Металлургия и время - Том 3

Первые попытки использовать искусственное освещение на городских улицах относятся к началу XV в. В 1417 г. лондонский мэр Генри Бартон распорядился вывешивать фонари зимними вечерами, чтобы рассеять непроглядную тьму в британской столице. Через некоторое время его инициативу подхватили французы. В начале XVI столетия жителей Парижа обязали держать светиль-

ники у окон, которые выходят на улицу. При Людовике XIV французскую столицу наполнили огни многочисленных фонарей. Король-Cолнце издал специальный указ об уличном освещении в 1667 г. По легенде, именно благодаря этому указу царствование Людовика и назвали блестящим.

Кованые решетки в стиле ампир и рококо

Одновременно с барокко в эпоху правления Людовика XIV появился еще один стиль, который достиг наивысшего расцвета в конце XVIII в. Речь идет о классицизме и его завершающей стадии – ампире (1-я половина XIX в). Окончательно принципы нового стиля были сформулированы Г. Бономом в 1757 г. В области художественной ковки, это эпоха правления Людовика XVI.

Сам французский монарх был страстным любителем кузнечного дела. В королевской резиденции он организовал собственную кузнечную мастерскую, где пропадал целыми днями.

Кузнечные изделия периода классицизма отличают простота, лапидарность, чёткость линий, строгая сим-

также началось с Франции. В эпоху рококо декоративный фактор становится доминирующим. Производство решёток отошло на второй план, уступив место изготовлению балконов, перил, фонарей, домашней мебели, ажурных деталей украшения интерьера.

Русское кузнечное дело в XVII–XVIII вв. шло вполне в ногу с передовыми архитектурными новациями. Оно дало европейской архитектуре множество замечательных изделий из кованого железа. Над знаменитыми коваными решетками Петербурга работали выдающиеся зодчие: А.Н. Воронихин, В.П. Стасов, В.В. Растрелли, Дж. Кваренги, К.И. Росси и др. Одна из лучших декоративных оград мира – решётка Летнего сада – была изготовлена тульскими кузнецами в 1772–1778 гг., а медные детали к ней позднее изготовили петербургские умельцы.

бетоном – 70 000 кгс/см2 против 2200 кгс/см2 , 150 кгс/см2 и

200 кгс/см2 соответственно. Однако его прочность при растяжении и изгибе невелика, и применять его можно только

встроительных конструкциях, работающих на сжатие (например, в арочных мостах). Основным изделием из чугуна

вXVIII–XIX вв. были колонны.

Невьянская башня

Первая крупная чугунная конструкция была применена в России – это перекрытие крыльца Невьянской башни на Урале. Башня построена в 1722–1732 гг. по типу русских шатровых колоколен и является уникальным памятником промышленной архитектуры первой половины XVIII в. Она выполняла несколько функций: дозорную, казначейской конторы, заводского архива, лаборатории, часовкурантов. Подвалы служили тюрьмой.

Строительный материал Промышленной революции

Новая эпоха в применении сплавов железа в строительстве наступила после того, как были освоены высокопроизводительные технологии выплавки чугуна, а сам металл стал производиться в больших количествах на крупных промышленных предприятиях.

Чугун стал инновационным строительным материалом эпохи Промышленной революции. Это был первый металл, способный по своим характеристикам составить серьезную

конкуренцию традиционным дереву и камню. Способность чугуна выдерживать значительные нагрузки, а также его «негорючесть» подстегнули интерес архитекторов к использованию чугуна в качестве конструкционного материала.

Чугун имеет значительно больший предел прочности на

сжатие по сравнению с естественным камнем, кирпичом и

Невьянская башня – сооружение с обилием больших фигурных чугунных шайб, скрепляющих находящийся внутри стен металлический каркас. Полы и балконы выстланы чугунными плитами, оконные и дверные коробки также отлиты из чугуна. Основание башни представляет собой квадрат со стороной 9,5 м, высота её – 57,5 м. Отклонение башни от вертикали составляет около 1,85 м.

Присооружениибашнииспользовалисьпередовыетехнологии того времени. Шатёр был увенчан, помимо двухметрового флюгера, металлическим громоотводом в виде позоло-

ченного шара с шипам и лучами. За всю историю башни в неё ниразунеудариламолния.Учитывая,чтоНевьянскаябашня построенапредположителнов1732г.,можноутверждать,что уральские мастера соорудили громоотвод примерно на четверть века раньше, чем это изобретение продемонстрировал современникам американец Бенджамин Франклин.

Чугунные мосты

В результате Промышленной революции в Англии миру были представлены новые типы сооружений и методы строительства. В последних десятилетиях XVIII в. английские инженеры начали применять чугун и железо в ответственных несущих конструкциях мостов, промышленных и гражданских зданий. К этому времени использование металла в качестве конструкционного материала получило теоретическое обоснование. Были созданы теория трёх моментов (1720 г., Вариньон), теория продольного изгиба (1749 г., Эйлер), разработаны основы теории кручения и механики сооружений.

Первой большой чугунной конструкцией стал мост через реку Северн. Длина пролета моста составляет 30,6 м, его масса – 384 т. Он был возведён в 1777–1779 гг. и до сих пор используется как пешеходный. Конструкция моста представляет собой пять параллельных арок из чугунного литья с тремя концентрическими рёбрами на каждой арке. Самыми крупными отливками являются главные ребра, выполненные из двух половин, каждая массой около 6 т. Все крупные отливки были получены индивидуально в открытых песчаных формах на полу ли-

тейного цеха. Более мелкие радиальные элементы были отлиты в шаблонных формах. Все соединения выполнены по типу, принятому у плотников, – «ласточкин хвост» (шип и гнездо под шип; клинья, уплотнённые свинцом). Радиальные элементы закреплены на месте болтами с гайками.

Долина реки в районе моста в те годы была знаменита тем, что в ней на небольшом участке вдоль берега располагалось больше печей и кузниц, чем где-либо ещё в мире. Ядром этого региона был Коалбрукдейл, где семья Дарби владела двумя литейными цехами – Старой и Новой доменными печами; также ей принадлежали две доменные печи в Бедламе (на расстоянии 500 м ниже по течению от моста) и две печи в Хорсхэе над верхним краем долины. Чушки литейного чугуна отливали на всех этих печах и собирали перед повторным переплавом в вагранке, построенной специально для этой цели в непо-

Элементы конструкции Чугунного моста

средственной близости от моста. Химический анализ металла различных отливок показывает, что все они имеют разный состав.

Существует мнение, что мост был сооружен как дерзкая реклама возможностей литейного чугуна. Выражаясь современным языком, это был пиар – попытка воздействовать на общественное мнение, предпринятая с целью популяризации чугуна как конструкционного материала для увеличения объёмов его продажи. Эта версия вполне допустима, особенно если вспомнить, что в число

С того времени, несмотря на продолжающееся в течение двухсот лет строительство каменных мостов, наиболее прогрессивным в мостостроении становится направление по разработке конструкций и методов расчета мостов металлических.

Чугунные арочные мосты уже в первой четверти XVIII в. вытесняются мостами различных типов из ковкого (сварочного или пудлингового) железа, имеющего большую прочность на изгиб: висячими, балочными и мостами с решетчатыми фермами. Первое десятилетие XIX в. стало временем появления мостов вантовой конструкции; начало их строительству было положено американцем Джоном Фидлеем. К 1815 г. в США было построено около 40 мостов, родиной которых считается штат Пенсильвания.

Дальнейшее развитие мостостроения связано с творчеством уже упоминавшегося выше английского инженера Томаса Телфорда. Главным его сооружением считается ви-

сячий металлический мост на реке Меррей в Уэльсе, построенный в 1826 г. Этот цепной мост из сварочного железа с пролётом 176,5 м (наибольшим для того времени) имел 16 цепей, несущих проезжую часть шириной 8,5 м.

Новым этапом в истории железных мостов стало стро-

ительство в 1845 г. инженером У.-Т. Кларком моста через

Дунай в Будапеште. Мост имел рекордный пролёт – 202,4 м при общей длине 400 м и ширине проезжей части с тротуарами 14 м. После того как вместо цепей стали применяться несущие железные тросы, рекордная длина пролетов висячих мостов к середине XIX в. превысила 300 м.

Строительство первых железнодорожных мостов из железных ферм началось в 1840 г. Большинство используемых в нихфермбыликомбинированными;онисочеталивсебеэлементыизчугунаиковкогожелеза.Чугунчастоиспользовался дляверхнегопояса,которыйработалнасжатие;нижнийпояс изготовляли из сложенных вместе длинных полос ковкого железа, поскольку он работал на растяжение. В зависимости от конструкции фермы её стойки и диагональные раскосы также изготовляли либо из чугуна, либо из ковкого железа.

Мосты с решётчатыми фермами отвечали требованиям железнодорожного транспорта, они преобладали в мостостроении с середины до конца XIX столетия. В качестве примеров мостов с применением решетчатых ферм про-

летом 100 м и более можно назвать сооруженные в 1859 г. Кёльнский соборный мост и трубчатый мост Дж. К. Брунеля через реку Салташ в Плимуте. Таким образом, в середине XIX столетия сформировались все основные конструктивные и несущие системы, которые определяют принципы

строительства металлических мостов и сегодня, в XXI в.

чугунные и железные мосты в россии

ВРоссии первые металлические мосты появились в 1780- е гг., они большей частью строились из ковкого железа. Один из наиболее известных был сделан по проекту Дж. Кваренги в 1784 г. для парка в Царском селе. Серия мостов была изготовлена на Сестрорецком оружейном заводе, в том числе два железных моста для Таврического сада в Санкт-Петербурге (1793 – 1794 гг.).

Начало широкому применению чугуна в мостостроении было положено в 1806 г. сооружением на пересечении Невского проспекта и реки Мойки 22-метрового Бердова моста. До 1917 г. он назывался Полицейским (или Зелёным) а затем был пе-

реименован в Народный.

Петербургский архитектор В. Гесте использовал идею инженера Р. Фултона. Он перекрыл пролёт пологим сводом из металлоконструкций, собранных из чугунных блоков, напоминающих по форме перевернутые ящики.

Вих стенках были сделаны отверстия, через которые пропускались болты, скрепляющие блоки друг с другом. Конструкция моста оказалась очень удачной, и проект Гесте утвердили в качестве «образцового».

Это был первый в мире типовой проект металлического моста. В соответствии с ним в конце первого десятилетия

XIX в. металлоконструкции (чугунные блоки) были заготовлены для целой серии новых мостов через Мойку. В 1814 г. построили Красный мост на пересечении Мойки и Гороховой улицы. В 1810–1820-е гг. в городе появилось еще десять чугунных мостов, казавшихся в то время не-

обычно легкими.

стальные мосты

В 1860-х гг. в распоряжении мостостроителей появляется новый конструкционный материал – бессемеровская сталь. Она позволила реализовать по-настоящему гран-

диозные проекты, став базовым материалом для висячих

Глава 7

мостов «американской системы» (так называемый вариант «Гау иТауна»). Первые мосты подобной конструкции были сооружены в г. Нью-Йорке: в 1883 г. – знаменитый Бруклинский с пролётом 486,5 м, а затем – Манхэттенский, с пролётом 448 м.

Монтаж Бруклинского моста длился почти 15 лет. К моменту окончания строительства растянувшийся на полкилометра Бруклинский мост был самым длинным подвесным мостом в мире и поражал современников своей величиной и надёжностью:

Я горд вот этой стальною милей, Живьём в ней мои видения встали – Борьба за конструкции вместо стилей, Расчёт суровый гаек и стали.

Иесли придёт окончание света, Планету хаос разделает в лоск,

Итолько один останется этот Над пылью гибели вздыбленный мост.

Так писал восхищенный Владимир Маяковский в сти-

хотворении «Бруклинский мост».

Примерно в то же время в России по проекту Николая Белелюбского в 1875–1881 гг. строится самый большой на тот момент железнодорожный мост – через Волгу у Сызрани – длиной 1443 м, состоявший из 13 пролётов по 111 м каждый.

Во Франции значительное развитие получают конструкции арочных мостов. К числу выдающихся произведений инженерного искусства относится виадукГараби, построенный Густавом Эйфелем около г. Сен-Флур в 1884 г. Конструктивно мост представляет собой двухшарнирную серповидную арку, перекрывающую главный пролёт и эстакады подходов на слегка суживающихся кверху высоких опорах. Очертания виадука не только идеально соответствуют распределению усилий в кон-

струкциях, но и обладают несомненной художественной ценностью.

Конструктивные решения строительных ферм неуклонно совершенствовались: шарнирное соединение отдельных элементов ферм уступило место жёстким консольно-балочным системам. Среди мостов консольно-

«великий»фортский мост в периоД строительства;

окончательный виД

Глава 7