Техника в ее историческом развитии

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Прогресс в области строительной техники способствовал созданию в рассматриваемый период многих оригинальных сооружений.

В 1885 г. Г. Эйфель [7, с. 28—36; 8, с. 28], предполагавший строить металлический мост, устои которого должны были иметь высоту 121,9 м при ширине основания 42,6 м, вычислил наибольшую высоту, до которой Можно довести металлические быки этого моста без опасности катастрофы.

Он выяснил, что, кроме собственного веса, высоту лимитирует ветровая нагрузка, и определил, что предельная высота равняется 300 м, а на постройку должно пойти 890 445 м3 прокатного железа общим весом 7 тыс. т.

Опираясь на свои расчеты, Г. Эйфель задался целью построить для Всемирной выставки 1889 г. в Париже стальную решетчатую башню высотой 1000 футов (305 м), о чем он писал: «Мне захотелось в честь современной науки и французской индустрии соорудить такую триумфальную арку, которая по создаваемому ею впечатлению превзошла бы арки, возводившиеся в честь победителей предшествующими поколениями» [19].

Предварительный проект задуманной им башни был составлен инженерами Эмилем Кугье и Морисом Кёхлином. Затем он был переработан по указаниям и под руководством самого Эйфеля. Составители предварительного проекта и строили башню, руководил же строительством непосредственно Эйфель.

Громадный вес сооружения удерживался мощным фундаментом, на который пошло 12 тыс. м3 каменной кладки, а ветровую нагрузку восприняли четыре изогнутые металлические ноги. Они имели такую кривизну, что могли сопротивляться боковому давлению ветра своим взаимным упором без устройства дополнительных связей. Таким образом получилась очень вытянутая сквозная металлическая пирамида, высота которой вдвое превышала пирамиду Хеопса, а сторона основания была в два раза меньше.

Выполнить эту постройку удалось благодаря достижениям в области техники прокатки металлов и сборки металлических конструкций. Прокатный стан дал строительству тавровое и двутавровое железо. Паровые дыропробивные и клепальные машины позволили быстро соединить куски конструкций на заводе. Железная дорога дала возможность транспортировать большие звенья конструкций непосредственно на строительные площадки.

Паровые краны обеспечили подъем этих элементов на место их установки, где их приклепывали вручную. Большое значение имело использование в подъемных устройствах стальных тросов, заменивших пеньковые канаты.

В России наиболее яркие н примечательные сооружения были возведены на Нижегородской выставке в 1896 г. К их числу относятся построенные выдающимся русским ученым В. Г. Шуховым павильон строительного и инженерного отдела п водонапорная башня [20].

Чтобы покрыть круглое пространство павильона диаметром 68 м, В. Г. Шухов использовал конструкцию конического птицеловного шалаша, состоящего из нитяной сетки, опирающейся вершиной на стойку, а по основанию закрепленной колышками. Опорный шест был заменен жестким 25-метровым стальным кольцом, лежащим на сквозных металлических колонках, а система колышков — 68-метровым кольцом, опирающимся на стеновое ограждение. Верхнее кольцо было затянуто диафрагмой из листовой стали, а боковая поверхность образовавшегося усеченного конуса заполнена сеткой пз стальных полос, склепанных в местах их пересечения. В ячейках сеткн поместили плиткп ромбической формы, заполнявшие пустоты. Конструкция потребовала огромного количества заклепок; клепальные работы выполняли главным образом механическим способом. Отдельные секции сооружения изготовляли на московском заводе строительной конторы А. В. Бари.

 Самой замечательной частью была середина павильона. «Центральная часть здания,— писал об этой постройке крупнейший тогда авторитет по инженерным конструкциям профессор П. К. Худяков,— покрыта вогнутой внутрь чашей из тонкого листового железа, края которой прикреплены к верхнему кольцу. Первое подобное покрытие года три назад было выполнено с каменными стенами на котельном заводе инж. А. В. Бари в Москве... Опыты с такими покрытиями, деланные в последние сильные зимы, показали, что в чаше снег не держится вовсе, весь выдувается из нее и опасения относительно продавливания чаши с такими стенками под тяжестью снега оказываются лишенными всякого основания» [21, с. 171]. Собиравшуюся на этом покрытии воду от таяния снега и дождя удаляли при помощи специальных сливов. Для скептиков, которых было более чем достаточно, строитель соорудил специальную смотровую лестницу.

П. К. Худяков отметил, что «в существующих курсах инженерного и строительного искусства бесполезно было бы искать на этот случай каких-либо указаний... Поэтому ясно, что подобные покрытия не могли быть созданы заурядными инженерами и архитекторами, имеющими хотя бы и большую практику по копированию существующих устройств; для этого нужна была особенная, неутомимая пытливость ума самостоятельного инженера, с полным сознанием относящегося к каждой новой работе, которая проходит через его руки... Изыскание такой поверхности явилось у изобретателя результатом самостоятельного математического анализа» [21, с. 169-172].

Однако в течение 36 лет до постройки в 1932 г. элеватора в Ольбани (штат Нью-Йорк, США) замечательная конструкция В. Г. Шухова не только не получила распространения, но и была забыта. Даже такой осведомленный автор, как Ф. Отто, писал: «Начало развитию современных висячих покрытий было положено в 1932 году сооружением висячей кровли элеватора в Ольбани из листовой стали... Достоин сожаления тот факт, что замечательная идея... не получила развития в сооружениях последующих лет». Ф. Отто объясняет это тем, что такое покрытие было воспринято скорее как своеобразный инженерный курьез, а не как серьезное достижение инженерной науки [22, с. 7; 23]. Но эти строки, как мы видим, должны быть отнесены не к элеватору в Ольбани в США, а павильону на Нижегородской выставке 1896 г. в России.

Большой интерес представляет водонапорная башня В. Г. Шухова, выполненная в виде трубы гиперболоидной формы, что позволило при ее создании отказаться от трудоемких гнутых стальных элементов, очень сложных к тому же и в сборке. 72-метровое сооружение оказалось почти на 45% дешевле по сравнению с другими металлическими конструкциями [14, с. 169—174; 23, с. 159—169]. В 1904 г. гиперболоид В. Г. Шухова был использован без указания его приоритета в смотровых башнях американского флота.

Наконец, крупное новшество представляли примененные Шуховым на Нижегородской выставке арочные сетчатые системы, наиболее выразительным примером которых явился павильон заводско-ремеслениого отдела. Составив цилиндрический свод из перекрывающихся арок, расположенных наклонно к оси конструкции и поэтому имеющих форму эллипса, он придал ромбам ячеек такие размеры, что кровля укладывалась прямо на получившийся каркас без применения обычно предусматривавшихся для этих целей прогонов. Небольшая длина свободных стержней, составляющих контур ячейки, скрепленных в местах пересечений, обеспечила их хорошее сопротивление продольному изгибу. Этими сводами на выставке были перекрыты 5 зданий пролетами от 13 до 32 м общей площадью 20 ООО м2.

Представляют интерес сооруженные известным французским строителем Эженом Фрейсине ангары для дирижаблей в аэропорту Вильнев Орли (строительство началось в 1913 г.). Перед конструктором стояла грандиозная задача построить свод 300 м длиной, пролетом 91 ми со стрелой подъема 59 м. Ясно отдавая себе отчет в том, какие трудности создаст громадный собственный вес сооружения, Фрейсине решил пожертвовать толщиной свода [7, с. 36—45; 24, с. 166, 268, 292, 319].

Он применил конструкцию, уже практиковавшуюся в железе, но не употреблявшуюся еще в железобетонных сооружениях. Фрейсине изогнул поверхность свода волнообразно, наподобие того, как это было в сводиках из волнистого железа. Такая складчатая конструкция устранила традиционное разделение сооружения на несущие и несомые элементы, превратив несомое в несущее. Благодаря этому толщина свода была доведена до 35 см у основания и до 9 см в вершине. Большую трудность создавали громадные размеры кружал, установка и передвижение которых были очень сложным делом. Кроме того, складчатая конструкция свода исключала возможность простого перемещения один раз установленного кружала по всей оси здания. После отливки каждой складки предстояло вынуть из нее кружало, опустив его вниз, и уже только после переставить его на новое место. Но при такой комбинации не представлялось возможным пользоваться кружалами, равными по величине аркам складок: при таких размерах их нельзя было опустить вниз. Стремясь выйти из этих затруднений, Фрейсине решил строить свод в три приема, разделив сооружение на три горизонтальные зоны.

Заложив на глубину двух метров железобетонные фундаментальные плиты, он возвел 4-метровые наклонные стенки. Здесь в качестве опалубки можно было ограничиться деревянными щитами, устанавливаемыми с помощью кранов. Во второй зоне высотой 17 м щиты оказались пригодными только для наружной части опалубки, внутреннюю же часть ее Фрейгине решил выполнить в виде цельной 17-метровой дуги. Чтобы обеспечить передвижение опалубки от одной складки к другой, он воспользовался системой двух передвижных платформ. Одна из них передвигалась по рельсам, уложенным вдоль пят свода; другая, поставленная на первую, двигалась по рельсам в направлении, перпендикулярном движению первой. Это дало возможность вынимать кружало из уже готовой складки.

Неизмеримо более сложным оказалось сооружение перекрытия на двух полученных таким образом наклонных стенках. Здесь кружала должны были иметь форму полной арки, и чтобы вынуть их из складки, их приходилось опускать вниз. С этой целью Фрейсине воспользовался специально сконструированными подъемниками, действовавшими при помощи гидравлических домкратов. Учитывая, что домкраты могут обеспечить лишь поднимание и опускание кружала и что оно при громадной величине может подвергнуться нежелательным деформациям, инженер применил систему вантов, которые связывали каждую из ветвей арки с противоположной опорой, пересекаясь таким образом внутри кружала. Натягивая их, можно было обеспечить очень точную установку. Кроме того, была применена еще металлическая, тоже допускавшая натяжение н ослабление затяжка.

Разрешив проблему опалубки, Фрейсине разработал систему механизации работ, без которой невозможно было вынуть 9600 м3 грунта, увязать 580 т арматуры, залить 11 тыс. м3 бетона и вставить 3800 м2 оконного стекла. Для поднимания арматуры, бетона и наружной опалубки служили деррики. Четыре таких деррика были установлены на платформах, укрепленных сбоку кружала. Для трамбовки бетона, который без этого с трудом проникал в узкий промежуток между наружной и внутренней частью опалубки, использовали пневматические молотки.

Французский инженер - Эйфель. Биография Эйфеля. Эйфелева башня...

Эйфель (Александр Густав Eiffel) - франц. инженер, род. в 1832 г. Строил жел. дороги, мосты (мост в Бордо, мост через Дуэро у Опорто в.

Строительство и благоустройство. Изобретение бетона. Шухов. Яблочков

Высочайшим сооружением в мире оставалось в это время Эйфеле-ва башня, своеобразный памятник «века железа». Воздвигнутая французским инженером Г...

ВЛАДИМИР ГРИГОРЬЕВИЧ ШУХОВ 1853—1939. Биография Шухова....

Владимир Григорьевич Шухов — выдающийся русский инженер и изобретатель, почетный академик, Герой Труда, член ВЦИК.

Строительство и благоустройство. Изобретение бетона. Шухов. Яблочков

В основу проекта павильона, имевшего диаметр 68 м, В. Г. Шухов положил конструкцию конического птицеловного шалаша.

Инженер механик - Шухов. Биография Шухова. Изобретения Шухова.

Шухов (Владимир Григорьевич) - инженер механик. Род. в 1854 г. Окончил курс в Императорском московском техническом училище (1876).

Владимир Шухов. ОСТЕОПОРОЗ. ЖЕНЩИНА. КАЧЕСТВО ЖИЗНИ....

ШУХОВ Владимир Семенович, профессор, доктор медицинских наук, заведующий кафедрой гериатрии факультета последипломного образования Ставропольской государственной...

...секционные горизонтально-водотрубные котлы системы Шухова. Котёл...

Затрата металла на 1 м2 поверхности нагрева горизонтально-водотрубных котлов Шухова, в особенности при переходе завода от клепки на сварку, приближается к 70 кг/м2.

ВЕРТИКАЛЬНЫЕ КОТЛЫ. Котёл Шухова Сарафа

Вертикальный котел Шухова удобен для использования во временных установках, например, «а строительных площадках. Но, как всякий котел с внутренней топкой...

Котлы вертикальные Шухова, локомобильные, паровозные или чугунные...

По опытам ВТИ с вертикальным паровым котлом Шухова Як = 30,65 м2\ рк = 6,5 ати; при особо тщательной его изоляции, состоящей из слоя асбестита с кизельгуром толщиной 40 мм...

ФОРСУНКИ, форсунка Шухова. фОРСУНКИ высокого давления...

Примером первого вида форсунок служит форсунка В. Г. Шухова, состоящая из двух трубок: внутренней мазутной и наружной паровой (воздушной).

›Промышленные печи