Как это построено: от мостов до небоскребов

Что общего у старинных соборов и стадиона в Хьюстоне? Как прокладывали туннели в древности и как это делают сегодня? Что особенного в гигантских плотинах и почему появились небоскребы?

Дэвид Маколи, автор мирового бестселлера «Как все устроено», умеет пробуждать воображение читателей. В своей новой книге «Как это построено» он помогает по-новому взглянуть на хорошо знакомые постройки — мосты, туннели, соборы, плотины, небоскребы. Он описывает весь путь создания выдающихся творений архитектуры, раскрывая перед нами дверь в интересный мир великих сооружений.

ВИАДУК ГАРАБИ. Мост от создателя Эйфелевой башни

На юге Франции нужен был железнодорожный мост через реку. Но вот незадача — он протекает на 120 метров ниже линии, по которой следовало проложить железнодорожные пути. Проектировщиком моста был Гюстав Эйфель, автор знаменитой Эйфелевой башни.

Эйфель прекрасно знал требования, предъявляемые к таким постройкам. Знал он также и о коварных особенностях горной местности, где дуют сильнейшие ветра. Вместо того чтобы бороться с ветром при помощи увеличения массы моста, Эйфель решил перехитрить стихию.

Он спроектировал открытую металлическую конструкцию, продувавшуюся насквозь и к тому же требовавшую меньше строительного материала — немаловажное соображение при строительстве в отдаленном районе. В основе конструкции виадука Гараби лежит ферма — рама из соединенных между собой треугольников, на стороны которых действуют силы сжатия и растяжения. В XIX веке мосты с фермами активно строили на железных дорогах американского Запада. Сегодня мосты с железными фермами — самые популярные в Америке. Они чрезвычайно прочны и могут покрывать длинные расстояния.

ТУННЕЛИ

Если мосты — это самые «открытые» образцы достижений инженерной мысли, то туннели можно назвать их болезненно застенчивой родней. Они служат людям, спрятавшись от света. Быстро проезжая по туннелю, мы едва успеваем рассмотреть его. И получается, что в то время как мосты, небоскребы, соборы и даже плотины «срывают лавры» восхищения, оценить техническое совершенство подземной конструкции может только инженер.

Вот уже многие века люди строят туннели. Причины самые разные: от экзотических — захоронения мумифицированных быков — до прозаических — доставки питьевой воды, добычи соли или необходимости быстрее проехать из пункта А в пункт Б. Но вне зависимости от назначения форма и геометрия туннелей практически неизменны.

На любой туннель сверху давит толща земли или воды. Некоторые испытывают к тому же давление на стены, поэтому идеальная форма для туннеля — это арка. Когда туннель пробивают в горе или под водой, ему приходится противостоять давлению со всех сторон, в том числе и снизу.

ТУННЕЛЬ ПОД ТЕМЗОЙ

Конструкция этого туннеля была сложной, но уникальным он стал потому, что именно для его строительства инженер Брюнель сконструировал первый в истории проходческий щит (специальное сооружение, которое позволяет работать под речным дном). Это изобретение навсегда прославило его имя среди инженеров и горняков. Брюнель создал щит, чтобы защитить рабочих от водной стихии — как-никак, работать предстояло под речным дном!

Удивительно, но идея проходческого щита возникла у Брюнеля во время наблюдения за тем, как прокладывают ходы в дереве корабельные черви — истинное бедствие британского флота. Эти моллюски используют свои похожие на щиты раковины, чтобы буравить корабельную древесину, да еще и имеют наглость покрывать сделанные ими микротуннели изнутри прочной «обделкой» из вещества, которое при этом выделяют. Проходческий щит Брюнеля совсем не походил на свой прообраз — это была сложная «машина» из чугуна.

Конечно, по сравнению с современной техникой щит Брюнеля напоминает отряд скрипучих роботов из «Звездных войн», которые, опираясь друг на друга, медленно продираются сквозь землю. Тем не менее щит сделал свое дело. Он и сегодня входит в систему лондонского метро.

КУПОЛ ПАНТЕОНА

Здания с огромными куполами всегда восхищали людей. Купола заставляют нас оторваться от земной поверхности и устремить свой взор ввысь. Под раскинувшимся над нашими головами сводом мы завороженно замираем и с восхищением созерцаем величественную красоту купола, который невесомо возносится над нами. Однако создатели этих конструкций совершенно справедливо могли бы напомнить, что преодоление силы притяжения — задача не из легких. Начнем с того, что купол — это, прежде всего, крыша. И неважно, насколько он огромен и красив; в любом случае ему непросто было оказаться наверху и еще сложнее там оставаться.

Самая примечательная особенность купола знаменитого Пантеона — это окулюс, отверстие в его вершине. Здесь, в месте, где сила сжатия достигает своего максимального значения, строители выложили кирпичное кольцо толщиной 1,5 метра. Как и в случае с туннелями, сила сжатия равномерно распределяется по внешней стороне кольца и оставляет свободным внутреннее пространство.

Только в случае с Пантеоном такое кольцо пропускает через себя не машины или поезда, а дневной свет и капли дождя. Людям, находящимся внутри Пантеона, купол кажется абсолютно идеальной полусферой. Его диаметр — около 44 метров. Точно такое же расстояние — от окулюса в вершине купола до пола зала. А если добавить к этой безукоризненной геометрии ежедневное движение пятна солнечного света внутри здания и окошко в звездное небо ночью, то Пантеон видится нам уже не просто очередным, пусть и величественным, зданием. Он становится храмом неба на Земле — в Риме, сердце великой империи.

НЕБОСКРЕБЫ. БАШНИ ПЕТРОНАС

В 1991 году архитекторам предложили спроектировать два небоскреба для размещения в них офиса малайзийской нефтяной компании «Петронас». Планировалось, что башни станут центром нового сити — делового района, способного изменить экономику всего города. 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. К тому же он упрощал переход из одной башни в другую и служил одним из маршрутов эвакуации людей в случае опасности. В основу плана будущих башен была положена традиционная для исламского искусства восьмиконечная звезда.

При огромной высоте и относительной тонкости формы башен их конструкция должна была быть необычайно прочной и устойчивой. Для этого строители, во-первых, возвели так называемые подпорные сооружения — два здания цилиндрической формы, примыкающие к стенам башен. Они поддерживают небоскребы и одновременно увеличивают количество офисных помещений. Во-вторых, устойчивость обоих небоскребов обеспечивалась за счет жестких узлов и использования высокопрочного бетона. В-третьих, очень прочной была сама конструкция башен. Она, по сути, представляет собой трубу в трубе.

По материалам книги «Как это построено»