Назад
6 Марта 2020
656

Как закалялась сталь

Как закалялась сталь

Россия является одним из мировых лидеров по производству стали. Это факт. Однако в России на стальном каркасе строится всего 13 процентов всех многоэтажных зданий. Это тоже факт. Почему в нашей стране так редко применяют металл в строительстве, а в США использование металлического «скелета» для высоток — это норма, где находится самое высокое здание в Европе с каркасом из стали и чем знаменит питерский «Дом Зингера» (спойлер — да, там есть сталь) — читайте в нашем материале.

На итоговой пресс-конференции генеральный директор Ассоциации развития стального строительства (АРСС) Александр Данилов не раз подчеркивал, что хоть Россия намного отстает от Европы по объемам металлостроения, но планы по увеличению возводимого жилья и переход на счета эскроу должны повысить интерес девелоперов к этой технологии: ведь она позволяет строить не только качественно, но и быстро. Но наша страна достаточно консервативна, чтобы быстро менять приоритеты в строительстве, да и то, что в СССР в 1950‑е годы был введен официальный запрет на использование металла в гражданском строительстве, весь металл шел на промышленные и оборонные объекты, тоже повлияло.

А ведь история возникновения инженерных конструкций из металла началась еще в V веке до н. э., правда, в виде простейших сооружений. Более серьезные конструкции из металла стали повсеместно использовать в XII веке при возведении дворцов и церквей. В 1784 году англичанин Карт получил малоуглеродистую сталь и понеслось: за короткий срок были разработаны бессемеровский, мартеновский и томасовский способы промышленного производства литой стали, началось производство прокатных профилей (угловые, тавровые, двутавровые, зетовые).


Церковь, мост, вокзал

В XVII-XVIII вв. нашли применение наслонные металлические конструкции стропил и пространственные купольные конструкции глав церквей. Стержни конструкций выполняли из кованых брусков и соединяли на замках и скрепах горновой сваркой. Конструкции такого типа сохранились до наших дней: это перекрытия пролетом 18 метров над трапезной Троицко-Сергиевского монастыря в Загорске, перекрытие Большого Кремлевского дворца в Москве, каркас купола Казанского собора в Санкт-Петербурге пролетом 15 метров.

the-great-kremlin-palace-moscow-russia-jon-berghoff.jpg

В XVIII в. начинают использовать чугунные мосты и конструкции перекрытий гражданских и промышленных зданий. Чугунные элементы соединяли болтами или замками. Например, в Петербурге был построен Николаевский мост с восемью арочными пролётами от 33 до 47 метров, который стал самым крупным чугунным мостом мира. Позже для перекрытия большепролетных зданий стали применять решетчатые каркасы рамно-арочной конструкции.

Наибольшего совершенства подобная рамно-арочная конструкция достигла в покрытии дебаркадеров Киевского вокзала в Москве, построенного по проекту Владимира Шухова. В конструкциях этих сооружений хорошо проработаны компоновочная схема, опорные закрепления и узловые заклепочные соединения.


Детектив про первый небоскреб

Но это у нас, а что происходило за рубежом? Первое здание на стальном каркасе было построено в Англии в городе Шрусбери еще в 1797 году. В Чикаго в 1885 году построили здание The Home Insurance Building, которое принято считать первым небоскребом, построенным с применением революционной технологи несущего стального каркаса: основная идея этой технологии заключается в отказе от несущих стен. Их функцию выполняет стальной каркас, к которому крепятся все остальные элементы здания, в том числе стены. Правда, некоторые американские историки считают, что звание первого небоскреба здание страховой компании в Чикаго получило незаслуженно. Современные данные свидетельствуют о том, что в этом случае стальная основа не имела первостепенной роли. В здании были несущими также задняя стена и массивные гранитные колонны. К тому же на момент окончания строительства этот дом не был самым высоким в Чикаго. Почему же его стали называть первым небоскребом? История почти детективная.

gtr4pc32s896druaq0.jpg

В 1888 году в Миннеаполисе архитектор Лерой С. Баффингтон запатентовал идею создания металлического «скелета» для высотного здания и предложил построить 28-этажный «облакоскреб». Архитектурная пресса того времени объявила его проект нелепым и непрактичным (что-то мне это напоминает), что, впрочем, не помешало национальным архитектурным и строительным сообществам взять идею железного каркаса на вооружение. Чтобы признать патент недействительным и избежать уплаты роялти, чикагские архитекторы начали кампанию по дискредитации Баффингтона. Для этого нужно было доказать, что его идея не оригинальна и не нова. В качестве примера они ссылались как раз на здание страховой компании, которое было построено до того, как Баффингтон запатентовал каркас для высотных зданий. «Это была кампания большой лжи, — считает Джеральд Р. Ларсон, профессор архитектуры в университете Цинциннати, — но в результате ее проведения удалось дискредитировать Баффингтона. Хотя позднее, по датам его чертежей, было установлено, что они были созданы до 1885 года». Как бы там ни было, если это здание и не первый небоскреб, то уж точно его непосредственный предшественник.

 

Валькирия с веретеном и швейной машинкой

А что происходило у нас? А у нас одним из самых неоднозначных проектов стального строительства стал питерский Дом компании «Зингер». Он было построен в 1902–1904 годах архитектором Павлом Сюзором. Для строительства выбрали место с максимальной деловой активностью на пересечении Невского проспекта и Екатерининского канала. Так как от количества сдаваемых помещений зависела прибыль, а земля в центре города была дорогой, баланс между простором и вместительностью находили в количестве этажей. В Нью-Йорке и Чикаго это привело к возведению первых небоскребов, а вот на болотистых почвах Петербурга не представлялось возможным сделать мощный фундамент. К тому же действовало ограничение по высотности в 11 саженей (23,47 метра), которое определялось высотой главной доминанты города — Зимнего дворца.

luxfon.com_24999.jpg

Дом Зингера — смесь двух стилей: необарокко и модерн. Барокко привносит незамысловатые аллегории: одна валькирия на фасаде держит жезл Меркурия (символ торговли), у другой в руке веретено (символ легкой промышленности), а под правым локтем — швейная машинка. Злые языки говорят, что при всей утонченности вкуса архитектора порой он тяжеловесен: фасад здания явно перегружен. Впрочем, речь не о вкусе архитектора, а больше про технические новинки того времени. Выдающимся инженерным решением Дома Зингера был его металлический каркас — двутавровые стойки и балки, которым не страшен пожар. Сами балки монтировались техникой клепки. Мансарда сконструирована как арочная ферма с опорой на железобетон, а купол является частью всей мансардной конструкции. Детали каркаса, чугунные литые батареи, механизмы для самоочищения кровли путем подачи пара — все вместе это составляло невиданный прогресс в технологиях строительства того времени.

Перенесемся опять через океан. В 1931 году в Америке появился 103-этажный офисный небоскреб, расположенный на Манхэттене. Это знаменитый Empire State Building, один из самых высоких небоскребов мира. Его высота — 381,3 метра (с телевизионной башней, надстроенной в 1950-е годы, — 443 метра). Каркас небоскреба состоит из сотен стальных профилей длиной несколько метров и массой несколько тонн. При монтаже здания клепальщикам приходилось работать в сверхскоростном режиме, поскольку складировать эти детали в условиях городской застройки было негде. В результате на строительство ушло всего 410 дней! За неделю строились примерно четыре с половиной этажа. Рекорд был поставлен в одну из десятидневок, когда были возведены 14 этажей.

 

Покорить «Стальную Вершину»

Тем не менее, самое высокое здание в Европе с каркасом из стали — его высота 309 метров — находится у нас. Это МФК «Евразия» («Москва-Сити»). Его второе название — «Стальная Вершина». Комплекс состоит из подземной части и двух взаимосвязанных наземных конструкций: 75-этажной башни и двухэтажного подиума. Как утверждают эксперты, основным преимуществом технологических решений, построенных на применении металлокаркаса, является меньший коэффициент потерь на колонны, балки, шахты и другие конструктивные элементы. При внешней компактности башни помещения внутри получились просторные и светлые. Внешне башня «Евразия» является сочетанием классики и модерна — фасад из зеленого стекла, светопрозрачных конструкций и камня подчеркнут замысловатой игрой строгих линий и углов.

D8OMQa3W4AEx53c.jpg

Кампус Дальневосточного федерального университета на острове Русский тоже построен с использованием металлокаркаса. При строительстве зданий кампуса в качестве основы использовался рамно-связевый металлический каркас из стальных двутавровых балок, утопленных в бетон фундамента. Перекрытия сделаны из железобетона, армированного 10-миллиметровой арматурой. Общий вес стальных конструкций — около 350 тысяч тонн.


Металл в строительстве — за и против

Так что положительная динамика на российском рынке металлостроения вроде как наметилась. Впрочем, спросим у экспертов. Архитектор частных домов Антон Никитин в разработке проектов часто предлагал заказчикам использовать металлические конструкции:

— Это позволило бы сделать больше пролеты, вылеты, консоли, достичь тонкой парящей архитектуры. Но заказчики боятся, потому что не типично, не принято. В итоге обычно заменяем на монолитный каркас или балки из клееного бруса.

И это в малоэтажном строительстве! Управляющий директор строительной компании СК «Перспектива» Михаил Ополько тоже отмечает, что массовое применение стальных каркасов при возведении зданий в России не получило широкого распространения, у нас на базе стальных металлоконструкций чаще всего строятся маленькие склады, ангары, небольшие технологические производства:

— В складском сегменте стальные каркасы очень востребованы и популярны. Даже в тех случаях, когда в качестве каркаса используют монолитную конструкцию, стальные металлические каркасы применяют в кровельной части. Такое решение значительно дешевле монолитного покрытия кровли. Поэтому капитальные строения складской недвижимости чаще всего являются комбинированными, с монолитными колоннами и перекрытиями из металлоконструкций.

151308big.jpg

Также широко распространены легкосборные, быстровозводимые металлоконструкции, применяемые для строительства быстровозводимых зданий: это объекты агрохозяйства, теплицы, птицефермы. Технологии стального строительства чаще всего применяются в южных регионах, так как именно там развито сельское хозяйство и востребован данный вид металлоконструкций.

К преимуществам стального строительства Михаил относит отсутствие сезонных ограничений при монтаже, скорость возведения и сокращение трудозатрат. При строительстве зданий на базе стальных металлоконструкций есть возможность в любой момент менять планировку внутренних помещений, за счет отсутствия несущих стен. Конструкции на стальном каркасе весят значительно меньше, чем монолитные, и это позволяет сэкономить на обустройстве фундамента. Этот факт и сокращение сроков строительства, безусловно, влияют на конечную стоимость возведения объекта:

— Среди недостатков применения стальных каркасов в массовом строительстве можно выделить недолговечность сооружений и слабую температурную стойкость стали. При низких температурах сталь становится хрупкой, а при высоких снижается ее жесткость. Поэтому сооружению могут потребоваться дополнительные мероприятия по теплоизоляции и огнезащите стальных конструкций и их дальнейшее постоянное обслуживание.

Копировать ссылку
Автор материала: Наталья Есипова
Мегаполис
Копировать ссылку