Высотные здания Москвы - [31]

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 мысли о необходимости расчленить те несущие и теплозащитные функции, выполнение которых испокон веков возлагалось только на стены. Тогда-то и появился каркас, назначение которого было ограничено единственной задачей: он должен воспринимать на себя только нагрузки здания. Что же касается теплоограждения здания, то эти функции строитель переложил на стены, стремясь выкладывать их из материала менее прочного, но зато более «теплого» и более легкого, чем кирпич.

Каркас здания стали делать из металла или железобетона. Будучи значительно более прочными, чем кирпич, эти материалы позволили очень ощутительно уменьшить размеры несущих конструкций. Вместо толстых, громоздких сплошных несущих стен появилась легкая, ажурная, сетчатая конструкция, составленная из колонн, продольных прогонов и поперечных балок.

Однако с увеличением высоты зданий к каркасу стали предъявляться требования уже не только прочности, но и жесткости. Это - не одно и то же. Металл, например, является очень прочным материалом, но далеко не всякое изделие из металла жестко. Мы неоднократно видели, как, например, рельсы или длинные трубы при перевозках на автомашинах покачиваются не меньше, чем обычные доски.

Каждое сооружение, как известно, испытывает на себе действие ветра, которое тем больше, чем сооружение выше. Ветровые нагрузки бывают очень значительными, и их действие порой видно даже на глаз. Так, например, и в сравнительно тихую погоду дымовые фабричные трубы раскачиваются так, что на их верхушке трудно стоять.

Вполне естественно, что перед строителями высотных зданий встал вопрос о придании несущему каркасу такой жесткости, при которой действие ветра не вызвало бы у проживающих и работающих в этих домах никаких неприятных ощущений. Решить эту задачу пытались и американцы, строившие свои небоскребы, но их попытки полного успеха не имели.