Высотные здания Москвы - Н. Кулешов

Но такое решение неминуемо замедлило бы темпы строительства: работы удлинились бы не менее чем на год. И поэтому строители стали изыскивать способ, который позволил бы им возвести высотный корпус одновременно с подземным вестибюлем метрополитена. Такой способ и был найден - способ замораживания грунтов, давно и хорошо освоенный строителями московского метрополитена.

Вот сущность этого способа. В водонасыщенном грунте закладываются глубокие скважины, в которые из специальной холодильной установки по трубам нагнетается холодильный или, вернее, морозильный рассол. Очень скоро на трубах появляется изморозь, потом наледь, а затем «мороз», который постепенно распространяясь в толщу грунта, замораживает грунтовые воды и превращает самые жидкие плывуны в прочный оледенелый массив.

Эта холодильная установка создавала вокруг котлована высотного здания на Лермонтовской площади подземный защитный ледяной пояс.

Жарким летом 1950 года москвичи.могли наблюдать на строительной площадке у Красных ворот необыкновенную картину. На самой бровке котлована, у которого вертикальные отвесные стенки глубиной в 23 метра не были абсолютно ничем раскреплены, возвышался, высотный корпус, уже возведенный на высоту 80 метров. Никто на площадке не опасался, что нераскрепленные отвесные стенки котлована обрушатся и вслед за ними рухнут конструкции высотного здания: заложенные на площадке холодильные скважины заморозили плывунные грунты и образовали из них мощную ледовую толщу, послужившую надежным ограждением площадки и позволившую строителям уверенно вести работы одновременно по подземному вестибюлю метрополитена и по высотному зданию. Промороженные, оледенелые отвесные стенки котлована были тверды, как камень.

Однако «чудо» заключалось отнюдь не только в том, что заледенелый грунт не таял на солнцепеке, а смелость строителей заключалась не в том, что они решились возводить корпус на самой кромке грунта, еще недавно бывшего текучей плывунной жижей. Истинное «чудо» инженерного искусства заключалось в том, что конструкции высотного здания намеренно возводились с… наклоном перекосом.

Чем же объяснить такое, казалось бы, явное нарушение элементарного строительного закона, предписывающего, чтобы здание при всех условиях возводилось вертикально, без малейшего наклона?

Дело в том, что замороженный ледяной грунт, как по законам физики и полагается всякому замороженному телу, вспучивается. Строителям с самого1 начала было ясно, что грунт, замороженный в непосредственной близости к основанию высотного здания, так же неминуемо вспучится, и если на таком вспученном грунте высотное здание будет возведено строго вертикально, то в последующем, когда грунт оттает и пучение ликвидируется, вся конструкция корпуса наклонится в сторону и здание останется кособоким.

Сложные и точные расчеты подсказали проектировщикам величину этого смещения и угол возможного наклона здания. После этого было решено не дожидаться, когда оттаявший грунт перекосит здание, а самим нарочито, умышленно возвести на заледенелом грунте здание, придав ему определенный, заранее вычисленный наклон. Строители предвидели, что в последующем, когда работы будут закончены, размороженный грунт растает, а пучение само собой ликвидируется, - конструкции, возведенные с наклоном, должны будут сами выпрямиться и занять свое, предусмотренное проектом, строго вертикальное положение.

Так оно и произошло.

Одновременно были развернуты работы в глубине котлована - по сооружению подземного вестибюля метрополитена и наверху, на вспученном оледенелом основании, - по монтажу конструкций высотного здания. Эти конструкции устанавливались с наклоном, направленным в одну сторону.

Когда основные работы по подземному вестибюлю метрополитена были закончены, по трубам и скважинам замораживающей системы был пущен рассол, подогретый паром. Грунт оттаивал, пучение ликвидировалось, и высотное здание, оседая в сторону, обратную первоначально приданному наклону, постепенно выпрямлялось и, в конце концов, выпрямилось. Сейчас точнейшие геодезические приборы не смогли бы обнаружить в замечательном здании у Красных ворот малейшего отклонения от вертикали.

Эта беспримерная по инженерной смелости и тонкости работа вошла в историю строительной техники,- как одно из самых замечательных достижений советских строителей, яркое проявление их творческой самобытности.

К тому, что сказано об основаниях и фундаментах, следует лишь добавить, что научные работники, вооруженные точнейшими измерительными приборами, ведут сейчас постоянное и неослабное наблюдение за всеми высотными зданиями. Эти наблюдения показывают, что все здания оседают именно так, как это было вычислено при проектировании. Если в некоторых случаях имеется расхождение между вычисленной и фактической осадкой, то и оно идет «в пользу» проектировщика: фактические осадки оказались меньше вычисленных в проекте. Инженерные расчеты советских проектировщиков позволили заранее определить и с точностью до 2 - 3 миллиметров «назначить» зданиям, весящим сотни тысяч тонн, осадки, составляющие не более 40 миллиметров.

ОСТОВ ИЗ МЕТАЛЛА И БЕТОНА

Перейдем к описанию важнейшей наземной конструкции, играющей самую ответственную роль в общей инженерной схеме высотного здания. Речь идет о каркасе, назначение которого обычно сравнивают с назначением костного скелета в организме животного. Такое сравнение вполне справедливо, но, как мы увидим, в высотном здании каркас призван не только служить скелетом для «мяса» здания, но и выполнять другие серьезные функции.

Для того чтобы яснее представить себе роль каркаса вообще и особенно его роль в высотном здании, расскажем о назначении так называемых несущих конструкций здания.

Всем хорошо известно, что главным элементом любого дома являются стены. Они несут на себе нагрузку этажей, крыши, лестниц и они же являются ограждением, защищающим проживающих в доме людей от неблагоприятных атмосферных условий.

Присмотревшись к построенным в старину большим домам, мы заметим, что их стены, выложенные из кирпича, отличаются большой толщиной. Стоит, например, дом высотой в три-четыре этажа, нагрузка от этих этажей, казалось бы, не так уж велика, а в то же время толщина стен доходит чуть ли не до метра.

Что заставляло строителей придавать стенам такую толщину?

Конечно, в первую очередь - необходимость воспринимать вес всех конструкций и эксплуатационных нагрузок: на каждый участок стены давит вес вышележащих участков стен, а также вес балок, передающих тяжесть всего, что находится внутри здания - перегородок, мебели, людей и т. д. Опасаясь, что эти нагрузки не всегда могут быть точно заранее предусмотрены, в старину строитель для перестраховки назначал толщину стен заведомо преувеличенной, с запасом.

Дело, однако, не только в нагрузках. Чрезмерная толщина стен назначалась строителем также из соображений теплоограждения здания, причем очень часто он определял толщину стен, заботясь именно о том, чтобы они не пропускали в здание холода и удерживали тепло внутри помещений.

Даже в сравнительно недавнее время стены невысоких, двух-трехэтажных зданий обычно выкладывались толщиной в 2,5 - 3 кирпича. При такой толщине стены свободно могли бы вынести нагрузку значительно большего количества этажей, но чрезмерная толщина им придавалась исключительно из соображений тепло-ограждения. Объясняется это тем, что прочность кирпича достаточно велика, а его теплозащитные свойства не очень высоки. Поэтому-то в кирпичных зданиях несущая способность стен, т. е. их прочность, оставалась неиспользованной, а стало быть, и экономически неоправданной.

С развитием строительного искусства строители пришли к