История инженерного дела. Важнейшие технические достижения с древних времен до ХХ столетия

Швейцарец Роберт Мэлларт (1872–1940) первым использовал железобетонные плиты как активные несущие конструкционные элементы. Мэлларт отказался от поддерживающих балок и в 1900 году развил новый строительный принцип. Активные несущие полы из бетонных плит – хорошее решение для зданий с ненесущими стенами. Плиты могут выноситься, как консоли, чтобы поддерживать ненесущие стены – один этаж за другим. Хотя Клод Аллен Портер Тернер использовал подобную конструкцию в 1906 году в Миннеаполисе и есть много примеров ее использования в строительстве крыш, американские инженеры не спешили использовать новый принцип в мостостроении в основном потому, что в Соединенных Штатах стоимость труда выше, а материалов – больше, чем в Европе.

Железнодорожные горные тоннели

Современные тоннели можно подразделить на группы по цели, которой они служат, и по методам прокладки. В этом разделе будут подробно описаны только две группы: тоннели через твердый скальный массив и тоннели через давящие субаквальные породы. В XVII веке Франция завладела инициативой в прокладке каналов и тоннелей, пробурив 500-футовый тоннель сквозь твердый скальный массив на линии Лангедокского канала. Однако большинство тоннелей, проложенных для каналов, датируются второй половиной XVIII века и началом века XIX. Много тоннелей было построено в это время в Англии, где общая длина 45 тоннелей превышает 40 миль. Использование ручных буров и взрывчатых веществ, а также совершенствование инструментов и методов топографической съемки дали строителям этого периода бесспорное преимущество перед древними римлянами, также имевшими немалый опыт строительства тоннелей для воды. Для французского тоннеля, построенного около 1800 года, впервые была разработана систематическая схема поддержки лесами осыпающихся камней и земли для тоннелей шириной более нескольких футов. Один из двух американских канальных тоннелей, построенных в 1828 году по линии Юнион-канала возле Ливана в Пенсильвании, сохраняется как памятник местного значения.

Первый железнодорожный тоннель в США, как и Ливанский канальный тоннель, тоже был построен в Пенсильвании, в 4 милях от Джонстауна. Он был проложен в 1831–1833 годах и заброшен после 1857 года, когда Пенсильванская железнодорожная компания приобрела линию и спрямила ее, сделав тоннель ненужным. Два ранних эпохальных тоннеля – это тоннель Хусак на железной дороге Бостон – Мэн на северо-западе Массачусетса и тоннель через Альпы Мон-Сени между Францией и Италией. Строительство тоннеля Хусак было предложено в 1825 году для канала, чтобы соединить Бостон и долину Гудзона. Оно было начато в 1854 году и продолжалось 22 года (до 1876 года). Тоннель Мон-Сени, вдвое длиннее, был начат тремя годами позже, в 1857 году, а завершен пятью годами ранее, в 1871 году. Оба тоннеля стали своеобразными лабораториями, в которых опробовали различные методы земляных работ. Прокладка тоннеля Хусак началась с использованием ручных буров (рис. 14.7), но их вскоре сменили паровые буры, а еще несколькими годами позже буры, приводимые в действие сжатым воздухом. Вначале для взрывных работ использовался черный порох, позже – нитроглицерин. При прокладке тоннеля Хусак, по-видимому, впервые заряды подрывались электричеством.

Рис. 14.7. Строительство тоннеля Хусак