Высотные здания Москвы

Однако с увеличением высоты зданий к каркасу стали предъявляться требования уже не только прочности, но и жесткости. Это - не одно и то же. Металл, например, является очень прочным материалом, но далеко не всякое изделие из металла жестко. Мы неоднократно видели, как, например, рельсы или длинные трубы при перевозках на автомашинах покачиваются не меньше, чем обычные доски.

Каждое сооружение, как известно, испытывает на себе действие ветра, которое тем больше, чем сооружение выше. Ветровые нагрузки бывают очень значительными, и их действие порой видно даже на глаз. Так, например, и в сравнительно тихую погоду дымовые фабричные трубы раскачиваются так, что на их верхушке трудно стоять.

Вполне естественно, что перед строителями высотных зданий встал вопрос о придании несущему каркасу такой жесткости, при которой действие ветра не вызвало бы у проживающих и работающих в этих домах никаких неприятных ощущений. Решить эту задачу пытались и американцы, строившие свои небоскребы, но их попытки полного успеха не имели.

Технические нормы [1] США допускают, чтобы под действием ветра вершина здания отклонялась от его вертикальной оси на величину до 1/500 высоты здания. Иначе говоря, если, к примеру, высота здания 200 метров, то американцы считают допустимым, чтобы под действием ветра верхний этаж отклонялся на 40 сантиметров, при высоте в 300 метров - на 60 сантиметров и т. д. Такими техническими нормами американцы как бы признают, что еще большее увеличение жесткости каркаса, а стало быть, и уменьшение прогибов зданий невозможно либо не нужно.

[1 Техническими нормами называются правила, официально издаваемые в каждой стране и обязательные для применения всеми инженерно-техническими работниками.]

Как же ощущается подобное нормирование жесткости, когда сооружение уже выстроено?

В США были зарегистрированы неоднократные случаи, когда под действием ветра верхние этажи небоскребов раскачивались так, что штукатурка стен и потолков растрескивалась.

Американцы долгое время считались единственными «законодателями» в области проектирования и возведения высотных домов. Советские строители, однако, не пошли по пути американской небоскребо-строительной техники, отвергли ее законы и в создании каркасов высотных домов также обратились к изысканию новых, передовых приемов, обеспечивающих сооружению ту жесткость, при которой обитателей здания не беспокоили бы ни раскачивания, ни непрерывные потрескивания.

Советские инженеры сумели разработать новую конструкцию жесткого каркаса, при которой вершина высотного здания, к примеру на Котельнической набережной, даже в самые сильные ветры не сможет отклоняться более чем на 1/3000 его высоты.

С первого взгляда может показаться, что сделать каркас здания жестким довольно просто, надо лишь придать металлоконструкциям большие размеры, утяжелить их, сделать более массивными. Все это, конечно, увеличило бы жесткость каркаса, но такое решение нельзя было бы считать передовым и прогрессивным. Во-первых, массивные металлические конструкции отняли бы у здания непомерно большую часть полезного пространства, а во-вторых, на них ушло бы очень много металла, и экономически такое решение было бы расточительным.

Действительно, в американских небоскребах даже при допускаемых колебаниях в 1/500 высоты расход металла на конструкции каркаса превышает 30 килограммов на кубометр здания! В наших же высотных зданиях, обладающих неизмеримо большей жесткостью, расход металла на кубометр здания составляет примерно 20 килограммов, а в 32-этажном здании на Котельнической набережной - даже 16 килограммов. Стало быть, придать каркасу жесткость можно и без утяжеления металлоконструкций.

В чем же заключается сущность тех новых конструктивных решений, которые, в отличие от методов, применяемых в Америке, были осуществлены советскими строителями в создании каркаса высотных домов?

Во всех наших высотных зданиях применен металлический каркас. Сейчас его уже не видно, но каждый москвич помнит, как в начальные этапы строительства в небо поднимались эти величественные ажурные конструкции. И хотя с первого взгляда наши каркасы мало разнятся от американских, все же по своей технической сущности и рациональности они в корне отличаются от них.

Каркас американских небоскребов представляет собой конструкцию, в которой металлические колонны, прогоны и балки, лишь в некоторых местах усиленные подкосами, вручную соединены заклепками. При проектировании американский конструктор рассчитывает, что прочность и жесткость здания должны быть обеспечены именно таким клепаным металлическим каркасом.

Ни в одном из наших каркасов не нашла применения кустарная, ручная и технически несовершенная клепка конструкций. Заклепок в наших каркасах нет. Если бы у нас был принят вариант клепаного каркаса, то на каждом здании пришлось бы поставить вручную не менее полумиллиона заклепок.