стальному касу. g зданиях на Смоленской площади и на Дорогомиловской набережной общая жесткость стального каркаса обеспечивалась жесткими Аловыми соединениями ригелей с колоннами, образующими простран- £Т'венные жесткие рамы. Для создания жесткости каркаса здания в Зарядье проектом была р^дусмотрена коробчатая железобетонная связь в виде .пустотелой призмы, идущей на всю высоту здания без ^перелома (рис. 63), что дает около 7 тыс. г экономии стали и связь в шесть раз более жесткую, чем прира'мном решении. Рис. 64. Последовательность перестановки самоподъемного башеи- ного крана УБК.-5 при монтаже высотного здания Монтажники также внесли .свои ^предложения. Взяв идею самоподъ-' емного крана, [предложенную в свое время лроф. II. Н. Лукницким и инженером Е. Г. Стригиным, коллектив Промстальмонтажа во главе с инженером П. П. Велиховым творчески ^переработал ее и создал башенный самоподъемный кран со скользящей обоймой грузоподъемностью 5 г (^БК-5). Крапы этой конструкции успешно применялись при монтаже- Есех высотных зданий в Москве. После сборки двух этажей каркаса кран самостоятельно поднимался на следующую отметку (рис. 64). Павильон СССР на Всемирной выставке в Брюсселе в 1958 г. па Всемирной выставке в Брюсселе различными государствами мира было построено из металла много интересных уникальных павильонов. из которых заслуживают внимания: .павильон Бельгии — Атомиум, представляющий собой увеличенную в 165 миллиардов раз молекулу железа Е виде девяти сфер диаметром 18 м каждая, из которых восемь сфер расположены по вершинам куба высотой 102 м, поставленного на ребро, и •Святая — в его центре тяжести, символизируя победу человека над сЧлами природы, над силами атома; оригинальное покрытие цилиндри- Ческого .павильона США, выполненного в виде велосипедного колеса Диаметром 92 м, расположенного горизонтально на 36 металлических Стойках; .павильон Испании, .представляющий собой систему шестигран- НЬ[х в плане зонтиков, расположенных на разных отметках, что дает Б°змож1ность устроить хорошее освещение помещения через вертикальные стенки, ограничивающие 'пространство 'по контуру зонтиков; ориги- "альная, но мало обоснованная конструкция павильона Франции, а так- *е 'павильоны ФРГ, Австрии, Люксембурга, павильон Европы .и .многие другие павильоны различных государств.
Рис. 65. Павильон СССР иа Всемирной выставке в Брюсселе 1958 г. а—общий вид; Во всех павильонах (Широко применены сплавы легких металлов, тросы, предварительное напряжение элементов конструкций и другие новинки строительной техники. Брюссельская выставка со всей убедительностью показала возможность применения в строительных конструкциях алюминиевых сплавов. Наиболее крупный на выставке павильон Советского Союза спроектирован архитекторами Ю. И. Абрамовым, А. Б. Борецким, В. А. Дубовым, А. Т. Полянским и инженерами Ю. В. Рацкевичем в соавторстве с К. Н. Васильевой. Строительство вела бельгийская фирма «Жильон» под контролем советских специалистов. Павильон СССР представляет собой параллелепипед (рис. 65) размерами в плане 72Х 150 м, при средней высоте 18 м. Площадь, занимаемая павильоном, несколько (превышает 10 тыс. м2, а объем всего сооружения — около 200 тыс. .и3. Каркас шавильопа .представляет собой .пространственную систему, ■поддерживаемую шестнадцатью главными колоннами высотой 25,5 я, расположенными в два ряда .параллельно оси здания на расстоянии 48,0 м одна от другой (рис. 65,6). В продольном «аправлении шаг главных колонн равен 18.и. Пространственная система шавильопа .состоит из восьми основных поперечных .конструкций (рис. 65,6), двух .продольных систе. (рис. 65, г) и шестнадцати промежуточных поперечных конструкии (рис. 65,в). Поперечная основная система состоит из двух главных колонн, вхо дящих в состав жестких П-образных рам антресольного этажа высот 5,5 м, образуя внутреннюю стойку рамы. На отметке 15,5 м к кажД главной колонне иарнирно укреплены две фермы длиной .по 12,0 м, н поминающие стрелы деррика, свободные конщы которых лосредсгв стальных тросов подвешены к верхушке -колонны на отметке 2о,о-^ Концы ферм-стрел, обращенных к середине пролета, поддержква световой фонарь .пролетом 24,0 м, имеющий треугольное попереч» сечение. й К концам наружных стреловых ферм шодвешены стеклянные стев ' -отстоящие на 12,0 м от осей .главных колонн. Эти стены своим вес •
72.0 25.5 150,0 Рис. 65. Павильон СССР на Всемирной выставке в Брюсселе 1958 г. '"-поперечный разрез павильона по основным конструкциям; а—поперечный разрез; г—продольный разрез; /—Ст. А-37; 2—импост; 3—стеклянная стенка; 4—гофрированный алюминиевый пастил '•б мм, 5—трос стальной 040 мм; 6. 7—алюминиевый сплав; 8—вытнжка; 9—Ст. 3; 10, 11—Ст. А-52 /ыичколегитюиа иан); /^—-подвески из стальных полос Ст. А-52
яочти уравновешивают вес светового фонаря; недостающий вес пед? •сируется .предварительным натяжением книзу до 2 т импостов, вхо,дя" щих в состав конструкции этих стен. Промежуточная поперечная система (рис. 65, в) повторяет основную поперечную конструкцию, но только с той разницей, что вместо главных колонн в продольном направлении (рис. 65, г) от отметки 15,5 до от метки 25,5 я через каждые 6 м расположены короткие стойки высотой 10 м. Эти стойки поддерживаются продольными горизонтальными под стропильными фермами, расположенными между главными колоннами и посредством стальных полос в третях пролета, подвешенных к вед' шинам этих колонн. Основные колонны состоят из тяти цельнотянутых стальных труб расположенных крестом; центральная труба диаметром 219 и крайние —! 108 мм сделаны из Ст. 3. Наиболее нагруженные конструкции — подвальные и антресольные рамы выполнены из бельгийской стали А-59 Элементы покрытия и остекленных стен выполнены из легких алюминиевых сплавов. Стропильные и -подстропильные фермы, прогоны и фонари сделаны из алюминиевого сплава типа AlMgSi, содержащего до 1,5% магния до 1,3% кремния и до 0,1% меди и цинка. Этот сплав имеет предел прочности до 32 и предел текучести до 26 кг/мм2; по бельгийским нормам на него принимались допускаемые напряжения: на растяжение—11,6 и на сжатие — 13 кг /мм2. Для элементов, подвергающихся постоянным воздействиям атмосферы,— остекленных стен и кровельного настила — применен алюминиевый сплав с меньшим содержанием кремния — до 0,5% и повышенным содержанием магния —до 4%, что несколько понизило его механические характеристики, но резко улучшило его .противокоррозийные свойства. После закрытия выставки павильон предполагалось установить в' Москве, что потребовало провести расчет конструкции с учетом повышенных нагрузок: отепление покрытия и стен конструкции, второе остекление, другие устройства и снеговая нагрузка. Павильон СССР представляет собой новую, оригинальную взаимно- уравновешенную конструкцию с малым числом статически неопределимых величин, что дало возможность многие силовые воздействия привести к центральным сжимающим силам, избегая появления моментов, ■и этим облегчить вес конструкции. § 5. РАСЧЕТ КОНСТРУКЦИИ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ Технические условия и нормы -проектирования и возведения стальных конструкций в соответствии с достижениями науки и техники neP?i рабатывались в Советском Союзе несколько раз, поэтому наши ТУип являются наиболее прогрессивными нормами по сравнению с зарубе*' ными. Однако метод расчета конструкций по допускаемым напряжениям, применявшийся в СССР до 1955 г., имеет ряд недостатков, к главным из которых могут быть отнесены следующие: все стальные констру-* ции рассчитывались с единым коэффициентом запаса независимо ° видов нагрузок и условий работы элементов конструкций; коэффиииеи запаса не учитывал эксплуатационные требования. Для устранения этих недостатков ученые Советского Союза .создал новый метод расчета конструкций, названный расчетом ло предельньт- •состояниям. Разработка нового метода расчета была начата в сереДй 40-х годов группой авторов во главе с профессорами Н. С. Стрелецкй>> А. А. Гвоздевым, Ю. М. Ивановым, Л. И. Онищиком и другими.
... Основным положением этого метода .расчета является введение трех предельных состояний конструкций: .первое — по несущей способности (прочности и устойчивости конструкций, усталости материалов), Еторое — по развитию чрезмерных деформаций от статических и динамических нагрузок и третье — по образованию или раскрытию трещин.1 Все эти три предельных состояния являются такими, по достижении доторых порознь .или совместно дальнейшая нормальная эксплуатация сооружения является невозможной. В метод расчета строительных конструкций по .предельному состоя- нию введены дифференцированные коэффициенты запаса прочности конструкции, учитывающие возможную перегрузку 'конструкции, однород-. Ность материала и условия работы конструкции. Введение дифференцированных коэффициентов запаса прочности дает возможность наиболее полного учета всех факторов, обусловливающих общий запас .прочности как всей конструкции, так и отдельных ее элементов. Определению величин дифференцированных коэффициентов запаса предшествовала большая научно-исследовательская работа по определению механических свойств материалов, по выявлению однородности заклепочных соединений и сварных швов, по определению условий работы конструкций и выявлению возможной перегрузки конструкций. Характеристикой трудоемкости данных работ может служить хотя ■бы указание, что для определения однородности стали марки Ст. 3 в ЦНИПС была проведена статистическая обработка 5 888 результатов заводских испытаний стальных образцов. В 1954 г. были изданы Строительные нормы и правила, в .которых во второй части (Нормы строительного проектирования) изложены основные положения и правила расчета строительных конструкций по предельным состояниям. По поручению Совета Министров СССР Государственным комитетом Совета Министров СССР то делам строительства Строительные нормы и правила утверждены для обязательного применения с 1 января 1955 г. всеми министерствами, ведомствами и советами министров союзных республик. . В развитие Норм строительного проектирования в 1955 г. Государ-, ственным комитетом Совета Министров СССР по делам строительства утверждены Нормы и технические условия проектирования стальных конструкций (НиТУ-121-55). Метод расчета конструкций .по предельным состояниям, являясь .прогрессивным методом, наиболее точно учитывающим все особенности работы конструкции, применяется всеми проектирующими строительными организациями Советского Союза и начинает распространяться за рубежом в странах народной демократии. XXI внеочередной съезд КПСС принял решение по значительному Увеличению производства черных и цветных .металлов, что способствует дальнейшему развитию металлических конструкций. В контрольных цифрах семилетнего плана предусматривается довести выплавку чугуна в 1965 г. до 65—70 млн. т, или на 64—77% больше, чсм в 1958 г.; стали — 86—91 млн. т, или на 57—66% больше; произвести проката 65—70 млн. т, или на 53—63% больше; производство алюминия увеличить по сравнению с 1958 г. в 2,8—3 раза. 1 Стальные конструкции рассчитываются только по первому и второму предельным состояниям.
В отчете Центрального Комитета Коммунистической партии Совет ского Союза XXII съезду партии Н. С. Хрущев сообщил: «. . . нам «п. ствительно пришлось пересмотреть .некоторые задания семилетней плана . . . Вот как выглядят скорректированные задания на последит год семилетки: мы намечали выплавить 65—70 миллионов тонн 4yryhL а теперь рассчитываем выплавить 72—-73 миллиона; стали получим н~- 86—91 миллион, а, видимо, 95—97 миллионов тонн и более . . i.~. изводство проката составит не 65—70, а 73—74 с половиной миллион- тонн . . .». Приведенные цифры говорят о колоссальном увеличении вы-nvn,. литья и проката черных и цветных металлов, что создает благоприятны- условия для строительства металлических конструкций, которое буде. производиться в темпах развития всего народного хозяйства; в то ж-- время волрос экономии металла отнюдь не снимается с 'повестки дня" а приобретает еще большее значение. В связи с этим начинают внедряться тонкостенные конструкции из штампованных и гнутых элементов, конструкции из трубчатых стержней и из легких сплавов, системы с предварительно напряженными элементами, соединения частей на высокопрочных болтах и многие другие системы. Делаются попытки hdh- менения клееных соединений в металлических конструкциях, что уже широко используется в авиастроительстве. Перед проектировщиками и строителями металлических конструкций открыт широкий 'Путь новых творческих достижений. ЛИТЕРАТУРА А р к и н Д., Рождение и гибель Хрустального дворца, сб. «Образцы архятек! туры», Гос. нзя-во по делам архитектуры СССР, М., 1941. ■ ' Березовский В., Железный купол над церковью Царскосельского дворца, построенный по проекту Г. Е. Паукера, Спб., тип. департамента уделов, 1867. Журавский Д. И., Шпнль Петропавловского собора, «Журнал Главного управления путей сообщения н публичных зданий», 1860, т. 1, 1861, тт. 30 н 31. «Журнал Главного управления путей сообщения н публнчных зданнй», 1852, т. XV. Иванов Ю. С, Первый металлический купол, журн. «Строительная промышленность», 1941, № 6. Листок архитектурного журнала «Зодчий», 1876, К° 43. Никитин Н. П., Огюст Монферран. Проектирование и строительство Иса- -акиевского собора и Александровской колонны, изд. Лен. отд. Союза советских архитекторов, Л., 1939. Ольховский, подпоручик корпуса горных инженеров, «Горный журнал», 1839, № 10. Подольский Р. П., Старые промышленные здания России XVII—XVIII вв., сб. «Проблемы архитектуры», Всесоюзная Академия архитектуры, т. 1, кн. 2, М., 1у^- Т и м е И., Парижская всемирная выставка, прилож. к «Горному журналу » 1890. Ф ер стер М., Металлические конструкции гражданских сооружений, пер.ев- под ред Н. Н. Митинского, нзд. Базлова, Спб., 1902. Ее k, Traite de l'application du fer, de la fonte et de la tdle, Paris, 1841. Polonceau C, Notice sur un nouveau sisteme de charpente en bois et en i«= »| Revue generate de l'architecture et des travaux publics, 1840, № 1, p. 27—32. Tis sandier G., La Tour Eiffel de 300 metres, Paris, 1889.
РАЗВИТИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОИИЫХ КОНСТРУКЦИЙ щ /—— < Глава 'первая ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ Железобетонные конструкции ло сравнению с 'конструкциями из дру- гих материалов (камня, дерева, стали) являются новыми. В строительстве они появились только во второй половине XIX в. Однако, несмотря на это, железобетон (получил широкое распространение в строительстве и имеет свою историю и своих выдающихся деятелей. Когда именно появились первые железобетонные конструкции и кому принадлежит первая мысль включения проволочного каркаса в массу Цементного бетона, точно не известно. Первые подобные конструкции встречаются .в середине прошлого столетия. Так, около 1850 г. француз Ламбо изготовил лодку из проволочной сетки, обмазанной с обеих сторон цементным раствором, которая затем была выставлена на Всемирной выставке >в Париже в 1855 г. Около этого же времени американец Хайэтт уже производил опыты с армированными балками и дал описа-
иия некоторых конструкций, характеризуемых включением железа в бетон. В его книге, изданной в 1877 г., впервые было высказано Положение о целесообразности расположения железа в растянутой зоне элемента. В Англии .первые предложения 'конструкций из бетона и железа относятся к 1854 г. (патент Уилкинсона). В 1861 г. француз Куанье предложил свои конструкции перекрытий, сводов и труб, основанные тоже" на принципе железобетона. Несмотря на это, изобретателем железобетона долго считали парижского садовника Монье, взявшего первый патент в 1867 г. на изготовление цветочных .кадок из проволочной сетки, обмазанной с обеих сторон цементным раствором, т. е. той же по существу конструкции, что и лодка Ламбо. За первым патентом последовали другие на изготовление резервуаров, труб, плит,сводов и т. п. Столь успешное внедрение железобетона в разные области строительства относят к заслуге Монье. Однако, не имея понятия о существе работы своих конструкций, Монье выполнял .их чисто эмпирически, допуская грубые ошибки. Например, в плитах он укладывал сетку посредине толщины (рис. 1), где растягивающих напряжений вообще Рис I. Плита Монье с неправильным ожидать нельзя. армированием Французы, торжественно отметив в 1949 г. столетие железобетона, тем самым признали приоритет Ламбо. Работы Монье имели весьма ограниченное распространение и лишь-.i в 1884 г., когда его патенты были приобретены двумя немецкими строительными фирмами,1 изучением железобетона стали заниматься ученые и инженеры. В 1886 г. .инженером Вайсом и профессором Баушингером (при материальной поддержке фирмы Фрейтаг и Гейдшук) были предприняты лервые научные опыты над железобетонной конструкцией по определению прочности, огнестойкости, сохранности железа (арматуры) в бетоне, силы сцепления арматуры с бетоном и т. л. Тогда же немецким инженером М. Кененом было высказано то же положение, что v Хайэттом, подтвержденное опытами, что арматура в виде железных стержней должна располагаться в тех частях конструкции, где можно ожидать растягивающих усилий. В 1887 г. Кенен предложил первый метод расчета железобетонных плит, а Вайс издал брошюру о системе Монье с описанием результатов опытов и изложением данного метода расчета. Это существенно под- няло доверие* к новому материалу и способствовало более широкому распространению железобетона в Германии и в Австро-Венгрии. Во Франции дальнейшее развитие системы Монье, а также целог ряда других систем, как Куанье, Коттансена, Борденава, Бонна и ДР- шло сравнительно медленнее, чем в Германии. Существенное влияние на развитие железобетона оказала новая сие тема, предложенная французским инженером Франсуа Геннебиком 1892 г. (рис. 2). Эта система — ребристых конструкций, для которых г Фирмы Фрейтаг и Гейдшук (с 1892 г. Вайс и Фрейтаг) и Мартенштейи и Ж°сС°"
В оТпала необходимость в металлических балках, — положила начало воа- ^едеиию монолитных железобетонных конструкций. Геннебик выполнял й3 железобетона «е только плиты и балки их монолитное сочетание, но также колон- яы, фундаменты, подпорные стены и пр.; затем им были введены забивные железобетонные сваи. ребристой кон- Ген неб ик -jY впервые применил арматуру (отгибы и хомуты) Для усиления бетона против скалывающих усилий. В действительности же эта арматура воспринимает Рис- 2. Первоначальная конструкция ребристого главные растягиваю- перекрытия системы Геннебика цие напряжения. Затем он дал приближенные формулы для расчета, получившие сразу большое распространение. i I i ! I I I I I м Система Рансот Система Гюата Система Вюиша Вистема Коттансена Система Шлютера Система меллера Рис. 3. Разные системы армированных конструкций По железобетонному .строительству фирма Геннебика была самой мощной. Она имела отделения во многих странах, в том числе я в
Появление в ето время многочисленных систем железобетонных кон. струкций (особенно перекрытий) было вызвано главным образом $ц>н. куренцией разных .предпринимателей. Системы эти несущественно раз. личались — видом арматурных стержней и их расположением в бетоне-, и по существу сводились .к двум основным видам конструкций: Монье и Геннебика (рис. 3). Со времени предложений Геннебика, т. е. с конца XIX в., можно считать начало первого этапа развития железобетона, характеризуемого появлением в практике строительства разного рода железобетонных стержневых систем. Вскоре повсеместно вошел т употребление и метод расчета железобетонных конструкций по допускаемым напряжениям, в основу которого положены законы сопротивления материалов, с учетом особенностей железобетона. По этому методу, нередко называемому классическим, считаются справедливыми гипотеза плоских сечений .и закон Гука, т. е! Рис. 4. Схемы эпюр деформаций и напряжений в стадия II принимается, что нормальные напряжения три изгибе пропорциональны деформациям и расстояниям волокон до нейтральной оси (рис. 4), сопротивление бетона растяжению не учитывается, и, таким образом, эпюра напряжений (при изгибе) принимается в виде треугольника в сжатой зоне (II стадия напряженного состояния). Затем установлено нормированное число л= -тг отношение модулей упругости стали и бетона, постоянное (от 10 до 18) для данной ;марки бетона. При расчете вводится .приведенное (фиктивное) сечение, в котором сталь приведена к материалу бетона и .принимает на себя напряжения, в п раз большие, чем бетон. Например, для железобетонного элемента с площадью сечения бетона F6 и арматуры Fb приведенное сечение элемента будет Fnp = F6 -г tiFb. Таким образом, расчетные формулы отличаются введением в них приведенных Fnp, Snp и Jnp, причем напряжения определяются отдельно для бетона .и арматуры. Например, при изгибе (рис.4) ^n-f-(h-x-a) Появлению этого метода расчета лредшествовали работы исследователей. Разные предложения по расчету сечений отличались главным образом /видом эпюры напряжений. В этом отношении все предложения мюжно разделить на две группы: учитывающие работу бетона на растяжение и не учитывающие такой работы. К.первой группе относятся: способ француза Маза и австрийца Неймана (им введено число п), по которому кривая напряжений в бетоне
^меняется .прямой линией (рис. 5, а), т. е. модуль упругости бетона придается одинаковым для сжатия и растяжения; способ Мелана jpHC 5,6) —эпюра напряжений в виде ломаной линии, т. е. приняты разные модули упругости; способ Консидера (рис. 5, в) —тоже ломаная эиния, но другого вида; способ Сандерса (рис. 5, г) — кривая напряжений-— парабола в сжатой и растянутой зонах. Ко второй группе относятся: способ Риттера (рис. 5,д) —эпюра напряжений сжатия — парабола; способ Кенена (рис. 5, е), как и в классическом методе,—эпюра напряжений сжатия — прямая линия, но нейтральная ось всегда принимается посредине сечения. 4 h-a Рис. 5. Разные предложения эпюр напряжений при расчете сечений а-гМаза—Неймана; б—Мелана; в—Консидера: г—Сандерса; -д— Риттера: е—Кенена Кроме отмеченных, были и другие предложения, из которых следует упомянуть о теории расчета .профессора Тулли, рассматривавшей две стадии работы .изгибаемого элемента. По первой стадии бетон работает на растяжение и сжатие, а эпюра имеет *вид .прямой линии. Однако он не .Указал, в каких случаях следует пользоваться этой стадией. По второй стадии бетон в нижней части не работает, эпюра сжатой зоны имеет вид ломаной линии. Перечисленные способы расчета имели чисто теоретическое значение. так как большинство расчетных формул по ним отличалось сложностью и практически было неприемлемо. Надо отметить, что теория далеко не поспевала за развитием практических приложений железобетона. Перзые строители железобетонных с°оружений не только не обладали теоретической подготовкой, но некоторые из них не имели никакого понятия о прочности и устойчивости с°оружений, что вначале и служило препятствием к широкому внедрению железобетона. Бурное развитие капитализма во второй половине XIX в. вызвало ц'ирокое строительство многочисленных фабрик и заводов, для сооружения которых требовался прочный и дешезый материал. Таким .материалом оказался железобетон, получивший вскоре широкое распространение во всех странах Европы, а затем « в Америке. Д5 — История строительной техники
Возможность всестороннего применения железобетона для ния не только (промышленных зданий, но .и гражданских различной назначения особенно ярко .показала Всемирная выставка в Пари>к0 в 1900 г., где большинство выставочных зданий, значительных по размерам и художественному оформлению, было 'Построено из бетона. На этом этапе следует отметить работы выдающихся зарубежны исследователей железобетона: во Франции—Консидера, в Германии-* Мёрша « в Австрии —Залигера, оказавших существенное влияние >Г усовершенствование железобетонных конструкций и их распространен^ Консидер в 1902 г. предложил особую конструкцию колони, е КОт " рой бетон охвачен стальной спиралью (обоймой) и подвергается всесто роннему сжатию, что ведет к существенному увеличению несущей способности. На развитие железобетонного строительства серьезное влияние оказали выработанные в Герма.нии в 1904 г. и дополненные в 1907 г. расчетные формулы и .правила возведения железобетонных сооружений Следует отметить и роль Германской железобетонной комиссии, которая была образована в 1906 ir. специально для производства систематических опытов над железобетонными конструкциями. Эта комиссия на протяжении многих лет, учитывая .постепенное развитие теории и практики железобетона, разрабатывала официальные нормы по расчету и конструированию. Подобная комиссия была организована во Франции, которая тоже дала много важных исследований по железобетону. В других европейских странах развитие железобетона в это время происходило главиым образом на основе немецких и французских работ. В США благодаря смелым работам .инженера Ренсема и приглашенных из Германии и Австрии специалистов (Эмпергер, Мелан) применение железобетона также значительно расширилось. Большое распространение для шостройки мостов получила вывезенная из Австрии система Мелана, арматуру (жесткую) которой составляют металлические балки и целые конструкции в виде решетчатых арок и ферм. В течение долгого времени основное внимание американских инженеров было направлено на выработку всевозможных форм стержней (периодического профиля) для увеличения сопротивления скольжению их в бетоне. Однако в 1906 г. в США появилась .новая конструкция Тур- нера монолитных .перекрытий — так называемая безбалочная «грибовидная», устраиваемая без применения каких-либо балок и .получившая вскоре значительное распространение в России и Западной Европе. Следует отметить, что в США первые официальные нормы по железобетону были изданы только в 1921 г. Глава вторая РАЗВИТИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА В ДОРЕВОЛЮЦИОННОЙ РОССИИ Применение первых железобетонных конструкций в России относит К 1885 г., т. е. к тому времени, когда в Западной Европе они только по. чили признание и лрактическое применение .в строительстве. В 1©°
Москве (на бойнях) уже были проведены первые опыты над железо- ;!'тонными конструкциями ('плиты лролетом 1 м при толщине 5 см и "едезобетонные своды лролетом 4,26 и 7,5 м), доведенными до разрушен ия- ■ Вначале распространение железобетона в России шло очень мед- >н!Ю как вследствие слабого развития лромышленности, так и недове- .% к этому новому виду конструкций со стороны многих инженеров, что являлось следствием отсутствия установленных методов расчета и кон- :труирования. ' большая заслуга в деле развития железобетона в России принад- 1еЖит Н. А. Белелюбскому, профессору Института инженеров путей •ообшения, который правильно оценил значение железобетона для строительства и явился убежденным пропагандистом его среди инженеров. Под его руководством в 1891 .г. в Петербурге были .проведены обширные опыты с разного рода железобетонными конструкциями, имевшие целью проверку рациональности самого принципа железобетона и возможности его применения в разных областях .строительства. В присутствии значительного числа .представителей разных ведомств л учреждений были подвергнуты испытанию ,нагрузкой различные железобетонные конструкции в натуральную величину (рис. 6): железобетонные плиты, армированные сетками из стержней 0 3, 6, 7 и 10 мм; железобетонный .свод с подъемом в '/ю / при толщине в шелыге 5 и в пятах &см, рабочая арматура 07 мм через 7 см; труба, армированная сетками, изготовленными из стержней — поперечных 06 мм, расположенных через 7,5 см, и продольных 05 мм -через 7 см; цилиндрический резервуар, у которого в качестве арматуры .применена одиночная сетка; шестигранный закром элеватора со сторонами 1,5 м и высотой 3,0 м при толщине стенок 8 см, арматура двойная из двух сеток; сводчатый мост лод проезжую дорогу лролетом 17,08 м при ширине 6,4 м и стреле подъема '/в /, толщина свода в шелыге 14 и в пятах 30 см, арматура — сетка аз продольных стержней 013 мм через 7,5 см и .поперечных 0 7 мм через ' см; у пят добавлена вспомогательная сетка из стержней — продольных 210 мм через 7,5 см и поперечных07 мм через 7 см. Для сравнения результатов испытания .плиты и свод указанных .пролетов были исполины и без арматуры, т. е. чисто бетонные. Результаты испытаний были весьма убедительными; они показали ЭДлыиие .преимущества железобетона, рассеяли сомнения у многих инженеров и явились толчком к распространению железобетона в строительстве. Следует отметить лабораторные опыты А. С. Кудашева, проведение в Киеве в 1898—1899 гг., по испытанию модели железобетонных бадок пролетом 1 м и арки лролетом около 3,5 м с двойной арматурой. ти опыты имели целью главным образом выяснение возможности прядения гипотезы плоских сечений при расчете железобетонных кон- СтРукций. Олыты дали положительные результаты. Уже в начальный период развития в России железобетона был выполни ряд заслуживающих внимания конструкций и сооружений разных Значений, как, например: в 1885—1887 гг. — железобетонные пере- РЫтия по металлическим балкам .в городской прачечной Москвы, своды Чацкой фабрики пролетом в свету 3,55 и 4,26 м на Реутовских ману- |.актУрах и др., трубопровод длиной около 0,5 км и шириной 0,71 н на ,°сковско-Рязанской железной дороге; в 1893 г. — переходные мостики, рЭссейц и сводчатые конструкции Верхних торговых рядов (здание УЩ в Москве; в 1896 г. — железобетонный пешеходный арочный мост 'Ролетом 45 м на Нижегородской ярмарке (рис. 7). 2б
■.[-:■ г ]:;;■■ BJI И 'I, 17см 5мм 7см 7мм -7см 5мм 7см 1см ^'Ьым ,7 мм iDMM ■7 мм -Юмм Рис. 6. Желеэобетснные конструкции Петербургских опытов. 1891 г. а—плнты; б—свод; в—труба; I
9 005 0,03 -2ft- ! I! T7TK MM 7mm ■16 cm 7mm 7CM Деталь узлового {соединения 7,0 мм 7ш Ь/Змм ' Г'.'М > 7,5 мм 10 мм 1мм Рис. 6. Железобетонные конструкции Петербургских опытов 1891 г. г~цилиндрический резервуар; д—шестигранный закром элеватора* е—сводчатый мост 8 конце 1898 г. после принятия Инженерным советом Министерства Утей сообщения решения о применении железобетона на железных и Шоссейных дорогах началось строительство мостов, труб, путепроводов, Резер.;зуаров, баков и др. О масштабах этого строительства можно су- j^Tb> например, по тому, что на одной только железнодорожной линии ^тебск — Жлобин в 1901—1902 гг. было построено 27 железобетонных '^проводов и мостов общим протяжением 412 пог. м. В 1902 г. на ;;анции Екатеринодар Владикавказской железной дороги была по- "ЧЮена водонапорная башня с баком емкостью 243 ж3; кожух вокруг ЧК;э и купольное покрытие над н-им диаметром 10 м также были выпол- ""Nhl из железобетона. ■* последующее время резервуары строили почти исключительно из '^езобетона.
Бывшие земства, особенно южные, с 1902 г. также перешли к стр тельству железобетонных мостов и труб на шоссейных и грунтов " дорогах. Мосты строились разнообразных конструкций: балочные, чатые, арочные, решетчатые системы Визинтини (рис. 8). ' Рис. 7. Железобетонный пешеходный мост (пролет 45 м) на Нижегородской ярмарке 1896 г. ». 04 Рис. 8. Мост системы Визинтини В 1904 г. по проекту инженеров Н. Пятницкого и А. Барышников- ■при экспертизе Н. Белелюбского, был построен в г. Николаеве пеР.в^й в мире железобетонный маяк высотой 36 м и толщиной стенок — 1" вверху и до 20 см внизу (рис. 9). В 1905 г. в г. Петербурге было построено первое 4-этажное жеЛпд3г. бетонное промышленное здание с ребристыми перекрытиями, а в 19™
.,полнены железобетонные перекрытия в здании Политехнического Института. В разных областях строительства интерес к железобетону у русских чЯ<енеров значительно повысился. Появились и первые труды по железобетону: С. И. Рудницкого «Железно-цементная конструкция» A897). ц А. Жидкевича «Плоские междуэтажные перекрытия» A900), g H. Акимова «Железобетон» A903). Однако официальных норм и технических условий разработано не было, ц Д. Белелюбский еще в 1904 г.ластоя- ельно требовал скорейшего утверждения таких норм, для того чтобы проектирование не носило случайного характера. Необходимость в этом усугубилась проникновением к нам разнообразных «систем» железобетонных конструкций и преобладающим характером исполнения железобетонных работ подрядным способом разными фирмами, которые часто сами раз- тывали и проекты сооружений. В 1908 г. Министерством путей сообщения были утверждены первые Техни-- ческие условия для железобетонных сооружений, которые в 1911 г. были заменены новыми Техническими условиями с приложенными к ним Нормами для расчета прочности железобетонных сооружений. Эти первые официальные документы имели существенное значение для развитая железобетонного дела в России. Почти одновременно были выпущены Технические условия (ТУ) и другими ведомствами, которые вели железобетонное строительство: военным ведомством, Министерством внутренних дел, Министерством финансов, а также Московской городской управой. Следует особо остановиться на Технических условиях Московской городской Управы 1912 г. Основное их отличие от Других состояло в том, что они касались не только железобетонных, но и железо- кирпичных, а также и чисто бетонных Конструкций и содержали подробные указания для расчета гражданских .и промышленных сооружений. Они являлись по существу вторым изданием Технических условий (ТУ), которые первоначально (первое издание) бЫли разработаны главным образом для проектирования и расчета железобетонных ребристых покрытий вагонных сараев (депо) первых четырех трамвайных парков Москвы. Надо заметить, что начало значительного применения железобетона в строительной .практике Москвы относится к 1906 г., когда для нужд ^°ско:зского водоснабжения было начато строительство новых железобетонных отстойников и фильтров Рублевской насосной станции; затем £°следовала постройка регулирующего резервуара на Воробьевых Рис. 9. Железобетонный маяк в г. Николаеве, построенный в 1904 г. а—разрез по вертикали; б—конструкция фундамента
горах, а в 1908—1911 гг. были выполнены железобетонные ребристы покрытия над вагонными сараями общей площадью свыше 50 тыс. М2 причем большинство этих покрытий было запроектировано Двухслой' ными (рис. 10). Неполнота первых Технических условий Министерства путей сооб щения МПС 1908 г.- и отсутствие в них норм для расчета побудИЛи Железобетонную комиссию Московской городской управы приступить разработке более подробных ТУ для возведения железобетонных лро- мышленных и гражданских зданий и сооружений. При этом для про верки ряда 'возникших расчетных и конструктивных вопросов пара1! лельно с постройкой покрытий вагонных сараев были .возведены из rex же материалов экспериментальные железобетонные конструкции, при испытании которых был разрешен ряд существенных вопросов. Этим путем прежде всего была проверена возможность применения принципа «многопролетности» к железобетонным конструкциям, так ка-- тогда было много сторонников расчета многопролетиых железобетонных конструкций по методу так называемого «полузащемления» на опорах (ввиду монолитной связи 'балок с опорами). 1; Рис. 10. Двухслойное покрытие вагонных депо трамвайных парков в Москве Опыты над специально возведенными тремя пятипролетными тавровыми балками (р.ис. 11), рассчитанными ло принципам «многопролетности» (две балки I и III — из трамбованного и литого бетона) и «полузащемления» (одна балка // из трамбованного бетона), выявили, что правильнее расчет железобетонных .многопролетных балок производить по принципу «многопролетности». При этом было решено, что для упрощения расчета многопролетных неразрезных балок вполне допустимо (как и .по Нормам МПС 1911 г.) производить их в предположении, что на каждый рассматриваемый лролет балки влияет нагрузка только этого пролета и смежных с .ним — по два с каждой стороны. Такое допущение вполне подтвердилось произведенными опытами и теоретическими расчетами; это положение сохраняет свою силу и в настоящее время при расчете балок как упругих систем. Затем при испытании опытных железобетонных конструкций были получены данные о стрелах прогиба: их абсолютные величины, характер возрастания и убывания, а также время действия нагрузки. Исследователей тогда уже интересовал вопрос о времени выдержки нагрузки» необходимом для установления окончательной величины прогиба; ука^ занная в первоначальных ТУ 6-часовая выдержка правильно признава лась далеко не достаточной. Было произведено также сравнение прочности железобетонных кон^ струкций, выполненных из трамбованного и литого бетона, которое показало существенные преимущества первых. Результаты теоретических и экспериментальных исследований был' учтены этри разработке Технических условий Московской городс-к
нрматура балки Д 1.2 иЗ Рис. 11. Экспериментальные тавровые балки московских опытов 1910 г. о—балки / н Ш; б—балка //: в—кри^я изгибающих моментов для балок /—для балок / и 14; ?—для балки //
управы 1912 г., которые .получили распространение для проектирован^ не только покрытий вагонных сараев (депо), но и других железобето^ ных конструкций, а также чисто бетонных и железокирпичных. Для выяснения свойств железобетона в отношении пригодности ег, для фортификационных (оборонительных) сооружений в 1907—1909 г° под Петербургом .профессором Николаевской инженерной академц' Н. А. Житкевичем производились испытания железобетонных плит взпы" вами. Эти испытания явились, можно сказать, преддверием обширнЬ1х" опытов над фортификационными сооружениями долговременного харак тера па о. Березань на Черном море (близ г. Очакова) в 1912 г. — самьх крупных из известных в то время опытов этого рода в мире. Результаты этих опытов были весьма значительными. На основе их были разрабп таны совершенно новые фортификационные конструкции, успешно выдержавшие боевое испытание в первую мировую войну (в крепости Осовец). Вопросы технологии бетона, бетонных и железобетонных работ разрабатывались главным образом в Петербурге в трех механических лабораториях: Института инженеров .путей сообщения (проф. Н. А. Белелюб- ский), Николаевской инженерной академии (проф. И. Г. Малюга) и Политехнического института (проф. С. И. Дружинин). В Москве первая лаборатория по изучению и испытанию бетона была организована лроф. Н. К- Лахтиным. Особенно большой вклад в науку о бетоне внес И. Г. Малюга. В его труде «Состав и способы приготовления цементного раствора .(бетона) для получения наибольшей крепости», вышедшем .в 1895 г., впервые установлена зависимость прочности и плотности бетона от разных факторов: содержания воды, состава раствора, степени уплотнения бетона и др. Что касается научной работы .в области железобетонных конструкций, то она велась почти исключительно в высших учебных заведениях и то преимущественно теоретически. Никакого исследовательского института или специальной лаборатории, где занимались бы изучением железобетона, в то время не было. В начале XX в. появились оригинальные конструкции русских исследователей, часть из которых получила распространение и за рубежом, например система колонн «бетон в обойме» из плоских спиралей, пригодных для прямоугольных сечений (рис. 12, а), предложенная Н. М. Абрамовым в 1904 г., колонны с применением сеток — «свободных связей» (рис. 12,6), разработанная В. П. Некрасовым в 1907 г., и ДР- Обе (Приведенные системы армирования колонн преследуют одну цель — противодействия .поперечному расширению сжатого бетона, чем достигается увеличение несушей способности колонны. Сетки Некрасова применимы не только в стойках, но и в сильно сжатых частях ДРУ' гих конструкций (балки, арки и др.). Еще раньше (в 1899 г.) в Киеве горным инженером А. Э. Страуссо.^ были .предложены так называемые набивные сва.и, образуемые опусканием обсадной трубы и заполнением ее бетоном при одновременном в таскивании трубы вверх. Эти сваи устраиваются без сотрясений. U нередко снабжаются арматурным каркасом: g Сваи Страусса получили значительное распространение в России за границей. В 1908 г. инженером А. Ф. Лолейтом был рассчитан, сконструировае и построен четырехэтажный склад для молочных продуктов в '^оСК, ' в котором междуэтажные перекрытия впервые были выполнены без о лочными с двухпутной арматурой. Следует отметить, что -в Европе пер ^
срытие такого рода впервые появилось в Швейцарии только в 1910 г. Предложенный А. Ф. Лолейтом приближенный способ расчета безмолочных .перекрытий давал результаты, близкие к результатам, <полу- чае.мым по современным методам расчета. Перед началом первой мировой войны русские инженеры широко и успешно вели бетонное и железобетонное строительство, особенно по возведению искусственных сооружений на железных и шоссейных дорогах, а также портовых сооружений (на Балтийском и Черном морях и во Владивостоке) « фортификационных сооружений в крепостях. В последних двух областях имелись значительные достижения в отношении производства и механизации бетонных и железобетонных работ. Однако работа русских инженеров- строителей сильно затруднялась политикой правящих классов России, которые, 'не веря в творческие силы русского народа, усиленно насаждали за- Рубежную культуру и технику, в том числе и в строительстве. В результате строительство промышленных объектов и крупных общественных, торговых и складских зданий нередко сда- валось с подряда иностранным железобетонным ственно немецким и французским. fit 1 - - 1 1 t 1 ■» ' '.„-:,,■: —1 -> // -} ч'Ч. 1 гйи • Ik4' • п ■ i ; ^ т Рис. 12. Конструкция колонн Н. А. Абрамова и В. П. Некрасова фирмам, преимущефр Действовали и русские предприятия, как, например, т-во «Железобетон» в Петербурге и «Черноморское строительное общество» на юге. Несмотря на засилье иностранных фирм, русские инженеры оказы- 8али большое влияние на развитие железобетонного строительства не Только в Петепб\'оге и Москве, но и в других городах России. Известны
случаи .постройки русскими военными инженерами целых комплексов обширных железобетонных корпусов военных заводов и др. В Петербурге, например, под руководством русских инженеров было выполнено много промышленных и крупных гражданских зданий со сложными ленточными и сплошными железобетонными фундаментами, из которых заслуживают внимания: дом N° 2 по ул. Малая Садовая, дом № j Hg углу Невского проспекта и улицы Гоголя, здание универсального магазина, ныне Дам ленинградской торговли (ДЛТ), гостиница «Астория» и другие, а из числа многих промышленных сооружений — крупнейшие цементные заводы в Новороссийске и Подольске. В строительстве жилых и общественных зданий в то время уже находили применение железобетонные часторебристые перекрытия (например, в Петербурге — четыре угловых дома по Бородинской улице) и железокирпичные перекрытия (например, в Москве— в домах б. Страхового общества «Россия», в Киеве — в Политехническом институте). Только с 1912—1913 гг. в строительных институтах была введена самостоятельная дисциплина «Железобетонные конструкции». До этого лишь в некоторых институтах велось преподавание курса железобетонных мостов и их ^проектирование. Отсутствие учебных пособий и вообще крайняя бедность литературы на русском языке по железобетону затрудняли преподавание этой дисциплины. Глава третья РАЗВИТИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА В СССР И ЗАРУБЕЖОМ ОТ ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ ДО ВТОРОЙ МИРОВОЙ ВОЙН1 После Великой Октябрьской социалистической революции и гражданской войны перед советским народом встала задача восстановления разрушенного народного хозяйства и в первую очередь тяжелой промышленности. По окончании восстановительного .периода развернувшаяся индустриализация страны вызвала необходимость широкого развития строительной .промышленности на новой технической основе — с внедрением новых методов работы. Это способствовало значительному применению железобетона в .первые две пятилетки в гидротехническом и промышленном строительстве. Еще до начала первой пятилетки, в восстановительный период, большим строительством с широким применением железобетона явился ВоЛ- ховстрой A921 — 1926 гг.). Здесь советскими инженерами запроектиро^ ваны и выполнены выдающиеся бетонные и железобетонные конструК ции и сооружения. Большой интерес, например, представляют своеоО- -разной конструкции железобетонные кессоны под плотину (рис. 1^'* подводившиеся к месту установки на плаву. Главное здание силовой станции (рис. 14) осуществлено железобетонной каркасной конструкции, с железобетонными аркадами, подДеР живающими подкрановый путь 'мостового крана весом 130 г. В главно понижающей подстанции и во всех вторичных подстанциях также iuH-J
роко применен железобетон. На Волховстрое .впервые для расчета плит, опертых по контуру и по трем сторонам, .применялся точный метод академика Б. Г. Галеркина, что давало существенную экономию в кубатуре железобетона. Так, например, по этому методу принималась толщина 9 .вместо .14 см по нашим и немецким нормам. Здесь же впервые Рис. 13 Разрез железобетонного кессона под бетонную плотину Волховской ГЭС Рис. 14. Главное здание Волховской ГЭС серьезно были поставлены лабораторные испытания бетона по указаниям проф. Н. М. Беляева. Волховстрой явился большой практической школой советских специалистов по железобетону и, в частности, желёзобетонщиков-гидротехни- ков (П. П. Лаупман, Г. Н. Маслов и др.). По окончании строительства Волховской ГЭС началось .возведение таких крупных гидроэлектростанций, как Днепрогэс A927—1932) и
Нижняя Свирьгэс A928—1934), основными материалами для которЬ1х были также бетон и железобетон. При строительстве Днепровской .плотины впервые в СССР было применено автоматическое отмеривание по весу составных частей бетона, а на Свирской ГЭС впервые в мирово^ практике были применены железобетонные конструкции в лодводной части на сильно деформируемых грунтах. Кроме того, при возведе;]ии главного здания силовой станции Свирской ГЭС впервые в СССР были применены мощные сборные железобетонные конструкции (колонны арки) с металлическими стыками (рис. 15). Каждая колонна составлялась из четырех элементов (весом от 8 до 15 г), арки —из двух элементов. Большое развитие в СССР получило .применение железобетона в промышленном и .гражданском строительстве. Организованные в начале восстановительного периода (с 1922 г.) в крупных промышленных центрах строительные конторы для ремонта .и восстановления старых фабрично-заводских корпусов и гражданских зданий вскоре выросли в крупные строительные тресты с проектными отделами, откуда впоследствии вышли опытные специалисты железобетонщики по проектированию и строительству промышленных и гражданских зданий и сооружений. В этот период (до первой пятилетки) уже осуществлялись серьезные железобетонные сооружения. Строились большие одноэтажные заводские .корпуса с рам- Рис. 15. Схематический разрез главного здания Свирской ГЭС ными я арочными конструкциями и с тяжелыми подкрановыми балками, многоэтажные каркасные здания с ребристыми и безбалочными перекрытиями и с железобетонными фундаментами или свайными основаниями, а также фундаменты под машины (турбогенераторы), железобетонные стапели, набережные .и многие другие сооружения. При этом находили применение и новые по тому времени методы производства работ, например литой бетон, впервые в широком масштабе примененный в Ленинграде в 1927 г. при постройке первого механического хлебозавода. . В 1932 г. -при ЦНИПС была создана лаборатория железобетонные конструкций, сыгравшая выдающуюся роль в деле развития и усовер шенствования теории расчета и конструирования железобетона. В начале первой пятилетки были созданы проектные организаи всесоюзного значения, т задачи которых входила разработка ПР°СК крупных заводов и целых промышленных комбинатов,' причем желе бетонные конструкции нередко занимали .в них ведущее место. В первую пятилетку построены корпуса цехов на Краматорс- машиностроительном заводе, на Днепростали, Запорожстали, Магн горске, Ижевском заводе и на многих других с применением же.) бетонных рамных и арочных конструкций больших пролетов (рис. ^ Широкое применение нашли также разные высотные сооружения, пол-няемые в скользящей и переставной опалубке. Сюда относятся 1 См. раздел IV, главу 4.
„o элеваторы (рис. 17), силосы и бункера разного «азначения, заводские дымовые трубы, водонапорные башни каркасного и стаканного типа (рис. 18) и др. Рис. 16. Рамная конструкция с арочным ригелем Риг. 17. Зерновой элеватор r г. Жданове (быв. Мариуполь) Водонапорные башни с корпусом в виде цилиндрической стенки (стакана) начали возводить с 1927 г. (Ростов-на-Дону). Такие башни тРебуют меньше времени на их сооружение, чем башни других кон- ГтРУкций. С 1928 г. в строительную практику начали внедряться тонкостенные гФостранственные конструкция — оболочки, складки, шатры, куполы, —
немецким инженерам: Дишингеру, Финстервальдеру и Бауэрсфел, (фирма Цейс). Практическое же осуществление в Германии куполов У оболочек новых форм во многих сооружениях обязано главным образ * /> ■: /к" Рис 20. Покрытие из длинных оболочек корпуса Днепровского алюминиевого комбината A931 г.) 1.60 lit 8,26 807 ОД ^ фирме Диккергоф и Видман; отсюда и название оболочек, встречающееся в литературе, — «оболочки Цейса-Дивидага». В Германии, Франции, Италии и других западноевропейских странах выполнено значительное количество тонкостенных куполов и оболочек разного типа. В Германии в 20-х годах много гладких тонкостенных /,. л до.уч куполов (диаметром Д° ?ж -^кгг-^=^г-^^^п 30 м) возведено для планетариев. Самым же большим гладким куполом диаметром 40 м является купол в Иене на заводе» принадлежавшем фирме Шотта. Оболочка его выполнена в виде плоского шарового сегмента; tcv' щипа оболочки 6 с'■ В центре купола устро^ фонарь для верхнего ceei диаметром 4 ж. Несколько ранее, появления тонкостенн^ куполов, в Германии возводились ребристые купола, из которых са'оГ'о большим был купол юбилейного павильона в Бреславле, построен' в 1912 г. (рис. 24). Это сооружение является одним из выдают11 в конструктивном и расчетном отношениях. Купол .имеет пролет в с ^ 65 м при стреле подъема 16,1 м и совместно с четырьмя vnpnCTP _ 8,07 Рис. 21. Складчатое покрытие корпуса Днепровского алюминиевого комбината
в виде полукуполов перекрывает обширное помещение с наибольшим протяжением 95 м при площади плана 5,5 тыс. м2. Зал павильона решает до 10 тыс. человек. Представляют интерес ебр.истые купола, выполненные сборномонолитным способом. Так, в Копенгаге- не построен ребристый ку- пол цирка пролетом 40ж. На ,емле были заготовлены 20 сборных меридиональных ребер двутаврового сечения и части колец, расположениях между ними, опорное же кольцо — монолитное. Образованный таким образом остов был перекрыт на месте монолитными плитами — внутренней .и более прочной внешней, являющейся плитой покрытия. Эти плиты бетонировались <на месте секторами, а не кольцами. Заслуживает внимания также купол над гаражом в Лахене пролетом 24 м, сооруженный Рис 22 Купол план я в Москве сборномонолитным спосо- (диаметр 28 м) \ бом. Вес сборных ребер ку- ' пола достигал 10 т. Начиная с 1926 г., в Германии возведено значительное количество крупных сооружений, перекрытых длинными оболочками. Первым боль- опеоы Рис. 23. Гладкий купол диаметром 55,5 м. Новосибирского театпа и балета A934 г.) [м сооружением этого рода является крытый рынок .во Франкфурте- ■Майне, имеющий размеры в плане 51x220 м при высоте 23 м
(рис. 25). Рынок перекрыт .пятнадцатью оболочками, разделение фонарями на три группы по пять оболочек в каждой. Оболочки пое,-'," лены перпендикулярно к продольной оси здания, длина волны 14,1 м" пролет 37,1 м при стреле 6 м. Оболочки опираются на наклонные стой * благодаря чему внизу пролет доведен до 51 м. Толщина оболочки** средних пролетах составляет 7, а в крайних — 8 см; бортовые и краеВь," балки имеют пустотелое сечение. Оболочки были выполнены торкре^ рованием. Рис. 24. Ребристый купол юбилейного павильона в Бреславле (диаметр 1'ис. 2о. Крыгый рыиок во Фраикфурте-иа-Майне На рис. 26 приведены большие купола рынка в Лейпциге (был< полнено два купола из трех), относящиеся к так называемым мн- угольным (многогранным) куполам, образованным пересекагошим^_ длинными оболочками по восьми ребрам. Толщина оболочки ку при пролете 75 м составляет 10 см. Купола такой конструкции прим " в три раза легче ре&ристых. чК.. Во Франции большое распространение получили короткие оболо ^ и оболочки двоякой кривизны, особенно в ангаростроении. На РиС' «- показан ангар, перекрытый короткими оболочками толщиной 7 см
тРеле подъема 10 м. В глубину каркас ангара имеет шесть пролетов по CJ()M. Диафрагмами оболочки являются сегментные решетчатые фермы Пролетом 80 м, воспринимающие в основном касательные усилия от гг.т Рис. 26. Многогранный купол рынка в Лейпциге (пролет 75 м) Рис. 27. Аигар, перекрытый короткими оболочками по фермам (пролет 80 м) а—общий вид; б—разрез _ Оболочки Для возведения покрытия и каркаса пользовались подмос- тями из металлических труб; одновременно бетонировалась половина Энгара.
Перед второй мировой войной во Франции .возводились сооружена в том числе и ангары, с покрытием из оболочек двоякой кривизны ВцЯ' гиперболических параболоидов и покрытием из оболочек, образующи зонтикообразную (пирамидообразчую) форму. Эти оболочки вследств большой жесткости позволили осуществлять .покрытия больших прол тов при наименьшей их толщине C—5 см). На рис. 28 изображен покрытие небольшого ангара размерами 41X54 м, состоящее из шести дцати оболочек в виде гиперболических .параболоидов площад^' 10,25X12 м при толщине Ъ см и двух шедов прямоугольного очертани Оболочки поддерживаются пятью продольными тонкостенными бя* ками-диафрагмами пролетом 27 м с двумя консолями по 12 ж и двум главными балками (ригелями) пролетом 20,5 м с двумя консолями п Рис. 28. Ангар, перекрытый оболочками двоякой кривизны (Франция) 10,25 м. Каждая главная балка жестко связана с двумя столбами, заделанными в фундаменте. Ангар может быть полностью открыт с трех сторон и закрыт воротами. Наряду с .возведением монолитных железобетонных конструкций в строительстве значительное применение получили сборные железобетонные конструкции. В СССР сборные железобетонные конструкции впервые были применены в 1929 г. при сооружении в Москве второго дома милиции. Сборные железобетонные конструкции не являются чем-то новым. Они появились во многих странах, можно сказать, одновременно с возникновением самого железобетона. Первоначально они применялись преимущественно для сборных перекрытий, собираемых из отдельных элементов, — плит или балок разных сечений. Сборные перекрыти . составляемые из плит — сплошных, с пустотами или ребристых (с Ре ' рами, обращенными кверху), — применялись при небольших расстоя^ ниях между стенами или прогонами (не свыше 3—4 м). При больши. пролетах плиты получались слишком тяжелыми, поэтому вместо ни. применяли балочные элементы разных сечений (рис. 29,а), а именно- замкнутого (прямоугольного или трапецеидального), П-образного (к робчатого) двутаврового, швеллерного, таврового, Г-образного, рельсо видного, а также .полуциркульного и в виде решетчатых балок. Одни й_. этих профилей балок образуют при плотной их укладке друг к УГ^
двойное перекрытие (пол и потолок), другие —одиночное; в последнем зучае потолок, при желании, мог быть выполнен подшивным. Применение балочных элементов для перекрытий целесообразно при „полетах до 7 м. Соединение элементов при укладке осуществлялось либо путем бето- „«сования зазоров между ними, либо при лосредстве разного рода чет- 2тей(рис.29,б). Как показали испытания (ЦНИПС), наиболее надежным и жестким ,оединением, обеспечивающим хорошую связь между элементами, яви- аСЬ заливка зазоров на всю высоту сечения. Поэтому наиболее распространенными оказались полые сечения в жилищном строительстве и коробчатые— в промышленном. ; По 1-1 п Рис. 29. Настилы перекрытий ■ ' о—сечення балочных элементов; б—соединения элементов Применение сборных железобетонных несущих конструкций в первые ' Две пятилетки сыграло выдающуюся роль в деле успешного выполнения в назначенные сроки многих сооружений важнейших промышленных предприятий. В короткие сроки были введены .в строй такие известные объекты, как, например, заводы «Электропровод» (рис. 30), «Фрезер», «Калибр», «Шарикоподшипник» (рис. 31), вагонное депо метрополитена, часть цехов Днепрокомбината, Уралмашстрой и Уралвагонстрой, Ряд объектов в Ленинграде, Ростове-на-Дону и других городах страны. Наибольшее .применение сборный железобетон нашел в строительстве Легких одноэтажных промышленных зданий так называемого ячейкового типа, в которых особенно широко использовались Т-образные Колонны. Часто из сборного железобетона сооружались стойки, обвязки, под- •Фановые балки, а покрытие устраивалось по деревянным или стальном фермам. В некоторых случаях применялись железобетонные фермы и арки с затяжкой пролетом до 20 м. Относительно небольшое развитие сборный железобетон получил в Промышленных зданиях тяжелого (пролетного) типа. Однако можно Указать на успешное выполнение сборных конструкций в таких крупных вооружениях, как главное здание Нижне-Свирской ГЭС (см. рис. 15), ^НепРовский алюминиевый комбинат, где наличие мощных кранов,
предназначенных для возведения гидротехнических сооружений, ло3ь лило осуществить сборку элементов весом до 20 г; затем Уралмашстп • Уралвагонстрой и Др. ^ и- В строительстве многоэтажных зданий сборный железобетон ,в время имел малое распространение, главным образом из-за недостат Т° ного снабжения строек подъемно-транспортными механизмами и Рис. 30. Сборные конструкции здании цеха завода «Электропровод» 4D9 Рис. 31. Т-образные колонны 1-го шарикоподшипникового завода в Москве ствия хорошо разработанных узлов. Известны единичные примеры выполнения двух- и трехэтажных зданий (в Москве, Ростове-на-Дону, Че; лябинске и др.) и даже одного пятиэтажного корпуса под Москвой (рис. 32), в котором применен поэтажный стык стаканного типа (и° предложению А. П. Васильева),'Образованного стенками и диафрагмами двухветвенного прогона, а колонны — двутаврового сечения. Все эЛе" менты, кроме фундаментов, были изготовлены на районном завоДе (Павшинском), доставлены на место сборки автотранспортом и смонтированы с помощью башенного крана.
Обычно в то время почти все элементы сборных железобетонных зДа- я„й и сооружений изготовлялись у места постройки, а элементы малых размеров — на небольших предприятиях, оснащенных простым оборудованием, i Для направления научно-исследовательских работ, проектирования и язы-скания новых решений в области сборного железобетона при Нар- комтяжпроме (НКТП) было образовано Постоянное совещание по сборам конструкциям. Большая работа была выполнена ЦНИПС по испытанию первых железобетонных и металлических стыков (рис. 33),.по разработке новых элементов и по испытанию разнообразных сборных .конструкций. Рис. 32. Сборное многоэтажно» промышленное здание с поэтажными стаканными стыками а—разрез; 6—стык: /—подшивка потолка; 3—сварка; 3—выпуски арцй- туры ' Типичным железобетонным стыком являлся стык внахлестку с применением стержней накладок, перекрывающих стык (рис. 33, а). В Железобетонном стыке Г. П. Передерия, применяемом и в настоящее время, арматура с концов элементов выпускается .в виде концентрических петель, образующих кольца (рис. 33, б). В первом металлическом стыке С. А. Дмитриева, получившем большое распространение как в СССР, так и за рубежом (рис. 33, в), сталь- Hbie листы, привариваемые к верхней и нижней арматуре, соединяются с такими же листами смежного элемента внахлестку на болтах (Позже — при помощи сварки). Хорошим стыком является сопряжение колонн с фундаментом по- сРедством так называемого стакана (рис. 33, г), испытание которого "Ьмо проведено в 1931 г. Этот стык и в настоящее время служит основам стыком в сопряжении сборных железобетонных колонн с фундаментом. Быстрое развитие сборного железобетона в СССР доказало большое 3Чачение этого метода для строительства. Но новизна его и недостаток ^Пыта вели к ряду ошибок, иногда сводивших на нет экономический эФфект от применения сборности. Поэтому, учитывая необходимость °бобщения опыта проектирования и ряда теоретических вопросов в сборам железобетоне, была разработана и выпущена в 1933 г. утверждения Постоянным совещанием по сборным конструкциям Временная
инструкция по сборным железобетонным конструкциям, многие жения которой не потеряли своего значения и в настоящее время. Большим достижением этого периода является установление в 1933 - Наркомтяжпромом (в целях стандартизации конструктивных элементст некоторых параметров промышленных зданий. Для одноэтажных ЗЛ;. ний был принят шаг колонн 6 л, а пролеты — с градацией в 3 м ^Чо. дуль), равными .полушагу колонн, т. е. 12, 15, 18, 21, 24, 27 и 30 м, даемых с небольшими .изменениями и в настоящее время. Рис. 33. Стыки сборных элементов а—стык внахлестку; б—стык Передерни; в—металлический стык С. А. Дмитриева; г~стаканный стык колонны с фундаментом В то время строительством промышленных зданий и сооружений и- сборного железобетона занимались, помимо специализированных 'п- железобетону) строительных организаций (например, «Стандарте*- тон»), специальные отделы, организованные при крупных обшестро!- тельных трестах (например, при Ленинградстрое), во главе котопы^ стояли инженеры, основательно изучившие сборные железобетпнны- конструкции и их монтаж. Успешному строительству зданий и сооружений из сборного желм> бетона в первые две пятилетки немало способствовало и появление ni« линных энтузиастов этого метода строительства. н1_ Для изготовления сборных конструкций и деталей были созЛ М Л дельна р ру первые заводы в Москве и Ленинграде, а вскоре возникли цехи и мастерские при крупных строительных трестах. К этому же вг£ мени относится и начало развития в СССР промышленности по иЗГ°т„(. лению различных железобетонных деталей (ступеней, подоконных сок, карнизных плит, труб и др.)-
В начале XX в. .в России и за рубежом стали .применять конструкции ^з легкого железобетона. Первоначально в Германии армированный пеМзобетон находил применение преимущественно в кровельных плитах. В СССР экспериментальные работы с армированным легким бетоном были начаты в 1932 г. в Москве (ЦНИПС — Н. А. Попов, Б. Г. Скрам- таев), в Тбилиси (К. С. Завриев, М. Я. Якубович) и Ереване М. 3. Си- „Онов). Наиболее существенное значение имели опыты в Тбилиси, связанные с внедрением легкого бетона в практику. Начиная с 1933 г., в Закавказье легкий железобетон, как монолитный, так и сборный, нашел значительное применение в строительстве, g сборном железобетоне первыми конструкциями явились настилы (балки) Симкар (по предложению М. 3. Симонова и Г. В. Карманова з 1936 г.) с одним и двумя круглыми отверстиями, изготовляемые при помоши металлических сердечников. Особенно целесообразное применение легкий железобетон нашел в сборном жилищно-гражданском и промышленном строительстве для перекрытий и покрытий, для стеновых панелей; имеются случаи применения его и для таких несущих конструкций, как арки, оболочки и пр. В первое время легкий железобетон 'приготовлялся на основе естественных заполнителей (.пемза, туфы, ракушечник, легкие известняки, опоки и т. п.), а затем и на основе искусственных заполнителей (шлаки, термозит, керамзит и др.). Трудности получения в первое время качественных искусственных легких заполнителей, например керамзита, задержали широкое внедрение в практику строительства в СССР легких железобетонных конструкций. В Германии сборный железобетон применялся еще в первую мировую войну для .постройки военных складов и мастерских, но в дальнейшем заметного развития он не получил. Из других сооружений, выполненных сборно-монолитным методом, с изготовлением сборных железобетонных элементов весом до 10 г, следует отметить ребристый купол вАахене. В Италии широкое распространение получили железобетонные фермы для покрытий промышленных зданий значительных пролетов, Доходивших до 20 м и больше. В США выполнялось сравнительно много сборных железобетонных конструкций в сооружениях относительно небольших размеров и преимущественно на железнодорожном транспорте. Однако отдельные ^борные сооружения имели значительные размеры, и даже возводились Многоэтажные здания. Эти здания, выполнялись по системе «Unit System» Концельмана (патент 1912 г.), в которой все несущие части и заполнение осуществлялись из сборного железобетона (рис. 34). Необходимо отметить, что в зарубежных странах вопрос о типизации и стандартизации при проектировании зданий из сборного железо- «етона еще не возникал. Наоборот, там каждый предприниматель ^Фирма) стремился предложить свои решения и конструкции, отличные ■"т Решений и конструкций конкурента, преследуя лишь личные выгоды т получения заказа на строительство определенного объекта. Весьма Характерным является то, что по таким распространенным конструк- ,^Иям, как сборные перекрытия, количество патентов исчислялось сотыми, причем многие конструкции отличались друг от друга ничтож- ^ми деталями; фактически на практике получили распространение 01Носителыю немногие системы перекрытий. . Таким образом, в рассматриваемый период по массовому применению сборных железобетонных конструкций СССР занимал первое место
в мире. Однако в дальнейшем в результате недостаточного развиты проектной работы в части типизации зданий и выпуска типовых черТ|аЯ жей, а также слабое развитие заводского производства сборных Жеде зобетонных конструкций и, наконец, недостаток в подъемно-транспопт' ных механизмах и другом оборудовании на строительных площадках" к сборному железобетону стали обращаться все реже и реже, и в третье-* пятилетке он почти не применялся для возведения целых сборных Зда ний, а только использовался в виде отдельных элементов заводског" изготовления для выполнения междуэтажных перекрытий, покрытий и пр. В то же время в Западной Европе и США перед второй Мировой войной сборный железобетон получил значительно более широкое Р.ис. 3-J. Многоэтажное здание из сборных железобетонных элементов в США по системе Концельмана меневие, чем в СССР. В Германии из сборного железобетона строились относительно простые промышленные здания, причем в некоторых случаях здания возводились даже по типовым проектам, что вело к существенной экономии. Встречались и случаи устройства покрытий по принятой у нас теперь беспрогонной системе с применением небольших, по теперешним понятиям, ребристых настилов E,0X1,0 м). Во второй половине 30-х годов во Франции, Германии, Бельгии, Англии и других странах Западной Европы началось применение предвар^ тельно напряженных железобетонных конструкций сначала в виде н больших элементов (балок, плит, шпал) преимущественно по пРеЯ#е жениям Фрейссине (Франция) и Хойера (Германия), а несколько поз получили распространение и большепролетные балки. Впервые идея предварительного напряжения (обжатия) элеу1еН^че! работающих на растяжение, была предложена в 1861 г. русским У ным-артиллеристом академиком Л. В. Гадолиным для изготовл стальных стволов пушек. Приложение этой идеи к железобетону °^- f< чено в разных странах: в 1886 г. (в США —П. X. Джексон) и '° \ (в Германии —В. Дёринг), затем в 1896 г. (в Австрии —И. МанД- ^ в 1905—1907 гг. (в Норвегии — И. Г. Лунд) и др. Но проведенные °n" Э б ( р у) др р eM тогда не привели к практическим результатам. Это объясняется ' что предварительное напряжение применялось незначительной в
чцнЫ (около 600 кг/см2) и поэтому с течением времени вследствие уког рОчения бетона под влиянием усадки и ползучести эффект предвариг Цельного напряжения почти полностью пропадал. Начало практического применения предварительно напряженного железобетона относится к 1928 г., когда известному французскому йцженеру Е. Фрейссине удалось впервые создать рациональные предварительно напряженные железобетонные конструкции. Главное в его предложении состоит в том, что арматура должна подвергаться значительному предварительному напряжению — не ниже 4 000 кг/см2 с при- менением стали высокой прочности (за счет термической обработки), натягиваемой до бетонирования; бетон также должен применяться высокопрочный. При этом им рекомендовалось производить вибрирование и даже ■прессование бетона. Заслуга Фрейссине заключается в том, что он оценил важность и перспективность предварительно напряженного железобетона и им были, предприняты огромные усилия для достижения успеха. Начиная с 1911 г., им настойчиво проводились исследования ползучести бетона и впервые были сделаны выводы о .влиянии ее .на предварительное напряжение. Позже в 1939—1940 гг., Фрейссине предложил для конструкций с натяжением арматуры после отвердения бетона новый вид арматуры— пучки из проволок с анкеровкой клиньями (конусами), нашедшие широкое распространение. В 1938 г. Э. Хойер предложил и организовал производство «струнобетона», применив для арматуры толкую высокопрочную проволоку диаметром 0,5—2 мм (/?£ =16 000—28 000 кг/см2) с самозаанкериванием в бетоне, что сделало ненужным дорогие анкера. Хойер устраивал длинные стенды (до 100 м) для натяжения проволоки и последующего бетонирования. Изготовленные струнобетонные балки после затвердения бетона разрезались на части требуемой длины, что дало ему повод трактовать струнобетон как материал. Способ Хойера находит применение и в настоящее время, но обычно с проволокой периодического профиля, имеющей существенно большее сцепление с бетоном. Зарождение в СССР сборных конструкций из предварительно напряженного железобетона относится к 1930 г., когда В. В. Михайлов начал проводить опыты с предварительно напряженными центрифугированными элементами в Тбилиси. В начале 1941 г. им был предложен новый метод армирования железобетона непрерывной напряженной проволокой, п.ри котором достигаются механизация производства, значительная производительность и экономический эффект. Арматурный каркас элемента здесь представляет собой не обычный набор отдельных стержней, а непрерывную нить проволоки, которая может пронизывать конструкцию по требуемым направлениям. Над вопросами теории, конструктивных форм и изготовления предварительно напряженных железобетонных конструкций начал работать и ряд других советских ученых: А. А. Гвоздев, С. Е. Фрай- Фельд, С. А. Дмитриев, И. Г. Иванов-Дятлов, А. П. Коровкин, Э- Г. Ратц и др. К началу второй мировой войны в системе б. Наркомстроя были выполнены только две производственные установки: одна .по изготовлению •предварительно напряженных балок (трест Строитель) и другая по Изготовлению труб (трест Южспецстрой). Кроме того, на Павшинском заводе была построена установка для производства предварительно Напряженных балок. К этому же времени относится разработка ЦНИПС под руководством проф. А. А. Гвоздева первой Инструкции по проекта-
рованию предварительно напряженных железобетон-ных конструкций указаний, по их изготовлению, опубликованной (в качестве проект ? в 1943 г. а) Значительное применение нашел железобетон и в подземном стр0 тельстве, например при постройке метрополитенов, разного назначен»" тоннелей и т. п. Один из наиболее сложных вопросов — расчет подз? иых конструкций — разработал про,ф. С. С. Давыдовым. м" В связи с широким развитием строительства уже к концу перв . пятилетки возникла проблема экономии строительных материалов и И первую очередь металла и цемента. Прежде всего повсеместно бь В внедрена электросварка для стыкования арматуры, что принесло "Э 10% экономии металла. Позднее было решено перейти на арматуо повышенной прочности, .получаемую путем холодной обработки Мягкой стали, а еще позже — на горячекатаную периодического профиля и* стали марки Ст. 5 и 25Г2С, что привело уже к значительной экономии арматурной стали (в среднем свыше 25%). Заметная экономия материала была достигнута еще за счет облегчения конструкций путем повышения при проектировании допускаемых иапряжений в бетоне и стали или, что то же, снижения коэффициентов запаса прочности. За короткий срок, с 1921 по 1934 г., Нормы и технические условия проектирования железобетонных конструкций подверглись четырехкратному пересмотру и переработке, в результате чего общий коэффициент запаса прочности в среднем был снижен с 3 до 2. В разработке Норм и технических условий принимали участие известные в то .время специалисты: В. М. Келдыш, Я. В. Столяров, А. Ф. Лолейь Н. К. Лахтин, А. А. Гвоздев и др. Сущность метода расчета железобетонных конструкций по упругой стадии (по допускаемым напряжениям), который положен в основу этих НиТУ м который в настоящее время еще применяется во многих странах, была изложена выше. Однако опыты доказали, что железобетон ведет себя не как упругий материал и результаты расчета обычно расходятся с действительностью. Последнее особенно отчетливо выявилось с применением для железобетона разных марок и видов бетона (высокопрочных, легких) и сталей повышенной прочности. Установление числа п (отношение модулей упругости стал.и и бетона) в соответствии с маркой бетона мало способствовало уточнению расчета. Кроме того, действительные величины разрушающих нагрузок не соответствовали величинам, определяемым теоретически. Эти, а также и другие 'недостатки метода расчета по допускаемым напряжениям побудили ученых изыскивать способы его уточнения и даже перехода на разработку нового метода расчета. . В 1932 г. в СССР начался пересмотр старой теории железобетона на основе идеи, выдвинутой А. Ф. Лолейтом на II Всесоюзной конференции по бетону и железобетону. Это вызвало появление и ряда других пре ложений по новой теории железобетона (Я- В. Столяров, М. Я- Штае ман, Б. Л. Николаи и др.), различавшихся некоторыми основными прея посылками. Все эти теории подверглись серьезной дискуссии на Ш Ь союзной конференции по железобетону в 1934 г., но ввиду сложное проблемы не было принято решения, которое устанавливало бы в положения новой теории расчета железобетонных конструкций. Одна_в бесспорно было доказано, что при расчете железобетонных эле.мен следует исходить из стадии разрушения. В то же время было отмече • что для .возможности разработки новой теории расчета железобетонн ^ элементов необходимо произвести обширные теоретические и экспер- ментальные исследования. „
К весне 1936 т., исходя яз предложения А. Ф. Лолейта, лабораторией железобетонных конструкций ЦНИПС под руководством А. А. Гвоздева была в основном разработана новая теория расчета железобетонных элементов по стадии разрушения и соответствующий проект новых ЦиТУ. Последний был поставлен на обсуждение специальной расширений комиссии, а затем и на широкое совещание инженерной общественности в Москве. Однако только в декабре 1938 г. новые НиТУ были окончательно утверждены, а в начале 1939 г. введены в действие как обязательные при проектировании железобетонных конструкций промышленных и гражданских зданий и сооружений. Заслуга А. Ф. Лолейта заключается в том, что он первый предложил простой метод расчета элементов (для случая изгиба) по стадии разрушения (по разрушающим нагрузкам). Основные положения этого метода расчета сводятся к следующему. Расчет элементов производится по гак называемой стадии Ш — разрушения в предположении, что бетон в сжа- гой зоне и арматура в растянутой уже достигли пластического состояния, но совместная работа бетона и стали еще не нарушена. При этом расчет по стадии разрушения связан с определенным единым общим коэффициентом запаса прочности (k), под которым понимается отношение разрушающего усилия к усилию, действующему в элементе / М„ \ в стадии эксплуатации \*1 — ~м)т Эпюра сжимающих напряжений в бетоне первоначально была принята криволинейной, но затем (по .предложению проф. П. Л. Пастернака) заменена на прямоугольную (рис. 35). Такая замена приводят к незначительной погрешности (не более 2%) в определении величины Разрушающего момента, но зато получаются большие преимущества в отношении упрощения расчетных формул и возможности распространения их на любые симметричные сечения. При этом расчете гипотеза плоских сечений была признана совер-. Шенно неприемлемой и отпала надобность в числе п, а следовательно, и в величине переменного модуля упругости бетона. Коэффициент запаса входит в расчетные формулы как явная величина: Рис. 35. Расчетная схема изгибаемого элемента по стадии разрушения М Метод расчета ото разрушающим нагрузкам проще старого (по до- "Ускаемым напряжениям) и в то же время точнее оценивает несущую способность железобетонных конструкций. Кроме того, этот метод рас- Чета дает в ряде случаев экономию стали, особенно во внецентренно сжа- тЫх и внецентренно растянутых элементах, вследствие главным образом более правильного распределения арматуры между растянутой и сжатой зонами.
' Начало теоретических -и экспериментальных исследований, язан ных с разработкой теории расчета по разрушающим нагрузкам, nD' мерно совпадает с началом второго этапа развития железобетон характеризуемого широкой разработкой и применением тонкостенн^' .пространственных конструкций и лредварительно напряженных желез'* бетонных конструкций, особенно в зарубежной практике. °" Из зарубежных исследователей, сыгравших большую роль в па витии упомянутых конструкций, особо должны быть отмечены Дищцн гер и Элерс (Германия), Фрейссине (Франция) и Маньель (Бельгия)"' Первые два ученых известны своими работами в области исследованн разного вида тонкостенных оболочек, складок и куполов, что было отмр* чепо выше, а вторые два — в области предварительно напряженных конструкций, начало применения которых положено Фрейссине. Параллельно с созданием метода расчета по разрушающим нагру3. кам советские ученые и инженеры — работники б. ЦНИПС, Гипроти^ (КТИС), НИИ-200, Промстройпроекта, ЦНИИС МПС .и других органи^ заций — приложили много труда по разработке технических условий ряда инструкций и указаний для единообразного проектирования различных железобетонных конструкций: рам и каркасов, безбалочных перекрытий, тонкостенных покрытий и 'перекрытий, конструкций с жесткой арматурой, предварительно напряженных конструкций и многих других. Таким образом, единственные в мире НиТУ, в основу которых был положен метод расчета элементов по стадии разрушения, а позже по расчетным предельным состояниям, оригинальные инструкции по проектированию обычных и 'предварительно напряженных железобетонных конструкций, а также особенности строительства в условиях советского строя явились предпосылками к возникновению в СССР передовой советской школы железобетонных конструкций, отличной от западноевропейской и американской. В отношении методов производства железобетонных работ начо заметить, что применявшиеся в дореволюционной России методы, в большинстве кустарные, не отвечали тем огромным масштабам работ в .промышленном и гражданском строительстве, которые были выдвинуты после Великой Октябрьской социалистической революции. Находившиеся в России иностранные железобетонные фирмы и большинство крупных подрядчиков уже в период первой мировой войны в связи со свертыванием капитальных работ прекратили свою деятельность, и ot них не осталось сколько-нибудь развитой строительной промышленности. За годы первых двух ;пятилетокв области производства работ достигнуты весьма значительные успехи. Прежде всего работами советских ученых Н. М. Беляева, Б. Г. Скрамтаева, И. П. Алекса.ндрина и дРУГЙХ была создана новая технология бетона. Разработаны методы подбор состава бетона, технология его приготовления, приемы, ускоряюШИ* твердение, и пр. Организована широкая сеть центральных лаборатори^ при строительных трестах и полевых лабораторий на стройках для обеспечения квалифицированного контроля за качеством бетона. На КРУ яых стройках и в ряде промышленных центров приготовление бето производится на центральных бетонных заводах. При возведения таких крупных сооружений, как Днепровская Свирская ГЭС, механизация бетонных и железобетонных работ бы- ^ выше, чем на подобных стройках многих европейских стран. Так, н Свирьстрое применялись электрические .вибраторы, пневматическа подача цемента, действовал мощный промывочно-сортировочный зг®° X подачей заполнителей на бетонный завод канатной дорогойи др
^е впервые были проведены (по предложению проф. Н. Н; Лукницкого) \,ыты по применению железобетонных опалубок при возведении гидро- ких й Пбые опалубблоки наш у р р ^хн сооружений. Подобные опалубки-оболочки нашли широте применение на Волгострое и особенно на последующих крупнейших ^дротехнических стройках. К числу больших производственных достижений следует отнести я3работку методов зимнего бетонирования (С. А. Миронов, И. Г. Сова- !,оВ, В. Н. Сизов и др.): метод термоса, т. е. выдерживание бетона ', зимнее время без обогрева, для крупных сечений; метод электропрогрева, пригодный для бетонирования зимой конструкций небольших сечений; метод пропаривания бетона в рубашках, «аходивший широкое применение во время войны, и метод бетонирования в переносных тепляках. Эти методы позволяют вести железобетонные работы круглый гОд. Как показал опыт, они способствовали успешному сооружению многих важных объектов в кратчайшие сроки в суровых зимних условиях. Существенное значение для возведения железобетонных сооружений скоростными индустриальными методами имело освоение рациональных видов инвентарной опалубки — передвижной, скользящей, переставной. Применение сварных сеток и тем более сварных каркасов в то время еще не получило сколько-нибудь практического значения. Гл ава четвертая РАЗВИТИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА ПОСЛЕ ВТОРОЙ МИРОВОЙ ВОЙНЫ В конце 30-х годов, а также в период Великой Отечественной войны и непосредственно после ее окончания в СССР заметно уменьшился объем применения железобетона. При этом нередки были случаи невыгодной замены железобетона стальными (в .перекрытиях, каркасах, силосах и др.) и деревянными конструкциями. IV Всесоюзная конференция по бетону и железобетонным конструкциям, состоявшаяся в начале 1948 г. в Тбилиси, вынуждена была признать, что в силу недостаточной индустриализации железобетонные конструкции частично уступили свое место стальным и деревянным конструкциям. Конференция констатировала также, что промышленность Железобетонных изделий из обычного и предварительно напряженного бетона развита еще далеко недостаточно, причем была подчеркнута слабая оснащенность современным оборудованием некоторых предприятий, выпускавших железобетонные сборные конструкции. С 1949 года и особенно после постановления Совета Министров СССР (9 мая 1950 г.) о необходимости снижения стоимости строительства за- метно начало улучшаться положение с железобетонным строительством. Вместо .возникшего после войны строительства монолитных тонкостенных Покрытий — цилиндрических и шедовых оболочек с применением пере- Движной опалубки — все чаще стали .применять сборный железобетон е промышленном, а затем и в жилищно-гражданском строительстве. 9а » «
г. первые каркасно-панельные дома были сооружены в 1948 Москве на Соколиной горе и Хорошевском шоссе по проектам, разр^к * ганным соответственно Горстройпроектом (при участии Академии °~ тектуры СССР) и Мосгорпроектом. Вначале эти дома высотой в этажа сооружались со стальным каркасом, но из-за большого р„^ металла (более 16 кг на 1 м3 здания) вскоре перешли па сборный ^ зобетоппый каркас (расход стали до 3,75 кг на 1 At3) . С 1950 г., кроме строительства каркасно-панельных домов со ными стыками, в Магнитогорске, Москве, Ленинграде, Киеве и городах началось сооружение бескаркасных шанельных домов. Рис. 36. Конструкция сборного каркасно-панельиого дома ./—стойка каркаса; 2- -ригель каркаса; 3—паиелъ перекрытия: 4—лестничный марш; 5—лестничная площадка; 6— панель лестничной клетки; 7—панель стены — глухая; в—панель стены - простенок: 9 -ианелъ стены угловая; 10—панель пере- городкн; //—пентиляцноьный блок Обе эти системы зданий полностью отвечают требованиям индустри лизации строительства и рекомендуются к проектированию многоэта ных жилых и общественных зданий (школы, больницы, детские сады ясли и др.) высотой от 4 до 14 этажей. . Выбор системы здания зависит в большой мере от назначения зД б арка р р н«й. Там, где требуются большие помещения без перегородок, ная система (рис. 36) является основной, в то время как для жилых зД ний с ячейковой .планировкой в виде комнат небольших размеров ЦеЛ сообразна бескаркасная панельная система (рис. 37). Параллельно с возведением сборных каркасно-панельных A°M,°B,(> Москве (с 1947 г.) шло строительство нескольких высотных зданий
32 этажей), часть из которых была выполнена с монолитным железобетонным каркасом (с жесткой арматурой) вместо стального. Опыт строительства высотных зданий показал, что подобные каркасы целесообразно применять при высоте зданий до 25—30 этажей. Кроме экономии металла C0—50%), с применением железобетона с жесткой арма- Турой повышается жесткость самого здания и достигается огнестойкость й долговечность конструкций. Каркасы высотных зданий с монолитными железобетонными элементами (с жесткой арматурой), так же как и каркасы из сборного железобетона обычных многоэтажных зданий, решаются по двум системам: рамной и связевой (со связями). \ Рис. 37. Конструкция сборного -крупнопанельного дома '—панель наружной стены с проемом; 2—панель перекрытия; 3—панель несущей перегородки с проемом; 4, ft- панелн лестничной йлеткн; 6—марш Железобетонные каркасы .высотных зданий на Смоленской площади н У Красных ворот решены по рамной системе, а каркасы на Котельнической набережной и на площади Восстания — с железобетонными связями. Недостатком каркасов рамной системы является несколько больший расход стали, но зато внутренняя планировка здания не стесняется Дополнительными вертикальными стенами. При строительстве высотных зданий (Государственный университет, гостИ1Шца «Украина» на Дорогомиловской набережной) широко были Применены для перекрытий сборные крупноразмерные панели (на ком- НатУ), изготовлявшиеся у места постройки в железобетонных матрицах. В это же время получили значительное распространение в строительстве несущие арматурные каркасы с дуговой электросваркой узлов, Что способствовало индустриализации возведения монолитных железо-
бетонных конструкций. Строительство обычных зданий из сборных щ лезобетонных элементов все же продолжало развиваться медленно. Серьезное значение для ускорения и расширения строительства и сборных железобетонных конструкций, особенно в жилищном строитель3 стве, имело проведенное в начале 1951 г. Московским городским комитр" том КПСС научно-техническое совещание по жилищно-гражданском строительству, строительным материалам и проектно-изыскательски^ работам. Успеху этого совещания много содействовало непосредствен' ное участие Н. С. Хрущева. Одним из важнейших результатов данного совещания, претворении^ в жизнь, явилось строительство первых высокомеханизированных заво дов железобетонных изделий: Люберецкого и 1-го Московского производительностью ,по 120 тыс. мъ изделий в .год. Рис. 38. Виды панелей перекрытий жилых домов д рр а—многопустотная; б—ребристая; в—шатровая; г- раздельной конструкции; /—панел» 2—панель потолка; 3—воздушная прослойка; 4—линолеум ,.По сравнению с периодом первых пятилеток строительство из сборного железобетона постепенно совершенствовалось, конструктивные формы стали больше отличаться от применяемых в монолитном железобетоне, в них .нашли применение бетоны повышенных марок и новы виды арматуры — сварные сетки и каркасы. Относительно последних можно заметить, что первые попытки изготовления их в 1939—1940 гг. п.ри помощи дуговой электросварки вручную были неудачны из-за большой сложности и трудоемкости работ. В дальнейшем в результат применения контактной точечной электросварки стало возможн механизировать процесс заготовки каркасов, после чего они получи широкое распространение. Заметно расширилось применение легкого ячеистого бетонов в сборных железобетонных конструкциях. В сборном железобетонном строительстве, кроме более снабжения строек подъемно-транспортными механизмами для м конструкций, определились еще следующие новые характерные ос0 ,.е ности: развитие принципа укрупнения элементов, широкое применен! электросварки при монтаже конструкций, стремление к внедРеИ « практику предварительно напряженных конструкций. , еИ
Постепенное укрупнение элементов сборных конструкций, как, на- прИмер, переход на изготовление панелей для перекрытий и покрытий, £Ыло вызвано желанием достигнуть максимальной индустриализации работ и наилучшего использования подъемно-транспортных механизмов (башенных кранов). Крупноразмерные плиты (панели) нашли применение как в жилищ- й0-гражданском строительстве (рис. 38), так и в промышленном /рис. 39), причем в первом они достигли размеров перекрываемой комбаты (свыше 25 м2), а во втором оказались выгодными для покрытий, совмещая в себе роль прогонов и ограждающей конструкции (беспро- гонная система), а также и для стенового заполнения — холодного и теплого. По существу многопустотные панели представляют собой укрупненные элементы двухпустотных настилов, а ребристые можно рассматривать как укрупнение коробчатого (П-образ- ного) настила, но с ребрами кверху. В промышленном строительстве только от замены крупными панелями стальных прогонов и плит малых размеров достигнуто уменьшение расхода стали на 6—9 кг на 1 м2 0J покрытия и снижение стоимости конструкций $ на 30%- В жилищном £ строительстве стоимость первых перекрытий .из панелей по сравнению с балочно-блоч- ными перекрытиями, т. е. из тавровых железобетонных балок с заполнением из легкобетон- ных блоков, снизилась на 35%. Надо заметить, что идея крупноразмерных'панелей — не новая. Еще в первые две пятилетки инженерами А. С. Ваценко, А. Н. Дороховым. Г. Н. Потаповым и другими был выдвинут ряд проектных предложений, но эти предложения не могли быть реализованы вследствие недостаточно высокого уровня механизации строек. Затем, перед самой войной, в практике жилищного строительства были уже применены некоторые укрупненные элементы, например перекрытия санитарных узлов, лестничные Марши и пр. (П. А. Красильников, А. Ы. Дорохов и др.), и была доказана эффективность применения крупноразмерных элементов. Однако начавшаяся война прервала применение и дальнейшее развитие этих конструкций. В некоторых зарубежных странах, как, например, в Германии, Голландии и др., еще до войны имели место случаи сборки малоэтажных Домов из крупных .плит, несколько напоминающих наши крупнопанельные дома. Одной из особенностей сборного железобетона является широкое применение электросварки при арматурных работах и монтаже сборных элементов. Переход почти исключительно на металлические сварные соединения (стыки, узлы и пр.) также вызван стремлением достигнуть наи- I ILJ5-JI II ll l! 4*960 Рис. 39. Ребристые крупнопанельные плиты покрытий производственных зданий а—для пролета 6 м: б—для пролета 12 м
I большей индустриализации. Вопрос о стыках — один из важнейших сборном железобетоне — в основном разработан удовлетворительно,' ц0 продолжают изыскивать лучшие решения. Отличительной особенностью железобетонных стыков от прежних является то, что в них большое рас' пространение получили закладные металлические детали, сваренные с рабочей арматурой стыкуемых элементов или заделанные в бетон с по мощью специальных анкерных устройств. При этом закладные детат" должны быть сконструированы и заанкерены так, чтобы в стыке обеспе чивалась четкая схема передачи усилий. Все это стало возможным благодаря большому прогрессу в обласп электросварки — контактно-стыковой, точечной, дуговой. Изобретены ' находят применение разные сварочные машины, сварочные клещи для * Рис. 40. Предварительно напряженные балки покрытий о—цельная пролетом 15 м; б—составная пролетом 18 м сварки сеток и каркасов и пр. Значительная роль в создании этих машин принадлежит ленинградской промышленности, а именно: заводам «Электрик» и строительных машин. По окончании войны было начато строительство заводов в Калининграде, Харькове, Макеевке, Рустави, Жданове для изготовления малых элементов — так называемых «струнобетонных» балок, пустотелых плит- настилов и шпал. Однако в первое время изготовление предварительно напряженных конструкций было крайне затруднено из-за недостаточного количества вырабатываемой заводами высокопрочной проволоки- Это вынудило изготовлять полузаводским способом менее эффектиз:1ые двух- и многопустотные настилы и небольшие тавровые балки с приМе" пением для напрягаемой арматуры обычной стали, гладкой и холоди0' gl ■ - - -е^т сплющенной периодического профиля, и то главным образом в Москве
Впервые в СССР цельные балки (НИИ-200) для .покрытий пролетом '(б-** (Рис- ^0> а) »ашли практическое применение в 1952 г. в промышленном строительстве (в Харькове, Новосибирске и др.)- Балки изготовлять стендовым методом, причем армирование их осуществлялось из ^.ержней холодносплющенной стали периодического профиля, что, конечно, менее выгодно, чем из высокопрочной проволоки. Широкому изготовлению большепролетных балок препятствовало аКже отсутствие .натяжных приспособлений (домкратов двойного действия и пр.). Весьма благотворное влияние на дальнейшее развитие сборных и предварительно напряженных железобетонных конструкций оказало установление ЦК КПСС и Совета Министров Союза ССР от 19 августа 1954 г. «О развитии производства сборных железобетонных кон- {1рукций и деталей для строительства», а также Всесоюзное совещание строителей C0 ноября — 7 декабря 1954 г.). В результате этого научно- исследовательские и проектные институты были вынуждены пересмотреть некоторые прежние установки и перейти к проектированию и созданию сборных конструкций, более совершенных и более экономичных. В первую очередь разрешались такие важные задачи, как установление номенклатуры железобетонных конструкций и разработка типовых проектов по жилищно-гражданскому, промышленному и сельскохозяйственному строительству. С пуском в 1954 г. .первых заводов с поточно-конвейерным производством (Люберецкого и 1-го Московского) был сделан серьезный скачок в развитии индустриальных методов жилищно-гражданского строительства. В короткий срок для оборудования этих заводов было создано несколько десятков специализированных машин для изготовления основных сборных железобетонных конструкций: крупноразмерных панелей для перекрытий и стен, балок (ригелей), колонн, лестничных маршей и площадок. При этом панели для перекрытий и ригели изготовлялись с предварительным напряжением по методу непрерывного армирования проф. В. В. Михайлов;]. Основной целью создания подобных заводов железобетонных изделий являлось максимальное поднятие коэффициента сборности жилых и гражданских зданий, выражающего отношение веса конструкций и деталей, монтируемых кранами, к общему весу всего здания. Если в обычных каменных зданиях, строившихся в 1938—1940 гг., коэффициент сборности составлял 12—14%, то в домах каркасно-панельных конструкций и панельных бескаркасных он достигает 70%. Заводы с поточно-конвейерной технологией производства по типу Люберецкого и 1-го Московского построены во многих городах Советского Союза, в том числе Ленинграде, Киеве, Минске и др. Такой завод имеет три-четыре конвейерные линии, состоящие из нескольких вагоне- т°к, передвигающихся по рельсовому пути от начального поста, на ковром производится установка арматурного каркаса, до последнего, где осуществляется съем готового изделия. Конвейерная технология — наиболее прогрессивная технология. Она дает возможность широко механи-i 'Ировать и частично автоматизировать процесс производства. Помимо поточно-конвейерной технологии производства железобетонах элементов, в СССР применяется поточно-агрегатная и стендовая Техноло'гия. Наиболее .распространенной технологией в СССР является г'°точно-агрегатная, сущность которой состоит в том, что форма при по- Мощи мостового крана переносится последовательно с одной позиции на лРугую. По такой технологии в СССР работают заводы малой и средней Производительности.
При стендовой технологии изготовление элементов производИт в неподвижных формах. Такая технология наиболее проста по °РгаИи. зации производства и допускает легкий переход от выпуска одних ментов к другим, но она менее поддается механизации .и, кроме т требует больших производственных площадей. Стендовая технология п лучила распространение преимущественно па полигонах. °" С 1955 г. заводы черной металлургии начали выпускать высокопп ную гладкую и периодического профиля проволоку, что дало возмспк" ность изготовлять предварительно напряженные конструкции с пров " лочной и пучковой арматурой. Большепролетные предварительно напряженные железобетонные ба ки применяются двух основных типов: с натяжением арматуры до беттГ нирования и с натяжением арматуры после отвердения бетона. Разница Рис. 41. Виды предварительно напряженных балок для покрытий а—цельная двутавровая струнобетонная; б—составная нз двух половин с непрерывны» »>' мированием; в—двутавровая балка с пучковой арматурой между ними состоит в том, что первые требуют при изготовлении специальных упоров, и чем элемент крупнее, тем упор должен быть моШ,- «ее; а у вторых упором служит сама конструкция, что сильно упрощает и удешевляет изготовление элементов больших пролетов. В то же врем в техническом отношении первые являются более совершенными благ даря наличию надежного сцепления между арматурой и бетоном, в т время как у вторых сцепление между арматурой и бетоном в знаЧ Тельной степени зависит от качества инъекции цементного раствора, пр изводимой по окончании натяжения. Поэтому балки первого типа, аР матура которых имеет полноценное сцепление с бетоном, но требуют более сложной технологии изготовления (устройство упоров), выгоду применять при средних пролетах (примерно до 18—24 ж), а балки в рого типа — при больших пролетах. Балки второго типа делятся на Д вида: выполняемые в одном монолите (цельные) и составные — из дельных слабоармированных блоков. Составные балки НИИ-200 из отдельных блоков (рис. 40,6), i ГТРП-Ж-НРВ
профиля (Ст. 5), впервые были применены в 1955 г. при постройке завода железобетонных изделий № 5 в Ленинграде. С 1956 г. в СССР началось более широкое внедрение в строительство большепролетных балок; с этого времени стали применяться также составные балки, армированные пучками из высокопрочной проволоки, с натяжением при по- лоши переносных домкратов. Предварительно напряженные балки — «струнобетонные» и с непрерывным армированием — изображены на рИс. 41,о и 41,6. За рубежом широкое применение получили двутавровые балки с пучковой арматурой (рис. 41,в). При более значительных .пролетах применяются железобетонные решетчатые фермы, обычно с предварительно напряженным нижним поясом. а) п" ы Рис. -12. Ьиды ферм с предварительно напряженным нижним поясом а—цельная; б—составная нз двух половин; в—составная из пяти частей При составных фермах натяжение арматуры используется одновременно и как средство для соединения отдельных частей по нижнему поясу (рис. 42,6, в). Приведенные виды фер.м с пучковой арматурой в нижнем поясе (при пролетах от 18 до 30 м) требуют примерно одинакового количества стали и стоимости их близки. Существенно больше стали требуют фермы из обычного железобетона без предварительного напряжения, а еще больше— железобетонные фермы со стальным нижним поясом. Фермы с пуч- ковой арматурой в нижнем поясе выгоднее по стоимости, чем предварительно напряженные балки, но несколько сложнее в изготовлении и требуют больше стали. Кроме обычного типа сборных гражданских и промышленных зла- ЧИй, в сборном железобетоне выполнялись и крупные промышленные объекты со значительным весом отдельных элементов. К одному из пер-
40 г можно отнести электростанцию в Венгрии A954 г.), где были прц. менены такие сборные конструкции, как спаренные колонны, решетчатые фермы большого пролета и пр. (рис. 43). Рис. 43. Монтаж здания электростанции из крупных сборных элементов весом до 40—58 т (Венгрия) В 1956 г. в Ленинграде был закончен главный корпус Кировской теплоэлектроцентрали из сборного железобетона с .весом элементов до 36 г при наибольшей длине монтажных элементов (колонн).до 21 м. За рубежом принцип предварительного напряжения использован также в неразрезных балках, рамах и других статически неопределимых конструкциях, обо- ■ - j^ ■ —-~^_Jj лочках и др. В этих слу- ^ТС" '—уг" ~0>. чаях используется метод *^ ™ ' натяжения арматуры на бетон (пучковой или стержневой) после отвердения бетона. При этом ту возможно несколько схем расположения арматуры, (пучков), которая может быть криволинейного и прямолинейного очертания (рис. 44). Имеется ряд примеров предварительно напряженных рам, армированных пучками, в промышленных сооружениях Италии, где однопр°ле пая рама обычно составляется из трех элементов, армированных напр женными пучками. Пучки арматуры располагаются по кривым линия>> которые переходят из одного элемента (колонны) в другой (ригель) Дл возможности стягивания их при монтаже. Рис. 44. Схемы армирования предварительно напряженных неразрезных балок
ФРГ применяются двух- и трехтролетные железобетонные рамы предварительно напряженными ригелями пролетами в первом случае [qg5+19,85-л и во втором 14,1+'12,0+14,] м; высота сечения ригелей ^.тавляет 1/18—1/20/. Представляет интерес оригинальная предварительно напряженная конструкция, применяемая в Англии при возведении промышлен- Рис. 45. Составные тонкостенные предварительно напряженные рамы (Англия) • °—общий вид здания- б—схема рамы; /—ыонопгльс: 2—подвески;. 3—остекление; 4—напряженная арматура "Ь1Х корпусов. Составные тонкостенные арочные ригели пролетом 27 м " Колонны, имеющие V-образное сечение, являются несущей и ограж- ''Эющей конструкцией (рис. 45), в промежутках между которыми уста- "аВливаются двухскатные остекленные фонари. Натяжение затяжки аРки (из четырех стержней) и вертикальных стержней колонн произво: "•Чтся одновременно с укрупнительной сборкой. Подъем собранной кон-
струкции весом 75 т осуществляется при помощи двух ленточных гидрав лических подъемников. В зарубежной практике можно отметить значительное число при^р ров постройки большепролетных железобетонных Покрытий как в сбов ном, так и в монолитном железобетоне. Из сборных конструкций мо>ки Рис. 46. Сборные решетчатые трехшарнирные арки склада пролетом около 46 (Венгрия) а—поперечный разрез; б—разрез по А—В; в—продольный разрез указать на применение решетчатых трехшарнирных арок (рис. 46) пролетом около 46 м (в Венгрии), затем на арочные конструкции сплошного сечения пролетом 39,6 м в Канаде, где удалось довести -вес полуарки (длиной 18,2 м) до 6,5 т. Известны и большепролетные балочные конструкции, как, например, сборные 'Предварительно напряженные прогоны пролетом 50,9 м, примененные при строительстве ангара в Брюсселе. Из монолитных большепрт летных железобетонных к струкции могут быть отмече ■ Сферическая оболочка. Рис. 47. Сферическая оболочка над стадионом рекрывающая стадиону ^ ^ то-Рико, имеет диаметр при стреле подъема в Пуэрто-Рико (диаметр 90 м) при cipeae 11UJ.OC-"" п,реЯ' (рис. 47). Из-за .'плоской формы купола потребовалось применение v^ варителыю напряженного опорного кольца, воспринимающего Р и качающихся опор. .рл <#' Покрытие ангара аэропорта в хМариньяне близ хМарселя (Р^с: це'стя- стоящее из двух секций, каждая из которых представляет собой & ^&. волновую арочную оболочку (двоякой кривизны) с предварительн ^ пряженными затяж.ками пролетом 101,5 м. Это покрытие весом 4,2
Рис. 48. Двухсекционный ангар с покрытием из шестиволиовых арочных оболочек (двоякой кривизны) пролетом 101,5 м (Франция) Рис. 49. Ангар с покрытием из коротких оболочек по аркам с пятами, заделанными в пристройки (США) Рис. 50. Ангар с покрытием из длинных оболочек с предварительно напряженными бортовыми элементами (Пакистан)
выполнялось на земле, а затем было поднято на стойки высотой и при помощи системы домкратов, с последовательной надставкой жьЛ|. зобетонных стоек из отдельных блоков. В разных странах осуществляются большепролетные сооружения . других, прежних типов, но более смелых, больших пролетов и зачя,.,. с применением предварительного напряжения. Так, в США сооруди, ангары с .покрытием из коротких оболочек по диафрагмам из арочн.... ригелей пролетом 80—90 м, пяты которых заделаны в железобетонные рамы боковых пристроек, обычно двухэтажных (рис. 49). При таком pt а) Рис. 51. Летний ресторан в Лонг-Бич (США) с покрытием оболочкой в виде трех гиперболических параболоидов о—фасад; б—общий вид шении исключены элементы, работающие па растяжение (затяжки, Рас косы), арки же и оболочки испытывают преимущественно сжимаюши усилия. На рис. 50 показан ангар (г. Карачи в Пакистане) с покрытием недлинных оболочек, опирающихся с одной стороны (тыльной) на ж&че3 бетонный каркас, а с другой — на предварительно напряженную баЛ . пролетом 58 м, перекрывающую воротный проем. Самые оболочки № риной 10,7 ж снабжены предварительно напряженными бортовыми э ментами прямоугольного сечения. На рис. 51 показан летний ресторан в Лонг-Бич (Калифорния),-пеР крытый тонкой оболочкой двоякой кривизны в виде седлообразной п верхности, представляющей собой соединение трех оболочек 'вина гй^ер
эпических папаболоидов Покрытие, имеющее в плане форму шести- болических параболоидов. J; пасположенные в вершинах равно- ЙГ %$£££ T^oCZol 61 М. Наибольшая высота Л^'^^и^^^^пи, сооружений стало воз- ожым благодаря замечательным открытиям в области железооетона конце 20-х годов-тонкостенным пространственным конструкциям и пиме^ению предварительного напряжения, а также индустриальным ме- См проиЗВоРдс™аР работ. Без этих достижений невозможно было оы оздание рациональных легких железобетонных конструкции столь ооль- Х^ие, которое нередко отдается строительству большепрозданий из железобетона, а не из стали, вызывается такими ооще- свойствами железобетона, как огнестойкость, отсутствие экс- Рис 52. Оболочки двоякой кривизны BX40X40 м) в Автове (Ленинград) шгуатационных расходов и лр., а также существенно меньшим расходом металла и меньшей стоимостью, чем стальные конструкции. В LCCH большепролетные железобетонные конструкции оыли применены, напри мер,- для покрытия арматурного цеха Автовского Д°?°"роительного комбината в Ленинграде. Покрытие состоит из двух оболочек двоякой кривизны размерами по 40X40 м. собранных из отдельных плит толщиной 5 см, опирающихся на диафрагмы в_виде сборных «елезобето^ ых Ферм (рис. 52). Каждая оболочка весом о4б т оыла «M""a ^ по™^ четырех ленточных подъемников па четыре колонны. Оболочки перекры кают участок 44ХЮ0 м между двумя существующими корпусами со световым фонарем между оболочками в поперечном направлении. Значительное развитие получили сборно-монолитные конструкций. предст™.яющие целесообразное сочетание сборных железобетонных Цементов и монолитного бетона, укладываемого „а месте применения. Наиболее выгодными являются сборно-монолитные конструкции с применением предварительно .напряженных элементов. При этом обычно же- лезобето"ны"эл^емепты образуют сплошную опалубку для укладки мо- н5литн™го бетона (рис. 53) Эти конструкции имеют некоторые преимущества по срГвпеншо со сборными. Прежде всего легко можно получить "еР"зрезныеР конструкции -как обычные железобетонные, так и пред-
варителыю напряженные. В последем случае неразрезная конструКци образуется путем укладки — в пролетах внизу и на опорах вверху Л заранее заготовленных предварительно напряженных элементов того ил~~ иного сечения. При этом никакого натяжения арматуры .производит^ не требуется и достигается упрощение технологии изготовления кон 1-4 *^. \ \ /. Рис. 53. Сборио-монолитное покрытие (Лондон) струкций, за исключением предварительно напряженных, заготовка которых должна быть централизована. Также лолучается и значительное сокращение расхода стали на стыки и узлы. Железобетонные сборно-монолитные конструкции получили значительное распространение в зарубежных странах (Англия, Дания, Италия, Швейцария и др.), особенно при возведении многоэтажных зданий. Эти конструкции имеют ряд разновидностей. Например, при устройстве перекрытий сборные предварительно напряженные балки забетонированы только в нижней части, из которой выпущены кверху закрытые хомуты с монтажными стержнями для связи со сжатой монолитной частью (рис. 54). После устройства стыков колонн, балок и плит (с укладкой дополнительной арматуры) производится бетонирование и полное замоноли- чивание перекрытия. Следует отметить своеобразные сборно-монолитные конструкции инженера Нерви (Италия), основанные на предложенном им новом виде железобетона, получившего название «армоцемента», иЛ «ферроцемента». Для__изготовления армоцементной пли применяется жирный ный раствор, а в качестве арматуры — несколько слоев сеток (до 10" из тонкой проволоки диаметром от 0,5 до 1,5 мм с размерами ячейки ^ 1 см. Армоцемент допускает изготовление прочных сборных элемент толщиной 1,5—3 см. Это позволило при возведении покрытий здаН0* применять сборные тонкостенные элементы, которые являются составн частью сборно-монолитной конструкции и одновременно служат кой. На рис. 55 показано сборно-монолитное покрытие над одним j*j выставочных зданий в Турине пролетом 95 м, свод которого был собр « Р.нс. 54. Сборно-монолитный железобетонный каркас промышленного здания (Англия)
i Я L_ -1Ш5в- и3 заранее изготовленных армоцементных сборных элементов по спо- сОбу Нерви. По установке волнистых армоцементных элементов, поддерживаемых легкими .подмостями, во ©падинах и гребнях волн укладывалась необходимая арматура, которая затем 'была забетонирована в съемной опалубке. В СССР постепенно внедряются сборные армоцементные вол- яИстые своды, образуемые из отдельных вогнутых волн. Так, в Ленинграде в 1957 г. волнистым сводом перекрыт .колхоз- а) нЫй рынок Московского района, размеры отдельных волн составляют |5Х1.5 м при глубине 0,5 м (рис. 56). Толщина оболочки на большей части волны равна 2 см; армирование комбинированное, состоящее из обычной сетки .и двух стальных тканых сеток. Бетой применялся мелкозернистый (песчаный). В Ленинграде для устройства крыш жилых зданий значительное применение нашли армоцементпые двухволновые панели толщиной 1,5 см, с переменной высотой волны от 30 см до нуля у опор. Первые положительные опыты с подобными, но железобетонными сборными волнистыми оболочками толщиной 5 см были проведены ib Польше в Ш5з—1954 гг. В Советском Союзе сборно-монолитные конструкции находятся в стадии проектирования и Освоения: намечается применение их в сейсмических районах. Из конструкций, применяемых в зарубежных странах (США, Канада, Англия и др.), следует указать на подъемные плиты, предназначаемые для перекрытия целых этажей здания (Лифт-Слэб). По этой системе, разработанной в США в 1948 г. (Сан-Антонио в Техасе), изготовление плит перекрытий для всех этажей (до 7 этажейI производится Внизу одна на другой в виде штабеля с разделяющими прослойками. Через 10 дней после бетонирования верхней плиты производится последовательный подъем плит в проектное положение при помощи домкратов, установленных на колоннах (рис. 57). При расчете плиты рассматриваются как безбалочные без капителей. Плиты изготовляются обыч- 1{Ым путем и с предварительным напряжением арматуры. 1 В Австралии в 1960 г. этим методом построено 18-этажное административное аДание. Рис 55. Сборно-монолитный волнистый свод пролетом 95 м в Турине (Италия) о—поперечный разрез; б—продольный разрез; в—деталь А; 1—верхний свет; 2—сборный полукупол; 3—арматура; 4—стекло
Рабочая арматура каркас-сетка 04 с ячейками 200*200 мм -■'■' Рис: 5Б, Вояиистый свод рынка Московского района (Ленинград) а—внутренний вид; б—разрез свода I
В СССР первый удачный опыт применения подъема готовых этажей Л осуществлен в Ленинграде в 1959 г. Большого взимания заслуживают волнистые тонкостенные настилы типа скорлуп пролетом до 9 м, применяемые в Чехословакии для покрытия крыш. Значительное распространение в Советском Союзе и за рубежом получили такие сборные железобетонные .конструкции, как мачты и столби дЛя линий электропередачи, линий связи, уличных фонарей, подвешива- ^я проводов электрических дорог и пр., а также переплеты, различные ограждения, опознавательные знаки пр. В отношении методов расчета строительных конструкций в СССР в послевоенный период пришли к выводу о необходимсти коренного их изменения как в связи с новыми воззрениями на прочность конструкций й их предельное состояние, так и в связи с необходимостью унифициро- Рис. 57. Перекрытия из подъемных плит типа Лифт-Слойб 8ать методы расчета конструкций из разных материалов. Исследования указывали, с одной стороны, на неоднородность свойств материалов, нагрузок и условий работы конструкций, а с другой — на целесообразность Учета пластических деформаций, приводящих к экономическому эффекту. При расчете по стадии разрушения с единым общим коэффициентом запаса не могут быть явно учтены возможные отклонения фактических Нагрузок, прочностных характеристик материалов, размеров сечений и пр. от расчетных значений. Более правильно оцениваются эти отклонения, а следовательно, в целом и несущая способность конструкции в ме- т°Де расчета по предельным состояниям. Учитывая преимущества этого Метода расчета и исходя из указаний Строительных норм и правил (СНиП), для проектирования промышленных и гражданских зданий и Сооружений разработаны и введены в действие с 1 августа 1955 г. новые ^иТУ-55, а для проектирования предварительно напряженных конструк* Ций — новая Инструкция (СН-Ш-57) с 1 января 1958 г. Метод расчета по предельным состояниям, который лег в основу раз- Работки этих НиТУ и Инструкции, по существу : является дальнейшим
развитием метода железобетонных конструкций по стадии разрушеци но с внесением в него ряда новых положений. я- Первые предложения и работы по этому методу сделаны сов? -сними учеными: Н. С. Стрелецким, В. М. Келдышем, А. А. Гвоздевы И. И. Гольденблатом и другими; разработка же соответствующих HhTv произведена б. ЦНИПС и НИИЖБ. Основными особенностями метода расчета по предельным состо ниям являются четкое установление расчетных предельных состояний"" введение системы расчетных коэффициентов взамен общего коэффии ента запаса. Под предельным состоянием понимается такое состояние, при кото ром конструкция перестает удовлетворять эксплуатационным требованиям. Различаются три предельных состояния: по несущей способности {прочности или устойчивости), по деформациям (жесткости) и по образованию трешин или предельному их раскрытию. Задача расчета и сводится к обеспечению гарантий для данной конструкции против наступления в ней того или иного расчетного предельного состояния в период эксплуатации. Расчет несущей способности производится по формуле n/V<0(m; R6; Ra; s). В эту формулу входят, с одной стороны, расчетные усилия с учетом Коэффициентов перегрузки (п), а с другой, — расчетные сопротивления, представляющие нормативные сопротивления, умноженные на соответствующие коэффициенты однородности материалов и коэффициенты условий работы арматуры, а также коэффициент условий работы конструкций (т) и геометрические характеристики сечения (s). При расчете по несущей способности предельное состояние, например, изгибаемых элементов, характеризуется восприятием полного усилия растянутой арматурой при полном использовании сопротивления бетона и арматуры сжатой зоны. При этом эпюра сжимающих напряжений в бетоне принимается прямоугольной, при напряжениях, равных расчетному сопротивлению бетона сжатию при изгибе /?„ = k(yR^ и напряжению в арматуре, равному расчетному сопротивлению арматуры Ryt = kimaRKt (рис.58). В формулах величины расчетных усилий (М, N, Q) принимаются наибольшими. Однако они не должны превосходить предельных усилии, которые могут быть восприняты соответствующим сечением элемента при наименьших возможных значениях прочностных характеристик материалов (/?„ и /?ау). Формулы по расчетному предельному состоянию отличаются от формул по стадии разрушения отсутствием в левой части коэффициента запаса прочности (k) и наличием в правой части коэффициента услови» работы (т). Но по существу величины, входящие в формулы расчет но предельному состоянию, как видно из предыдущего изложения, имею другой смысл и другие значения. р Заметим еще, что величины расчетных усилий в сечениях элемент ^ во многих случаях следовало бы определять, как и при расчете по стад ■ разрушения, с учетом пластических деформаций. Однако применен^ этого расчета пока ограничено, и для огромного большинства случа- статический расчет производится в предположении упругой работы к струкции. Расчет по деформациям (жесткости) требуется при проверке при ^ бов, затем знание величины жесткости необходимо при определении
сТОты собственных колебаний, температурных усилий, усилий при осадке оПор и т. п. Расчет по деформациям приоорел особенно большое значение в связи с широким применением в строительстве сборных конструкций заводного изготовления, отличающихся обычно предельно малыми сеченил- \!И, и применением сталей более высокой прочности, чем прежде, чго Приводит к увеличению напряжений в арматуре и ее деформаций. Проф.1 В. И. Мурашев впервые в 1940 г. предложил теорию расчета жесткости ;1 раскрытия трещин в железобетонных конструкциях и развил ее в последующие годы. Затем правильность эгой теории была проверена дру- -ими исследователями (Я. М. Немировский) и в некоторой части уточнена. Отметим несколько положений этой теории. В основу расчета принято, что изгибаемые элементы работают с трещинами в растянутой зоне, т. е. по стадии II, причем железобетон рассматривается как упруго-пластический материал, у которого пластиче- Р»С. 58. Расчетная схема изгибаемого элемента по предельному состоянию 'ские деформации развиваются одновременно с упругими, начиная с малых нагрузок. Введены понятия — модуль упруго-.пластичности бетона и средний условный модуль упругости арматуры в бетоне, а также коэффициент г|з, учитывающий работу растянутого бетона между трещинами. Гипотеза плоских сечений в стадии II считается приемлемой, но при условии, что она применяется не к каждому отдельному сечению, а к средним сечениям, расположенным на участках между трещинами. При расчете деформаций (жесткости) элементов из упруго-пластических материалов основными характеристиками принимаются моменты сопротивления, а не моменты инерции, как это принято .при упругих материалах. Деформация (прогиб), определенная расчетом, не должна превышать предельного значения, установленного нормами: /р пред- В то время как расчет прочности производится по расчетным нагрузкам (с коэффициентом перегрузки), расчет по деформациям производится по нормативным .нагрузкам вследствие меньшей опасности достижения этого предельного состояния. Расчет по образованию трещин или раскрытию трещин производится только для некоторых конструкций, а именно: расчет по образованию трещин должен производиться для растянутых1 элементов, находящихся 1 Согласно НиТУ-123-Г>5 расчет по образованию трещии в изгибаемых элементах Производится пси наличии специальных требований.
под давлением жидкости и газов (-напорные трубы, резервуары, дь. деры и др.), расчет же по раскрытию трещин должен производиться дЛя центрально и внецентренно растянутых, изгибаемых и внецентренно с>ка тых при больших эксцентрицитетах элементов конструкций, находящИу ся в условиях агрессивной среды, и для тех же конструкций (кроме центрально растянутых), находящихся под давлением жидкости, а также для силосов, заводских дымовых труб и некоторых зданий и соопу- жеиий 1-й степени долговечности. При расчете по образованию трещин принимается, что в предельном состоянии удлинения бетона и арматуры одинаковы (sp = eai. напряжение в растянутом бетоне будет равно его расчетному сопротивлению при растяжении /?p = &f,/?£, а относительное удлинение бетона будет порядка ер=0,0001. При этом расчетное усилие определяется обычно по нормативным нагрузкам. Ширина раскрытия трещин, согласно НиТУ123-55, обычно не должна превышать ат = 0,2 мм. За рубежом, как известно, основным методом является расчет по упругой стадии, т. е. по допускаемым напряжениям. Однако в социалистических и в некоторых капиталистических странах (Австрия, Бразилия, США, Англия и др.) разработаны нормативные документы, по которым наряду с основным методом производится в ряде случаев и расчет по стадии разрушения. Для расчета же предварительно напряженных конструкций нормы или инструкции имеются не во всех зарубежных странах и в большинстве не отличаются полнотой. При этом расчет по несущей способности нередко производится по стадии разрушения. Метод расчета по предельным состояниям введен только в нормы Венгрии применительно к методу, разработанному в СССР. В связи со все увеличивающимся применением предварительно напряженных железобетонных конструкций во многих странах мира, в 1950 г. для широкого обмена опытом была учреждена Международная федерация по предварительно напряженному железобетону (ФИП), членом которой с 1958 г. является Советский Союз. На состоявшихся конгрессах (в 1953 г. в Лондоне, в 1955 г. в Амстердаме, в 1958 г. в Западном Берлине) были рассмотрены важнейшие вопросы по развитию теории и практики применения предварительно напряженных конструкций. В заключение необходимо подчеркнуть, что развитие теории и практики железобетона в СССР, можно сказать, вступило в новый, третий этап, характеризуемый, во-первых, переходом повсеместно на железобетонные конструкции, выполняемые индустриальными методами, преимущественно сборные и сборно-монолитные, а в необходимых случаях и монолитные, но с превращением всегда строительного производства в ме- ханизировавный поточный процесс, и, во-вторых, переходом на прогрессивный метод расчета обычных и предварительно напряженных конструкций по расчетным предельным состояниям. I
Глава пятая СОСТОЯНИЕ СТРОИТЕЛЬСТВА ИЗ СБОРНОГО И ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА В СССР К НАЧАЛУ СЕМИЛЕТИЯ 1959—1965 гг. К началу семилетия 1959—1965 гг. в части применения сборных железобетонных конструкций имелись уже значительные успехи, особенно области жилищного строительства. После постановления ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 19 августа 1954 г. объем производства сборных железобетонных конструкций идеталей возрос более чем в 10 раз. Теперь СССР производит сборного железобетона больше, чем США, Англия, Франция и ФРГ, вместе взя- гые, и занимает первое место в мире. Контрольные цифры развития народного хозяйства СССР на 1959—1965 гг. предусматривают весьма большое увеличение производства сборного железобетона в строительстве. Если в 1958 г. производство сборного железобетона составляло )8 млн. мъ (из них свыше 1 млн. ж3 предварительно '.напряженных конструкций), то в 1965 г. оно увеличится до 42—45 млн. ж3, т. е. в 2,5 раза, причем объем производства предварительно напряженного железобетона должен составить более 11 млн. мг. Столь большой план увеличения производства сборного и предварительно напряженного железобетона в течение семилетия может быть выполнен при условии развития массовых эффективных конструкций с широким использованием машинных методов работы и автоматического управления на существующих и в-ювь создаваемых заводах. В жилищном строительстве крупнопанельные дома, в которых железобетон нашел наибольшее лрименен.ие, стали массовым конструктивным решением, дающим максимальное снижение затрат труда, значительное уменьшение веса и сокращение сроков строительства. Основой его являются индустриальные методы, для развития которых требуется широкое внедрение комплекс- Ной механизации работ. Строительство крупнопанельных каркасных и бескаркасных домов с некоторыми отличиями конструкций производится во многих городах Советского Союза. Следует отметить, что за последние годы в совершенствовании крупнопанельных домов достигнуты значительные успехи. В каркасной си- Стеме (см. рис. 36) совершенствование шло в направлении отказа от Ряда конструктивных элементов, слабо участвоваших в общей работе, JJ Результате чего появились новые типы домов с неполным каркасом, без наружных стоек, поддерживающих панельную стену, которая сама в состоянии воспринимать нагрузку, или без ригелей (рис. 59), являвшихся лишь передаточными элементами нагрузки, и т. д. Такие каркас- Чо-панельные дома строятся, например, в Череповце. Рис. 59. Конструктивная схема каркасно- панельного дома с «неполным» каркасом
В бескаркасной системе (см. рис. 37) появились три разновидности жилых здаьий: с тремя продольными несущими стенами, с несущи\,и перегородками, работающими на сжатие (рис. 60,. а) и с несущими висячими перегородками, работающими на изгиб', как балки-стенки в лре. делах одного этажа (рис. 60,6). Представляет интерес конструктивная схема крупнопанельного домя с несущими «висячими» перегородками, которая получила дальнейшее развитие в опытном доме 9-го квартала Юго-Западного района Москвы построенного в 1957 г. Большое значение имеет выбор экономичной и незвуколроводной конструкции перекрытий. Постепенно в строительство крупнопанельных д0. мов внедряются междуэтажные железобетонные перекрытия раздельного типа (рис. 61), обладающие хорошей звукоизолирующей способностью как от воздушного, т.ак и от ударного шумов. Намечается применение Рис. 60. Конструктивные схемы крупнопанельных домов о—с несущими перегородками, работающими на сжатие; б—с несущими перегородками, работающими на нзгнб; / — поперечная несущая панель-перегородка: 2 панель перекрытия: 3—щитовой потолок; 4—наружная стеновая панель; S—продольная ненесущая перегородка I комплексных часторебристых перекрытий, выполняемых виброштампованием. Вместо скатных крыш и чердачных перекрытий в жилых и общественных зданиях постепенно вводятся совмещенные крыши, которые менее трудоемки и дешевле, а также лучше отвечают условиям индустриального строительства. В этом случае рекомендуется применять д-пя крыш тоже крупноразмерные железобетонные элементы заводского изготовления с укладкой теплоизоляционных материалов ,и с покрытием и? рубероидного ковра. В результате работы исследователей и конструкторов за четыре года» начиная с 1955 г., вес конструкций крупнопанельных домов снизился примерно вдвое, а затраты цемента и стали уменьшились более чем R 1,5 раза. Дальнейшее снижение веса зданий, кроме применения предварительного напряжения в перекрытиях, будет происходить за счет более ши' рокого применения сборных конструкций из легких и ячеистых бетонов. преимущественно керамзитобетона и газобетона. Для строительства крупнопанельных домов предложены новые те* нологические методы производства железобетонных изделий,
лазделяются на методы проката и методы вертикального формования в Песетах. В 1958 г. таких предложений насчитывалось пять: 1. Производство методом непрерывного проката на прокатном стане иНженера Н. Я. Козлова (в Кунцево). По этому методу, чтобы выполнить „ебристые панели для наружных и внутренних стен, а также для перекрытий, требуется иметь три типа станов с разными формующими лентами (рис. 62). 2. Производство методом проката на стенде в матрицах (в Люберцах) сборных крупнопанельных элементов. При таком методе производства не изделие движется вдоль формующих агрегатов, а, наоборот, фор- луюшие машины проходят вдоль стенда (формы с изделием); при этом жесткая стальная форма (рама) снабжена штырями для натяжения высокопрочной чгюволоки. 1 Рис. 61. Схемы перекрытий раздельного типа а—ребристая панель с подвесным потолком; б- вспарушенная панель с подвесным потолком; е—ребристая панель н щнты. опирающиеся на пе- регородкн; / —сборные щнты нз древесно-волокннстых плит; 2—безавтоклавный ячеистый бетон нлн шлак; 3— упругая прокладка 3. Производство проката на тележечном конвейере тонкостенных па- ей (на заводе № 1). При этом методе обеспечивается гибкость технологического процесса — возможность изготовлять детали для целого |д°ма на одном конвейере, а также возможность предварительно напря- 'Энного армирования железобетонных изделий. 4. Производство методом формования в вертикальных кассетах (заводы Главмосжелезобетона и Главмосстроя), обеспечивающим повышенную точность изготовления панелей (два предложения); отделочные работы сводятся до минимума (шпаклевка и покраска). Повышенный Съем продукции достигается одновременной формовкой пакета до 10—12 Чанелей. С целью скорейшего ввода в эксплуатацию жилой площади и одно- временно улучшения качества и удешевления строительства введена (впервые в Ленинграде) новая организационная форма — домостроительные комбинаты (ДСК).
Существо этого организационного мероприятия состоит в том, Чго одно предприятие —домостроительный комбинат —осуществляет пол. ностью своими силами заводское изготовление элементов жилых домОВ1 транспортирование их усовершенствованным транспортом (с приспособленными прицепами) на сборочную площадку, монтаж «с колес» и, наконец, отделку до полной готовности. Такое организационное объединение производства сборных конструкций и монтажа здаиий создает ус. ловия для широкого внедрения комплексной механизации и автоматизации строительного процесса. В промышленном строительстве еще недостаточно широко применяется сборный железобетон и особенно предварительно напряженный. Так, в 1958 г. из всего количества изготовленного в стране сборного железобетона на здания и сооружения промышленных предприятий приходилось лишь 35%, а предварительно напряженных ' конструкций только около 8%. С применением сборного железобетона строились одноэтажные и многоэтажные промышленные здания, затем электростанции, здания шахти другие; сборные железобетон ные конструкции начали внедряться в сооружения черной металлургии. Одной из действенных мер ото расширению применения сборных железобетонных конструкций является проводимая Госстроем СССР работа по типизации и унификации зданий различных отраслей промышленности. В промышленном, как и в жилищном строительстве, необходима организация массового производств элементов с сокращением числа их типоразмеров. Здесь также осно ными факторами удешевления сборных конструкций являются: vrnaei шенствование конструкций, применение легких и ячеистых f механизированное изготовление и продуманная организация производства. Наиболее широкое применение сборный железобетон нашел в тельстве одноэтажных промышленных зданий с шагом колонн b и при пролетах от 6 до 36 м. Расчетами и практикой установлено, что в зданиях с подвесным спортом выгодной сеткой колонн является 18X12 м; с мостовыми w нами (грузоподъемностью до 30 т) —24X12 м, а для отдельных п№ ^ водств с крупногабаритным оборудованием и больше—(ЗО-.-зо) х Переход на укрупненные сетки колонн хотя и вызывает неко F увеличение расхода материала, но дает возможность получить эк0""- мй (до 10%) производственной площади и делает здания более гио •в случае изменения технологического процесса. Чаще всего железобетонными несущими конструкциями покрытии ^ ляются предварительно напряженные балки и фермы —цельные и ставные. Рис. 62. Узел сопряжения из ребристых прокатных панелей /—попереччая несущая панель; 2—панель перекрытия; ' 3—древесно-водокнистая прокладка; 4—цементный раствор в-е
Рис. 63. Схема сегментной фермы из линейных элементов /—бетонный стык со сваркой выпусков арматуры; 2—стык, зачокапеппын раствором н обжатый; Л—эле менты нижнего пояса с каналами для арматуры Первоначально считалось, что сборные железобетонные несущие кон- сТрукции целесообразно применять только при пролетах до 18 м, вклю- цИтельно, однако уже в конце 50-х годов предварительно напряженными железобетонными балками перекрывались пролеты до 24 м. Замечается изготовление балок с прядевой арматурой. Пролеты железобетонных ферм увеличены до 35 м, а проектируются' до 50 м и более. Наиболее выгодными являются сегментные (арочные) фермы, которые могут выполняться цельными или из двух половин (см. Рис- 42), что соответствует полигонному изготовлению. При заводском изготовлении фермы выгодно составлять из отдельных линейных элементов длиной 7—9 м (рис. 63), что создает благоприятные условия для их перевозки автомобильным и железнодорожным транспортом. Основным видом конструкций новых механизированных заводов, по- видимому, явятся струнобетонные и непрерывно-армированные предварительно напряженные кон- 1 струкции. Трудоемкость арматурных работ при струно- бетонных конструкциях в 1,5—1,7 раза ниже, чем при элементах с пучковой арматурой, а при непрерывном армировании трудоемкость может быть снижена в 2—2,5 раза. Для покрытий :по балкам и фермам основной конструкцией остаются ребристые плиты (ПКЖ), предварительно напряженные, размерами 6x1,5 м и 6x3 м, а при шаге колонн. 12 л—12X1,5 м и 12x3 м. Несущие конструкции покрытий здания при шаге колонн 12 м располагаются, как правило, через 12 м. При подвесном транспорте, при устройстве подвесного потолка и т. п. несущие конструкции устанавливаются через 6 м по подстропильным предварительно напряженным конструкциям. Выгодными в технико-экономическом отношении покрытиями одноэтажных зданий являются пространственные конструкции, которые в зависимости от вида этих конструкций и местных условий выполняются сборными или сборно-монолитными и в исключительных случаях монолитными. Еще совсем недавно в СССР были только единичные случаи применения оболочек в промышленном строительстве, например, сборные оболочки двоякой кривизны в Автове (см. рис. 52). Вскоре там же была построена сборная сводчатая оболочка типа «бочар» пролетом 100 М (рис. 64). Однако первые сборные оболочки отличались трудоемкостью, а стоимость их была выше стоимости монолитных. Эти оболочки являлись по существу опытными для выработки двух типов эффективных большепролетных оболочек — пологой, перекрывающей план в виде Квадрата больших размеров и «бочарный свод» пролетом 100 м и больше. Оболочка «бочарный езод» как необычная по своей конструкции и Размерам была подвергнута испытанию нагрузкой до разрушения. Тщательное изучение результатов испытания оболочки и опыта ее возведения привело проектировщиков (проектный институт № 1) и производственников (Главленинградстрой) к разработке новой конструкции оболочки и нового метода ее возведения. Главной особенностью этой оболочки яв-
ляется заводская поточная технология изготовления сборных элемент., из которых она образуется. Первоначально бочарные своды (рис. 64) оставлялись из 11 крупы, габаритных блоков размерами 7,5Х 8,36 м, изготовление которых в v,- рииак в полигонных условиях было связано со значительными ру стями, особенно при съеме их с матриц и переносе к месту сборки." заводского изготовления оказалось целесообразным разделение дого такого блока на шесть криволинейных ребристых плит и два товых элемента (рис. 65). Рис. 64. Первоначальная сводчатая оболочка типа «бочар» Вследствие индустриального изготовления сборных элементов обо лочки достигается требуемое качество работ и высокие темпы строя тельства. Криволинейные элементы формуются на виброплощадке с rh* ропригрузом, а линейные элементы бортов и затяжек — в кассе?' Рис. 65. Покрытие из бочарных сводов, выполненных из сборных индустриальных элементов формах. Для сокращения монтажных операции у места строительств производится из заводских элементов укрупненная сборка блоков .на сп^ циалыюм кондукторе. Соединение элементов между собой достигает».' при помощи петлевых выпусков и укладки дополнительных стержне (без сварки) с последующим замоноличиванием. Пропарка всего ол°^ размерами 7,5x8,36 м производится на месте его сборки под коЛпакО; Укрупненные блоки весом около 30 т поднимаются краном на проек ную отметку и устанавливаются на инвентарные металлические опорь
I На заводскую поточную технологию было переведено также изготовление сборных элементов для создания пологих оболочек размерами 40X40 л. При этом в отличие от панелей, изготовлявшихся в 1956 г., они были упрощены и вместо плит двоякой кривизны, располагаемых концентрическими поясами (см. рис. 52), представляют собой квадратные ллоские плиты с ребрами по кошуру и диагоналям, располагаемые параллельно сторонам плана покрытия (рис. 66); в углах оболочки предусмотрены треугольные плиты, а в швах, направленных под углом в 45°, проложена напрягаемая арматура для восприятия главных растягивающих напряжений. По освоении этих двух типов оболочек Главленинградстрой разворачивает их строительство поточным методом в значительных размерах. Осуществлено строительство шести оболочек размерами 40x40 м для автобусного парка в Ленинграде. Намечено строительство гаражей для другого автобусного парка общей площадью 20 тыс. м2 из бочарных сводов пролетом 100 м. Эти первые большепролетные оболочки из сборных элементов заводского изготовления найдут большое применение и для ряда других сооружений, как сборные цеха, а.нгары, склады, крытые спортивные сооружения и др. Параллельно с возведением большепролетных железобетонных оболочек в СССР строятся и армоцементные оболочки. На рис. 67 показан выполняемый в Красноярске многоволновый армоцементный свод пролетом 75 м, толщиной всего 3 см. В восприятии распора свода принимают участие плоские железобетонные покрытия боковых пристроек, соединенные предварительно напряженными затяжками, расположенными в плоскостях обеих торцовых стен. Цилиндрический волнистый свод покрытия собирается из отдельных армоцементных элементов; волны свода перекрыты сверху легкими железобетонными плитами. Кроме большепролетных оболочек, намечается применение и оболочек обычных лролетов A8, 24 и 30 м) сборных и сборно-монолитных •эзных типов: цилиндрических — длинных и коротких, складок, линей- ■атых вида гиперболических параболоидов, волнистых сводов из армо- Эт.и оболочки в ближайшее время должны стать тияо- Рис. 66. Пологая оболочка 40X40 ж, образованная из индустриальных элементов м.и. Для .наружных неутепленных стен при шаге 6 м находят применение 'анели размерами 6x1,2 м и 6X1,8 м. При шаге колонн 12 м потре- •Уется установка промежуточных стоек каркаса. Для утепленных стен -елесообразно применять 6-метровые плиты из газобетона и керамзито- >етона с объемным весом 500—800 кг/м3.
В промышленном строительстве, как и в жилищном, постепенно в ^^ дятся предварительно напряженные конструкции, получаемые путем fi°" лее высоко механизированного производства. Так, например, освое°" технология внбропроката с применением навивочной машины (Ди ^\ для изготовления крупнопанельных плит покрытия шириной д0 з й длиной до 12 м. Осваивается и метоц формования плоскостных и лип "" •ных элементов (балок, ферм и пр.) на механизированном стенде'с n^" менением специальной виброштампующей машины (ДВ-57) и той навивочной машины. Это позволяет ожидать и более широкого внед ния крупнопанельных ограждающих конструкций. ^е"' *) -кот Рис. 67. Покрытие цеха армоцементным многоволновым сводом с—общий вид; б—продольный разрез; в—поперечный разрез В строительстве сооружений металлургической, химической, нефтяной и других отраслей промышленности все шире начинают применяться, ру р р р конструкции из жаростойкого бетона, разработка которого была наЧЛрЭ проф. В. И. Мурашевым и усовершенствована его учениками в НИИЖ"- Такие конструкции способны сохранять в необходимых пределах свои физико-механические свойства при длительном воздействии высок температуры. Из жаростойкого железобетона строятся различные промышленнь тепловые агрегаты (печи), борова, фундаменты доменных печей, аЛ*° миниевых ванн, коксовых батарей и др., а также строительные констрУ1^ ции, подвергающиеся продолжительному нагреванию. Особенно выгод ными являются дымовые трубы, выполняемые без футеровки. ЖаР стойкие конструкции также стремятся выполнять из сборных элементов- Внедрение жаростойких конструкций ведет к значительной _эконоМи
металла и отказу от дорогих огнеупоров, а следовательно, и к снижению стоимости некоторых промышленных объектов. Многоэтажные промышленные здания по окончании войны сооружались со стальным и реже с монолитным железобетонным каркасом, а с 1954 г. постепенно перешли .на сборные железобетонные конструкции по двум схемам: балочной и безбалочной. Для значительного большинства производственных зданий была установлена сетка колонн 6x6 At; для некоторых производств принимаются сетки колонн 9x6 м и G + 3 + +7)Хбл. В связи с унификацией многоэтажных производственных зданий рациональной признается также сетка колонн 12x6 м при нагрузке д0 1 000 кг/м2, но при больших напрузках сохраняется основная сетка 6X6 м. Исследованиями доказано, что увеличение пролета до 12 м ведет к уменьшению расхода стали ввиду большей эффективности элементов с предварительным напряжением, имеющих большие пролеты, чем С обычной арматурой при пролете 6 м. Обычно конструкции зданий по балочной схеме осуществляются по связевой системе. В некоторых случаях могут найти рациональное применение и рамные сборно-монолитные конструкции, при которых упрощаются жесткие узлы и обеспечивается неразрезность ригелей и настилов, а также несколько снижается и высота перекрытий. Многоэтажные промышленные здания со сборными безбалочными перекрытиями осуществлены в ряде городов СССР (Братск, Барнаул, Баранпвичи и др.); они особенно целесообразны для складских зданий с большими нагрузками (более 1 000 кг/м2). Сборный железобетон нашел применение в сооружениях ТЭЦ (в Ленинграде), ГРЭС (в Симферополе) и др. Строительство* подобных зда.- ний начинают вести по типовым проектам. Из других специальных сооружений особо следует указать на заглубленные в землю предварительно напряженные железобетонные резервуары для светлых нефтепродуктов (и для воды), широкий размах строительства которых намечается после завершения экспериментальных работ. Широкое распространение в ближайшее время должны получить железобетонные напорные трубы, рассчитанные «а высокое давление. Для успешного выполнения всех этих и других сборных и сборно- монолитных зданий и сооружений, отличающихся большим многообразием, от строительных управлений трестов требуется определенная специализация в соответствии с характером возводимых объектов. Особенно это имеет значение для тех сооружений, выполнение которых невозможно без специфического оснащения. Например, для качественного изготовления предварительно напряженных железобетонных резервуа- Ров (вместо стальных) для светлых нефтепродуктов, необходимы спе': Чиализированныс строительные организации (или отделы), которые, •Фоме наличия квалифицированной рабочей силы, должны быть хорошо снабжены необходимым инвентарем и оборудованием для .механизированного выполнения работ (навивочные машины, цемент-пушки, не.ре- Движные краны и пр.). Разумеется, и для выполнения других видов промышленных объектов из сборных железобетонных элементов тоже требуется снабжение строительства соответствующими передвижными кранами, специальными гРанопортными средствами для перевозки крупноразмерных элементов (панелей, балок, ферм и др.), технологическим оборудованием для на- тяжения арматуры и пр.
В заключение необходимо подчеркнуть, что в настоящее вре*. осуществляется важное мероприятие но пересмотру Стр-эительнь норм и правил (СЫиП) в том числе и по методам расчета 'конструкций* а также и по разработке ряда других нормативных документов ^техн"' ческих условий, инструкций и указаний) регламентирующих промыв* ленное строительство. ' щ" В частности, будут пересмотрены основные положения по унифик ции конструкций производственных зданий и сооружений и будут Daa* работаны новые Нормы проектирования промышленных зданий и coon3' жений, составленные с учетом внедрения новых типов экономичных пп мышленных зданий с большими пролетами, бесфонарных и безоконньх зданий, а также зданий с плоскими крышами. Далее предположено в но вых Нормах отразить указания по учету пространственное™ констпу/ ций и по выбору статических схем промышленных зданий; в них же будут даны нормативы для расчета тонкостенных конструкций, а также конструкций из песчаного, ячеистых и других бетонов. Намечен пере- ■смотр противопожарных требований, МПВО и др. Все эти обширные мероприятия внесут много нового, прогрессивного в конструктивные решения промышленных зданий и сооружений с широким применением сборного и предварительно напряженного железобетона. ЛИТЕРАТУРА I Абрамов Н. М., Бетон в обойме, Спб., 1910. Акимов Б. Н., Железобетонные конструкции, их расчет и применение, Спб., 1903. БелелюбскийН. А. и ВасенкоБ. П., Протокол по производству опытов иад железобетонными сооружениями системы Монье на Преображенском плацу в С.-Петербурге 1—5 ноября 1891 г., «Журнал МПС» за февраль—март 1892. В е й д м а н А. Ф., Опыты Московской городской управы над пробными железобетонными конструкциями, М., 1912. Гвоздев А. А., В а с и л ь е в А. П., Крылов С. М., X а й д у к о в Г. К., Развитие сборного железобетона в СССР, «Строительство в СССР 1917—1957», Гос- стоойиздат, М., 1958. Житкевич II. А., Плоские железобетонные перекрытия, Спб., 1903. К ер стен К., Железобетонные сооружения, ч. 1, Спб., 1911. К р » с т о ф П., Железобетон и его применение, Спб.. 1903. Р а т ц Э. Г., Из истории железобетона в России, Акад. иаук СССР, Труды по -истории техники, вып. Vlll, M., 1954. „ С а х н о в с к и й К. В., Железобетонные конструкции изд. 1, Л., 1924; -изд. А J1., ч. 1, 1927; ч. 2, 1931; изд. 3, Л., ч. 1, 1932; ч. 2, 1933; изд. 4. Л.. 1935; изд. 5, л, 1939; изд. 6, М., 1946; изд. 7, М., 1951; изд. 8, М., 1959. Стрелецкий Н. С, Развитие инженерно-строительной науки за 1917—195/ гг., «Строительство в СССР 1917—1957», Госстройиздат, М., 1958. ,.„ Emperger F., Handbuch fur Eisenbetonbau. Ill и IV Auflage, W. Ernst. Berlin. 1822-1934. in9fi Mursch E., Der Eisenbetonbau, I—HI Bd., K. WUtwer, Stuttgart, 1922-19*.
РАЗВИТИЕ ОТДЕЛОЧНОЙ ТЕХНИКИ Глава первая ОТДЕЛОЧНАЯ ТЕХНИКА С ДРЕВНЕЙШИХ ВРЕМЕН ДО НАЧАЛА XX ВЕКА Стремление украсить свое жилище было присуще человеку уже не Равних этапах его развития. Отделка тесно связана как с хара,ктером возводимых зданий, так Я с теми строительными материалами, из которых сми сооружались. Так, 1!а:пример, в жилищах ти;па .полуземлянок, характерных для степных Районов Древней Руси, встречаются первые примеры использования гли- 'някей штукатурки-обмазки. 1 В этом разделе развитие отделочной техники излагается применительно к условиям нашей Родины. Отделочная техника Египта. Греции, Рима и других древних государств изложена в первом разделе.
Для придания большей опрятности жилищу и для удовлетворен извечного стремления человека к прекрасному глиняная штукатурка па крывалась различными красочными узорами. В качестве красящего щества — пигмента — использовались красная глина, сажа, а так* простейшие «земляные» краски, а связующего вещества для этих к^ сок — жир, костный мозг, а затем известь и растительное масло. ' По мере развития культуры первоначальные рисунки, постепенно ст вершенствуясь, переходят от малоопределенных форм к простейще* компоновке, соединению в узоры, орнаменты; в них вкладывается опре деленное тематическое содержание, появляются более реалистически" изображения животных и растений. Наземные постройки, характерные для северных районов Древней Руси, богатых лесом (например, в крупном городище Березняки, относящемся к IV—V вв.), представляли собой бревенчатые срубы-клетки Такие жилища благодаря декоративной внешности дерева и большой теплостойкости обмазке глиной не подвергались. Отделка деревянных построек заключалась в нанесении красочных узоров непосредственно по дереву и в его резьбе. Наиболее древние деревянные постройки, свидетельствующие о развитии отдел.ки по дереву, .не 'сохранились до наших дней. Поэтому судить ' о характере такой отделки можно лишь по летописным источникам и по зданиям, возведенным в более позднее время. Оформление деревянных зданий выражалось в декоративной обработке выступающих углов срубов, в художественной резьбе .различных архитектурных деталей (карнизов, наличников, решеток) и в других приемах отделки. Монументальные деревянные сооружения — храмы, соборы — отделывались особенно богато и пышно. Широко применялась плоская резьба, рельефная и прорезная (сквозная) резьба. Поверхность дерева отделывалась позолотой и нанесением различных красочных покровов. Красивы были столбы с «клеймами», т.' е. рельефными розетками, сплошь покрытыми чудесными орнаментами. Богато отделывались «крылосы»— ограды у алтарей в храмах: здесь применялись резьбы (сквозная и рельефная) и многоцветная внутренняя окраска. Ворота и двери храмов украшались резными внутренними и наружными наличниками или раскрашивались. Особенно яркий эффект создавала окраска в несколько цветов наподобие радуги. О неистощимой фантазии .народного творчества в Древней Руси свидетельствует ее только отдел,ка храмов и других монументальных сооружений, но и постройка жилых домов. С большим мастерством, тщательностью и «превеликой хитростью* отделывали русские умельцы .свои жилые постройки. Первоначально окна как в жилых зданиях, так и в храмах .прорубались очень малых размеров, высотой «в дерево», чтобы не прорезать горизонтальные бревна сруба. Таиие «волоковые» окна закрывались задвижными щитами, « за зор между колодой и бревнами сруба обычно .не закрывался наличии ками, а прорезка делалась непосредственно .по колоде. В равной степей это относится к дверным и воротным проемам. Позднее оконные, воротные и дверные проемы стали обрамлятьс тесиной, украшенной резьбой. С появлением пиленых досок отдел окон резными наличниками получила особенно широкое применений Художественной обработке подвергались и крыши. С большой Фа тазией и мастерством отделывался «охлупень» — толстое бревно, за^ мающее по коньку верхние части тесин. Охлупень оканчивался на ф саде корнем дерева, обработанным в виде коня, оленьей головы, птии
I^ т. п. По верхнему ребру охлупня ставили или решетку, или ряд «стариков»— деревянных старж'ней. Значительно позднее, когда на смену избам, топившимся «по-чер- цому». появились курные избы, деревянные трубы — «дымницы» — также украшались резьбой. В деревянных зданиях, принадлежавших знатным людям, отделка была более богата и разнообразна. Внутренняя поверхность бревенча- Tblx стен начисто обтесывалась и даже выскабливалась. При этом либо каждое бревно сохраняло свою округлость, либо всю поверхность обтекали под одну плоскость — «выскабливали в лас». Часто поверхность Обшивалась «красным», т. е. тщательно выстроганным тесом («прямые»' иди «в косяк»), либо ,в виде фигурных филенок, которые, кроме того, покрывались резьбой. Потолки отделывались также по-разному. Если накат не подшивался тесом, то бревна «выскабливались в лас» либо обтесывались «накругло». Подшивка потолка тесом — подволока — делалась «в прямь» или «в косяк». Здесь часто применяли фигурные филенки, украшенные резьбой, слюдой, литым оловом, вырезками из железа. Подволоки расписывались серебряными и золотыми красками. В особо богатых хоромах имела место «вислая подволока»—с особо рельефной резьбой, некоторые части которой значительно свешивались .вниз, выступая из общей поверхности. Пол — «мосты» — в жилых комнатах настилали обычно из теса, деревянных плах или устраивали из дубовых дощечек — «дубового кирпича» квадратной или удлиненной формы толщиной в 2—3 вершка. Дощечки мостились в косяк, отчего пол назывался тогда «косящатым». Основой для такого пола служил песок, смешанный со смолой или известью. Пол раскрашивался под мрамор или в два цвета. Резьба по дереву и окраска находили широкое применение как во ■внутреннем убранстве жилья, так и в отделке домашней утвари. Лавки, столы, полки и другие предметы украшались порезками и росписью. Уже в те далекие времена русские и иностранные мастера умело сочетали художественность обработки дерева с конструктивными особенностями частей здания. Так, несущие части здания, например столбы, отделывались плоской резьбой, а колонки крылец и галерей, поддерживающие легкую крышу, оформлялись более глубокой, рельефной резьбой. Узоры, рисунки резьбы и отделка по дереву отличались своим разнообразием, богатством форм, несмотря на то, что в те далекие времена и возведение зданий и их отделка осуществлялись «по образцу», «по Подобию сделанных .ранее», или «как водится». Это была характерная особенность строительства тех времен, когда отсутствие чертежей, про- ектов и других пособий отнюдь не создавало однообразия возводимых зданий и их отделки, так как каждый мастер редко пассивно повторял °бразец, а чаще всего вносил в него различные композиционные и декоративные новшества в соответствии со своим вкусом и духом времени. Наряду с этим в отделочной технике разных народов сохранились и Развивались черты самобытного народного искусства. § 1. ОТДЕЛОЧНАЯ ТЕХНИКА В КИЕВСКОЙ РУСИ Объединение в одно (древнерусское) государство (X в. н. э.) много- Численных восточнославянских племен, владевших уже различными ремеслами и самобытными приемами отделки, вызвало усиленный обмен &г1ытом и дальнейшее развитие связанных с прикладным искусством ре- ^е
Разнообразию отделки в этот период способствовало также ление тесных связей с другими иноземными государствами и, режд всего, .с Византией. У иноземцев русские мастера перенимали их прием? и способы отделки, творчески перерабатывая их в духе национальной творчества. С образованием Русского государства значительно возросли объемк строительных работ. В большом количестве в различных городах Возво' дятся храмы, богатые княжеские жилые постройки. Строительство жилья продолжает оставаться преимущественно де ревянным, так как дерево было наиболее доступным материалом приемы деревянного строительства были хорошо известны русским ма стерам. Деревянные жилые постройки для знатных людей увеличиваются в размерах, усложняются, богато отделываются. К этому времени относятся и древнейшие памятники каменной архитектуры, сохранившиеся до наших дней в ируп.нейших городах Киевской Руси. Непосредственными строителями каменных храмов являлись русские мастера, которые, освоив наиболее передовую в Европе того времени византийскую строительную технику, вносили много существенных изменений, самобытности, своеобразных приемов, что свидетельствовало об их творческой самостоятельности. К числу самых древних, дошедших до нас памятников каменной архитектуры XI в. можно отнести Софийский собор, построенный в 1037 г. ■великим князем Ярославом в Киеве. Все внутренние стены и своды собора были покрыты живописью. В основании сводов и арок помещены деревянные связи, покрытые цветным живописным орнаментом. Полы выполнены из кусков смальты. Хоры собора ограждены прямоугольными плитами из красного шифера, покрытыми плоским резным орнаментом. Низкая мраморная алтарная преграда выполнена из колонн, увенчанных капителями. Многокрасочность убранства создавала величественный интерьер собора. Сохранившиеся многие фрески позволяют судить о мастерстве их выполнения, а также интересны тем, что, кроме религиозного содержания, изображали сцены чисто светские — воинские состязания, различные игры и танцы. Это объясняется тем, что монастыри, соборы и церкви в древности выполняли, помимо религиозных, также и общественно-культурные функции. Монастыри и храмы тогда фактически были центрами культуры. В них собирались ценные произведения искусства, велись летописные записи. Часто храмы возводились в честь каких-либо исторических событий, являясь тем самым не только памятником та родного национального искусства, но и памятником историческим. Так, Софии ский собор в Киеве был возведен в ознаменование побед над печене га ми. Ряд других монументальных сооружений того времени, как, HaJl^ мер, Десятинная церковь в Киеве (989—996), Софийский собор в п° ' городе A045—1052), Спасский собор в Чернигове A036), Софийский с« бор в Полоцке A044—1066), Выдубицкий монастырь около ^и A070—1088), наглядно свидетельствуют о том высоком уровне достигла отделочная техника в период возникновения и развития вого Русского государства. Так, при расколках Десятинной церкви рушенной полчищами Батыя в 1240 г., найдены фрагменты MPaM колонн, резных капителей, фресок, мозаик шиферных плит .и набор мозаичных полов, что дает представление об уровне развития отдел ной техники того времени. ' —
Наружная отделка зданий была тесно связана с характером применяемого строительного материала. Так, наружные стены Софийского со- gopa отделывались кирпичными фризами простого орнамента и оживились рисунком самой кладки. Они разнообразились еще и тем, что эяды кирпича перекрывались несколькими рядами камня. На некоторых Наружных частях стен были помешены живописные росписи. Сгоревший деревянный. Софийский собор в Новгороде был выстроен ютом из камня, причем арки порталов и оконных проемов отделывались кирпичом; в Выдубицком монастыре было принято кирпичное многоступенчатое оконное обрамление. Для наружной отделки применялась облицовка поверхностей чисто- гесаными каменными плитами и плитами с художественной обработкой поверхности (насечкой или вырубкой). Для выполнения сложных криволинейных росписей и резьбы применялось специальное приспособление — «вороба», прототип современного циркуля, обнаруженный при раскопках Новгородской Софии. Вороба представляла собой длинную деревянную планку, на одном конце которой был укреплен деревянный гвоздь, а на другом — кусочек угля или' глины. Для внешнего оформления зданий, выполненных из дерева, применялась первоначально резьба и позолота, а затем и «обмазка» стен известковой штукатуркой. Следует отметить имевший место уже в те времена дифференциро- занный подход к использованию сортов извести, которая применялась в зависимости от свойств известкового камня различных место-рождений и вида работ. Так, например, для кладки стен применялась специальная известь, называемая «каменной», для оштукатуривания поверхности — «обмазка», а для окраски — «белая» известь. Раскопки каменных княжеских палат свидетельствуют о богатстве i их внутренней отделки. Найдены обломки шиферных и каменных фризов | и наличников, куски мозаики и фресковых росписей, круглые оконные [стекла, плиты облицовочной керамики. При раскопке зданий XI и на- [Чала XII в;в. находят остатки полов из разноцветных поливных плиток i и стеклянной мозаики. В зданиях Райковецкого городища (сторожевой пограничный город) Для внутренней отделки стен применялись плиты из песчаника, поверхность которых шлифовалась и покрывалась краской. Внутренние стены некоторых жилиш украшали цветные поливные плитки. Керамические ялитки применялись также и для облицовки печей. В отделке зданий находили применение художественные изделия из ■Металла: решетки фигурные, узорчатые петли, замки и т. п. Детальное изучение сохранившихся памятников русской старины, летописных источников и исследование последних раскопок позволяют | Установить, что к концу XI в., когда первое Русское государство до- Сгигло зенита своего могущества и культурного расцвета, на Руси применялись следующие виды отделки: живопись, клеевая и известковая [Окраска, известковая штукатурка, облицовка керамическими плитками, Мозаика, художественные изделия из металла и стекла. §2. СТАРИННЫЕ ОТДЕЛОЧНЫЕ ПОКРОВЫ И СПОСОБЫ ИХ ВЫПОЛНЕНИЯ : Красочные покровы как .при простейшей окраске, так и при художественной росписи создавались на различном основании: непосредст- венно по камню и дереву, по тонкому слою глиняной штукатурки и позднее— .по слою известковой штукатурки.
В летописных источниках очень редко приводятся указания о харак гере красочных покровов и способах «х выполнения; чаще всего говп рится, что стены «расписывались». Однако исследования найденных образцов росписи устанавливают многообразие приемов и способов выполнения: темпера, энкаустика, фреско а секко, альфреско, масл/ пая живопись и др. Рассмотрим очень кратко сущность некоторых способов нанесения красочных покровов, интересных тем, что многие из них легли в Ос нову существующих в настоящее время приемов отделки и тем, что часть из них, незаслуженно забытая, в условиях современного уровня отделочной техники могла бы дать и в наше время надлежащий эффект как пи долговечности, так и ото красоте отделки. Способ отделки темперой (от латинского слова «tempe- rare», что значит смешивать соединять) связан с применением красящих составов, связующим веществом для которых являются различные эмульсии. Несмотря на то, что темпера применялась еще в глубокой древности, этот способ отделки сохранился до наших дней. В состав темперных красочных составов входят: пигменты, растительное масло и различные клеящие вещества. Различают темперу яичную (желтковую или на цельном яйце) и приготовленную на молоке или твороге. Темпера по внешнему виду напоминает клеевую краску, но значительно превосходит ее по прочности. Устойчивость этого вида окраски такова, что допускает осторожное •промывание водой окрашенной поверхности (спустя месяц после нанесения состава). Темпера представляет исключительно большие возможности в выборе фактур и комбинаций в сочетании с другими видами отделки, так как дает более плотные цвета, чем при использовании масляной краски. В отличие от масляной краски, поверхности, отделанные темперой, не блестят и ше темнеют с течением времени. Пигменты со связующими тщательно перетирались при помоши куранта и плиты, выполненных чаще всего из твердых каменных пород (рис. 1). Энкаустика (греческое слово—означает вжигание), «ли воскова живопись, имеет тысячелетнюю давность .и ведет свое начало от древни греков и римлян. Этот способ позволяет получать долговечные покрь тия, ибо воск, являясь весьма стойким веществом, сохраняется оче долго и с течением времени становится чище и белее, в то время ка масляные краски от времени желтеют, чернеют и иногда даже растре киваются. Воск не окисляется, в .нем не появляется трещин; он не Ра°м воряется в воде и даже не смачивается ею. Отрицательным свойство, ■воска является его горючесть. Рис. 1. Плита и кураит для перетирки красок Отделка поверхностей способом энкаустики осуществлялась см пигментов с расплавленным воском. Красочные составы наносили
в подогретом состоянии и затем «вжигались» в поверхность по- средством нагретого металлического инструмента, называемого кауте- рием. Технология способа отделки фреска а секко (свежим по сухому) состояла в следующем. Естественные минеральные (земляные) пигменты смешивались с известью и наносились на .поверхность, обильна слоченную водой. Смачивание поверхности производилось с вечера и затем повторялось .непосредственно .перед работой. Так как краски смешивались с известью, то изображения, выполненные этим способом отделки, получались несколько белесоватыми. Для получения более насыщенных тонов к извести .прибавляли молоко или творог. Особенно хорошие результаты получались, когда известь гасилась не водой, а молоком. Краски на такой извести давали возможность получать блестящую пленку, напоминающую масляную. Этот способ отделки лег в основу ныне широко применяемых известковой и казеиновой окрасок. Позднее, с появлением .известковой штукатурки, появился способ отделки поверхности, вносящий название альфреско или фреска. Само название итальянское и означает: по свежему грунту. При этом способе краски разводятся чистой водой и закрепляются свежим известковым грунтом, нанесенным перед самой работой. Закрепление красочного покрова происходит вследствие того, что известковый раствор при соединении с углекислотой воздуха образует на поверхности тонкую пленку кристаллического углекислого кальция. Живописные работы, выполненные способом фреска, характерны сильными, сочньши и чистыми тонами ('пигменты смешиваются только с водой без всяких добавок), прочностью и долговечностью, так как красочный состав проникает во все мельчайшие неровности и поры на поверхности еще влажной штукатурки и химически закрепляется содержащейся в штукатурке свежей, активной известью. Образование кристаллической шленочки происходит через 3—4 часа после нанесения накрывочного слоя. Этот способ отделки, требующий быстроты работы (так как раз написанного исправить уже .нельзя), выполнялся .не одним, а несколькими мастерами; при этом один намечал контуры, другой вырисовывал и накладывал краски, третий набрасывал блики; два других мастера занимались .перетиранием и смешиванием красок. Порядок нанесения цветовых тонов был различен. При росписи .храмов Дмитровского собора во Владимире, Нередицы в Новгороде .и Спасского собора в Чернигове основным товом был какой-либо темный цвет (зеленый, коричневый или красный), а сверх него .производилось «охре- ние», т. е. высветление и оживление изображения светлыми краскам.и. В Софийском Киевском и в Софийском Новгородском соборах имеются изображения, где основной тон принят светлым, а выразительность изображения достигалась четкостью рисунка с применением зеленоватых И красноватых тонов, В храмах Нередицы и старой Ладоги для обогащения палитры фрески фон покрывался рефтыо, т. е. наносилась широкими мазкам.и черная или серая краска с последующим покрытием ее голубой .краской. Тем,ный фон создавал выразительность и четкость рисунка. Фресковую живопись русские мастера осваивали под руководством Византийских мастеров, внося в нее м.ного новых приемов соответствующих национальным традициям. В религиозных изображениях типы Индивидуализируются, их .прообразами являются окружающие мастера люди.
Подтверждением использования опыта иноземных мастеров служИт •название «альфрейные работы», возникновение .которого указывает ,На то, что .первоначально роспись стен .методам фреска производилась v нас иностранными мастерами, которых русские называли «альфой, щиками» (от слова «alfresco»). Применение масляной окраски .вначале относили к XV в., приписывая ее открытие голландским мастерам братьям Вап-Эйк. Последую, шие иеследовамия позволяют установить, что .применение масла дЛя отделки было известно уже в XI в.; в некоторых источниках указывается на то, что русские мастера еще в VI в. применяли растительные масла для покрытия меди <и бронзы. Сохранившиеся рукописи свидетельствуют о том, что еще в XI .в. русские мастера приготовляли и успешно применяли олифы из льняного, коиоплялюго и других .масел, щ.и_ роко используя для варии смолы (канифоль, мастике, янтарь), а та,кжеумели .получать и применять сиккативы. Начало 'применения мозаики на Руси было положено византийцами, а затем .самостоятельно развито отечественными мастерами. В X—XI вв.отделка помещений мозаикой применяется в городах Киевской Руси в широких масштабах. Древние памятники Киевской Руси и летописные источники свидетельствуют о широком .применении мозаики не только для облицовки стен (мозаичная живопись), ,но и для выстилки лолов. Выстилка полов .из смальты в храмах н богатых хоромах имела место не только в центральных городах Киевской Руси, (но и в окраинных — провинциальных. Подтверждают это, .например раскопки в районе г. Перерос. 2. Обжигательная печь л raiель- льячка, открытые при раскопках ь Белгороде яславль-Хмельницкий. Разнообразное использование смальт как для облицовки поверхности стен, так и для выстилки полов даже в окраинных городах указывает на широкий размах этого метода отделки. В этот период ни в Византии, ни тем более в Западной Европе не имело места такое широкое .использование смальт. Для выстилки толов употреблялась не только смальта, но и камен- ные породы, как, например, цветные .кусочки мрамора. Для крепления мозаики применялись главным образом известковые и цемяночные растворы и реже — растворы из смеси извести, мраморной пыли и белка, применялся и масляный раствор—.смесь какого-либо нейтрального минерального .порошка с гашеной известью и растительным маслом. Для выстилки полов, облицовки наружных и внутренних стен использовалась керамическая плитка, а.в городах Киевской РусиХ—X-1J?8- ■применялась глазурованная облицовочная .плитка различных форм. I» верхность ллиток отделывалась одноцветными и многоцветными поЛИ* вами богатых сочных тонов. Раскопками близ Десятинной церкви и Белгороде обнаружены остатки мастерских по 'изготовлению кера>1>'" ■ческих плиток, позволяющие в общих чертах установить технологи^ обработки длиток поливами,. На ,рис. 2 доказано оборудование эти|
мастерских: обжигательная печь и тигель-льячка. Обжигательная печь горизонтального типа, с обратным (Пламенем, имеет в плане грушевидную фоР-^У- Для варки .поливы применялись специальные тигли-льячки, одинарные и двойные. Тигли выполнялись из огнестойкой глины. Двойные тигли состояли из двух ячеек, перегороженных между собой продольной стеночкой (рис. 2). Каждая ячейка снабжалась своим носком дЛя стока поливы. С противоположной стороны тигли имели ручку. Такие двухъячейковые тигли позволяли приготовлять поливу одновременно двух различных цветов. Нанесение узора поливой на керамические плитки осуществлялось .не кистью, а при помощи трубчатого инструмента (метод пастелажа). Применение многоцветных полив, самобытная технология обработки керамических изделий и характер оборудования первых гончарных мастерских указывают на высокий уровень [производства облицовочных плиток, достигнутый русскими мастерами X—XI вв., превосходивший технику керамики Западной Европы, где в то время применяли лишь одноцветную плитку. Образец киевской облицовочной плитки приведен на рис. 3. Применение в X—XI вв. для отделки мозаики из смальты и облицовочных поливных плиток возможно было лишь благодаря наличию развитого стеклоделия в Киевской Руои. В настоящее время еще не установлено время зарождения стеклянного .производства на территории Древней Руси. Наиболее ранние из сохранившихся стеклянных изделий (бусы) найдены в Старой Ладоге (VII—VIII вв.) ив Киеве (IX в.). К X—XI вв. стеклоделие в Киевской Руси достигло высокого развития. Кроме стеклянной посуды, изготовлялись: оконное стекло (круглое), украшения, смальты для стенных мозаик и мозаичных полов, эмалевые порошки, цветные эмали (поливы) для от- Делки керамическими плитками. На территории Киево-Печерской лавры и около Десятинной церкви найдены остатки стеклоделательных мастерских (гуты). Обнаружены печи, глиняные горшки для варки стекла, фрагменты стеклянных сосудов из бесцветного стекла, браслеты, кольца, куски смальт. Смальто- вары, эмальеры и мозаичисты Киевской Руси считались самыми искусными мастерами своего дела в Европе. Монгольское нашествие во второй четверти XIII в. нанесло огромный УЩерб развитию стекольной промышленности, а вместе с ней производству керамики и мозаики. Основные промышленные центры были Разрушены и разграблены, большинство мастеров было уведено 6 плен. Непомерные налоги разоряли население, нарушали торговлю И не давали возможности городам восстановить свою промышленность. Производство 'Облицовочной керамики не возобновлялось До XV в., а производство мозаики возродилось лишь в XVII в. Рис. 3. Многоцветная поливная плитка Киевской Руси
§3. ОТДЕЛОЧНАЯ ТЕХНИКА НА РУСИ В XIII—XIV ВЕКАХ Происходивший в XIII—XIV вв. процесс феодального дроблеНи Русского государства сопровождался образованием местных экономи" веских, политических « культурных центров, развитием городских п месел, связанных с местным народным творчеством. Отсюда проист кало большое художественное разнообразие в архитектуре и способгГ отделки, хотя в общем своем содержании русская архитектура продол* жала развивать традиции Киевской Руси. Наружная отделка монументальных зданий в этот период характ ризуется большим разнообразием. Кладка степ большинства здани6"' видоизменяется. Слои цемяночного раствора делают тоньше, а поэтому поверхность стен становится похожа на современную. В некоторых случаях наружные стены штукатурятся и отделываются рустом, имитируя каменную кладку. В качестве декоративной отделки широкое применение получают кирпичные арочки и тонкие полуколонки из кирпича на поверхности зданий. Колонны культовых и других зданий украшались оезпыми капителями, а фасады зданий — широким фризом, выполненным из сложного кирпичного узо.ра. Некоторые культовые здания, как, например, Пятницкая церковь в Чернигове, опоясывалась широким фризом по всему периметру. Для отделки поверхностей зданий применяются керамические изделия. Так, Коложская церковь в Гродно была богато отделана вставленными в кирпичную кладку облицовочными глазурованными плитками различной формы и цвета. Особенно широкое развитие получает наружная отделка резьбой из камня. Наружные стены галицких построек (Успенский собор, храм в Холме), облицованные белым (галицким) и зеленым (холмским) камнем, были украшены различными резными скульптурными украшениями. Владим'иро-Суздальская архитектура особенно выделялась среди архитектур других княжеств этого периода как высоким качеством работ, так и богатством и пышностью внутренней и наружной отделки. Объясняется это усилением экономической мощи Владимиро-Суздаль- ской Руси, 'превращением ее в центр объединения северо-восточных русских княжеств в единое государство. На этой основе впоследствии выросло и окрепло русское централизованное государство 'во главе с Москвой. Много украшений из резного кам.ня, часть из которых орнаментального характера, а часть посвящена изображению мифологических и бы-, линно-сказочных образов, встречается на фасадах церкви Покрова на Нерли A165), собора в Юрьеве-Подольском A230—1234). Особенно большое количество рельефной резьбы -по камню на Дмитровском соборе во Владимире A193—1197), которая покрывает всю верхнюю половину стен, начиная с аркатурного пояса (рис. 4). Это свидетель ствует о высоком мастерстве резчиков, продолжавших в камме древнЮ традицию резьбы по дереву. Во внутренней -отделке иопользуются все ранее рассмотренные сп собы, причем особое развитие и широкое применение получил спСХ° росписи поверхности фреской. Внутренние деревянные поверхности .о дельных деталей богато расписываются масляными красками. В с боре в Боголюбове были сделаны медные, сверкающие как золото, поЛ ' на хорах полы набраны из многоцветных облицовочных керамическ . плиток; большие .площади внутренних стен позолочены. Наиболее скромной наружной отделкой отличаются здания ^овГя3 рода и Пскова. Живописность наружным стенам придает кладка грубоколотых камней неправильной формы, промежутки между коТ
рыми заполнены цемяночным раствором. Декоративные детали на стеках приняты в ограниченном количестве; исчезли даже миниатюрные яяши, ранее украшавшие наружные стены. Однако внутреннее убранство новгородских и псковских монументальных здании продолжает отличаться большой выразительностью; фресковые росписи выполнены сочными красками и с большим мастерством. Рис. 1. Дмитровский собор во Владимире Камень идущий на кладку зданий Пскова, отличался малой прочностью" в целях защиты его от атмосферных воздействий, а также и по чисто художественным соображениям каменные здания Пскова белятся известью На белой поверхности фасада стали особенно ярко и четко выделяться красные кирпичные обрамления окон и порталов. в 4 ОТДЕЛОЧНАЯ ТЕХНИКА В МОСКОВСКОМ ГОСУДАРСТВЕ S M В XV—XVII ВЕКАХ Период укрепления и развития Московского государства характеризуется усиленным строительством оборонительных укреплении, двор- по культ в х и дпуги сооружении.
Дерево продолжало и в эту эпоху оставаться основным, вующим .материалом для возведения жилых зданий. Естественный камень, который был преобладающим материалом е монументальных сооружениях периода феодальной раздробленности и раннемосковского зодчества, к половине XV в. начинает уступать место искусственному камню — кирпичу. Создаваемые в этот период монументальные здания отличаются богатством отделки с широким использованием почти всех ранее описанных способов и приемов. Наружная отделка каменных монументальных зданий на .первых этапах развития Московского государства характерна широким применением белокаменных рельефных поясов, что является продолжением традиций Владимиро-Суздальского княжества. Эти резные белокаменные пояса располагались посреди фасада или под карнизом алтарных абсид и составлялись либо из трех горизонтальных полос, либо из одной полосы повторяющегося орнамента из двухжгутового плетения (рис. 5). Однако такой способ наружной отделки, отличающийся большой трудоемкостью, не мог удовлетворить потребности растущего строительства Московского государства. Ускорение процессов отделочных работ стало возможным в связи с началом массового производства кирпича. Ряд построек конца XV и начала XVI вв., как, например, церковь Ризполо- жения в Московском Кремле, Угличский дворец, собор Рождества Богородицы в Кирилло-Белозерском монастыре и другие, имеют фризы из рельефных плитчатых кирпичей. Последние представляют собой раннюю терракоту, которая в данный период не получила своего художественного выражения, сохраняя черты резного естественного камня. Побелка поверхности, применяемая в то время, еще больше подчеркивала имитационный характер отделки w даже вводила в заблуждение некоторых исследователей, принимавших терракоту за каменные резные (Пояса. По технике производства эта терракота была близка к кирпичу и изготовлялась оттиском глины в формах. Площадь терракотовых плит от 1,5 до 6 раз превышала площадь постели современного кирпича- В этот же период, наравне с терракотовыми плитками, при отделке Фа" садов получают применение терракотовые балясины. Ранняя московская терракота получила свое дальнейшее развитие и достигла своего наибольшего совершенства в первой половине XVII в.. причем это уже не пластинчатый узорчатый кирпич, а тонкостенные рельефные изразцы красного цвета («красные изразцы»). В XVII в^ изготовляются рельефные изразцы и в виде серо-черной терракоты, п0^ лучившей наибольшее применение для настилки полов «в шахма (например, в галерее храма Василия Блаженного). Для этого обычной кирпичной массы .изготовлялись плиты или кирпичи а пидные. которые обжигались в восстановительном, коптящем мени. Рис. 5. Каменный фриз собора в Звенигородском монастыре
Красные изразцы использовались в основном для облицовки печей. Однако на ряде зданий они встречаются в облицовке фасадов (напри- уер, церковь Николы Мокрого в Ярославле). Поверхность терракотовых изразцов богато отделывалась рельефными орнаментными и сюжетными изображениями. Рельефные красные изразцы стали покрываться одноцветными поливами (церковь Воскресения в Угличе и др.). Однако нзмельченность рельефа вызывала в блестящей поливе дробность бликов, нарушающую цельность рельефного образца. В дальнейшем появляются поливиые рельефные изразцы более обобщенной лепки. В XVII в. для получения более светлых полив стали применять предварительную грунтовку тонким залицовочным слоем белой глины (ангоба). Уже в первой половине XVII в. появляются первые рельефные и гладкие многоцветные поливные плитки, получившие наибольшее развитие в конце XVII в. На развитие московской архитектурной керамики большое влияние оказала техника производства керамических изделий Пскова, Старицы и Дмитрова. Псковская керамика XVI в. представляла собой гончарные плиты с рельефными изображениями с глазурованной поверхностью зеленого цвета (намогильные плиты, отделка, церкви Георгия «со взвозу»— 1494). Техника производства рж, 6 Разборная форма для изгоговления рельефных поливных плит (Псков,.XV—XVI вв.) псковской керамики достигла в этот период высокого уровня. На рис. 6 показана разборная деревянная форма для изготовления керамических глазурованных плит, которая состоит из основной формы / для плиты с рельефным изображением, вкладыша 2 для увеличения формата плиты, рамки 3 из брусков, дополнительной формы 4 для надписей. Набор печаток 5 Для узора позволял придавать каждой плите индивидуальные отличия в орнаменте. В Старице и Дмитрове в середине XVI в. появляются глазурованные рельефные многоцветные плигки, из которых составлялись монументальные изображения площадью более 6 м2, помещаемые на наружных стенах соборов. В качестве сырья для изготовления керамических плиток применяется светлая огнестойкая глина. Рельефы обрабатываются свинцовыми прозрачными полихромными глазурями, которые слегка подсвечивались металлическими окислами (медью, сурьмой, железом и марган- Цем) и отличались большой сочностью красок. Незначительные потеки глазури в одном направлении указывают, что обжиг изразцов происходил в печи в вертикальном положении. Здесь впервые керамические плиты заменяются тонкостенными изразцами длиной до 50 см и с ру-м- пой для сцепления изразцов с кладкой стены. Облицовочная керамика в самой Москве в XVI в. значительно бед. нее псковской и старице-дмитровской. Вначале это были плоские, одно- Цветные, фигурной формы («язык», «шар») изразцы, снабженные рум пой. Изготовлялись они двух типов: из светлой глины с прозрачной Цветной глазурью и из красной глины с глухими непрозрачными оло
Рис. 7. Часть мозаичного пола из цветных полипных плиток. Благопе- щенский себор Московского Кремля (XVI в.) Рис. 8. Могпаы примено.м'н одинаковых фигурных изразцов п вертикальных и горизонтальных положениях с и о- наличники Крутицкого терема в Москве: в окопный наличник в Звенигороде; г и с? -изразцовые тимпаны над оконными наличниками в Новом Иерусалиме вяН'НЫ.чти цветными эмалями рая половина XVII в.). В XVI в. являются поливная черепица и По> лихромная поливная керамика. Og. лицовочная керамика как одноцвет, ная, так и многоцветная широко применяется для внутренней и наружной облицовки зданий, для облицовки печей и для настилки полов (рис.7). На рис. 8 показаны оригинальные способы применения керамики путем повторения одного мотива в различных частях постройки. Изготовление красных и поливных изразцов возникает в недрах кустарной промышленности и постепенно выделяется в обособленные ремесла, сосредоточивающиеся в городских посадах со специальными гончарными слободами. Гончар (.в старину горончар) происходит от слова «горн» —- обжигательной не- чи ■— главного орудия ремесленника, занимающегося изготовлением керамики. ' Как красные терракотовые ич- разцы, так и поливные, не лепились от руки, а выделывались .в деревянных формах. Имеются указания об использовании также гончарных форм. Процесс формования происходил следующим образом. Деревянную форму клал'И на гончарный круг, слегка присыпали тонко просеянным песком и набивали в нее пластину сырой глиняной массы. Затем, медленно поворачивая гончарный круг, наращивали румпу. После небольшой воздушной усадки и затвердевания глины изразец снимали с формы и подвергали подсушиванию. Обжиг производился при температуре 900—950°. Поливные «зразцы покрывали слоем одноцветной или многоцветной поливы (ома же мура' ва, ценина, глазурь). Многоцветную поливу наносили особенно тщательно, просушивая порознь поливы каждого цвета, так как иначе при обжи- ге получались потеки и мутные пя на. В конце XVI в. из числа москов- ских мастеров целинного дела был известен Петрушка Тяглец, которь
отделал изразцами храм Василия Блаженного в Москве. В первой поло- еине XVII в. наиболее известен Мартын Васильев, а во второй половине 9того столетия, в период расцвета русской керамики, особенно славился 0ван Семенов Деножка. Известен также московский мастер Степан Иванов, который изготовил изразцы для Крутицкого терема и церкви на 5ольшой Полянке. Гончары в своей работе кооперировались с рисовальщиками («знаменщиками»), создававшими рисунки для изразцов, и с резчиками, которые изготовляли формы. Несмотря на строительство каменных зданий, деревянные здания в ■ ородах продолжали оставаться количественно преобладающими. Из дерева, самого распространенного на Руси строительного материала, возводились деревни, села и большая часть городов. Судя по многим выдающимся деревялным зданиям постройки XVI—XVII вв., как, например, Коломенски» дворец, Угличский дворец, но деревянным хоромам богатых людей, отделка дерева резьбой и красками достигла в это время высокого технического и художественного уровня и обладала вполне сложившимися национальными чертами. На рис. 9 показаны примеры русского орнамента различных вс- , к fv.W-rX ,—•-. /' А/~ ков, который применял- ; Г"^'.. -' \^.fi!'^Vi -л, ся для резьбы по дереву и камню, для росписей и отделок домашней утвари. Способ отделки фреской получил дальнейшее развитие и широко применяется в этот период не только для отделки храмов и монастырских построек, но и для жилищ именитых людей. На развитие фресковой живолйси большое влияние оказали греческие, а затем итальянские мастера, появление которых в Москве относится к XIV в. Наряду с иноземными мастерами работают замечательные русские мастера-самородки—-Захар'ий, Дионисий, старец Прохор, Андрей Рублев, Симеон Черный, Симеон Ушаков .и многие другие, — з творчестве которых с большой силой сказались национальные черты. На рис. 10 показана богатая отделка росписями внутренних стен Грановитой палаты в Московском Кремле, выполоненная (русскими и лмюзем.ными мастерами. Отдельные сюжеты росписей посвящены западноевропейскому искусству, что свидетельствует об интересе к достижениям западной культуры. Так, например, стены и ворота Благовещенского и Успенского соборов в Московском Кремле украшаются изображениями Ари- Рнс. 9. Русский орнамент а-Х в.; б—XI— XII вв.: е-\\'П в.
i, держащих свитки, на которых написаны Их изречения. Применение масла для отделки наибольшее распространение подучило в XV—XVII вв. Масляная краска в изобилии применяется д/^ станковой живошси — икон; масляной краской отделываются внутрен ние и наружные поверхности деревянных зданий. В XVI в., раньше, чем за границей, русские мастера нашли способы получения и применения олиф из различных высыхающих и полувысыхающих масел и уже пользовались в качестве растворителя нефтью. Следует отметить очень интересную масляную отдел- ку, так называемую хохлом- скую роспись, созданную русскими мастерами. Этот вид отделки возник в Кер- женце в XVII в. По месту прежнего сбыта изделий на ярмарках с. Хохломы эта отделка называется хохлом- ской. Так как длительное высыхание масла сильно усложняло процесс отделки, русскими мастерами впервые в мире была применена искусственная сушка масляных покрытий. Поверхность, подлежащая окраске (чаще всего деревянная), покрывалась грунтом из раствора глины (вапы). По грунту из глины наносился слой льняной олифы, и весь отделочный покров запекался (сушился) в русской печи при температуре 40—50°; затем, после охлаждения, поверхность отделывалась при помощи тампона, обтянутого коротко подстриженной шерстью, после чего наносилась оловянная полуда. Натертую поверхность до блеска протирали бархоткой; эта операция носила название «полудка». На полудке делалась роспись жароупорными красками. После этого наносился еще слой олифы и опять все изделие помещалось в печь для сушки. Окончательная отделка выполнялас лаком, причем сушка этого слоя производилась уже при температур 90—105°. В конечном результате покрытие становилось твердым, как коС™1 приобретало зеркальную гладкость и блеск, а также красивый золо стый оттенок. Этот вид отделки, проверенный вековым опытом, только сохранился до наших дней, но и развивается. Произведен хохломских мастеров пользуются заслуженной мировой славой. Во второй половние XVI в. наружная отделка московских зданий о личается большой узорчатостью, иолихромной окраской и чрезмер" насыщенностью деталями фасадов. Рис. 10. Внутренняя отделка Грановитой палаты Московского Кремля
С середины XVII в. исключительно «нарядную форму приобретают ^рталы дверей и наличники окон. В них нередко эффективно сочетайся различные материалы: лекальный кирпич, цветные изразцы и рез- .эй белый камень. Например, в Троицкой церкви в селе Останкино чрпичпая отделка фасадов достигает 'исключительной виртуозности. Церковь Григория Неокессарийского в Москве за ее замечательную из- ,а3цовую отделку и топкую резьбу белокаменного портала народ назы- аЛ «красной», т. е. красивой. Побеленные стены, отделанные цветными изразцами, красные зда- ,-ця с белокаменными деталями, причудливой формы кровли из поливай черепицы или позолоченные — все это придавало Москве праздничай жизнеутверждающий характер. Сложные узоры отделки зданий, выполненной из кирпича или бе- 10Го камня, рисовались предварительно мастером на берестяных лубках, „осле чего вырезанные из бересты шаблоны выдавались уже исполни- -елям — резчикам. Иногда сложные узоры оформления рисовались непосредственно на стене. Большие объемы строительных работ и богатство отделки требовали большого количества квалифицированных отделочников. В связи с этим вначале XVII в. при Оружейной палате возникает школа по обучению отделочников-мастеров. Обучением в этой школе мастеров-резчиков, живописцев и орпаменталистов руководит с 1707 г. И. П. Зарудпый. При Оружейной палате для создания рисунков, узоров резьбы, вышивок и декоративных тканей вводится специальная должность рисовальщика— знаменщика. К должности знаменщика привлекались крупнейшие художники, например Петр Ремезов ?в первой .половине XVII в. и С. Ф. Ушаков во второй половине XVII в. XV—XVII вв. отличаются и богатой внутренней отделкой зданий. ' Впервые появляется декоративная штукатурка (штукатурные тяги — «гурты» в доме Сапожникова в Гороховце). Узорчатые слюдяные и стеклянные окна украшаются художественными изделиями из металла. В конце XVII в. в боярском и дворянском жилом строительстве обозначился переход к возведению больших каменных палат. Характерными с этой точки зрения были, например, дома в Москве Голицына, Троекурова, палаты Юсупова и др. Изнутри стены в этих зданиях были обиты цветным сукном, фряжскими шпалерами (обоями) и тисненой кожей; печи облицованы цветными изразцами; потолки были расписные. Яркие восточные ковры, резная деревянная мебель, зеркала, скульптура и картины дополняли убранство палат. § 5. ОТДЕЛОЧНАЯ ТЕХНИКА В РОССИИ В XVIII—XIX ВЕКАХ I Н^ Борьба за преодоление отсталости — экономической, политической Нр культурной — была важнейшим фактором в развитии Русского го- сУДарства петровского времени. Возникшие еще в XVII в. связи с Западной Европой усиливаются; происходит дальнейшее преодоление обособленности, творческое освоение западноевропейского художественно опыта. Большой размах и .крупные масштабы промышленного, жилого и Генного строительства, связанные, в частности, с основанием .новой Столицы — Петербурга, а также необходимость выполнения этого строительства в кратчайшие сроки отразились на характере отделки этого Чериода. Возведенные по типовым, «образцовым», проектам жилые здания периода отделываются простыми средствами. Так, фасады жилых I— ИСТОРИЯ СТППИТСПКНПЙ ТРХНИКЯ
Т° кирпичных зданий обрабатываются лопатками, пилястрами, углы лываются рустами. Фасады деревянных фахверковых зданий рятся, нередко окрашиваются с имитацией под кирпич. Если массовые жилые постройки отделывались с предельной стотой, обеспечивающей наикратчайший срок выполнения отделки для монументальных сооружений этого периода все художествен Т° средства были направлены на то, чтобы максимально усилить -пышно"^ и декоративное внешнее и внутреннее убранство. ' Сть Большое значение в декоративной отделке интерьеров дворцов деревянная резьба. Резные картуши, волюты, сидящие фигуры амСп легкие гирлянды цветов, обрамление дверей « окон, сверкая позолото"' украшали стены дворцов. Сохранились имена художников-резчико*1 принимавших участие в отделке Царскосельского дворца: это Петр RB лехин, Дмитрий Сакулисный, Иван Сухой и другие. Внутренняя отделка монументальных сооружений этого периода ха рактеризуется применением всех ранее указанных способов отделки также широюим использованием для образования барельефных скульптур лепных изделий и искусственного мрамора. Созданные в Петербурге и других городах шпалерные мануфактуры освоив выпуск декоративных тканей отечественного производства, способствовали продолжению старинного обычая наряжать комнаты цветными сукнами и «крашениною печатного». Обивка стен и мебели декоративными тканями оставалась в русском быгу вплоть до середины XVII в., шока не вошли в употребление бумажные обои, заменившие почти все виды тканых обоев. В наружной отделке также характерно применение лепных изделий для создания пилястр, карнизов, обрамлений окон и дверей. Фасады окрашивались яркими красками в два цвета. Рост производительных сил 'Приводит к формированию в России во второй половине XVIII в. капиталистического уклада внутри феодально- крепостнического строя. В связи с развитием отечественной промышленности и расширением внешней торговли Петербург приобретает еще большее значение. Создаются здания, отличающиеся большой парадностью и богатством отделки. Строятся Зимний, Мраморный, Таврический дворцы и ряд других монументальных сооружений, отвечающих своей отделкой возросшему значению .новой столицы. Развитие отечественной промышленности способствует появлению новых отделочных материалов и способов отделки, 'позволяющих в некоторых случаях осуществить внутреннее и внешнее убранство с упрО' щением дорогостоящих деталей. Так, например, стены и колонны & Таврическом дворце облицовываются искусственным .мрамором. Вместо резьбы по камню и дереву применяются лепные изделия и Роа1^с «потолков гризалыо, имитирующей скульптуру и лепные рельефы. Для внутренней отделки поверхностей начинают применять Я я урней отдек оверхносей начиа р ^ ные обои, выпускаемые писчебумажной фабрикой Ярославской „м^ g, фактуры (основанной в 1722 г.), а затем и Царскосельской о.бойнои ф рикой (основанной во второй тюлов'ине XIX в.). Вначале обои'печатал С й тол л р ( р ) в один цвет на ручном станке. С деревянной формы печатался тол цветной контур, а остальные цвета раскрашивались от руки. Для У ^е рения работы стали применять шаблоны, а затем w отдельные печат формы для различных красок. Первая машина для печатания обоев явилась в России в 1830 г., а с 1839 г. начали применяться машины, V ^ ботающие в четыре краски и 'производящие до 200 кусков обоев в Д Первая ■многокрасочная машина появилась в 1844 г. Основной яроДУ
цией обойных фабрик были обычные одно- и многоцветные печатные и насыпные (бархатные) обои. При отделке бумажными обоями особо парадных комнат (например, малиновой и голубой гостиных Елагина дворца) применяли следующую технологическую последовательность работ. Полотна бумажных обоев нарезали по размерам и предварительно наклеивали на холст, натянутый на подрамник, а затем подрамник укрепляли к стене. Благодаря такому способу крепления обои не соприкасались непосредственно со штукатуркой стены, хорошо проветривались с двух сторон, не подвергались отсыреванию; все это обеспечивало большую сохранность обоев. Так, например, бумажные обои голубой гостиной Елагина дворца сохранялись более 20 лет. Такое крепление обоев было удобно и для ремонта: обои вместе с подрамником снимали со стен, чистили их или заменяли новыми и снова на много лет закрепляли на стенах. В XVIII в. великий ученый М. В. Ломоносов вновь возрождает временно забытый способ отделки зданий мозаикой. Работая над теорией цветов, он занялся цветным стеклом и достиг в этом деле блестящих результатов. В 1757 г. Ломоносов создает около Ораниенбаума (ныне г. Ломоносов) фабрику по .изготовлению смальт и другой стеклянной «галантереи». Смальта изготовлялась по специальным рецептам Ломоносова и отличалась большой сочностью и яркостью красок. Применялась она для устройства мозаичных полов (Китайский дворец), а также для изготовления настольных досок. М. В. Ломоносов собственноручно набрал несколько мозаик. Среди них особенно .интересен мозаичный портрет Петра I (рис. 11). В своих мозаиках Ломоносов резко порвал с принятой в то время мозаичной техникой Италии. Итальянская мозаика набиралась из небольших кусочков смальты, окрашенных во множество цветов, что давало возможность получать мягкие переходы и имитировать масляную живопись. Ломоносов, пользуясь смальтами глубоких, сильных цветов, не боялся резких переходов, отходя тем самым от подражания масляной живописи. Он поднял мозаику на высоту самостоятельного декоративного искусства, сильного и выразительного. Большую шомощь оказали труды Ломоносова ib деле дальнейшего развития отечественного стеклоделия. С его именем связан приоритет в создании способа горячего прессования стекла; им же создана и конструкция первого в мире пресса для этой цели. По 'просьбе Канцелярии от строений он оказывает помощь петербургскому стекольному заводу в производстве цветного стекла улучшенного качества. В 1757 г. Ломо- Рис. 11. Мозаичный портрет Петра I работй М. В. Ломоносова
носов сам создал необходимые для выделки бисера усовершенствов ния и отказался от услуг .иностранных мастеров. В последней четверти XVIII в. под влиянием достижений Ломоносова' создается окрашенное и молочно-белое расписное стекло. Высокое качество этого стекла позволило с большим эффектом применять его дЛя отделки поверхностей стен. Так, для отделки «столбовой» комнаты Екатерининском дворце (Царское Село) архитектор Растрелли применил цветное стекло с подложкой из мятой фольги (рис. 12). Такая отделка создавала иллюзию фантастических каменных пород. В конце XVIII в. стекло для отделки применяет и архитектор Ч. Камерон. Им была отделана комната «табакерка» в Екатерининском дворце син'им и молочно-белым стеклом и спальня — фиолетовым и молочно-белым стеклом В 1830 г. .по проекту В. П. Стасова выполнены хрустальные балясины балюстрады Смольного и, позднее, такие же балясины для балюстрады в Юсуповском дворце. Архитектор И. Е. Старов применил стекло в отделке колонн, альковов, дверей и панелей комнат Зимнего дворца. Панели, выполненные из прозрачного розового стекла, обрамленные золоченой бронзой •и имеющие в качестве подложки резные белые барельефы, создавали поразительный эффект. Однако эти примеры являлись единичными, и в то время стекло как отделочный материал своего развития не получило. В связи с возросшими требованиями к отделке здании созданная при Петре I Академия наук ведала также и делам-и художеств. В 1758 г. при Екатерине II была учреждена Академия художеств, кото- ■рая на первых этапах своего развития занималась преимущественно вопросами прикладного искусства. В начале XIX в. в Москве основывается Строгановское училище, а в Петербурге учреждается Школа общества поощрения художеств. В этих учебных заведениях большое внимание уделялось декоративному прикладному искусству, что спос0" ствовало созданию отечественных высококвалифицированных мастер по отделке. Однако основная масса отделочников, количество которь^ по мере развития строительства все возрастало, проходила долгую пра тику ученичества, работая под началом мастеров-практиков. В начале XIX в. появляются .первые систематические руководства П^ отделочным работам, как например: «Самоучитель трех искусств-^ живописи декоративной, золочения и лакирования, в котором преподан ясные наставления об украшениях наружных и внутренних и украшенИ домов, покоев, мебелей <и прочего посредством сих трех искусств, т '::■??€ f Рис. 12. Стеклянные лопатки в «столбовой» комнате Екатерининского дворца в г. Пушкине (арх. В. В. Растрелли)
что по сей книге каждый сам без учителя сии украшения удачно производить может» (издано Ватенем в Москве в 1824 г.). В I860 г. в журнале «Архитектурные ведомости» № 2 публикуется статья инж. Д. И. Журавского, посвященная обобщению большого опыта русских мастеров по позолоте дерева -и металла. В XIX в. ведутся .настойчивые .поиски способа ускорения просушки СТен и штукатурки возводимых зданий. В этой области большую пользу оказали работы архитектора В. П. Стасова. Им для сушки помещений была разработана конструкция особой печи, которая отличалась большой теплоемкостью и быстро осушала помещение благодаря устройству в верхней части .печи пучка открытых железных труб и специальных вентиляционных отверстий для подачи свежего воздуха (рис. 13). С особенным мастерством Стасов применил разработанный им метод сушки зданий при восстановлении после пожара Зимнего дворца, где ему было поручено возглавить отделочные работы. В помещениях дворца были установлены десять огромных печей .и двадцать вентиляторов с двойными рукавами, пропущенными в форточки. Для достижения температуры внутри помещения в 36° печи беспрестанно топились коксом. Круглосуточная топка печей и работа вентиляторов помогли осуществить скорую сушку здания и позволили развернуть отделочные работы без промедления вслед за окончанием всех остальных строительных работ. Для ускорения и эффективной сушки здания "Стасовым предусматривались в самой конструкции, кирпичных стен и столбов пустоты, движение воздуха по которым способствовало быстрой просушке здания. Необходимость быстрой сушки здания и выполнение отделочных работ в кратчайший срок способствовали появлению новых приемов обработки поверхности. Так, например, применялись пустотелые карнизы из листового железа с последующей обтяжкой поверхности проволочной сеткой и оштукатурованием. Таким же образом выполнялись и паддуги. Потолки подшивались жестью или штукатурились по Железному каркасу с сеткой. Впервые была применена сухая штукатурка— колонны и части стен облицовывались алебаст.ровым.и плитами вершковой толщины, которые укреплялись пиронами на небольшом расстоянии от кладки. Метод сушки зданий, разработанный Стасовым, не получил распространения в царской России. В целях предупреждения плохого качества отделки в сырых зданиях, Николай I решил Эту проблему просто: был издан указ, запрещающий приступать к штукатурным работам в новых зданиях ранее, чем через год .по окончании возведения стен. Этот указ вошел в строительный устав XIX в. Для дальнейшего развития отделочной техники .большую роль сыграли работы архитектора А. Н. Соколова и инженера-технолога Н. Г. Оссовецкого. Соколов разработал несколько различных способов 'ф- Рис. 13. Печь для сушки помещений конструкции арх. В. П. Стасова
отделки помещений. Особенно много .им внесено в технику декоративной отделки дерева « впервые предложен способ лакирования дереВа простейшим нитроцеллюлозным лаком (коллодием). Он разработят также мероприятия по технике безопасности и гигиене труда маляров Оссовецкий составил первое систематическое на научной основе nv ководство по малярному делу, где .впервые установлено оптимальное соотношение между количеством .пигмента и связующего и указано вред от избытка олифы или лака. Он же установил, что .процесс ржавле ния железа под красочной пленкой является электрохимическим про" цессом, и, наконец, обратил внимание на преимущество многослойных разнородных покрытий, а также указал на ряд факторов, влияющих на старение красочной пленки. Глава вторая РАЗВИТИЕ ТЕХНИКИ И СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ОТДЕЛОЧНЫХ РАБОТ В конце XIX в. 'появляются .первые зачатки .механизации отделочных работ. Первый патент на распылитель, использующий струю сжатого воздуха, был выдан в Америке Пилеру. Однако этот аппарат еще не применялся для разбрызгивания краски. В 1883 г. американец Уокоп сконструировал первый прибор для распыления краски, который после усовершенствования получил широкое распространение в странах Западной Европы. Некоторое количество краскораспылителей было завезено и в Россию. В начале XX в. ряд крупных ученых—акад. Е. И. Орлов, проф. А. С. Фокин, проф. Н. А. Белелюбский и многие другие — своими исследованиями .и работами значительно обогатили отделочную технику. Так, Белелюбский на основе метода, предложенного Д. И. Менделеевым, провел значительные работы по флюатированию декоративных поверхностей из известняка и бетона водными растворами крем нефтористоводородной кислоты, что позволило .повысить водоустойчивые качества этих материалов. Более широкое развитие 'науки о лакокрасочных материалах, а также создание .новых способов отделки и механизации отделочных работ в России началось лишь после Великой Октябрьской социалистической революции в процессе индустриализаци.и строительной промышленности. Партия и Правительство, решая вопросы строительства, уделяли большое внимание и развитию отделочной техники. Уже в первые годы <-°" ветской власти вводится обязательный технический минимум знании и организуется массовое обучение рабочих-отделочников; ряд приняты постановлений Партии и Правительства предъявляет совершенно конкретные требования к качеству строительства и намечает пути для и- выполнония. В 1920—1922 гг. создается Научно-исследовательский институт лаков и красок; организуется кафедра технологии лаков и красок в Московском химико-технологическом институте им. Д. И. МенДе" леева; в целях оказания технической помощи социалистической *Ф0'
■^тленности в деле внедрения передовых методов окрашивания и т. п. .^дается всесоюзная контора «Лакокраскопокрытие». * Уже на первых советских стройках для механизации отделочных 12бот началось применение машин, часть которых была завезена из-за ' аницы. В годы первой пятилетки было налажено отечественное произ- одство растворомешалок и инструментов для производства отделочных 5а ' в 1928 г. в Москве создается специализированный трест по производству малярных работ—Малярстрой (в дальнейшем — Госотдел- £трой), при котором в 1930 г. под руководством А. Я. Рево организуется Первая в Советском Союзе научно-экспериментальная лаборатория, подавившая своей задачей расшифровку профессиональных «секретов* Малярного дела и создание новых прогрессивных механизированных ме- ,0дов отделки. В 30-х годах на отечественных заводах освоено производство краскопультов, специальных аппаратов для пневматической окраски, аппаратуры для приготовления красочных составов. В 1928 г. Пржегодским был сконструирован прибор для металлизации поверхности, первые попытки осуществления которого в Россия относятся к 1914 г. Сущность этого способа заключается в том, что частицы расплавленного металла подхватываются струей сжатого воздуха и в расплавленном или пластичном состоянии наносятся на поверхность. Первоначально этот метод применялся исключительно для отделки металлических поверхностей; теперь металлизации могут подвергаться бетонные, каменные, деревянные, оштукатуренные и другие поверхности. Особенно много ценных предложений по созданию совершенных конструкций электрометаллизаторов внес акад. В. П. Линник. Так, созданные им специальные порошковые металлизаторы позволили расширить область применения металлизации и при .помощи их распылять не только металлические порошки, но и порошки стекла, пластмасс (особенно полиамида и политена), эбонита, керамической эмали и Других шодобных материалов. Этот прогрессивный метод .позволяет не только повысить стойкость отделочных покровов, но и расширить богатство и разнообразие приемов отделки. Данный метод .нашел применение При отделке архитектурных деталей станций Московского и Ленинградского метрополитенов. В 1934 г. инженерами К- М. Соколовым и Д. И. Соколовским создается первые диафрагмовые растворонасосы производительностью 6 мъ1час. В послевоенные годы выпуск оборудования для производства штукатурных работ продолжает увеличиваться и разбиваться, создаются но- вЫе образцы отечественных машин более совершенной конструкции. В целях дальнейшего развития механизации штукатурных работ Всесоюзное научное общество строителей организует в 1947 и в 1951 гг. Конкурсы на лучшие конструкции штукатурных машин. На конкурсе '951 г. было представлено 15 опытных образцов штукатурных машин и [Приспособлений, значительно облегчающих труд рабочих и повышающих прочность отделки. Кроме растворонасосов конструкции Южного |Научно-исследовательского института по строительству (ЮЖНИИ), Рранспортно-штукатурной машины ТШМ-2, были представлены пере- 'Движные штукатурные станции, оборудование для однослойного оштукатуривания при помощи переставных сетчатых каркасов и вибропрессовальной штукатурной машины (ВПШМ-2), а также бескомпрессор- 'Ные форсунки. Успешно решен вопрос оштукатуривания поверхностей лри отри-
цательных температурах путем добавления противоморозных Добав0 и применения подогретых растворов. Для ускорения сушки зданий * штукатурного слоя используются калориферы, специальные сушильны* машины и установки для инфракрасного облучения. е С 1935 г. художник Гржешкевич проводит удачные опыты по мех низации нанесения рисунка -на поверхность методом распылю Э~ красочных составов — так называемый аэрографический метод € Я делки, — для чего создается специальная аппаратура. Применени" этого метода позволило резко увеличить производительность труд6 За последние годы освоены и получили широкое распространени следующие механизированные способы окрашивания: окунанием и oft ливанием, распылением, в барабанах, вальцами и щеточными маши нами и, наконец, способ окраски в электрическом поле коронного разряда. В тоже время многие ранее применявшиеся приемы отделочных работ несправедливо забыты. Одним из них является нанесение орнаментов, рисунков, живописных сюжетов на штукатурку фотометодом Технология окраски в электрическом поле коронного разряда была разработана по предложению проф. А. Л. Чижевского центральной лабораторией Горьковского автозавода совместно с высоковольтной лабораторией Ленингра.дского политехнического института A938). Сущность этого способа окрашивания заключается в следующем. К лакокрасочному материалу, вытекающему из сосуда (пистолета), подводится ток высокого напряжения. Вследствие того, что сила поверхностного напряжения уступает силе электрического отталкивания, ■вытекающий лак или краска раздробляются на мельчайшие частицы. Каждая частица красочного состава несет на себе определенное количество электрических зарядов одного полюса. Другой полюс источника высокого напряжения соединяется с какой-либо металлической поверхностью. Тогда заряженный красочный состав приобретает движение в электрическом поле постоянного .напряжения и оседает тончайшим слоем на эту поверхность. В электрическом поле коронного разряда можно окрашивать детали, изготовленные из самых разнообразных материалов: металла, дерева, керамики, пластмассы, а для нанесения покрытий использовать любые краски, способные распыляться. Этот метод окраски используется также для снятия натеков и утолщений красочного покрова, неизбежно образующихся три отделке изделий методом окунания или обливания. На первых этапах'развития электрический метод окраски применялся исключительно в машиностроительной промышленности. В настоящее время область его применения значительно расширилась и уже переходит на службу строительства, где освоено .производственное нанесение глазурей на керамические плитки и эмалей на сантехнические изДе лия. Дальнейшее повышение производительности окрасочных работ тор •мозилось длительным процессом высыхания лакокрасочных матери лов. Наблюдения за процессом окраски показали, что из всего произво- ствеиного времени отделки поверхности на работу как таковую УхоД •не более 5—10% всего времени, а все остальное время тратится ^ •сушку каждого отдельного красочного слоя. Поэтому вполне ионятн^. что внимание новаторов и ученых было направлено на изыскание сп собов сокращения сроков сушки. Наиболее эффективным путем ускорения высыхания явилась гор чая сушка, при которой значительно повышаются качества покрытии происходит резкое улучшение основных показателей лакокрасочно ,
покрытия — твердости, прилипаемости, водо- и маслостойкости, .непроницаемости и необратимости. В 1936 г. в Воронежском инженерно-строительном институте инженером Леляновым проводятся лабораторные испытания по сушке красочных покрытий радиационным методом, основанным на использовании лучистой энергии инфракрасных лучей, выделяемой раскаленными телами. Для сушки инфракрасными лучами применяют специальные электрические лампы и газовые горелки с керамическими или металлическими экранами. В настоящее время не только доказана прогрессивность этого метода сушки, но и обеспечено широкое его применение. Лаборатория Горьковского автозавода и контора «Лакокраспокры- тие» разработали эффективный метод сушки лакокрасочных покрытий на металле индукционными токами. . Рабогы Ленинградского технологического института им. Ленсовета привели к созданию скоростных методов сушки красочных покровов по металлу при высоких температурах, обеспечивающих на практике повышение производительности малярных цехов и повысивших долговечность покрытий. Индустриальный путь развития строительства, связанный с переходом на монтаж зданий из сборных деталей, имеющих максимальную заводскую готовность, 'позволяет широко применять методы массового производства отделочных покровов, принятые в 'машиностроительной и других отраслях народного хозяйства. Заводское изготовление отделочных покровов приводит к созданию совершенно новых методов отделки и облицовки поверхностей готовыми отделочными плитами. Сюда относятся листы сухой штукатурки, декоративные плиты из фанеры, древесных отходов, бумажной массы, асбофанеры и слоистых пластиков. Большой интерес представляет технология изготовления отделочно- декоративной фанеры. Склеивание листов производится синтетическими смолами при помощи мощных прессов. Лицевая поверхность фанеры покрывается тонким, но очень прочным слоем синтетического лака. Во время склеивамия применяются полированные прокладки, что придает зеркальную гладкость поверхности. Такая фанера имеет повышенную долговечность и значительно прочнее любых деревянных изделий, покрытых общеизвестными красочными составами. Лицевой поверхности придается любой цвет и красочный вид путем впрессовывания отпечатанных на бумаге рисунков. Ценный вклад в создание новых готовых отделочных .плит сделан работниками Научно-исследовательского института бумаги, которыми создана специальная бумага, содержащая титановые белила. На основе этого предложения наша промышленность освоила еще один вид отде- лочно-декоративных плит — бумажные пластики, которые широко могут применяться для отделки кухонной и санитарной мебели и для внутренней отделки помещений .взамен штукатурки и обоев. Новый вид декоративных плит — фанеропласт, состоящий из спрессованной под большим давлением фанеры и тонкого слоя бумажного пласт.ика, — обладает повышенной химической стойкостью, твердостью и прочностью. Это позволяет значительно расширить область применения фанеропласта и использовать его даже взамен паркета, производство которого отличается большой сложностью и трудоемкостью. В настоящее время механизированы такие виды отделки древесины, как лепка, выжигание, гравирование (пескоструйным аппаратом), имитации (печатанием на станках), резьба и золочение. Применяются совершенно новые способы отделки поверхности дерева, как например
Рис. 14. Механизированные инструменты для окраски , в—бестуманный пистолет-распылитель марки O-3I; б—пистолет-распылитель конструкции А. Беликова; в—упрощенный пистолет-распылитель конструкции Яковлева тельных механизмов: электро краскопульты, универсальные" бестуманные краскораспылители (рис. 14), плунжерные и поршневые насосы. Разработав агрегат для нанесения красочных составов с использованием растворонасосов; С. П Кра шенников и М. В. Румянцев создали конструкции механических шпателей. Характерной особенностью последнего времени является комплектование отдельных машин в агрегаты — штукатурные станции, малярные станции, комплексно-механиаиро-' ванные растворные узлы и установки,—что облегчает применение машин, уход за ними, а также создает .возможность осуществления комплексной •механизации отделочных работ. Объем механизированных' штукатурных работ за последние 5 лет увеличился в 1,6 раза, а уровень механизации повысился на 15%. Неизмеримо возрос объем выпускаемых обоев. Продукция обойных фабрик характеризуется разнообразным ассортиментом выпускаемых обоев: негрунтованные, грунтованные, гладкие, тисненые, гофрированные, бархатные, атласные обои .и линкруст. В настоящее время успешно осваивается выпуск бесшовных обоев, водостойких обоев с готовым клеевым слоем .на тыльной стороне, позволяющих производить систематическую влажную очистку поверхности. И.1 VPIHI ПОП И г,Г.^.,..„„ „пШ«. последние годы дорогостоящих масля,ных красок все
больше применяют красочные составы на основе синтетических смол, как например иоливинилацетатные эмульсии, иерхлорвиниловые эмал.и, -тирольно-бутадионовые эмульсии и другие. Для создания монументальных сооружений как для внутренней, так й для наружной отделки широко применяется облицовка поверхностей еСтественным камнем, искусственным мрамором, мозаикой, стеклом, росписями. Богатство, разнообразие материалов и .приемов отделки особенно на- глядно выражены при создании подземных дворцов — Московского и Ленинградского метрополитенов. Нельзя не восхищаться, например, оформлением станции «Балтийская» в Ленинграде. Причудливые узоры Рис. 15. Фрагмент станции Автово Ленинградского метрополитена на серо-голубом мраморе (Нижвешелеинского месторождения), игрой своих слоев и цветом, напоминающим поверхность седой Балтики, прекрасно сочетаются со сводами, запроектированными в виде наполненных ветром парусов. Кроме разнообразных видов естественных камней и искусственного мрамора, применяются новые материалы и новые приемы отделки: сочетание естественных и искусственных облицовочных .материалов с нержавеющей сталью или оксидированным металлом; архитектурные детали, выполненные из литого камня (например, стадион им В. И. Ленина в Москве); архитектурные детали из органического стекла (станция Ленинградского метрополитена «Кировский завод»); стеклоблоки; многокрасочные майоликовые ланно; узорчатые ковры мозаичных керамических полов и полов из полированного гранита; ленная терракота; бесшовные фаянсовые плиты и многое другое. В монументальных сооружениях в настоящее время стекло как ху- Дожествеппо-декоративный материал находит самое широкое применение. В 1939 г. изготовлен фонтан из хрусталя для советского павильона на международной выставке в Нью-Йорке; создаются монументальные стеклянные скульптуры; стекло применяется в витражах. На станции «Автово» Ленинградского метрополитена установлены колонны, облицованные стеклом (рис. 15).
Развитие художественного стекла тесно связано с техникой ной живописи. В настоящее время мозаика все шире входит ь монументальное строительство. В Советском Союзе наряду с обычными отделочными работ..*.-, происходит расцвет монументальной живописи. В 1930 г. акад. живопи.-. Е. Е. Лансере сделана роспись одного из залов Казанского вокзал- в Москве, .посвященная теме дружбы народов СССР. С каждым гон., советская монументальная живопись одерживает все большие успечу павильоны Всесоюзной выставки достижений народного хозяйства, р0, писи в гостинице «Москва», в Ленинградском Дворце пионеров, 'в ib водских клубах, на стенах станций метрополитена .в Москве и Лениь граде показывают выдающиеся произведения советской монументало ной живописи. Они предельно понятны и доступны, отличаются прекрасным выполнением, широтой замыслов, высоким мастерством. При этом многие старинные виды отделочных работ нашли свое развитие на базе современной техники, углубились и обогатились. Кроме того, возникло много новых видов отделки, отличающихся не только декоративными качествами, но и значительно большей прочностью, воспроизводимые в значительно более короткие сроки благодаря механизации и автоматизации процессов. ЛИТЕРАТУРА I Антошии Е. В., Технология металлизации распылением, Харьков, 1940, История русской архитектуры. Ак. арх. СССР, Институт истории и теории русской архитектуры, изд. 2, Госстройиздат, М, 1956. История русского искусства. Под общ. ред. И. Э. Грабаря, В. С. Камеиава» В. Н. Лазарева, т. I—XI, изд. АН СССР, М., 1957. К а р д о - С ы с о е в В. Ф., Р е в о А. Я., Архитектурно-отделочные работы, Гос- стройнздат, М., 1948. К о и а ш е в с к и й В. Л., Наружная и внутренняя облицовка зданий, Госстройиздат, М., 1955. К р а с о в с к и й М. В., Курс истории русской архитектуры, Пгр., 1916. Л ев и неон Е. А., Смирнов Б. А., Шел к о ви и ков Б. А., Энте- л и с Ф. С, Художественное стекло и его применение в архитектуре, Госстройиздат, М.—Л., 1953. О с с о в е и к и й Н. Е., Малярное дело, Снб., 1887. Орлов Д. М., Отделка столярных изделий, Гослесбумиздат, М., 1953. Ре в о А. Я., Малярные и альфрейные работы, Госстройиздат, М.—Л., 1940. Спиридонова О. М., Комплексная механизация отделочных работ, Госстройиздат, М.—Л., 1957. . Стемпаржецкий А. Г., Декоративные ткаяи в русском интерьере, Госстро издат, Л., 1958. ая Филиппов А. В., Древнерусские изразцы, вып. I, XV—XVII вв., Всесоюз Академия архитектуры, М., 1938.
РАЗВИТИЕ САНИТАРНОЙ ТЕХНИКИ Гл ава первая ВОДОСНАБЖЕНИЕ И КАНАЛИЗАЦИЯ § 1. ВОДОПРОВОДНЫЕ И КАНАЛИЗАЦИОННЫЕ СООРУЖЕНИЯ ДРЕВНЕГО ВОСТОКА Сооружения, предназначенные для целей водоснабжения и канализации, стали воздвигать в глубокой древности, с тех пор, когда возникли первые крупные населенные пункты, являвшиеся центрами человеческой культуры и хозяйственной деятельности. Такие центры существовали в 4—3-м тысячелетиях до н. э. в долинах рек Нила, Тигра и Евфрата, где жили и развивались народы Египта, Шумера и Аккада, Ассирии и Вавилонии, Хеттии, а также на территории Индии (г. Хараппа, г. Махенджо-Даро) и Китая. Основой культуры этих народов было земледелие, требовавшее искусственного орошения земель. Этим и объясняется образование
культурных центров в долинах рек, воды которых могли быть исполь зованы как для целей орошения, так и для обводнения. На территорий этих государств были построены грандиозные по тому .времени ги.дРо технические сооружения, назначение которых было задерживать водь" рек в паводковый период и затем расходовать их по мере ладобност в сухое время года. Для этой цели была сооружена сложная сеть кана лов, плотин и водохранилищ. Первые гидротехнические сооружения Древнего Востока возник.! на базе потребностей агрономического характера. Однако рост Haceip ния, связанный с развивавшимся поливным земледелием, дававшим прекрасные урожаи, и отсутствие .грунтовых вод для целей водоснабжения привели к необходимости использования сети каналов для целей бытового водоснабжения. При этом некоторые из каналов впоследствии были использованы ,для сброса сточных вод, а наиболее крупные из них в связи с развитием торговых отношений — в качестве путей сообщения Осуществление столь сложных гидротехнических сооружений Древнего Востока 'При низком уровне техники, ограниченной применением простейших орудий труда, было .возможно лишь благодаря наличию огромной массы рабов, которыми располагали господствующие классы, и благодаря простой кооперации работников. «В колоссальном масштабе значение простой кооперации обнаруживается в тех гигантских сооружениях, которые были воздвигнуты древними азиатскими народами, египтянами, этрусками и т. д.»1 Характер и распространенность этих сооружений показывают, что строители их обладали большим запасом опыта и знаний в области гидротехники. В Египте, Ассирии и Вавилонии применялись различные типы простейших водоподъемных механизмов типа «журавлей», ковшей, лривя- занных к канатам, и пр., которые служили для подъема воды из рек и каналов, для целей орошения полей и водоснабжения населенных пунктов. Для орошения вавилонских висячих садов воды из Евфрата при помощи таких же примитивных приспособлений поднималась на высоту 92 ж и затем распределялась под напором по металлическим трубам. В местах с глубоким залеганием грунтовых вод сооружались колодцы глубиной в несколько десятков метров. Например, в Египте глубина колодцев достигала 90 м. Водоснабжение городов-крепостей в Хеттском государстве осуществлялось с помощью тайников. При этом источник воды размещался у подошвы скалы, а подход к нему выдалбливался в ее толще. Для целей водоснабжения и .канализации применялись каменные, гончарные и металлические (медные и свинцовые) трубы. Более поздние канализационные сооружения устраивались и из обожженного кирпича. В Китае также с древнейших времен существовало поливное земледелие, для чего была построена разветвленная сеть каналов. На берегах рек Хуанхэ и Янцзы более чем за две тысячи лет дэ н. э. были построены значительные гидротехнические сооружения, служившие как для защиты от наводнений, так и для водоснабжения, орошения и суд0' ходства. Китайцы достигли большого искусства в рытье глубоких ко лодцев и в устройстве особых снарядов для подъема воды (.воротЫ блоки, в том числе и дифференциальные блоки). Представляет интерес водоподъемное колесо, сделанное из бамбук и приводимое в движение течением воды в реке или канале (рис. 1>- 1 К. Маркс, Ф. Энгельс. Соч., т. XVII. стр. 367.
Забор воды производился при помощи бамбуковых трубок, прикрепленных под некоторым углом к окружности колеса. При вращении колеса вода поступала в открытый конец трубки, когда она оказывалась в движущемся потоке, и изливалась через него в желоб .в момент прохождения трубки через высшую точку (т. е. при переходе от подъема к опусканию). В некоторых странах, как например в Индии, ирригационные сооружения, а также водоемы и колодцы строились с учетом местных климатических условий (например, редких, но сильных дождей). Скопление большого количества людей на незначительном пространстве при отсутствии элементов благоустройства вызывало распространение эпидемий, обусловливавших массовую убыль рабочей силы, а иногда и поголовную гибель жителей. В связи с этим появляются и развиваются элементы гигиеничеших знаний и этим объясняются те заботы, которые поневоле проявляли господствующие в то ' время классы об общественной гигиене. Регламентация последней выливалась в форму правил религиозного ритуала Таковы предписания всех древ них религий о чистоте тела, оС\ омовениях, кушаниях в священ- ных водах и т. п. Вмешательство религии в гигиену объяснялось тем, что служители ре- лигиознО'Го культа, жрецы, представляли собой не только «божескую», но и вполне реальную человеческую власть, власть господствующего класса, заинтересованного в сохранении принадлежавшей ему даровой рабочей силы. Согласно историческим данным родиной гигиенических и медицинских знаний следует считать Индию и Тибет. Отсюда они распространились по всему древнему миру. В Индии, например, появились первые санитарно-технические устройства по отводу и обезвреживанию сточных вод. Особенность санитарно-технических устройств древнего мира заключалась в том, что городская и домовая канализации развивались независимо друг от друга. При этом домовая канализация применялась только для отвода воды из дворовых бассейнов и фонтанов непосредственно или после их хозяйственного использования (в ва.ннах, кухнях, Для орошения садов и т. д.) в ближайший водный проток, тальвег или уличную канализацию. Такая канализация обычно устраивалась в дворцах властителей, храмах, общественных местах и в отдельных жилищах богатых людей. Первоначально городская канализация устраивалась в виде системы открытых канав, стенки которых укреплялись камнем или обожженным кирпичом, а затем перекрывались каменными плитами или сводами, превращаясь в закрытый коллектор. Так получалась закрытая сплавная канализационная сеть для спуска атмосферных и частью грунтовых вод. В эту же канализацию попадали .и загрязненные хозяйственные воды и экскременты. Рис. 1. Водоподъемное колесо, применявшееся в Древнем Китае
Ь общем вся система разветвленных каналов представляла довольнЛ сложное .инженерное сооружение и сплеталась с системой каналов, сл\. живших для ирригационных и судоходных целей. Для устройства водоснабжения и канализации применялись гончау. ные и металлические трубы (медные и свинцовые). Наиболее характерный тип египетской канализации, существоваь шей 2500 лет до н. э., был найден в храме царя V династии Сахуре (бли;. Абуссира Мемфисского). Наружная канализация, предназначенная для отвода дождевых вод с территории двора, состоит из ряда желобов, высеченных в каменных плитах, которыми замощена площадь двора. Желоба имеют глубину и уклон, достаточные для отвода дождевых вод Рис. 2. Канализация храма 5-й династии Сахуре (близ Абуссира Мемфисского); /—закрытый лоток, выдолбленный в толще замощения коридора у камер сокровищ; 2—поворот лотка, найденный у ворот; 3—кусок медной трубы, найденный в толще замощения; 4—поперечное сечение лотка на северном дворе; .5 камеры сокровищ; 6—двор с колоннадами; 7—передняя комната; 8—выпуск канализации (рис. 2). Внутренняя калализация, служившая для отвода загрязненных вод, состояла из труб диаметром 45 мм, изготовленных из медных листов толщиной 1,5 мм, прокатанных в шве. Эти трубы уложены между известняковыми плитами и переходят во дворе в закрытые лотки, выдолбленные в толще дворового замощения. Загрязненная вода отводилась за пределы сооружения. Примером более поздних сооружений может служить открытая французским ученым В. Плэс канализация дворца ассирийского царя Сар- гона в Харсбаде, относящаяся к VII в. до н. э. (рис. 3). Приемником канализации служило круглое отверстие в верхней плите, через которое сточные воды попадали в вертикальный колодец, а из него по ответвлению в главный канал. Дно канала выстлано по асфальту известняковыми плитами размерами 1,12x1,12x0,1 м. Плиты на несколько сантиметров шире канала. Овод канала выполнен из обожженного кирпича без применения раствора. Такая конструкция свода давала возможность в случае необходимости разобрать часть свода и проникнуть в канал. В целях защиты от размыва поверхностной водой над сводом канала устраивалась мостовая из двух рядов обожженного кирпича,
отппых нижний пягпплягался на слое песка, а под вторым находился которых нижний располагался " „етельстзует о том, что ассирийцы слой асфальта. Очертание свода свидетельствуеч чмпиричеоки следовали законам статики. Рис 3 Канализация дворца ассирийского царя Саргона в Харс- баде а-разрез; б--план; о разрез по главному каналу /-верхняя плита'I- отверстием 0.1*. г-вертикальный колодец; 3~-°тв£ вление- 4-глявный канал; 5— извесг ковые плиты; 6-замок свода с 9 ВОДОПРОВОДНЫЕ И КАНАЛИЗАЦИОННЫЕ СООРУЖЕНИЯ § 2. ВОДОШ* мдрЕВНЕЙ ГРЕЦИИ И РИМА „„„„,„„» и ггоекрасные водопроводные и канализа- Наиболее П)аняиозные и ^р Р ц в j^ p и риме_ ционные сооружениям;Р^НОСо™едшИе до нашего времени, а также опи- Остатки этих сооружении °ш некоторых древних писателей, сания их, имеющиеся в произв д р ^HOCTbIOt ,чем об лают возможность судить о нил ^
аналогичных устройствах Древиего Востока. По своим масштабам они нисколько не уступали современным сооружениям, а по 'качеству работы и по конструктивному оформлению в течение многих столетий не имели себе равных ни в эпоху феодализма, «и даже в начальный период раз. вития капитализма. Только капиталистическая машинная индустрия •конца XIX и начала XX вв. в состоянии была уже на новой технико-экономической базе превзойти то, что было сделано греками и 'римлянами свыше двадцати столетий тому назад. Водопроводные и канализационные сооружения Греции и Рима воз никли и 'развивались вследствие все увеличивавшегося роста потребче ния воды для бытовых нужд, общественных надобностей, городских бассейнов, фонтанов, купален, терм, навмахий (водяных сражений в цирках), поливки садов и т. п. На развитии строительства водопровода и канализации этих государств безусловно сказались особенности их общественного устройства И хотя в основе античного хозяйства лежал земледельческий труд, тем не менее более развитое по сравнению с доклассовым обществом разделение труда привело к установлению господства города над деревней. Очевидно, что даже самый факт скопления населения на сравнительна небольшой территории, образующей город, вызывает заботу о централизованном водоснабжении его и о создани-и минимальных санитарных, условий для возможного человеческого общежития. О характере водоснабжения и канализации в Греции можно судить по дошедшим до нас остаткам этих сооружений, открытых при раскопках Шлиманом, Россом и др. В области водоснабжения и канализации Греция много позаимствовала от более древних народов Азии и Египта. Но она довела эти сооружения до более высокого совершенства. Источниками водоснабжения вначале были подземные воды. Греки умели каптировать воды ключей, окружая их зданиями, предназначенными культу богов. С ростом городского населения местные ключи и колодцы оказывались недостаточными для снабжения жителей водой,, поэтому греки начали строить цистерны для собирания дождевой воды. Таких цистерн было много построено, например, в древних Афинах. Как правило, цистерны вырывались в земле, по преимуществу в скалистом грунте, и покрывались известковой штукатуркой. Дальнейшей стадией в развитии водоснабжения в Древней Греции было проведение воды к городу из более или менее отдаленных мест посредством водопроводов. Такие водопроводы были устроены в Микенах. Афинах, Мегаре, Фивах и других городах. В качестве источников водоснабжения использовались ключи, реки, искусственные резервуары, сооружаемые для сбора и хранения дождевых вод. Вода подводилась к месту потребления по подземным каналам и трубам. При сооружении подземных водопроводов греки, вероятно, руководствовались военными соображениями, предусматривавшими бесперебойное снабжение водой осажденных городов и укрытие водопроводов от противника, а также стремлением сохранить воду в чистом и свежем состоянии. Афины в период своего наибольшего расцвета при населении около 200 тыс. человек имели 18 водопроводов. Греки достигли большого искусства в изготовлении труб из камня, глины, свинца и бронзы. Трубы укладывали иногда в тоннелях, устроенных обычно в скалистом грунте, но чаще непосредственно в грунте. Стыки труб тщательно заделывались известковым раствором или заливались свинцом. , -( При переходах через реки и овраги устраивались дюкера и сифоны--, Применялась также запорная арматура, деревянные или металлические краны. Витрувий приписывает греку Ктезивию, ученику Герона, изобре-
тение нагнетательного насоса A50 лет до н. э.)^ который состоял из двух цилиндров и воздушного резервуара. Кроме городов Греции, водопроводы сооружались и в ее колониях, например в Патаре (Ближний Восток), в Пергаме, Хероонесе (е Крыму, близ Севастополя) и др. На территории Древней Греции и ее колоний обнаружено также существование весьма совершенных для того времени канализационных сооружений. Их остатки найдены в Афинах, М.икенах, Тиринсе, | | | [ Олимпии, Пергаме, Александрии, Прине, на островах Самосе и Крите (дворец Кносос) и в других местах. В Афинах, например, найдена часть главного коллектора с впадающими в него боковыми ответвлениями. Сточная жидкость с улиц и из ближайших Рис. 4. Главный коллектор канализации Афни Рис. 5. Греческие трубы зданий по разветвленной системе труб малого размера собиралась в главный коллектор, откуда попадала в большой резервуар. От последнего шло несколько подземных каналов и труб, распределявших воду по полям орошения. Резервуар, по-видимому, служил для осветления и распределения сточных вод, что подтверждается остатками затворов» дававших возможность распоряжаться ее выпуском. Судя по сохранившимся остаткам канализационных сооружений, главный коллектор канализации Афин представлял собой выполненный •из камня канал полукруглого сечения шириной.от.2,8 до Г 4,2л. Этот коллектор, пови- димому, частью шел по руслу .некогда открытого водного протока, что подтверждается также формой сече- ! ния ,и конструкцией его сте- ; "ок (рис. 4). ■ Разветвления, разводившие воду по полям орошения, представляли собой каменные или кирпичные каналы или водоводы из гончарных труб (рис. 5). Следует отметить, что первым сочинением по гидравлике, служившим основой для расчета водопроводных и канализационных сооружений, является трактат греческого физика Архимеда «О плавающих телах», написанный за 250 лет до н. э. Им же была изобретена водоподъемная машина, названная «архимедовым винтом». Она представляла собой открытую с двух сторон цилиндрическую трубу длиной 4—6,5 м, по оси которой устроен вал с винтовой 'поверхностью. Машина Устанавливалась под углом к горизонту и одним .концом погружалась в воду. При вращении винта жидкость .поступала через нижний конец и, '- непрерывно поднималась вверх, изливаясь через верхнее отверстие. Древние римляне искусство строительства водопроводных и канаштг- Зационных сооружений заимствовали от этрусков и отчасти греков. Хотя в конструкциях и технике выполнения этих сооружений римляне не подвинулись далеко вперед, однако они превзошли своих предшественников по размаху « грандиозности созданных сооружений В городах Древнего Рима вода в изобилии подавалась для питьевых целей в бассейны для купанья, термы (горячие бани), фонтаны, на поливку расте" н.ий и т. д. Все эти устройства, помимо утилитарного назначения, пред-
сооои 'п шрекрасные архитектурные комплексы. Например фои таны, бассейны и другие устройства, предназначенные для обществе ного пользования водой, были в Риме чрезвычайно многочисленны обыкновенно украшались скульптурами —мраморными .или брот * выми статуями Юпитера или аллегорическими фигурами, скрывавший в себе водопроводные трубы, причем пасть или другая часть тела -h гуры служила устьем, через которое изливалась струя воды (пачодоГ фонтанов в Петродворце). Термы представляли собой величествен ^ Рис. 6. Фасад акведука, построенного древними римлянами дворцы, роскошно отделанные мозаикой я мрамором, причем трубы и краны часто делались из массивного .серебра. В театрах для освежения зрителей .из труб .разбрызгивалась вода, часто .вместе с благовониями. Для подвода воды к Риму были построены в течение примерно пяти столетий (начиная с 313 г. до н. э.) знаменитые четырнадцать Римских водопроводов общей длиной 436450 я, в том. числе 63 774 м акведуков, дюкеров, сифонов и 2405 я тоннелей. Не имея соответствующих машин для создания напора в сети, они стремились к устройству гравитационных водопроводов, используя источники водоснабжения по возможности на более высоких отметках, чем сам город. Подходя к Риму, водопроводы разных уровней при пересечении друг с другом требовали сложных устройств. Некоторым из таких водопроводов римляне придавали вид величественных монументальных архитектурных сооружений, частью сохранившихся до настоящего времени. Материалом для акведуко.в служил тесовый камень, бут или кирпич, а впоследствии и бетон. При пересечении долин акведуки больше, частью поддерживались рядами аркад в один или несколько этаже , причем один из этажей служил для .пропуска дороги или -второго акг^е Дука (рис. 6). Общая подача воды в Рим по тому времени достигала огромных ра3" меров. Так, по самым скромным подсчетам, по Гершелю, суточная по- дача воды в Рим фактически составляла 227 000 м3, что при населении
города в 300—400 тыс. человек составляло минимум 560 л на человека в сутки. Вода, поступавшая в Рим, была в общем низкого качества, мутной и довольно жесткой (от 11 до 48°). Поэтому римляне устраивали у коа- 1 1 1 1 zn i / i i i Рис. 7. Наиболее характерные сечения канала Клоака Максима цов каналов осадочные бассейны, преимущественно горизонтального типа, с расчетной продолжительностью пребывания воды в них около часа. Характерно, что некоторые бассейны были двухъярусные. Вода под напором сначала поступала в нижний бассейн, а затем в верхний и далее вытекала в город. Из многочисленных канализационных сооружений Рима заслуживает внимания знаменитая Клоака Максима, сооружение которой, согласно преданиям, было начато этрусскими техниками при Тарквинии Приске F16—578 дон. э.). Первоначально Клоака предназначалась дли осушения низменной болотистой части Рима и состояла из открытой канавы, а затем из закрытого подземного канала, идущего к р.Тибру. По-видимому, этот" канал расположен на месте ранее протекавшего Рис. 8. Уеп.р Клоак;1 . здесь ручья. При Тарквинии Гордом E34—509 до н. э.) к клоаке пристроили боковые каналы и она, кроме грунтовых вод, стала отводить и ■нечистоты. В дальнейшем канализационная сеть частью была переделана и расширена таким образом, что она принимала загрязненные сточные воды с большей части города .и выпускала их в р. Тибр. Эта сеть исправно .исполняла свое назначение по отводу из Рима хозяйственно-бытовых и дождевых вод в течение многих столетий вплоть до конца XIX в. Главный коллектор римской канализации Клоака Максима имел ширину от 3,15 до 4,5 м, а высоту — от 4,1 до 4,2 м; другие сточные каналы имели меньшие размеры. Он, так же как и другие каналы, вы-
полнен .из больших тесаных камней размерам.и 2,5x1,0x0,8 м (рис. 7V Стенки его, сложенные насухо из 3—5 рядов камней, .были перекрыт цилиндрическими сводами из тщательно отесанных камней. Более позд ние постройки (императорской эпохи) делались из бутовой кладки с об лицовкой внутри треугольным кирпичом и перекрывались вместо свод- двумя наклонно шоставленными рядами больших кирпичных плит. Уклоны каналов колебались от 1 : 36 до 1 : 1100. На рис. 8 изображено устье коллектора Клоаки Максима. С поверхностью земли клоаки соединялись вертикальными колод цами, служившими для приема нечистот, очистки и вентиляции подземной сети. В Древнем Р«ме имели место случаи утилизации сточных вод, в том ^сле и для орошения садов. В литературе есть упоминание о том, что в период высоких вод в Тибре сточная вода из канализации собиралась ,в специальный пруд, назначение которого точно не установлено. Предполагают, что в этом пруду разводили рыбу. В Р.име, Помпее и других городах устраивались общественные уборные, которые почти всегда соединялись с уличной канализацией (рис. 9). Они располагались на форумах, при термах, театрах, дворцах, на оживленных улицах и т. д. Часть их сдавалась арендаторам, которые взимали плату за пользование ими. Во время Деоклиииана (III в.) в Риме было 144 платных общественных уборных. Римляне устраивали канализацию и в городах завоеванных государств. Известно, например, существование канализации в Никадимии, Дамаске, Пальм.ире и других городах Римской империи. Большое внимание уделено изысканию источников водоснабжения и строительству водопроводов в трудах Витрувия, а также Фронтина (I в. н. э.). В трудах Фронтина «О водопроводах» приводятся эмпирические данные об устройстве водопроводов, а также некоторые намеки на истечение жидкости из конических насадок. Однако эти работы не продвинули вперед теоретические принмипы гидравлики, изложенные в труде Архимеда. С разложением Римской империи, вызванным кризисом рабовла*- дельческого хозяйства, сначала сокращается, а затем и вовсе прекращается строительство водопроводов и канализации. Кроме того, ранее существовавшие водопроводные и канализационные соорУ" жения постепенно начинают приходить в упадок, и, .наконец, в 59 последнее водопроводное сооружение совершенно прекращает свою Р боту. Народившемуся новому общественному порядку — феодализму-"" с преобладанием мелкого крестьянского хозяйства, с господством Де" ревни над городом не нужны были не только римские водопроводы, н° и г. Рим со всеми его многочисленными и грандиозными общественными сооружениями. Р.ис. 9. Общий вид уборной в Помпее А—приемник с сидеиием; Б -приемник без сидеиия; С—писсуар
§ 3. ВОДОСНАБЖЕНИЕ И КАНАЛИЗАЦИЯ В СРЕДНИЕ ВЕКА Упадок водопроводных и канализационных сооружений античного периода и полнейший застой в этой области характерен вплоть до XVI в., когда в недрах феодального общества начинает вызревать новый капиталистический способ производства. И действительно, феодализм, базой которого было мелкое земледелие и производство самостоятельных мелких ремесленников, не нуждался в подобных централизованных сооружениях. Население каждой деревни, для того чтобы удовлетворять свои ограниченные потребности в воде, селилось на берегах рек, или недалеко от открытых водоемов, или там, где нетрудно было добыть яодземную воду рытьем колодцев. Удаление же нечистот особых затруднений не вызывало, так как они вместе с навозом могли быть утилизированы на поле или предоставлены естественному самоочищению редко заселенной земли «ли .водоемов. Что же касается городов, то последние до XII в. представляли собой не что иное как большие деревни, окруженные стенами и рвом; лишь постепенно из городов стали исчезать виноградники, пашни и сады и на их месте появились хижины ремесленников, склады и лавки торговцев. Городской строй базировался на системе цеховой организации ремесел и отвечал феодальным отношениям, сложившимся в землевладении. Количество городов и число жителей в них было незначительно. Большие города античного мира, которые раньше насчитывали сотни тысяч жителей, опустели. Храмы и театры римских городов стали местом добычи камня, из которого тогдашние властители брали материал для строительства своих церквей и монастырей. Рим, который раньше насчитывал сотни тысяч жителей, в VII в. имел их едва ли 35 тыс. В Германии не было городов с населением более 10 тыс. человек. Лишь в позднее средневековье города благодаря постепенному развитию промышленности и торговли стали .играть большую роль. Тогда и число их в некоторых европейских странах стало увеличиваться. В узких и тесных улицах средневекового города каждое из мелких хозяйств Удовлетворяло потребности в воде из колодцев, вырытых в своем дворе или тут же на улице, или из ближайших водных протоков. По мере роста городов и недостатка воды в местных источниках ее стали искать в более удаленных окрестностях и рыть более глубокие колодцы. Первые пробуренные колодцы, относящиеся к XII ,в., по-видимому, были в графстве Артуа (Франция) и носят поэтому название артезианских колодцев. Водоснабжение и канализация на Руси развивались в соответствии с требованиями каждого исторического периода. Русским городам, располагавшимся, как правило, на равнинной водообильной местности, для обеспечения их водоснабжения не требовались сложные искусственные гидротехнические сооружения типа, например, акведуков. Характер водоснабжения городов часто диктовался военными соображениями. В тех случаях, когда город располагался на горе .и колодцы должны <5ыли быть глубокими, их рыли под горой. Из оборонных соображений доступ к колодцам или открытым источникам водоснабжения осуществлялся тоннелями, которые назывались «тайниками» (рис. 10). Раскопками, произведенными в Новгороде незадолго до Великой Отечественной войны акад. А. В. Арциховским, обнаружен самотечный водопровод, проведенный от родников, по-видимому, к княжескому дворцу на древнем Ярославовом дворище. Трубы этого .водопровода состояли из двух выдолбленных и плотно пригнанных, но не скрепленных пластин. Внутренний диаметр груб составлял около 140, а наружный — ЛО0 мм. Здесь же был раскопан канал из бревен в четыре бревна, пере-
— _.ш....> "тесанными 'пластинами и оерестои. Канал не имел дна, и надо полагать, что он предназначался для осушения почвы. Благодаря наличию грунтовых вод канал хорошо сохранился. Весь -комплекс подземных труб, раскопанный акад А. В. Арциховским, относится к концу XI и началу XII вв. Самотечные водопроводы в XII—XV вв. устраивались также и для обеспечения водой промыслов: солеварения, квасоварения (Новгород Старая Русса и др.). В конце XV в. в Московском Кремле был создан в-одопровод, источником водоснабжения которого служил мощный родник, выбивавшийся в подземелье Угловой (Собакиной, Арсенальной) башни. Вода подавалась посредством каменного канала по подземным ходам, при этом внутрь Кремля вода, возможно, подавалась также и свинцовыми трубами. Нашествие монголов значительно затормозило развитие водоснабжения на Руси, так же как и вообще развитие 'русской техники. н городу Рис. 10. Тайник г. Воронежа (реконструкция) В XVII в. на Руси строилось большое количество городов, развивались 'разнообразные мануфактуры. Для этого требовалось большое количество воды. Источниками водоснабжения служили открытые водоемы, колодцы, а также искусственно сооружаемые пруды. Подача воды потребителям осуществлялась самотечными водопроводами, сооружаемыми из каменных или деревянных труб. Подъем все увеличивавшегося холичесгва потребной воды не мог быть удовлетворен так называемыми журавлями с ведрами. Для этой цели стали применять блоки, вороты, неточные подъемники (нории), водяные колеса. В 1631—1633 гг. в Московском Кремле был построен напорный водопровод. Вода из реки Москвы поднималась водоподъемной машиной, приводившейся в движение лошадью, в облицованный свинцом напорный резервуар, расположенный на башне (рис. 11). Последняя стала .поэтому называться «во- довзводной». Из башни вода по свинцовым трубам распределялась по Кремлю для удовлетворения хозяйственных и производственных потребностей. Устройство централизованного водоснабжения вызывало необходимость сооружения водостоков. В Московском Кремле в XVII в. уже существовала канализация, состоявшая из отдельных открытых каналов, а также закрытых кирпичных и каменных коллекторов, отводивших хозяйственные, производственные и атмосферные воды в близлежащие водные протоки. Следует отметить, что .в городах средневековья отбросы >и нечистоты. ка,к правило, выбрасывались и .выливались из домов на незамещенные улицы, -которые, вследствие этого были сплошь покрыты грязью и .нечистотами. Одна из таких ул.иц, характерных для городов Западной Европы этого .периода, изображена на ,рис. 12. J
Домами разделяя соседних владений. Эти переулки имели ширину от 0,3 до 1 м и нредназна"-. чались для стока с крыш дождевой воды и приема отбросов и экскрементов. Нечистоты почти никогда не убирались .и накапливались чуть не до второго этажа, зловонная жижа .из них вытекала на улицу. В некоторых странах, как, например, во Франции, на улицы выбрасывались из окон всевозможные отбросы и выплескивались нечистоты.1 Таким образом, зловоние было неотъемлемой принадлежностью городов средних веков ГеР'мании и Швейцарии были специальные переулки ТПаРаЛЛеЛЬН° ^^ & ^ " р. Москва Рис. 11. Схема (профиль) водопровода Кремля XV11 в. (реконструкция); /- водовзводиая бяпшя; 2—водовзводная палатка: 3—во- довзводиый чердак; 4—водовзводиый ларь; 5—колодец Отхожие места в домах средневекового города устраивались редко. В IX— X вв. нечистоты из отхожих мест стали принимать в выгреба, сооружаемые из дерева и камня и часто без отделки дна (поглощающие выгреба и колодцы), что приводило к загрязнению и заражению грунтовых вод и почвы. Канализационные сооружения городов 'феодальной эпохи состояли из отдельных каналов и ручьев, протекавших по улицам и уносивших нечистоты. Иногда в целях расширения уличного _ движения .и уменьшения зловония 'их перекрывали. С течением времени такие каналы образовывали некоторое подобие сточных сетей, которые в некоторых городах имели довольно значительное общее протяжение. Однако, возникая очень часто без надлежащих уклонов, эти каналы являлись в сущности раскинутым-и по городу выгребами с массой ис. 12. Удаление нечистот в средневековом городе ГНИЮЩИХ ОТХОДОВ. Подобное санитарное .состоя- . ше сРел"евековых городов, есте- „ vmB ПаРиже были попытки ' регламентации удаченна и« в XIV в. приказом разрешалось выливать нечистоты „3 Г W И3 Домов- Так- к-)-о прзду фечое шя прохожих три раза .qare Геаи" "Ь при Условии гром-
ственно, приводило к распространению эпидемий. Так, в XIV в. разрд. зились особенно сильные эпидем.ии проказы, скорбута и «черной смерти* которые вызвали массовую смертность жителей. Только в середине XIV в. в Любеке вьимерло 9 тыс., Эрфурте— 16 тыс. и Базеле— 14 тыс человек, т. е. почти все тогдашнее население этих городов. Россия того времени нисколько не отставала в этом отношении от Западной Европы Так, в Смоленске от «морового поветрия» в ИЗО г. умерло 42 тыс. человек, а в 1388 г. после такого же «мора» из всех жителей в живых осталось 10, человек и город был «затворен». Эпидемии, хотя и побуждали к строительству водопроводов и канализаций, однако это строительство ограничивалось несколькими городами— столичными и торговыми (Лондон, Париж, Москва, Любек, Ауг- сбург, Ульм и др.). В общем эпоха феодализма в отношении развития водоснабжения и канализации населенных мест значительно отставала от уровня античного общества. §4. ВОДОСНАБЖЕНИЕ И КАНАЛИЗАЦИЯ В XVIII И НАЧАЛЕ XX ВЕКОВ Развитие с середины XVI в. капиталистической мануфактуры, а затем произошедший в конце XVIII в. в связи с изобретением паровой машины промышленный переворот привели к росту промышленности и, как следствие, к увеличению количества городов и росту численности их населения. В связи с этим развивается централизованное водоснабжение населенных пунктов и промышленных предприятий. Достижения '.в области водоснабжения в первую очередь .использовались для благоустройства дворцов, парков, государственных учреждений и домов крупной буржуазии. Ярким примером этого могут служить дворцы и парки Людовика XIV в Версале и Марли с их водопроводами и фонтанами, считавшимися величайшим достижением техники конца XVII iB. и являвшимися образцом для подражания в XVIII в. Большой прогресс в области техники водоснабжения был достигнут в XVIII в. Так, .б 1732 г. де Мур предложил центробежные насосы для подачи воды. В 1761 г. была применена паровая машина для подъема Воды из Темзы. В 1797 г. Мангольфьер изобрел гидравлический таран. В 1781 г. после усовершенствований, внесенных в паровую машину Уат- том и Больтоном, она стала использоваться для подъема воды в Париже. К этому же времени относится применение для очистки воды фильтров из пористого камня, а также установка вантузов на водопроводной . сети. Если до XVIII в. водопроводные сет,и устраивались из деревянных, гончарных и свинцовых труб, то в XVIII в. в Англии в этих целях получили распространение чугунные трубы, что дало возможность расширить действие водопроводов в городах. Однако удаление нечистот оста" валось все еще нерешенной задачей. Так, Джон Филипс, производивший обследование состояния удаления нечистот из столицы в 1847 г. отмечает: «Имеются сотни и тысячи домовых участков в этой столице (Лондон)> выгреба которых переполнены и распространяют зловоние. Имеютс также сотни улиц, дворов и переулков, лишенных стоков. Как произв^ дится удаление нечистот, а равно, как живут их несчастные обитатели не поддается описанию. По долгу своей службы, я, от времени до времени, посещал места, где нечистоты валялись разбросанными тю комнатам, подвалам, п0ГРе. бам, площадям и дворам таким густым « глубоким слоем, что no ним едва возможно было передвигаться. • . |
В этих местах я видел также человеческие существа, живущие в подвальных помещениях, куда нечистоты из .переполненных .выгребов проникают.через стены и стекают ото ним на пол. Влияние миазмов и ядовитых газов, распространяющихся этими отвратительными скоплениями, ясно сказывалось на страшных и изможденных лицах и расслабленных членах несчастных созданий, которых я нашел обитающими в этих притонах грязи и нищеты». Более яркую картину антисанитарного состояния рабочих квартир й .районов трудно себе представить. Причиной., заставившей английскую буржуазию, как и буржуазию других госдарств, приступить к строительству водопроводов и канализаций, как и к осуществлению других видов благоустройства населенных мест, явились эпидемии, которые легко распространялись в столь благодатной для них обстановке рабочих кварталов, лишая промышленные предприятия их рабочей силы. Кроме того, эпидемии легко перебрасывались и .в кварталы, населенные буржуазией, и оттуда также уносили свои жертвы. В результате эпидемии холеры в 1832—1833 гг. в Лондоне умерло 6729 человек, в 1848 г.— 468, в 1849 г. —около 14 600; в 1852—1854 гг. холера снова повторилась, шричем смертность только за вторую половину 1854 г. составила 10 675 человек. После холерных эпидемий английским парламентом были приняты законы: в 1848 г. об улучшении городского хозяйства и о .народном здравии и были учреждены главное управление народного здравия и местные санитарные управления. Из ряда положений санитарных законов заслуживают внимания те, по которым каждый город или селение обязаны были произвести нужные санитарно-технические работы, если общая смертность населения за последние 7 лет превысила в среднем 23%о в год. Однако санитарное оздоровление капиталистических городов, несмотря на изданные законы, подвигалось медленно. Рост рабочего населения городов опережал санитарно-технические мероприятия, и развивавшийся капитализм гораздо быстрее воспроиаводил бедствия, чем их лечение. В ходе развития строительства канализации городов Англии выявилось .новое бедствие. Путем устройства разветвленной сети каналов был достигнут отвод сточных вод из домовых владений. Эти загрязненные воды отводились в близлежащие водные протоки. Вследствие все возраставшего водопотребления увеличилось и количество сточных вод. Устройство домовых водопроводов способствовало также распространению ватерклозетов', которые еще более увеличивали 'количество сточных вод. Огромное количество чрезвычайно загрязненных вод выпускали также быстро развивавшиеся промышленные предприятия. В результате этого во второй половине XIX в. сравнительно маловодные реки Англии в короткий срок настолько были загрязнены, что многие из них представляли собой грязные зловонные каналы, в которых вместо воды протекала густо окрашенная сточная жидкость. Из-за сильного зловония жители прибрежных населенных пунктов не могли в домах открывать окна.2 Зола, шлаки, строительный мусор, твердые отбросы заводов, уличный сор и другие подобные вещества в такой степени за- 1 Изобретенные во Франции в 1750 г., ватерклозеты были запатентованы в Англии в 1775 г., но начали входить в употребление лишь с 1810—1820 гг.; после холерной эпидемии 1832 г. ватерклозеты сделались в Англии довольно обычным домовым устройством, а в Лондоне вскоре стали обязательными. 2 Из-за зловония пришлось однажды прекратить заседание парламента, происходившее в здаиии, расположенном иа берегу Темзы.
соряли русла рек, что они местами выступали из берегов и затопляг окрестности. . Такое загрязнение рек не только было опасно .в санитарном отн«1 шении, но тормозило также и развитие промышленности. «Первая потребность паровой машины и главная потребность .n<j4-rv всех отраслей производства крупной промышленности — это наличи-- еравнительно чистой воды. Между тем фабричный город превращае всякую воду в вонючую жижу», — писал Ф. Энгельс, характеризуя к-. питалистический город.1 Английские капиталисты старались найти выход из этого лолож"- ния в развитии предприятий в сельских районах. Но и сельские районь вскоре стали превращаться в города, а общественные водоемы — в зло вонные клоаки. Рис. 13. Лнговский водопроводный канал Это обстоятельство заставило английское правительство создать целый ряд комиссий, в результате работы которых был издан ряд з*- конов по санитарной охране водоемов от загрязнений. Сточные воль перед выпуском в реки начали очищать, причем наибольший эффек в XIX в. в Англии дал метод очистки в естественных условиях (полу орошения). В России значительные успехи в области техники водоснабжение были сделаны в конце XVII и начале XVIII вв. При сооружении воде провода в Петербурге и Петергофе был использован опыт устройств* русскими мастерами водопроводов в Московском Кремле и двори1" Алексея Михайловича в селе Коломенском, а также опыт мастеров Западной Европы. Так, для питания фонтанов Летнего сада по распоряж'- нию Петра I был сооружен Лиговский канал, истоком которого был* речка Дудергофка, вытекающая из Дудергофского озера. На протяжении более 8 км канал протекал по искусственному руслу, а потом г11 насыпи (рис. 13). В городе он проходил акведуком через Обводный кс" нал, а затем по Литовской улице до Таврического сада. Общая дли"' канала составляла около 23 км. Основная цель сооружения — снабжать водой фонтаны Летнег» сада — вследствие сложности проведения канала под Фонтанкой Ht 1 Ф. Энгельс, Антн-Дюринг, 1948. стр. 280. # gflj
была достигнута. Поэтому вода направлялась из Лиговского канала только для снабжения трудов Таврического сада, а оттуда — в Неву. В настоящее время этот канал до.ходит лишь до начала Лиговки и фабрики «Скороход», питая ее водой для производственных надобностей. Изумительным шедевром гидротехники и скульптуры являются Петергофские фонтаны (ныне Петродворцовые), которые ло своей грандиозности и красоте превосходят прославленные фонтаны Версаля (рис. 14). Для питания водой Петергофских фонтанов и водоснабжения г. Петергофа в течение 8 недель был вырыт канал протяжением примерно 25 км. Канал берет начало из ключей «Глинта», расположенных южнее Петергофа. Все ключи выходят из Силурийского плато и являются ос- Рис. 14. Фонтаны в Петергофе (Петродворце) новным источником питания канала. У деревни Низино на канале расположен «Шинкарский шлюз», регулирующий расходы воды в основном осеннего и весеннего периода. Петергофские фонтаны впервые забили 9 августа 1721 г. В дальнейшем производилось их развитие и усовершенствование. Наиболее замечательным из многочисленных фонтанов Петергофа является фонтан «Самсон», высота струи которого равна 21 м. В осуществлении Лиговского канала, Петергофских фонтанов и других сооружений активное участие принимал архитектор Жак Леблон. Однако все работы выполнялись .русскими искусными мастерами. Во время Великой Отечественной войны немецкие фашисты разрушили фонтаны Петергофа и в значительной части водоподводящую систему. После войны все сооружения и фонтаны восстановлены и служат предметом массовых экскурсий трудящихся СССР и иностранных туристов. В 1749 г. для питания прудов выпарке Царского Села (ныне г. Пушкин) на базе Виттелевских ключей, расположенных в 6 км от парка.
был- сооружен самотечный водопровод с деревянными трубами. В 1773 г. когда этот водопровод уже не удовлетворял возросших потребностей в в-оде, началось строительство Таицкого водопровода. Работы по сооружению Таицкого водопровода выполнялись солдатами в неблагоприятных гидрогеологических условиях в течение 14 лет. Длина этого водопровода составляла 15,7 км, в том числе открытых каналов 5,13, минной галереи (тоннеля)—6,72 и кирпичных труб — 3,85 км. Производительность Таицкого водопровода составляла 146 л/сек В зимний период подача воды иногда снижалась до 28—35 л/сек. Водопровод снабжал водой пруды, каналы, а также население Царского Села и Павловска. В 1901—1904 гг. был построен новый, более мощный 'Водопровод, источником которого служили Орловские ключи. После ввода этого водо- Рис. 15. Ростокинский акведук провода в эксплуатацию Таицкий водопровод с течением времени пришел в запущенное состояние. Работы по частичному восстановлению' Таицкого водопровода были проведены в 1954—1955 гг. Ввиду загрязнения спуском нечистот рек Неглинной, Яузы и Москвы.. в конце XVIII в. ,по проекту и под руководством Баура в Москве был сооружен самотечный водопровод, питавшийся ключами, расположенными вблизи села Большие Мытищи. Вода из ключей собиралась в кирпичные бассейны, откуда самотеком поступала в главный ка.нал, представлявший собой кирпичный, частично каменный тоннель, сооруженный на деревянном ростверке и деревянных сваях. Пересечение реки Яузы у Больших Мытищ осуществлено дюкером из чугунных труб, расположенных в две нитки, а у деревни Ростокино — акведуком (рис. 15)- Вода из труб поступала в каменный бассейн, сооруженный на Трубной площади, откуда о,на по чугунным трубам подводилась к разборным бассейнам и напорной башне, обеспечивавшей действие небольших фонтанов. Работы по сооружению самотечного водопровода в Москве выполнялись в течение 25 лет. В 1826 г. по проекту Яниша были начаты .работы по капитальному переустройству Мытищинского водопровода. У села Алексеевского были сооружена насосная станция с двумя паоовым.и мяишши» .лочсояя-
щ щими по чугунным трубам воду на Сухареву башню, откуда она .по разводящей сети 'поступала к водоразборным колонкам. Однако и новый водопровод .не намного улучшил водоснабжение Москвы, которое продолжало оставаться неудовлетворительным. В целях облегчения этого положения в 1853—1858 гг. в Мытищах была построена еще одна насосная станция с паровыми машинами. Развитие промышленных мануфактур в России в XVIII .в. требовало значительного количества воды, которая использовалась для приведения в движение водяных колес, охлаждения печей и удовлетворения различных технологических нужд. Увеличение потребности в воде для' промышленных целей влекло за собой строительство водопроводов, в том числе и напорных. В это время .начинают применяться атмосферные паровые машины типа Ньюкомена. Несколько таких типов машин (капитана Савери) было выписано Петром I для снабжения водой фонтанов еще в 1700 г. В 1771 г. генерал-квартирмейстером Бауром был основан .солеваренный завод в Старой Руссе с развитым водопроводом. В 1774—1777 г. в Кронштадтском порту эксплуатировалась также большая «огнедействующая» машина, откачивавшая воду из сухих доков. Паровые машины в конце XVIII и начале XIX вв. изготовлялись на заводах Петрозаводска. Следует отметить, что со времени Архимеда, Витрувия и Фронтина на протяжении 17 веков ничего существенного в науку гидравлики внесено не было. Связь между практическими запросами жизни и теоретическими работами различных авторов отчетливо начала проявляться в трудах Леонардо Да Винчи, Стэвина, Галилея, Торричелли и Паскаля. Труды Леонардо да Винчи, в том числе и «О движении и измерении воды», написанные им в XV в., были опубликованы только в XX в. Поэтому трудно говорить о воздействии трудов этого гениального ученого на дальнейшее развитие многих отраслей науки. В 1586 г. была опубликована работа голландского ученого Стэвина «Начала гидростатики». Следует указать, что на работы Стэвина воззрения Леонардо да Винчи никакого влияния не оказали. В 1612 г. появилась работа итальянского ученого Галилея «Рассуждения о телах, пребывающих в воде и о тех, которые в них движутся». В 1643 г. ученик Галилея Торричелли вывел формулу скорости истечения .невязкой (идеальной) жидкости из отверстий. Французский ученый Паскаль в 1650 г. дал свой закон о передаче жидкостью внешнего давления в опубликованном им трактате «О равновесии жидкостей». В 1685 г. Ньютон A642—1727) создал основу теории внутреннего трения жидкостей и впервые ввел понятие о вязкости в жидкостях. Все эти работы оказали большое влияние на развитие гидравлики, а основные законы, изложенные в них, не лретерлели изменений до настоящей' времени. Однако теоретические основы гидравлики (гидромеханика) как науки о равновесии и движении жидкостей и газов были созданы в XVII в. учеными Российской Академии наук М. В. Ломоносовым, Д- Бернулли и Л. Эйлером. В 1760 г. Ломоносов опубликовал свою диссертацию «Рассуждения о твердости и жидкости тела», в которой .изложил положенный в основу гидравлики закон сохранения массы и энергии. Бернулли в 1738 г. опубликовал капитальный труд «Гидродинамика». в котором дана фундаментальная теорема гидродинамики, известная ■чод названием «уравнения Бернулли», устанавливающая связь между Давлением, высотой и скоростью движения жидкости. После дополнения
уравнения членами, учитывающими влияние сил трения, оно стало основным уравнением современной гидродинамики. Эйлер в 1755 г. опубликовал трактат «Общие .принципы движения жидкости», в котором выведены основные дифференциальные уравнения равновесия и движения невязкой (идеальной) жидкости. Одновременно с теоретическими работами по гидравлике начал применяться экспериментальный способ изучения ее законов, синтезированных в практической гидравлике. В 1791 г. в Петербурге появилась цео. вая книга по практической гидравлике А. Колмакова под названием «Карманная книжка для вычисления количества воды, вытекающей через трубы, отверстия или по жолубам; также и силы, какой они ударяют стремясь с данной скоростью, с приложением правил для вычисления трений, производимых в махинах, в пользу находящихся п.ри строении мельниц и .проведении вод». В 1836 г. П. П. Мельниковым был издан курс гидравлики «Основания практической гидравлики или о движении воды в различных случаях и действие ее ударом и .сопротивлением». Кроме Франции, ни в одной стране еще не существовали подобные курсы гидравлики. В развитии практической гидравлики важную роль сыграли работы французских ученых XVIII и XIX вв. Шези, Базена, Дарси и др., изучавших движение воды в каналах и трубах. Кроме того, Дарси изучал движение воды в порах грунта, а Базен — истечение жидкости через водослив. При гидравлических расчетах труб, каналов и естественных русел важно определить количество протекающей воды Q в единицу времени. Обычно его вычисляют но формуле Q=Fv, где F— площадь живого сечения (в м2) и v — средняя или осредненная скорость (в м/сек). Для математического выражения функциональной зависимости скорости течения от размеров сечения трубы или канала, потери напора или иаде- «ия уровня поверхности воды служат многочисленные формулы скорости течения. Первоисточником и образцом для них послужила формула, предложенная в 1775 г. крупным гидротехником Шези где R— гидравлический радиус; J—гидравлический уклон или потеря напора; С—некоторая постоянная для всех случаев течения величина. Позже было установлено влияние на величину параметра С размеров сечения труб и ка.налов .или их гидравлического радиуса R, шероховатости внутренней поверхности труб, каналов и русел рек, а также величины скорости течения. Поэтому формула Шези потеряла свое первоначальное значение для гидравлических расчетов. Значительные успехи в области теории гидравлики были сделаны ве" ликим русским ученым Д. И. Менделеевым, который в работе «О сопротивлении жидкостей и о воздухоплавании», опубликованной в 1880 г.. впервые указал на существование в природе двух режимов движения жидкости с различными законами ее сопротивления. Это открытие п° зволило выдающемуся ученому П. П. Петрову установить закон вну реннего трения жидкости A883—1885), явившийся основой всей гиДР"е динамической теории трения. Только несколькими годами пО3* английский ученый Рейнольде провел опыты, подтвердившие гипоте У Менделеева о существовании ламинарного и турбулентного движенИ жидкости. Большой вклад в развитие гидравлики и гидромеханики сделал крУп' нейший русский ученый Н. Е. Жуковский, являющийся основогюложН'5"
ком русской школы теории фильтрации. В 1898 г. он опубликовал свои работы по гидравлическому удару в трубах. В начале XX в. русская инженерная гидравлика заняла ведущее место в мировой науке, что было окончательно закреплено после Великой Октябрьской социалистической революции, когда была установлена органическая связь науки с практикой грандиозного строительства гидротехнических сооружений, водопроводов и канализации. Научные успехи в области гидравлики, биологии и химии в XIX в. дали большой толчок развитию вопросов очистки воды для хозяйственно-литьевых и производственных целей, а также и очистке сточных вод. В 1Ь29 г. Джемс Симпсон построил первый медленный песчаный фильтр в Лондоне, а в 1852 г. английский парламент принял решение об обязательном фильтровании всей воды лондонского водопровода. В 1842 г. Кларк ^Англия) получил патент на известково-содовый способ умягчения воды, а в 1860—1880 гг. в связи с ростом промышленности и котельных установок получили дальнейшее развитие реагентные способы умягчения воды. В 1884 г. А. Хайят (США) получил патент на очистку воды скорыми фильтрами с предварительной коагуляцией сернокислым глиноземом, а в 1885 г. осуществлена первая установка скорых фильтров в Соммервиле (США). В 1883 г. Роберт Кох (Германия) открыл бактерию — возбудителя холеры, а в 1884 г. Гаффки (Германия) описал возбудителя брюшного тифа. В связи с этим в 1885 г. П. Франклянд вводит регулярный бактериологический анализ сырой и фильтрованной воды лондонского водопровода. После этого последовало изыскание мер для дезинфекции воды. Следует отметить, что в 1850 г. гипохлорит натрия был использован для обработки скважин. Иначе говоря, это было сделано ранее, чем люди узнали о заболеваниях, распространяемых водой и методами борьбы с болезнетворными бактериями. Гипохлорит натрия и хлорная известь, как метод обеззараживания воды, известны в 1887 г. В 1898 г. обеззараживание воды хлором производилось по методу Лодье и окислами хлора по методу Берже. В России хлорирование воды в Кронштадте было применено С. К. Дзержговским в 1910 г. во время холерной эпидемии в Петербурге; им же было организовано хлорирование воды на водопроводе Ростова-на-Дону в 1911 г. В Петербурге хлорирование воды было начато на главной водопроводной станции в 1913 г. «в виде крайней меры, до |Постройки Ладожского водопровода». Обеззараживание воды озоном (озонирование воды) относится при- .мерно к 1898 г.,1 хотя изобретение озонатора В. Сименсом относится к 1857 г. Английский патент на озонирование воды относится к 1874 г., а немецкий — к 1899 г. В России опыты по применению озона для обеззараживания воды были проведены известным русским гигиенистом Г. В. Хлоттиным и К. Э. Добросклоном в 1905—1906 гг. и затем продолжены на петербургском водопроводе в 1910 г. В 1911 г. в Петербурге, на Петербургской стороне была пу- Щена в эксплуатацию водопроводная станция производительностью 45 000 м3/сутки, построенная по последнему слову техники. Схема очистки воды была принята следующая: коагулирование, отстаивание в вертикальных отстойниках, фильтрация на круглых скорых фильтрах системы Говарсона и обеззараживание озоном. Для этого были установ- 1 Применение электричества для очищения питьевых и сточных вод. Доклад Р. Р. Лиандера в V отделе первого Всероссийского электротехнического съезда 30 декабря 1899 г. ЯЧ— История строительной техники
лены озонаторные котлы системы Симменса эмульсаторы для перемешивания озонированного воздуха с водой системы Отто. Следует отметить, что петербургская фильтро-озонная станция в то время была самой крупной станц.ией .в мире, 'применившей озонирование воды. Результаты работы озонаторной установки в первые годы были неутешительны. Так, по данным Г. В. Хлопина,1 за 1912 г. .из 1153 проб каждая по 100 смъ, кишечная .палочка была найдена в 1в6 пробах, т в 16,1%, а .в пробах объемном по 400 см3 из 1307 проб — в 397,' или в 30,5%. В дальнейшем положение улучшилось и озонирование 'воды применялось до июня 1923 г., когда оно вследствие трудностей с заменой изношенного оборудования было прекращено. С этого периода на Петроградской станции началось обеззараживание воды хлорированием.2 Значительный вклад в дело улучшения качества воды внесли русские ученые и специалисты. Так, в 1887 г. Зембицкий предложил обработку воды хлор.ным железом, Новицкий — соляной кислотой, Пель — окисление воды воздухом. Для очистки сточных вод перед выпуском их в водоем в Англии стали применять поля орошения. Впоследствии этот способ очистки сточных вод начал применяться и в других городах Европы. Так, в Париже первые поля орошения появились в 1867 г., Берлине — в 1870 г. В России первые поля орошен.ия Для очистки городских сточных вод появились в Одессе A887 г.), затем в Киеве A894 г.) и в Москве (Люблинские поля орошения — в 1897 г., Люберецкие поля фильтрации — в 1913 г.). Однако необходимость значительного увеличения территории тюлей орошения в связи с ростом городов, дороговизна земель, в особенности вблизи густонаселенных мест, заставили в конце XIX в. перейти к биологической очистке сточных вод в искусственно созданных условиях. Так, контактные биологические фильтры были в виде опытных применены вначале в Лондоне A890 г.), а затем в Суттоне A894 г.). В 1893 г. Корбе построил в Сальфорде перколяторный биологический фильтр. В 1-887 г. английский химик Дибдин предложил идею очистки сточных вод в аэротенках, которую практически осуществили инженер Фоу- лер и его сотрудники Ардерн и Локет в Манчестере только в 1912 г. Почти одновременно с ними над этой проблемой работали в США Кларк. Адаме .и де Гаже на станции Лоренс. Добавляемый к очищаемой сточной жидкости ил, населенный аэробными бактериями, был ими назван активированным илом. В России последний С. Н. Строгановым был назван активным илом. Распространение интенсивных биологических методов очистки сточных вод в искусственно созданных условиях на биологических фильтрах и в аэротенках дали толчок для усиленного строительства этих соорУ' жений в Западной Европе и в США. В 1915—1917 гг. в Москве были поставлены С. Н. Строгановым и Н. А. Базякиной лабораторные опыты по изучению процесса очистки сточных вод аэрацией, а инж. И. Г. Поварнин производил опыты на экопериментальнО'М аэротенке в Люблино (под Москвой). Англия — первая страна, в которой благодаря промышленной ре" волюции получили наибольшее развитие производительные силы капиталистического общества, была также первой страной, начавшей осуШе" ствлять относительное благоустройство своих городов и населенны* пунктов, в чем она достигла значительных успехов. Однако, несмотря на большие достижения капиталистических г°" 1 'Г. В. Хлопни, Важнейшие способы улучшения водоснабжения. Петроград, 2 Отчетные данные о работе городских водопроводов за 1923 г., Ленинград,
судаств Европы и Америки в области водоснабжения и канализации, в ряде их городов, в том числе таких крупных, как, например, Лондон, Нью-Йорк, Париж, Рим и др., наряду с прекрасно благоустроенными кварталами центральных районов существуют трущобы, не 'имеющие водопровода, канализации и даже электрического освещения. В Нью- Йорке, по данным американской статистики, 40% домов, даже в центральном районе города, составляют жалкие лачуги, населенные бедно- тОй, а 20% городского населения США живут в трущобах. В Лондоне также сохранились трущобы. Рабочие и их семьи вынуждены ютиться в старых баржах, образуя на Темзе плавучие поселения десятков тысяч лондонцев. Россия вступила на путь капиталистического развития значительно позднее западноевропейских государств, поэтому благоустройство ее городов резко отставало от городов Западной Европы. После реформы 1861 г. в России развитие капитализма значительно ускорилось, что привело к росту городов. «Громадный рост крупных индустриальных центров и образование целого ряда новых центров есть один из характернейших симптомов пореформенной эпохи».1 С ростом промышленности увеличилась потребность в чистой воде для технологических целей и котельного хозяйства. Одновременно выявилась необходимость в салитарно-техническом благоустройстве городов и в устройстве в первую очередь водопроводов и канализаций. Во второй половине XIX в. водопроводы были построены: в Москве A858), Петербурге A846—1852 и 1863 и 1877), Саратове A857 и 1877), Ярославле A862), Новочеркасске A865), Ростове-на-Дону A866), Казани A875), Тамбове A883), Царицыне A890) и других городах. Всего за 130 лет до Октябрьской социалистической революции были построены водопроводы в 215 городах, что составляло примерно 28% от общего числа городов. Построенные водопроводы обслуживали лишь центральные кварталы городов, населенные буржуазией, районы же, заселенные рабочим людом и беднотой, были лишены водоснабжения м элементарных удобств. На окраинах царской России — в Закавказье, Средней Азии, Сибири и в других местах — водопроводы почти отсутствовали. Строительство их осуществлялось частными предпринимателями и компаниями (очень часто иностранными), которые стремились главным образом к тому, чтобы получить побольше прибыли. Качество воды часто не удовлетворяло санитарным требованиям, что способствовало возникновению и усилению эпидемий, а сами работы производились крайне Медленными темпами. В ряде городов России, в том числе и в ее столице — Петербурге, забор волы для снабжения населения осуществлялся из рек и каналов, загрязненных промышленными и хозяйственно-бытовыми сточными во- Дами, что приводило к эпидемическим заболеваниям. В Петербурге в 1865 г. был издан приказ «О запрещении брать воду Для питья 'из Фонтанки ниже моста Симеоновского» (пыле моста Белинского). С 1846 по 1852 гг. в Петербурге около Воскресенского моста на Неве (ныне не существующего) была построена насосная станция с паровой Машиной и проложен водопровод на Знаменской, Сергиевской и Итальянской улицах с водоразборными колонками. Однако вследствие нерентабельности этот водопровод вскоре перестал существовать. В ноябре 1863 г. англ.ийским акционерным обществом были начаты работы по строительству первой очереди водопровода для снабжения водой неза- Речмой части города, расположенной между р. Невой, Обводным кана- 1 В. И. Л о н и н. Соч.. т. 3. стр. 493.
лом -и р. Пряжкой. Все работы по прокладке 108 км водопроводной сети строительству водонапорной башни (на Шпалерной ул.), установку Чр тырех насосов с паровыми двигателями, были закончены в се 1866 г. Производительность водопровода составляла 7500 О К 1883 р /сут Очистка воды проектом не предусматривалась. К 1883 г. производится ность водопровода возросла до 25 тыс. м3/сутки. ь" Этим же акционерным обществом были построены три отделы водопровода для снабжения водой Васильевского острова, Выборгск*'* и Петеребургской стороны. Забор воды осуществлялся из загрязненцьИ протоков Невы без всякой очистки. Таким образом, в 1877 г. в Петет^ бурге было четыре самостоятельных водопровода, которые впоследстви расширялись за счет установки дополнительных насосных агрегатов прокладки водопроводных сетей. Претензии городской думы к акционерному обществу на устройство фильтров для очистки воды рассматривались в судебном порядке с 1884 по 1886 гг. В 1889 г. были построены медленные фильтры на станции, питавшей незаречные части города, заречные же части продолжали получать нефильтрованную воду. В 1891 —1893 гг. городское управление Петербурга выкупило водопроводы у акционерных обществ, однако и после этого качество подаваемой воды не улучшилось. Вследствие снабжения значительной части населения Петербурга неочищенной водой часто вспыхивали эпидеуии желудочно-кишечных заболеваний (брюшной тиф, дизентерия, холера). Последняя эпидемия холеры появилась в Петербурге в 1912 г. Не лучше было .положение с водоснабжением Москвы и других городов России, в которых также часто вспыхивали эпидемические болезни. Кроме того, необеспеченность водой приводила к тому, что при возникновени,и пожаров выгорала значительная часть построек. Так, в Нижнем Новгороде с половины XIV до половины XIX вв. было 20 пожаров, в результате каждый раз сгорало больше половины города. Наряду с этим ценные предложения русских ученых и инженеров в области водоснабжения и очистки воды, имевшие важное практическое значение, не были реализованы. Так, .например, в 1888 г. доктор Рождественский предлагал для большей быстроты в получении очищенной квасцами воды последнюю после прибавки квасцов не отстаивать, а фильтровать через песок. В 1900 г. инженер Хованский выдвинул идею и конструкцию грабельной «моечной машины» для совершенной промывки открытых фильтров больших площадей. Однако оба эти предложения остались нереализованными. Впоследствии идея Хованского была заимствована американскими фирмами, которые с 1905 г. под различными марками начали выпускать «моечные машины». Канализация в городах России строилась еще более низкими теМ- .пами, чем водопроводы. В XVIII в. в Петербурге в связи с начало.^ замощения улиц и ввиду плоского рельефа местности для отвода а™° ферных вод в близлежащие водные протоки устраивались преиму ственно деревянные подземтые каналы. Высокий уровень стоя грунтовых вод способствовал длительному сохранению ДРевеСЙ'у^ Постепенно был выработан тип сечения канала из пластин, котОр впоследствии получил массовое распространение. До -настоящего Р^ мени таких каналов сохранилось 121 км. В дальнейшем сооружение ^ налов и смотровых колодцев производилось из кирпича. Так, в 1° под Конногвардейским бульваром (ныне бульвар Профсоюзов) в-че\ и открытого канала, был построен большой водосток высотой 3,78 -шириной 3,6 м (рис. 16). В 1861 г. в Петербурге насчитывалось 126,2 км подземных ков, в том числе 116,4 деревянных и 9,8 каменных. В течениетгослеД
Ч,цих 30 лет было построено еще 31 км уличных водосточных сетей. По- казательно, что, в 1830 г. длина водостоков Петербурга была в два раза больше, чей Парижа. Однако в последующее время строительство водостоков в Париже производилось более интенсивно, чем в Петербурге. В Петербурге водостоки строились для отвода только атмосферных воД. Экскременты же в каждом доме попадали .в дворовые выгреба и периодически вывозились ассенизационным транспортом. По мере увеличения населения Петербурга и применения ватерклозетов количество, нечистот резко увеличилось и вывоз их требовал значительных средств.. Поэтому домовладельцы самочинно стали присоединять свои дворовые рыгреба к уличной водосточной сети, и жидкие нечистоты стали спускаться во внутренние водные протоки. Это обстоятельство служило, поводом для тяжб между городской думой и домовладельцами. Однако поскольку членами городской думы были те же купцы-домовладельцы,; ^^ Рис. 16. Водосточный канал в Петербурге под Конногвардейским бульваром (бульвар Профсоюзов) тяжбы кончились в пользу последних. Таким образом, наступил период усиленного загрязнения нечистотами городских рек и каналов, которые' одновременно служили источником водоснабжения для населения. Такое антисанитарное состояние города приводило к частым эпидемиям. Вопрос о строительстве канализации в Петербурге возник еще в 1865 г. Городская дума формально проявляла заботы о населении, неоднократно заказывала проекты канализации Петербурга, в разработке которых участвовали виднейшие специалисты того времени: В. Линдлей, Бини, Д. П. Рузский, Л. П. Шиш ко и др. Однако городская дума не была заинтересована в строительстве канализации, так как она не сулила капиталистам крупных прибылей. В силу этого совершенная канализация так и не была построена в столице Российской империи. Следует отметить, что и за рубежом (в Лондоне, Париже и других городах) канализация вначале применялась для отвода прежде всего атмосферных и дренажных вод. Строительство ее усилилось после появления мостовых покровов на улицах. В дальнейшем в эти водостоки стали спускать жидкие нечистоты, которые до того скапливались в выгребах и вывозились с территории 'Населенных пунктов. После применения в начале XIX в. ватерклозетов канализация городов была узаконена как сооружение, служившее для отвода всех категорий сточных, вод (хозяйственно-фекальных, промышленных и дождевых). Так обра-, зовалась общесплавная система канализации, которая и до настоящего, времени превалирует в Западной Европе. Раздельная система канализации была предложена в Англии в 1842 г. (Эдвиг Чедвиг), но распространение она получила в США. В Англии, где дожди отличаются частотой выпадения и малой интенсивностью, распространена общесплавная система канализации.
В Одессе строительство канализации было начато в 60-х годах XIX в. в связи с замощением улиц и необходимостью организован ного отвода дождевых вод. При этом сеть водостоков, Протяжение которой к 1872 г. достигло 60 км, использовалась домовладельцами для отвода сточных .вод. Система канализационных коллекторов выводила сточные воды в закрытую акваторию Одесского порта, обращенную в гнилостный бассейн, что способствовало развитию эпидемических заболеваний. В связи с загрязненностью порта .и возможными заболеваниями команд иностранные пароходные компании резко .повысили фрахт за вывозку зерна. Это явилось одной из причин, в результате которых сточные воды городской канализации с 1887 г. стали отводиться на поля орошения для очистки. Площадь полей орошения достигала 1200 га В 1884—1885 гг. была построена общеоплавная канализация в Гатчине. Сточные воды, собранные двумя бетонными каналами, изливались без всякой очистки в небольшие речки Вайволовку и Парицу (притоки р. Ижоры) и значительно .их загрязняли. Канализация по общесплавной системе была построена в Тифлисе A885 г.) и Ялте A887 г.). В Ростове-.на-Дону сооружение раздельной системы канализации началось в 1893 г. В этом же году началась эксплуатация первых участков канализации Киева, устроенной по раздельной системе с применением подъемников Шона для сточных вод. Вначале часть сточ.ных вод направлялась на поля орошения площадью до 2 тыс. га, устроенные на берегу Днепра выше города. После переустройства канализации (в 1909—1911 гг.) 4/s всего расхода сточных вод (без очистки) стало выпускаться в Днепр ниже города. В Москве, так же как и в Петербурге, строились отдельные каналы для отвода дождевых и загрязненных стоков. В 1812 г. были перекрыты сводами Самотечный и Неглинный каналы, а в 1841 г. устроено водоснабжение и канализация Воспитательного дома. Однако к строительству совершенной канализации в Москве приступили лишь в 1894 г. после длительных споров, продолжавшихся в течение 20 лет. В 1906 г. была построена канализация по полной раздельной системе в Царском Селе, причем городские сточные воды перед выпуском их в реку Славянку впервые в России очищались на биологических фильтрах. В 1910 г. канализация была построена в Саратове и Севастополе, ■в 1914 г.—в Харькове и т. д. Всего до 1917 г. канализация имелась в 23 городах, что по отношению к общему числу городов составляло около 3%. В ряде городов и поселков существовали отдельные бессистемно уложенные сети труб, отводившие сточные воды без всякой очистки в близлежащий водоем или овраг, но их нельзя принять за .надлежаще устроенную канализацию. Следует отметить, что строившиеся в России водопроводы и канализации по уровню техники не отличались от Западной Европы. При этом как чугунные трубы, так и насосы, паровые машины и другое оборуД0' вание производились на русских заводах. Петербургский институт инженеров путей сообщения и Институт гражданских инженеров подготовили замечательные кадры опециаЛ'И- стов по вопросам водоснабжения и канализации. К ним относятс • Н. Ы. Беспалов, который первый в русской литературе осветил .вопрос о водостоках, дренаже и устройстве выгребов A856—1860); Л. И. Дель еиг, крупный специалист, работавший на строительстве московского новгородского и петербургского водопроводов и составивший проект в допровода в г. Симбирске; А. И. Штукенберг, составивший проекты водопроводов Тулы и Казани и написавший книгу «Водопроводы^ с при-
надлежащими к ним сооружениями»; А. В. и Н. А. Белелюбские, известные своими научными .работами и постройкой Новочеркасского водопровода и других сооружений; В. Е. Тимонов, глубоко эрудированный специалист, автор капитальных трудов по водоснабжению и водостокам, сделавший много для улучшения работы Таицкого, .Пулковского, Ижор- ского и других водопроводов и руководивший строительством .водопровода в Царском Селе. Питомцы Института гражданских инженеров написали ряд учебных пособий, по которым готовились специалисты по водоснабжению и канализации. Например, Мошков составил и издал лекции ino курсу водостоков, Ф. Е. Максименко издал курс лекц.ий по водопроводу A891), К. Л. Правдзик—по водоснабжению A893), Н. К. Чижов — по водостокам A890, 1896). Кроме педагогической деятельности, они'принимали активное участие в (Проектировании и строительстве городских водопроводов .и канализаций. Эти и другие .видные деятели науки и практики (К. М. Игнатов, В. Г. Шухов, Н. П. Зимин, А. А. Семенов 'и др.) разработали научные основы и инженерные вопросы водопроводной и канализационной техники. Большое значение имели водопроводные и санитарно-технические съезды, регулярно проводимые, начиная с 1893 г., которые не только способствовали обмену опытом, но 'И формировали науку о водоснабжении и канализации. Однако в силу общей социально-экономической отсталости России того времени развитие водоснабжения и канализации происходило очень медленно и поэтому ценные предложения передовых русских специалистов ,в этой области не находили применения. Только в условиях советского строя развернулись работы по реконструкции старых и строительству новых городов и развитию в них водоснабжения и канализации. В советском социалистическом государстве городское хозяйство превратилось из средства дополнительной эксплуатации трудящихся, как это было при капитализме, в организацию для обслуживания их материальных и культурно-бытовых нужд. §5. ВОДОСНАБЖЕНИЕ И КАНАЛИЗАЦИЯ В СССР Коммунистическая партия и Советское правительство постоянно проявляют исключительную заботу об охране здоровья трудящихся и о санитарном благоустройстве населенных мест, что находит свое отражение в соответствующих решениях. Отправным моментом в решении этого вопроса является следующее программное требование партии, сформулированное на ее VIII съезде в марте 1919 г.: «В основу своей деятельности в области охраны народного здоровья РКП (б) полагает прежде всего проведение широких оздоровительных и санитарных мер, имеющих целью предупреждение развития заболеваний». '<В соответствии с этим РКП (б) ставит своей ближайшей задачей: 1) решительное проведение широких санитарных мероприятий в интересах трудящихся, как-то: а) оздоровление населенных мест (охрана почвы, ,воды и воздуха)*.1 За первые десять лет Советской власти было в основном закончено восстановление разрушенного в годы империалистической и гражданской войны городского хозяйства, в том числе водопроводов и канализаций. Кроме того, за этот же период новые водопроводы были построены в 75 городах, а канализация в 19. 1 КПСС в резолюциях и решениях съездов, конференций и пленумов ЦК, изд. 7, ч. I, 1953, стр. 429^130.
Однако темпы роста городского хозяйства значительно отставали от общего роста народного хозяйства страны, так как глазные усилия были направлены тогда на развитие- ведущих отраслей 'промыщдед. ноети. Постановление июньского Пленума ЦК ВКП(б) в 1931 г. указало конкретные пути ликвидации этого отставания. Особое внимание Пленум уделил развитию водоснабжения и канализации Москвы и принял решение о строительстве канала Волга — Москва (ныне канала им. Москвы). Постановления СНК. ССР и ЦК ВКП(б) от 10 августа 1935 года и от 10 июля 1938 года «О генеральном плане реконструкции г. Москвы» установили также пути и масштабы развития водоснабжения и канализации в Москве, являвшимися примером для других городов СССР. Постройкой канала им. Москвы успешно разрешена не только проблема обводнения Москвы-реки и создания новых водных путей, но и проблема .водоснабжения столицы. Построены Северная и другие станции, реконструирован Москворецкий водопровод. В результате этих мероприятий подача воды городским водопроводом в 1957 г. выросла в 14 раз при увеличении количества населения Москвы примерно в 2,5 раза. Однако бурный рост города вызывает необходимость дальнейшего повышения мощности головных сооружений, которая в ближайшие годы будет значительно увеличена- Это даст возможность поднять душевое потребление воды до 500 л/сутки иа одного человека. Канализацией в 1913 г. было охвачено 4880 га территории Москвы, а в 1939 г. — уже 20 290 га. Еще до Великой Отечественной войны пропускная способность коллекторов, отводящих сточные воды, увеличилась по сравнению с дореволюционным временем в 9,3 раза. Построены Кожуховская, Крестовская, Филевская, Люблинская, Щукинская и Курьяновская станция аэрации. Эти сооружения в совершенстве очищали в 1958 г. ежесуточно свыше 1 млн. м3 сточных вод. В ближайшее время вступит iB эксплуатацию Люберецкая станция аэрации мощностью 1200 тыс. м3/сутки по полной биологической очистке. Бурный рост промышленности и всего .народного хозяйства обусловили развитие старых и строительство новых городов. При этом большое внимание было уделено благоустройству городов, в том числе водоснабжению и канализации. К числу наиболее мощных водопроводов могут быть отнесены: промышленный водопровод в Донбассе; водопровод в Харькове протяжением 45 км; большой Седанский водопровод для Владивостока; промышленный водопровод для Эмбинского района длиной 643 км; второй водопровод для Баку и нефтяного района с во- Доводом протяжением 180 км; большой водопровод для Свердловска. Реконструирована и увеличена мощность главной водопроводной Станции и построена .новая южная водопроводная станция в Ленинграде (рис. 17). Уже в 1938 г. только по РСФСР 40% всей жилой площади было обеспечено домовыми вводами от городских водопроводов, а протяжение уличной сети достигало 34% от длины улиц. Хозяйствен- но-питьевое потребление воды на одного человека в сутки перед Великой Отечественной войной более чем в два раза превышало потребление в 1917 г. Интенсивно росло также потребление воды промышленно- (,| Стыо, транспортом и строительством, составлявшее около половины всей воды, подаваемой коммунальными водопроводами. За это время расширена канализационная сеть в старых городах и построена вновь в Брянске, Свердловске, Новосибирске, Владивостоке. ■Иванове, Туле, Каливине и ряде других городов. В Ленинграде на В?
сильевском- острове введена в эксплуатацию новая канализация по раздельной системе и расширена сеть .в остальных районах города. Общая протяженность канализационной сети Ленинграда к 1962 г. достигла 347 км, что на 250% больше, чем в 1917 г. Чрезвычайно важное значение имело постановление ЦИК и СНК СССР от 17 мая 1937 г. «О санитарной охране водопроводов и источников водоснабжения». Согласно этому постановлению в каждом населенном пункте с водопроводом общего пользования обязательно устанавливается зона санитарной охраны открытых и подземных источников, питающих водопровод, а вновь построенные предприятия могут быть пущены в эксплуатацию лишь при условии присоединения производственных канализаций к городским канализациям для спуска загрязненных сточных вод или при условии устройства собственных очистных сооружений до выпуска загрязненных стоков в общественный водоем. Строительство водопроводов и канализаций, продолжавшееся все уве- Рис. 17 Южная водопроводная станция в Ленинграде (фильтры) личивающимися темпами, было приостановлено нападением на нашу страну немецко-фашистских захватчиков, в результате которого полностью или частично были разрушены сотни городов и выведено из строя м.ного водопроводов и канализаций. ■Постановление СНК СССР о восстановлении 15 старейших русских городов (Новгород, Псков, Калинин, Курск, Смоленск, Орел, Севастополь, Вязьма, Ростов-на-Дону, Воронеж, Брянск, Краснодар, Великие Луки, Мурманск), а также Закон о пятилетнем плане восстановления и развития народного хозяйства СССР на 1946—1950 гг. предусматривали восстановление водопроводов, канализаций и всего городского хозяйства городов, подвергшихся немецкой оккупации. Кроме того, было намечено расширение существующих коммунальных предприятий и развертывание строительства новых объектов. В 1951 г. уровень обслуживания водоснабжением и канализацией по сравнению с 1941 г. был уже превзойден. Вместе с тем развернулось новое строительство .водопроводов и канализаций.
Рост водопроводов « канализаций в СССР за период 1917—1957 п характеризуется данными, приведенными в табл. Таблиип Показатели 1917 г. 1939 г. 1945 г. 1953 г. На 1/1 1958 ■ абсолютные Водопровод Общее число городов и рабочих поселков . . . Число городов и поселков, имеющих водопроводы . . Длина сети, км ■ • . Среднесуточная подача воды, тыс. м3 . . . В том числе на коммунально- бытовые нужды Число городов и поселков, имеющих канализации . . Протяженность сетей, км . . Среднесуточный пропуск сточных вод. тыс. м6 . . Пропущено через очистные сооружения ... . . Отведено сточных вод в % к общей подаче воды . . . 215 5000 — 23577 6338 2 721 — 1285 28487 7000 2 820 — 2017 45950 13863 6302 4 200 2474 5950и' 21 0001 1150С1 1090 1132 Канализация 18 1500 — — — — . — ■ — 469 8 172 3 014 1460 43,0 801 15 043 6385 2 680 46,1 1022 19 UUU' 12 6001 4 5001 57.Q 5505 1200 • Цифры ориентировочные. Наряду с ростом водопроводов и канализаций населенных мест строились промышленные водопроводы и канализации, мощность кото рых во много раз превышает коммунальные. Так, например, мощностг водопровода Магнитогорского комбината больше мощности водопрс- вода Москвы. Для борьбы с отложениями солей, коррозией и гидробиологически* обрастанием холодильников и трубопроводов, особенно при повторись использовании воды в .промышленных условиях, применяют очистку охлаждение и кондиционирование воды (.известкование, подкислена фосфатирование и др.). При очистке использованных промышленны: вод извлекают ценные вещества. Для обеспечения водой железнодорожного транспорта были paciin- рены существующие и построены новые водопроводы, в том числе rpvi- новые (продольные) протяжением свыше 150 км. Значительные успели достигнуты в снабжении водой совхозов t колхозов. Так, к началу 1957 г. только в совхозах 'имелось более 2.г тыс. водопроводов, около 7 тыс. буровых колодцев и более 5 тыс. шах' ных колодцев. Количество водопроводов в колхозных поселках значительно больше, чем в совхозах. Особенно большая работа в области водоснабжения производите в районах освоения целинных и залежных земель Казахстана, Сибирь Поволжья и Северного Кавказа. Условия водоснабжения и обводнена этих районов в связи с тем, что их подземные и поверхностные водоисточники в большинстве случаев имеют соленую воду, чрезвычайн' сложны и создают большие трудности. Поэтому 'принимаются меры "• созданию крупных водопроводных систем и кустовых водопровод06 |
забором воды из рек. Так, например, проект водопровода в южной части Омской области с забором воды из р. Иртыша .предусматривает снабжение водой 13 центральных усадеб, 51 отделений совхозов, 92 колхозных поселков и 7 железнодорожных станций и разъездов. Еще более крупным будет кустовой водопровод с забором воды из р. Ишим, предназначенный для водоснабжения совхозов, расположенных в Кустанай- ской, Северо-Казахстанской и Кокчетавской областях Казахской ССР. На территориях целинных земель, где отсутствуют поверхностные источники водоснабжения, проводится большая работа по отысканию подземных вод, пригодных для хозяйственно-питьевых нужд, методом электроразведки. За последние годы благодаря отысканию хороших подземных вод построено много сельских водопроводов. В определенных местных условиях сочетается использование подземных и поверхностных вод. Характерным для советских условий является комплексное решение проблемы водоснабжения, обводнения и мелиорации целых районов и областей страны, осуществляемое путем строительства каналов, соединяющих бассейны крупных рек (например, канал им. Москвы, Волго- Донской канал им. Ленина), а также каналов, соединяющих бассейны рек с крупными промышленными центрами (например, ка^ал Северный Донец — Донбасс и строящийся канал Иртыш—-Караганда и др.). Теория расчета водопроводных и канализационных сооружений базируется на достижениях .советской науки. Замечательные исследования Н. Е. Жуковского были развиты его последователями и учениками: С. Л. Чаплыгиным, И. Г. Есьманом, Н. Н. Павловским, Л. С. Лей- бензоном, С. Л. Христиановичем, Л. Н. Колмогоровым, М. Л. Великано- вым, Л. Г. Лойцанским и другими, создавшими советской гидравлике и гидротехнике мировую славу. Большое значение имели труды Н. Н. Павловского. Его «гидравлический справочник» по содержанию ч ясности изложения не имеет равных в мире. Советская техника в области водоснабжения и канализации, тесно лереплетаясь с техникой производства других отраслей народного хозяйства, сделала огромные успехи и во многом перегнала зарубежную технику. Советские ученые, инженеры и конструкторы, изобретатели и новаторы производства создали .новые конструкции, оборудование и приборы, а также более совершенные методы расчета сооружений. Так, М. М. Андриашев предложил метод расчета кольцевых сетей путем системы, повторных попыток нахождения истинного распределения лото- ков воды по сети. В. Г. Лобачев разработал и теоретически обосновал метод увязки сети, сводящийся к совместному решению системы стольких линейных уравнений, сколько .в сети колец. Некоторые упрощения, допускаемые при решении этих уравнений, позволяют получить достаточно точные результаты после двух-трех последовательно сделанных подсчетов. Методы расчета кольцевых водопроводных сетей по экономическому .принципу были предложены В. Г. Лобачевым, М. В. Кирсановым и Л. Ф. Мошниньгм. Основные принципы проектирования зонных водопроводов изложены в труде Ы. Н. Абрамова. Всесоюзный научно-исследовательский институт водоснабжения, канализации и инженерной гидрогеологии на основе обширных исследований, проведенных под руководством проф. Ф. Л. Шевелева, предложил новые, более совершенные формулы для определения потерь напора. По этим формулам составлены таблицы для определения потерь напора и скоростей в зависимости от диаметра труб и расхода. Забота Коммунистической партии и Советского правительства о здоровье трудящихся обусловила весьма высокие требования, предъ-
являемые в СССР к качеству воды, подаваемой водопроводам.и для хозяйственно-питьевых целей населения. Требования к качеству воды и устройству очистных сооружений периодически пересматриваются в соответствии со все время возрастающими культурными потребностями трудящихся и развитием техники очистки воды. В СССР примерно 75% воды, подаваемой .водопроводами, забирается из открытых водоемов, в том числе для снабжения Москвы, Ленинграда, Одессы, Горького, Свердловска, Днепропетровска, Астрахани, Куйбышева, Новосибирска и других городов. В последние годы наметилась тенденция к усилению роли подземного водоснабжения городов. Значительно усовершенствовалась техника бурения на воду. Стали применяться более производительные бурильные станки, появились новые типы фильтров для скважин, имеющие преимущества перед сетчатыми и щелевыми фильтрами (керамиковые, каркасно-щелевые и др.). Необходимость устройства водозаборов из открытых водоисточников потребовала разработки ряда вопросов, которые должны были обеспечить нормальную эксплуатацию сооружений. Большую работу в этом направлении проделали А. А. Сурин, Н. Г. Малишевский, А. Я. Милович, М. М. Гришин, И. В. Егиаза'ров, И. И. Леви, Н. С. Макеров, Д. Я. Соколов и др. На основании теории образования глубинного льда, разработанной советским ученым В. Я. Альтбергом, были предложены практические мероприятия, предупреждающие закупорку водозаборных сооружений глубинным льдом и обеспечивающие нормальную их эксплуатацию. Группа ученых во главе с В. Т. Турчиноеичем разработала метод очистки воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения и водоподго- товки для производственных целей, в том числе и метод, получивший в СССР название «метода взвешенного фильтра». Этот метод, открытый Азерьером, основан на фильтровании воды через слой хлопьев, образующихся при ее коагуляции, и поддерживаемых во взвешенном состоянии восходящим потоком. В 1934—1935 гг. Е. Н. Тетеркиным была разработана (в ВОДГЕО) конструкция конического диффузора-осветлителя, работающего по «методу взвешенного фильтра», .получившая применение на водоумягчи- тельных установках промышленных предприятий, а затем на железнодорожном транспорте и электростанциях. В конце 1937 г., т. е. спустя два года, в журналах США появилось описание «пресипитаторов» (осадителей) суспензионных сепараторов конструкции инженера Сполдинга, предназначенных для осветления воды после ее умягчения, которые в принципе не отличаются от конструкции, предложенной Е. Н. Тетеркмньгм. Отличительной особенностью некоторых конструкций осветлителей, применяемых за рубежом, является механическое перемешивание воды с реагентами в обособленных 'пространствах при помощи лопастных мешалок или при помощи насоса (акселераторы, пресипитаторы). За последние годы в США создано несколько типов подобных осветлителей, один из которых изображен на рис. 18. В СССР осветлители со взвешенным фильтром получили большое распространение для очистки коагулированных вод, не требующих умягчения. Конструкция осветлителя с принудительным отсасыванием осадка системы ВНИИГС изображена на рис. 19. Академией коммунального хозяйства им. К. Д. Памфилова разработана новая конструкция открытых фильтров, названных фильтрами АКХ (рис. 20), производительностью до 12—13 м3/час с квадратного метра площади фильтра в плане вместо о—6 м3/час на обычных скорых фильт-
pax. Опыт эксплуатации этих фильтров в ряде городских водопроводов (Москва, Горький, Свердловск, Уфа и др.) показал высокую эффектив- Рис. 18. Один из типов суспензионного осветлителя США (Акселератор) /—подача сырой водь?; 2—первая зона реакции; S—пропеллерная мешалка; 4 -вторая зона реакции; 5-зона взвешенного осадка; 6—зона осветления; 7—сборные желоба; 8—концентратор (шламоуплотиитель) ность их работы при высоком качестве фильтрованной воды. В связи с этим Министерством коммунального хозяйства РСФСР .приняты меры к широкому их внедрению в городские .водопроводы. На Всемирной выставке в Брюсселе 1958 г. одна из иностранных фирм в качестве .новинки демонстрировала напорный фильтр АКХ под названием «Иммидиум-фильтр». Для получения более высокого «качества волы в открытых фильтрах Академией коммунального хозяйства под руководством Д. М. Минца были проведены теоретические и экспериментальные исследования нового метода безотстойного фильтрования воды, в результате которых был создан новый тип очистного сооружения, .названного контактным осветлителем (рис. 21i). ^В канализацию Рис. 19. Осветлитель ВНИИГС с принудительным отсосом осадка и донным шламоуплотаителем для очистки природных вод мутностью до 1000 мг/л о-разрез; б-план; /—труба, подающая коагулированную воду; 2- радиальный лоток; 3—распределительный цилиндр: 4 -дырчатые трубы; 5—герметическое дно. 6- дырчатое дно, 7- тламоотводящне трубы; 8—ячейки; 5-поплавок; 10— устройстпо для отсоса частиц волы из уплотнителя; //--кляпан. открыпаю щийся при наполнении н опорожнении осветлителя: '2- лазы в днищах; l:i—кольцевой сборный желоб с треугольными водосливами; 14 -радиальные балки; 15—устройство in дырчатых кольцевых труб для удаления осадка в канализацию; 16 -кольцевая труба для отбора воды из уплотнителя; 17—опорные стойки: 18—выпуск осветленной воды
Контактный осветлитель представляет собой резервуар с загрузкой из зернистого материала с постепенно уменьшающейся снизу вверх крупностью. Вода пропускается снизу .вверх, благодаря чему основная часть загрязнений задерживается в нижних крупнозернистых слоях. Действие контактного осветлителя также основано на коагуляции в зернистом слое, или, иначе говоря, контактной коагуляции! При этом отделение твердой фазы происходит под действием сил молекулярного притяжения между мельчайшими частицами взвеси и зернами фильтрующего слоя. Преимущества контактных осветлителей заключаются в их большой грязеемкости и уменьшении в 3—4 раза объемов очистных сооруже- Рис. 20. Фильтры АКХ мий. Кроме того, процес- 1—'Распределительная система; 2--дренаж; 3—желоба; СЫ .КОаГулЯЦИИ В ЛОПИС- 4—подача воды иа фильтрованне; 5—фильтрат; 6—подача « промывной воды; 7 отвод промывной воды ТОЙ LpeAL Мало ЗаВИСЯТ от температуры и щелочного резерва в исходной воде и дают уменьшение расхода коагулянта отри улучшении качества очистки воды по сравнению с обычными технологическими схемами. Опытные контактные осветлители тгосле тщательного испытания их на водопроводах Москвы, Челябинска, Горького, Уфы и Таганрога применены на очистных станциях Ленинграда, Москвы, Горького, Куйбышева, Запорожья, Томска и других городов. Следует отметить значительные теоретические исследования, проведенные Академией коммунального хозяйства под руководством п.роф. Д. М. Миниа, получившие подтверждение на большом экспериментальном материале в области теории фильтрации суспензий через зернистые материалы; теории стесненного осаждения частицвзве- си или теории взвешенного слоя, а также .моделирования технологических процессов применительно к очистке питьевых и сточных вод. Эти работы опубликованные в 1955 и 1961 гг., опередили зарубежные .исследования в данной области. В США, как и в СССР, источниками водоснабжения служат главным образом открытые водоемы. Но в области очистки воды там до сих пор не отошли от известных технологических схем. Так, например на Ю 8- Рнс. 21. Контактный осветлитель / зернистая загрузки; 2—распределительная сеть большого сопротивления из дырчатых труб: 3 -желоба; 4—сборный карман; 5—смесительная шанба; 6—воздушные трубки; /—перелнвиая труба; в—подача речной воды; S—подача промывной воды; Ю- отвод осветленной воды; П—в сток
1 w вновь построенной крупкой водопроводной станции для снабжения водой одного из районов Чикаго с водозабором из озера Мичиган принята схема очистки в двухъярусных горизонтальных отстойниках с последовательным движением воды и в скорых фильтрах со скоростью фильтрации 4.9 м/час. а) В СССР испытали в производственных условиях двухслойные ква.рцевые антрацитовые фильтры, работающие при скорости фильтрования 10—12 м/час и обладающие грязеемкостыо, в 3— 4 раза большей, чем обычные кварцевые фильтры. Двухслойные фильтры уэлешно работают на фильтровальных станциях Москвы (Северная станция), Волгограда, Глазоза и других .городов. Они предусмотрены в проектах ряда вновь строящихся очистных и водоумя.гчительлых станций, а также в типовых проектах фильтровальных станций, утвержденных Госстроем СССР. Для очистки воды, предназначенной для производственных целей, используется оригинальный тип автоматического, сверхскоростного напорного фильтра с начальной скоростью фильтрования .до 100 м/час, предложенный в 1933 г. Г. Н. Никифоровым. Этот фильтр (рис. 22) послужил прототипом для некоторых конструкций сверхскоростных фильтров, применяемых за рубежом. Широкое применение для очистки засолоненных поверхностных и подземных вод нашел ка- тионитовьш метод умягчения воды, в разработке и внедрении которого приняли участие сотрудники ВОДГЕО и других организаций (В. Н. Клячко, Н. П. Не- селенко и др.) и специалисты производственники. В этих целях Рнс. 22. Сверхскоростной напорный фильтр системы Г. Н. Никифорова камерного типа производительностью 75 м3/час о- вертикальный разрез; б—разрез по /—/; / -кольцевой пояс фильтра; 2 центральная труба: 3—дренажная решетка; 4— напорный трубопровод исходной воды; 5-неподвижный распределительный барабан; 6 -окно нлн щелн для поступления воды из распределителя барабана в камеры фильтра; 7—отверстия, соединяющие центральную шахту с поддренажным пространством; 8 -напорный трубопровод фильтрата; 9- передаточные устройства с электродвигателем для вращения промывного патрубка; 10—промывной патрубок с приемным отверстием; //— сплошное поддренаж- ное пространство; 12 -неподвижный стояк зля отвода промывной воды; /3 -задвижка сопротивления для регулирования интенсивности промывки: /■»—перегородки между камерами фильтра; 15—люк у камеры фильтра в СССР организован промышленный выпуск высокоемких катионитов (сульфоуголь, катеониты Ку-1, Ку-2, КБ-4), не уступающих по качеству лучшим иностранным образцам. Освоение в СССР технологии производства органических катионитов и анионитов позволило внедрить в практику водоподготовки химическое обессоливание воды ионитовым методом. Большая работа проделана ВОДГЕО в содружестве с работниками проектных институтов и производства по улучшению качества воды требуемой для котлов .высокого давления теплоэнергетических устано-
вок, химической :и других отраслей промышленности, в том числе по ее обескремниванию, освобождению от железа, марганца, дегазации и пр Разработаны также эффективные методы по предохранению стальных труб от коррозии. В последние годы в СССР и за рубежом, помимо широко практикуемого способа обеззараживания воды хлором, стали применять метопы дезинфекции ее бактерицидными лучами. Для этого сотрудником Академии коммунального хозяйства В. Ф. Соколовым сконструированы аппараты, обеззараживающие воду ультрафиолетовыми лучами. В качестве источников излучения используются аргоно-ртутные лампы низкого давления. Однако ввиду небольшой мощности ламп этот способ применяется только для стерилизации сравнительно небольших объемов воды. Расход электроэнергии составляет от 10 до 30 кет на 1000 м3 обеззараживаемой воды. Установки по бактерицидному облучению воды работают на городских водопроводах в Москве, Фрунзе, Уфе, Ташкенте и других городах. В некоторых странах, в том числе Франции, Италии, Бельгии, Англии, Румынии, США, обеззараживание и снижение цветности воды осуществляется с помощью озонирования. Этот прогрессивный метод вновь начинает внедряться и в Советском Союзе. Однако необходимо отметить, что наряду с положительными этот метод имеет и отрицательные качества, одним из которых является большой расход электроэнергии. В последние годы в санитарной технике начинают применяться трубы из пластических масс, что дает огромную экономию металла. Кроме того, трубы из пластических масс не подвергаются коррозии, устойчивы против гидравлического удара и т. д. Широкое применение получают железобетонные напорные трубопроводы. Так, .например, в Бельгии построены водопроводные магистрали диаметром 800, 1000 и 1200мм протяженностью 300 км и давлением 12 ати. В Северной Африке успешно применяются такие трубы диаметром 4—5 м. В СССР в ближайшие годы получат широкое распространение железобетонные трубы с предварительно .напряженной арматурой для городских и промышленных водопроводов. Для увеличения надежности работы фильтров и экономии металла целесообразно широко применять распределительные системы большого сопротивления с колпачками из фар.фора или из пластмассы, а также из железобетонных плит с калиброванными отверстиями. К современной сетевой арматуре относятся задвижки с пневматическими приводами и кольцевые клапаны, которые могут применяться в качестве запорного приспособления, регулятора расхода, или автоматического затвора в случае разрыва трубопровода, а также для целей измерения расхода воды. Для водоснабжения отдельных зданий и небольших населенных мест ■при использовании воды из открытых водоемов с успехом могут применяться кизельгуровые фильтры. В области теории и техники устройства канализации в населенных пунктах и промышленных предприятиях в СССР также достигнут значительный прогресс. Так, в результате исследований, проведенных Н. Ф. Федоровым, предложена новая формула, учитывающая физико- химический состав сточных вод, справедливая как для квадратичной, так и для переходной, даже гладкой области движения сточных воД. в то время как формула Павловского действительна лишь для квадра' тичной области.
При расчете сетей они дают более близкие к практике скорости движения сточных .вод по трубам и каналам, при которых обеспечивается их самоочищение, что имеет большое значение для правильной эксплуатации сетей. В Ленинградском научно-исследовательском институте Академии коммунального хозяйства с 1931 г. под руководством Н. Н. Белова про- • водилась большая исследовательская работа по теории расчета дождевых и общеоплавных канализационных .сетей. Эта работа продолжалась и после Великой Отечественной войны А\. В. Молоковым и Г. Г. Шиго- риным. В результате предложен уточненный метод расчета дождевых сетей, который по сравнению с методом П. Ф. Горбачева дает экономию на строительстве дождевых сетей примерно 30%. До 'Недавнего времени в СССР общеоплавная система канализации по санитарным соображениям совершенно не применялась, так как при работе ливнеспусков предполагалось, что в водоем вместе с дождевой водой попадает также значительное количество загрязненных сточных вод. В то же время за рубежом, главным образом в европейских государствах и в США, лишь около 20% городов имеют раздельную канализацию. В остальных городах устроена общеоплавная или комбинированная— раздельная с общесплавной — система канализации. Применявшийся при этом эмпирический опособ расчета и отсутствие проверенных данных эксплуатации не позволяли в достаточной мере оценить санитарный эффект работы общесплавной канализации по сравнению с раздельной. Широкий охват исследований, проведенных в Ленинградском научно-исследовательском институте АКХ, позволил установить с достаточной ясностью, что общесплавная система канализации не уступает .в санитарном отношении раздельной системе, а в определенных условиях стоимость ее строительства .и эксплуатации значительно ниже раздельной системы. Метод же расчета общесплавной канализации впервые разработан в СССР и зиждется на глубокой теоретической и экспериментальной основе. В настоящее время канализация проектируется и строится по общесплавной системе в 14 городах СССР, в том числе и в Ленинграде, где она является единственно возможной и где устройство перехватывающих коллекторов, главным образом вдоль водных .протоков, позволяет присоединить к ним всю существующую сеть и ликвидировать имеющиеся многочисленные выпуски сточных вод з открытые водоемы. При этом сборные коллекторы имеют значительные сечения и располагаются на больших глубинах, достигающих 18 м. В сложных гидрогеологических условиях Ленинграда строительство таких коллекторов осуществляется тоннельным способом со щитовой проходкой (рис. 23). Опыт Москвы и Ленинграда свидетельствует о том, что стоимость строительства канализационных коллекторов тоннельным способом в ряде случаев может быть ниже стоимости открытым способом. Крепление тоннеля в зависимости от местных условий может выполняться железобетонными тюбингами и керамическими блокам.и, а также деревянной обделкой. Такой метод строительства крупных коллекторов в ближайшие . годы получит широкое распространение и особенно в крупных городах, так как он в значительной мере дает возможность механизировать процессы производства и не нарушает работу транспорта и подземных коммуникаций. Кроме того, этот метод позволяет наиболее рационально в определенных случаях давать проектные решения канализации населенных мест и промышленных предприятий. 34— История строительной техники
Очистка сточных вод в СССР строго регламентируется законом.. [ настоящее время действуют «Правила охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами», утвержденные 15 июля 1961 г. Этими правилами определяются условия спуска сточных вод в водные протоки, t также рассчитывается необходимая степень очистки сточных вод и н;Г селенных мест до выпуска их ,в водоем. Кроме того, постановление! Совета Министров СССР от 15 сентября 1956 г. все промышленные предприятия обязаны очищать сваи стоки перед выпуском в водоем. В 1960 г. были приняты постановление Совета Министров CCCL «О мерах по упорядочению использования и усиления охраны водны ресурсов СССР» и закон Верховного Совета РСФСР «Об охране ирг- роды». Эти 'решения направлены на улучшение санптарно-гигиеничс ских условий жизни советских людей. Рис. 23. Проходка коллектора под набережном р. Фонтанки шитом диаметром 2,47 м Хотя по масштабам охвата канализацией .населенных пунктов Советский Союз еще не достиг уровня передовых капиталистических государств, однако теория расчета очистных сооружений стоит в СССР на значительно более высоком уровне, чем за рубежом. Разработаны новые оригинальные типы и конструкции очистных сооружений, которые используются также на некоторых зарубежных станциях. Важное значение в развитии теории и техники очистки сточных вод имела Комиссия по очистке сточных вод, созданная в 1904 г.. в Москве. Назначение Комиссии заключалось в разработке методов биологической очистки сточных вод ввиду увеличивавшегося загрязнения Москвы* реки. В состав Комиссии входили проф. В. В. Вильяме (почвовед), проф. С. П. Ланговой (химик), проф. Г. Н. Габричевский (бактериолог), проф. Н. Н. Худяков (бактериолог), проф. Я. Я- Никитинский (микробиолог), некоторые санитарные деятели и т. д. После Великой Октябрьской социалистической революции руководство -научно-экспериментальными работами по московской канализации осуществлялось специально созданным научно-исследовательским отделом треста Мосочиствод, во главе которого стоял крупнейший советский ученый в области очистки сточных вод :проф. С. Н. Строганов. Разработанные здесь научные проблемы имели общесоюзное значение, формировали советскую науку об очистке сточных вод. ш
Из наиболее важных работ, выполненных С. Н. Строгановым и его сотрудниками, следует отметить разработку метода неполной биологической очистки сточных .вод в аэротенках A917—1919), а также разработку аэрофильтров, впервые проверенных в эксплуатационных условиях на Кожуховской станции аэрации в 1929 г. В 1923 г. прием очистки сточных вод в аэротенках на неполную очистку был применен в Бирмингеме (Англия). В дальнейшем он получил распространение в США как метод предварительной аэрации сточных вод до направления .их в первичные отстойники. Что же касается аэрофильтров, то в 30-х годах XX в. они лод названием «фильтров Строганова» распространялись в США и европейских странах. В дальнейшем фильтр Строганова здесь стали относить .к .высоконагружаемым биофильтрам, а в США авторство аэрофильтров приписывают Ходгсону. Работы, выполненные сотрудниками С. Н. Строганова, продолжают оставаться руководящим началом для всех специалистов, занятых вопросами очистки сточных вод. Так, К- Н. Корольковым выполнены исследования по метановому брожению осадка сточных вод, даны обоснованные расчеты аэротенков. Н. А. Базякина провела обширные ис- следован'ия окислительных процессов при очистке сточных вод, а А. А. Карпинский шредложил новый метод расчета горизонтальных песколовок. : Большие научно-исследовательские работы проведены Всесоюзным научно-исследовательским институтом ВОДГЕО (П. С. Белов, А. И. Жуков, М. М. Калабина и др.), главным образом в области очистки производственных сточных вод. Им разработаны методы: очистки сточных вод от термической обработки топлива, металлургических заводов ■и пр.; расчета горизонтальных и радиальных отстойников, учитывающие кинетику выпадения взвешенных веществ из сточной жидкости; очистки >и доочистки нефтесодержащих сточных вод; биологической очистки концентрированных производственных сточных вод. Вопросами очистки производственных сточных вод в СССР занимается также ряд отраслевых научно-исследовательских .институтов « высших учебных заведений. Так, .например, Центральный научно-исследовательский институт бумаги успешно разработал методы биологической очистки и утилизации сточных вод целлюлозно-бумажной промышленности; Научно-исследовательский институт гидролизной промышленности разработал метод биологической очистки чрезвычайно загрязненных стоков гидролизной промышленности и т. д. Значительный вклад в развитие теории и техники очистки сточных вод внесли коллективы сотрудников кафедр канализации .инженерно- строительных институтов. Так, кафедра калализации Ленинградского инженерно-строительного института разработала методы очистки сточных вод мясокомбинатов, новые методы расчета и конструирования вертикальных и горизонтальных отстойников, новые конструкции метан- тенков с плавающими перекрытиями, новые типы осветлителей с естественной аэрацией (рис. 24), иловые площадки с механизированным удалением подсушенного осадка и др. Кафедра Московского инженерно- строительного института разработала метод расчета высоконагружаемых биофильтров, а Одесского инженерно-строительного института — метод расчета канализационных сооружений и т. д. Современные водопроводы и канализации в больших городах и крупных промышленных предприятиях представляют собой мощный комплекс большого числа различных сооружений, работа которых взаимно связана, чему способствует диспетчеризация и автоматизация. Одной из 34*
первых организаций, занимавшейся практическим решением автоматизации городских водопроводов, является Академия коммунального хозяйства, которая в 1934—1935 гг. выполнила работы по 'переводу Кине. шемской водопроводной станции на автоматическое управление, осно ванное на применении отечественного оборудования. В 1936—1937 гг были автоматизированы, насосные установки канала им. Москвы и дп В последнее время автоматизированы или находятся в процессе осущр ствления комплексной автоматизации городские водопроводы Подольска, Уфы, Калинина, Тулы, Горького Севастополя и других городов. Почти полностью автоматизирована Севеп ная станция г. Москвы. Советские ученые и конструкторы разрабатывают новые типы оборудования и приборов для автоматизации работы водопроводных и канализационных сооружений. Так, В. А. Михайловым сконструирован фотоэлектрон ный анализатор, который показывает ■и записывает мутность, цветность, величину РН и остаточного хлора в воде, обрабатываемой на водопроводных .станциях В. Л. Чейшвили и И. Л. Крымский разработали конструкцию автоматического дозатора коагулянта, действие которого основано на разности электропроводности воды без коагулянта и с коагулянтом. Этот дозатор применен в установке для механизации и автоматизации загрузки, растворения и мокрого дозирования коагулянта на ленинградских.- московских и других водопроводных станциях. Тем не менее автоматизация работы водопроводных и канализационных сооружений значительно отстает от уровня автоматизации производства в машиностроительной, металлургической, химической и других отраслях 2—отражательный " щнт;' У-флокуляцнои- ППОМЫШЛСННОСТИ СССР ГДе ТСХНОЛО" няа ияирпя- Л. -лЛппмый .Пптпк пг"п*»тл*»н- * ' _ гаческие процессы производства гораздо сложнее, чем на водопроводных и канализационных станциях. В контрольных цифрах РаЗВЛ" тия народного хозяйства СССР на 1959—1965 гг., утвержденных XXI съездом партии, а также в постановлениях июньского A959) и июль ского A960) Пленумов ЦК КПСС указывается на важность комплексной механизации и автоматизации производственных процессов, обеспечивающих дальнейший технический прогресс в народном хозяйстве и на этой основе .новый подъем производительности труда, снижение себестоимости и улучшение качества продукции. Автоматизация всех насосных станций коммунальных водопроводов только в РСФСР позволит освободить до 6 тыс. человек обслуживающего персонала и сэкономить 10—15% электроэнергии. Рис. 24. Осветлите естественной «-разрез; б-пла„; 1- центральная труба; 2й 3 ф р щ; фуц ная камера; 4- -сборный лоток осветлен- ной жидкости; 5-лоток для плавающнх вещестВ; 6—иловая труба; 7-труба для удалеиня плавающнх веществ
Приборостроительная промышленность Советского Союза производит аппаратуру и оборудование, необходимые для диспетчеризации и автоматизации работы водопроводов и канализаций. Это дает возможность в ближайшие годы перейти более широко к комплексной механизации и автоматизации целых систем с дистанционным управлением. В годы Советской власти многое сделано для подготовки высококвалифицированных кадров в области водоснабжения и канализации. Созданы специальные факультеты и кафедры по .водоснабжению и канализации при старых и вновь созданных высших учебных заведениях. На этих кафедрах работают крупные ученые, ведущие научную работу по вопросам теории строительства .и эксплуатации водопроводных и канализационных сооружений. Выполняя решения упомянутых выше Пленумов ЦК КПСС об ускорении технического прогресса в промышленности и строительстве, советские ученые, работники проектных, строительных и эксплуатационных организаций прилагают творческие усилия в направлении интенсификации работы водопроводных и канализационных сооружений, .внедрения новых технологических процессов, высокопроизводительного оборудования, типовых сооружений и экономной их компоновки, сборных железобетонных конструкций, а также комплексной механизации и автоматизации работы водопроводных и канализационных сооружений. Двадцать второй съезд КПСС принял новую программу .партии, которую можно назвать великим рабочим планом построения коммунистического общества. Для выполнения главной экономической задачи партии и советского народа — в течение двух десятилетий создать .материально-техническую базу коммунизма — потребуется 'Напряженный и творческий труд каждого рабочего и крестьянина, каждого ученого и инженера — всех советских людей. В СССР разовьются гигантские, невиданные еще в истории человечества, масштабы промышленного и жилищного строительства. В программе сказано: «КПСС ставит задачу разрешить самую острую проблему подъема благосостояния народа—жилищную проблему. В течение первого десятилетия в стране будет покончено с недостатком в жилищах. Те семьи, которые проживают еще в .переуплотненных и. плохих жилищах, получат новые квартиры. В итоге второго десятилетия каждая семья, включая семьи молодоженов, будет иметь благоустроенную квартиру, соответствующую требованиям гигиены и культурного быта». Для то£о чтобы осуществить эту задачу, потребуется резко увеличить масштабы индустриального жилищного строительства. Если по плану государственного и кооперативного жилищного строительства в 1961 г. будет построено крупнопанельных домов общей площадью около 5 млн. м2, то в 1965 г. должно быть построено не менее 34 млн. м2. Среднегодовые же объемы индустриального домостроения в 1976— 1980 пг. должны составить около 370 млн. м2. «Большое значение приобретает градостроительство, архитектура и планировка для создания благоустроенных, удобных, экономичных в строительстве и эксплуатации городов и других населенных мест, производственных, жилых и общественных зданий». Опыт советского градостроительства показал наибольшую целесообразность строительства -больших жилых комплексов в виде микрорайонов л целых жилых районов. При этом должна соблюдаться комплексность в строительстве жилья, инженерных сетей и общественных зданий. В предстоящий период будет осуществляться также широкая про- гоамма коммунального строительства и благоустройства существую-
1 щ»х городов и .поселков. Будет завершена их электрификация, в необходимой степени газификация, теплофикация, обеспечение коммунальным транспортом, водопроводом и канализацией. При этом будет проводиться решительная борьба с загрязнением воздуха, почвы и воды. При решении сложных технических задач в области индустриализа ции промышленного и гражданского строительства, .внедрения комплекс ной механизации и автоматизации строительных процессов и эксплуатации зданий и сооружений .важно учесть опыт прошлого, накопленный человечеством веками. Глава вторая ТЕХНИКА ОТОПЛЕНИЯ И ВЕНТИЛЯЦИИ т § I. ОТОПЛЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ С ДРЕВНЕЙШИХ ВРЕМЕН ДО XVIII ВЕКА Техника отопления и вентиляции закрытых помещений — один из важнейших показателей уровня развития материальной культуры и производительных сил общества. Человечество широко использует эгу технику для создания наиболее благоприятных условий труда и быта. При первобытнообщинном строе с его примитивными орудиями труда в отоплении нуждалось лишь само жилище человека. В этот период, длительность которого определяется многими тысячелетиями, внутри жилища разводили костер, служивший не только для отопления, но и для приготовления пищи, для грубой обработки камня, дерева, кости, применявшихся в качестве орудий труда. Советские археологи открыли многочисленные стоянки древнейших, племен и народностей, обитавших в рассматриваемый период на территории нашей страны. Такими, в частности, были неолитические поселения Среднего Зауралья, Прикамья, Южной и Средней Волги, Южной Сибири, Приамурского края. Жилища этих поселений отличались .труг от друга как по размерам, так и по типу и материалу постройки, но все ови отапливались при помощи очагов — костров. Интерьер одного из таких жилищ эпохи поздней бронзы в Верхнем Поволжье представлен на рис. 25. Однако некоторые племена, селившиеся на Дальнем Востоке, на берегах Амура, еще в эпоху палеолита пользовались для отопления жилиш более совершенным очагом, который выкладывался из камней в виде овода без связывающего раствора. Топливо сжигалось под сводом очага. При этом дым поступал через зазоры в кладке непосредственно в жилище, а из него через отверстие в кровле — наружу. Подобные очаги из естественных камней с теми или иными конструктивными изменениями применяются в Финляндии, Советском Союзе и других странах для отопления бань. Один из таких очагов — печь-каменка — изображен на рис. 26. Вторым весьма характерным типом домашнего очага древнейших племен была глинобитная печь, которая также топилась «'По-черному»'
Рис- 25. Отопление жилища костром (эпоха поздней бронзы в Верхнем Поволжье, реконструкция Г. В. Щукина) Искусство изготовления глинобитных очагов было воспринято скифскими и затем славянскими племенами, в частности болгарами, пришедшими в VII—VIII вв. н. э. в Прикамье и Поволжье (рис. 27). Так появилась и затем нашла широкое распространение в России глинобитная печь, известная под названием курной или черной печи. Позднее, в XV—XVI вв. ^та печь была дополнена трубой и стала называться белой или просто русской печью. В эпоху бронзы и загем железа у различных племен широко применялся домашний очаг, конструкция которого в значительной мере определялась необходимостью получения более высокой темлературы для обработки металлических изделий и даже для выплавки - металла. Об этом свидетельствует куполообразная форма глинобитного очага с боковым и дополнительным верхним отверстием для увеличения тяги и более интенсивного горения топлива. Рабовладельческий строй, вызвавший в начальный период и период своего расцвета более быстрый рост производительных сил общества, чем в эпоху первобытнообщинного строя, оставил человечеству знач i- Рнс. 26. Печь-каменка
тельное Культурное наследие, созданное принудительным трудом рабов. В области отопительной техники в этот период были изобретены и впервые нашли применение для отопления дворцовых и других гражданских жилых и общественных зданий камины с внутристенными и приставными дымоотводящими трубами, подпольное центральное огневоч- душное отопление, а также местное отопление, при котором пропитанный благовонными маслами древесный уголь сжигался на художс- стзенно оформленных жаровнях. Остатки многочисленных построек, оборудованных огневоздушной подпольной системой отопления, обнаружены археологами на территориях Древнего Китая, Рима, Греции, Франции, Германии, Швейцарии, Англии, а в последнее время и на территории СССР (побережье Черного моря). Рис. 27. Отоплеине жилища полуземлянки глинобитной «черной» печью (г- Болгары, XIV в.) В Советском Союзе, в районе Среднего Енисея, на окраине поселка колхоза «Сила» Хакасской автономной области при раскопках 1941- 1945 гг. обнаружены остатки уникального дворца древней архитектуры (I в.дон.э.). Этот дворец размерами в плане 45x35 м имел разветвленную систему подпольных отопительных каналов, перекрытых сверху каменными плитками. В одном из угловых помещений подполья была расположена общая для всего здания печь, из которой дымовые газы направлялись сначала по подпольным каналам, а затем отводились через трубы, устроенные у наружных стен здания. По окончании топки через эту же систему каналов мог пропускаться наружный воздух, вводившийся зате.м в отапливаемые помещения через специальные отверстия в стенах. Так осуществлялось не только отопление, но и весьма эфф^' тивная вентиляция дворцовых помещений. В некоторых помещениях дворца обнаружены также следы от жаровен, на которых сжигался древесный уголь для дополнительного обогрева. Совершенно аналогичными системами огневоздушного подпольного отопления были оборудованы здания древних бань, открытых советскими археологами под базарной площадью г. Джамбул, где ранее была рас-
положена древнеримская крепость Хараз, а также около Севастополя (древний город Херсонес), затем около Тбилиси (на месте древней столицы Грузии —Мхеты) и др. Характерно, что аналогичные отопительные установки можно встретить и в современных узбекских банях Бухары, Самарканда, а также в городах Казахской и Киргизской ССР. Несколько иное конструктивное оформление имеет система подпольного огневоздушного отопления, .применявшаяся в Древней Корее и дожившая до наших дней. В этой системе, в отличие от древнеримских образцов, очаг располагается водном из отапливаемых помещений, а дымовые газы отводятся сначала через разветвленную сеть подпольных каналов и затем через дымовую трубу, расположенную вне отапливаемого здания. Очаг, представляющий собой только топливник печи с вмазанным в него котлом (или несколькими котлами) для нагревания воды и варки пищи, располагается в .помещении, пол которого значительно заглублен по сравнению с остальными отапливаемыми помещениями. Наружная дымовая труба еще на рубеже XX в. A898) обычно сооружалась из дерева, которая по противопожарным соображениям располагалась на расстоянии около 1,5 м от отапливаемого здания. В настоящее время такая система огаевоздушного подпольного отопления широко применяется в сельском жилищном строительстве в КНДР и частично в Казахстане. Известно, что в Древнем Риме для отопления терм применялось даже водяное отопление. Об этом упоминает в своих сочинениях современник Нерона Л. Сенека: это подтверждается также археологическими раскопками древнего римского города Помпеи и раскопками в районах бывших римских колоний, в частности в Англии. Для водяного отопления терм римляне использовали как воду горячих подземных источников, так и нагрев холодной воды в змеевиках из медных труб, расположенных над костром. В обоих случаях горячая вода пропускалась по трубам по периметру помещения и подводилась к водоразборным кранам и фонтанам внутри терм Кроме того, по свидетельству Л. Сенека, для отопления терм и водонагрева широко использовались фонтанирующие из-под земли горючие газы. Однако приемы водяного отопления, известные в Древнем Риме, не получили распространения в других странах и были забыты вскоре после тадения Римской империи (V в. н. э.1). В этот период у восточнославянских племен еще господствовал об- щиннонародовой строй, который лишь в IX в. н.э. уступил место феодальному способу производства. В IX в. и значительно позднее основным типом жилища славянских .племен оставалась полуземлянка с глинобитной куполообразной печью на юге России .и срубная изба с печью-каменкой на севере (Псков, Старая Ладога, Новгород). Характерное для северных районов России срубное жилище постройки XII в. с печью- каменкой было открыто археологами при раскопках на месте Старой Ладога. По данным археологов, глинобитными куполообразными курными печами с боковой топкой и отверстием вверху были оборудованы полуземлянки городища Монастырище (VIII—IX вв.) на берегу р. Ромны; Борщевского городища (IX—X в.) на Дону и жилища древнего Киева (XIII в.). Не подлежит сомнению, что отмечаемая многими исследователями разительная противоположность в жилищах народа и княжеско-фео- далыюй знати относится и к технике отопления этих жилищ. Так, в былинном эпосе народный герой Дюк Степанович, обращаясь к киевскому князю Владимиру, говорит: «... а у меня Дкжа Степановича у моей
сударыни матушки печи были муравленые, а подики медные, помелечко шелковое...» и далее, в том же эпосе упоминается, что в муравленуч> (т. е. изразцовую) печь кладется «беремя дров белодубовых». Значит во время князя Владимира в Киевской Руси уже применялись изразцовые отопительные печи. И действительно, археологические расколки ■проведенные в 1877 г. на территории древней Владимирской Белгородки (,в 19 км от Киева), подтверждают, что в XI—XIII вв. местные гон-чары занимались изготовлением художественно отделанных изразцов для облицовки печей. Еще более конкретные сведения дают раскопки 1843 1847 гг. на месте бывшей столицы золотоордыпеких ханов около озер Солончатого и Сахарного. Здесь среди остатков ханской культуры, создававшейся русскими мастеровыми людьми, обнаружены в углах богато отделанных помещений изразцовые печи с дымовыми трубами. Период свержения татарского ига, уничтожения феодальной раздробленности и создания единого Русского государства в XV—XVI вв. характеризуется бурным ростом русских городов с монументальным строительством крепостей, дворцов и частных жилых зданий. Богатая внутренняя отделка этих зданий требовала соответствующего конструктивного и архитектурного оформления отопительного оборудования. Так, отопительные печи в богатых домах устраиваются только с дымовыми трубами и с облицовкой многоцветными изразцами. Высокой художественной отделкой отличаются также печи церквей и соборов (например, изразцовая печь в Александровском Успенском соборе). Заслуживает внимания подпольная система воздушного ^отопления Грановитой палаты Московского Кремля, свидетельствующая о знаменательных успехах русской отопительной техники, привлекающей внимание иностранцев.1 Записи в дворцовых приказах свидетельствуют о том, что в XVI— XVII вв. даже деревянные боярские хоромы имели весьма оригинальное отопление: в комнатах первого этажа устанавливались изразцовые печи с насадными (проводными) трубами, снабженными душниками для отопления покоев этажа. В верхнем же этаже рядом с проводной трубой иногда устанавливался дополнительно камин, украшенный причудливыми цветными изразцами. В этот период русскими мастерами было освоено сложное искусство изготовления узорных печных . .изразцов, у которых основной фон («грунт», «земля») выполнялся обычно зеленого или синего цвета, а узор (выпуклый рисунок) сочетался из синих, желтых, зеленых, черных и белых красок. Изготовлением изразцов и кладкой изразцовых печей занимались «ценинных дел мастера», которые до 'Второй половины XVII >в. селились в «гончарных концах» при больших русских городах, а также при некоторых богатых монастырях. С 1667 г. центр производства изразцов переносится в Оружейную палату Московского Кремля, где было организовано первое в России ремесленно-художественное училище для внутренней отделки дворцовых построек. Дворцовые печи того -времени выкладывались с глухим подом различной формы в плане и высотой до 6 At и более. Особо массивные печи устраивались двоечелыше (с двумя топливниками), а по периметру снабжались коваными железными связями. Некоторые из печей XVII в. уже были снабжены душниками для подачи в помещение свежего теплого воздуха. Однако такая организован- 1 Так, Самуил Мацкегаич з своем дневнике за 1611 г. подчеркивает, что «в каменном .дворце Московского Кремля печи устроены под землей с душниками для нагревания комнат». - - , &Ш
пая вентиляция помещений в то время была еще редким явлением. Значительно чаще, кроме естественного проветривания через окна и двери, в богатых домах прибегали к окуриванию помещений («для духу») особо .пахучими травами. Впрочем, такое освежение комнатного воздуха широко практиковалось в то время во всех странах Европы. Вентиляция производственных ■помещений также ограничивалась преимущественно естественным проветриванием, для чего в таких производствах, как солеваренное, кожевенное, суконное, .предусматривалась подача наружного воздуха через дверные и оконные проемы, а удаление воздуха — через специальные отверстия в кровле. Однако в конце XVII ,в. на Тульском металлургическом заводе вытяжная вентиляция от кузнечных горен уже осуществлялась весьма /рационально: с трех боковых сторон каждого горна устраивалось сплошное ограждение, переходящее вверху в конусный колпак с ной трубой. Рис. 28. а при Вентиляция подземных рудников в средине века помощи кузнечного меха; б—центробежным вентилятором ВЬГТЯЖ- Р.ис. 29. Варианты комнатных печей Кеослера Георг Агрикола в трактате 1657 г. утверждает, что в его время нашли применение такие слособы вентиляции рудников, как нагнетание в шахту
свежего воздуха кузнечными мехами (рис. 28), приводимыми в действие от особой рычажной передачи; нагнетание и отсасывание воздуха при помощи открытого и закрытого в специальном кожухе четырехлопаст- ного колеса. Последние варианты уже являются прототипом современных осевых и центробежных вентиляторов. Для отопления зданий еще в XVI в. применялись камины с сильно развитыми дымооборотами. Такой высеченный из мрамора уникальный камин (точнее камино-печь) постройки 1577 г., был, например, в замке Нессельрода в Германии.1 С 1618 г. во Франкфурте-на-.Майне опубликовано сочинение Кесслеоа о комнатных отопительных печах. Будучи живописцем но профессии, Кесслер с большим мастерством и весьма детально иллюстрировал свое сочинение многочисленными чертежами. Из рис. 29, заимствованного из сочинения Кесслера, видно, что предлагаемые им печи снабжены колос- отик-овыми решетками с подводом под решетку наружного или (по желанию) комнатного воздуха. Эти печи весьма разнообразны по конструкции: на рис. 29 изображены изразцовая печь с горизонтальными дымооборотами (рис. 29, а); печь безоборотная — также облегченной конструкции (рис. 29,6) и печь круглая в плане, в металлическом футляре и с выносной топкой (рис. 29, в). Эти типы печей применяются во всех странах. § 2. ОТОПЛЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ С КОНЦА XVIII ДО НАЧАЛА XX ВЕКОВ Капиталистический .способ производства, особенно после промышленной революции IB Англии, оказал исключительно большое влияние на общин прогресс отопителыю-вентиляционной техники. Это объясняется двумя основными причинами. Во-первых, <по мере перехода от простой кооперации к мануфактуре и затем в ходе капиталистической индустриализации (на базе машинной техники) все более развивались и укреплялись главнейшие отрасли промышленности, в связи с чем резко увеличивались площади и объемы мастерских, фабрик и заводов, для отопле-, иия которых требовались более совершенные и прежде всего более централизованные системы отопления ,по сравнению с отоплением обычными комнатными печами. Во-вторых, возрастающая .капиталистическая конкуренция настоятельно требовала создания в производственных помещениях таких параметров воздушной среды (температуры и относительной влажности), которые могли бы стимулировать .повышение качества продукции и повышение производительности труда рабочих как источника повышения нормы прибыли. Печное отопление явно не удовлетворяло и этим требованиям. Кроме того, по мере развития капитализма возрастали требования и к отопительно-вентиляционному оборудованию жилых и общественных зданий. Господствующий класс — буржуазия — стремился создать для себя особо комфортные условия .повседневной жизни, чему далеко не удовлетворяло местное отопление зданий каминами или печами даже при их богатой внешней обработке. Однако центральные системы отопления зданий даже >в передовых капиталистических странах нашли практическое применение лишь в XIX в., хотя известно, что единичные установки водяного отопления были осуществлены еще в 1675 г. английским инженером Эвелином и в 1716 г. шведом Мартином Тривальдом (для обогрева оранжереи и теплицы). В 1777 г. на заседании Французской Академии наук инженер Боннеман демонстрировал простейшую модель водяной системы и показал, что 1 Этот камнн, отличавшийся высокохудожественной работой, был перевезен в Россию В КОНЦе XIX В. баООНОМ ШтИГЛИШЧМ И НЯУПЛИТГ-Ч ГРЙЧЯГ в.Пттитт/'тч ^tntiiVr м/р
«еслк соединить два наполненные водой сосуда двумя трубками и нагревать нижний сосуд, то в трубках образуется циркуляция воды, так, что вода в одной трубке будет подниматься, а в другой опускаться». В том же году Беннеман применил водную систему отопления для обогрева инкубатора. Причина возникновения аналогичной естественной циркуляции наружного воздуха в подземных (рудниках была впервые выявлена М. В. Ломоносовым в 1763 г. В трактате «О вольном движении воздуха в рудниках примеченном» ' он доказал, что .во всех случаях, когда температура внутри рудника выше, чем у поверхности земли, наружный воздух опускается вследствие своего большего удельного веса в одну из шахт рудника и вытесняет из нее через другую шахту более теплый, а потому и более легкий воздух. Рис. 30. Водяное отопление Боннемана Система водяного отопления с естественной (гравитационной) циркуляцией воды, осуществленная Боннеманом в 1777 г., представлена на рис. 30. В этой системе вода, нагреваемая в котле /, поднимается по стояку 2, затем проходит (последовательно сверху вниз по змеевику 3 из гладких труб, проложенных с небольшим уклоном по ярусам инкубатора, и возвращается с пониженной температурой в котел для повторного нагревания. Трубка 4 служит для отвода воздуха из высшей точки системы, а труба 5 сообщает систему с конусообразным сосудом, находящимся под атмосферным давлением. Из рис. 30 видно, что Боннеман весьма детально продумал конструкцию всех элементов своей системы отопления вплоть до фланцевых и резьбовых соединений трубопроводов, компенсаторов линейного удлинения труб и даже автоматического регулятора подачи воздуха под колосниковую решетку котла. В наше время такие системы называются однотрубно-горизонтальными системами водяного отопления с гравитационной циркуляцией июды. В 1745 г. английский полковник Вильгельм Кук представил Королевскому Лондонскому обществу философский трактат, в котором предлагалось «нагревать покои посредством металлических труб, налолнен'ных парами кипящей 1 Первые основания металлургии, Оп-б.. 1763.
.воды, проводимой в оные из находящегося вне их котла»; В 1784— 1785 гг. фабрикант Ватт безуспешно пытался устроить паровое отопление в своей конторе в Лондоне. Такая же неудача постигла Болтена при .попытке отопить паром несколько помещений своей фабрики Успешное применение пара осуществлено лишь в 1788 г. для обогрева грунта в теплицах а^нгличавина Ваксфильда, а затем в 1792 г. — в зимнем саду лорда Дерби и- в 1799 г. англичанином Ли — для отопления нескольких помещений текстильной фабрики. Вплоть до XIX б. не получила заметного распространения и центральная система воздушного отопления зданий. Отдельные образцы такого отопления можно было встретить еще в XVII и XVIII ав. в различных странах, в том числе и в России, но все эти установки работали неудовлетворительно из-за неудачного конструктивного оформления. Таким образом, до конца XVIII в. во всех, в том числе и наиболее передовых, капиталистических странах единственным и наиболее надежным было печное отопление как гражданских, так и фабрично-заводских зданий. Хотя царская феодально-крепостническая Россия резко отставала в экономическом отношении от деругих стран Европы, уже прочно ставших на путь капиталистического развития, тем не менее прогресс ото- пительно-вентиляционной техники во всех странах, начиная с XVIII в., тесно связан с именами передовых русских ученых, техников и мастеров. • В первой половине XVIII .в. русскими мастерами были уже хорошо освоены оригинальные .конструкции комнатных отопительных печей с горизонтальными и вертикальными дымооборотами, двухъярусные печи с дымооборотами внутри капитальных стен помещения. Русские печники проявили большую изобретательность в конструировании и приемах кладки комнатных кирпичных течей большой теплоемкости. Эти печи во второй половине XVIII в. получили распространение под названием «русских печей» в Германии и Франции, куда в 1763 г. по приглашению Монталамберта специально выезжали русские печники.1 Россия не отставала от стран Западной Европы и ,в области вентиляционной техники. Кроме непосредственного проветривания помещений через окна, двери и специальные отверстия в .наружных ограждениях, а также устройства так называемых «ветродуев» и «конических рукавов» (над кровлей одноэтажных зданий) в XVIII в. в России, как и в других странах Европы, применялась организованная вентиляция больничных помещений неподогретым воздухом через затянутые сеткой отверстия в полу и лотолке ком.наты, а также путем подачи в помещение подогретого свежего воздуха, подсасываемого снаружи через чугунные трубы, расположенные в топливнике обычной комнатной печи. Разработанная и опубликованная Ломоносовым в 1763 г. теория гравитационного движения воздуха и газов в каналах и трубах имела исключительно большое Блия.ние на развитие отопительно-вентиляционнои техники IB XIX в. Она до сих пор является основой для расчета комнатных отопительных печей и дымовых труб, расчета каналов воздушного отопления и вентиляции, а также трубопроводов систем водяного отопления с гравитационной циркуляцией. Последователь Ломоносова архитектор Н. Л. Львов опубликовал в 1795 г. первую и в 1799 г. вторую часть своего оригинального труда «Русская пиростатика». Он обратил всеобщее внимание на преимущества отопительных печей с колосниковой решеткой, указал на конструк- 1 «Летописи Российской Академии иаук» за 1829 г.
тивные недостатки и способы повышения коэффициента полезного действия открытых каминов, .предложил собственную конструкцию «духовых» печей для воздушного отопления смежных комнат, указал на коренные недостатки в .принципиальной схеме и конструкции применявшихся в то время систем огневоздушного отопления. Поэтому П.Л.Львов справедливо считается создателем современных систем воздушного отопления. Огновоздушный калорифер, предложенный им, был первым поверхностным трубчатым теплообменником перекрестного типа. Указания П. Л. Львова о причинах неудовлетворительной работы игневоздушных систем отопления были полностью учтены проф. Мейс- нером (Германия), опубликовавшим в 1821 г. сочинение «Об отоплении согретым воздухом», а также русским генералом П. Амосовым, который в 1835 г. взял патент на «пневматические печи» (огневоздушные калориферы) и за короткое время (с 1835 по 1841 гг.) оборудовал своей системой воздушного отопления свыше 100 крупных зданий в Петербурге, Москве, Воронеже, Выборге, Брест-Литовске и других городах России. Следующее поколение русских инженеров (Свиязев, Дершау, Войниц- кий, Быков, Флавициий и др.) довела технику воздушного отопления до такой степени совершенства, что это отопление получило широкое распространение во всех стра,нах как для нагревания, так и для вентиляции крупных общественных зданий. После изобретения паровой машины открылись большие возможности для бурного развития всех отраслей -промышленности и создались благоприятные условия для оборудования крупных фабрично-заводских зданий центральной системой парового отопления, которая в конце XVIII в. получила широкое применение в Англии, Франции и Германии, а затем и в других странах. В «Петербургских ведомостях» за 1802 г. сообщалось, что ib Западной Европе пар нашел шрименение для отопления зданий, нагревания воды и варки пищи, обогрева грунта в теплицах и юадах и даже для передвижения речных судов против течения воды со скоростью 2'/2 англ. мили в час.1 ■В России первая установка парового отопления была осуществлена в 1-816 г. в тапладе графа Д. А. Зубова в Петербурге, а заметное распространение она получила .в середине прошлого века. Первое руководство по устройству парового отопления, составленное Тредгольдом, было издано в Париже в 1825 г. В нем, кроме основных положений, дано описание и чертежи парового отопления, осуществленного в 1821 г. в семи зданиях оранжерей и теплиц в Лондоне. В этой установке длина паровой магистрали от котельной до наиболее удаленного здания равнялась 167 м. В «Летописи Российской Академии'наук» за 1829 г. указывается, что в то .время в Англии уже были фабрики, оборудованные паровым отоплением с использованием для этой цели выхлопного пара от паровых машин. Около 1817 г. .француз де Шабан осуществ-ил отопление горячей водой здавия консерватории в Париже, а в 1819 г.— отопление двух жилых домов в Лондоне, положив этим начало применению системы водяного отопления .не только в общественных, но и жилых зданиях. Эта си- cieMa отопления .состояла из следующих основных элементов (рис. 31): водогрейного котла а, подъемного стояка Ь, расширительного сосуда с, опускных стояков d и нагревательных приборов /, установленных у внутренних стен жилых помещений. Верхний бачок п служителя наполнения 1 «Прибавление к Спб. ведомостям» № 93 за 1802 г.
системы, водой. На рис. 31 изображена конструкция котла чугунной отливки. Система отопления де Шэбана, так же как и система Боннемана, однотрубная, но с вертикальной прокладкой стояков. Кроме того, она служила и для бытовых нужд, предусматривая, как видно из рис. 31, непосредственный разбор горячей воды для мытья посуды и для ванн (сеть h—g—i—/—т). Такое комбинированное использование системы долгое время считалось особым преимуществом .водяного отопления. Только в конце XIX в. было замечено, что непосредственный водораз-бор из сети ■резко сокращает срок службы системы отопления вследствие интенсивной коррозии внутренней поверхности труб от кислорода, .всегда содержащегося в свежей водопроводной воде Первое практическое руководство по устройству водяного отопления вышло в свет в 1837 г. в Лондоне. Автор этого руководства Чарльз Хууд использовал теоретические положения М. В. Ломоносова для определение циркуляционного давления в гравитационной водяной системе, установил зависимость между эти.ч давлением и скоростью воды в трубопроводах, проанализировал работу системы отопления при различных схемах сети и уделил особое внимание вопросу об удалении воздуха из системы. Однако период освоения водяных систем отопления продолжался вллють до 70-х годов .прошлого ,века. За это время были предложены и осуществлены в отдельных зданиях од'нотрубно-горизонталь- ные и вертикальные системы низкого и высокого давления (система Пер- кинса), а также пароводяная система, .при которой помещения отапливаются посредством печей, наполненных водой, согреваемой отработанным паром. Такой комбинированной системой отопления впервые был оборудован госпиталь Лорибуазьер .в Париже ■в 1854 г. .по проекту Грувеля, Тома и Лорана. Чертежи двухтрубной схемы сети водяного отопления встречаются в технической литературе лишь в 60-х годах XIX в. В середине этого века .в качестве нагревательных 'приборов уж-е широко применялись ребристые трубы. Русские техники очень внимательно следили за развитием водяной системы отопления за границей, летально изучали ib натуре крупные и оригинальные установки в Париже в Лондоне. Первое удачное устройство водяного отопления было выполнено в Петербурге в 1834 г. выдающимся русским ученым и пионером русской .платиновой промышленности Рис. 31. Водяное отопление системы де Шабана; а- схема отопительной системы; б—конструкция котла
П. Г. Соболевским. В. 1844 г. Фуллон и Щедрин успешно применили горячую воду для обогрева ребристых калориферов воздушного отопления в Петербургской Академии художеств. В 1855 г. в Петербурге водяным отоплением высокого давления уже обогревалось несколько крупных зданий, в том числе здание Сиротского института и частично Технологического института. Однако гигиенические недостатки водяного отопления высокого и среднего давления с температурой поверхности нагревательных приборов выше 100° отчетливо сознавались русскими техниками. Поэтому, начиная со второй половины прошлого века в России отдается явное предпочтение системам водяного отопления низкого давления. Нэ- чиная с 1867 г., такое отопление устраивается в крупных зданиях новой Петербургской детской больницы (90 тыс. м3), затем в громадном пятиэтажном доме (длиной по фасаду свыше 150 м) в Нижнем Новгороде и других зданиях. Для уменьшения радиуса действия гравитационной водяной системы отопления предусматривалось в одном здании несколько таких систем с отдельными котельными или же с пароводяными бойлерами смешивающего типа. Подобного рода пароводяные системы широко применялись во второй половине прошлого века в Западной Европе и в Америке. Сознавая экономические выгоды максимальной централизации систем теплоснабжения, одна из американских фирм в виде опыта осуществила в г. Локпарте (штат Нью-Йорк) снабжение теплом 210 жилых домов для целей отопления и горячего водоснабжения. В качестве теплоносителя был принят пар с начальным давлением около 2,5 ати. Общая протяженность подземных уличных паропроводов равнялась 4,5 км. Отопление в жилых домах было .принято паровое с поквартирной разводкой и с установкой на вводе в каждую квартиру автоматического счетчика расхода пара. Конденсат из системы отопления использовался ■в этой же квартире для бытовых нужд (горячее водоснабжение) со .сбросом его избытка непосредственно в канализацию. Все оборудование вступило в эксплуатацию зимой 1877/88 гг. Одновременно в Америке впервые было осуществлено и насосноводяное отопление с непосредственным водоразбором горячей воды для бытовых нужд. По данным журнала «American architect» (№ 91 за 1877 г.) и журнала «Зодчий» A877 г.), эта система теплоснабжения обслуживала здания «громадного заведения» для умалишенных, расположенного в Бантеде в графстве Мидлсекс. В качестве источника тепла использовался отбросный и частично острый пар в машинном отделении, где располагался и резервуар для нагревания воды. Горячая вода нагнеталась центробежным насосом в магистральный трубопровод, от которого в каждом флигеле было устроено ответвление, снабженное регулировочным краном. Вода, охлажденная в местных системах отопления, возвращалась по второму (напорному) магистральному трубопроводу в резервуар для повторного нагревания. Несмотря на столь детально продуманную схему центрального теплоснабжения, схема самой системы отопления в каждом флигеле была осуществлена весьма примитивно и сводилась к '.прокладке одиночного трубопровода последовательно через все этажи и комнаты флигеля. Протяженность трубопроводов системы теплоснабжения изме-. рялась несколькими тысячами ярдов.1 Однако насоснаводяное отопление и теплоснабжение получило заметное распространение лишь в XX в., когда были созданы реальные условия для использования <в качестве движущей силы электрической -Ярд' равен 0,91 -м.
энергии. Кроме того, капиталистический строй с его частной собственностью на землю создавал весьма серьезные препятствия для развития городского теплоснабжения в крупных масштабах. Иллюстрацией этого могут служить рекламные объявления 1879 г. одного акционерного общества, изъявившего готовность немедленно приступить к постройке тепловой станции в западной части Берлина, «если только 50 смежных домовладельцев заявят о желании отапливать свои дома текучим ром». Очевидно, что найти даже 50 таких смежных домовладельцев было весьма трудно. Одновременно с отопительной техникой развивалась и техника вентиляции зданий. После опубликования работы Н. Л. Львова в России A795—1799) и работы проф. Мейснера в Германии A821) повсеместное распространение шолучили не только системы воздушного отопления, но и системы (приточной вентиляции с тепловым .побуждением. В 1824 г во Франции была предложена аналогичная по принципу действия система вытяжной вентиляции с размещением сборных вытяжных каналов в подвале здания и подогревом извлекаемого из помещений воздуха лри помощи грушевидной чугунной печи, установленной в нижней части центрального вытяжного канала. Такие системы с «обращенным действием тяги» применялись во всех странах, в том числе и в России, почти до конца прошлого века. В «Летописи Российской Академии наук» за 1829 г. дается описание другого варианта вытяжной вентиляции: в потолке помещения, над лампами или свечами, оформленными ib виде люстры, устраивалось удобно (перекрываемое отверстие, сообщающееся с наружным воздухом. Описание различных способов вентиляции общественных зданий в Западной Европе и России в середине прошлого .века дано И. И. Флавиц- ким в книге «Опыт применения систем вентиляции и отопления к нашим госпиталям» (Спб, 1861). К этому времени русские гигиенисты и техники настолько отчетливо сознавали необходимость пересмотра заграничных норм и приемов вентиляции, что добились создания для этой цели в 1859 г. особого Комитета, труды которого можно считать первыми в России широкообъемлющими законодательными нормами по вентиляции гражданских зданий. В трудах Комитета уже указывается на целесообразность применения центробежных вентиляторов с приведением их в действие отработанным паром от паровых машин, как это практиковалось с 1840 г. в Англии и Франции. Центробежные и винтовые вентиляторы были известны русским техникам не только по заграничным образцам. Еще в 1818 г. директор Петергофской бумажной фабрики Федор Вистингаузен взял патент на изобретенную им «воздушную печь», состоящую из огневого калорифера с центробежным вентилятором, и с успехом лрименил ее на фабрике для сушки бумаги. В 1832 г. горный инженер А. А. Саблуков изобрел центробежный вентилятор с двухсторонним всасыванием. Вентиляторы Саблукова нашли широкое применение не только в России, но и в странах Западной Европы. В 1857 г- винтовым вентилятором, приводимым в действие отработанным паром, обслуживались помещения сушил петербургского Смольного монастыря- Воспринимая заграничный опыт, русские техники творчески перерабатывали достижения зарубежных ученых и сами .дали ряд весьма оригинальных решений по теории и практике отопления и вентиляции- К особо ценным работам, опубликованным во второй половине XIX в.» следует отнести: капитальный труд И. И. Свиязева «Теоретические основания печного искусства в .применении к устройству разных нагревателей, к отоплению и вентиляции зданий» (Спб, 1867); справочник А. А. Недзялкоюского A867—1869), который включает в себя .раздел
по отоплению и вентиляции, составленный Г. С. Войницким; «Практическое руководство по вентиляции и отоплению общественных и жилых зданий», составленное И. Флавицким (СПб., 1870) и, наконец, капитальный труд С. Б. Лукашевича «Курс отопления и вентиляции» (СПб, 1880). В своем труде, выдержавшем несколько издании, С. Б. Лукашевич дает описание и глубокий анализ различных способов отопления и вентиляции зданий, а также шодробную теорию расчета систем отопления и вентиляции. С. Б. Лукашевич был не только выдающимся теоретиком, ко и крупным инженером-лрактиком. В 1885 г. он организовал и возглавил первое !В России «Товарищество .по устройству отопления и вентиляции», успешно конкурировавшее с иностранными фирмами, работавшим в то время в России. Необходимо особо отметить исследования русских техников и гигиенистов по санитарно-гигиенической оценке различных систем отопления и вентиляции. В 1884 г. Российская Академия наук опубликовала работу И. И. Флавицкого, в которой впервые было доказано, что теплоотдача человеческого организма и самочувствие человека зависят не только от темлературы, но также от относительной влажности и скорости движения окружающего воздуха. На этой работе И. И. Флавицкого базируется современное учение об эффективных температурах. Работы русских гигиенистов С. Ф. Бубнова A888) и Ф. Ф. Эрисмана A898) позволили научно обосновать выбор максимально допустимой темлературы .поверхности отопительных тгриборов ,в жилых и общественных зданиях. С. Ф. Бубнов доказал, что сухая перегонка содержащейся в воздухе помещений органической пыли начинается уже при температуре + 70° и что выделяющиеся при этом летучие продукты перегонки вредно влияют на самочувствие и здоровье человека. Исходя из других предпосылок, Ф. Ф. Эрисман показал, что лучистый теплообмен между нагретыми поверхностями и человеческим организмом не вызывает неприятных ощущений лишь в тех случаях, когда температура нагретых поверхностей не превосходит 60°. Известно, что в современных наиболее гигиеничных системах лучистого и панельного отопления,1 которое было впервые предложено и осуществлено также ib России инж. В. А. Яхимо- вичем, температура греющих поверхностей принимается во всех странах, в соответствии с указаниями Ф. Ф. Эрисмана, не выше 60°. Эти достижения .русских ученых и техников уже относятся к периоду, когда Россия прочно встала .на путь капиталистической индустриализации, причем царское правительство предоставляло иностранным фирмам всяческие привилегии в строительстве фабрик и заводов в ущерб национальным интересам. Но даже а таких условиях русские техники продолжали создавать образцовые, зачастую весьма оригинальные отопительные-вентиляционные установки, привлекавшие к себе внимание иностранных специалистов. Русские техники отлично освоили все разновидности систем водяного и парового отопления, в том числе насосновоаяшое и пякуумнпаровое. В конце XIX и особенно в начале XX вв. в России были осуществлены образцовые централизованные системы теплоснабжения от местных юпло-электроблокстанций, как, например, в Одесской окружной больнице A902 г.), в Петербургской детской больнице, в комплексе зданий и цехов Волжского паточного завода (Н. Панизовкина), считавшегося в 1913 г. одним из самых крупных заводов в Европе и др. 1 При лучистом и панельном отоплении нагревательными приборами служат трубчатые регистры или змеевики, которые закладываются на глубину 1,5—-2 см в слой бетона в стенах, потолках или полах отапливаемых помещений.
■ Имелись в дореволюционной России и образцовые для того времени установки промышленной вентиляции, осуществленные по проектам и под руководством русских техников на некоторых фабриках в Москве и Петербурге, а также достойное подражания вентиляционное оборудование в отдельных крупных общественных зданиях, как, например, в петербургском Михайловском театре A909) ил,и в Мариинском театпе A912).> v Естественно, что в отсталой царской России не могло быть условий' для массового и широкого использования всех достижений передовой технической мысли, а потому отмеченные выше образцовые установки отнюдь не характеризуют собой общего состояния отопителыю-вентмля- цианной техники. Правящие круги дворянско-буржуазной знати проявляли исключительную заботу лишь о собственном благополучии и о чисто внешнем, показном благоустройстве крупных городов России совершенно не думая об условиях повседневного труда и быта рабочих и других слоев трудящихся. Когда в 1890 г. Сенат вынес решение о запрещении в городах строительства вредных для населения фабрик, занодов и различных заведений, производящих смрад и нечистоты, то строительство таких заведений было лишь .перенесено из центра в рабочие кварталы городского предместья. В упомянутом и во всех последующих распоряжениях Сената нет никаких указаний о необходимости оборудования фабрично- * заводских зданий соответствующей (вентиляцией. Между тем в газете «Искра» (№ 9 за 1901 г.) можно прочесть, что на фабрике в Богородске, которая, очевидно, не была исключением, «санитарные условия безобразны. . . из-под пола идут удушливые испарения, вентиляция недостаточна; на стенах и потолках — плесень. Всюду стоит пыль непроходимая». Таковы были условия труда рабочих России на рубеже нашего ■столетия. Сохранившиеся вплоть до Октябрьской революции трущобы и густо- заселенные подвалы в рабочих кварталах и на окраинах всех русских городов, «доходные» городские дома с типичной для них отопительной печью с глухим подом ярко характеризуют действительные условия повседневного быта городского населения царской России. Не лучше были условия жизни и.русского крестьянства. Еще в 1907 г. в деревнях Северо-Западного края России значительная часть крестьян (до 10%) ж.ила в «черных» избах, отапливавшихся курными печами, без трубы. По свидетельству современников, замена курной печи на «белую» печь в большинстве губерний ца.рской России произошла главным образом лишь в конце XIX е. П. В. Степанов в 1883 г. дает следующее описание .крестьянской «.черной» избы его времени: «Дым из печи расходится по хате, потом через верхнюю часть дверей выходит из хаты, а через нижнюю часть дверей входит холодный воздух. . . В сильные морозы детям приходится плохо: на полу сидеть холодно, на лавке дым глаза заедает и дышать трудно». По данным Верхшеволжской этнологической экспедиции, крестьяне Краснохолмского района Ярославско-Тверского края жили преимущественно в «черных» избах вплоть до Октябрьской революции. Невольно вспоминается то место из Стословца Геннадия (Изборник Святослава 1076 г.), где сравнивается жилище князя с полуземлянкой рядового славянина: «Подумай о бедных, как сгибаются они, скорчившись над малым огнем, имея большую беду глазам от дыма и согревая лишь руки.. .». 1 Ныне Малый опорный театр и Театр оперы и балета им. С. М. Кирова.-'
К»к много '.поразительно сходного в этом описании быта славянина, Древней Руси X .в. с бытом крестьянина царской России на рубеже XX столетия! § 3. ОТОПЛЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ В СССР Великая Октябрьская социалистическая революция открыла неограниченные возможности для развития всех отраслей народного хозяйства, а также техники, науки и культуры советского народа. Направление и темпы развития отопителыю-вентиляционной техники полностью определились общими задачами социалистического строительства как IB период восстановления, так и в точение всего дальнейшего периода роста и укрепления народного хозяйства Советского Союза. В силу этого техника отопления и вентиляции явилась могучим фактором в про- недении комплекса мероприятий .по созданию наиболее благоприятных условий труда и быта советских граждан. Известно, что .вопросам оздоровления условий труда и быта трудящихся Коммунистическая партия и Советское правительство всегда уделяли исключительно большое внимание. Достаточно вспомнить, что сама национализация городской земли, передача рабочим значительного жилищного фонда за счет квартир высших категорий служащих при предприятиях и буржуазных квартир в городах, специальные ассигнования на жилищное строительство и исключительно низкая оплата жилой площади,--уже в значительном мере способствовали улучшению быта рабочих и всех трудящихся в городах сразу же после великой Октябрьской социалистической революции. Кодекс законов о труде, изданный в декабре 1917 г., внес коренные изменения в условия труда на фабриках и заводах. В августе 1918 г. была создана техническая, а в марте 1919 г. — санитарная инспекция, которые обеспечивали контроль за проведением в жизнь всех постановлений Народного комиссариата труда (НТК). В 1922 г. Народный комиссариат труда издает ряд постановлений, в которых указывается на необходимость устройства рациональной вентиляции в производственных помещениях химической, табачной, спичечной и мыловаренной промышленности. Вскоре это постановление было распространено и на все другие отрасли промышленности. В циркуляре от 25 февраля 1925 г. Народным комиссариатом труда подтверждается, что в числе мероприятий по оздоровлению производственной обстановки одно из главных мест должно занимать устройство рациональной вентиляции. В декабре 1925 г. XIV съезд ВКП(б) принял историческое решение об индустриализации страны. Это решение партии поставило перед работниками отопительно-вен- тиляционной техники новые и ответственные задаад, непосредственно связанные с вопросами проектирования и строительства крупных заводов машиностроения. В конце 1924 г. состоялся Первый всесоюзный съезд по профессиональной гигиене и технике безопасности, на котором были поднедены итоги первых лет эксплуатации систем промышленной вентиляции и намечены основные направления дальнейшего развития этой техники. В том же году вышел из печати первый советский учебник по отоплению и вентиляции для втузов проф. В. М. Чаплина. С 1925 г., кроме Ленинградского института гражданских инженеров, специалистов по санитарной технике начали подготавливать .некоторые другие втузы, в частности Московское высшее техническое училище и Ленинградский политехнический институт. Однако статистика показала, что даже в 1928 г., когда в Советском Союзе насчитывалось уже свыше
70 организаций и контор по проектированию и монтажу отопительно- вентиляционного оборудования, общее число специалистов с высшим и средним образованием, работавших в данной отрасли техники, было менее 250 человек. Это создавало весьма серьезные затруднения как в решении научных проблем, так и в развертывании проектных и монтажных работ по отоплению и вентиляции в соответствии с возрастающими темпами городского и особенно промышленного строительства. Кроме того, в 20-х годах отсмштелыю-вентиляционная техника вынуждена была считаться с острым дефицитом в стране электроэнергии и металла Поэтому значительная часть жилых городских зданий новой постройки еще оборудовалась печным отоплением, а при устройстве водяного отопления последнее осуществлялось с естественной циркуляцией. В зданиях общественного назначения предусматривалось паровое отопление низкого давления, по возможности с самотечным возвратом или с передачей конденсата в котел ручными насосами. Там, где по гигиеническим соображениям в качестве теплоносителя принималось не паровое, а насооное водяное отопление (например, больницы, школы и т. п.), сравнительно часто, кроме электродвигателя, у центробежного насоса предусматривалась дополнительная установка двигателя внутреннего ■сгорания. Аналогичное решение принималось и для теплоснабжения рабочих поселков. В фабрич1но-за(водоких зданиях обычно предусматривалось паровое отопление .низкого или высокого давления. Вентиляция общественных зданий также устраивалась преимущественно с тепловым побуждением и с калориферами из гладких труб. Значительное распространение винтовые и центробежные вентиляторы получили в фабрично-заводском строительстве. Начиная с 1924 г., в установках промышленной .вентиляции трубчатые калориферы стали постепенно вытесняться .пластинчатьг.ми (системы «Отопитель», завода «Кооператор» и др.), а с 1925 г. появились первые пластинчатые отопи- телыю-вентиляционные агрегаты отечественного изготовления. С 1927 г. для очистки воздуха начали применяться центробежные пылеотделите- Л.И-ЦИКЛОНЫ конструкции советских инженеров. Исключительно большое влияние на развитие отопителыю-вентиля- ционной техники оказала комбинированная выработка тепловой и электрической энергии, дающая готовый теплоноситель в виде горячей воды ■или пара для отопителыю-вентиляционного оборудования жилых, общественных, коммунальных и промышленных зданий. Она открыла неограниченные возможности для усовершенствования и максимальной стандартизации этого оборудования, позволила резко сократить в теплофицированных городах печное отопление, резко улучшила санитарно-гигиенические условия быта советских граждан. Первая теплофикационная установка (ТЭЦ) была сооружена в Ленинграде в 1924 г., затем в Москве и других городах страны. Выполнение первого пятилетнего плана индустриализации страны потребовало коренного изменения структуры и методов работы проект- но-'монтаж'ных организаций. Тем'пы и масштабы промышленного и гражданского строительства настоятельно требовали решения ряда научных проблем и максимальной типизации .проектирования систем отопления и вентиляции. В связи с этим в 1929 г. вместо разрозненных мелких контор были организованы специализированные всесоюзные тресты по проектированию и монтажу отопительно-вентиляционного оборудования. Это мероприятие позволило объединить инженерно-технические кадры, наладить обмен опытом и достигнуть согласованных решений основных вопросов проектирования и монтажа систем отопления и вентиляции. Все это способствовало развитию отопительно-вентиляционной техни%и.
В годы первой пятилетки было разработано большое количество комнатных отопительных печей оригинальной конструкции, в том числе печей из крупных блоков,' и проведены конкретные мероприятия по индустриализации строительства печей. Большое значение для развития теплофикации, а следовательно, и центральных систем отопления и вентиляции, имело постановление июньского Пленума ЦК ВКП(б) 1931 г. о строительстве ТЭЦ, после которого были начаты работы по теплофикации Иванова, Ростова-на- Дону, Харькова, Саратова, Казани, Куйбышева, Горького и других городов Советского Союза. Резко повысились темпы работ по теплофикации Москвы и Ленинграда. Характерным для первой пятилетки является переход со стационарного на воздушное отопление производственных помещений значительного объема с применением для этой цели большого числа воздухопр'и- точных агрегатов, работающих как на рециркуляционном, так и на свежем воздухе. Такое решение давало большую экономию металла, снижало первоначальную стоимость отопительного оборудования и в то же время свидетельствовало о возросших возможностях в использовании электроэнергии для отопительно-вентиляционных нужд промышленных предприятий. В городах и, в частности, в Москве получают замет- лое распространение одаютрубно-вертикальные системы водяного отопления, которые до этого времени широко применялись лишь в Ленинграде; получаст всеобщее признание предложенная В. М. Чаплиным схема присоединения систем отопления абонентов к городской теплосети пр<й помощи водоструйного элеватора. Значительные успехи в этот период были достигнуты в области теории и практического освоения устройства аэрации, т. е. организованного и подчиненного воле человека естественного проветривания промышленных цехов; начато опытное изучение воздушной завесы A929) и разработка вопросов проектирования и расчета воздушных душей A931). С 1930 г. была развернута исследовательская работа по выявлению новых, более эффективных методов пылеочпетки и, в частности, работа по улучшению конструкции центробежных пылеотделителей циклонов. Необходимо отметить, что в течение первой пятилетки на вентиляцию промышленных предприятий было 'израсходовано свыше 30% от общих затрат на охрану труда и технику безопасности. Накопленный в течение первой пятилетки опыт проектирования и монтажа отопительно-вентиляционных установок, значительный рост новых квалифицированных кадров, создание отечественной производственной базы, а также непрерывное увеличение объема и резкое повышение темпов нового промышленного и гражданского строительства, специфичность решения отдельных вопросов отопления и вентиляции привели к необходимости разделения проектных и монтажных организаций. Это дало возможность специализированным проектным организациям уделить во второй пятилетке значительное внимание не только вопросам типизации проектов, но и решению ряда научных проблем отопительно-вентиляционной техники. В свою очередь монтажные организации получили возможность сосредоточить все взимание на правильной организации работ, на механизации производственных процессов путем постепенного отделения всех заготовительных операций от операций по сборке оборудования на объекте. Такой переход к индустриальным методам монтажа принял массовый характер после постановления СНК СССР от 11 февраля .' Описание и чертежи печей, предложенных до 1932 г., даны в книге А. П. Труха- чевского «Новейшие типы местных печей отопления», ОНТИ, 1933.
1936 г. «Об улучшении строительного дела и удешевлении строитёл ства». ^ В годы второй пятилетки Советский Союз начал производить приборы и установки, позволяющие создавать и автоматически поддерживать в помещении определенные, наиболее благоприятные параметчы (кондиции) воздуха, т. е. температуру, относительную влажность и чистоту воздушной среды независимо от изменения параметров наружного воздуха. В это время в СССР была создана первая научно-исследовательская лаборатория по кондиционированию воздуха (рис. 32) а также проведены капитальные работы по теоретическому и лабораторному исследованию однотрубных систем водяного отопления, в результате которых были разработаны новые оригинальные методы расчета и уточнена область применения этих систем. Рис. 32. Общий вид кондиционера (лаборатория Ленинградского института охраны труда) Одновременно с этим ряд научных организаций в широком масштабе проводил 'исследования по аэрации промышленных зданий. Рассмотрению этой проблемы были посвящены Всесоюзное производственно-техническое совещание A935) и научная сессия Института охраны труда A936). В 1937 г. .вышла из печати типовая инструкция по управлению аэрацией промышленных зданий (ЦБС Главстройпрома). Многолетние экспериментальные и теоретические исследования советских специалистов в области аэродинамики завершаются опубликованием в 1936 г. общих теоретических основ свободной струи с их приложением к технике вентиляции. Исключительно большое значение имели научно-исследовательские работы, проведенные в различных отраслях отопительно-вентиляцион- ной техники в годы третьей пятилетки. В это время были опубликованы результыты обширных лабораторных исследований .по аэрации промышленных зданий; разработан •новый метод борьбы с избыточным теплом при помощи так называемого «воздушного оазиса»; достигнуты существенные успехи в решении вопросов очистки воздуха от пыли и разработке новых оригинальных конструкций центробежных и осевых вентиляторов (типа ЦЛГИ); предложено несколько вариантов оригинальных систем центрального отопления; проведены с необычайно широким размахом и большой тщательностью лабораторные исследования нескольких лес'ятков комнатных отопительных печей. Теория моделиро-
вания, разработанная акад. М. В. Кирпичевым и его учениками, прочно вошла в повседневную практику научных исследований самых различных вопросов техники отопления и вентиляции. Колоссальный объем работ по отопительно-вентиляционному и са- нитарно-техническому оборудованию вызвал необходимость создания в 1939 г. специального главного управления — «Главсантехника». В третьей пятилетке отечественные автоматически управляемые установки по кондиционированию воздуха уже получили практическое применение на фабриках и заводах, в общественных зданиях, а также на водном и железнодорожном транспорте. Советская отопительно-вентиляционная техника продолжала развиваться даже в тяжелые годы Великой Отечественной войны и оказала существенную помощь в создании нормальных условий труда в новых промышленных центрах и рабочих поселках военного времени на Волге, Урале и в Сибири. О размахе работ по отоплению и вентиляции .в этот период можно судить по тому, что в 1944 г. протяженность тепловых сетей по сравнению с 1940 г. .выросла на 41, а к 1946 г. — на 50% при увеличении отпуска тепла на 40%. Из достижений отопительно-вентиля- ционной техники этого периода следует отметить: разработку и практическое освоение нового, весьма эффективного способа отопления помещений значительного объема путем сосредоточенной подачи больших масс нагретого воздуха с торцовой стороны отапливаемого помещения; георетическое обоснование ударно-отражательного способа очистки воздуха от пыли и освоения так называемого .инерционного пылеотдели- - теля; разработку ряда новых конструкций незадуваемых фонарей для аэрации промышленных одно- и многоп.ролетных цехов; разработку комбинированных одно-двухтрубных систем водяного отопления и, наконец, завершение научно обоснованной теории расчета печного отопления жилый зданий с учетом амплитуды колебания температуры отапливае; мых помещений. В послевоенный 'период планом восстановления и развития народного хозяйства СССР на 1946—1950 гг. предусматривались огромные работы по восстановлению разрушенных и строительству новых фабрик и заводов, городов и рабочих поселков. Задачи, поставленные этим планом перед проектными и монтажными организациями, могли быть успешно решены лишь при условии максимальной типизации и стандартизации отопительно-.вентиляционного оборудования, при максимальной индустриализации заготовительных и монтажных работ. Этим объясняется внедрение в практику поточно-скоростных методов монтажа, переход на механизированный способ заготовки крупных узлов оборудования в центральных заготовительных мастерских, оснащенных соответствующими механизмами ,и машинами для обработки листовой стали и труб. Исключительно большое влияние не только на общее улучшение быта советских граждан, но и на увеличение объема работ по центральному отоплению и .вентиляции оказало бурное развитие .в послевоенной пятилетке газовой промышленности. Во многих городах газ нашел широкое применение в качестве источника тепла для бытового горячего водоснабжения. Он стал применяться в качестве топлива в местных и районных отопительных котельных, а в некоторых случаях и на ТЭЦ. Газ прочно вошел также в быт трудящихся. Работа научно-исследовательских и проектных организаций в период 1948—1950 гг. была направлена на рационализацию известных ранее и создание новых, более эффективных, но в тоже время более экономичных систем отопления и вентиляции. В этом отношении были достиг
нуты определенные успехи, чему в значительной мере способствовал обмен опытом между, ведущими проектными и монтажными организациями на Московской научно-технической конференции, а также на совещаниях по промышленной вентиляции A950). В этот период продолжались интенсивные лабораторные исследования по вопросам аэрации промышленных зданий с продувкой моделей этих зданий в аэродинамической трубе. Кроме того, были выявлены наиболее простые и надежные конструкции механизмов для открывания фрамуг в аэрируемых зданиях. Широко поставленные теоретические и экспериментальные исследования позволили выявить исходные данные для проектирования не только воздушного отопления, но и вентиляции одно- и многопролетных цехов при сосредоточенной подаче в цех больших объемов воздуха, а также конкретизировать гигиенические и технико-экономические показатели этого нового способа воздушного отопления и вентиляции промышленных зданий. Одновременно были разработаны и освоены промышленностью оригинальные конструкции укрупненных воздухоприточных агрегатов производительностью 50 тыс. л£3 и более воздуха в час. В области .пылеочистюи нашли широкое применение инерционные пылеотделители 'и пылеосадочные камеры лабиринтного типа МИОТ, а также системы гидрообеспыл.ивания, с успехом примененные на ряде заводов, на 85% снизившие эксплуатационные расходы по сравнению с обычными аспи'рационными системами вентиляции. К концу этой пятилетки было освоено заводское изготовление новых тлпов нагревательных приборов-радиаторов («Москва», «Лор», «Гигиенический») и приборов-конвекторов. Существенным изменениям подверглась и техника печного отопления малоэтажных зданий, строительство которых по пятилетнему плану должно было обеспечить получение до 60 млн. м2 жилой площади. Необходимо, однако, подчеркнуть, что при строительстве рабочих поселков даже двухэтажные жилые здания оборудовались не печным, а водяным отоплением от общей для поселка котельной или, чаще всего, от заводской теплосети. Разработанные некоторыми организациями для малоэтажных зданий варианты водяного и воздушного отопления с местными генераторами тепла не получили распространения. Директивами XIX съезда КПСС по пятилетнему плану на 1951 — 1955 гг. был предусмотрен дальнейший подъем всех отраслей народного хозяйства, рост материального благосостояния и культурного уровня народа. По сравнению с предшествующей пятилеткой капитальное строительство промышленных зданий, а также жилищное строительство увеличилось в два раза, строительство городских и сельских школ— на 70%, капиталовложения на развитие сети здравоохранения, научных и культурно-просветительных учреждений—на 50%. Перед строительными организациями, включая сюда и организации по проектированию и монтажу отопительно-вентиляционного оборудования, были поставлены конкретные задачи в области повышения качества проектов и смет, снижения стоимости проектных работ за счет широкого внедрения типового проектирования, снижения стоимости строительства при одновременном повышении производительности труда за счет широкого внедрения индустриальных методов строительства и перехода к комплексной механизации всех видов работ на стройплощадке. Претворяя в жизнь директивы XIX съезда КПСС, научно-исследовательские, проектные и производственные организации освоили строительство промышленных и гражданских зданий из крупных панелей и крупмых блоков.
Такие совершенно новые конструктивные приемы, открывающие широкие возможности для индустриализации строительства и для резкого сокращения сроков строительных работ, требовали принципиально новых решений « в области отопителыю-вентиляционной техники! Начало в решении этой проблемы можно видеть в научно-исследовательских работах н в первых опытных устройствах систем панельного отопления в ряде новых жилых зданий и в устройствах систем лучистого отопления, в частности лучистого отопления нагретым воздухом. Эти системы отопления непосредственно связаны с конструктивными элементами самого здания, что уже в некоторой мере облегчает внедрение индустриальных методов строительства. Более удачное решение с точки зрения комплексной механизации и индустриализации работ получили вопросы вентиляции жилых и общественных зданий и крупноблоч- него и панелыно-бескаркасного строительства. Значительное развитие в этот период получили также установки по кондиционированию воздуха не только в промышленных, но и в крупных общественных зданиях. В качестве примера можно указать на полностью автоматизированное отопителыю-вентиля- ционное оборудование новой текстильной фабрики в Бар- ■науле и на установки по кондиционированию воздуха в ряде крупных помещений Московского университета им. Ломоносова. В результате тщательно поставленных лабораторных исследований внесены существенные коррективы в значения коэффициентов теплопередачи inarpe- лвательных приборов, уточнены значения коэффициентов трения в трубах, получены новые данные о потерях давления в тройниках и крестовинах систем отопления, значительно дополнены исследования по однотрубным системам водяного отопления, углублена разработка вопросов по технико-экономическому анализу различных систем водяного отопления, а также по эксплуатации этих систем. Этим вопросам, имеющим больше практическое значение, были посвящены специальные конференции в Москве A954) и Ленинграде A955). В области промышленной вентиляции основное .внимание было направлено на изучение закономерностей распространения температур, газовых концентраций и воздушных потоков в производственных помещениях под влиянием механического и теплового воздействия технологического оборудования и производственных процессов. Знание этих закономерностей позволяет научно обосновать и улучшить приемы борьбы с производственными вредностями средств вентиляции. Анализ комплексного влияния перечисленных факторов на состояние коздушной среды .в рабочей зоне производственных помещений выполнялся в основном экспериментальным .путем на существующих зданиях и геометрически подобных мм моделях (>рис. 33). Рис. 33. Схема воздушных потоков в модели промышленного цеха при естественном воздухообмене под действием теплового напора (Московский институт охраны труда)
Значительное внимание было уделено также вопросам проектирования и расчета систем вентиляции и отопления производственных помещений и цехов по отдельным видам п-ромышлености, включая и выявление расчетных величин вредных выделений. Большое влияние на развитие отопительно-венгиляционной техники оказали новые Строительные .нормы и правила, утвержденные Советом- Министров СССР и введенные в действие с января 1955 г., в которых отражены достижения нашей науки и техники в области отопления и вентиляции. Претворяя в жизнь исторические решения XX съезда .и декабрьского A956) Пленума ЦК КПСС, советская отопительно-вентиляционная техника достигла значительных успехов в освоении новых индустриальных методов производства работ в условиях резкого увеличения объема промышленного и особенно жилищного строительства. В период между XX и XXI съездами КПСС объем работы по отопительному и вентиляционному оборудованию новых строительных объектов возрос в 1958 г. больше чем в 1,5 раза по сравнению с 1955 г. Направление и темпы дальнейшего развития науки и техники отопления и вентиляции определяются семилетним планом развитая народного хозяйства СССР на 1959—1965 гг. За это семилетие выпуск отопительно-вентиляционного оборудования (радиаторов, котлов, вентиляторов, отопительно-вентиляционных агрегатов и до.) увеличится 'По сравнению с 1958 г. .в 2—3 раза, а производство кондиционеров воздуха, оснащенных новейшей автоматикой, увеличится более чем в 15 раз. Исключительно высокие темпы развития газовой промышленности и электрификации страны создают особо благоприятные условия лля использования в ближайшие годы в промышленном и сельскохозяйствен-- ном строительстве, а также в некоторых общественно-коммунальных зданиях весьма эффективных систем отопления илфракрасным излучением с применением для этой цели специальных газовых или электрических отражателей. К 1965 г. природный газ не только с избытком удовлетворит бытовые нужды населения, но в значительной мере вытеснит более дорогое твердое и жидкое топливо, в частности для теплоснабжения городов и промышленных центров. Успешному выполнению величественного плана текущей семилетки способствует проведенная в СССР коренная перестройка управления промышленностью и строительством; резкое повышение теоретической и практической подготовки квалифицированных рабочих, инженеров и техников путем приближения средней и высшей школы в жизни; воодушевление и патриотический подъем, вызванные у советских людей историческими решениями XXII съезда КПСС. ЛИТЕРАТУРА Абрамов Н. Н., Расчет водопроводных сетей, Госстройиэдат, 1952. А з е р ь е р С. X., Исследование работы вертикальных цилиндрических отстойников, ОНТИ, 1933. В и т р у в и и. Об архитектуре. Десять кинг, перев., ред. и введение А. В, Мишу- лина, 1936 Иванов В. Ф., Шнфрии С. М., Белов Н. Н., Семенов К. С Шиго- р и и Г Г., и др.- Канализация населенных мест. Главная редакция строительной л тературы, М.—Л., 1935. История культуры Древней Руси, изд. АН СССР, т. I, 1948; т. II, 1951. М о ш к о в, Kvoc водостоков, читанный в институте гражданских инженеро в 1883—18&4 гг., Спб.. 1884. ■ Ш
Орлов А. И., Русская отопительно-вентиляциоиная техника (с подробной библиографией), Госстройиздат, М., 1950. По следам древних культур. Гос. изд-во культ-просвет, л-ры М., 1954. Степанов П. В., Устройство комнатных печей, Спб. 1883. Тимоиов В. Е., Водоснабжение и водостоки, Спб., 1904. Тр у х а ч евск ий А. П., Новейшие типы местных печей отопления, ОНТИ ■ 1933. Фальковский Н. И., История водоснабжения в России, изд. Мин. коммуи хоз., М., 1947. Федоров Н. Ф., Новые исследования и гидравлические расчеты канализационных сетей, Госстройиздат, 1956. Ш и ф р и н С. М., Современные способы механической очистки сточных вод, Госстройиздат, 1956. .Water Works Engineering', 1954, № 5, v. 107. СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ Л К X—Академия коммунального хозяйства РСФСР им. К- Д. Памфилова. ВИАМ—Всесоюзный институт авиационных материалов. ВНИИГС— Всесоюзный научно-исследовательский институт гидротехнических и са- нитарно-технических работ. ВНИТО — Всесоюзное научное инженерно-техническое общество строителей. ВОДГЕО— Всесоюзный научно-исследовательский институт водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии. ВСНХ— Высший Совет Народного Хозяйства. ГИС— Государственный институт гражданских и промышленных сооружений. ГИПРОТИС— Государственный институт типового проектирования и технических исследований. ГОСТ—Государственный общесоюзный стандарт. ГСПИ—Государственный союзный проектный институт. Vl-119-67— Инструкция по защите от гниений, поражения дереворазрушаютими насекомыми и возгорания деревянных элементов, 1956. СН-Ю-57— Инструкция по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций, 1957. ИСП-101-51 — Инструкция по проектированию клееных деревянных конструкций.. КТИС—Всесоюзная контора типового проектирования и технических исследований. МГУ — Московский государственный университет. Мосочиствод— Трест по очистке сточных вод Управления Водоканал Мосгорисполкома. ЛИСИ Ленинградский инженерно-строительный институт. ' "; МИСИ — Московский инженерно-строительный институт. . ;: МСПТИ---Министерство строительства предприятий тяжелой индустрии. НИ ГРЭС— Нижегородская районная электростанция. НИИ-200 - Научно-исследовательский институт по строительству. ..-■■■ НИИЖБ— Научно-исследовательский институт бетона и железобетона Академии строительства и архитектуры СССР. ИиТУ-122-56— Нормы и технические условия по проектированию деревянных конструкций. СНиП— Строительные нормы и правила. ОСТ— Общесоюзный стандарт. ■ ТП-101-54—Технические правила экономии расходования металла, леса, цемента в строительстве. ТУ—■ Технические условия. ; :- . У-25-41 — Указания по проектированию и применению деревянных конструкций в условиях военного времени. У-108-55— Указания по проектированию деревянных временных зданий и сооружений. ЦАГИ— Центральный аэрогидродинамический институт. ИНИИС МГТС- - Центральный научно-исследовательский институт Министерства путей. • '■ сообщения. . ... ЦНИПС—Центральный, иаучяо-исследовательский институт промышленных сооружений. ЦНИИСК—Центральный научно-исследовательский институт строительных конструкций при Академии строительства и архитектуры СССР. ЮЖНИИ — Южный научно-исследовательский институт.
ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие 3 Раздел I ИСТОРИЯ СТРОИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ С ДРЕВНЕЙШИХ ВРЕМЕН ДО НАЧАЛА XVIII ВЕКА Глава первая. Строительная техника первобытного человека .... 5 § I. Постройки первобытного человека • 6 Глава вторая. Строительное дело в странах Древнего Востока и Америки 10 § 1. Древнейшие памятники первобытной земледельческой культуры Средней Азии — § 2. Строительная техника в Древнем Египте 13 § 3. Строительная техника в Вавилонии и Ассирии . . . 21 § 4. Строительная техника Хсттии ... 28 § 5. Строительная техника Индии 31 § 6. Строительная техника Китая 40 § 7. Строительная техника Древней Персии и Финнкии . ... 55 § 8. Строительная техника Америки 58 § 9. Строительная техника Древней Греции и Рима 60 Глава третья. Строительная техника в странах Западной и Центральной Европы и в России со времени раннего средневековья до начала XV11I века 79 § 1. Строительная техника в странах Западной и Центральной Европы в X—XIV веках — § 2. Строительная техника на Руси с древнейших времен до XV века . . 90 § 3. Строительная техника в странах Западной и Центральной Европы в XV—XVII веках 100 § 4. Строительная техника на Руси в XV—XVII веках . . . • 109 Литература. 126 Раздел И РАЗВИТИЕ СТРОИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ Глава первая. Земляные работы на строительстве дорог и каналов . . 129 Глава вторая. Земляные работы на железнодорожном строительстве , 142 Глава третья. Распределение земляных масс ■ ■ 148 Глава четвертая. Развитие техники подземного строительства . . . 153 Глава пятая. Развитие техники производства земляных работ в XX веке . 160 Литература 172 Раздел III РАЗВИТИЕ ФУНДАМЕНТОСТРОЕНИЯ Глава первая. Фуидаментостроение с древнейших времен до начала XVIII века 176 § I. Древнейшие фундаменты • § 2. Свайные поселения - 182 § 3. Детали устройства фундаментов 183 § 4. Об осадках - 188
Глава вторая. Фундаментостроение от начала XVIII века до наших дней 190 § 1. Начало периода — § 2. Разведка и оценка грунтов 192 § 3. Теория фуидаментостроения 193 § 4. Устройство котлованов 195 § 5. Опускные колодцы и кессоны .... . . 196 § 6. Свапные основания ... 200 § 7. Работы на местности, покрытой водой 203 Глава третья. Особенности фундаментостроения в СССР . . 207 § 1. Развитие теории и создание руководящих документов .... 208 § 2. Конструкции и типы фундаментов 209 § 3. Особые технические приемы 212 Литература 216 Раздел IV РАЗВИТИЕ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ С НАЧАЛА XV111 ВЕКА Глава первая. Развитие деревянных конструкций в XVIII веке . . . 220 Главая вторая. Развитие деревянных конструкций в XIX веке . . . 233 Глава третья. Развитие деревянных конструкций с конца XIX века до первой мировой войны 245 Глава четвертая. Развитие деревянных конструкций после первой мировой войны 252 Литература 271 Раздел V РАЗВИТИИ. КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ С НАЧАЛА XV111 ВЕКА Глава первая. Развитие каменных конструкций в XVIII веке . ". . . 273. § 1. Каменное строительство в России в первой половине XVIII века . . 275 § 2. Производство материалов и организация каменных работ . . . 281 Глава вторая. Каменное строительство в России во второй половине XV111 и XIX веках 287 Глава третья. Начало массового применения армокамениых конструкций и методы их расчета 291 § 1. Дальнейшее совершенствование каменных конструкций и методов их расчета ... 295 Глава четвертая. Современное развитие каменных конструкций . . . 301 Литература 306 Раздел VI РАЗВИТИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ Глава первая. Развитие металлических конструкций с XVIII до середины XIX века 310 § 1. Строительные конструкции из чугуна и из чугуна и железа ... — § 2. Конструкции из ковкого железа 319 Глава вторая. Развитие металлических конструкций со второй половины XIX века до первой мировой войны 330 § 1. Конструкции гражданского и промышленного назначения из железа и стали . ... 332 § 2. Изобретение электросварки 352 Глава третья. Развитие металлических конструкций после первой мировой войны . 354 § I. Металлические конструкции за рубежом . § 2. Металлические конструкции в СССР 369 § 3. Развитие металлических конструкций промышленного назначения . 370 § 4. Развитие металлических конструкций гражданского назначения . 382 § 5. Расчет конструкций по предельным состояниям 394 Литература 396 Раздел VII РАЗВИТИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ Глава первая. Возникновение железобетонных конструкций ... 397 Глава вторая. Развитие железобетона в дореволюционной России . . 402 Глава трет ь'я. Развитие железобетона в СССР и за рубежом от Октябрьской революции до второй мировой войны - .... 412
Глава четвертая. Развитие железобетона после второй мировой войны . 433 Глава пятая. Состояние строительства из сборного и предварительно напряженного железобетона в СССР к началу семилетия 1959—1965 гг. 455 Литература 464 Раздел VIII РАЗВИТИЕ ОТДЕЛОЧНОЙ ТЕХНИКИ Глава первая. Отделочная техника с древнейших времен до начала XX века 465 § 1. Отделочная техника в Киевской Руси 467 § 2. Старинные отделочные покровы и" способы нх выполнения . . 469 § 3. Отделочная техника на Руси в XIII—XIV веках . . . 474 § 4. Отделочная техника в Московском государстве в XV-—XVII веках . 475 § 5. Отделочная техника в России в XVIII—XIX веках 481 Глава вторая. Развитие техники и современные методы отделочных работ 486 Литература 492 Раздел IX РАЗВИТИЕ САНИТАРНОЙ ТЕХНИКИ Глава первая. Водоснабжение и канализация 493 § 1. Водопроводные и канализационные сооружения Древнего Востока — § 2. Водопроводные и канализационные сооружения Древней Греции и Рима 497 § 3. Водоснабжение и канализация в средние века .... 503 § 4. Водоснабжение и канализация в XVIII и начале XX веков . . . 506 § 5. Водоснабжение и канализация в СССР 510 Глава вторая. Техника отопления и вентиляции 534 § 1. Отопление и вентиляция с древнейших времен до XVIII века . . 534 § 2. Отопление н вентиляция с конца XVIII до начала XX веков . . . 540 § 3. Отопление и вентиляция в СССР 549 Литература 556 Список сокращении 557 Под общей редакцией д-ра техн. наук проф. В. Ф. Иванова ИСТОРИЯ СТРОИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ ;■ 1'осстройизОаг Ленинградское отделение Ленинград, пл. Островского, 6 ■ Редактор издательства инж. И. Ф. Старовойтов Технический редактор Е. А. П у л ь к и и а Корректоры И. К. С в е р ч к о в а, В. В. С и л и и Сдано в набор 27/1 1962 г. Подписано к печати 10IX 1962 г. М-31574. Бумага 70XI081;,,. бум. л. 17.5. усл. нем. л. .17.95 A7,03 уч.-изд. л.). Тираж 12000 экз. ■ Изд. № 182Л. Зак. 80. Цеиа в переплете 1 р. 8A к. .. ^ с , Типография № 11 Управления полиграфической промышленности Ленсовиархоза Ленинград, ул. Марата. 58 '"
ОПЕЧАТКИ Страница 283 320 328 328 332 335 400 407 4(Ю 49-1 515 521 528 МО Строка 5 сверху 1 сверху 1 сверху 13 снизу E снизу 7 снизу 9 снизу d сверху 3 сверху 23 снизу 3 снизу 4 сверху 3 снизу 5 п fi сверху Напечатано см. рис. 86 домов Булонь 7 62x1,27 мм 7,62X1,27 мм рис. 14, ж на высоту шести Мг "б — г Жидкевич • оставлялись воды начаты 347 переходной, даже сточных вод и населенных меа Следует читать см. рис. 85 домов города Булонь 7,62X1,27 см 7,62X1,27 см рис. 14, б иа высоту тридцати трех Мх об - . - ■■ •MIp Житкевич составлялись вода закончены 1347 переходной и сточных вол населенных мест Зек. I