Как это построено: удивительные факты о небоскрёбах, мостах и туннелях

Сезон летнего чтения открываю очередным гостевым постом от +Александра Шляхова и её коллег из издательства +Манн, Иванов и Фербер. Работая в гуманитарной гимназии, наблюдаю, как даже среди наших учеников растёт интерес к образованию по архитектурным и инженерно-строительным специальностям. Поэтому, думаю, что среди читателей моего блога найдутся те, кому будет интересной одна из новинок детского направления издательства.

Многие привычные нам постройки, будь то величественный небоскреб или спрятавшийся под землей туннель, — это истинное чудо, результат фантазии, смелости и изобретательности. 

Дэвид Маколи, автор бестселлера «Как всё устроено», решил разобраться, как именно появились самые известные сооружения мира — от мостов до соборов. В своей новой красочной энциклопедии «Как это построено» Дэвид доступным языком рассказывает о технических особенностях разных построек и о процессе их создания. 

Шаг за шагом 

Чтобы понять наглядные схемы и рисунки из энциклопедии, совсем не нужно иметь инженерного образования. Убедитесь сами. Так, к примеру, автор рассказывает о строительстве туннелей: «Как и большинство туннелей, проложенных в скальном грунте, туннель Хусак пробивали буровзрывным методом. Он предполагал такую последовательность действий. Сначала в скале бурили 8–10 отверстий глубиной до 1 метра. Это делал либо один рабочий с буром и молотом, либо команда, в которой один рабочий держит бур, а остальные по очереди бьют молотом.

Просверленные отверстия заполняли порохом. Затем все отходили на безопасное расстояние — все, за исключением одного человека, которому поручали поджечь запал (обычно это был либо самый шустрый из рабочих, либо новичок в отряде). После взрыва, когда рассеется дым, рабочие возвращались и начинали разрабатывать породу и расчищать туннель от так называемого отвального грунта — этот процесс называют выемкой грунта. Эту трудоемкую и опасную работу повторяли снова и снова до тех пор, пока не заканчивали строительство туннеля». 


Почему небоскребы не падают 

А это из главы про самые высокие здания в мире. Вы знали, что Чикаго — родина первых небоскребов? 

«До 1892 года почти все высотные здания в мире возводились с каменными несущими стенами. Чтобы выдерживать огромный вес постройки, эти стены должны были быть очень толстыми, особенно на нижних этажах. Толщина стен, в свою очередь, ограничивала количество и размер окон. Но в Чикаго в это время строители начали использовать метод, позволявший отказаться от внешних несущих стен. Трехмерный каркас из колонн и балок способен выдержать почти все нагрузки, которым подвергается конструкция, — как вертикальные, вызываемые весом самого здания и его наполнения, так и горизонтальные, которые производят ветер или землетрясения.

Каркас здания передает собственный вес, нагрузки от стен и перекрытий, ветра и снега через опорные колонны и фундамент на основание здания — грунт. Фундамент — это подземная часть постройки, передающая и распределяющая нагрузку от нее на более обширную площадь прочного грунта. После того как здание построено, возможна его осадка — смещение вниз. Очень важно, чтобы осадка была минимальной, поэтому инженеры внимательно выбирают тип фундамента для постройки».

Любителям истории 

В книге Дэвида Маколи каждый найдет для себя что-нибудь интересное. Например, любителям истории будет интересно узнать, что величественное здание Пантеона, по сей день стоящее в Риме, было призвано увековечить имя правителя Адриана и вызвать благосклонность богов. 

«Вошедшие в Пантеон люди испытывали настоящее потрясение. Совершенно свободное пространство, ограниченное только стенами, под рукотворным бетонным куполом создавало чувство единения, связи с небесами. Их постоянное присутствие ощущалось благодаря окулюсу — отверстию диаметром 8 метров, расположенному в центре полусферы купола. Пантеон был поистине великолепен. По замыслу его авторов, оценить по достоинству труды императора могли теперь не только подданные Римской империи, но и сами боги. 

Купол Пантеона был на тот момент самым большим бетонным куполом в мире и стал настоящим чудом архитектуры. Возвести его могли лишь римские строители, для которых работа с подобными конструкциями и материалом была хорошо знакома. Независимо от того, к какому типу принадлежит купол — полусферическому, эллиптическому, или он плоский, как блюдце, — в любом случае строители при его возведении будут руководствоваться основополагающими правилами распределения нагрузки в здании. 

Чтобы понять, как работают силы сжатия и растяжения в купольных перекрытиях, взгляните на рисунок внизу.

На куполе, как на глобусе, намечена сетка из меридианов (вертикали) и параллелей (горизонтали). У вершины купола меридианы сходятся к центру и «сжимают» параллели. У основания же купола меридианы, наоборот, расходятся и «растягивают» параллели. Где-то между этими двумя крайностями есть участок свода купола, который не подвергается растяжению и сжатию. Он отмечен пунктирной линией. Чтобы купол не обрушился, при строительстве очень важно найти баланс сил растяжения и сжатия». 

Подвесной мост в Сан-Франциско 

Вам когда-нибудь приходилось восхищаться красотой и величием мостов? Тогда вы тоже не останетесь равнодушными к этой энциклопедии. 

«Построить мост в Сан-Франциско было необходимо, чтобы решить сложную транспортную проблему. При этом размер центрального пролета будущего моста должен был стать больше всех известных на тот момент в мире. За решение непростой задачи взялся инженер Джозеф Страусс. Сначала он предложил не слишком удачную конструкцию, в которой сочетались консольные башни и подвесные пролеты. Впрочем, Страусс быстро исправил ошибку и предложил строить полностью подвесной мост.

Главные составляющие подвесного моста, помимо дорожного полотна, — это опорные башни, тросы и анкерные конструкции. Дорожное полотно моста подвешено на тросах. Если бы тросы крепились на вершинах опорных башен, то их собственный вес, а также вес полотна и проезжающего по нему транспорта заставляли бы башни крениться навстречу друг другу. Чтобы этого не случилось, тросы пропускают через вершины башен и прикрепляют к анкерам (крепежам), забетонированным в скальную породу на берегах. Таким образом, натяжение тросов, тянущих вниз к анкерным конструкциям с двух сторон от башен, создает мощное вертикальное давление на башни и придавливает их к земле».

Путешественникам 

Когда знаешь, как построен тот или иной архитектурный гигант, становится еще интереснее взглянуть на него своими глазами. Например, если вы посетите Куала-Лумпур, столицу Малайзии, то обязательно увидите башни Петронас — и вспомните, как они устроены изнутри. 

«В 1991 году ряду всемирно известных архитектурных бюро предложили спроектировать два небоскреба для размещения в них офиса малайзийской государственной нефтяной компании «Петронас». Победил в конкурсе проект архитектора Сезара Пелли и инженера Чарльза Торнтона. По их замыслу, две башни, стоящие бок о бок, подобно гигантским минаретам, должны были подняться над землей на 451 метр! Двухуровневый пешеходный мост на высоте 42-го этажа придавал всему комплексу вид гигантских фантастических ворот. 

При огромной высоте и относительной тонкости формы башен их конструкция должна была быть необычайно прочной и устойчивой. Для этого строители, во-первых, возвели подпорные сооружения — два здания цилиндрической формы, примыкающие к стенам башен. Они поддерживают небоскребы и одновременно увеличивают количество офисных помещений. 

Во-вторых, устойчивость обоих небоскребов обеспечивается за счет жестких узлов и использования высокопрочного бетона. В-третьих, очень прочна сама конструкция башен. Она, по сути, представляет собой трубу в трубе. Внешняя труба — это решетка из мощных колонн, расположенных по кругу и скрепленных между собой на каждом этаже кольцевой балкой».

Вы заметили, что эти истории способны увлечь не только детей, но и взрослых? В книге «Как это построено» вас ждет еще больше интересных фактов об архитектуре и чудесах инженерной мысли. А узнать о других познавательных книгах МИФа можно здесь.

Купить книгу на Озоне >>>