Высотные здания Москвы - Н. Кулешов
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
[1 Двутавровым называется сечение, составленное из стенки с двумя полками - верхней и нижней. По виду оно напоминает букву «Н».]
Конструкции металлических каркасов наших высотных зданий одеты в бетон. Значение этого мероприятия огромно прежде всего с противопожарной точки зрения. Известно, что металл, будучи сам по себе прекрасным строительным материалом, в то же время с точки зрения пожарной устойчивости является далеко1 не идеальным. Под влиянием высоких «пожарных» температур он сильно деформируется, и, как показывают опыты, здания при пожарах часто разрушаются не столько оттого, что они сгорают, сколько потому, что несущие металлические конструкции под действием огня размягчаются и, очень скоро оказываясь неспособными нести нагрузки, рушатся. В этом отношении даже дерево, как это ни покажется странным, является лучшим материалом, чем металл: объятая пламенем деревянная балка не рушится значительно дольше, чем металлическая.
Чтобы уберечь металлические конструкции высотных зданий от пагубного действия пожара и одновременно также от коррозии (ржавления), их одевают в бетон. Металл конструкций оказывается как бы целиком утопленным в массе бетона, и сечение любой конструкции каркаса получается составным: внутреннее ядро металлическое, а все тело бетонное.
Ряд советских конструкторов - К. К. Антонов, А. П. Васильев, Л. М. Гохман и другие решили использовать особенность этого строения, во-первых, для экономии металла, а во-вторых, для придания конструкции каркаса повышенной жесткости. Работы, проведенные в этой области, нашли уже практическое применение на строительстве большей части высотных зданий (Смоленская площадь, Котельническая набережная, Красные ворота, площадь Восстания) и являются значительным достижением оригинального советского инженерно-конструкторского творчества. В строительную технику это нововведение вошло под названием «жесткого» или «несущего» армирования, сущность которого мы проиллюстрируем на простейшем примере.
Представим себе, что нам нужно поставить две металлические стойки, на которые концами опирается балка, несущая определенную нагрузку. Зная величину этой нагрузки, любому технику нетрудно рассчитать, какой толщины или, как говорят, какого сечения должны быть металлические стойки, чтобы выдержать эту нагрузку.
Представим себе также, что в силу каких-либо соображений, например архитектурных, металлические стойки пришлось бы облицевать бетоном или обложить кирпичом. Такая обетонировка или обкладка, естественно, увеличит общее сечение стойки, и нетрудно простейшим расчетом убедиться в том, что стойка увеличенного сечения сможет выдержать нагрузку уже значительно большую, чем первоначально, когда она была сделана только из металла.
Действительно, хотя обкладка металлических стоек применена только по архитектурным соображениям, она в то же время принимает на себя часть нагрузки и заставляет работать не только1 металл, но и все сечение стойки. Стало быть, первоначальное сечение металлической стойки было назначено с излишним, ненужным запасом, и если бы проектировщик предварительно учел совместную работу металла и обкладки, то мог бы поставить металлическую стойку значительно меньшей толщины и сэкономить на этом изрядное количество металла.
Это соображение положено и в основу жесткого армирования каркаса ряда наших высотных зданий.
Будучи прочным, добротным материалом, бетон принимает на себя большую часть нагрузки и, помогая металлу, значительно разгружает его. Значит, проектируя несущий каркас в виде металлических обетонированных конструкций, проектировщик имеет право учитывать работу всего сечения - и металла, и бетона.
Так именно и делают советские проектировщики, определяя сечения конструкций каркаса высотного здания. Они рассчитывают, что металлическая основа каркаса должна выдержать не будущие эксплуатационные нагрузки, а только производственные, или, как их называют, монтажные. Металлические конструкции должны быть прочными и устойчивыми, чтобы не согнуться под собственной тяжестью, выдержать вес подвешиваемой к ним опалубки, устанавливаемых во время работы кранов и т. д.
Но поскольку все эти нагрузки, возможные лишь во время строительных работ, значительно меньше будущих постоянных эксплуатационных нагрузок, постольку и сечения металлических конструкций - колонн, прогонов и балок - подбираются значительно меньшими. Металл расходуется экономичнее, металлический каркас получается облегченным.
Что; же касается постоянных эксплуатационных нагрузок будущего здания, то проектировщик учитывает, что в каркасе их будут воспринимать уже не чисто металлические, а обетони-рованные конструкции, и хотя эта обетонировка первоначально предусматривалась только в противопожарных целях, конструктор - проектировщик смело ее загружает. Таким образом, конструкции каркаса получаются уже не металлическими, а железобетонными, и самый каркас называется жест-коармированным.
Такой каркас отличается значительно большей жесткостью, чем чисто металлический, и в то же время расход металла на него значительно меньше, чем в обычных металлических каркасах.
Оголенный узел каркаса высотного здания. Видно, как металлические конструкции обетонировкой превращаются в жестко-армированный железобетонный каркас.
Благодаря превращению металлического каркаса в жестко-армированный железобетонный, строителям удалось сэкономить от 30 до 50% того металла, расход которого был бы неминуем, если бы каркас рассчитывался как чисто металлический.
При строительстве высотного здания на Смоленской площади строители сэкономили 1 600 тонн металла, у Красных ворот - 1 200, на площади Восстания - 1 700 и на Котельнической набережной - 1 500 тонн. Иначе говоря, на этих четырех стройках ученые помогли государству сберечь 300 вагонов металла. В этом заключается то отличие, которое внесли наши конструкторы и ученые в конструкцию каркаса, отличие, позволившее возвести наши высотные здания технически и экономически более совершенно и добротно по сравнению с американскими небоскребами.
Читателю теперь ясно, что ажурные металлические конструкции, которые он видел в начальный период строительства высотных зданий, являются, в сущности, не конструкциями металлического каркаса, а лишь своеобразной арматурой железобетонного каркаса. В этом основное и разительное отличие каркасов наших высотных домов от каркасов американских небоскребов. Каркас в наших высотных зданиях служит одновременно прочности, устойчивости, жесткости, а также противокоррозийной и противопожарной защите сооружений.
Оригинальность советского конструкторского творчества в создании каркаса высотных зданий выразилась и в разработке так называемой пространственной системы стенок-связей. Эта система, уже примененная в зданиях на Котельнической набережной, отчасти на площади Восстания, является дальнейшим шагом в усовершенствовании несущей конструкции.
Ее особенность состоит в том, что повышенная жесткость несущей конструкции обеспечивается не так называемой рамной системой, составляемой из отдельных «стержней» - колонн, балок и раскосов, а сплошными, сравнительно тонкими железобетонными стенками - диафрагмами.
Технико-экономические преимущества этой системы несравнимы ни с чем, что до сих пор было известно строительному миру. Ее авторы - И. М. Тигранов и Л. М. Гохман - удостоены Сталинской премии. Небезин-тересно отметить, что И. М. Тигранов, проведя тщательный сравнительный анализ этой системы с применяемой в США конструкцией стального каркаса, установил, что американский «вариант решения несущих конструкций в виде стального рамного каркаса обнаружил свою полную несостоятельность». Применение его потребовало бы перерасхода многих тысяч тонн металла.
Мы познакомились с теми оригинальными особенностями, которые внесли наши инженеры в конструкцию каркаса и несущих частей высотных зданий. В неменьшей степени оригинальны примененные у
