Людмил Оксанович - Невидимый конфликт
Высота заводских труб обусловливается теплотехническими и экологическими обстоятельствами. С одной стороны, должна создаваться хорошая тяга, а с другой стороны, вредные дымы и газы следует отводить на такую высоту, чтобы они рассеивались в атмосфере, не представляя угрозы для людей. Одной из самых высоких труб в мире является труба болгарской ТЭЦ «Марица-исток 3», высота которой 325 м.
Высота телевизионных башен непосредственно продиктована требованием прямой видимости на как можно большей территории. В 50—60-х годах начали возникать одна за другой все более высокие телевизионные башни: Роттердам — 110 м, Лондон — 188 м, Штутгарт — 213 м, Гамбург и Дортмунд — по 217 м, Мюнхен — 290 м. Берлинская телевизионная башня высотой 361 м впервые побила рекорд Старого света, в течение восьми десятилетий принадлежавший известному сооружению Гюстава Эйфеля. Японцы увековечили визитную карточку Парижа в … Токио, сделав ее в семь раз легче. Вслед за этим они установили свой собственный рекорд, построив массивную радиотелебашню высотой почти в полкилометра. Однако этот рекорд побила Московская телевизионная башня в Останкине. Ее 500-метровый железобетонный монолит до сих пор остается мировым рекордсменом в «тяжелой категории» телебашен.
Высота радиомачт — другого вида высотных сооружений — обусловлена длиной основной несущей волны транслируемых программ. Это «легкая категория» сооружений башенного типа: их ажурная металлическая конструкция, лишенная балласта в виде студий, вращающихся ресторанов и других развлекательных заведений, оказывающая слабое давление на основание, придерживается мощными стальными растяжками, которые «запрещены» для «настоящих» башен. Поэтому и высота радиомачт несколько больше. До последнего времени самой высокой была радиомачта, находящаяся в Кейп-Джераро (штат Миссури, США), достигающая высоты 535 м.
Мы кратко рассказали о «верхней границе» инженерных поисков последних лет. Она отражает если не наиболее характерные, то, во всяком случае, потенциальные возможности нынешних инженерно-теоретических знаний, строительных материалов и строительной технологии. Однако гораздо более интересен средний уровень строительства, где наиболее остро сталкиваются противоречивые стремления к надежности и экономичности, к ускорению темпов работ и высокому качеству, к эстетическому эффекту и типизации. В этом остром конфликте рождаются самые разнообразные инженерные решения, воплощаемые в конструкциях, различных по виду, назначению и величине. Одни требования перевешивают в ущерб другим (ведь идеальных решений не бывает!), каждая новая конструктивная форма находит однократное или многократное массовое приложение, превалирует над старыми формами или, наоборот, не оправдывает надежд. Богат, сложен и многообразен спектр современных инженерных концепций в области строительства.
Таково положение сегодня, во второй половине XX в. Оно — результат долгого и мучительного опыта, восторгов и разочарований, успехов и неудач; это результат пути, начало которого уходит в глубь тысячелетий…
«ЕСЛИ ДОМОВЛАДЕЛЕЦ ПОГИБНЕТ, СТРОИТЕЛЬ БУДЕТ КАЗНЕН»
Археологические раскопки в области Этеменан на территории древнего Вавилона раскрыли основание огромного сооружения, которое многие историки считают прототипом библейской Вавилонской башни. Значительные размеры в плане и толщина стен подкрепляют подобное мнение. Большое впечатление производит строительный материал, из которого выполнено это внушительное для своего времени сооружение, — необожженный кирпич. Для нас ясно, что его судьба была предрешена, что оно просто не могло не разрушиться под действием огромного собственного веса и при активном влиянии дождей и ветров. Неизвестна точная высота, вершины которой достигли древние строители, но при таком ненадежном материале вряд ли она была особенно большой. Вавилонская башня была первым известным случаем драматического конфликта между стремлениями человека и его ограниченными техническими возможностями.
Древний человек не был ни трусливым, ни глупым. Большинство цивилизаций — от крито-микенской до позднеримской — обладали достаточными знаниями и опытом, которые позволяли им успешно бороться с капризами природы, отстаивать свое право на существование в скромных географических рамках внутри огромного, таинственного и негостеприимного мира. Древние люди владели огнем, делали керамику, плавили металл, пересекали моря и даже океаны на маленьких деревянных суденышках, движимых силой ветра или их собственными силами, пользовались плугами, весами, нивелирами, отвесами, угломерами, циркулями, пилами, клещами, топорами, сверлами, ножницами. Они строили сооружения, которые и сегодня удивляют нас своими масштабами и прочностью. Некоторые из них, несомненно, замечательны и с эстетической точки зрения. Но … если мы рассмотрим их с современных технических позиций, они могут удивить нас только своей наивностью, полным пренебрежением многими основными законами механики и элементарными строительными правилами.
Прекрасные арки древнеримских виадуков свидетельствуют не столько об изощренном эстетическом вкусе, сколько о весьма ограниченных занятиях. При тех же технических возможностях, но при наличии известного инженерно-теоретического аппарата можно было достичь гораздо большего. Так, например, римляне не знали наиболее рациональных линий сводчатого покрытия и придерживались самой простой геометрической формы — округлой. Римские строители, несомненно, располагали неплохой информацией о качественной стороне невидимого конфликта между нагрузкой и конструкцией, но о количественной его стороне не знали почти ничего. В противном случае их арки не имели бы столь малых размеров. Кому нужно было строить водопроводы, рассчитанные на тысячелетия службы? Тот факт, что множество римских акведуков сохранилось до наших дней, говорит только о чудовищном превышении необходимых размеров, связанном с огромным перерасходом человеческого труда и строительных материалов.
Более того, древние римляне не были знакомы с основными положениями гидравлики. Они считали, что если водопровод не связывает источника с потребителем посредством определенного постоянного уклона (по Витрувию, около 1:100), то вода независимо от естественного напора не потечет. Все долины и овраги, испещренные трассами их водопроводов, все естественные неровности местности преодолевались самым сложным и трудоемким образом — с помощью акведуков. Именно незнание было оплачено строительством сотен тысяч акведуков, некоторые из которых были двух- и трехъярусными. И при всем этом мы, вместо того чтобы возмущаться, восхищаемся ими.
Дерево, камень, сырой или обожженный кирпич — вот единственные строительные материалы человечества в течение многих тысячелетий и даже еще 150—200 лет назад. О внешнем виде и формах самых первых сооружений мы можем только гадать: почти наверняка они были из мягкого и легко обрабатываемого даже каменными орудиями дерева, почему и не сохранились до наших дней. Только камень является устойчивым свидетельством первых серьезных опытов человека как строителя.
Вероятно, наиболее древними сооружениями, сохранившимися до наших дней, являются погребальные постройки людей каменного века — долмены. Их название происходит от бретонских слов «дол» — стол и «мен» — камень. Они представляют собой четырехугольник из грубых монолитных каменных стен, покрытых цельной плитой. И сегодня вызывает удивление, как могли быть смонтированы покрывающие их плиты массой 17 т, которые к тому же точно уложены в уступы, сделанные в верхнем крае стен.
Одно из древнейших сохранившихся сооружений (назначение которого пока неясно) — кромлех у города Солсбери в Англии. Его название происходит от бретонских слов «кром» — круг и «лех» — камень. Огромные 7—8-метровые каменные столбы вкопаны в землю так, что образуется правильный круг диаметром в несколько десятков метров. На столбы по всему периметру круга уложены продолговатые каменные блоки, прочно соединенные со столбами с помощью выдолбленных в камне желобов и шипов. С инженерной точки зрения можно отметить, что эти «балки» перекрывают пролет около 3 м при высоте элемента, приблизительно равной 1/2 пролета. Однако гораздо более впечатляюще другое: как были принесены, подняты и смонтированы эти многотонные громады при примитивной технике древних?
Всякий народ и всякая цивилизация строили из того материала, которым они располагали. Применение каждого из трех строительных материалов не было связано с каким-либо определенным уровнем технического развития; решающее значение имели в основном географические условия. Для японцев, например, в течение многих веков практически существовало только дерево, а для китайцев — дерево и кирпич. Арабы пользовались исключительно кирпичом, сначала сырым, а затем и обожженным, тогда как древние индусы одинаково успешно включали в свой строительный арсенал все три материала. В Египте дерево было роскошью. Произростающие там пальмы и тростники не годились для строительных целей, а залежи камня находились очень далеко. Многие века основным строительным материалом египтян была глина, из которой изготовлялся необожженный кирпич. Во время строительства в качестве раствора использовали сырую глину, а дерево весьма экономно употребляли только для усиления глиняных стен. Конструктивные формы, насколько можно о них говорить, были элементарными: несущие стены и плоское или слегка наклонное покрытие. Своды были еще неизвестны.
