Высотные здания Москвы

Так с самого начала проектирования высотных зданий открытие советских ученых внесло серьезный вклад в строительную науку. От опирания на скалу строители высотных зданий отказались и решили строить дома на таких, считавшихся ранее ненадежными, основаниях, как супеси, суглинки, пески. Тем самым характер строительных работ был значительно упрощен, а объемы земляных работ - намного уменьшены.

Принятое решение исключало возможность горизонтальных сдвигов грунта под зданием. Но не менее важной задачей было устранить опасность значительного оседания грунта под тяжестью здания. Природу таких сдвигов нетрудно себе представить.

Глубинный грунт представляет собой толщу, на которую в течение долгих веков действует груз вышележащих слоев. Под этим грузом толща грунта спрессована. Вскрытие толщи и удаление верхних слоев освобождают глубинные слои грунта от многовековой нагрузки. Сохраняя некоторую упругость, они стремятся выпучиться, подобно тому, как это мы наблюдаем у резины, с которой снят груз. Правда, грунт повторно загружается возводимым на нем зданием, но вес здания далеко не всегда соответствует весу удаленного грунта, и поэтому осадка основания может быть самой различной.

Для того чтобы этого не произошло, основания высотных зданий закладывались на такой глубине, при которой давление здания было бы по возможности равно давлению удаленных вековых напластований. В этом случае здание оседает, во-первых, весьма незначительно, во-вторых, равномерно. Под давлением здания грунт приходит в состояние как бы первоначальной вековой уравновешенности.

Таковы принципы устройства оснований высотных зданий, установленные советской строительной наукой.

Каковы же особенности фундаментов высотных зданий? Какой должна быть конструкция фундамента, чтобы обеспечить этой главной опорной части здания необходимую надежную жесткость?

И здесь накопленный строительный опыт, казалось бы, подсказывал испытанное решение: фундамент должен представлять собой мощную массивную монолитную плиту, большие размеры которой и огромное количество уложенных в нее материалов обеспечили бы ей жесткость, неподатливость, капитальность. Такие фундаменты всегда закладывались строителями, и американцы, строя свои небоскребы, возводят для них фундаменты в виде гигантских сплошных железобетонных массивов, являющихся как бы искусственным продолжением естественной скалы основания.

Но советские строители и в этой области пошли по пути, не имеющему примера в мировой строительной практике. Они отказались от сплошных массивных фундаментов, убедительно доказав, что для придания фундаменту надежной жесткости есть средства, неизмеримо более рациональные и прогрессивные, чем осуществление его в виде единой сплошной огромной толщи.

Представим себе обычную спичечную коробку, до отказа наполненную спичками. Положив такую коробку на стол и оперев на нее палец, убедимся, что коробка, являющаяся как бы сплошным деревянным телом, достаточно жестка и неподатлива. Продолжим наш опыт. Освободив коробку от спичек, закроем ее и вновь обопрем на нее палец. Мы убедимся, что коробка, ставшая уже не сплошным, а полым телом, все же сохраняет достаточную жесткость.

Стало быть, для того чтобы придать телу жесткость, отнюдь не обязательно делать его сплошным, - надо найти лишь ту пространственную конструкцию, которая связывает тело в цельную жесткую систему. «Пространственной конструкцией» пустой спичечной коробки являются ее днище, стенки и крышка, взаимно связанные в единое целое.

В фундаментах высотных зданий советские инженеры решили применить конструкцию, пространственная жесткость которой обеспечивалась бы не сплошными, а коробчатыми объемами. Пустотность, коробчатость фундамента сулила огромные преимущества, в первую очередь, благодаря сбережению большого количества материала и сокращению затрат труда.

Как ни заманчивы эти преимущества, овладеть ими было не так-то просто. Скажем прямо: допущенная нами аналогия со спичечной коробкой в действительности дает весьма отдаленное представление о конструктивной сущности коробчатого фундамента. Испытывавшаяся нами спичечная коробка лежала на столе - жестком и прочном основании, а гигантская коробка фундамента должна лежать на слабых, податливых, упругих грунтах. На спичечную коробку мы нажимали пальцем, а на фундамент высотного здания действует давление не только неизмеримо больших, но, что особенно важно, разнообразных нагрузок: в башенной части - одной, в крыльях - другой.

Не приведет ли все это к тому, что под действием больших и неравномерных нагрузок коробка фундамента сомнется так, как сомнется и спичечная коробка, если мы будем давить на нее с большой и неодинаковой в различных местах силой?