Вся электронная библиотека >>>

 ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ >>>

   

 

ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ


Раздел: Строительство

   

СТРОИТЕЛЬСТВО ДЕРЕВЯННЫХ СООРУЖЕНИЯ В ЭПОХУ ФЕОДАЛИЗМА

  

 

Состояние производительных сил при феодальном строе  определило ремесленный характер производства д. к. на протяжении всего этого исторического периода.

Богатейшие лесные ресурсы нашей страны всегда обусловлю вали технико-экономическую целесообразность широкого приме нения дерева в качестве одного из основных строительных материалов.

Д. к. преобладали в русском строительстве с IX до XVIII в„ что способствовало выработке конструктивных форм, удовлетворявших потребностям и отвечавших производственным возможностям эпохи. Как изготовление самих конструкций, так и первичная обработка древесины, включая изготовление досок, до конца XVII в. производились ручным способом, в основном при. помощи топора; пила, известная славянам с давних времен, почти не применялась, поэтому доски были очень дороги. Развитие д. к. в условиях одного и того же общественного строя с присущим ему ремесленным характером производства, при наличии одних и тех же первичных материалов (в основном— бревно), одних и тех же орудий производства и методов деревообработки определило постоянство конструктивных форм этого периода. В д. к. жилых и общественных зданий, в постройках производственного и хозяйственного назначения, в крепостных сооружениях и мостах преобладали конструктивные формы, выполнявшиеся из горизонтально расположенных бревен по принципу сруба и схематически представленные на  7. Сочетания этих основных форм образовывали сложные комплексы деревянных сооружений— самобытных, выдающихся по красоте и не имеющих себе равных в рубленых постройках других народов.

Применение шатровых покрытий в деревянных сооружениях башенного типа привело к созданию величественных шатровых храмов — башен, которые представляют собой классический образец русского деревянного зодчества, нашедший отражение в каменном строительстве. Одним из лучших образцов шатровых храмов может служить Успенская церковь в Кондопоге ( 8). Основная конструкция этого храма выполнена из бревен, соединенных на врубках в «обло» (с остатком), кроме шатрового покрытия, нижняя часть которого срублена «в лапу» (без остатка), а верхняя имеет стропила. Конструктивные формы целесообразны; они обеспечивают устойчивость сооружения и защиту его от атмосферных осадков; на четырехгранном срубе (четверике), уширенном вверху при но мощи так называемых повалов, образующих защитный каряиз, высится рубленый, тоже с повалами, восьмигранник (восьмерик). Восьмерик увенчан пирамидальным покрытием-шатром с «полицами» (пологим покрытием карнизаЧасть здания имеет килевидное покрытие — «бочку», также выполненное из бревен, врубленных в две параллельные вертикальные стены; два крыльца поддерживаются мощными бревенчатыми консолями, представляющими типичную для русского зодчества конструктивную деталь.  9 дает общее представление о конструкции шатрового и более сложного — многоглавого — храмов.

Стены и башни Якутска ( 10) типичны для крепостных сооружений XVI—XVII вв. Рубленые крепостные стены при высоте их от 2 до 8,5 м и толщине от 2 до 6 обычно выполнились так называемыми «тарасами», состоявшими из двух парал дельных стен, соединенных поперечными стенами-связями; стены более раннего периода представляли собой отдельные, сплошь доставленные срубы — «городни». Высота башен колебалась в широких пределах: от 8,5 до 30 м, доходя иногда до 40 ж и более.

В конструктивном мастерстве и в темпах производства работ русские мастера намного превзошли зарубежных строителей. Ярким примером этого является сооружение города-крепости Свияжска под руководством русского строителя Ивана Вырод- гсова. Зимой 1550—1551 гг. в районе Углича было заготовлено более 20 000 м9 деревянных элементов для крепостных сооруже- ний и построек города. После пробной сборки элементы были сплавлены по Волге к устью р. Свияги, где в течение четырех аедель было окончательно собрано все сооружение. Другим примером возведения в короткий срок крупных деревянных сооружений является постройка в Москве в XVI в. по линии Садо» вого кольца (длиной около 15 км) гигантской деревянной крепостной стены с многочисленными башнями и воротами. Это замечательное сооружение получило в народе название «скородома> или «скородума» в память о том, что оно в основном было собрано за один летний сезон из элементов, заранее заготовленных в лесу. Интересным примером сборного деревянного строительства могут служить также готовые постройки, продававшиеся на рынках Москвы в XVII в

В отличие от русского зодчества для строительства западноевропейских стран с более мягким климатом и значительно меньшими лесными сырьевыми ресурсами типична деревянная каркасная конструкция стен в виде фахверка с заполнением каменной кладкой.

Рост ремесла, торговли и мореплавания и образование международного рынка дали в XVI в. мощный толчок развитию производительных сил феодального общества и способствовали развитию наук (механики, математики и др.). В эту эпоху итальянский архитектор Палладио (1518—1580 гг.) предложил ряд новых рациональных схем стержневых д. к. Несущую конструкцию моста в Бассано через р. Бренту с пятью пролетами по 12 м ( 11, а) Палладио выполнил в виде ригельно-подкос- ной системы, применяемой и в современных д. к. и представляющей собой дальнейший шаг в развитии подкосных систем, известных еще в строительстве Древней Индии. На  11 показаны различные схемы стержневых конструкций, предложенных и частично построенных Палладио. Рациональные системы сквозных д. к. получили широкое применение и дальнейшее развитие лишь в XIX в.; во времена Палладио строители еще не владели методом определения усилий в элементах сквозных конструкций и не знали надежных средств сопряжения растянутых деревянных стержней, испытывающих значительные усилия.

Д. к., выполняемые по принципу сруба, преобладали в русском строительстве до XVIII в. И хотя они были неэкономичны по затрате древесины, все же широко применялись благодаря наличию в то время богатейшей лесной сырьевой базы. Но в связи с увеличивавшимся экспортом леса за границу и возраставшими потребностями отечественного строительства и кораблестроения в начале XVIII в. впервые в нашей стране встал вопрос об экономии древесины, который в дальнейшем приобретал все большее значение. Разрешить эту задачу можно было:

1)        совершенствованием методов обработки древесины и производства д. к.;

2)        применением конструктивных форм, требующих наименьшей затраты материала;

3)        увеличением срока службы сооружений, для которых решающими являются меры борьбы с гниением д. к.

Использование всех трех путей экономии древесины, имевшее место и в XVIII в., всегда давало наибольший эффект.

Развитие в нашей стране ручной, а затем и механической распиловки леса на водяных пильных мельницах — с конца XVII в. и на паровых лесопильных заводах — с первой четверти XIX в. способствовало распространению брусчатых д. к. и применению стержневых систем д. к. Производственная возможность изготовления стержневых конструкций отвечала потребности в разнообразных зданиях и сооружениях нового типа с перекрытиями больших пролетов без промежуточных опор (театры, манежи, учебные заведения, дворцы, мосты и пр.), потребности, вызванной государственными преобразованиями Петра I и возросшей с укреплением дворянской империи. Подав-

ляющее большинство плоских стержневых д. к. покрытий конца XVIII — начала XIX вв. представляло собой брусчатые балочные фермы треугольного очертания на врубках, как правило, со статически неопределимой схемой. Не располагая достаточно точными методами расчета сквозных конструкций, строители стремились таким путем повысить их надежность.

Характерным примером д. к. конца XVIII в. в покрытиях могут служить стропильные фермы пролетом в свету 17 м, примененные в 1792 г. при строительстве театра Останкинского дворца и сохранившиеся без ремонта до наших дней.

К числу наиболее совершенных стропильных д. к. первой половины XIX в. принадлежат фермы Московского манежа; они представляют собой сочетание треугольной системы с несколькими вписанными в нее трапециевидными подвесными системами ( 12).

К XVIII в. относится постройка нескольких замечательных пространственных конструкций; до наших дней сохранилась брусчатая конструкция шпиля Адмиралтейства, построенная по проекту арх. И. К. Коробова ( 13)   и сохраненная- арх. А. Д. Захаровым при перестройке башни в начале XIX в. Еще более смелой была старая, существовавшая с 1772 до 1857 г.конструкция шпиля колокольни высотой 118 м в Петропавловской крепости.

Одной из отличительных особенностей творчества Кулибина является использование экспериментального метода при проектировании сооружений. Для определения основных усилий в арке Кулибин сконструировал ряд оригинальных приборов, а при построении оси арки по кривой давления определил ее опытным путем и, таким образом, впервые использовал свойства веревочного многоугольника; он же впервые разработал теорию испытания моста на модели.

Модель этого моста, построенная Кулибиным в Vie натуральной величины (пролетом около 30 ж), успешно выдержала испытание, произведенное в 1776 г., что подтвердило достоверность всех расчетов Кулибина. Несмотря на то, что это грандиозное сооружение не было возведено, все же новые прогрессивные принципы конструирования его оказали значительное влияние на дальнейшее развитие инженерных конструкций.

Кулибин дал принципиально новое, рациональное конструктивное решение ( 16 и схема на  17, а), на много лет опередившее достижения деревянного мостостроения в XVIII и в начале XIX вв.

Зарубежные конструкции этого периода характеризовались применением, как правило, громоздких и трудоемких в постройке систем, распределение усилий в которых было неизвестно. Типичными примерами таких систем являются мосты Файолэ ( 17, б), братьев Грубенман ( 17, в), немецкие и швейцарские мосты конца XVIII — начала XIX вв. ( 17,г) и др. с большим количеством лишних элементов и сложных врубок, требующих высокого индивидуального мастерства исполнителей.

В отличие от конструкций, применявшихся за рубежом, Кулибин предложил ясную комбинированную систему для каждой из шести брусчатых арочных ферм моста, соединенных в коробчатое сечение решетчатыми связями ( 16 и схема на  17,а). Эта новая комбинированная система представляет собой сочетание основной несущей гибкой арки (арочного пояса) с криволинейной фермой жесткости — бесшарнирной многорешетчатой аркой. Выбор этой системы, оптимальной для конструкций больших пролетов, в сочетании с наивыгоднейшей для дерева работой на сжатие элементов основной конструкции и ветровых связей позволил Кулибину решить сопряжение брусьев в стыках простым лобовым упором, а прикрепление слабо напряженной решетки — на болтах. Все это определило высокую эффективность решения в отношении затраты материалов и труда — решения, рационального даже с точки зрения современных принципов конструирования.

Впервые предложенные Кулибиным многорешетчатые фермы комбинированной системы послужили прототипом целого ряда систем, появившихся впоследствии за границей, в частности, например, комбинированных ферм Бурра в Америке в 1804 ». ( 17, д), балочных многорешетчатых дощатых ферм, запатентованных Тауном,— там же в 1820 г. ( 17,е). Кулибину, опубликовавшему свою работу в 1799 г., принадлежит приоритет использования многорешетчатой системы для основных несущих д. к.

Многорешетчатые системы, широко применяемые в д. к. до настоящего времени (см., например,  17, ж, а также  18, 25, 26 р др.), подобно арочным и подкосным конструкциям являются яркой иллюстрацией жизненности систем, хорошо отвечающих конструктивным свойствам дерева. Последнее слабо сопротивляется усилиям, направленным поперек волокон, что затрудняет конструирование узлов сквозных д. к. Многорешетчатые системы дают возможность существенно увеличить число узлов и площадь прикрепления решетки к поясам и легко воспринять усилия, которые возникают между поясами и решеткой, особенно в д. к. больших пролетов, где эти усилия достигают значительной величины.

Иллюстрацией успешного применения многорешетчатой системы в русском мостостроении может служить крытый мост через р. Пскову в Пскове с дощатыми фермами типа Тауна ( 18) на дубовых нагелях. В постройке как этого, так и других крытых мостов (через Тверецкий канал — в 1788 г., через р. Мету—в 1842 г.) выразилось стремление к обеспечению долговечности д. к., что представляет собой третий, радикальный путь экономии древесины в мостах. Длительный срок службы крытых мостов показывает, что для предупреждения гниения и для обеспечения долговечности д. к. решающее значение имеют конструктивные мероприятия.

С конца XVIII в. началось разложение феодально-крепостнического строя в России. Возникновение товарно-денежного хозяйства, нуждавшегося в расширении внутреннего рынка и внешней торговли, требовало развития путей сообщения, особенно железных дорог, постройка которых в России началась во • второй четверти XIX в. Транспортное строительство обусловило интенсивное развитие мостостроения.

В мостостроении этого периода нашли применение почти все основные системы деревянных мостов, в частности все системы подкосных мостов, вплоть до наиболее сложных арочно-подкос- ных, типичных для русского мостостроения.

Дальнейшее развитие получили конструктивные формы арочных мостов сплошного составного сечения. Для конца XVIII — начала XIX вв. типичны мосты с арками из вытесанных по дуге брусьев, сплоченных на врубках косым (см. выше  17, г) или прямым зубом, характерными примерами которых у нас являются Каменноостровский, Нарвский ( 19), Волховский и другие мосты. Постепенно эта конструкция уступила место более экономичным по расходу лесоматериала и -менее трудоемким конструкциям на шпонках, примером которых может служить замечательный по простоте и ясности конструктивной схемы мост через р. Вепрж ( 20) с арками из гнутых брусьев, соединенных цилиндрическими дубовыми шпонками и болтами. Построенный в первой половине 40-х годов XIX в., он был самым большим в мире мостом с арками сплошного сечения. Развитие лесопиления позволило применять менее трудоемкие арки из гнутых плашмя досок с плотными сопряжениями на дубовых нагелях, как, например, «Мнацакановский» мост пролетом 47 м, построенный в 1851 г. через р. Куру в Тифлисе. Однако многослойные дощатые арки на податливых соединениях более дефор- мативны, чем брусчатые, и менее устойчивы в отношении загнивания в открытых сооружениях. Эти недостатки полностью устраняются лишь в современных клееных арках.

Новые перспективы развития инженерных конструкций открылись в связи с возможностью применения в них прокатного металла, и трудности, которые строители всегда испытывали при стыковании растянутых деревянных элементов, естественно привели к созданию в первой половине XIX в. смешанных металле деревянных ферм, что также является особенностью данной эпохи. Подобно арочным и многорешетчатым системам закономерна жизненность металлодеревянных конструкций, широко применяемых до наших дней. В рассматриваемый период они применялись в России главным образом в мостостроении. Одним из примеров этого могут служить мосты многораскосной системы с железными стойками-тяжами двухпутной Петербурго-Москов- ской (ныне Октябрьской) железной дороги, построенной в 1в42—4851 гг. Крупнейшие из этих мостов — Веребьинский, Мстинский и др. — представляли собой выдающиеся сооружения. Мост через овраг р. Веребьи с неразрезными фермами имел девять пролетов по 54 м при высоте 49 м над уровнем воды; мост через р. Мсту ( 21) —девять пролетов по 61 м; через р. Сходню — четыре таких же пролета.

Проектирование и строительство мостов явилось результатом творчества славной плеяды русских инженеров—Мельникова, Антонова, Журавского, Крафта, Крутикова и др. Среди них особое место принадлежит Дмитрию Ивановичу Журавскому (1821—1891). В результате произведенных в 1845—1848 гг. оригинальных теоретических исследований, сочетавшихся, как правило, с широкой экспериментальной проверкой результатов расчета, Журавский предложил метод расчета ферм, запатентованных Гау в Америке в 1840 г., и внес существенные улучшения в их конструкцию. Американцы, не умея теоретически определять усилия от напрузки в элементах системы, назначали размеры всех раскосов и тяжей фермы одинаковыми. Журавский показал, что тяжи и раскосы, ближайшие к опорам, испытывают большие усилия, чем те же элементы, расположенные в середине пролета. Все это дает основания называть фермы данного типа фермами Гау — Журавского.

Создав теорию расчета сквозных ферм, в том числе и неразрезных, примененных для Веребьинского моста (законченного постройкой в начале 1851 г.), Журавский опередил в этом вопросе зарубежных исследователей (за границей способ определения усилий в решетчатых фермах впервые был дан Кульмаж>м в 1851 г.).

В то время не было данных о механических свойствах отечественных лесных пород. Д. И. Журавский проделал огромную работу по изучению прочности древесины при растяжении, сжатии, смятии и окалывании и дал первые научно обоснованные нормы допускаемых напряжений. Результаты, полученные Жу- равским при исследовании конструкций и материалов, легли в основу проектирования всех упомянутых выше мостов.

Журавский не только проектировал мосты; под его непосредственным руководством был построен Веребьинский мост. Рациональные конструктивные мероприятия по защите от гниения и впервые примененная в России пропитка под давлением элементов крупнейших мостов обеспечили срок службы Веребьин- ского и Мстинского мостов в течение 30 лет.

Свой богатый опыт Журавский использовал при восстановлении в 1869 г. сгоревших ферм трех пролетов Мстинского моста, составив смелый проект производства работ с применением дощатых консольных подмостей оригинальной конструкции (см. ниже, раздел IX).

Опубликовав результаты своих работ сначала в ряде статей в 1850—1855 гг., а затем в капитальном труде «О мостах раскосной системы Гау»1, удостоенном премии Академии наук, Журавский приложил к нему «Замечания относительно сопротивления бруса, подверженного силе, нормальной к его длине», получившие известность и признание среди ученых и инженеров всего мира. Эта работа по своему значению далеко выходила за пределы вопросов деревянного мостостроения. В ней Д. И. Журавский всесторонне осветил неизвестное до него явление скалывания при изгибе, вывел формулу для определения касательных напряжений в брусе прямоугольного сечения и дал спосоО расчета составной деревянной балки из брусьев на шпонках.

Выдающиеся научные труды и практическая деятельность Д. И. Журавского дают право считать его одним из основоположников русской школы инженерных д. к.

Примером успешного применения в России ферм Гау — Жу- равского в мостах под обыкновенную дорогу может служить крытый мост пролетом 56 м через р. Пахру близ Подольска, построенный в 1864 г. и просуществовавший 68 лет.

Рациональную форму металлодеревянных систем представляют висячие мосты с деревянной фермой жесткости. Несколько крупных мостов такого типа — цепных и с проволочными канатами [1]—было построено в России в середине XIX в.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ:  ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ

 

Смотрите также:

 

Феодальный строй. ЖИВОТНОВОДСТВО И ЗООТЕХНИЧЕСКАЯ...

В эпоху феодализма на Востоке арабами, воспринявшими культуру древнего Мира, была выведена всемирно известная арабская порода лошадей верхового типа ( 38).

 

В эпоху существования варварских государств у большинства...

Социальная сущность феодализма. В эпоху существования варварских государств у большинства европейских народов завершилось формирование нового...

 

1. Экономические воззрения эпохи феодализма

1. Экономические воззрения эпохи феодализма. Русская экономическая мысль начала развиваться со времени образования Древнерусского государства в связи с процессом...

 

ВСЕОБЩАЯ ИСТОРИЯ ИСКУССТВ. Академия художеств СССР.

Феодальный период был временем значительных эстетических завоеваний и для ряда стран бывшего рабовладельческого мира. В эпоху феодализма в культуре и в искусстве различных...

 

Последние добавления:

 

Как откормить и вырастить теленка