Вся библиотека >>>

Содержание книги >>>

 

Книги для учителя

 

 Строительство и благоустройство

Очерки истории науки и техники 1870-1917


 

 

Строительство и благоустройство

 

Строительство. Последние десятилетия XIX в. были временем технических сдвигов в строительном деле. После сооружения в 1851 г. Хрустального дворца в Лондоне все торговые здания в Европе и Америке стали часто строиться по его образцу. Так были построены между 1860 и 1880 гг. четыре рынка в Лондоне, центральный рынок в Берлине в 1886 г. и др. Использование стекла и металла позволило создавать светлые, просторные сооружения.

Рост земельной ренты и резкое повышение цен на земельные участки в крупных городах побуждали строителей, в соответствии с требованиями заказчиков, увеличивать высоту зданий. Немалую роль в соревновании отдельных фирм и компаний за постройку высотных зданий играли соображения рекламы и престижа. Гигантское здание такой-то фирмы, возвышающееся над другими, символизировало ее финансовое могущество.

Строительство таких зданий стало возможным после того, как в практику вошли конструкции из стали и железобетона, паровые, а затем электрические лифты и, наконец, новое техническое решение устройства центрального отопления, водопровода, канализации и вентиляции.

Строительство высотных зданий, или, как их стали называть, «небоскребов»1, началось в Чикаго в 80-х гг. XIX в. Первым зданием нового типа считается 10-этажный дом чикагской страховой компании, построенный в 1883 г. архитектором У. Дженни, который применил как железные, так и стальные перекрытия. Дженни разгрузил вес стены с помощью металлических (как правило, стальных) стоек, опоясавших здание по всей высоте. Такая «скелетная» постройка позволила увеличить высоту здания до 20 этажей.

Применение стальных конструкций для производственных, торговых и жилых помещений начинается с 90-х гг. В 1892 г. в Чикаго было построено 21-этажное, а в 1903 г.—24-этажное здание. В 1890 г. американский архитектор Салливен вместо «скелетной» постройки усилил стены здания металлическим вертикальным каркасом, на который опирались балки межэтажных перекрытий. Строительство такой «этажерки» позволило увеличить высоту зданий вдвое.

В начале XX в. для сооружения зданий повышенной этажности использовалось в основном каркасное строительство. В 1903 г. французский архитектор О. Перрё построил каркасный жилой дом в Париже, американский архитектор Ф. Л. Райт соорудил несколько домов в Нью-Йорке, а в 1908 г. русский архитектор Р. И. Клейн использовал металлическую каркасную постройку при сооружении московского универсального магазина фирмы «Мюр и Мерелиз»2.

Самым высоким домом, построенным к началу первой мировой войны, был нью-йоркский 58-этажный небоскреб высотой 228 м.

Высочайшим сооружением в мире оставалось в это время Эйфеле-ва башня, своеобразный памятник «века железа». Воздвигнутая французским инженером Г. Эйфелем на Марсовом поле в Париже в честь всемирной выставки 1889 г., эта ажурная башня, сочетающая монументальность с изяществом, сделанная целиком из железа, имела 303 м в высоту3. «Мне хотелось,— писал впоследствии Эйфель,— 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». Надо сказать, что Эйфелю это удалось, так как его башня вдвое превышала самое высокое сооружение древности — пирамиду Хеопса.

Для строительства башни использовался тавровый и двутавровый прокат, при сборке применялись паровые дыропробивательные и  клепальные машины,  а  для  подъема  конструкций — паровые подъемные краны. Транспортировка крупных железных конструкций к месту строительства осуществлялась по железной дороге.

В России наиболее интересные и яркие сооружения сделаны по проектам выдающегося русского инженера В. Г. Шухова. В 1896 г. к открытию Нижегородской выставки по проектам Шухова были построены павильон Строительного и Инженерного отделов и водонапорная башня.

В основу проекта павильона, имевшего диаметр 68 м, В. Г. Шухов положил конструкцию конического птицеловного шалаша. Опорный шест «шалаша» был заменен жестким 25-метровым стальным кольцом, опиравшимся на сквозные металлические колонны, а вместо колышков было использовано 68-метровое кольцо, которое Шухов уложил на стены сооружения. Центральная часть павильонов была покрыта вогнутой внутрь чашей из тонкого листового железа.

Другое сооружение Шухова —72-метровая водонапорная башня — представляло собой многоярусную конструкцию, состоящую из нескольких гиперболоидных стальных секций, поставленных одна на другую. Конструкция башни оказалась настолько удачной, что была использована при строительстве других водонапорных, пожарных и сигнальных башен, а также опор линий электропередач. К концу XIX в. в России было построено 200 сооружений такого типа. В 1904 г. гиперболоид Шухова был использован без указания на авторство в смотровых башнях американского флота.

Однако здания из металлических конструкций имели существенные недостатки: они разрушались при пожарах и подвергались коррозии.

В 1904 г. произошла Балтиморская катастрофа (США). В результате большого пожара из 300 зданий с металлическим каркасом уцелело только 16. Изучение последствий пожара показало, что нагрев металлических конструкций до 500—800° снижает сопротивление железа к растяжению на 50—80%, в результате чего металлические конструкции деформируются. Инженеры и архитекторы пришли к выводу о необходимости облицовки металлических конструкций зданий негорючими материалами.

В 1889 г. для Всемирной парижской выставки по проекту французского инженера М. Ж. Котансена была сооружена знаменитая Галерея машин. Однако в 1911 г. стальной стрельчатый свод Галереи длиной 450 м, пролетом 115 м и высотой 45 м пришлось разобрать, так как он разрушался в результате коррозии.

Наряду с металлическими широкое применение получили в это время железобетонные конструкции. Изделия из железобетона были достаточно прочными, меньше подвергались коррозии и отличались высокой огнестойкостью по сравнению с конструкциями из других материалов.

 

Человеком, открывшим железобетон, считается французский садовник Ж. Моньё. Еще в 1849 г. он изготовил кадки для плодовых деревьев с каркасом из железной проволоки. Продолжая свои опыты, он в 1868 г. запатентовал несколько способов изготовления труб, резервуаров и плит из бетона с железной арматурой. Наиболее важным был его патент на железобетонные сводчатые перекрытия (1877). Однако Монье подходил к вопросу чисто эмпирически.

В 80-х гг. патенты Монье были куплены немецкой фирмой Вайса и Фрейтага (Франкфурт-на-Майне), которая привлекла М. Кё-нена и других инженеров к разработке теоретических проблем взаимодействия металлической арматуры1 и бетона. В 1887 г. Г. Вайс и М. Кёнен пришли к выводу, что арматуру из середины сечения, куда ее укладывал Монье, следует перенести в нижнюю часть балки или плиты, испытывающую растяжение. С этого времени железобетон стал самостоятельным новым строительным материалом.

Параллельно во Франции, Австрии и России осуществлялось дальнейшее усовершенствование железобетонных конструкций. В 90-х гг. соответствующие опыты производились, в частности, Н. А. Белелюбским в Петербурге, А. С. Кудашевым в Киеве.

В России железобетонное строительство началось с сооружения в 1884 г. свода пролетом выше 4 м на ткацкой фабрике в Реутове под Москвой. С 1892 г. начали использовать железобетонные трубы под железнодорожной насыпью. Одним из первых крупных железобетонных сооружений в России был маяк, построенный в 1904 г. по проекту Н. Пятницкого в Николаеве. В 1911 г. в России появились первые технические условия (ТУ) и нормативы для железобетонных сооружений. В 1912—1913 гг. в Москве на Варварской площади2 по проекту И. Кузнецова было построено железобетонное каркасное здание для промышленника Н. Второва («Деловой двор»)1.

До середины XIX в. лопата, кирка и тачка господствовали на всех крупных стройках. В конце XIX в. механизация начинает проникать и в эту отрасль производства. В этот период были созданы многочерпаковые землечерпалки для дорожного и гидротехнического строительства, а также для закладки фундаментов зданий. Широкое применение в конце XIX в. получила механическая паровая лопата, объем ковша которой доходил до 6 м3. Производительность паровой лопаты, укрепленной чаще всего на железнодорожной платформе или на гусеницах, достигала иногда нескольких сот м3 грунта в час.

Сваи в землю стали забивать паровым копром. За час этим механизмом забивали в зависимости от плотности грунта 10—15 свай. Для транспортировки грузов на строительстве все чаще использовались подъемные краны.

Первый паровой подъемный кран был создан в Англии в 1830 г., а в 1847 г.— гидравлический.

В 1880—1885 гг. почти одновременно в США и Германии в подъемные краны были вмонтированы электрические двигатели. В 1890 г. в этих же странах появились многомоторные краны с индивидуальным приводом. В 1895 г. в подъемных механизмах начали применять двигатели внутреннего сгорания.

В России подъемные краны с электрическим двигателем и двигателем внутреннего сгорания использовались с конца XIX в. Выпуск кранов был налажен на Путиловском, Брянском, Краматорском и других заводах.

Широкий размах строительных работ того времени интересно отражен в научной фантастике. Один из героев романа А. Робиды о XX в. выдвигает проект постройки шестого континента, взяв для него в качестве естественных точек опоры острова Полинезии. Образуется, разумеется, частная финансовая компания (иных автор не предвидит), которая привозит из разных гористых стран гранитные монолиты, заполняющие промежутки между островами. Все это покрывается слоем плодородной земли, на которой высаживается разнообразная растительность. Торжественное открытие строящегося континента официально должно состояться, по мнению автора, 1 января 1960 г. Туда же приезжают будущие колонисты. Отопление. Обширные (в том числе высотные) производственные, торговые, транспортные и общественные здания и сооружения требовали более совершенных видов отопления. Если до середины XIX в. типичным было использование отдельных комнатных печей и каминов, топившихся дровами или углем, то с 70-х гг. прошлого века распространяется центральное отопление. Оно было в принципе известно с древности, когда помещения обогревали теплым воздухом  (например,  античные бани-термы).  Затем в середине XVIII         в. появилось паровое отопление и, наконец, водяное (с 30-х гг. XIX в.).   Однако   в   техническом   отношении   известные   тогда системы центрального отопления были примитивны и применялись редко.

Осуществление идеи центрального отопления относится к 1877 г. В американском городе Локпорте была построена центральная станция для отопления более 200 домов. Нагретый пар направлялся по трубам длиной более 7 км. Начиная с этого времени центральное отопление перестает быть редкостью. Появляются не только паровое, но и водяное, воздушное (духовое), газовое и комбинированное (пароводяное, пародуховое) отопление. В конце XIX в. пробовали использовать электрическое отопление, но оно было очень дорогим и не получило широкого распространения.

В начале XX в. строятся крупные центральные отопительные станции. Так, для отопления части Нью-Йорка была построена четырехэтажная центральная станция, где помещалось 64 водотур-бинных котла, обращавшие в час до 3,5 т воды при давлении 6 атм. Центральные станции были построены тогда не только в США, но и в Германии, Франции, Англии.

Однако из-за высокой стоимости отопительных установок и трубопроводов еще преобладает традиционное печное и каминное отопление.

Водоснабжение. Развитие промышленности и транспорта, рост .городов обусловили широкое распространение централизованной системы водоснабжения, которая включала в себя ряд технических сооружений: водозаборное (водоприемное) сооружение — колодец или бассейн — обеспечивало накопление, очистку и хранение воды; паровые или электрические насосные станции подавали воду в водонапорные башни, из них вода поступала в водоводы (трубопроводы), а затем в водопроводную сеть города или предприятия.

Центральные системы водоснабжения были построены тогда в различных городах Европы и Америки. В зависимости от масштабов города для его снабжения водой строились одна или несколько таких систем. Так, например, в Ганновере (Германия) в 1876—1878 гг. была построена одна центральная система водоснабжения, полностью удовлетворяющая потребности города. В то же время во Франкфурте-на-Майне действовали три системы водоснабжения. В 1890 г. в Лондоне, насчитывавшем около 5,7 млн. человек, действовало 184 насосные станции общей мощностью около 22 тыс. л. с. В городе была проложена сеть водопроводных труб общей длиной 7700 км. В то же время в Париже работало всего 20 насосных станций общей мощностью 4 тыс. л. с, обеспечивавших водой 2,5 млн. жителей.

В России первая центральная (Мытищинская) система водоснабжения была пущена в эксплуатацию в 1805 г. В 1861 г. подобная система была построена в Петербурге. Всего в дореволюционной России централизованное водоснабжение имелось в 219 городах (20% от общего их числа).

 

Канализация. В непосредственной связи с развитием водопроводной сети городов и предприятий находятся проблемы расширения в этот период канализационных систем.

Устройство городских канализационных систем началось еще в первой половине XIX в., а в 70—90-е гг. происходит совершенствование существующих и строительство новых систем. Это связано с бурным развитием городского хозяйства, предприятий, распространением гигиенических знаний и необходимостью соблюдения санитарных норм во избежание эпидемий.

Многоэтажное промышленное и жилищное строительство повлекло за собой усовершенствование внутренней (сантехника, сеть труб внутри здания) и наружной канализационной системы (коллекторы, каналы, колодцы). Это привело к созданию ряда канализационных систем. Выбор той или иной системы во многом зависел от рельефа той местности, где находился город. Так, в городах, лежавших в узких долинах, для их нижней части строилась раздельная система (отдельно — бытовые, сточные воды, отдельно — атмосферные осадки), а для частей городов, лежащих на склонах гор,— общесплавная (все сточные воды). Так была устроена канализационная система в Кёльне (Германия), Карлс-баде (ныне Карловы Вары в ЧССР). Во Франкфурте-на-Майне была построена общесплавная система.