| Очерки истории техники в России (1861-1917). Часть 4 | |
|
HW100 - 45000
UAW55 - 105000 RRW100 - 175000 PKRR - 7500 |
Строительная техника Строительство жилых, общественных и производственных зданий В строительстве жилых, общественных и производственных зданий в России во второй половине XIX в. осуществился крутой поворот к новым, более прогрессивным видам и формам сооружений. Причиной этого были решающие сдвиги в общественной жизни страны. После формальной ликвидации крепостного права капиталистические отношения в стране стали быстро развиваться. Они сопровождались развитием техники, ростом городов, спросом на все виды зданий. Городское жилищное строительство Помещики, оставшиеся у власти и сохранившие свои привилегии после отмены крепостного права, расширяли или вновь строили поместья, усадьбы и более современные индивидуальные жилые дома в городах. Капиталисты, банкиры, купцы обзаводились новыми помещениями для жилья, контор и учреждений. Возникали банки, универсальные магазины, пассажи. Появлялись особняки, построенные с учетом индивидуальных вкусов заказчиков, с богатой отделкой фасадов и внутреннего интерьера. Буржуазию, банкиров и богатых купцов обслуживали люди различных профессий - чиновники, инженеры и служащие разных категорий. Им нужны были хорошие квартиры, иногда до 12 комнат. Служащие и учащиеся искали жилища попроще - в 1-2 комнаты. Для разных категорий жителей городов нужны были дома с квартирами разной стоимости. С развитием капиталистических отношений в России жилищное строительство стало объектом выгодного приложения капиталов. Вследствие этого в городах возникало строительство так называемых доходных домов. В зависимости от того, на какую категорию квартиросъемщиков рассчитывал капиталист, он начинал строительство жилого дома определенной стоимости. Появились доходные дома с разными по стоимости квартирами. Это в большинстве случаев были 3-6-этажные здания с секционной многоквартирной планировкой. Многоэтажные жилые дома появились позднее, в конце 80-х годов, когда можно было оборудовать их лифтами. В больших городах в многоэтажных домах устраивалось центральное отопление, водопровод и канализация. На доходные дома объявлялись конкурсы. Так, в конкурсной программе "Человеколюбивого общества" было сказано, что на "доходность и удобство квартир обращено особое внимание, т. к. эти достоинства будут служить главным критерием при оценке" [1, с. 55]. Однако удобство квартир часто не принималось во внимание, если можно было успешнее решить вопрос о доходности. Доходные дома для желавших жить в одной комнате или в 2-3-комнатных квартирах строились с секциями на 2-3-4 квартиры. Создавались жилые корпуса коридорной системы с однокомнатными квартирами. Для жителей, совсем не имевших жилья, строились ночлежные дома, доходность которых была достаточной, чтобы получить 10-12% прибыли на вложенный капитал. Превращение доходного дома в объект предпринимательства было отражено в строительном уставе, который представлял интересы предпринимателей: стимулировал увеличение плотности застройки, не связывая ее с планировкой кварталов города и его сооружений. Периметральная застройка кварталов обусловливала разнобой планов и размеров жилых зданий. Устав разрешал владельцам дробить участки. Предусматривалась лишь минимальная величина внутренних световых дворов, максимальная высота корпусов, минимальная высота этажей, обязательность устройства глухих стен вдоль границ участка и т. д. Предложения на строительство зданий от очень пестрых по социальному составу заказчиков не могли не породить самые разнообразные формы и объемно-планировочные решения всех видов зданий. Возникла частновладельческая застройка городских кварталов. Нарушился принцип возведения зданий по генеральным планам. Развивавшаяся строительная техника давала возможность перехода к планировкам зданий с большими пролетами и новыми формами объемных решений, что, однако, не сочеталось со множеством архитектурных приемов строительства. Художественный критик В. В. Стасов по поводу архитектуры второй половины XIX в. писал: "Архитектура, копирующая со старых образцов, с книг и атласов, с фотографий и чертежей, архитектура ловких людей, навострившихся в классах и потом преравнодушно отпускающих товар на аршин и фунт, - стоит только протянуть руку и достать с полки. Угодно - вот вам пять аршин "греческого классицизма", а нет - вот три с четвертью итальянского "ренессанса". Нет, не годится, - ну, так хорошо же: вот, извольте, остаток первейшего сорта "рококо Луи Кена", а не то хороший ломтик романского, шесть золотников готики, а то вот целый пуд русского" [2, с. 522]. Для иллюстрации этих слов В. В. Стасова можно привести множество примеров. Некоторые прогрессивные зодчие поднимали свой голос против эклектических тенденций в архитектуре. Их возмущала покупка буржуазией творческих сил архитектурной интеллигенции. Вскоре русские зодчие пришли к выводу о необходимости согласованных действий на "рынке" архитектуры. В 1857 г. в Москве, а в 1871 г. в Петербурге создаются архитектурные общества, проводятся съезды архитекторов. Российская общественность в эти годы делилась на политически противоположные части: господствующую дворянско-буржуазную часть и прогрессивную русскую интеллигенцию, ищущую пути выхода из удушающей атмосферы дворянско-капиталистического гнета. В строительстве жилых и общественных зданий это сказалось в поиске форм, удовлетворяющих, с одной стороны, вкусам растущей буржуазии, а с другой - требованиям русской национальной самобытности и демократизма. В конце 60-х годов XIX в. передовые зодчие пытались создать архитектурную форму зданий, близкую и понятную народу, хотя новые дома строились не для него. Это было выражение прогрессивных тенденций в архитектуре. Заимствовались формы древнерусского зодчества, в каменных материалах имитировались деревянные постройки. В последней четверти XIX в. это направление выразилось в таких постройках, как здание городской думы в Москве (ныне музей В. И. Ленина), выполненное по проекту Д. Н. Чичагова в 1890-1892 гг. (рис. 61), здание Исторического музея, созданное по проекту В. О. Шервуда в 1874-1883 гг. Против Кремлевской стены на Красной площади по проекту А. Н. Померанцева в 1889-1893 гг. возведено здание Верхних торговых рядов (ныне ГУМ), относящееся к этому же направлению. 61. Здание городской думы в Москве, построенное по проекту архитектора Д. Н. Чичагова (1892) В конце XIX в. в строительстве жилых и общественных зданий возникло архитектурное направление, называемое модерн, или новый стиль. Его последователи утверждали, что он означает большую целесообразность и свободу планировок. Однако решение зданий в стиле модерн определялось не желаниями зодчих, а материальными возможностями строительной техники и вкусами заказчиков. Набор же усложненных декоративных элементов в стиле модерн был сочетанием различных стилей прошлого. Зодчие не искали новых форм архитектуры, а брали и сочетали все то, что могло понравиться заказчику-капиталисту. Разнообразные вкусы заказчиков определяли разнообразие отделочных особенностей в их особняках, доходных домах, банках и т. п. В таких городах, как Москва, Ленинград, Одесса, имеется много построек конца XIX в., выполненных в стиле модерн. Образцом может служить здание гостиницы "Метрополь", построенное в 1900-1903 гг. по проекту В. Валькотта. В этом здании сочетаются большие объемы ресторана, перекрытые ажурными металлическими конструкциями, с обычным коридорным расположением гостиничных помещений. Что же касается фасадов "Метрополя", то здесь мы видим смесь традиционных стилей в сочетании с росписью Врубеля. В стиле модерн в 1902 г. по проекту Ф. О. Шехтеля построен Московский художественный театр, по проекту Р. И. Клейна - универсальный магазин "Мюр и Мерелиз" в 1908 г. (ныне здание ЦУМа) и ряд других зданий. Архитектура модерна сочеталась с самыми различными стилями. Например, в здании Ярославского вокзала в Москве (архитектор Шехтель) - с древнерусским стилем, в здании Московского купеческого клуба (ныне театр Ленинского комсомола, архитектор И. А. Иванов-Шиц) - с классицизмом. В этом здании так причудливо переплетаются все декоративные украшательства, что его трудно отнести к какому-либо определенному стилю (рис. 62). 62. Здание купеческого клуба в Москве, построенное по проекту архитектора И. А. Иванова-Шиц (1907-1908) Подобные здания строились и в 1900-х годах. Некоторым талантливым зодчим удавалось находить новые решения и создавать выдающиеся сооружения в интересах класса капиталистов. Для примера можно назвать построенный в 1912-1914 гг. по проекту И. А. Фомина в Петербурге, на Мойке, особняк князя Абамелек-Лазарева, украшенный ампирными деталями и фресками, близкими к ренессансу (рис. 63). 63. Дом на набережной р. Мойки в Петрограде, построенный по проекту архитектора И. А. Фомина (1913-1914) В начале XX в. развернулись творческие силы таких талантливых зодчих, как И. В. Жолтовский, В. А. Щуко, И. А. Фомин, А. В. Щусев, А. И. Таманян и др. С их именами связывается интерес к классическим национальным традициям и к итальянским традициям эпохи Возрождения. Например, В. А. Щуко распространил эти традиции даже на доходные дома. Примерами лучших сооружений начала XX в. в Москве являются здания Казанского вокзала (А. В. Щусев), Ярославского вокзала (Ф. О. Шехтель), Музея изобразительных искусств имени А. С. Пушкина (Р. И. Клейн), Третьяковской галереи и др. Прогрессивно настроенные русские зодчие стремились к архитектурному освоению достижений строительной техники, новых строительных материалов и конструкций, боролись за развитие рационалистических тенденций в архитектуре. Эти вопросы широко обсуждались архитектурной общественностью в печати и на съездах. Развивающаяся промышленность и рост рабочего класса требовали нового подхода и к застройке рабочих кварталов. Как правило, рабочие жили в примитивных зданиях. На юге это были глиняные мазанки. В других районах - бараки, деревянные и кирпичные дома в 2-3 этажа, с общими большими комнатами, с нарами в несколько ярусов, или же с отдельными каморками, для семейных рабочих, В небольшом количестве строились двухэтажные секционные дома по 6 квартир с наружной галереей и одноэтажные домики на 4 однокомнатные квартиры. К концу XIX в. появились жилые комплексы для рабочих с однотипными зданиями и сооружениями общественного назначения. В 1896г. по конкурсному проекту архитектора Н. К. Толвинского жилой квартал для рабочих " Невской ниточной мануфактуры застраивался трехэтажными домами пяти типов и зданиями культурно-бытового назначения [3]. В 1897-1898 гг. в Петербурге было начато строительство колоний для рабочих товарищества Российско-Американской резиновой мануфактуры по проекту архитектора Р. А. Гедика. Жилые дома этого комплекса были кирпичными, пятиэтажными, с огнестойкими перекрытиями из кирпичных сводов по металлическим балкам. Общественные здания Рост торговли предъявил спрос на совершенно иные, чем раньше, постройки - пассажи, крытые рынки, многоэтажные универсальные магазины. Из торговых зданий наиболее интересным с точки зрения планировочного решения и широкого применения металлических и железобетонных конструкций является трехэтажное здание Верхних торговых рядов в Москве, состоящее из трех продольных галерей. Оригинально решена инженером В. Г. Шуховым пространственная система металлических ферм, обеспечивавшая освещение помещения дневным светом. Переходные мостики между этажами и консоли галерей выполнены в железобетоне. Рационально решен вопрос подвоза и разгрузки товаров. Универсальных магазинов в конце XIX в. построено много. Они были многоэтажными, с большими окнами и залами, что обеспечивалось применением новых конструкций. Кроме Верхних торговых рядов, примером может служить пассаж на Литейном проспекте в Петербурге, построенный архитектором Н. В. Васильевым в 1912-1913 гг. В этом здании применялись железобетонные конструкции - балки, колонны, ребристые перекрытия. Здание универсального магазина "Мюр и Мерелиз" решено в металлических конструкциях с перекрытиями из железобетона. Три пролета перекрыты раскосными фермами, образующими двухскатную кровлю. Пролет над лестничными клетками перекрыт неравноплечной фермой, по верхним поясам которой устроено остекление, хорошо освещающее лестничный проем дневным светом. Металлические конструкции этого универсального магазина построены по проекту В. Г. Шухова. Во многих городах России в конце XIX в. и особенно в начале XX в. строились большие и малые крытые рынки. Лучшим образцом был крытый рынок в Риге, состоящий из нескольких отдельных зданий, перекрытых высоко вздымающимися трехшарнирными металлическими арками. В металлических конструкциях решен и крытый Бессарабский рынок в Киеве. В Ленинграде, на Сенной площади был сооружен крытый рынок в 80-х годах. Его несущие конструкции образованы металлическими рамами пролетом 24 м с шагом 13 м. Строительство железных дорог потребовало сооружения пассажирских вокзалов. Большинство вокзалов на линиях железных дорог строилось по типовым проектам. В крупных железнодорожных узлах создавались большие здания вокзалов. Например, такие, как уже упомянутые Казанский и Ярославский, а также Брянский (ныне Киевский) в Москве, а в Петербурге - Витебский и Московский. Киевский вокзал в Москве - один из лучших для того времени вокзалов мира как по своей планировке, так и по конструктивному решению. Перрон вокзала шириной 46 м перекрыт трехшарнирными металлическими решетчатыми арками высотой 28 м. Служебные трехэтажные помещения по бокам перрона выполнены из железобетона. Их крыши устроены по двухскатным металлическим фермам с раскосной решеткой. Вокзал построен в 1913-1917 гг. инженером И. И. Рербергом. Металлические конструкции изготовлены по проекту В. Г. Шухова. Казанский вокзал в Москве построен в 1913-1926 гг. Г-образный корпус из кирпича и железобетона имеет три больших зала для пассажиров, ресторан, выставочный зал, вестибюль и трехэтажные служебные помещения, входящие в основной корпус. Все кирпичные и железобетонные конструкции в основных помещениях различны. Каждый из пассажирских залов перекрыт по-разному. Самый большой зал образован кирпичными стенами и мощными железобетонными арками. Между арками устроено верхнее освещение. Второй зал имеет два неравных по ширине нефа. Каждый неф перекрыт кирпичными бочарными сводами. Третий зал по характеру перекрытий состоит из трех отсеков, они перекрыты ребристыми железобетонными конструкциями. Причем крайние отсеки вдоль пролета имеют А-образные фонари верхнего света. В центре железобетонного перекрытия среднего отсека устроен фонарь в виде четырехугольной башни с шатром наверху. Вестибюль, расположенный на стыке торцов корпусов вокзала, представляет собой четырехугольное башенное помещение с большими витражами в двух стенах. Верх этой башни образован трехъярусной кирпичной конструкцией, переходящей в шатровый свод, увенчанный на крыше шпилем. Поскольку вокзал имеет много помещений и все с различными конструкциями перекрытий и стен, зодчий весьма удачно придал корпусу ряд различных фасадов, и все это здание получило приятное и выразительное решение. С развитием капитализма увеличивались финансово-кредитные операции. Это вызвало появление новых типов банковых зданий. Отделения банков в губерниях и уездах в большинстве случаев строились по типовым проектам. Конструкции банковских зданий были несгораемые. Операционные залы перекрывались большепролетными конструкциями и часто освещались верхним светом. Перекрытия применялись огнестойкие. Строилось также значительное количество ломбардов. Их здания решались в металлических или железобетонных конструкциях. С развитием средств связи - телеграфа и телефона - в 90-х годах появились специальные типы зданий. В Одессе в 1893 г. было построено новое почтово-телеграфное и телефонное здание. Перед ним не было столбов с массой проводов и вводов их в помещение. Провода собирались на крыше. С этой целью устроены две крыши: основная и над ней в виде каркаса, который покрывался листовым железом или стеклом, вторая. На каркасе располагались изоляторы, сгруппированные по цветам. Провода подводились к изоляторам и от них через основную крышу в аппаратные помещения. В этот же период в России появляются здания цирков. Большой интерес представлял цирк Чинизелли в Москве, построенный в 1876 г. и перекрытый железным куполом Шведлера пролетом в 48 м. В конце 90-х годов началось строительство кинотеатров. Наиболее интересное здание того времени - кинотеатр "Колизей" на Невском проспекте в Петербурге. Он был построен из кирпича и имел круглую форму диаметром 32 м. Кинотеатр перекрывался деревянными фермами с металлическими затяжками. В те же годы построен ряд музеев, театров, учебных заведений, а также школьные здания - гимназии, коммерческие и реальные училища и т. п. Производственные здания Во второй половине XIX в. капиталистическое производство передовых стран поднялось на более высокую ступень развития. Новая техника требовала новых промышленных зданий - значительно больших размеров и более прочных. К концу XIX в., когда железнодорожное строительство в России предъявило большой спрос на рельсы, паровозы и вагоны, а судостроение - на новые станки, листовую сталь и машины, русская промышленность начала быстро развиваться. В эти годы возник новый промышленный центр на юге России. В. И. Ленин писал: "Рост торговли, фабрик, городов, железных дорог предъявляет спрос на совершенно иные постройки, непохожие ни по своей архитектуре, ни по своей величине на старинные здания патриархальной эпохи. Новые постройки требуют очень разнообразных и дорогих материалов, требуют кооперации масс рабочих самых разнообразных специальностей, требуют продолжительного времени для своего завершения; размещение этих новых построек совершенно не сообразуется с традиционным размещением населения: они возводятся в больших городах или пригородах, среди незаселенных мест, по линиям строящихся жел. дор. и т. п." (В. И. Ленин. Полн. собр. соч., т. 3, стр. 530-531.) В этот период развитие Юга и Урала шло разными темпами. Южная промышленность развивалась быстро, Урал отставал в техническом отношении. Однако влияние общего технического прогресса в конце XIX в. сказалось и на уральской промышленности. Так, например, дрова заменялись каменным углем, внедрялись новые виды производства (рельсовое, листопрокатное), менялась технология производства, сокращалась выделка сварочного железа, возрастала выплавка железа в мартеновских печах, начало постройки которых на Урале относится к 1876 г. К концу XIX в. возрастает значение металлургических предприятий, расположенных на севере России. На долю промышленности Петербурга приходилось 90% всех занятых в крупной промышленности рабочих и около 85% всей промышленной продукции [4]. Изобретение в 1860 г. способа производства литой стали вызвало постройку в 1863 г. Обуховского сталепушечного завода. В 1863 г. чугунолитейный петербургский завод, построенный в начале XIX столетия и разрушенный наводнением, был куплен Путиловым и перестроен для изготовления рельсов, вагонов и металлических принадлежностей к ним. В конце XIX в. он стал самым крупным заводом России, а по объему производства и техническому уровню не уступал лучшим заводам Европы. Путиловский завод занял одно из первых мест среди крупных русских заводов и по производству металлических конструкций для строительства. Начиная со второй половины 50-х годов XIX в. в связи с развитием судостроительной техники капитально перестраивались Адмиралтейские Ижорские заводы. В 1863 г. был основан Балтийский судостроительный и механический завод. Изучение производственных зданий этих заводов представляет интерес с точки зрения прогресса строительной техники. Промышленные здания заводов Юга и Севера, обследованные нами, имеют, как правило, различные конструктивные решения. Здесь применялись разные виды стропильных металлических ферм, арочных конструкций и металлических решетчатых колонн. В самом конце XIX в. стал распространяться железобетон. В то же время применялись и металлические фермы с минимальным уклоном верхнего пояса (1:10), которые весьма часто опирались на железобетонные колонны. Здания уральских заводов, несмотря на одинаковое назначение цехов, по типам построек были довольно многообразными. Планы заводских корпусов обычно имели прямоугольное очертание, что соответствовало требованиям технологического процесса. Например, в механических цехах параллельное расположение трансмиссий определяло прямоугольную форму плана. Если в середине XIX в. были широко распространены одноэтажные и однопролетные здания, то в конце XIX - начале XX в. стали строить преимущественно двухпролетные и трехпролетные здания высотой 8-10 м с пролетами 17-20 м. Особенностью строительства промышленных зданий во второй половине XIX в. является их более тесная связь с технологией производства. Применение паровых машин и переход в конце века к электрическим двигателям требовали приспособленности зданий к этим энергетическим установкам. Если паровая двигательная энергия шла к станкам через трансмиссии, нагрузка от которых передавалась вначале на специальные конструкции, а затем на строительные конструкции зданий, то применение электродвигателей привело к созданию мостовых электрокранов, значительная нагрузка от которых также передавалась на строительные конструкции. В связи с этим менялся характер промышленных зданий как по габаритам, так и по применяемым материалам. Каменные и деревянные несущие конструкции заменялись более легкими и более прочными - металлическими. В конце XIX в. появились корпуса с железобетонными рамами, колоннами, подкрановыми балками и перекрытиями. Строились промышленные здания и в металлических, и в железобетонных, и в деревянных конструкциях. Конструкции, характерные для прошлого, почти вышли из употребления. Здания доменных цехов уральских заводов в конце XIX в. отличались размерами и конструкциями от зданий первой половины века. С увеличением объемов доменных печей производительность этих цехов возрастала и увеличивались их площади. Средняя площадь доменного цеха в первой половине XIX в. была 1,5-2 тыс. м2, а в конце века она достигала 7-8 тыс. м2. Если в первой половине века высота домны была 10-15 м, то в конце века она достигла 19-20 м. Так, доменный корпус Нижне-Тагильского завода постройки 1884 г. представлял собой кирпичное здание размерами в плане вместе с пристройками 51*34 и 51*15 м. Высота корпуса до колошника составляла 19 м [5]. В начале XX в. корпуса доменных печей проектировались в металлических конструкциях. На юге России большое количество заводов как вновь выстроенных, так и купленных за границей, было оборудовано по последнему слову европейской техники. Одним из гигантов южной металлургии в конце XIX в. являлся Днепровский завод Южно-Русского металлургического общества. В 1896 г. здесь имелось 5 доменных печей. Для разгрузки кокса и руды было построено 11 эстакад, расположенных на расстоянии 20 м друг от друга и высотой 6 м. Площадь вокруг печей и под мостами была выложена чугунными плитами. Доменная печь, построенная в 1910 г., и аналогичная ей печь 1898 г. значительно отличались от предыдущих как размерами, так и производительностью. Так, если в 1888 г. высота от уровня лещади до колошника доменной печи составляла 20 м при объеме печи 369 м3, то в 1910 г. высота доменной печи составляла уже 25 м, а объем - 475 м3. Это является показателем технического прогресса как в области технологии металлургии, так и в области строительной техники. Производительность всех пяти доменных печей в 1889 г. составляла 1 999 652 пуда, а в 1904 г. - 15 385 987 пудов. Фундаменты печей возводились на скалистом материке и на сваях. Кладка лещади состояла из пяти рядов кирпича ромбоидальной формы. Кладка стен горна толщиной 900 мм располагалась на внутреннем листе железа от основания до заплечиков. Наружный лист, расположенный на расстоянии 350 мм, окружал часть лещади и нижнюю часть горна. Особый дырчатый кирпич заполнял пространство между наружным и внутренним кожухами. Толщина железа 22 мм. Дырчатый кирпич был впервые применен в 1900 г. взамен стальных клиньев - крепления дорогого и неудобного. Шахты печей опирались на чугунное кольцо, которое поддерживало восемь литых чугунных колонн. Мартеновские и другие сталеплавильные цехи появились во второй половине XIX в. Новые способы выплавки металла обеспечивали возросшую потребность в нем машиностроения, транспорта и строительства. Вместо прежних зданий кричных, молотовых и плющильных цехов появляются новые промышленные корпуса, обусловленные новой технологией производства, - цехи мартеновские, бессемеровские и томасовские. Здания мартеновских цехов вначале обслуживались путевыми наземными паровыми кранами, перемещавшимися вдоль цеха и определявшими характер конструкции цеха. Мартеновский цех Надеждинского завода помещался в четырехпролетном здании, с размерами пролетов 9 + 9 + 20 + 9 м, высотой 10 м. 9-метровые пролеты имели каменные колонны, 20-метровый - железные решетчатые колонны, на которые опирались металлические треугольные фермы типа Полонсо. Колонны соединялись между собой решетчатыми балками. Над коньком фермы находился фонарь. По ферме прокладывались прогоны и обрешетка под железную кровлю [6]. Стены цеха - кирпичные. Цоколь был сложен из бутового камня на растворе с портландским цементом. Новая технология производства и увеличение емкости печей вызвали необходимость оборудования цехов мостовыми электрическими кранами, что оказалось возможным благодаря введению в производство электроэнергии и металлических конструкций. Грузоподъемность мостовых кранов зависела от производительности печей. Конструкция кранов влияла на габариты цеха; с ростом производительности печей, разливочных ковшей и грузоподъемности кранов увеличивалась и высота здания. Ширина пролетов увеличивалась медленно, она зависела от пролетов мостовых кранов. Сетка колонн мартеновских цехов увеличивалась с увеличением размеров печей и регенераторов. Высота от пола до головки рельса кранового пути и пролеты между осями рельсов, по которым перемещается мостовой кран, были различны при одной и той же грузоподъемности кранов. При максимальной в 1910 г. грузоподъемности 90-120 т пролеты кранов не превышали 22-24 м, а высота цехов доходила до 30 м. С установкой мостовых электрических кранов сформировался определенный тип мартеновского цеха с печным и разливочным пролетами, с печами между колоннами среднего ряда. В 1896 г. для скрепляющей мастерской Обуховского завода применялись мостовые электрические краны грузоподъемностью 40, 100 и 120 т, которые ввиду специального назначения изготовлялись особо жесткой конструкции. 64. Новый мартеновский цех Днепровского заводь Южно-Русского металлургического общества (схематический разрез) Новый мартеновский цех Днепровского завода (рис. 64) был пущен в 1897 г. Его размеры 37*82 м при высоте стен 12 м. В цехе помещались три мартеновские печи производительностью по 35 т. Здание пролетом 37 м было перекрыто фермой типа Полонсо. Одна опора неподвижная, с анкерами, заделанными в стену, другая - подвижная, на катках. Решетчатые колонны в центре здания делили цех на два пролета - печной и разливочный - и служили опорой для подкрановых балок. Перед зданием находилось 15 регенераторов. Ковши для разливки стали употреблялись подвесные и на тележках. Они перемещались 40-тонным краном. В разливочном пролете имелись еще два 10-тонных мостовых крана. Для заливки чугуна в печь применялся 50-тонный электрический мостовой кран пролетом 14,5 м, который подвозил ковш с чугуном к печам и поднимал его на требуемую высоту. Мостовые краны опирались на стальные подкрановые балки. 65. Схема мартеновского цеха Путиловского завода (1897) Мартеновский цех Путиловского завода, оборудованный мостовыми электрическими кранами, являлся примером нового типа многопролетного здания (рис. 65). Цех был построен в 1897 г. и представлял собой одноэтажное здание размерами 66*96 м, состоящее из семи поперечных пролетов и трех продольных. Этот цех, частично реконструированный, сохранился до настоящего времени. Наружные стены здания состоят из металлического каркаса, заполненного на высоту от 1,5 до 4,5 м кладкой в полкирпича, выше которой установлены металлические остекленные переплеты. Фронтоны стен обшиты волнистым железом. По шедовым фермам установлены прогоны из уголкового железа, перекрытые кровлей из волнистого железа. Нижний пояс шедовых ферм сделан из швеллеров, а решетка и верхний пояс - из уголков. Опорные узлы шедовых ферм вклепаны в круглые колонны из прокатных квадрантов [7]. В 1913 г. в связи с необходимостью выпуска крупных болванок для нужд турбинного и судостроительного производства здание цеха было перестроено. Вместо двух мартеновских печей производительностью 20 и 10 т были построены две печи на 40 т, а в 1914 г. - третья 40-тонная печь. В связи с этим два 10-метровых пролета были перестроены на один 20-метровый, в котором установили мостовой электрический кран с 60-тонным разливочным ковшом. Сталелитейный цех Брянского машиностроительного завода, построенный в 1876 г., имел в плане прямоугольную форму размерами 170*21 м с высотой стен 11 м (рис. 66). В цехе находилось шесть печей Сименса-Мартена (одна 15-тонная и пять 10-тонных). 66. Сталелитейный цех Брянского машиностроительного завода (1876). Мостовой кран пролетом 14,53 м опирался на отдельно стоящие металлические колонны. Цех был перекрыт треугольными и арочными фермами с шагом 3,35 м. Фермы опирались на колонны из прокатных квадрантов и соединялись прогонами и связями, проложенными по верхним поясам. Вдоль коньков ферм были установлены вытяжные фонари [8]. Обследованием металлических конструкций плавильного отделения цеха в 1956 г. было засвидетельствовано хорошее состояние ферм. Несмотря на то, что эти фермы были расположены непосредственно в зоне действия сернистых газов, металл их не подвергся коррозии; хорошо сохранилась даже пленка краски, покрывающей фермы, состав ее остался неизвестным. Томасовский цех завода "Русский привиданс" в начале XX в. имел два пролета, 22 и 6 м. Главный пролет высотой 14 м, считая до нижнего пояса ферм, был перекрыт стропильными английскими фермами с фонарем. В продольном направлении шаг колонн 10 м; фермы располагались через 5 м и имели по верхнему поясу в пяти местах крестовые связи: две по торцам и три посередине корпуса. Промежуточные фермы опирались на подстропильные. Разливочное отделение было оборудовано мостовыми и поворотными катучими кранами. Цех имел двухскатную деревянную кровлю с наружным отводом воды [9]. Эти примеры показывают, как в связи с новой технологией и внедрением электроэнергии в производство формировался новый тип здания, столь отличный от зданий первой половины XIX в. Планы зданий машиностроительных заводов, как правило, имели прямоугольную форму, но встречались и исключения. Прямоугольное решение определялось условиями технологии и было связано с прокладкой рельсовых путей вдоль цехов, с устройством мостовых кранов, движущихся как в поперечном, так и в продольном направлении, с широким применением трансмиссий, с характером расположения оборудования, с целесообразным освещением и вентиляцией здания. Стены цехов машиностроительных заводов возводились главным образом из кирпича на известковом растворе. Применялись фахверковые конструкции, состоящие из железного, а в начале XX в. и из железобетонного каркаса, заполненного кирпичом или бетонными камнями. Устраивались, правда редко, стены из монолитного железобетона на рандбалках высотой 12 см. В зависимости от характера производства толщина стен была в 1, 1,5 и 2,5 кирпича. В большинстве зданий машиностроительных заводов толщина стен принималась в 2 кирпича. Полы, по условиям производства, делали земляными, дощатыми, торцовыми на бетонном основании, кирпичными. Бетонные или цементные полы на бетонном основании, а также из чугунных плит были в рассматриваемый период новым явлением. Фундаменты устраивали из бутового камня на цементном или известковом растворе. Часто фундаменты возводились на свайном основании. Сваи применяли шпунтовые и круглые. Подкрановые колонны опирались на бетонные фундаменты. Нагрузка на такие фундаменты была довольно значительной. Например, фундаменты под колонны сборочного отделения башенной мастерской Адмиралтейского судостроительного завода рассчитывались в 1914 г. на нагрузку 312 т с учетом веса фундаментов. Под отдельные опоры часто применялись фундаменты в виде кирпичных столбов на цементном растворе. Балки и фермы применялись металлические и деревянные, колонны - железные и чугунные. В конце XIX в. появились железобетонные балки и колонны. В целях предохранения зданий от огня морское ведомство в 1897, 1901 и 1908 гг. издавало приказы, обязывающие применять в междуэтажных перекрытиях и в потолках верхних этажей только стальные балки с устройством между ними бетонных или кирпичных сводов, с глиняной смазкой на чердаках [10]. В кочегарках, кузницах, литейных и других подобных помещениях дерево в устройстве крыш не допускалось, а при несгораемых потолках разрешались деревянные стропила только в исключительных случаях. Полы также должны были быть несгораемыми. Железные дымовые трубы в мастерских при проведении их через перекрытия требовалось окружать железными кожухами с воздушным зазором между кожухом и трубой и кирпичной разделкой. Двери во всех зданиях требовались железные. 67. Схематический разрез механосборочной мастерской Балтийского судостроительного завода в Петербурге (1890) К наиболее интересным и широко применявшимся типам зданий машиностроительных заводов относится механосборочная мастерская Балтийского судостроительного завода (1890). Она помещалась в четырехпролетном здании с прямоугольным планом, размерами 200*46 м (рис. 67). Центральный пролет длиной 15 м перекрывался металлическими решетчатыми рамами с двухскатным верхним поясом и криволинейным нижним. Остальные пролеты перекрывались односкатными треугольными фермами, которые опирались на металлические решетчатые колонны с шагом 16 м. Освещение цеха осуществлялось через окна и световые фонари. Отвод воды с кровли был наружным [11]. Четырехпролетные здания механосборочных мастерских широко применялись на петербургских машиностроительных и судостроительных заводах. Сравнительно с трехпролетными зданиями они были большими по размерам и более совершенными по конструкциям. На электромеханическом заводе в Петербурге в 1911 г. по проекту профессора Л. А. Серка было построено девятипролетное здание механической мастерской размерами 107*80 м. Пролеты перекрывались металлическими фермами. В двух из них, не имевших кранов, на площади 14*20 м мастерская была разделена по высоте на два 3-метровых этажа: нижний предназначался под склад инструментов, во втором размещались конторы мастеров. Пушечная мастерская Путиловского завода, построенная в 1894 г., и шрапнельно-сборочная мастерская постройки 1815 г. помещались в однотипных шестипролетных зданиях и были перекрыты фермами, опирающимися на решетчатые колонны, поставленные на бетонные фундаменты со свайным основанием. Ввиду большого шага колонн (12,8 м) для опирания стропильных ферм были устроены подстропильные фермы. В 1913 г. пушечная мастерская была расширена пристройкой нового трехпролетного здания протяженностью 32 м. Все три пролета были перекрыты одной двухскатной фермой, у которой нижний пояс среднего пролета имел криволинейное очертание, что позволило увеличить высоту этого пролета; в нем были установлены в два яруса краны - верхний 20 т и нижний 5 т; боковые пролеты имели 5-тонные краны. Колонны были сделаны из швеллеров с крестовой решеткой из полосового железа. Установка двухъярусных кранов явилась в то время техническим новшеством, и конструкция колонн и подкрановых балок для них была также новым решением. В связи с развитием железнодорожного строительства появились новые типы паровозных и вагонных мастерских. В паровозных мастерских железнодорожные пути большей частью прокладывались перпендикулярно продольной оси здания, чтобы образовать отдельные стойла для паровозов. При продольном расположении путей ширина здания равнялась расстоянию между рельсами, умноженному на число путей, плюс расстояние между путями (3 м), плюс расстояние от рельсов до боковых стен в зависимости от расположения станков, что в сумме составляло 21-38 м. При поперечном расположении ширина здания равнялась в среднем 30 м. Длина зданий вагонных мастерских бывала различна. Пролеты этих мастерских в среднем превышали пролеты других производственных зданий того времени. Они обычно строились трехпролетными, с широким и высоким средним пролетом и верхним освещением. Первый паровозосборочный цех был построен в 1846 г. на Александровском заводе в Петербурге. Затем строились паровозосборочные мастерские в Туле (1867), Петербурге (1870) и других городах. Сборку паровозов производили на рельсах. Мостовых кранов еще не было. Лишь в конце XIX в. начали применяться мостовые электрические краны, грузоподъемность которых увеличивалась с увеличением веса деталей паровозов. 68. Паровозосборочный цех Александровского (ныне Пролетарский) завода (схема) Паровозосборочные цехи строились и при машиностроительных заводах. Так, по проекту Ф. С. Ясинского в 1893 г. был построен паровозосборочный цех Александровского завода (рис. 68). Он представлял собой трехпролетное здание высотой от уровня пола до нижнего пояса фермы 8,4 м. В средней части высота увеличивалась до 14,6 м. Для противопожарной безопасности здание делилось брандмауэрной стеной на зоны шириной 7,65 м. Здание цеха было перекрыто консольными металлическими фермами пролетом 39,5 м, установленными на расстоянии 6,3 м одна от другой. Фермы опирались на кирпичные стены и на круглые железные колонны из прокатных квадрантов, имевших чугунные капители. Пролет средней части корпуса соответствовал расстоянию между колоннами, которое было равно 14,2 м [12]. В паровозосборочной мастерской Брянского машиностроительного завода стоянки паровозов размещались перпендикулярно продольной оси здания и образовывали 22 стойла, по 11 в крайних пролетах шириной 17,4 м. Здание имело размеры 68,8*48,8 м. С торцов находились выступы длиной 9 м шириной 15 м. Средний пролет предназначался для сборки частей и деталей паровозов [13]. Перекрытие опиралось на металлические решетчатые колонны, служившие опорами для консольных ферм с параллельными поясами. Фермы располагались наклонно, так, что в среднем пролете на консолях крепился металлический остов светового фонаря. В боковом пролете имелись мостовые электрические краны для сборки паровозов, опирающиеся на металлические решетчатые колонны. На верхние пояса ферм укладывали деревянные прогоны, по которым настилалась по обрешетке деревянная кровля. Такое решение несущих конструкций паровозосборочных цехов, разработанное Ф. С. Ясинским в 1892 г., было типичным и применялось довольно широко. Выбор подобной схемы объяснялся требованиями экономии металла и разгрузки ферм крайних пролетов. Вагоносборочная мастерская Брянского машиностроительного завода имела размеры в плане 90*42 м при высоте до нижних поясов ферм 7,5 м. Расположением рельсовых путей здание делилось на шесть пролетов, которые перекрывались тремя стропильными фермами с раскосной решеткой. Освещение осуществлялось треугольными фонарями. Кровля настилалась по металлическим прогонам и имела внутренние и наружный отводы воды. На Брянском заводе были построены по той же системе корпус общей малярной и корпуса колесной и токарно-механической мастерских. Последние были перекрыты фермами с промежуточной металлической опорой посередине так же, как и крайние пролеты вагоносборочных корпусов. В 1883 г. на Адмиралтейском Ижорском заводе был построен корпус железоделательного и броневого цеха. Цех состоял из пудлингового, сортового, листового и броневого отделов. В сортовом отделе помещалась паровая машина мощностью 250 л. с. Этот заводской корпус был трехпролетным, с размерами в плане 178*43,5 м. Центральный пролет в 20 м перекрывался арочной фермой. Освещался цех окнами, устроенными по периметру, и продольным световым фонарем. Оригинальным примером типа железопрокатных цехов может служить цех Путиловского завода, построенный в конце XIX в. Первоначально здание размером 180*100 м перекрывалось арками из гнутых рельсов, концы которых закреплялись в кирпичных фундаментах. Аналогичные арочные конструкции применялись для перекрытий многих зданий и других заводов России. Пристройки к железопрокатной мастерской по проекту 1912 г. представляли собой однопролетные, одноэтажные здания, перекрывавшиеся фермами с фонарями треугольного очертания. Деревянная кровля настилалась по железным прогонам. Металлический каркас фахверковых стен заполнялся в полкирпича. Арочные металлические конструкции, в особенности из старых рельсов и прокатных уголков, можно считать самобытным русским решением, так как за границей - в Германии, Франции, Англии - в этот период в промышленном и сельскохозяйственном строительстве применялись деревянные арочные стропила и чугунные арки. Арочные конструкции, выполненные из гнутых рельсов, несомненно, были прогрессивным конструктивным решением. В 1958 г. в связи с необходимостью установки в железопрокатной мастерской мостовых электрических кранов арочные конструкции из гнутых рельсов были разобраны и вместо них возведены новые пролеты (два по 18 м и один в 20 м), перекрытые металлическими треугольными фермами с фонарями. Этот пример показывает что для современного производства с обязательным крановым оборудованием арочные конструкции из гнутых рельсов не пригодны. Они были хороши для цехов, где отсутствовало крановое оборудование. Здания цехов Путиловского завода, таких, как пушечный и шрапнельно-сборочный, иллюстрируют прогрессивные тенденции строительной техники в России и могут служить примером стандартизации конструкций. В начале XIX в. самой развитой и наиболее передовой отраслью промышленности в России была текстильная. На хлопчатобумажных предприятиях раньше других начали применяться машины Количество текстильных фабрик быстро росло. Крупные текстильные предприятия были сосредоточены и в Петербурге, и вблизи него. Они совместно с металлообрабатывающими заводами составляли основную часть промышленности Петербургской губернии. В начале XIX в. корпуса текстильных фабрик представляли собой большей частью кирпичные двух-, трехэтажные здания. Чугунные колонны поддерживали междуэтажные перекрытия и вместе с тем делили здание на два-три пролета. Верхний этаж перекрывали деревянными наклонными стропилами. В плане здания большей частью имели прямоугольную форму или замкнутую по периметру, образуя в центре двор. 69. Производственный корпус Российско-американской резиновой мануфактуры (схема) В середине века предприятия расширялись достройками и представляли собой четырех-, шестиэтажные здания. Междуэтажные перекрытия выполнялись из дерева или в виде кирпичных сводов. Количество пролетов увеличивалось до пяти-шести. В конце века встречались железобетонные своды, перекрывавшие верхний этаж. Так, производственный четырехэтажный корпус Российско-Американской резиновой мануфактуры (рис. 69) был построен из кирпича с чугунными колоннами и перекрытиями по металлическим балкам. Двухэтажная часть корпуса была выполнена целиком из монолитного железобетона Пролеты в 15 и 18 м между этажами были перекрыты тонкими железобетонными сводами с затяжками. В шестиэтажном здании прядильной фабрики Прохоровской мануфактуры междуэтажные перекрытия состояли из двутавровых балок № 11, расположенных на главных железных балках, покоившихся на чугунных колоннах. Просветы между балками заполняли бетоном В четырехэтажном здании ткацкого цеха Прохоровской мануфактуры потолки были устроены в виде сводов из волнистого железа по железным балкам. Своды заливали бетоном, по которому укладывали асфальт, служивший полом следующего этажа. Для борьбы с пылью в текстильных предприятиях было принято увлажнение воздуха. Нагнетательная вентиляция соединялась с паровым отоплением и с помощью труб с пульверизаторами Кретинга увлажняла воздух. В качестве противопожарных средств сооружались башни с резервуарами с водой. По железным трубам вода разводилась по этажам. Во всех помещениях имелись пожарные краны с привернутыми пеньковыми рукавами. Кроме того, все отделения фабрики были снабжены автоматическими огнетушителями системы Гриннеля, так называемыми спринклерами. В этой системе специальные отверстия в трубах заделывали легкоплавким металлом, например оловом, который при повышении температуры в цехе плавился и в помещение поступала вода. Эллинги и уникальные производственные здания в 1858-1861 гг. строились тех же типов и примерно в том же конструктивном решении, что и в первой половине века. Так, в 1837 г. на Охтинской верфи был построен корабельный деревянный эллинг длиной 84 м [14], конструкция которого представляла собой сложную деревянную ригельно-подкосную систему, перекрывавшую пролет длиной 34 м и высотой до конька 22 м. Наружная часть конструкции образовывала скаты кровли и конек перекрытия. Наружные и внутренние подкосы опирались на деревянные колонны. Ригельно-подкосные конструкции были расставлены через 3,2 м. Каждая пара таких конструкций соединялась хорошо продуманной системой связей в плоскости кровельного покрытия. В 1858 г. в Петербурге был построен эллинг пролетом 36 м. Ригели подкосной системы опирались на деревянные колонны. Для освещения корпуса в кровле имелись ромбоидальные окна. Новостью в этом решении эллинга было устройство фонаря вблизи торца. Это было вызвано необходимостью создать на втором этаже на высоте 10 м светлое помещение для плаза (Назначение плаза - вычерчивание в натуральную величину обвода корабля и изготовление шаблонов для постройки судна. Плаз должен хорошо освещаться и иметь совершенно ровную и правильную поверхность пола.) [15]. Подобный же эллинг длиной 103 м был построен в 1861 г. В 1860 г. в Новом адмиралтействе было предпринято удлинение существующего там эллинга, а на удлиняемой части решено установить продольный фонарь. Поэтому была изменена несущая деревянная конструкция. Новая часть эллинга перекрыта деревянной решетчатой рамой пролетом 24,4 м с нижним поясом, близким по очертанию к коробовой кривой [16]. В 1883 г. в этом эллинге был установлен первый в России мостовой кран с ручным приводом. В начале XX в. начали строить закрытые каменные эллинги значительных размеров. Например, на Балтийском судостроительном и механическом заводе в 1903 г. был построен каменный эллинг длиной 162 м и высотой 34 м [17]. В 1913 г. на Путиловской верфи был построен открытый металлический эллинг длиной 250 м, шириной 80 м, высотой до подкрановых путей 40 м. На Путиловском заводе в начале XX в. было построено здание большой судостроительной мастерской размерами 150*142 м. В нем кроме мастерских помещался плаз и склад стали. Кирпичные стены корпуса были возведены на столбовых фундаментах. Нагрузка на столбы от стен передавалась разгрузочными арками. Главная часть здания отводилась судостроительным мастерским, состоявшим в поперечном направлении из пяти пролетов по 28 м и в продольном направлении из девяти пролетов по 14 м. Здание имело сетку колонн 28*14 м, образованную металлическими решетчатыми колоннами высотой до нижнего пояса ферм 12 м. Часть здания, на которой расположен плаз, имела высоту до нижнего пояса ферм 20 м. Плаз расположен был вдоль одной из сторон цеха на высоте 15,5 м от пола, с сеткой колонн 2812,5 м. Общая площадь плаза 11225 м. Для освещения плаза в стене корпуса имелось остекление, укрепленное в металлическом фахверке. Склад стали находился под плазом, так как в остальной части здания работали 25-тонные мостовые электрические краны. Плаз перекрыт легкими стропильными двухскатными фермами с параллельными поясами. Основная часть здания перекрыта двухскатными стропильными фермами (по наибольшему шагу колонн), по ширине здания установлено пять ферм с шагом 14 м [18]. Главные колонны судостроительной мастерской выполнены из швеллеров и уголков. По торцам здания между колоннами поставлены вертикальные связи. Верхний пояс фермы выполнен из двух швеллеров № 22, нижний - из двойных уголков 75*10 мм. Раскосы и стройки - также из двойных уголков: ферма вклепана в колонну, охватывая ее сечение своим верхним поясом. Основные фермы в продольном направлении соединены решетчатыми прогонами. Параллельно верхним поясам ферм установлены световые фонари. В каждой секции размером 28*14 м имеется по два фонаря, опирающихся на решетчатые прогоны. В промежутках между фонарями идут деревянные прогоны и кровля из досок толщиной 25 и 50 мм. Вода с кровли удаляется внутренними водостоками, которые расположены у колонн. 70. Схематический разрез башенной мастерской Путиловского завода К интереснейшим зданиям, уникальным для того времени, относится башенная мастерская Путиловского завода, высота которой равна 34,8 м. Она построена в 1912 г. и представляет собой трехпролетное здание (рис. 70). Кирпичные стены толщиной в 2,5 кирпича расположены на бутовом фундаменте. Фундаменты металлических колонн установлены на сваях. Нагрузку от кранов принимают на себя решетчатые колонны сложной конструкции с выступами и консолями. Колонны механической и котельной не связаны с наружными стенами и представляют собой самостоятельную конструкцию, несущую крановую нагрузку. В середине пролета 10-тонный кран размещен на высоте 22,9 м; нижний - 70-тонный кран - на высоте 15,8 м. Стремление перекрыть сложные по технологическому процессу помещения двухскатной кровлей заставило конструктора создать в среднем пролете арочную ферму со стрелой подъема около 6 м. Ферма имеет затяжку и шарнирно опирается на решетчатые колонны. В целях образования двухскатной кровли от опор арочной фермы до конька стропильных ферм боковых пролетов установлены дополнительные легкие наклонные решетчатые фермочки с параллельными поясами, увеличивающие к тому же жесткость здания в поперечном направлении. Сплошь стеклянные боковые скаты крыши среднего пролета площадью 3,5 тыс. м2 служат верхним светом для цеха; остальные скаты покрыты кровельным железом. Здание башенной мастерской, сохранившееся в основном до настоящего времени, было увеличено в длину на 70,8 м и в ширину на 27,41 м пристройками - железобетонной и кирпичной, с металлическим каркасом и металлическими колоннами. Здание имеет площадь 315*86,4 м [19]. Изучение промышленных зданий показывает, что, несмотря на некоторое сходство, они тем не менее всегда строились по-разному. До конца XIX в. в промышленном строительстве не возводилось одинаковых по размерам, материалам и конструкциям зданий. Типовые промышленные здания возникли лишь в конце XIX в., когда в разных местах страны на железных дорогах строились совершенно одинаковые сооружения паровозоремонтных зданий, депо, кузниц, литейных, складов. Вместе с тем в каждой отрасли промышленности постепенно появлялись свои характерные черты производственных зданий. Их возникновение обусловливалось совершенствованием технологических процессов и ростом мощности производственного оборудования и машин. Вырабатывались определенные формы больших и малых промышленных зданий. Основные строительные материалы и конструкции Кирпич, камень и каменные конструкции Во второй половине XIX в. необходимость перекрывать большие пролеты зданий новых типов ограничивала применение каменных конструкций. В крупных сооружениях конца XIX в. применялись более экономичные деревянные и железобетонные конструкции. Однако кирпич был основным материалом для возведения стен жилых, общественных и производственных зданий. В 1850 г. департамент военных поселений обязал на всех частных кирпичных заводах применять "Правила для единообразной и прочной выделки кирпича". В "Правилах" давалось классическое определение кирпича: "Кирпич есть искусственный камень, приготовляемый из глины с примесью некоторого количества песка, выделанный в известных формах, высушенный в сырце на воздухе и, наконец, обожженный в кирпичеобжигательных печах" [20]. "Правилами" предусматривалось введение сортности кирпича, вымораживание глины, регламентирование стадий обжига и т. д. Недостатком "Правил" было отсутствие рекомендаций по применению кирпичеделательных машин, уже распространенных в то время в Европе. Кирпичное производство в России было наиболее отсталой отраслью промышленности, так как применение машин при небольших объемах кирпичного производства не приносило прибыли. На мелких предприятиях сырец формовался вручную, березовыми колотушками. На большинстве заводов подготовка глины осуществлялась конными глиномялками. На более крупных заводах сырец изготовлялся с помощью допрессовочных станков, которые приводились в движение вручную. Сушился сырец в сараях или на открытом воздухе. Обжиг сырца на большинстве заводов осуществлялся в напольных печах. С развитием капитализма возрастающие масштабы строительства предъявляли большой спрос на строительные материалы. В последней трети XIX в. наряду с мелкими полукустарными предприятиями вблизи промышленных центров появляются крупные кирпичные заводы, на которых сырец формовался импортными машинами, приводимыми в движение паровыми двигателями. Постепенно происходил процесс концентрации кирпичных заводов. Сокращалось число мелких предприятий, и производство сосредоточивалось на небольшом числе крупных заводов. На примере кирпичной промышленности В. И. Ленин показал, что мелкие кустарные заведения являются основой для создания крупных капиталистических предприятий. Данные, приведенные в табл. 6, иллюстрируют процесс концентрации кирпичного производства [21]. Таблица 6. Кирпичное производство в Европейской России (без Польши и Финляндии) Показатель / 1879 г. / 1890 г. Количество заводов / 2693 / 1293 Выпуск кирпича, млн. штук / 581 / 645 Выпуск кирпича одним заводом в среднем, тыс. штук / 224 / 500 Производительность отдельных заводов достигала 10 млн. штук кирпича в год. В 1882 г. на 14 кирпичных заводах (в том числе четырех московских и двух петербургских) имелось 16 паровых котлов, 11 постоянных паровых машин и 8 локомобилей [22]. На крупных механизированных заводах в конце XIX в. был создан единый процесс переработки глины и формования кирпича. К выходу глиномялки прикреплялся мундштук, из которого непрерывно двигался глиняный брус, разрезаемый на кирпичи. Широкое распространение получила кирпичеделательная машина Шликайзена, изобретенная в 1845 г., но усовершенствованная в конце XIX в. путем создания шнековых ленточных прессов. Одновременно появился главный глинообрабатывающий механизм - вальцы. Движущей силой этих установок была паровая машина. Прообразом многокамерных кирпичеобжигательных печей была печь, созданная профессором А. К. Больманом, на которую ему в 1853 г. была выдана десятилетняя привилегия. Особенностью этой печи являлось движение газов сверху вниз, т. е. обратное по сравнению с обычно принятым. В 1850 г. Больман построил двухкамерную опытную печь. Емкость каждой камеры составляла 9 тыс. штук кирпича [23]. Специальная комиссия отметила высокое качество кирпича, обожженного в этой печи. Изобретение А. К. Больмана было опубликовано в печати и получило высокую оценку. В 1858 г. Ф. Гофман (Германия) изобрел многокамерную кольцевую печь. В России печи Гофмана появились в 1866 г. Гофманская печь большой производительности (23 тыс. штук кирпича на 14 камер) была построена в 1873 г. в Петербурге [24]. В 1871 г. была построена многокамерная печь конструкции Мендгейма, которая отличалась от печи Больмана только применением газового топлива [21, с. 99-100]. В 1913 г. в Московской губернии функционировала 101 гофманская печь. Напольных печей без искусственной тяги и небольшой производительности в России имелось 560. Русские инженеры осваивали новые виды строительных изделий, заменяющих обычный кирпич. В 1877 г. А. К. Больман предложил заменить кирпич пустотелыми блоками объемом в 24 кирпича. Испытания стены из этих блоков в лаборатории Н. А. Белелюбского дали положительные результаты. Однако это ценное предложение в то время не получило поддержки и не было внедрено в практику. С конца XIX в. начали выпускать цементно-песчаный, известково-шлаковый и силикатный кирпич. Производство силикатного кирпича осуществлялось путем запарки сырца (состоящего из смеси извести и песка) в автоклавах при давлении порядка 7-8 атм. Табл. 7 показывает значительный рост производства силикатного кирпича. Для лицевой кладки он выпускался различных цветов. Таблица 7. Производство силикатного кирпича [25] Показатель / 1910 г. / 1911 г. / 1912 г. Число заводов / 19 / 27 / 40 Выпуск кирпича, тыс. штук / 20159 / 51880 / 85124 После выяснения гидравлических свойств некоторых шлаков академиком В. М. Севергиным нашли применение облегченные камни и блоки из шлакобетона, изготовление которых было начато еще в первой половине XIX в. Во многих городах России строились заводы по изготовлению шлакового кирпича. Гидравлическую известь для них получали путем перемешивания обычной извести с металлургическим шлаком. В Урочном положении 1869 г. изготовление гидравлической извести рекомендовалось осуществлять в бегунах. В 1898 г. в Петербурге были построены первые здания из бетонитовых блоков, представляющих собой пустотелые мелкие бетонные блоки со шлаковым заполнителем. В дальнейшем здания из бетонитовых блоков нашли широкое распространение во многих городах России. Из бетонита были построены элеваторы на станциях Башмаково, Миллерово и др. В 1911 г. на IV съезде русских зодчих А. К. Белотелов сделал доклад о сопоставлении различных систем кладок из бетонных камней. В 1912 г. С. П. Прохоров и М. П. Смирнов предложили конструкцию пустотелого бетонного камня, который, после усовершенствования, применяется и в настоящее время. Это бетонный камень типа "крестьянин" со щелевидными пустотами. В 1906 г. петербургская управа издала нормы на постройки из бетонитовых камней. А в 1914 г. было издано "Обязательное постановление", которым устанавливалось, что наружные стены должны быть толщиной 38 см, что пустоты не должны превышать 50% площади горизонтального сечения стены, разрушающая нагрузка должна в 5 раз превышать расчетную и т. п. Добыча естественных камней в конце XIX в. осуществлялась путем взрывов. Обработка велась ручными инструментами и была чрезвычайно трудоемкой. Мрамор и некоторые другие породы распиливали машинными пилами. Немногие камнеобрабатывающие предприятия были оборудованы станками сверлильными, токарными, фрезерными, резальными с карборундовыми дисками. На крупных заводах осуществлялась машинная шлифовка камней. Помимо естественного камня применялся местный ракушечник, кровельный криворожский и кавказский сланец. Кладка во второй половине XIX в. применялась в основном цепная, наряду с другими видами кладки - английской, польской, голландской, готической и т. д. Фасады выкладывались узорчатыми рисунками из разноцветных кирпичей. Во второй половине XIX и в начале XX в. в зданиях, фасады которых не покрывались штукатуркой, широко применялась тычковая кладка и швы обрабатывались специальным инструментом в форме полувалика. Старые формы кирпичных сводов продолжали применяться даже в последней трети XIX в. Так, в Петербурге в 70-х годах было построено кирпичное двухэтажное здание литейной мастерской в арсенале, в которой все помещения перекрыты кирпичными цилиндрическими сводами шириной около 10 м [26]. Совет по изобретениям министерства путей сообщения в 1908 г. одобрил предложенную Фабрициусом систему кирпичной кладки, армированной полосовым железом, после чего она начала широко применяться в перемычках и в местах больших нагрузок на кладку. Большой объем строительных работ в конце XIX в. потребовал значительного количества строительных материалов, а увеличение этажности обязало строителей изыскивать новые пути облегчения возведения стен, изыскивать новые экономичные конструкции. В связи с этим создаются облегченные конструкции стен. Кирпич заменяется более легким материалом, толщину стен уменьшают за счет ее армирования. Разрабатываются новые методы расчета каменных конструкций, дающие возможность уменьшить толщину стен. Пустотелые камни в кладках стен были применены строителями Н. Булычевым, Г. Тарлецким и др. Значительное распространение в этот период находит кладка А. Герарда. Большое значение имело ускорение сушки стен. Срок сушки в один год был определен в 1857 г. строительным уставом. Кладка на известковом растворе требовала длительной сушки, и поэтому шли усиленные поиски способов ускорения просушки стен. Устраивались, например, вертикальные и горизонтальные каналы в кладке. Однако эта проблема была разрешена только в 1880 г. с появлением сложных цементно-известковых растворов, инициатором распространения которых был известный строитель А. Р. Шуляченко. В докладе на XIII съезде русских техников в 1910 г. А. А. Байков отметил значение деятельности А. Р. Шуляченко в решении этой проблемы в России. Шуляченко Алексей Романович (1841-1903): Химик, специалист в области технологии строительных материалов. Основные труды посвящены теории твердения гидравлических вяжущих (гидравлическая известь и портландцемент), изучению причин разрушения бетона в морских портовых сооружениях и изысканию мер борьбы с этим явлением. Участвовал в разработке первых в России технических условий на цемент и научной номенклатуры вяжущих. Научно обосновал преимущества смешанных (известково-цементных) строительных растворов для каменной кладки. Энергично содействовал созданию отечественной цементной промышленности. Широкое распространение во второй половине XIX в. получили каменные инженерные сооружения - различные резервуары, чаны, трубы под полотном железных дорог, заводские трубы с применением железных вертикальных связей. Применялись армокаменные конструкции, развернулось огнестойкое сельское строительство, различные конструктивные экспонаты которого демонстрировались на Всероссийской выставке в Нижнем Новгороде в 1896 г. и на сельскохозяйственной выставке в Саратове. В городском строительстве дорогие облицовочные материалы - мрамор, гранит, известняк - заменялись дешевой керамикой. Получили применение цветная керамика и глазированный кирпич. В начале XX в. в нормах, изданных московской городской управой, толщина стен верхних этажей в жилых домах назначалась (с учетом климатических условий) в 2,5 кирпича. Проводились экспериментальные исследования каменных конструкций. Так, в 1915 г инженер Н. Н. Аристов испытывал кирпичную кладку. Это было принципиально новым шагом в строительной науке, так как раньше о прочности каменной кладки судили только исходя из прочности кирпича а не конструкции в целом. В результате экспериментальных испытаний были составлены нормы на каменные работы [27]. Дерево и деревянные конструкции Широкое применение дерева в строительстве обусловлено огромными лесными богатствами нашей страны. Достоинства дерева по сравнению с камнем - малый вес, простота обработки - часто погашались его недостатками - быстрой воспламеняемостью и подверженностью гниению. С развитием химической промышленности появились различные средства для повышения огнестойкости и предупреждения гниения. Дерево покрывалось огнезащитными силикатными красками, пропитывалось солями, предотвращающими горение. Пропитка солями фтора и соединениями фенола препятствовала появлению грибков. С развитием производства аммиака появились новые пропиточные огнеупорные составы - антипирены. Большого эффекта достигали применением раствора железного купороса и хлористого кальция [28]. Лес, применяемый для строительства, должен быть "прямым не суковатым, без гнили и дряблости, червоточины и синевы" [29]. K середине XIX в. были изучены основные свойства древесины а в 1845 г известный мостостроитель и ученый Д. И. Журавский впервые занялся исследованием механических свойств древесины отечественных пород Сконструировав специальные машины, он изучал прочность дерева при растяжении, сжатии, изгибе и скалывании. Результаты экспериментов были использованы при расчете мостов. В дальнейшем эти исследования продолжил инженер Н. А. Белелюбский. В промышленном и гражданском строительстве древесина применялась тогда без каких-либо расчетов. Во второй половине XIX в. продолжались исследования физико-механических свойств древесины. С 1906 г. систематические исследования технических свойств разных пород древесины проводились в лаборатории Петербургского лесного института. На основании развития наук о сопротивлении материалов строительной механики и теории упругости в конце XIX в. размеры крупных деревянных сооружений назначались в соответствии с расчетами. Обобщению опыта исследования строения древесины и ее механических свойств при обработке были посвящены книги И. А. Тиме "Сопротивление материалов и дерева резанию" (1870), К. А. Казначеева "Механическая технология дерева" (1885), П. А. Афанасьева "Механическая технология дерева" (1886), Ф. К. Арнольда "Русский лес и технологические свойства древесины" (1890), В. Н. Победимова "Курс технологии дерева", К. К. Вебера "Практическое руководств по лесопильному производству" (1890) и Н. Песоцкого "Специальные производства по механической обработке дерева" (1895) Во второй половине XIX в. увеличиваются масштабы механической обработки древесины в связи с требованиями растущей крупной машинной индустрии. В этот период дерево теряет значение ведущего материала в строительстве, уступая место металлу и железобетону. Но все же значительная роль дерева сохраняется благодаря экономичности, быстроте возведения деревянных конструкций и возможности строительства из них в любое время года. Развитие лесопильного производства в России В. И. Ленин характеризовал сопоставлением ряда наглядных цифр: "Громадное развитие этого производства в пореформенную эпоху (1866 г.: 4 млн. руб.; 1890: 19 млн. руб.), сопровождавшееся значительным увеличением числа рабочих (4 и 15 тыс.) и числа паровых заведений (26 и 430), особенно интересно потому, что оно рельефно свидетельствует о росте лесопромышленности. Лесопильное производство составляет лишь одну из операций лесопромышленности, которая является необходимым спутником первых шагов крупной машинной индустрии" (В. И. Ленин. Полн. собр. соч., т. 3, с. 475.). К концу XIX в. количество лесопильных предприятий составляло 600, а в 1913 г. - уже 1597. Появление значительного количества дешевых пиломатериалов способствовало развитию деревянных конструкций, применяемых для перекрытия небольших и средних пролетов. Продолжали использоваться бревенчатые и брусчатые конструкции. Широко применялись брусчатые стропильные конструкции висячей системы, а также смешанные металлодеревянные конструкции с сопряжениями на врубках и болтах. В 1865 г. был утвержден альбом типовых конструкций деревянных ферм (треугольных, висячих, наклонных, пролетом от 5 до 19 м), широко применявшихся в строительной практике. Металлодеревянные конструкции в основном получили распространение в промышленных зданиях и в покрытии вагонных и паровозных мастерских, имевших пролеты от 21 до 38 м. Например, в вагонных мастерских на ст. Ковно боковые пролеты были перекрыты брусчатыми металлодеревянными шпрингельными фермами; центральный пролет перекрывался треугольной деревянной фермой. Интересным примером является несущая конструкция покрытия реконструированного листопрокатного цеха Кулебакского завода (1893). Она представляла собой деревянный изогнутый верхний пояс арки с наклонными железными гибкими тягами, идущими лучеобразно от опор и воспринимающими только растягивающие усилия. В. Г. Шухов в конце XIX в. предложил новые экономичные легкие сетчатые конструкции деревянных пространственных покрытий, которые демонстрировались в 1896 г. на Всероссийской художественно-промышленной выставке в Нижнем Новгороде. Часть выставочных павильонов была покрыта шуховскими конструкциями, состоящими из ряда слоев досок, уложенных плашмя и сшитых гвоздями. Наклонные тяжи обеспечивали устойчивость сводов, а распор воспринимали затяжки. Конструкции В. Г. Шухова отличались простотой, прочностью и дешевизной [30]. Конструкции сетчатых сводов В. Г. Шухова применялись в башнях градирен, деревянных кессонах, в сетчатых цилиндрических сводах. Дерево в значительном количестве применялось для эллингов. По проекту В. А. Защука перед первой мировой войной было построено несколько крупных эллингов для дирижаблей размером 53*123 м. С 1914 по 1915 г. в России было сооружено восемь деревянных эллингов пролетом по 40 м [31]. 71. Эллинг на Балтийском судостроительном заводе (разрез) На Балтийском судостроительном заводе в 1883 г. был построен уникальный деревянный эллинг (рис. 71). Конструкция его позволяла установить мостовой кран на высоте 23,4 м. Эллинг был перекрыт деревянными стропильными фермами пролетом 21,7 м, очертание которых связано с необходимостью создания габарита для прохождения крана. С этой целью был поднят нижний пояс ферм, устроены подкосы на опорах и вторая металлическая затяжка от опор к центральной подвеске, отчего схема фермы усложнилась. Пролет эллинга освещался сбоку, с торца и с кровли. Для этого на кровле по верхнему наклонному поясу стропильных ферм были сделаны световые проемы в плоскости ската кровли. Подкрановые балки опирались на стойки, которые вместе с опорой для стропильной фермы представляли сложную высокую деревянную конструкцию. К этому пролету эллинга справа примыкал второй пролет, перекрытый треугольной деревянной стропильной фермой с металлической затяжкой. Фермы опирались на деревянные колонны, а подкрановые балки - на отдельные деревянные стойки. Развитие машинного производства способствовало зарождению индустриальных методов возведения зданий. В 1872 г. на Всероссийской политехнической выставке демонстрировался театр, построенный архитектором В. А. Гартманом из сборных деревянных конструкций, который получил золотую медаль. В 1896 г. С. Щербаков предложил схему сборно-разборного каркасно-щитового жилого дома, рассчитанного на заводское изготовление его частей. По этой системе было организовано производство на Бежецком лесопильном заводе. Однако в то время оно не получило дальнейшего развития. В 1912 г. инженер Ф. Г. Галахов осуществил массовое заводское изготовление каркасно-обшивных домов с утеплителем стен термолитом [32]. Война 1914 г. прервала эти работы, и только после Октябрьской революции заводское домостроение получило широкое распространение. Дерево имело большое значение для мостостроения. В 1908 г, в ведении министерства путей сообщения имелось 13 294 моста на шоссейных дорогах, из них деревянных - 61,8%, каменных - 18,6, металлических - 16,8 и железобетонных - 2,8%. Значительное число деревянных мостов строили другие ведомства. В 1895 г. впервые были утверждены нормы допускаемых напряжений для расчета деревянных железнодорожных мостов, а через два года - для шоссейных. В 1913 г. министерство путей сообщения установило новые нормы допускаемых напряжений для железнодорожных и шоссейных мостов. Большое значение имели конструкции ригельно-подкосных мостов, сооружаемых из круглого леса. Треугольно-подкосная система благодаря ее жесткости применялась довольно широко в железнодорожных мостах. Появляются новые формы дощатых конструкций, например балочные, представляющие собой разновидность многорешетчатой системы Кулибина, но со сплошной перекрестной стенкой и с соединениями на дубовых нагелях. На эту конструкцию в 1898 г. - была выдана привилегия русскому инженеру К. Э. Лембке. Журавский Дмитрии Иванович (1821-1891): Выдающийся ученый и инженер. Участвовал в изысканиях и проектировании железной дороги между Петербургом и Москвой. Для мостов этой дороги было решено поставить деревянные фермы с железными тяжами по образцу ферм Гау, применявшихся в Америке. Журавский разработал теорию расчета этих ферм, использовав ее при проектировании мостов через реки Волгу, Волхов и др. Теория Журавского позволила сооружать и безопасно эксплуатировать раскосные фермы пролетами до 60 м. Предложил для моста через р. Оку между Москвой и Орлом новую систему деревянных ферм, которая была изучена им на модели в 1/20 натуральной величины. Фермы состояли из арочного нижнего пояса, раскосной решетки и прямолинейного верхнего пояса. Развитие деревянного мостостроения связано с деятельностью Д. И. Журавского, которого можно считать основоположником русской школы деревянных конструкций. Опередив заграничных инженеров, Д. И. Журавский создал теорию расчета многораскосных ферм, в том числе и неразрезных. Американцы размеры всех раскосов и тяжей фермы назначали одинаковыми. Журавский экспериментально доказал, что ближайшие к опорам тяжи и раскосы испытывают бóльшие усилия, чем элементы в середине пролета. Результаты теоретических и экспериментальных исследований Журавского были положены в основу проектирования и строительства деревянных мостов в России. В мостах больших пролетов применялись многораскосные фермы Гау - Журавского. На железной дороге Петербург - Москва - это Bеребьинский, Метинский, Волховский и другие мосты. Веребьинский мост с неразрезными фермами имел девять пролетов по 54 м, расположенных на высоте 49 м над уровнем воды. Шоссейный крытый деревянный мост Д. И. Журавского через р. Пахру около г. Подольска пролетом 56 м существовал 68 лет. Столь же долговечным был мост, построенный через р. Или в 1882-1883 г., с десятью пролетами от 19,5 до 24,5 м, перекрытыми деревянными фермами [33]. Одним из крупнейших железнодорожных мостов был мост через р. Мету, сданный в эксплуатацию в 1851 г. Мост состоял из девяти пролетов по 60,8 м, перекрытых фермами системы Гау - Журавского. Промежуточные опоры моста представляли собой деревянные пирамидальные решетчатые башни высотой 35 м (от дна реки до низа ферм), обшитые железом. В 1869 г. сгорели фермы этого моста в трех пролетах. Восстановление моста при его большой высоте и крутых берегах представляло большие трудности. Руководивший восстановлением Д. И. Журавский предложил конструкцию подмостей треугольной подкосной системы без промежуточных опор. Эта конструкция представляла собой систему защемленных на опорах и выпущенных в смежные пролеты мощных консолей с концентрацией материала у опор и легкой средней подвесной частью. На возведение этих подмостей приезжали смотреть крупные иностранные специалисты. После восстановления моста в 1870 г. он эксплуатировался 30 лет. Значительный пролет деревянной консольной конструкции, ее прогрессивное решение с узловыми сопряжениями на болтах и гвоздях, простота системы, легкость и быстрота сборки являлись большим преимуществом этого выдающегося для своего времени деревянного сооружения. Эта система была высоко оценена инженерами и в дальнейшем получила подтверждение практикой строительства мостов в военное время. Развитие машинной обработки дерева во второй половине XIX в. позволило создавать крупные инженерные деревянные сооружения. Применение дерева в высоких и протяженных зданиях, воспринимающих значительную ветровую нагрузку, было выдающимся событием в инженерной практике конца XIX в. В строительстве деревянных железнодорожных и шоссейных мостов русские инженеры достигли результатов, не имевшихся в практике других стран. Железо и железные конструкции К середине XIX в. в строительстве зданий и сооружений стал чаще применяться металл в качестве самостоятельных несущих конструкций. Если в первой половине XIX в. чугунные конструкции в строительстве занимали первое место, а железо применялось главным образом в качестве связей в кирпичных стенах, то к началу второй половины века железные конструкции в строительстве получили широкое распространение. Железо как строительный материал было уже хорошо изучено, хотя официальные нормы его прочности еще не были разработаны. Они назначались в каждом случае крупного строительства. С 1850 по 1860 г. академик А. Я. Купфер в Центральной физической Санкт-Петербургской обсерватории провел многочисленные исследования упругости металлов и сопротивления их под нагрузкой в пределах упругости. В 1853 г. при Институте инженеров путей сообщения была создана первая в России механическая лаборатория. Ее организатором и первым руководителем был выдающийся русский инженер П. И. Собко. До 80-х годов XIX в. изготовление железных конструкций для строительства было полностью основано на ручном труде в мелких мастерских или непосредственно на месте строительства. Обработка деталей сводилась к кузнечной правке, резке и сверлению отверстий. Заводского изготовления конструкций не существовало. Лишь чугунные строительные конструкции изготовлялись на литейных заводах. Они отливались путем выпуска чугуна из доменных печей или вагранок прямо в земляные формы. На Урале в начале второй половины XIX в. строились заводские корпуса с применением чугунных конструкций. Колонны, фермы и подкрановые пути отливались так, что они могли применяться в любом месте строящегося здания. Это указывает на то, что строители использовали типовые детали и целые конструкции. Конструкции заводских корпусов принимали новый характер: расстановка конструкций осуществлялась на равных расстояниях друг от друга. Впрочем, следует отметить, что в промышленном строительстве дерево уступало свои позиции железу и чугуну не без борьбы. Металлические или чугунные конструкции хотя и более надежны, чем деревянные, но экономически были не всегда выгодны. В 60-х и 70-х годах XIX в., когда усилилось строительство железных дорог и станционных сооружений, деревянные и металлические конструкции применялись вначале совместно. Но быстро выяснилось, что совмещение этих разнородных материалов в одном сооружении нецелесообразно. В колоннах и перекрытиях железные и чугунные конструкции скоро вытеснили деревянные. Кербедз Станислав Валерианович (1810-1899): Инженер-мостостроитель. Окончил Институт корпуса инженеров путей сообщения в Петербурге. Автор проекта и строитель Благовещенского моста (ныне мост лейтенанта Шмидта) с чугунными арочными пролетными строениями - первого постоянного моста через р. Неву в Петербурге. По его проекту построены через реки Лугу и Вислу (в Варшаве) мосты, имевшие железные многораскосные решетчатые фермы с коробчатыми поясами. Прямые и обратные раскосы были разной конструкции: прямые работали на сжатие, а обратные - на растяжение. Это была первая в мире конструкция мостов, где учитывалось сжатие в раскосах. Многое сделал также для развития и улучшения русских водных путей сообщения. В начале второй половины XIX в. стало развиваться строительство металлических мостов. Первый железный мост в России был построен в 1853-1857 гг. через р. Лугу на Петербург-Варшавской железной дороге по проекту С. В. Кербедза. Это был неразрезной мост с двумя пролетами по 57 м. Мост имел многораскосную решетку. Восходящие раскосы работали на сжатие. Сжатые раскосы состояли из двух полос железа, подкрепленных по всей длине одиночными уголками; две полосы с уголками были связаны между собой крестовой решеткой. Растянутые раскосы состояли из двух полос железа, соединенных между собой распорками. Все узлы были жесткие. Металл для моста был прокатан на заводе Огарева под Петербургом и частично на заводе Демидова на Урале. При изготовлении конструкций применялись машины для резки и пробивки отверстий. Изготовление и строительство лужского моста послужило примером для создания других металлических конструкций, в частности стропильных ферм. В них постепенно вводились жесткие узлы. Шарнирность узлов стропильных ферм диктовалась формами применяемого проката - полосового и квадратного железа. Значительное время эти формы проката применялись совместно с прокатными уголками и швеллерами, из-за чего конструирование жестких узлов затруднялось. Постепенно из конструкций стропильных ферм было вытеснено квадратное и полосовое железо. В 70-х годах XIX в. стропильные фермы стали изготовлять только с жесткими узлами. В 1873 г. начались работы по замене деревянных железнодорожных мостов на дороге Петербург-Москва, прослуживших 35 лет. Замена деревянных мостов металлическими осуществлялась под руководством Н. А. Белелюбского. Он знал основы строительства железных мостов в Европе и Америке, критически их оценил и внес в мостостроение более рациональные конструкции. Были построены железные мосты через крупнейшие водные преграды. Большой мост с параллельными поясами через р. Днепр у Екатеринослава имел 15 пролетов по 87 м каждый. В 1880 г. был построен по проекту Н. А. Белелюбского мост через Волгу у Сызрани с пролетами 107 м. Это был последний мост, в России из иностранного железа [34]. Для выполнения строительных работ, где требуется железо высокого качества, нужно было развивать русскую металлургическую промышленность и переходить на выплавку большого количества литой мартеновской стали. Однако еще в 1880 г. русская металлургия выпускала больше сварочного железа, чем литой стали (табл. 8). Из таблицы видно, что только в самом конце XIX в. в нашей стране резко увеличилась выплавка литой стали и лишь в 1900 г. сварочное железо перестало занимать ведущее место. Полный переход на литую сталь в изготовлении металлических конструкций и мостов завершился в первом десятилетии XX в. С увеличением выпуска качественной мартеновской стали, а также в связи с тем, что в ряде отраслей промышленности (металлургической, машиностроительной, судостроительной и т. п.) создавались новые технологические процессы, в которых применялись мощные машины и оборудование, потребовались более надежные, жесткие и просторные промышленные здания. Строительство промышленных предприятий в 1880-1890 гг. поднималось на новую ступень. Появились многопролетные здания с металлическими решетчатыми колоннами и с легкими стропильными фермами. Колонны одноэтажных зданий для увеличения жесткости корпусов развязывались поверху решетчатыми балками в продольном и поперечном направлениях цеха. По верхним поясам ферм устраивались диагональные связи в значительном количестве. Постепенно во всех элементах стропильных ферм промышленных зданий увеличивалось применение жестких профилей железа и осуществлялся переход к жестким клепаным узлам на фасонках. Шарнирные соединения полностью исключались. Во второй половине XIX в. и в начале XX в. металлические конструкции соединялись с помощью заклепок или болтов. Все ответственные сооружения были клепаными. Таблица 8. Выпуск сварочного железа и литой стали в конце XIX в., млн. пудов [35, с. 263, 276] Год / Сварочное железо / Литая сталь / Всего 1882 / 22,14 / 15,1 / 37,24 1885 / 24,83 / 11,8 / 36,63 1890 / 29,71 / 23,1 / 52,82 1895 / 32,60 / 57,7 / 90,30 1900 / 31,53 / 135,3 / 176,83 В 1882 г. инженер Н. Н. Бенардос предложил соединять железные детали конструкций с помощью сварки электрической дугой с угольным электродом. Электросварка, таким образом, должна была заменить заклепочные соединения металлов. Другой инженер - Н. Г. Славянов в 1888 г. изобрел независимо от Бенардоса сварку металлов с помощью электрической дуги, но с применением металлического электрода. Оба метода сварки металлов быстро стали известными во всем мире, но лишь в 1914-1919 гг., во время войны, электросварка нашла практическое приложение в Америке. В России электросварка стала применяться лишь в 1920 г. В 1885 г. Н. А. Белелюбский начал разработку русского сортамента прокатных сталей. В 1900 г. он вышел в свет под названием "Русский нормальный метрический сортамент фасонного железа". В сортаменте нормировались угловое железо, тавровое, двутавровое, швеллеры и зетовое железо. Столь длительная разработка сортамента объясняется тем, что для многих владельцев железоделательных заводов нормализация проката была невыгодна, так как прокатные валки могли выйти из употребления. В 1884 г. Н. А. Белелюбский опубликовал "Таблицы для подбора сечений и исчисления веса частей железных сооружений". Таблицы выдержали в XIX в. несколько изданий. Они пользовались большой популярностью среди инженеров и дали толчок развитию в России металлических конструкций и железных мостов. В 1899 г. Н. А. Белелюбский совместно с Н. Б. Богусловским опубликовал пояснения к русскому сортаменту прокатных сталей [36]. В них приводятся списки более чем 120 заводов и мастерских, которые в 1898 г. в России изготовляли железные мосты и конструкции. Таким образом, от кустарного производства железных конструкций в России к началу XX в. перешли к изготовлению конструкций частично с применением машин. С развитием металлических конструкций во второй половине XIX в. появились специальные виды сооружений, которые раньше совершенно не строились. К ним относятся высотные здания, башни, резервуары большой емкости, доменные печи, кауперы, трубы больших диаметров, паровые котлы, речные и морские суда. Расширилось применение металла в строительстве жилых и общественных зданий. 72. Висячие сетчатые покрытия на Нижегородской ярмарке Уникальными сооружениями были конструкции некоторых зданий на Всероссийской промышленно-художественной выставке в 1896 г. в Нижнем Новгороде. Над многими павильонами были построены оригинальные по форме и удивительно легкие арочные и висячие сетчатые покрытия системы В. Г. Шухова (рис. 72). Сетчатая поверхность создавалась из уголков, зетового и полосового железа; никаких стропил для этих покрытий не требовалось: они опирались на стены и колонны. Появлению шуховских сетчатых покрытий не предшествовала ни одна конструкция ни в России, ни за границей. В. Г. Шухов создал их, руководствуясь анализом стропильных ферм наименьшего веса. 73. Проект сетчатого свода двоякой кривизны на Выксунском чугуноплавильном заводе, осуществленный в 1898 г. В 1898 г. на Выксунском чугуноплавильном заводе В. Г. Шухов построил сетчатые своды двоякой кривизны над отделением нагрева слитков и цилиндрические сетчатые конструкции в других цехах (рис. 73). Обследованные нами в 1955 г. сетчатые своды на Выксунском заводе находились в хорошем состоянии. 74. Металлическая водонапорная башня, построенная В. Г. Шуховым на Нижегородской ярмарке На выставке 1896 г. в Нижнем Новгороде демонстрировалась водонапорная сетчатая башня высотой 27 м с резервуаром на 10 тыс. ведер (рис. 74). Башня по проекту В. Г. Шухова выполнена из железных стержней, расположенных по поверхности гиперболоида вращения. Все стержни башни прямые, хотя со стороны (и на снимке) нам кажется, что они изогнуты. Водонапорные сетчатые башни в начале XX в. применялись часто. 75. Аджигольский маяк высотой 72 м вблизи Херсона (1911) В 1911 г. вблизи Херсона был построен Аджигольский маяк высотой 71,58 м (рис. 75). Сетчатая конструкция башни маяка выполнена по системе В. Г. Шухова (В 1922 г. в Москве В. Г. Шуховым была построена на Шаболовке сетчатая радиобашня из пяти гиперболоидов вращения высотой 150 м (без флагштока). Она вдвое ниже башни Эйфеля в Париже, но зато в 27 раз легче и неизмеримо проще в строительстве.). В начале XX в. в России постепенно увеличивалась выплавка чугуна и стали (табл. 9). Таблица 9. Выплавка чугуна и стали в начале XX в., млн. пудов Год / Чугун / Сталь 1900 / 177,0 / 145,0 1905 / 166,0 / 144,0 1910 / 186,0 / 184,0 1913 / 283,0 / 247,0 Увеличение выплавки чугуна и стали не всегда сопровождалось ростом техники металлургии, она развивалась неравномерно. Техника производства железных конструкций также развивалась неравномерно. Конструкции для мостов создавались в котельных цехах ряда заводов с применением машин для холодной обработки железа, применялось пакетное сверление отверстий на сверлильных станках, резка металла осуществлялась механическими ножницами, появилась пневматическая клепка скобой, строчка кромок осуществлялась на больших кромкострогальных станках и т. п. Однако изготовление железных конструкций для промышленного и гражданского строительства осуществлялось с применением простейшей техники в мастерских мелких предприятий. Здесь преобладало ручное сверление отверстий или пробивка их ручным прессом, резка железа ручными ножницами, ручная клепка и т. п. Сборка и клепка железных сооружений на месте возведения мостов или других конструкций всегда велась вручную с применением простейших грузоподъемных устройств - козловых кранов, шедов, стрел и других приспособлений. Инженеры успешно справлялись с расчетом, проектированием и строительством железных конструкций любой формы. Они добились значительных успехов в разработке более выгодных и экономически целесообразных решений в покрытиях промышленных зданий, снизив вес конструкций перекрытий почти в 2 раза за время с 30-х годов XIX в. до 1903 г. XX в. (табл. 10). Таблица 10. Снижение веса конструкций перекрытий Наименование зданий / Площадь перекрытий (пролет, м / шаг, м / площадь, м2) / Фактический вес, кг/м2 / Допускаемые напряжения (σ / Κ) / Приведенный вес, кг/м2 Зимний дворец (1838-1839): ферма из бускового и полосового железа / 15 / 1 / 15 / 34 / 400 / 1,6 / 54,5 Александровский завод (1880): ферма Полонсо / 15,6 / 2,13 / 33,4 / 32,8 / 700 / 1,3 / 42,6 американская ферма / 18,4 / 4,25 / 78,2 / 31,0 / 700 / 1,3 / 40,3 Паровозный корпус ст. Одесса (1901) / 25,26 / 2,57 / 62,5 / 28,0 / 1000 / 1,0 / 24,6 Мастерская по ремонту паровозов и вагонов ст. Киев (1903) / 18,75 / 1,8 / 33,8 / 24,6 / 1000 / 1,0 / 24,6 В начале XX в. были установлены допускаемые напряжения и временные сопротивления на металл, указанные в табл. 11. Таким образом, в эпоху промышленного капитализма в России, исходя из требований практики, металлические конструкции прошли следующие этапы: 1. Перекрытия со смешанными конструкциями стропил - дерево, чугун, железо (1830-1870). 2. Перекрытия по железным стропилам с шарнирными узлами из полосового, квадратного и углового железа, с большим числом чугунных деталей (1840-1880). 3. Перекрытия по стропильным фермам с жесткими узлами на фасонках, с уголками в сжатых элементах и полосовым железом в растянутых; число чугунных деталей уменьшается (1850-1900). 4. Перекрытия по стропильным фермам из углового железа с жесткими узлами на фасонках; чугунные детали почти не применяются (1890-1914). 5. Переход от одного типа стропил к другому происходил постепенно; многие формы и схемы стропил долгое время применялись одновременно, образуя большое многообразие конструктивных решений. 6. Конструкции балок в строительстве изменялись в зависимости от изменения формы проката металла. Чугунные брусковые, тавровые и двутавровые балки применялись до 1860 г., железные решетчатые из полосового железа - до 1880-1890 гг. Железные решетчатые из гнутых и прокатных уголков из полосового железа и железные сплошные из листового и углового железа применялись до 1917 г. 7. В строительстве применялись металлические колонны: сплошные чугунные (приблизительно до 1820-1840 гг.), чугунные полые (до 1880 г.), железные из прокатных квадрантов (1860-1890), железные решетчатые из уголков и полосового железа (1860-1917), железные сплошные из швеллерного или двутаврового железа (1860-1917), решетчатые железные из швеллеров или двутавров и полосового железа (1870-1917). 8. Развитие машинного производства в России и улучшение техники холодной обработки металла снижали расход рабочей силы на единицу выработки железных конструкций. Производство железных конструкций для строительства все время оставалось на уровне ручной техники. В начале XX в. в некоторых котельных цехах применялась машинная резка железа, пробивка отверстий и т. п. 9. В тех отраслях производства, где не применялись мостовые краны, в последнее десятилетие XIX в. строились новые сетчатые пространственные и большепролетные конструкции типа сетчатых сводов. Патон Евгений Оскарович (1870-1953): Ученый, специалист в области мостостроения и сварки, действительный член АН УССР (1929), Герой Социалистического Труда (1943). По окончании Петербургского института инженеров путей сообщения (1896) работал на железных дорогах России, проектировал и строил мосты. С 1898 г. преподавал в Московском инженерном училище (ныне Институт инженеров железнодорожного транспорта), с 1905 г. - в Киевском политехническом институте. В 1921-1931 гг. возглавлял Киевскую мостоиспытательную станцию. Автор многих трудов и учебников в области мостостроения. В советское время сделал огромный вклад в комплексное развитие электросварки, особенно ее автоматизации. Под его руководством в 1953 г. в Киеве построен крупнейший в Европе цельносварной мост через Днепр, которому присвоено имя Патона. 10. В строительстве железных раскосных мостов в конце XIX в. сложилась школа мостостроителей Н. А. Белелюбского. К этому времени многораскосные мосты уже не строились, но существовали на 'железных дорогах до 1950-х годов. В начале XX в. в России возникли новые школы мостостроителей - Л. Д. Проскурякова, Г. П. Передерия и Е. О. Патона. 11. В 1913 г. в России было изготовлено для строительства 76 тыс. т железных конструкций. Таблица 11. Допускаемые напряжения и временные сопротивления, установленные в XX в., т/см2 Металл / σвр / σдоп Сварочное железо / 3,2÷4,0 / 0,6÷0,8 Литое железо / 3,2÷4,0 / 0,7÷1,0 Литая сталь / 4,0 / 0,8 Чугун / 1,0÷1,1 / 0,22 Цемент, бетон и железобетонные конструкции Среди вяжущих строительных материалов главное место в середине XIX в. занимали цементы. Романцемент стал известен в 1776 г. в Англии. В России романцемент впервые получил в 1825 г. Е. Г. Челиев [37, с. 43]. Первый завод романцемента был построен П. Е. Роше в 1848 г. под Петербургом. Во второй половине XIX в. производство романцемента в России увеличилось. На романцементе завода П. Е. Роше был возведен ряд важных зданий, портовых сооружений, дамб, военных укреплений и т. п. Портландский цемент впервые был получен англичанином Джонсоном в 1844 г. Его применение в растворах показало высокую прочность изделий. Портландцемент стал быстро распространяться, однако строительство заводов для его производства началось позднее. Так, первый завод портландцемента во Франции был построен в 1852 г., в Германии - в 1854 г., в России - в 1857 г. До 1863 г. новые цементные заводы в России не строились. После отмены крепостного права до промышленного кризиса 1870-1873 гг. было построено пять новых заводов романцемента и портландцемента. Медленное развитие производства цемента в России продолжалось до 90-х годов, когда в русской промышленности начался подъем. За короткое время, с 1897 до 1900 г., было построено более 20 цементных заводов. Всего к концу XIX в. выпускали цемент 34 завода. Кризис промышленного производства 1900-1903 гг., а затем революционные события 1905-1907 гг. задержали строительство цементных заводов. В течение первых шести-семи лет XX в. было построено всего несколько цементных заводов. Но уже за время с 1908 по 1913 г. производство цемента резко возросло: к 1914 г. в стране работало 57 цементных заводов. Таким образом, русская цементная промышленность развивалась скачкообразно и неравномерно. Это, однако, способствовало тому, что рост цементной промышленности сопровождался непрерывным улучшением технологии производства и увеличением мощности оборудования. Так, если на первом заводе портландцемента обжиг сырья производился в простых шахтных печах высотой до 5 м, то завод портландцемента И. И. Цехановского смешивал сырье в пяти смесительных механических установках, а обжиг велся в 12 шахтных печах периодического действия. В 1916 г. из 58 заводов портландцемента шахтные печи имелись на 25 предприятиях. Эти печи были уже достаточно сложными сооружениями. Каждая обеспечивала выпуск цемента от 20 до 30 т в сутки. 22 завода имели цилиндрические вращающиеся печи с суточным выпуском клинкера до 40-60 т каждая. И заводов были оборудованы печами обоих типов [38, с. 134]. Всего в России в 1914 г. имелось 160 шахтных печей и 50 цилиндрических вращающихся. Имея новейшую технику цементного производства конца XIX и начала XX в., а также совершенную технологию выработки цемента, Россия в 1898-1900 и 1913-1914 гг. занимала третье место в Европе по производству цемента. К концу XIX в. русская цементная промышленность полностью удовлетворяла потребности строительства в цементе. Постепенно ввоз заграничного цемента стал сокращаться. Этому отчасти способствовало распоряжение директора департамента железных дорог Д. И. Журавского о том, чтобы для железнодорожных работ принимался цемент только русского производства. В 1913 г. 41 заводом было произведено 2 млн. т цемента [38, с. 135]. Качество русского портландцемента было высокое. Каждый завод имел лабораторию и контролировал продукцию. Кроме того, заводы предоставляли образцы цементов для испытания хорошо оборудованным лабораториям ведомств. Так, химический состав цемента завода П. Е. Роше был проверен в 1862 г. лабораторией горного ведомства в Петербурге. Цемент этого же завода испытывал и А. Р. Шуляченко в 1869 г. По инициативе владельцев цементных заводов в 1885 г. были организованы съезды цементной промышленности. Работами съездов руководил вначале А. Р. Шуляченко, а затем Н. А. Белелюбский. На съездах решались основные научные, технические и организационные вопросы цементного производства. На одном из съездов, в 90-х годах, А. Р. Шуляченко говорил: "Русский портландцемент по своим качествам нисколько не уступает заграничному лучших марок. Будем стараться удешевить производство его, и мы окончательно вытесним с нашего рынка заграничный товар" [38, с. 129]. Первые технические условия на приемку и поставку портландских цементов были составлены Н. А. Белелюбским и А. Р. Шуляченко. В 1881 г. эти условия были утверждены. В середине XIX в. в строительстве широко применялся бетон. Из него строились массивные сооружения: фундаменты, подпорные стены, крупные детали портовых и военных объектов и т. п. Составы бетонов устанавливались в зависимости от рода сооружения. Чаще всего это были смеси цементов с песком и щебнем в соотношении 1:2, 5:4, с прочностью на сжатие 150 кг/см2. Но распространен был бетон и с прочностью 90 кг/см2. Бетон применялся и для стен жилых зданий. Бетонные стены копировали формы кирпичных, толщина их назначалась такой же, как и для стен из кирпича. В бетонные стены по образцу кирпичных закладывались железные связи. В конце XIX в. в строительстве зданий, в кладке стен стали применять бетонные камни вместо кирпича. В 1916 г. И. А. Киреенко начал бетонирование сооружений в зимнее время. Это был первый опыт строительства зимой. Чтобы бетон не замерзал до окончания схватывания в течение 36 час., применялись подогретые компоненты бетона, а уложенный бетон укрывался теплыми материалами [39]. В строительстве нашли большое применение цементные растворы: цемент с песком, цемент-известь-песок. Растворы шли на штукатурку стен, кладку кирпича, на устройство карнизов и т. п. Составы этих растворов были различные - 1:2 или 1:3, но отощателем всегда был песок. Из цементных растворов изготовлялись черепица для кровли, плитка для полов и другие детали. В мокрых помещениях жирными цементными растворами затирали полы по бетонному основанию и штукатурили стены. Приготовление бетона чаще всего осуществлялось на месте производства работ. Бетон "гарцевался на бойке", т. е. смешивались на деревянном щите лопатами цемент, песок, вода и щебень. К месту укладки бетон подносили на носилках или подвозили на тачках. Опалубка, резка и гнутье арматуры выполнялись вручную. Бетон укладывался в опалубку и трамбовался ручными трамбовками. На крупных строительствах имелись бетонные заводы, но все операции приготовления бетона были ручными. В конце XIX в. в России появились механизированные бетонные заводы. Они были оборудованы бетономешалками заграничного производства. Материалы к ним подавались вагонетками. В вагонетках отвозился и готовый бетон. Бетономешалки приводились в действие паровой машиной. Воду к бетономешалкам подавал паровой насос. Долгое время вопрос о прочности бетонов не имел практического значения. Но с появлением более ответственных сооружений инженеры-строители и кафедры учебных заведений, имевшие отношение к строительству, начали изучать прочностные свойства бетонов. Так, в 1890 г, инженер И. Г. Самович обнародовал свои исследования бетонов и цементных растворов. Он установил, что количество воды существенно влияет на прочность бетона: чем меньше воды употребляется на изготовление определенного количества бетона, тем последний становится прочнее [40]. В Военно-инженерной академии в Петербурге профессор И. Г. Малюга экспериментально исследовал жесткие бетоны. Он обратил внимание на их прочность в зависимости от трамбования. Результаты исследований были опубликованы в 1895 г. в книге "Состав и способ приготовления цементного раствора (бетона) для получения наибольшей прочности" [41, с. 183-184]. В 1900 г. была издана "Инструкция для производства бетонных работ", написанная на основании опыта возведения крепостных сооружений в Кронштадте. В 1912 г. была опубликована работа Н. А. Житкевича "Бетон и бетонные работы", а в 1913 г. - работа И. П. Александрина "Строительный контроль качества бетона". Обе книги способствовали научному решению технологии производства бетонов. Официальных нормативов по изготовлению бетона и производству бетонных работ до 1917 г. в России издано не было. Строительные конструкции из бетона с железом появились во второй половине XIX в., хотя соединение этих материалов в частях зданий было известно еще в начале века. В 1898-1899 гг. в Киеве А. С. Кудашев испытал восемь моделей железобетонных метровых балок и арку, чтобы узнать, можно ли при расчете железобетонных конструкций опираться на гипотезу плоских сечений. Опыты показали, что применение этой гипотезы в расчетах железобетонных конструкций возможно. О соединении бетона с железом в России стало известно в 1859 г., когда "Инженерный журнал" (в № 4) опубликовал сообщение "О постройках из цемента и железа". В этом сообщении описывалась лодка Ламбо. Однако практическое применение железобетона в России началось много позднее. Лишь в 80-х годах в Москве были построены первые железобетонные сооружения. Это были своды фабричного здания, трубопровод длиной 500 м, железобетонные перекрытия, стены в бане и др. Построенная военным инженером Д. Жаринцевым в 1879 г. в Батуме бетонная стена, армированная прокатным железом, осталась незамеченной, пока об этом не сообщили на VIII съезде русских цементных техников и заводчиков в 1902 г. В 1890-х годах строительство из железобетона в России значительно расширилось. Этому немало помогло образование в 1890 г. Акционерного общества для производства бетонных и других строительных работ, которое имело отделения в ряде городов. Обществом были построены железобетонные здания на Всероссийской выставке в Нижнем Новгороде в 1896 г. Среди железобетонных сооружений выделялся конструкционной легкостью пешеходный железобетонный арочный мост пролетом 45 м. Строительство зданий и сооружений в конце XIX в. уже не обходилось без железобетона. Испытания железобетонных конструкций в Москве в 1886 г. и в Петербурге в 1891 г. окончательно рассеяли сомнения в надежности железобетона. В Москве на бойнях были испытаны две железобетонные плиты и два железобетонных свода. В Петербурге под руководством Н. А. Белелюбского испытывались железобетонные конструкции в натуральную величину: три типа плит, свод, труба в двух положениях (на сплошном основании и на двух опорах), резервуар, шестигранный закром элеватора и мост под обыкновенную дорогу пролетом 17 м. Все конструкции выдержали испытания. Было доказано, что железобетон вполне надежен и что его можно применять во всех видах инженерных сооружений. В железнодорожном строительстве в конце XIX в. уже могли в широком объеме применять железобетонные конструкции. Но для этого нужно было согласие инженерного совета министерства путей сообщения. А такого согласия не было. Железобетонные конструкции на железных дорогах начали применять после петербургских и других испытаний. Так, в 1892 г. в Варшаве был испытан железобетонный мост, а на Московско-Казанской железной дороге были построены две пропускные железобетонные трубы. Фирма С. И. Рудницкого и Г. Н. Оришевского на трех железных дорогах приступила к постройке железобетонных резервуаров. Лишь в 1898 г. Н. А. Белелюбскому удалось убедить инженерный совет министерства путей сообщения принять постановление "О допущении железобетонных сооружений на железных и шоссейных дорогах ведомства путей сообщения". Получив права гражданства, железобетон стал быстро внедряться на железных дорогах. Строились железобетонные мосты, путевые переходы, трубы, резервуары и другие конструкции. Строительство железобетонных железнодорожных мостов в начале XX в. быстро расширялось. Так, Г. П. Передерни сообщает, что если в 1899 г. в России был построен один железобетонный мост, то в 1901 г. построили шесть мостов, в 1904 г. - 26, в 1908 г. - 23 моста [42]. Железобетон решительно входил в строительную практику по всей стране. Многие города и земства строили железобетонные мосты и водопропускные трубы на шоссейных дорогах. Так, в Тамбовской губернии в 1905 г. построили первый железобетонный мост, а в 1912 г. в этой губернии уже было 50 таких мостов [43, с. 149]. В начале XX в. железобетон занял ведущее место в строительстве многоэтажных промышленных зданий. Их основными конструкциями являлись двухпролетные железобетонные рамы пролетами 18 и 26 м (рис. 76). Стойки и ригели этих рам имели переменное сечение и опирались шарнирно на продольные железобетонные ленточные фундаменты. На ленты были поставлены отдельные железобетонные подколенники с верхней круговой цилиндрической поверхностью выпуклостью вниз. 76. Схема двухпролетной рамы промышленного здания Внедрению железобетона в промышленное строительство способствовали труды русских инженеров. Так, в 1897 г. вышла книга С. И. Рудницкого "Железоцементные конструкции"; в 1900 г. Н. А. Жидкевич опубликовал работу "Плоские междуэтажные перекрытия", в 1902 г. вышла книга Н. X. Пятницкого "Железобетонные сооружения системы Геннебика", в 1903 г. Б. Н. Акимов издал книгу "Железобетон". В 1904 г. Н. А. Белелюбский в журнале "Цемент, его производство и применение" опубликовал статью "К составлению Технических условий для железобетонных конструкций". Это было первое предложение по изданию технических условий и норм по железобетону в России. Однако первые технические условия на строительство железобетонных сооружений были утверждены министерством путей сообщения только в 1908 г. Скоро эти условия были заменены другими, более полными и содержавшими нормы для расчета железобетонных сооружений на прочность (1911). Допускаемое напряжение на арматуру из литого железа в 1908 г. принималось в 800 кг/см2, а в 1911 г. - в 1 тыс. кг/см2. Такие же технические условия по железобетону выпускались рядом других ведомств. Все эти публикации вооружали строителей научными данными для принятия смелых решений при сооружении железобетонных конструкций. А. Ф. Лолейт в 1908 г. построил в Москве производственное четырехэтажное здание, в котором впервые были применены безбалочные междуэтажные перекрытия. Это была новая конструктивная форма железобетона. Некоторые заграничные авторы писали, что родиной таких перекрытий была Америка, где их называли "грибовидными", так как верх колонны под плитой расширялся наподобие гриба. В конструкции А. Ф. Лолейта плита рассматривалась как упругая пластинка, опирающаяся на колонны. В этой конструкции небольшое утолщение плиты над колонной требуется для восприятия скалывающих усилий. Под руководством А. Ф. Лолейта в 1908-1912 гг. было построено более 20 тыс. м2 таких перекрытий. Позже выяснилось, что расчет американских грибовидных перекрытий был весьма приближенным, так как автор расчета Г. Элли опирался на неверные исходные данные. В защиту своего приоритета А. Ф. Лолейт выступал в печати в 1916 и 1926 гг. Железобетон внедрялся и в большие инженерные сооружения. Например, в 1904 г. в Николаеве был построен железобетонный маяк высотой 36 м. Толщина стенок башни маяка колебалась от 20 см внизу до 10 см вверху. Маяк проектировали русские инженеры Н. X. Пятницкий и А. Н. Барышников при экспертизе Н. А. Белелюбского. В одноэтажном промышленном строительстве железобетонные конструкции иногда копировали формы деревянных и железных конструкций. Например, железобетонное покрытие над мастерскими Северной железной дороги в Ярославле было в 1909 г. сделано по раскосным железобетонным фермам с параллельными поясами в форме деревянных брусчатых конструкций [43, с. 157]. В начале XX в. в России железобетоном занимались русские и иностранные фирмы. Последние работали изолированно от русских, охраняя секреты расчетов и способов производства работ. Разнобой в практике строительства иногда приводил к авариям на стройках. Технологические условия и нормы 1911 г. навели некоторый порядок в производстве железобетонных работ. Но иностранное засилье оставалось. Русские инженеры продолжали развивать теорию железобетона. Так, на XII съезде русских цементных техников и заводчиков в 1908 г. в Москве инженер А. Н. Барышников докладывал "О несоответствии между опытами над железобетонными балками и принятыми немецкими способами расчета". Он доказал, что немецкая теория о влиянии сжатой арматуры на несущую способность балок не подтверждается экспериментально и что принятый в России немецкий метод расчета балок необходимо изменить. Продолжались экспериментальные работы. В 1911 г. в Москве испытывались пятипролетные неразрезные железобетонные балки. Испытания показали возможность перераспределения моментов с опор в пролеты. Исследованиями безбалочных перекрытий занимались в 1910-1912 г. А. Ф. Лолейт, В. М. Келдыш и И. С. Подольский. Они испытали безбалочное перекрытие, доведя его до разрушения, и получили исчерпывающие данные о работе, этой новой формы железобетонной конструкции. К 1917 г. в нашей стране имелось вполне сложившееся производство железобетонных зданий и инженерных сооружений. Россия не отставала от других стран как по качеству сооружений из железобетона, так и в области применения этого нового материала, а в разработке теории железобетона и образовании новых конструктивных решений шла впереди других стран. Однако в производстве железобетонных работ имелось значительное отставание, поскольку почти все рабочие операции выполнялись вручную. Строительные машины и механизмы Во второй половине XIX в. строительные работы в России велись в большинстве случаев вручную либо с применением лебедок, горизонтальных и вертикальных воротов с зубчатой или червячной передачей, деревянных кранов и т. п. Отечественные машиностроительные заводы изготовляли несколько типов станков, паровых машин, домкратов, лебедок, кранов. Однако заводы были слабо оснащены технологическим оборудованием, и качество их продукции уступало заграничному. Механизмы для земляных работ Землеройные машины с паровым двигателем применялись для подводной выемки грунта в гаванях и для углубления рек. В 1870 г. вышла книга П. П. Панаева [44], в которой содержались необходимые расчеты, формулы, описания наиболее удачных конструкций и предложенных им самим усовершенствований. Панаев тщательно изучал работу землечерпалок, ковшами захватывающих грунт со дна рек и морей. Одна из сконструированных им землечерпалок успешно работала в Одесском порту. В 70-80-х годах полезная работа исполнительного механизма землечерпалок составляла около 65% полной работы пара на поршне. В 1887 г. инженер И. В. Жирухин опубликовал важный научный труд, описывающий механизмы для выемки грунта и отвозки его от места строительства в отвал [45]. Профессор В. Е. Тимонов, руководитель многих крупных работ по механическому углублению рек и портов, в конце XIX в. опубликовал несколько руководств, в которых подробно рассказал о работе землечерпалки "Либава", об истории землесосных машин, о их производстве и эксплуатации [46-48]. Необходимость широкого использования земснарядов в нашей стране была очень острой. Это вызывалось тем, что речной флот России испытывал большие неудобства от заносимости фарватеров. В 1895 г. в докладе министра путей сообщения указывалось на недостаток землечерпалок на внутренних водных путях. 77. Первый землесос, применявшийся на Днепре в 70-х годах XIX в. (разрез) Землевсасывающие снаряды впервые в нашей стране появились в 70-х годах (рис. 77). Их использовали для устройства канала глубиной 4,5 м в устье Днепра. В 1884 г. землесосы работали на Волге и Неве. Практика показала полезные качества земснарядов, поэтому, несмотря на малую мощность и несовершенство конструкции первых землесосов, они с выгодой работали на Днепре около 20 лет, пока их не сменили более совершенные снаряды. В 1892 г. профессор В. Е. Тимонов предложил более совершенную, чем применявшиеся за рубежом, конструкцию землесоса (рис. 78). Землесос В. Е. Тимонова успешно работал на Днепре у г. Александровска (ныне Запорожье). 78. Землесос системы В. Е. Тимонова (схема) Землечерпалки и землесосы оставались наиболее мощными машинами для разработки грунта на протяжении XIX и первых лет XX в., когда крупные сухопутные экскаваторы по мощности двигателя догнали земснаряды. К началу XX в. по инициативе инженера В. Г. Клейбера на Волге работало 18 землечерпалок с часовой производительностью 250 м3 и два землесоса - 1,5 тыс. м3 грунта. Несколько землесосов работало в портах Балтийского и Черного морей. В 1906 г. на Волге работали две импортные землечерпалки производительностью 1,5 тыс. м3 в час с двигателями мощностью 1425 и 800 л. с. и одна землечерпалка Сормовского завода производительностью 350 м3 в час с двигателем мощностью 275 л. с. Всего на внутренних водных путях России в начале 1906 г. находилось в эксплуатации 81 землечерпалка и шесть землесосов общей конструктивной производительностью около 12 тыс. м3 в час, из них 29 машин отечественного производства. Об успехах в конструировании и строительстве земснарядов в нашей стране в начале XX в. можно судить по следующему примеру. В 1907 г. работал одночерпаковый снаряд "Федор Зброжек", построенный на Путиловском заводе и по своим техническим характеристикам превосходивший импортные аналогичные машины. Мощность его машин 200 л. с., предельная глубина черпания 10,5 м, производительность 50-100 м3 в час. Этот снаряд работал еще в 1931 г. [49]. В начале 1912 г. число земснарядов в России выросло до 103. Землечерпательные работы, несмотря на менее совершенное оборудование, обходились у нас дешевле, чем в США, что объяснялось более низкими ценами на рабочую силу и топливо. С 1900 по 1915 г. на отечественных заводах было построено 66 земснарядов, в том числе 48 многочерпаковых и 18 землесосов, с общей часовой производительностью соответственно 8500 и 7575 м3 грунта. В 30-х годах XIX в. в США появился первый экскаватор Отиса с паровым двигателем мощностью 15 л. с., с ковшом емкостью 1,14 м3, вылетом стрелы 5,7 м, производительностью 30-40 м3 в час. Машину обслуживали 11 человек. Готовясь к прокладке железной дороги Петербург-Москва, русское правительство купило четыре из семи построенных к тому времени в США одноковшовых экскаваторов. Так, Россия стала обладательницей самого большого в мире парка экскаваторов. В 1845-1857 гг. на строительстве дороги Петербург-Москва экскаваторами Отиса было вынуто и погружено в вагонетки свыше 170 тыс. м3 грунта, что составляет 0,2% общего объема земляных работ. Остальной грунт был выбран рабочими-землекопами. Еще до окончания строительства экскаваторы были переданы на Урал, где их впервые в мире использовали на вскрышных работах на рудниках Нижнего Тагила. В 1847 г. русский изобретатель Кушелевский предложил идею землечерпательной машины, способной работать на воде и на суше и соединяющей в себе достоинства плавучей землечерпалки и сухопутного экскаватора. Первый отечественный паровой экскаватор появился в России в 1854 г. в Нижнем Тагиле. Здесь для ускорения работы по снятию слоя грунта над породой был создан особый земляной механизм, который приводился в движение подвижной паровой машиной. В 1902 г. на Путиловском заводе в Петербурге было освоено изготовление одноковшовых паровых экскаваторов на железнодорожном ходу со сменными ковшами - емкостью 2,6 м3 для легких грунтов и 1,5 м3 для тяжелых. Производительность этих экскаваторов составляла от 100 до 215-290 м3 /час. За 15 лет завод изготовил 32 таких экскаватора, использовавшихся преимущественно на работах в железнодорожных карьерах по добыче песка и гравия. Успешно действовали эти экскаваторы даже при разработке мерзлого грунта на постройке около Ачинска второго пути Сибирской железной дороги. Кроме одноковшовых Путиловский завод выпустил 26 многоковшовых экскаваторов производительностью 100 и 240 м3 /час. В 1913-1915 гг. в нашей стране работало почти исключительно на строительстве железных дорог около 200 экскаваторов. И несмотря на это, земляные работы, составлявшие главную статью расходов на железнодорожном строительстве, по-прежнему выполнялись ручным способом с использованием тачечной и конной возок. Известны отдельные случаи весьма высокой производительности одноковшовых экскаваторов на земляных и карьерных работах, свидетельствующие о хорошей организации работ. Так, при разработках твердых глинистых грунтов Гляденской выемки Алтайской железной дороги в 1914-1915 гг. одноковшовый паровой экскаватор Путиловского завода с черпаком емкостью 2,29 м3 показал среднюю выработку 337,9 м3/час. Разработанный грунт отсыпали на ширококолейные железнодорожные платформы. Поезда между пунктами погрузки и выгрузки двигались по двум путям, соединенным стрелочными переводами. Посредине пути был устроен разъезд и пост. Каждая стрелка имела телефонную связь с главным постом, соединенным такой же связью с верхними бортами выемки. В 1914 г. эти пути пропускали до 45 пар рабочих поездов в сутки. Большую роль в развитии строительных машин играло совершенствование их ходовой системы. Если в XIX в. подвижность машины достигалась устройством железнодорожного и колесного хода, то с первого десятилетия XX в. начал использоваться более совершенный, гусеничный ход. Экскаваторы на гусеничном ходу появились в нашей стране перед первой мировой войной. Гидромеханизация Одним из видов механизации земляных работ в соответствующих природных условиях является гидравлический способ, или гидромеханизация. Для разработки грунта гидромеханическим способом применяют гидромонитор (гидравлический рыхлитель), используя при этом не только размывающее свойство воды, но и ее разрушающее действие. Роль человека сводится к управлению гидромонитором и обслуживанию насосных агрегатов. Такой гидравлический способ начал применяться с XIX в. в горных разработках сначала с самотечной, а затем с напорной водой. Особое внимание привлек гидравлический способ разработки, предложенный в 1856 г. Пакулевым [50] и освоенный в 1858 г. инженером Лавровским на приисках компании Зотова. Применение машины Пакулева вызвало широкий отклик в печати [51]. Практический опыт применения гидравлического способа разработки пород накопили русские горные инженеры К. Ф. Пеньевский, М. А. Шостак, Е. А. Черкасов, К. А. Кулибин и др. Вот типичная для того времени схема гидравлических работ: сперва выбирали россыпь с элементами залегания, благоприятными для гидравлических работ, затем создавали водохранилище с необходимым напором, потом направляли размытые пески по сплоткам на шлюзы, для промывки и улавливания золота и, наконец, сливали "хвосты" в овраг или речку. В 1884 г. К. Ф. Пеньевский водой под напором 6-9 м вел съемку мерзлых грунтов в бортах разреза, выработанного на р. Негри (Ныгры), притоке Лены. Это дало хорошие результаты, хотя торф не столько разрушался водой, сколько разламывался и оттаивал за счет теплообмена [52]. В 1886 г. горный инженер М. А. Шостак впервые в России применил гидравлический способ разработки грунтов с помощью элеватора. В ограниченных масштабах испытания проводились при разработке золотосодержащих пород Куджертайского прииска. Цифровых выводов сделано не было, но "опыт убедил присутствующих, что работа брызгалом много раз выгоднее работы людей" [53]. Гидроэлеватор, или водоструйный насос, работал по принципу эжектора. Основными конструктивными элементами гидроэлеватора были диффузор, горловина, камера смешения и насадка. До применения гидроэлеваторов область использования гидравлического способа для разработки россыпных месторождений была ограничена природными условиями, т. е. разрабатывались лишь те месторождения, где не требовался подъем размытой породы. С применением гидроэлеваторов представилась возможность поднимать размытую породу на некоторую высоту, что уменьшило зависимость работ от естественных условий. Область использования гидроэлеваторов значительно расширилась. Несколько позднее (1888) на р. Чебалсук в Абаканской тайге начала работать гидравлическая установка, созданная Е. А. Черкасовым. В 1891 г. М. А. Шостак провел гидравлические работы значительного объема в Олекшинском округе по р. Негри [52]. Размывались золотосодержащие пески при напоре 30 м. На один объем породы требовалось около 50 объемов воды. Стоимость добычи 10 м3 песков составила 6 руб. вместо 14 руб. 46 коп. при обычных работах. В статье Шостака о результатах этих работ впервые приведен расчет гидроэлеватора. На основе теоретических предпосылок автор пришел к выводу, что для разрушения пород средней "мывкости" необходима скорость струи воды не менее 15 м/сек, а диаметр насадки не менее 38 мм. Обобщение опыта и создание теоретических основ гидравлического способа разработки грунтов принадлежат профессору Петербургского горного института И. А. Тиме, который был одним из первых исследователей гидроэлеваторов. Для этой цели он использовал модель гидроэлеватора с конической камерой смешения и передвигающейся насадкой по отношению к входу в эту камеру. В 1891 г. И. А. Тиме опубликовал работу [54], в которой впервые дан анализ движения водного потока в гидромониторе. Струя воды, разрушающая и смывающая породы, вытекает из подвижной насадки под большим напором, обыкновенно от 50 до 180 м. При этих напорах струя сохраняет компактную цилиндрическую форму на расстоянии до 50 м от водобоя и на расстоянии до 60-65 м бьет почти с той же силой, как и вначале. При ударе железным ломом по струе у самого водобоя лом выпадает из рук. "Струя воды при этих условиях может моментально убить быка", - резюмирует И. А. Тиме свои теоретические исследования водобоев. Изменения качества струи от расстояния Тиме объясняет сопротивлением воздуха. Указания по изготовлению насадок и установке ребер внутри трубы гидромонитора дали возможность широко использовать гидравлический способ в различных областях техники. Они остаются полезными и в наше время. К работам по исследованию гидромониторов следует добавить статьи горного инженера В. Реутовского и его "Курс разработки золотых россыпей гидравлическим путем" [55]. Трудами Тиме и Реутовского были заложены основы теории гидромеханизации: они послужили исходными для дальнейших практических работ по гидромеханизированному способу разработки грунтов. В строительном деле гидроэлеватор был использован впервые в нашей стране еще в 1875 г. на кесонных работах при строительстве Литейного моста в Петербурге. Дорожно-строительные машины Во второй половине XIX в. в дорожном строительстве применялись конные металлические катки системы инженера Полозовского весом 11 т. С развитием сети шоссейных дорог применялись паровые катки, производство которых началось на ряде русских заводов. Наиболее совершенными были катки Коломенского завода и завода "Гейслер" в Варшаве весом 10-11 т. В 1909 г. в Киевском и Варшавском округах впервые действовали моторные катки весом 5 т. Кроме катков уже с 1905 г. применялись другие механические снаряды и приспособления, изготовленные на отечественных заводах: кирковщики (конные и механические), грязеочистительные и пылеочистительные машины (О дорожностроительных машинах более подробно говорится в главе "Техника шоссейных дорог" первого раздела книги.). Подъемно-транспортное и смесительное оборудование Для подвозки строительных материалов к местам работ служил исключительно конный транспорт. В пределах стройплощадки материалы перемещались, как правило, вручную. Применение механизмов для подъема строительных материалов считалось оправданным лишь "при больших постройках и дороговизне рабочих рук" [56]. В конце XIX в. с развитием машинного производства в стране средства механизации все более проникали в строительные процессы (например, грузоподъемные машины, растворомешалки, бетономешалки, дробилки для щебня и камня и т. п.). В 80-х годах XIX в. были построены первый паровой железнодорожный кран и кабельный кран. Примерно к этому времени относится и создание конструкции мостовых и портальных кранов. Краностроение получило развитие после изобретения русскими инженерами электромоторов. С развитием жилищного и промышленного строительства появилась потребность в создании строительных кранов. В 1902 г. появились краны-укосины, состоящие из плоского металлического треугольника с блоком, укрепленным на деревянной мачте. Лебедка устанавливалась на земле. Большое влияние на развитие транспортирующих машин оказали труды русских инженеров и техников. Так, М. Коузов создал в 1873 г. пластинчатый конвейер. В 1888 г. в Петербургском порту была построена пневмотранспортная установка для зерна. Отечественное машиностроение создавалось медленно и в отрыве от сырьевых и топливных баз. Импортные машины стоили дешевле. Перед первой мировой войной петербургская фирма "Шторрер и Ко" выпускала более 30 наименований строительных машин: бетономешалки, башенные поворотные краны, камнедробилки, установки для промывки песка, щебня и гравия, экскаваторы и камнеобрабатывающие машины. В Петербурге были фирмы, поставлявшие буровое оборудование, деревообделочные станки, домкраты, пневматический инструмент, транспортеры-элеваторы. Однако широкое применение машин наталкивалось на характерные для капитализма преграды: патентные ограничения, неустойчивость производства и экономические кризисы. Применение в XIX в. растворомешалок и бетономешалок снизило стоимость приготовления смесей. Если стоимость ручного приготовления растворов и бетонов принять за единицу, то в смесительных аппаратах, приводимых в действие рабочими, стоимость снижалась наполовину, а в аппаратах, приводимых в действие лошадью, стоимость составляла 1/3. Растворомешалки с паровыми двигателями снижали стоимость растворов и бетонов в 10 раз по сравнению с ручным приготовлением. Приготовление растворов для кирпичной кладки велось в большинстве случаев вручную. Однако уже в 1890 г. в Москве при постройке Верхних торговых рядов был создан механизированный завод известкового раствора. По городу раствор развозили в железных бочках на двухколесных телегах. В 1890-1894 гг. на строительстве Либавского порта (и позднее на кронштадтских работах) применялись импортные бетономешалки с цилиндрическими барабанами. В середине XIX в. полковник К. И. Константинов установил, что при наклоне оси барабана мешалки масса в барабане получает не только вращательное, но и поступательное движение от одного дна к другому. Эта идея русского специалиста была использована: барабан в бетономешалках стал устанавливаться под углом к вертикали. При строительстве гидроузлов на р. Оке в 1911-1912 гг. раствор для железобетонных стенок шлюзов приготовлялся на усовершенствованных бетономешалках фирмы "Шторрер и Ко". Поднимание, опускание и опрокидывание ковша осуществлялось рукояткой с помощью блоков. Мощность для приведения бетономешалки в движение составляла 1 л. с. Число оборотов рабочего вала достигало 1,5 тыс., а барабана - 20 в минуту. В час требовалось в среднем 40 наполнений. Производительность бетономешалки была 10 м3 бетона за 10-часовой рабочий день [57]. Камнедробилки, краны, подъемники и молоты для свайных работ Американец Блейк построил в 1858 г. щековую камнедробилку, которая получила распространение во всех странах, в том числе и в России. Такие камнедробилки производительностью 3,5 и 5 м3/час удешевляли производство щебня в 5 раз по сравнению с ручной разбивкой и в то же время увеличивали степень измельчения. Помимо камнедробилок Блейка с простым качанием щеки применялись также дробилки Товарищества по производству машин для надобности строительного дела в Петербурге, имевшие сложное качание щеки. Они обеспечивали однородность размеров щебня и меньшие сотрясались при работе. Износ щек у них был равномерный. Камнедробилка приводилась в действие двигателем в 3 л. с. Производительность одной камнедробилки за рабочий день была 14,5 м3. На некоторых строительных работах конца XIX в. использовалось сравнительно много подъемно-транспортных устройств. Значительный интерес по своей грандиозности, быстроте выполнения, применению большого числа механических приспособлений и новизне многих приемов представляют работы, производившиеся с 1890 по 1894 г. в Либавском порту (ныне Лиепая) под руководством инженера Б. Н. Кандибы [58]. Здесь в течение трех с половиной лет было построено более 3,2 тыс. погонных метров волноломов и молов из наброски бетонных массивов по 8-12 м3, общим объемом 400 тыс. м3. Для изготовления массивов израсходовано 87,6 тыс. т цемента, переработано свыше 1 млн. м3 камня. Либавский порт стал одной из первых в России строек, где бетонные смеси приготовляли централизованно. Бетонный завод - деревянное четырехэтажное здание высотой 12 м, размерами в плане 46*22 м - был оснащен 12 импортными бетономешалками с барабаном в форме тетраэдра. Для подъема на четвертый этаж вагонеток со щебнем, гравием и песком, а также цемента в бочках и мешках было установлено восемь подъемников, из них шесть грузоподъемностью 3 т и два грузоподъемностью 1 т. Максимальная годовая производительность бетонного завода 170 тыс. м3 бетона. Суточная производительность - 1,7 тыс. м3 массивов - была мировым рекордом того времени. 79. Портальный край грузоподъемностью 30 т на строительстве Либавского порта Перемещение бетонных массивов на территории завода и погрузка их на железнодорожные платформы для доставки на строительство производились пятью паровыми портальными кранами грузоподъемностью 30 т. Погрузка массивов с пристани на шаланды осуществлялась двумя паровыми 30-тонными кранами и ручным краном грузоподъемностью 30 т (рис. 79). Кроме того, работали три плавучих крана по 30 т для наброски массивов (рис. 80). Подъемное оборудование в большинстве случаев заказывалось за границей, но некоторые мостовые краны, двигающиеся по рельсам, применявшиеся при строительстве порта, изготовлялись отечественными заводами. 80. Плавучий кран с цепным приспособлением для подъема тяжелых грузов При постройке Восточно-Китайской железной дороги в 1897-1903 гг. за границей были заказаны паровые железнодорожные краны, паровые лебедки, комплект железных частей для изготовления крана-деррика. В 1899 г. в Москве был основан завод подъемных машин, создавший новые виды подъемно-транспортного оборудования. Стали появляться отечественные грузовые лифты (подъемники), козловые краны на железнодорожном ходу. В 1911 г. из 5,5 тыс. грузовых автомашин отечественных было всего 37. Интересно отметить, что в 1911-1913 гг. Черноморское строительное общество на постройке гражданских зданий провело испытания нескольких типов подъемников для кирпича и раствора. Один из них представлял собой цепной элеватор с полками, на которые укладывался штучный кирпич или устанавливались ящики с раствором. Подача же кирпича и раствора к подъемнику, выгрузка материалов и доставка на рабочие места осуществлялись вручную. Другой подъемник подобного типа подавал кирпич в ящиках - прототипах контейнера; в этих же ящиках кирпич выгружали и подносили к рабочим местам. Третий тип подъемника представлял собой грузовой лифт с полками для установки на них "коз" с кирпичом и ящиков с раствором. На лесах "козы" и ящики разносились к рабочим местам козоносами. Последний способ оказался в то время наиболее производительным и дешевым. Обычно бетон, выгруженный из бетономешалок в вагонетки, подавался вместе с ними на верхние этажи строившегося здания в подъемниках (лифтах), а затем развозился по перекрытию. Применение грузовых лифтов признавалось экономически выгодным при возведении зданий в три этажа и более. Что касается механизации свайных работ, то до 40-х годов XIX в. в строительстве господствовали сваебойные устройства, приводимые в движение вручную, а также с помощью лошадей и водяных двигателей. Практическое использование паровоздушных молотов для забивки свай началось в 40-х годах. В России два паровых молота Несмита, выписанных из Англии, использовались в 1848 г. на строительстве пароходного завода в Кронштадте. В середине XIX в. на строительстве Петербурго-Московской железной дороги работали выписанные из США четыре механических подвесных молота, действовавших с помощью паровых лебедок. На мануфактурной выставке в Петербурге в 1861 г. демонстрировался паровоздушный молот отечественного производства. С середины XIX в. начали применяться паровоздушные молоты двойного действия, обеспечивающие повышенную частоту ударов. В молотах двойного действия пар (или сжатый воздух) не только поднимает, но и опускает ударную часть. В 1869 г. профессор М. Н. Левицкий создал паровой молот отечественной конструкции, который оказался значительно надежнее в работе, чем молот Несмита, и в 2,5 раза дешевле его. Преклонение перед всем иностранным и недоверие к отечественной технике явились причиной покупки за границей порохового свайного молота конструкции американского инженера Шоу. Применение этого молота на постройке Литейного моста в Петербурге показало, что стоимость забивки свай в 4-6 раз выше, чем при применении молота Левицкого. Для погружения каждой сваи требовалось израсходовать до 6,5 кг пороха. Ввиду неэкономичности, большого шума и опасности в работе пороховой свайный молот не получил дальнейшего применения. В 1888 г. киевский инженер С. А. Арциш создал паровой молот с полуавтоматическим парораспределением. В следующем году русскому изобретателю инженеру С. Мусницкому был выдан патент на молот с автоматическим парораспределением. Такими молотами, обеспечивавшими повышенную частоту ударов, пользовались в нашей стране в конце XIX - начале XX в. Таким образом, в России во второй половине XIX в. в наиболее трудоемких работах началось применение машинной техники. К концу XIX в. и в начале XX в. применялось значительное количество строительных машин и оборудования. Появились отечественные машины, которые часто были лучшего качества, чем заграничные. Однако в подавляющем большинстве строительные работы осуществлялись ручным способом (В данной работе автор использовал частично материал из статьи Б. М. Голдовского "Механизация строительства" в книге "Очерки истории строительной техники в России XIX - начала XX веков" [59]). Военно-инженерная техника Русская фортификационная школа Военное поражение русского царизма в Крымской войне побудило в 60-70-х годах XIX в. провести реформы в организации, комплектовании и вооружении армии. Быстро развивавшееся капиталистическое производство создавало необходимую технико-экономическую базу для усовершенствования всех видов военной техники, в том числе и инженерной. Старая крепость с оборонительной оградой, составлявшая начиная с XV-XVI вв. основу прикрытия государственных границ от вражеского вторжения, оказалась несостоятельной в новых условиях вооруженной борьбы. Она, по словам одного из основоположников русской фортификационной школы, А. 3. Теляковского, уже не представляла для неприятеля "такой твердыни, которую бы он не мог обойти безопасно" [60, ч. I]. Исходя из тесной зависимости фортификации от тактики и стратегии, А. 3. Теляковский выдвинул идею большой фортовой крепости, состоявшей из центрального ядра-цитадели и пояса долговременных укреплений - фортов, вынесенных на расстояние, обеспечивающее центральную часть от артиллерийского огня противника. Основная крепостная позиция получила, по Теляковскому, кольцевое начертание. Форты были хорошо укрепленными опорными пунктами для самостоятельной круговой обороны, а за ними располагались позиции батарей, обстреливающих фланговым огнем промежутки между фортами. Кроме того, автор ставил дополнительные артиллерийские батареи на промежутках для противодействия прорыву противника. Такая фортовая крепость большой, по тогдашним понятиям, площади, имея значительный активно действующий гарнизон и необходимые запасы, могла, по мнению Теляковского, "остановить неприятеля, действующего по новым тактическим и стратегическим правилам" [60, ч. II]. Многие идеи Теляковского были осуществлены при героической обороне Севастополя в 1854-1855 гг. Вместо запроектированной в 1834 г. по старым канонам, но полностью в мирное время не осуществленной линии бастионов (Бастион - пятиугольное укрепление с открытым тылом, возводившееся в углах крепостной ограды.) и соединяющих их участков крепостной ограды ("куртин") на подступах к Севастополю была возведена в ходе активной обороны укрепленная полоса глубиной до 1,0-1,5 тыс. м с бастионами, превращенными в опорные пункты основной оборонительной позиции, с передовыми, промежуточными и тыловыми позициями пехоты и артиллерии, с окопами, траншеями и заграждениями, с учетом особенностей местности и назначением укрепления. Высоко оценивая укрепления Севастополя, Ф. Энгельс писал: "...неправильность линий защиты, вместо того, чтобы дать британским инженерам простор в применении их изобретательных способностей, лишь сбила с толку этих джентльменов, которые умеют по всем правилам искусства сломить фронт регулярных бастионов, но ужасно теряются каждый раз, как неприятель отступает от принципов, предписанных признанными в данном вопросе авторитетами" (К. Маркс и Ф. Энгельс. Соч., т. 10, стр. 548.). Опыт обороны Севастополя, а затем франко-прусской войны 1870-1871 гг. и борьбы за крепость Порт-Артур в 1904-1905 гг. явился основой дальнейшего развития теории и практики строительства фортовых крепостей во всех странах. В России особое значение в этом развитии имела деятельность Э. И. Тотлебена, возглавлявшего инженерные войска в обороне Севастополя и обобщившего их опыт, и профессора К. И. Величко, виднейшего теоретика и практика русской фортификационной школы. В своих трудах и проектах К. И. Величко сформулировал принципы устройства фортовой крепости и ее основного элемента - форта. В труде "Оборонительные средства крепостей против ускоренных атак" [61] К. И. Величко теоретически обосновал приемы заблаговременной фортификационной подготовки местности и наметил принципы построения укрепленных районов, развитые им в последующих трудах. Наиболее выдающейся из работ К. И. Величко является книга "Инженерная оборона государства и устройство крепостей" [62], в которой автор показал значение крепостей при инженерной подготовке театров военных действий, а также теоретически разрешил вопрос о фортификационной подготовке государства к войне. Особенно подробно разработаны в этой книге положения о фортификационном устройстве большой крепости и даны основы ее проектирования. Эти принципы получили широкое применение в крепостном строительстве нашей страны вплоть до первой мировой войны. Рассматривая форт как опорный пункт основной крепостной позиции, русские военные инженеры стремились обеспечить наибольшую активность и устойчивость его обороны при артиллерийском обстреле и при штурме вражеской пехотой. Примером этого является проект русского форта 1909 г. в виде трапеции. Такая форма в плане позволяла в наибольшей степени использовать огонь с боковых фасов (Фас - прямолинейный участок рва или траншеи.) форта для косоприцельного обстрела наступающего противника и для прикрытия промежутков между фортами. На главном валу высотой до 5 м, расположенном по периметру форта, размещались открытые позиции для стрелков, площадки, называвшиеся барбетами, и броневые башни для противоштурмовых орудий, наблюдательные посты. Для усиления противоштурмовой обороны вокруг форта отрывался ров глубиной 8-9 м с металлической решеткой, установленной на его дне. Фасы рва простреливались огнем противоштурмовых орудий, расположенных в специальных закрытых сооружениях - кофрах, возводимых в углах бетонного контрэскарпа рва и в горжевом (Контрэскарп - передняя крутость рва, обращенная к противнику. Горжевой капонир - закрытое сооружение в горже (тыловой части) форта для ведения флангового огня в две противоположные стороны вдоль рва.) капонире. Кофры соединялись друг с другом галереей, устроенной в бетонном массиве контрэскарпа. Для флангового обстрела артиллерийским и пулеметным огнем промежутков между фортами в их тыловой части возводились закрытые огневые сооружения - промежуточные полукапониры, надежно укрытые массивом форта от огня противника с фронта. Большое внимание уделялось защите от артиллерийского обстрела. Для стрелков на линии огня устраивались ниши и козырьки и устанавливались металлические щиты. Подвижные противоштурмовые орудия располагались в укрытиях, откуда они для отражения штурма выкатывались на свои открытые площадки. Для дежурных подразделений строилось убежище под главным валом с выходами на огневые позиции и во внутренний дворик форта. Под ретраншаментом также имелось убежище. Наконец, в тыловой части форта создавалась двухэтажная казарма, защищенная от артиллерийского огня и подготовленная для обороны. Основные элементы форта соединялись между собой бетонными галереями - потернами. Тяжелая артиллерия в русских крепостях располагалась на промежутках между фортами, где для нее оборудовались огневые позиции, строились убежища, пороховые погреба и пр. Считалось необходимым заблаговременно обеспечивать в инженерном отношении действия войск по отражению вражеских попыток прорваться через промежутки между фортами: создавать там костяк оборонительной позиции, возводить казармы, превращаемые в мобилизационный период в опорные пункты, строить дороги и т. п. Разработанный К. И. Величко в 1888 г. форт, получивший название "русский форт" или "форт Величко", был принят в основу проектирования крепостных фортов в России; впоследствии и за границей стали строить такие же форты. Существенно новым в проекте форта Величко явилась своеобразная организация фланкирования промежутков между фортами из казематированного артиллерийского сооружения, названного автором промежуточным капониром. Схема русской крепости Величко была признана во Франции и других странах, но она появилась там не как русское, а как французское изобретение. Французские инженеры, использовав предложенный К. И. Величко капонир, назвали его "казамет де-Бурж", по г. Бурже, где изобретение К. И. Величко было в опытном порядке построено и испытано в 1902 г. В 1910 г. появились наряду с трапецеидальным проекты треугольных и многоугольных фортов. В некоторых случаях, например в горных условиях, элементы форта рассредоточивались на большей площади для лучшего выполнения боевых задач; форт принимал расчлененную форму. Такое решение имело место, например, в крепости Владивосток. Появление нарезного оружия, создание новых взрывчатых веществ, обладавших большей разрушительной силой, чем старые пороха, применение артиллерией фугасных снарядов заставили коренным образом изменить не только форму, но и конструкции крепостных сооружений. Традиционные материалы долговременной фортификации - кирпич и естественный камень - уже не могли противостоять разрушительному действию новых средств поражения. Развитие строительной и металлургической промышленности позволило выдвинуть на смену бетон, железобетон и броню. Одним из основоположников внедрения бетона в строительство русских крепостей явился профессор Инженерной академии И. Г. Малюга, под руководством которого были разработаны нормы на портландцемент и решены другие вопросы приготовления и применения бетона. 81. Усиление кирпичной конструкции крепостной постройки бетонным тюфяком Поскольку все старые крепостные постройки были сложены в основном из кирпича, военно-инженерная мысль была направлена в первую очередь на усиление кирпичных конструкций. Полигонные испытания, проводившиеся в 1888-1889 гг. во Франции, Бельгии и России, выявили оптимальный способ усиления: устройство над кирпичной конструкцией перехватывающего снаряд бетонного тюфяка на песчаной подушке (рис. 81), с выпуском его по периметру сооружения для защиты стены от прямого попадания снаряда. В новом строительстве основные сооружения форта проектировались бетонными. Таков был, например, проект форта, предложенный в 1888 г. К. И. Величко. Конструкции крепостных сооружений На основе кронштадтских испытаний опытных бетонных построек обстрелом фугасными снарядами (1890-1894) были рекомендованы для применения типовые бетонные ограждающие конструкции крепостных сооружений. Вскоре, однако, выяснились многие отрицательные свойства бетона, в первую очередь слабое его сопротивление на разрыв, вследствие чего в месте попадания снарядов в бетоне образовывались не только большие воронки, но и откольные воронки с противоположной стороны, а также многочисленные радиальные трещины от центра взрыва. Русские военные инженеры Е. С. Саранчов и Н. Л. Рудницкий предложили еще в 1888 г. применить железобетон; практически же его использование в крепостном строительстве началось лишь в XX в. Активным пропагандистом железобетона в нашей стране был профессор Инженерной академии Н. А. Житкевич, под руководством которого в 1907-1908 гг. были проведены сравнительные испытания бетонных и железобетонных конструкций. В результате этих испытаний и опытных обстрелов фортификационных сооружений на о. Березань вблизи Одессы в 1912 г. были приняты типовые железобетонные конструкции: а) для пролетов свыше 3 м - слоистая конструкция из железобетонного свода, песчаной прослойки над ним и бетонного тюфяка, усиленного в верхней части тремя рядами сеток; б) для пролетов до 3 м - сплошная сводчатая конструкция из бетона, усиленного вверху тремя рядами железных сеток, внизу - одной сеткой и жестким противоотколом из швеллерных балок, либо плоское железобетонное покрытие на металлических двутавровых балках или рельсах, уложенных в два ряда вплотную друг к другу. Такие железобетонные конструкции применялись в строительстве русских крепостей в 1910-1916 гг. Результаты воздействия фугасных снарядов на фортификационные сооружения по данным опытов 1912 г. на о. Березань были теоретически исследованы профессорами Инженерной академии Н. Л. Кирпичевым и В. Г. Тюриным. Предложенные ими формулы расчета защитных толщ на совместное действие удара и взрыва снаряда имеют применение и в настоящее время с некоторыми уточнениями. Броня в качестве фортификационного материала применялась в нашей стране главным образом в приморских крепостях. В 1863 г. на одном из фортов Кронштадта были впервые использованы бронеплиты для усиления бруствера береговой батареи в береговой обороне бронебашни. В 1868-1869 гг. по предложению генерала Тотлебена для береговой обороны Кронштадта были поставлены первые броневые башни, и с тех пор броня использовалась в береговой обороне во все растущих масштабах. В сухопутных русских крепостях броня почти не нашла применения, что объяснялось слабым развитием металлургической промышленности царской России. Кроме того, русская военная наука видела основу успешной обороны крепости в активных действиях гарнизона. Форты рассматривались в качестве опорных пунктов этих действий, поэтому в них кроме необходимого пехотного гарнизона располагалась только артиллерия для противоштурмовой борьбы и для фланкирования промежутков между фортами. Для остальной артиллерии крепости устраивались открытые позиции и пути, обеспечивавшие ее высокую маневроспособность и возможность ее массирования на атакованных участках. Сковывать подвижность этой артиллерии размещением ее в бронебашнях считалось нецелесообразным. Русские военные инженеры отрицательно относились к перегрузке дюрта тяжелой бронированной артиллерией и превращению его из опорного пункта активной обороны крепости в форт-батарею. С ростом в нашей стране металлургической и военной промышленности пытались внедрять броню, главным образом для усиления отдельных элементов форта, а именно: часть противоштурмовых орудий на главном валу форта размещали в бронебашнях, устраивали наблюдательные бронепосты, броневые стрелковые галереи и т. п. К. И. Величко писал по поводу бронебашенных установок: "Уделяя в фортификации соответствующую им скромную роль, я (...) никогда не мог сочувствовать мысли обосновать оборону крепостей исключительно почти на бронированных фортах-батареях по идеям "броневой фортификации" бельгийского генерала Бриальмона, осуществленным в укреплениях Антверпена, Льежа и Намюра в Бельгии" [63]., Большую роль в расширении применения брони в крепостном строительстве сыграла работа профессора Инженерной академии Ф. И. Голенкина "Броневые установки" [64]. Разработанный им проект типового наблюдательного бронепоста был одобрен в 1910 г. Конструкции крепостных сооружений с использованием железобетона и брони начали применяться лишь в годы, предшествующие первой мировой войне, а потому не получили особого распространения. Во многих крепостях, создание которых началось еще в конце XVIII в., сохранялись устарелые кирпичные постройки, некоторые из них были усилены бетоном. С конца XIX в. начали возводить бетонные сооружения. Прочность всех этих возведенных в разное время построек была, естественно, различной, причем наиболее мощные защитные конструкции были рассчитаны на прямые попадания 210-280-миллиметровых снарядов. Это оказалось недостаточным, так как в борьбе за крепости в первую мировую войну применялась тяжелая осадная артиллерия 305- и 420-миллиметрового калибра. Кроме того, малая площадь фортов, не превышавшая 0,1-0,2 км2, и скученное их расположение значительно снижали устойчивость обороны фортов при обстреле артиллерийским огнем большой плотности. Эти обстоятельства определили невозможность длительной самостоятельной обороны форта. Лишь в сочетании с войсковыми укреплениями, когда форты обрастали многочисленными полевыми фортификационными сооружениями, они превращались в ядро опорных пунктов войсковой обороны. Войсковая инженерная техника Наравне с крепостным строительством значительное развитие к началу XX в. получила и войсковая инженерная техника, применявшаяся во все более широких масштабах русскими войсками при оборудовании оборонительных позиций, при подготовке и в ходе наступления, при форсировании рек, при постройке мостов и в подземно-минной борьбе. Количественное и качественное развитие артиллерии и стрелкового оружия заставляло изменять способы и технические средства укрепления войсковых позиций. Редуты, люнеты (Редут - полевое пехотное укрепление в виде сомкнутого многоугольника, подготовленное для круговой обороны. Состояло из вала, на котором располагались стрелки, и наружного противоштурмового рва. Люнет - такое же укрепление треугольной формы, открытое с тыла, а, следовательно, не обеспечивавшее круговой обороны.), позиции артиллерийских батарей и другие типы полевых укреплений с массивными земляными валами высотой до 2,5 м и наружными противоштурмовыми рвами постепенно уступали место более эффективным и экономичным формам укреплений с применением окопов и траншей. В качестве стрелковых позиций траншеи впервые были применены при обороне Севастополя в 1854-1855 гг.: они были отрыты на промежутках между бастионами и некоторыми редутами, а также при создании передовых укреплений. Стрелковые окопы (называвшиеся в XIX в. ложементами) отрывались в обороне Севастополя впереди бастионов и редутов, образуя передовую линию прикрытия. Отрывка их производилась специально выделенными командами ночью, неожиданно для противника, в местах с хорошим обстрелом. В русско-турецкую войну 1877-1878 гг. стрелковые и орудийные окопы применялись обоими противниками. В эту войну впервые производилось на поле боя самоокапывание войсковых подразделений, которое первыми применили русские саперы в боях под Горным Дубняком в 1877 г. Их примеру последовала пехота. Самоокапывание вместе с перебежками значительно сократило потери атакующих войск. В связи с широким внедрением самоокапывания русская армия в 1878 г. первой приняла на вооружение малый носимый шанцевый инструмент, который получил затем быстрое распространение во всех армиях мира. Рожденные в войнах второй половины XIX в. окопы в дальнейшем развивались и усовершенствовались, превращаясь в основное массовое средство укрепления войсковых позиций. В русско-японской войне 1904-1905 гг. редуты продолжали возводить на оборонительной позиции. Наряду с ними в качестве опорных пунктов применяли группы окопов, обеспечивавшие ведение круговой обороны. С этой целью их окружали заграждениями. В первую мировую войну лабиринт окопов, траншей и ходов сообщения стал основой фортификационного оборудования полос обороны и исходных районов для наступления. Появление новых видов оружия разнообразило виды окопов. Уже в русско-японскую войну наравне со стрелковыми и артиллерийскими стали отрывать и пулеметные окопы. В первую мировую войну окопы обеспечивали боевое расположение всех пехотных, артиллерийских и минометных подразделений. Боевой опыт заставлял делать окопы и траншеи возможно более незаметными и малоуязвимыми для вражеского огня: они тщательно применялись к местности, высота бруствера (земляной насыпи) над поверхностью земли назначалась минимальной (в 80-х годах XIX в. - 0,6-0,7 м, в первую мировую войну - 0,3-0,4 м); рвы делались более глубокими и узкими с врезкой в их крутости стрелковых ступеней, ячеек и площадок для ведения огня и наблюдения. Для защиты от все более усиливавшегося поражающего действия навесного артиллерийского огня в окопах и траншеях стали устраивать со времени русско-японской войны козырьки и навесы, ниши и подбрустверные блиндажи. В первую мировую войну появились тяжелые убежища, обеспечивавшие защиту от прямого попадания артиллерийских снарядов, возводимые котлованным или подземных способом. Для пулеметов и наблюдательных пунктов во многих случаях строились прочные закрытые фортификационные сооружения, деревоземляные и железобетонные. Большое развитие получили и различные виды инженерных заграждений. В обороне Севастополя применялись известные с давних времен противоштурмовые рвы, "волчьи ямы" и засеки. На подступах к оборонительным позициям было установлено до 300 пороховых фугасов и камнеметов. В дальнейшем большое применение нашли проволочные и минновзрывные заграждения. Колючая проволока впервые была использована русскими войсками как средство заграждений в русско-японскую войну. В первую мировую войну система заграждений, состоящая из многорядных проволочных сетей на деревянных кольях, широкими полосами прикрывала оборонительные позиции в сочетании с автоматическими фугасами. Над созданием этой системы много поработал военный инженер Д. М. Карбышев. Одновременно с этим шло развитие средств для преодоления заграждений. Русские саперы проявили много изобретательности при создании взрывных средств для прорезывания проходов в проволочных заграждениях. Необходимость быстрой установки проволочных заграждений на переднем крае обороны заставила сконструировать различные переносные средства: проволочные сети, подававшиеся к месту установки в виде сложенных пакетов, проволочные спирали, рогатки и др. При обороне Порт-Артура русские саперы впервые применили электризуемые проволочные заграждения, но более широко их использовали в первую мировую войну. В мае 1916 г. на юго-западном фронте была смонтирована передвижная электростанция для питания током 250-метрового участка обычной проволочной сети на деревянных кольях. Усовершенствование минновзрывных средств русской армии базировалось на изобретении новых взрывчатых веществ и средств взрывания. Первыми после пороха в 1875-1880 гг. были применены в военно-инженерном деле динамит и пироксилин. Большую роль в создании и испытаниях этих взрывчатых веществ сыграли русский химик академик Н. Н. Зинин, полковник В. Ф. Петрушевский, предложивший в 1868 г. динамит, и профессор Инженерной академии А. Р. Шуляченко, инициатор освоения пироксилина. Позднее были созданы мелинит, тол и другие взрывчатые вещества. Пороховые заряды взрывались первоначально зажиганием пороховой дорожки, насыпанной на безопасном расстоянии, а затем с помощью "сосисок" - кожаных или матерчатых трубок, наполненных мелким порохом. Техника электрического способа взрывания (предложенного русским офицером П. Л. Шиллингом в 1812 г.) совершенствовалась: в 1850 г. в русских инженерных частях наряду с угольковыми начали применять платиновые запалы накаливания, сходные с современными образцами; в дальнейшем гальванические элементы в качестве источника тока были заменены специальной компактной подрывной машинкой. Фугасы и камнеметы, взрываемые в необходимый момент электрическим способом, были успешно применены русскими саперами в русско-турецкую войну 1877-1878 гг., например при обороне Шипкинского перевала, где русские позиции были прикрыты несколькими линиями фугасов и камнеметов. В ту же войну появились и фугасы автоматического действия, в которых взрывной заряд и механизм взрывания были размещены совместно в одном корпусе. К концу XIX в. в России имелись различные образцы мин-фугасов: нажимного и натяжного действия, с электрическим замыкателем и др. В широких размерах проводилось минирование и при обороне Порт-Артура. Подступы к фортам и полевым укреплениями прикрывались проволочной сетью, управляемыми по проводам фугасами и минами различной конструкции. Здесь впервые были применены мины дистанционного действия, подобных которым тогда не имела ни одна армия. Таковы были, например, шрапнельные мины, изобретенные штабс-капитаном Карасевым (рис. 82), которые устанавливались над землей или под действием вышибного заряда "выпрыгивали" из земли и поражали окружающих пулями, заключенными в их корпусе. Они явились прообразом некоторых образцов современных мин. 82. Выпрыгивающая мина Карасева (схема) 1 - кольцо, 2 - вышибной заряд, 3 - разрывной заряд, 4 - пули, 5 - наружный цилиндр, 6 - внутренний цилиндр. Масштабы минирования в войне 1914-1918 гг. значительно увеличились. Если в русско-японскую войну количество примененных мин измерялось тысячами штук, то в первую мировую войну потребовались сотни тысяч мин. В начале войны основными в русской армии были большая и малая шрапнельные мины, представлявшие собой модернизированные мины Карасева. Для борьбы с танками русские инженеры создали противотанковые мины; таковы мина Ровенского с зарядом весом 4 кг, поражавшая гусеницы и катки танка, и мины Драгомирова и Саляева с взрывным зарядом весом 24-32 кг, предназначенные для уничтожения всего танка. Изобретение электрического способа взрывания в сочетании с разработкой русским военным инженером К. А. Шильдером "трубных мин" произвело переворот в подземно-минном деле. Эти достижения русской военно-технической мысли были блестяще использованы под руководством саперного офицера А. В. Мальникова в подземно-минной борьбе при обороне Севастополя. Электрический способ взрывания обеспечивал большую надежность производства подземных взрывов: русские саперы, например, взорвали 94 заряда и имели из них только один отказ, у англо-французских войск, пользовавшихся огнепроводным шнуром, из 136 подготовленных взрывов отказали 26 [65]. Не ограничиваясь простой обороной против минных атак противника, русские минеры сами перешли в подземное контрнаступление, захватывая минные галереи противника. За семь месяцев подземно-минной борьбы защитники Севастополя проложили 6783 м подземных галерей и трубных мин, в 5 раз больше, чем смог сделать противник [66]. О превосходстве русских саперов в подземно-минной борьбе под Севастополем английская газета "Таймс" писала: "Нет никакого сомнения, что пальма первенства в этом роде военных действий принадлежит русским"; и далее: "Русские мины и галереи имеют до 8-12 м глубины, и воздух в них освежается помпами и вентиляторами. Словом, эти работы представляют самое изумительное и самое чудесное зрелище искусства и науки, соединенных с самой непреклонной силой и самым неутомимым трудолюбием" [67, с. 387]. На основе изучения подземно-минной борьбы под Севастополем М. М. Боресковым были разработаны методы расчета подземных взрывов, которые находят применение во взрывных работах и в настоящее время. При обороне Порт-Артура подземно-минная борьба велась в меньших масштабах, чем под Севастополем. За два месяца русские минеры отрыли до 153 м подземных галерей и минных рукавов, пресекая подземно-минные работы противника [66]. В первую мировую войну насчитывалось до 50 случаев подземно-минной борьбы на русско-германском фронте. Успешное применение подземно-минного дела способствовало развитию теории и практики подземного строительства в русской армии. Появились подземные фортификационные сооружения, возведенные в 1904 г. в крепости Владивосток. В первую мировую войну при оборудовании войсковых позиций большое распространение получили убежища, возводимые подземным способом, прозванные за наличие двух входов "лисьими норами". Переправочно-мостовое дело Много изменений во второй половине XIX в. произошло и в переправочно-мостовой технике русской армии. Как и раньше, повсеместно строились деревянные мосты на жестких опорах балочной и подкосной конструкций. В качестве опор применялись сваи, рамы, ряжи и русские четырехножные козлы. Последние успешно использовались для быстрой постройки мостов на реках с каменистым дном, не допускающим забивки свай. Значительно ускорило постройку мостов применение разработанного в русской армии в первой половине XIX в. сборного шестиножного деревянного козла. Такой козел очень устойчив и обеспечивает возможность изменять по высоте положение перекладины, поддерживающей прогоны и настил. Комплекты сборных мостов были заготовлены во время русско-турецкой войны 1877-1878 гг. и успешно использованы на переправах через реки Аракс, Арпа-чай и Карс-чай [68]. Большое применение получили наплавные мосты из местных материалов. Например, при обороне Севастополя в августе 1855 г. понтонерами был сооружен через Севастопольскую бухту плотовой мост, обеспечивший связь защитников Севастополя с тылом, а в дальнейшем и эвакуацию их на северную сторону. Мост общей длиной около 1 км, грузоподъемность до 7 т состоял из 86 плотов, расположенных в линию, с пролетом в свету около 2 м. Мост эксплуатировался непрерывно; повреждения от артиллерийского огня быстро исправлялись. Подобный же плотовой мост длиной более 1 км был наведен русскими понтонерами через Дунай у Браилова в 1877 г. Конструкции и средства постройки военных мостов в дальнейшем совершенствовались. В 1878 г. при постройке пристаней у г. Родосто в Турции была применена передвижная сваебойная установка, в которой деревянная копровая рама, обеспечивавшая одновременную забивку четырех свай, была смонтирована на трех плотах длиной около 20 м. Стремясь сэкономить строительные материалы, инженерные войска русской армии применяли балки с криволинейными поясами и распорками между ними и трубчатые, сколачиваемые из досок прогоны с поперечными диафрагмами. В первую мировую войну применялись кроме балочных и подкосных систем стропильные системы мостов и деревянные фермы (типа Гау или Лембке) для перекрытия больших пролетов. В 1872 г. на вооружение русской армии был принят новый весельно-понтонный парк с металлическими понтонами, разработанными в 1864 г. полковником Томиловским. Несколько позже (1887) для этого парка была принята и новая повозка, сконструированная полковником Доморадским. Новый понтонный парк заменил старый парк из парусиновых понтонов системы капитана А. Немого, состоявший на вооружении русской армии с 1759 г. и уже не соответствовавший своему назначению во второй половине XIX в. в связи с изменением методов форсирования рек и ростом вооружения (Интересно отметить, что русский парусиновый понтон 1759 г. через 100 лет после его изобретения был принят на вооружение в армии США, что свидетельствует о его достоинствах.). Новый русский понтонный парк значительно превосходил иностранные парки и по своей грузоподъемности, и по маневренности. В русско-турецкую войну 1877-1878 гг. весельно-понтонный парк выдержал первое боевое испытание: применение его как основного переправочного средства способствовало успешному форсированию русскими войсками Дуная у Зимницы, где ширина реки составляет 1,2 км. В 1915-1916 гг. под руководством подполковника Неговского в русской армии был создан новый мощный парк специального назначения, где впервые в мире были применены самоходные мотопонтоны. Некоторые заготовительные работы отделялись от основного строительства и производились централизованно в масштабе войсковых частей и соединений. В первую мировую войну изготовлялись в централизованном порядке элементы переносных проволочных заграждений, брусчатые и дощатые рамы для подземных построек, некоторые железобетонные конструкции, маски, мостовые конструкции и др. Постепенно находила все большее применение идея сборности инженерных сооружений, значительно сократившая сроки работ. В научно-теоретическом отношении русская военно-инженерная мысль в 1860-1917 гг. далеко опередила западную. Что же касается практического применения этих достижений, то в условиях царской России отечественным военным инженерам было трудно проводить в жизнь свои изобретения. Развитие строительной науки В середине XIX в. во всех передовых странах шло интенсивное развитие металлургии, машиностроения и строительства. Практика предъявляла науке большие требования. Растущая техника и новые технологические процессы требовали более качественных и удобных производственных зданий. Инженерные сооружения достигали значительных размеров. В этих условиях практическая деятельность инженеров была тесно связана с решением научных задач. Ученые разных стран в 40-90-х годах XIX в. успешно раскрывали многие закономерности и связи в явлениях природы и конкретизировали их для практических целей и развития техники. В истории строительной науки вторая половина XIX в. была плодотворным периодом. Именно в это время были разработаны многие вопросы сопротивления материалов и строительной механики. С их помощью строительное дело из искусства, основанного на субъективных интуициях зодчих, постепенно превращалось во всесторонне обоснованную строительную науку. Создание основных теорем строительной механики Достижения физики и математики в первой половине XIX в. подготовили прочную основу для дальнейшего развития технических наук. В 1870-1880 гг. в трудах ученых различных стран были открыты новые возможности коренного улучшения расчетов инженерных сооружений. Теорема Пауссона о работе упругих сил, опубликованная в 1833 г., была исходным пунктом, например, для теоремы Клапейрона о потенциальной энергии системы. В ней Клапейрон установил новые представления о работе упругих сил. Он доказал, что сумма произведений внешних сил на перемещениях по направлению этих сил в точках их приложения равна двойной величине энергии напряжения тела. Эта теорема была обнародована Ламе в 1852 г. Вскоре последовало дальнейшее углубление этой идеи. Менебреа в 1857 г. показал, что когда упругая система находится в равновесии под действием внешних сил, то работа, развиваемая этими силами вследствие сжатия или растяжения стержней, соединяющих различные точки, будет минимальной. Теорема Клапейрона заинтересовала многих ученых, так как строительные конструкции рассчитывались сложными приемами, в то время как, например, в фермах совершается лишь простая работа упругих сил. На такое положение в расчетах ферм в 1864 г. обратил внимание Дж. К. Максвелл. Однако долгое время теорема Клапейрона не применялась в расчетах, пока в 1886 г. А. Кастилиано не опубликовал свои исследования о равенстве работ внешних и внутренних сил в фермах. Свою теорему он записал так: если работа деформации упругого тела или системы выражена в функции перемещений, то полученная формула в частных производных относительно этих перемещений соответствует данной силе; если, с другой стороны, работа деформации упругого тела или системы выражена в функции внешних сил, то это дает частную производную по силе относительно перемещения в точке ее приложения. А. Кастилиано обобщил эту теорему на другие виды нагрузок, в частности на пары сил. К. Максвелл в 1864 г. по-новому сформулировал теорему о взаимности перемещений, рассматривая систему под действием единичной силы. Он писал, что удлинение стержня ВС, вызванное единичным усилием в стержне ДЕ, всегда равно удлинению стержня ДЕ, вызванному единичным усилием в стержне ВС. Эта теорема стала поворотным пунктом в развитии представлений о поведении упругих тел под нагрузкой. Теорему Максвелла о взаимности перемещений развил Е. Бетти в 1872-1873 гг. Он доказал, что если твердое упругое однородное тело, перемещения которого находятся в равновесии при действии двух систем сил, приложенных к поверхности тела, то сумма произведений компонентов сил первой системы на компоненты перемещений второй системы равна сумме произведений компонентов сил второй системы на перемещения первой. Обобщив эту теорему на деформации упругих тел при любых нагрузках и влияниях температуры, Бетти расширил представление о свойствах упругого тела при любых внешних воздействиях. Указанные теоремы, однако, не были еще приведены в состояние, пригодное для практического применения. В 1873 г. это сделал английский физик Рэлей. Он дал математическое обоснование теоремы взаимности перемещений и раскрыл ее статические возможности. Рэлей отнес изучаемую систему к независимым координатам и составил канонические уравнения равновесия для этой системы. Особенностью этих уравнений было то, что все коэффициенты при искомых усилиях были взаимны. Положив все силы в уравнениях равными нулю, кроме двух сил, Рэлей изучил систему из двух уравнений и доказал взаимность коэффициентов при силах. Рэлей при этом подчеркнул, что взаимность коэффициентов канонических уравнений отражает энергетическую сущность работы упругих сил системы. Изучая теорему о потенциальной энергии системы, Рэлей математически обосновал положение Менебреа о минимуме работы сил системы. При этом он выяснил, что любое ослабление жесткости системы, уравновешенной данными силами, сопровождается увеличением потенциальной энергии деформации. Было также показано, что устранение связей в системе увеличивает ее потенциальную энергию. История образования теорем строительной механики показывает, что все теоремы находятся в тесной связи и взаимной зависимости, так как их исходным началом является принцип возможных перемещений Ж. Лагранжа. Теоремы Клапейрона и Кастилиано исходят из равенства работ упругих сил. Но Клапейрон работу внешних сил связал с энергией напряженного тела, а Кастилиано работу деформации системы определяет по направлению только одного желаемого воздействия, так как в случае взятия частной производной от работы всех сил по одной желаемой силе все остальные воздействия, через которые выражено искомое неизвестное, исчезают. Таким образом, теорема Кастилиано не только имеет сходство с другими теоремами, но также существенно от них отличается. Между теоремами Максвелла и Бетти нет принципиальной разницы, они тесно связаны. Однако теорема Бетти обобщает теорему Максвелла и утверждает взаимность работ на основе взаимности перемещений. Теоремы строительной механики имеют не только различия, но и сходства, которые их объединяют. Так, все теоремы в доказательствах пользуются единичными силами и исследуют каждое воздействие в отдельности. Вследствие этого предполагалось, что любое искомое неизвестное может быть представлено как сумма частных воздействий. Однако в дальнейшем было выяснено, что это не всегда возможно. Авторы теорем оперировали не только отдельными силами и деформациями. У них одна сила вызывает группы перемещений в разных точках системы, а перемещение в одной точке системы возникает от группы сил, приложенных в ее разных точках. Эта особенность теорем привела к образованию понятий об обобщенных силах и обобщенных деформациях. Исследователи строительной механики иногда утверждают, что теорема Максвелла была холодно встречена инженерами потому, что она очень кратко изложена, что к ней не даны графические иллюстрации и что английский журнал, в котором статья была напечатана в 1864 г., имел малую распространенность. Эти соображения не убедительны. Теорема Максвелла о взаимности перемещений была хорошо известна не только в Англии, но и в Италии, Франции и России. Однако в Германии Мор, пришедший к тем же результатам, что и Максвелл, сообщает, что он узнал о теореме Максвелла лишь в 1883 г. Новое "открытие" теоремы Максвелла Мором, как утверждают С. П. Тимошенко и А. С. Найлес, - событие маловероятное, так как Мор не отрицал своего знакомства с теоремой Бетти и работами Рэлея. О. Мор дал практическое применение основных теорем строительной механики к реальным инженерным сооружениям. В 1874 г. он начал систематическое публикование своих работ по теории ферм. Почти все его исследования сопровождались числовыми примерами и таблицами. Мор исследовал статически неопределимые фермы и рассчитывал их путем удаления лишних стержней и заменой их действия единичными силами. Полученные Мором уравнения ничем не отличались от уравнений Максвелла. Чтобы рассчитать ферму на двух опорах, Мор представил ее в виде простой балки и указал способ построения для нее эпюры моментов от некоторой фиктивной нагрузки. В 1881 г. Мор дал способ расчета ферм, который был впоследствии улучшен учеными разных стран и вошел в строительную механику под именем расчета по способу упругого центра. В России в 1868 г. И. А. Евневич опубликовал содержательный труд, в котором сопротивление материалов и строительная механика рассматривались в связи с теорией упругости [69]. В этом труде были даны общие основы теории упругости твердых тел и выведены формулы для расчета деформаций, равновесия и движения тел. В книге Евневича собраны данные для расчета тел на сжатие и растяжение, изгиб и кручение, а также на сдвиг. Способы доказательств в этой книге приближались к современным решениям. Работа Евневича имела большое значение в развитии строительной науки в России. И. А. Евневич занимался и практическим применением новых теорем строительной механики. В 1877 г. в "Известиях С.-Петербургского технологического института" он опубликовал небольшую, но важную статью, в которой были выведены формулы для расчета сооружений на основе начала наименьшей работы. Сославшись на Менебреа и пользуясь выкладками из своего труда, Евневич в простой форме дал данные для расчета различных конструкций. Всего Евневич предложил десять решений и подчеркнул, что начало наименьшей работы значительно упрощает вычисления при решении неизвестного вопроса, т. е. при решении статически неопределимых задач. В 1871 г. В. П. Ермаков посвятил теории упругости небольшую, но содержательную работу [70]. В ней было показано, что теория упругости содержит выводы, пригодные не только для анализа упругих тел. Ими можно пользоваться для изучения тел жидких и газообразных. В. П. Ермаков исследовал колебания и равновесия тонких упругих стержней при конечных деформациях и указал условия, при которых перемещения и их производные являются конечными. Иначе говоря, он выяснил, какие тела бесконечно мало изменяют свои формы и какие подвержены при колебаниях конечным изменениям. Рассматривая равновесие и колебание тел с конечными и бесконечно малыми размерами, Ермаков дал более простое доказательство теории, чем Кирхгоф. Им был также решен вопрос о равновесии упругого цилиндра в более общей форме, чем у Сен-Венана. В Германии Винклер, а в Англии Рэлей в 70-х годах XIX в. продолжали исследования стержневых систем различных очертаний. Для расчета ферм Винклер пользовался веревочным многоугольником, т. е. он шел более легким путем, и в Германии немногие занимались развитием строительной механики на базе ее основных теорем. В 1877 г. Рэлей опубликовал книгу "Теория звука". В этом труде он уделил много внимания идее обобщенных сил и обобщенных перемещений, блестяще иллюстрировал примеры взаимности перемещений, подтверждая надежность своих теорем для расчета сооружений. Влияние книги Рэлея на развитие строительной науки во всех странах было огромным. В России в 1883-1884 гг. В. Л. Кирпичев, ссылаясь на книгу Рэлея "Теория звука", изложил доказательство теоремы взаимности [71]. В. Л. Кирпичев применил теорему Рэлея к расчетам балок, арок и цепей. Еще раньше, в 1877 г., Г. Е. Паукер опубликовал большую статью о началах возможных перемещений. Однако работа Г. Е. Паукера опиралась на исследования начала возможных перемещений М. В. Остроградского и не вносила новых представлений в строительную механику. Наиболее удачно и в изящной форме применение начал наименьшей работы к решетчатым фермам дал X. С. Головин [72]. Он рассмотрел стержневые системы с шарнирами в узлах и отметил, что каждая внутренняя сила встречается в расчетах два раза, так как они действуют в одном стержне, примыкающем к двум узлам, и записал условие работы стержня. Он вывел для этого формулу и исследовал величину работы стержня, чтобы получить относительное удлинение. Дав формулу полной работы системы, Головин писал, что при возможных изменениях напряжений частей системы величина полной работы сил упругости всей системы не изменяется. Головин обратил внимание инженеров на теорему наименьшей работы, поскольку она дает возможность получения точного расчета упругих систем наиболее быстрым способом. Он не советовал создавать конструкции без расчетов или с расчетами по методу наименьшего сопротивления, при котором получаются ошибочные решения. X. С. Головин указал, что стыки, заклепки и т. п., т. е. все то, что инженер считает неизменным и прочным, на деле обжимаются и смещаются, изменяясь против расчетных предположений. Головин рекомендовал применять конструкции самые простые, избегая сложных решеток и схем в фермах и арках. В "Инженерном журнале" часто писали о применении теоремы наименьшей работы к конкретным конструкциям. В. Л. Кирпичев, например, указывал, что всякий раз, когда желательно применять начало возможных перемещений, нужно выяснять, какого рода перемещения следует считать возможными [73]. Работы И. А. Евневича, В. Л. Кирпичева, X. С. Головина и других показывают, что ученые и инженеры России не отставали от общего уровня знаний в области строительства. Во многих случаях приложения теории к строительству они шли впереди зарубежных исследователей, создавали рабочие формулы, вытекающие из принципов теории строительной науки, и тем самым вносили новые идеи в инженерные конструкции и обеспечивали сооружения надежными методами расчета. Теория ферм в трудах русских ученых Конструкции ферм, как мы видели, являлись объектами, на которых велись разработки методов и приемов расчетов сооружений. На фермах иллюстрировались идеи взаимных перемещений, идеи взаимности работ, идеи минимума потенциальной энергии и т. п. Одновременно создавалась теория ферм. Научное понятие "ферма" впервые было дано Максвеллом в 1864 г. Он определил, что ферма есть система линий, соединяющих известное количество точек. Жесткой фермой называется система, в которой расстояние между какими-либо точками не может быть изменено без изменения длины одной или нескольких линий, соединяющих эти точки. О роли раскосов в фермах писал перед этим У. Д. Ранкин. Развитием плоских ферм занимались русские инженеры Ф. С. Ясинский и В. Г. Шухов. В 1894 г. Ф. С. Ясинский начал читать курс статики сооружений в Петербургском институте инженеров путей сообщения. В этом курсе статика сооружений была обобщенным изложением строительной теории [74]. Ф. С. Ясинский исследовал аналитические и графические способы расчета ферм и внес в эти расчеты свой способ "сомкнутых сечений", чем обобщался способ "вырезания узлов". Известный в то время прием расчета ферм Геннеберга Ф. С. Ясинский обобщил методом "замены связей". Рассматривая пространственные конструкции, Ф. С. Ясинский предложил применять такие системы, опоры которых допускают сохранение подобия сечения и при воздействии температуры позволяют сооружению занять положение, подобное первоначальному. В 90-х годах XIX в. В. Г. Шухов исследовал фермы для перекрытия зданий. Он исходил из того, что аналитические и графические методы расчета ферм не дают ответа на вопрос о целесообразности и экономической выгодности рассчитываемой конструкции. Стремясь строить не только прочно, но и экономически целесообразно, В. Г. Шухов применил критерий наименьшего расхода материала для ферм. В труде "Стропила" (75) он дал аналитический расчет ферм, позволяющий определять усилия в элементах ферм, веса этих элементов и наивыгоднейшее геометрическое расположение всех частей ферм, при котором вес употребленного материала будет наименьшим. Раскрыв сущность напряженного состояния стропильной фермы, Шухов показал, что при равномерно распределенной нагрузке та ферма будет наиболее выгодной и на нее пойдет меньше материала, для которой изгибающий момент будет равен нулю, и что ферма, имеющая параболическую форму верхнего пояса, отвечает поставленной задаче. При односторонней равномерной нагрузке в верхнем поясе параболической фермы имеется изгибающий момент, но он в 2 раза меньше, чем в ферме с прямолинейным верхним поясом. Исследовав характер сжатия верхних поясов в фермах двух этих типов, В. Г. Шухов показал, что ферма, испытывающая наименьшее напряжение материала, должна при равномерной нагрузке иметь форму параболы. Он тщательно проанализировал расположение решеток в фермах и вывел формулы для определения формы стропильных ферм с точки зрения их наивыгоднейшего веса. 83. Остекленное перекрытие здания Верхних торговых рядов (ныне ГУМ) в Москве На основе глубокого и тонкого анализа арочных параболических ферм В. Г. Шухов пришел к выводу, что раскосы в фермах этого типа можно заменить хордами, связывающими точки параболического пояса фермы с ее опорами. Это облегчает решетку фермы и упрощает ее конструкцию. В. Г. Шухов получил легкие конструкции арочных стропил с тягами. Эти конструкции можно увидеть в остекленных перекрытиях ГУМа на Красной площади (рис. 83) и Петровского пассажа в Москве. Шуховым созданы металлические конструкции Брянского (ныне Киевский) вокзала (рис. 84). 84. Разрез Брянского (ныне Киевский) вокзала в Москве Вес арочных ферм зависит от шага ферм в перекрытии здания, от длины панелей арки между тягами и от шага обрешетки для кровли. Эту зависимость В. Г. Шухов выразил математически и пришел к выводу, что, во-первых, вес материала, сопротивляющегося действию изгибающих моментов в покрытии, отнесенный к единице площади перекрытия, уменьшается с уменьшением длины панели и расстояния между фермами и, во-вторых, минимум этого веса получается тогда, когда обрешетки нет, а расстояние между фермами равно расстоянию между обрешетками, причем ферма разбита на панели длиной, равной шагу обрешетки. При обычных типах ферм получить эти наилучшие условия невозможно, так как от уменьшения шага ферм растет расход материала на единицу перекрываемой площади, а от уменьшения панелей в фермах увеличивается число раскосов в них и число связей между фермами. В. Г. Шухов нашел исключительно правильный и научно обоснованный выход из создавшегося противоречия. Он писал, что единственный практически возможный путь для уменьшения размеров (длины панелей и расстояния между фермами) в покрытиях заключается в применении устройства сетчатых поверхностей. Таким образом, русские ученые Ф. С. Ясинский и В. Г. Шухов создали теорию стропильных ферм, обосновав условия образования их поясов, раскосов, стоек и опорных конструкций. Кроме того, В. Г. Шухов указал условия перехода от одного качественного состояния стропильных перекрытий к другому, более высокому по форме и внутреннему содержанию - к сеточным покрытиям. В. Г. Шухов с большим успехом строил такие покрытия на рубеже XIX и XX столетий. Теоретические и графоаналитические расчеты балок Во второй половине XIX в. в разных странах уточнялись расчеты балок. Русские инженеры много сделали для развития теории их расчета и практического применения. Так, в 1844-1848 гг. Д. И. Журавский, занимаясь строительством деревянных мостов, заметил, что в прямоугольных балках по нейтральной оси появляются касательные напряжения, и дал формулу для их вычисления, которая применяется и в наше время. В составных деревянных балках он указал метод расчета соединительных шпонок и вычисления расстояния между шпонками. Для железных составных балок Журавский дал расчет шага соединительных заклепок. Один из наиболее интересных случаев разработки теории балок был дан инженером Н. А. Беспаловым в 1855 г. [76]. Он предложил простой способ решения некоторых задач сопротивления материалов. Способ этот состоял в замене сил сопротивления частиц материала пропорциональными объемами тела конструкции. Например, момент изгибающих сил заменялся моментом объемов сопротивляющегося тела. Н. А. Беспалов этим способом рассчитал консольную балку, балку на двух опорах, балку с защемленными концами при различных нагрузках и при различных поперечных сечениях балок (круглом, двутавровом и т. п.). Результаты при этом были получены те же, что и при обычном расчете. Работа Н. А. Беспалова интересна в том отношении, что закон распределения нормальных напряжений в поперечном сечении балки и закон удлинения ее волокон при изгибе он представлял в виде треугольных эпюр. Так как удлинение любого волокна балки при изгибе можно выразить через напряжения, то Н. А. Беспалов соединил полученные эпюры в одну, отложив по оси абсцисс удлинение, а по оси ординат им соответствующие напряжения. Результирующая эпюра оказалась очерченной по параболе. Н. А. Беспалов обратил внимание на то, что каждая из треугольных эпюр представляет работу внутренних сил, и установил, что площадь параболической эпюры выражает полную работу всей балки при изгибе. Приравняв работу внешних и внутренних сил друг к другу, он, например, для консольной балки нашел ее прогиб, пользуясь площадью параболической эпюры как нагрузкой. Исследования Н. А. Беспалова замечательны тем, что он намного раньше других применил к анализу балок эпюры напряжений и тем самым внес в теорию балок графоаналитический метод расчета. К сожалению, это осталось незамеченным его современниками. Распределение нормальных и касательных напряжений в изгибаемых балках в течение всей второй половины XIX в. было предметом пристального изучения. Нормальные напряжения тогда вычислялись по приближенной формуле, подтвержденной в 1856 г. исследованиями Сен-Венана, который показал, что формула хорошо согласуется с методами теории упругости при условии, если нагрузка отдалена от исследуемого сечения хотя бы на высоту балки. Если же груз расположен вблизи изучаемого сечения балки, то распределение нормальных напряжений здесь уже не является простым. В 1893 г. А. Фламан дал точное решение этой задачи. Исследованием нормальных напряжений в балках при изгибе было установлено, что для точного решения задачи по распределению нормальных напряжений при изгибе балок необходимо применение методов теории упругости. Ф. Е. Максименко в 1886 г. исследовал величину погрешности, которая возникает при замене точного расчета изгиба балок приближенным расчетом [77]. Он занялся этим вопросом потому, что, как он заметил, в курсах и книгах по сопротивлению материалов этот вопрос не был исследован. Путем интегрирования точного и приближенного дифференциальных уравнений изгиба Ф. Е. Максименко установил пределы погрешностей, которые повышаются с уменьшением высоты балки. Вообще погрешности имеют незначительную величину и приближенный расчет балок на изгиб вполне удовлетворяет практику. В 1887 г. Ф. Е. Максименко исследовал влияние касательных напряжений на искривление поперечных сечений балок и их влияние на изгиб балки [78]. Опираясь на работы Б. Сен-Венана, доказавшего, что при изгибе балок их поперечные сечения не остаются плоскими и поворачиваются на некоторый угол и что касательные напряжения при изгибе балок вызывают дополнительные деформации балок, Максименко вывел уравнение поперечной поверхности балки, искривленной касательными напряжениями. Он показал, что касательная, проведенная к любой точке искривленной поверхности, составляет с осью балки угол, тангенс которого равен относительному сдвигу в данной точке. Ф. Е. Максименко показал, что никто еще не установил величину влияния касательных напряжений на изгиб балки. Он доказал, что касательные напряжения увеличивают прогиб балки на 3-8%. Исследование касательных напряжений в балках после открытия их Д. И. Журавским имело целью уточнить их распределение по поперечному сечению. Поэтому во второй половине XIX в. изучались балки эллиптического, круглого, квадратного, прямоугольного и фасонного профилей. Исследование касательных напряжений в изгибаемых балках точными методами показало, что если толщина балки мала сравнительно с ее высотой и длиной, то изгиб вызывает более сложное изменение формы поперечного сечения балки, чем простое искривление. При этом было доказано, что ошибка в определении нормальных напряжений по теории Бернулли-Эйлера сравнительно с точными решениями не превышает 0,1-0,2%. Во второй половине XIX в. теория неразрезных балок получила значительное развитие. Почти все выдающиеся авторы занимались этой проблемой. В России идеи расчета неразрезных балок находили широкое применение. В 1860 г. Э. Коллиньон дал расчеты неразрезных мостов. [79]. Опираясь на работу Бресса, он преобразовал уравнения Б. Клапейрона для расчета балок со смещающимися опорами. Э. Коллиньон отметил, что уравнения Бресса дают возможность получать расчетные моменты без вычисления опорных реакций неразрезных балок. В 1868 г. И. А. Евневич вывел формулы реакций неразрезных балок от сплошной распределенной нагрузки. В 1899 г. И. А. Ласкин сообщил о работе А. Холодецкого по неразрезным балкам. Он получал конструкции с переменным моментом инерции. И. А. Ласкин еще в 1894 г. привел фомулы изгибающих моментов, пригодные для расчета таких балок при любых нагружениях [80]. Несмотря на то, что теория неразрезных балок успешно развивалась, до 50-х годов XIX в. еще никто не предложил способа определения влияния подвижной нагрузки на сооружение в целом. Между тем потребность в таком способе непрерывно возрастала. В мостовом строительстве применялись конструкции ферм со сложными многораскосными решетками, а также неразрезные балки и фермы. Поэтому создание линий влияния стало актуальной задачей. В 1861 г. А. С. Рехневский опубликовал расчеты многораскосных мостов [81]. В конце первой половины XIX в. Д. И. Журавский решит задачу расчета раскосных ферм методом наложения усилий, полученных путем последовательного разложения силы на элементы простой раскосной фермы. Эти фермы получались из многораскосной системы путем расчленения их на простые системы. А. С. Рехневский решил задачу Д. И. Журавского более общим аналитическим способом, который подсказал ему и графический способ расчета многораскосных ферм. Он рассуждал так: раскосы должны передавать вертикальную нагрузку на опоры, поэтому нагружение любого раскоса зависит от величины вертикальной силы, появляющейся в сечении от проходящего поезда. Но определение наибольшей силы нужно сделать для каждого сечения фермы при любом положении нагрузки. Он вывел формулу вертикального давления в сечении балки в функции расстояния сечения от опоры и положения нагрузки в функции переменной абсциссы. А. С. Рехневский заметил, что вертикальное давление всегда будет наименьшим при нулевой абсциссе, а наибольшим - когда поезд занимает на ферме все расстояние от опоры до изучаемого сечения. Если поезд перейдет за изучаемое сечение, то для максимального давления нужна другая формула в той же функции расстояния сечения от опоры. А. С. Рехневский перевел свои формулы на язык графики, дающий возможность определять величину расчетной вертикальной силы в любом сечении фермы. Говоря о порядке работы с графиком, он отметил, что раскосы в середине фермы могут иметь при подвижной нагрузке разные знаки, и поэтому сжатым раскосам для предупреждения их изгиба следует придавать особую форму или большее сечение. Таким образом, А. С. Рехневский научно обосновал необходимость жестких сжатых раскосов в фермах. 85. Многораскосный железнодорожный мост на Ярославской железной дороге у Хотькова, построенный по проекту инженера А. С. Рехневского А. С. Рехневский рассчитал и затем в 1863 г. построил мосты для Волго-Донской и Московско-Ярославской железных дорог. На рис. 85 показан мост у Хотькова (Московская область) через р. Пажа. На опоре моста имеется мемориальная доска с надписью: "Строителю сего моста Александру Семеновичу Рехневскому от чтящих его память. Родился 1 августа 1836 г. Скончался - 11 июля 1863 г.". На рис. 85 видны шпренгеля, усиливающие многораскосные фермы Усиления эти сделаны в 50-х годах XX в. В 1956 г. многораскосные фермы А. С. Рехневского заменены балочными мостами со сплошной стенкой. Кирпичные опоры в целях усиления заключены в железобетон. В 1883 г. Л. Д. Проскуряков исследовал влияние перемещающихся грузов на прочность балок [82]. Исходя из того, что поперечная сила вдоль пролета балки изменяется по линейному закону, он нашел, что наибольший момент получается под тем грузом, где поперечная сила меняет знак. На этом основании было записано условие расположения критического груза, когда в балке будет наибольший изгибающий момент. Л. Ф. Николаи проанализировал расположение подвижной нагрузки на балке. Он заметил, что максимальный изгибающий момент в балке может быть не только тогда, когда на ней размещается наибольшее число грузов. Возможен и другой случай появления максимального момента, когда критический груз сходит с пролета, а оставшиеся грузы приближаются к середине балки [83]. Л. Ф. Николаи дал аналитические формулы для расчета наибольших изгибающих моментов в зависимости от расстояния между грузами. Он составил таблицы численных значений этих расстояний. Им были исследованы случаи расчета балок, нагруженных равномерно распределенной нагрузкой и подвижными грузами. В середине XIX в. исследователи пользовались дифференциальным уравнением четвертого порядка, полученным И. Бернулли и примененным Д. Бернулли и Л. Эйлером при изучении колебания пластинок и балок. В 1867 г. Е. Винклер применил это уравнение к практическим расчетам балок на упругом основании, а в 1888 г. Г. Циммерман рассмотрел железнодорожный рельс как балку на многих упругих опорах, которые он привел к сплошному упругому основанию. В 1883 г. В. Г. Шухов к расчету плавающей балки применил вывод о том, что производная четвертого порядка от уравнения упругой линии прямого бруса выражает нагрузку на единицу его длины. Он показал, что если произведение стрелы прогиба балки на ее длину меньше единицы, то изгибающий момент в плавающей балке не зависит от ее длины. На этом основании В. Г. Шухов решил, что нефтеналивные суда можно строить значительной протяженности. С. П. Тимошенко в 1915 г. рассчитывал рельсы как балки на упругих опорах. Теория устойчивости В середине XIX в. расчет сжатых стержней в мостовых фермах, арках, конструкциях перекрытий и колоннах по формуле Эйлера не встречал сочувствия инженеров. Причины этого были следующие: во-первых, неясность процесса продольного изгиба, для которого, по Эйлеру, было возможно несколько видов деформаций; во-вторых, то, что инженеры-практики заметили и экспериментально доказали, что в случае применения формулы Эйлера, при известных отношениях длины стержня к его радиусу инерции, разрушение наступает при меньшей сжимающей силе, чем критический груз Эйлера. Вследствие этого многие предпочитали применять формулу Навье, которая учитывает сжатие и изгиб стержня при определенных допускаемых напряжениях. В 1854 г. в Германии Шварц, а в 1862 г. в Англии Ренкин рассматривали формулу продольного изгиба Навье, применяли ее в расчетах и внесли в нее некоторые усовершенствования. Экспериментальные проверки улучшенной формулы Навье в разных странах показали, что в основном она соответствует требованиям расчета сжатых стержней, и поэтому применялась почти до середины XX в. под названием формулы Навье-Шварца-Ренкина. Однако было ясно, что формула Навье соединила в себе сжатие и поперечный изгиб стержня, а продольный изгиб затушевывался другими явлениями. Кроме того, отношение длины стержня к его радиусу инерции в формуле Навье-Шварца-Ренкина распространялось на все случаи сжатых стержней. Между тем формула Эйлера согласно опыту ограничена определенными отношениями длины стержня к радиусу инерции. Поэтому авторы приближенной формулы Навье-Шварца-Ренкина не имели основания при ее выводе опираться на формулу Эйлера. Эти соображения заставляли многих исследователей продолжать теоретические работы по расчету сжатых стержней. Ю. Вейсбах вывел формулу Эйлера, интегрируя дифференциальное уравнение упругой оси сжатого стержня с одним заделанным концом и для стержня с шарнирными опорами. Для внецентренно сжатых стоек он получил формулу Эйлера и сравнил результаты с приближенной формулой Годкинсона. Опираясь на его опыты, Ю. Вейсбах составил свои формулы для расчета круглых железных и деревянных стоек в зависимости от отношения их длины к диаметру. Наиболее глубокое исследование формулы Эйлера в 1862 г. дал Клебш. Он рассматривал стойку с одним защемленным концом и нагруженную силой на свободном конце. Интегрируя дифференциальное уравнение упругой оси стойки, Клебш определил ее прогибы в зависимости от изменения косинуса, входящего в состав производной постоянной, в функции длины стойки. Клебш доказал правильность формулы Эйлера. Его развитие расчета по Эйлеру состояло в том, что в колонне, изогнутой продольной силой, можно определить в тригонометрической форме положение любой точки ее оси. В 1870 г. Н. А. Белелюбский перевел с немецкого книгу Лесселя и Шюблера по расчетам мостов [84]. В этом труде авторы несколько уточнили коэффициенты в формуле Навье-Шварца-Ренкина и дали некоторый анализ формулы Эйлера, указав, что она неприменима к расчету коротких стержней. Для этих стержней в книге не дано никаких норм или формул, но предложено короткие стержни считать не работающими на продольный изгиб и воспринимающими лишь простое сжатие. По расчету на продольный изгиб длинных стержней авторы книги отметили, что формула Эйлера не согласуется с опытами Годкинсона и, следовательно, рассчитывать сжатые стержни в мостах нужно по предложенной ими формуле. В 70-80-х годах все русские мосты рассчитывались по формулам Лесселя-Шюблера, т. е. по уточненным данным к формулам Навье-Шварца-Ренкина. Русские исследователи внимательно следили за экспериментальными работами в Европе и Америке, где уточнялись формулы для расчета сжатых стержней. К тому же аварии мостовых сооружений требовали изучения теории расчета конструкции и особенно теории продольного изгиба. В 1883 г. М. М. Черепашинский [85] сделал попытку дать новые приемы расчета металлических конструкций вообще и расчета сжатых стержней в частности. Он изучил опыт Англии, Германии и США, где было установлено, что расчет стержней при знакопеременных напряжениях по приближенным формулам ведется неправильно. Однако единственным достижением указанных стран в это время было уточнение коэффициентов в приближенных формулах для расчета сжато-изогнутых стержней с разными заделками концов. М. М. Черепашинский предложил свои поправки к общепринятым приближенным формулам. В течение пяти лет (1887-1891) в Германии, Швейцарии и Франции были получены важные экспериментальные исследования явления продольного изгиба. Они значительно прояснили представления о продольном изгибе, но теоретическая сторона этой проблемы все же решена не была. Ясинский Феликс Станиславович (1856-1899): Профессор Петербургского института инженеров путей сообщения с 1896 г., выполнил оригинальные исследования в области устойчивости упругих систем, получивших мировое признание. Опубликовал более 50 научных трудов по расчету сжатых стержней металлических конструкций, сопротивлению продольному изгибу, опыту развития теории продольного изгиба и др., которые легли в основу теории устойчивости. В 1892-1893 гг. в связи с разработкой проектов усиления мостов опубликовал исследование 'Опыт развития теории продольного изгиба', в котором научно обосновал инженерное значение теории устойчивости сжатых стержней, дал решение многих новых задач этой теории, предложил основанную на опытных данных эмпирическую формулу критических напряжений в сжатых стержнях выше предела пропорциональности и др. Автор многих оригинальных конструкций металлических сооружений, промышленных зданий и т. д. Русский инженер Ф. С. Ясинский решил задачу продольного изгиба. Будучи начальником технологического отдела службы пути Петербурго-Московской железной дороги, он в 1890-1892 гг. провел испытание и пересчет действовавших металлических мостов под более тяжелую нагрузку. Изучив теорию продольного изгиба и рассмотрев соответствующие эксперименты, Ясинский выяснил, что в инженерной практике почти не применялись расчеты сжатых стержней по теории продольного изгиба и что к этой теории сложилось неправильное отношение. Было очевидно, что для устранения недоверия инженеров к теории продольного изгиба необходимо строгое обоснование формулы Л. Эйлера: нужно было убедительно доказать безопасность ее применения в различных условиях работы сжатых стержней. Ф. С. Ясинский блестяще справился с этой задачей. В 1892-1893 гг. он опубликовал работу, которая и принесла ему славу ученого [86]. Ф. С. Ясинский начал с того, вывода формулы Эйлера путем интегрирования приближенного дифференциального уравнения изогнутой оси сжатого стержня и путем интегрирования точного дифференциального уравнения для того же стержня. Он отметил, что это совпадение "есть логическое последствие, вытекающее из математических свойств точного и приближенного исходных дифференциальных уравнений". Таким образом, то, что Клебш в свое время отнес к "счастливой случайности", в действительности было объективной закономерностью. Разрабатывая проблему продольного изгиба, Ф. С. Ясинский ориентировался на нужды практики. С этой целью к четырем классическим случаям продольного изгиба он добавил еще восемь и вывел для них расчетные формулы. Заметив закономерность структуры этих формул, Ясинский обобщил их путем введения в формулы приведенной длины стержней. Формулы Ясинского для расчета сжатых стержней в различных условиях отвечали случаям конструирования металлических мостов закрытого и открытого типов. Он дал расчет сжатых стержней многораскосных ферм и приближенный расчет сжатого пояса открытого моста; последний вошел в строительную механику под названием "задача Ясинского". Труды Ф. С. Ясинского были хорошо известны инженерам других стран. Его статьи публиковались в ряде иностранных журналов. В 1894 г. его диссертация "О сопротивлении продольному изгибу" была опубликована на французском и польском языках. В конце XIX в. проблема устойчивости сжатых стержней стала выходить за рамки конструкций. Выяснилось, что при известных условиях от нагрузки определенной величины балки и сжатые радиально кольца, а от крутящей нагрузки валы машин теряют устойчивость. Поэтому в строительной механике началось формирование нового научного направления - устойчивости упругих систем. Прежде всего нужно было решить комплексную задачу изгиба, сжатия и устойчивости тонких пластинок, устойчивости и кручения металлических балок и колонн, колебаний и вибрации валов, конструкций мостов и зданий. Эта задача выдвигалась на первое место в связи с ростом быстроходности машин, поездов и мостовых кранов. Решение этих вопросов выпало на долю главным образом русских ученых и инженеров. В конце XIX в. А. Н. Крылов изучал технику английского судостроения, а в начале XX в. вел технические испытания судов военного флота. Он создал теорию расчета судна, рассматривая его как балку с изменяющимися поперечными сечениями. Были опубликованы работы A. Н. Крылова по анализу продольной и килевой качки корабля, равновесия судна на воде и по теории вибрации боевых судов. Он решил задачу о движении груза по балке и рассмотрел ее колебание. Переход к тонкостенным конструкциям захватил не только военное и торговое судостроение. Выпуск прокатных фасонных профилей - уголков, швеллеров и двутавровых балок, применявшихся в строительстве, выдвинул на первое место проблему устойчивости тонкостенных стержней. Тимошенко Степан Прокофьевич (1878-1972): Выдающийся ученый и инженер, специалист в области статики сооружений, сопротивления материалов, строительной механики. Профессор Киевского политехнического института (с 1906 г.), Электротехнического и Политехнического институтов и Института инженеров путей сообщения в Петербурге (1906-1917). Основные научные труды посвящены вопросам теории упругости, устойчивости стержней, плит и оболочек. Особое место занимает его фундаментальный двухтомный 'Курс теории упругости' (1914-1916). Разработкой новых проблем строительной механики в начале XX в. усиленно занимался С. П. Тимошенко. Его решения всегда были вполне обоснованными, но приближенными. Опираясь на труд Рэлея "Теория звука", С. П. Тимошенко решил ряд задач в области устойчивости, кручения и колебания стержней и балок. Эти решения быстро вошли в практику. Он успешно применил метод Рэлея, который доказал, что при колебаниях конструкций достаточно знать амплитуду колебаний, и рассчитал этим приемом устойчивость плоской формы изгиба пластинок и сжатых стержней. Устойчивостью сжатых стержней занимались ученые разных стран. B. П. Листовничий в 1907 г. изучил сжатые стержни теоретически и экспериментально [87]. Он нашел, что модуль упругости деформированной части стержня в критическом состоянии выражается более сложным соотношением напряжений и удлинений. Модуль упругости может изменяться как по линейному закону, так и по закону квадратной или кубической параболы; может быть и логарифмическая зависимость. Были даны формулы критических сил для указанных случаев изменения модуля упругости материала. Исследования В. П. Листовничего не были замечены учеными и инженерами. В 1913 г. К. С. Завриев изучил задачу сложного продольного изгиба от совместного действия продольных сил и поперечных изгибающих моментов [88]. К. С. Завриев не согласился с двухчленной формулой вычисления напряжений при продольном изгибе и предложил свою, одночленную формулу. В 1913-1915 гг. А. Н. Динник исследовал статические задачи колебания упругих тел. Он рассмотрел изгиб мембран и пластинок, изгиб пластинок на упругом основании, устойчивость сжатых пластинок при различных краевых условиях, устойчивость колонн переменного сечения, кручение валов и равновесие тяжелой нити и ряд других задач [89]. Их решение А. Н. Динник провел с применением функций Бесселя методами теории упругости. Этим самым он стал одним из основателей нового направления в строительной механике. В связи с появлением железобетонных конструкций с жесткими узлами в конце XIX в. стали развиваться новые виды статически неопределимых систем. Появились многопролетные и многоярусные рамные каркасы высоких зданий в металле и железобетоне. Однако долгое время надежных методов расчета этих конструкций не было, хотя изучением жесткости узлов и их влияния на прочность мостовых ферм много занимались в XIX в. В 1909 г. Б. Г. Галеркин [90] провел фундаментальное исследование по продольному изгибу применительно к многоэтажным колоннам. Использовав дифференциальные уравнения для расчета сжатых стержней, он доказал, что формула Эйлера с успехом может быть применена для решения устойчивости многоэтажных колонн. Пользуясь эллиптическими интегралами, он находил прогибы и напряжения в колоннах от сжимающих сил, от сил, равномерно распределенных по стойкам, и от узловых моментов. Он показал, что в системах связанных между собой колонн критические силы для каждой колонны можно получить независимо от других. В 1915 г. Б. Г. Галеркин написал выдающийся труд по расчету стержней и пластинок [91]. Эта работа положила начало методу решения дифференциальных уравнений, который стал известным под названием "метод Галеркина". По этому методу вместо нахождения неизвестной функции, удовлетворяющей дифференциальному уравнению задачи, можно искать некоторое количество неизвестных постоянных величин, входящих в систему уравнений. Так как дифференциальные уравнения, применяемые в строительной механике, часто имеют линейный характер, то метод Б. Г. Галеркина приводит к решению линейной системы алгебраических уравнений. Труды А. Н. Динника и Б. Г. Галеркина положили начало систематическому применению методов теории упругости в строительной механике. Развитие теории пластинок и оболочек Теория пластинок и оболочек в XIX в. разрабатывалась во многих странах. В 1877 г. М. Красовский изучал пластинки с учетом некоторых условий на контуре [92]. Он интегрировал уравнение круглой пластинки с одним и с двумя закрепленными контурами. Были также рассмотрены пластинки с двумя закрепленными прямоугольными контурами. Практика расчетов и строительства судов из тонких пластинок и тонкостенных конструкций была разработана И. Г. Бубновым в 1912-1914 гг. [93]. Б. Г. Галеркин показал, что предложенный им способ расчета пластинок не связан с какими-либо задачами по отысканию минимума функций и поэтому его метод применим к решению разных уравнений [91]. Теория оболочек стала развиваться в последней четверти XIX в. Практические требования к созданию этой теории появились много раньше вследствие роста машиностроения и особенно котлостроения. Исследователи теории пластинок установили, что переход к теории оболочек усложняется, так как в отличие от пластинок у оболочек срединная поверхность при деформации подвергается сжатию и растяжению, а также изгибу и кручению. Возник вопрос о введении в теорию оболочек допущений, которые, однако, при достаточно строгой теории все же делали бы ее менее сложной. В 1856 г. А. В. Гадолин дал расчет ствола орудия как цилиндрической оболочки, применяя метод теории упругости [94]. Он рассмотрел действие внутренних сил на элемент оболочки и составил их уравнения. Из условия движения элемента оболочки Гадолин вывел уравнения равновесия и получил их общий интеграл. Он дал исчерпывающий анализ действия сил на ствол орудия. В начале XX в. внимание инженеров было направлено на уточнение работы срединной поверхности в связи с изучением нерастягивающихся оболочек. С. П. Тимошенко в 1914 г. опубликовал свои исследования по сферическим оболочкам [95]. Они применялись в устройстве резервуаров, купольных сводов, судовых переборок, рубашек паровых турбин и т, п. Но расчетов для них не было. С. П. Тимошенко рассмотрел сферические оболочки для трех случаев: 1) оболочки, срединная поверхность которых только сжимается или растягивается; изгиб здесь не учитывается; 2) оболочки, срединная поверхность которых только изгибается; 3) оболочки, опирающиеся контуром на основание и загруженные сплошной нагрузкой, перпендикулярной к опорной поверхности. С. П. Тимошенко показал, что напряжения от изгиба у сферических оболочек вообще незначительны; их в случае необходимости можно вычислить методом последовательных приближений. В третьем типе оболочек при заделанном крае вблизи его возникают довольно большие напряжения от изгиба. С. П. Тимошенко исследовал эти напряжения и дал для данного случая дифференциальное уравнение, решение которого выполнил методом асимптотического приближения. Обширная литература по оболочкам, опубликованная в 1910-1915 гг. показывает, что новый вид конструкций с появлением железобетона стал быстро проникать в строительство. Инженерно-геологические исследования грунтов В начале XIX в. в строительной практике были заложены основы инженерно-геологического исследования грунтов. Вопрос статики сыпучих тел до второй половины XIX в. сводился в основном к определению давления на подпорные стены и к рассмотрению некоторых простейших задач устойчивости откосов и оснований. С середины XIX в. в статике сыпучих тел возникло направление, называемое теорией предельного равновесия. Некоторые простейшие решения были получены из условия, что земляная среда идеально сыпучая, а поверхности скольжения плоские. В изучении прочности основания, т. е. предельной нагрузки, которая может быть передана от сооружения через фундамент основанию, ведущая роль принадлежит русским инженерам и ученым. В конце 40-х годов XIX в. в Кронштадте впервые в России были проведены испытания грунтов пробной нагрузкой. Такие же испытания вскоре были повторены при строительстве крупнейших инженерных сооружений: моста через Неву в Петербурге (1857) и Цепного моста через Днепр в Киеве (1853) с опорами, заложенными на большой глубине. Начало разработке теории сопротивления грунтов и расчета устойчивости оснований положено предложенной в 1857 г. формулой Г. Е. Паукера. Она дает требуемую глубину заложения фундамента в сыпучих грунтах по условию устойчивости грунта. В формуле Паукера активное давление грунта в точке у края фундамента, направленное во внешнюю сторону, принималось равным пассивному его сопротивлению на той же глубине от поверхности земли. Формула Паукера получила широкое практическое применение, хотя в то время она не могла учесть всю сложность напряженного состояния грунта в условиях предельного его нагружения, и давала решения с большими запасами устойчивости. В 1869 г. был опубликован труд В. М. Карловича "Основания и фундаменты", который положил начало самостоятельному развитию науки о грунтах и фундаментах сооружений в России [96]. Автор показал, что прочность грунта зависит от его состава и свойств. Он рассмотрел изменение прочности грунта в зависимости от изменения природных процессов, воздействующих на грунт. На научное творчество В. М. Карловича большое влияние оказали работы профессора М. Н. Герсеванова, который исследовал глинистые породы, изучал способность глин уплотняться при высыхании, а также при нагрузке [97]. Для проверки формулы Паукера, с помощью которой определяется глубина заложения фундамента и находятся поверхности, по которым происходит скольжение песка, В. И. Курдюмов произвел специальные опыты путем вдавливания штампа в наполненный песком ящик [98]. Опыты Курдюмова впервые показали, что разрушение основания происходит в форме сдвига некоторого объема грунта по криволинейным поверхностям скольжения и далее в виде выпирания грунта из-под фундамента. Результаты исследований В. И. Курдюмова оказали решающее влияние на дальнейшее изучение работы грунтов в основаниях сооружений и на развитие теории устойчивости оснований. В конце 80-х годов П. К. Янковский опубликовал работы, в которых вывел формулу для определения предельной вертикальной нагрузки на основание. Допуская взамен криволинейных плоские поверхности скольжения, он стремился получить результат, возможно ближе согласующийся с экспериментальными работами В. И. Курдюмова. Эти работы Янковского сыграли важную роль в дальнейшем развитии методов расчета прочности оснований [99, 100]. В конце XIX в. были поставлены опыты по определению сопротивления грунта посредством загружения большого штампа. Так, в 1876 г. инженер Ф. Г. Зброжек произвел испытание грунта вдавливанием штампа в камере кессона Литейного моста, строившегося в Петербурге. Позднее управление Рязано-Уральской железной дороги издало инструкцию по испытанию грунта посредством специальной рычажной установки. К началу XX в. уже были созданы предпосылки для глубокого изучения вопросов, связанных с основаниями и фундаментами, что нашло отражение в ряде новых трудов и экспериментов. Например, С. И. Белзецкий, рассматривая условия предельного равновесия земляных призм, соответствующим образом представленных в грунте, получил формулу, учитывающую также и влияние ширины подошвы фундамента на устойчивость основания. Решение С. И. Белзецкого было развито Н. М. Герсевановым (сын М. Н. Герсеванова) применительно к случаю действия на фундамент не только вертикальных, но и горизонтальных сил [101]. В 1912-1914 гг. испытания сопротивления грунтов сдвигу выполнил П. А. Миняев. Он впервые показал возможность применения теории упругости к расчету напряжений в сыпучих грунтах [102]. Положения Миняева получили развитие в трудах советских ученых. Исследования песчаных оснований В. И. Курдюмовым, мысли В. М. Карловича о характере сжимаемости грунтов, предложения петербургского академика Н. И. Фусса по применению линейного закона к расчету местных деформаций грунтов (1801), а также впервые проведенные в нашей стране испытания грунтов статической нагрузкой, появление расчетов заложения фундаментов и предложений по применению теории упругости к определению напряжений в грунтах справедливо можно считать истоками зарождения в нашей стране новой науки - механики грунтов. Ведущая роль в изучении давления сыпучих тел на подпорные стены принадлежит русским ученым и инженерам второй половины XIX - начала XX в. Сюда относятся исследования Л. Ф. Николаи, Ф. Г. Зброжека, М. А. Ляхницкого, М. Н. Герсеванова, А. П. Прилежаева и др. Исследования по теории сыпучей среды выполнены в начале XX в. при устройстве перемычек для гидротехнических работ, в частности "песчаных перемычек" С. Н. Багницкого. Теория и конструктивные особенности этих перемычек изложены в труде Л. В. Юргевича [103]. С давних пор свайные основания применяли как средство передачи нагрузки на слабые грунты и для возведения сооружений на местности, покрытой водой, а в XIX в. их начали применять для сооружений на крепких грунтах. Во второй половине XIX в. широко развернулись исследования свайных оснований. Успешно были разрешены основные вопросы их теории, условий передачи ими нагрузки на грунт, конструкции свай и способов их погружения. Первыми в этой области были работы П. К. Янковского [104] и Н. Лебединского [105]. В работе Янковского дана критика существовавших теорий сопротивления свай и отмечена неудовлетворительность формул иностранных авторов. Используя собственную практику свайных работ на болотистых участках строящихся Полесских железных дорог, автор изложил свой метод расчета, дающий более достоверные результаты. В работе Лебединского впервые показано влияние расстояния между сваями на их несущую способность. Исследования русских инженеров были направлены не только на уточнение методов расчета свайных оснований, но и на совершенствование конструкций свай и методов сооружения свайных оснований. В 1887 г. инженер Л. Белявин опубликовал одну из первых работ, посвященных систематическим наблюдениям над действием парового копра при забивке свай в Николаевском порту, а также выводам из изученного материала [106]. В XIX в. велись поиски негниющего материала для изготовления свай. В качестве такого материала применяли чугун. Однако чугунные сваи не получили распространения вследствие большого веса, высокой стоимости и трудности погружения. Во второй половине XIX в. применялись железные сваи, чему способствовало появление прокатных профилей. Эти сваи использовались при сооружении опор мостов, пристаней и набережных. В конце XIX - начале XX в. впервые появились железобетонные сваи круглого сечения. В 1907 г. Н. А. Белелюбский впервые применил железобетонные сваи при сооружении опор моста на Екатерининской железной дороге. С 1910 г. железобетонные сваи назначались прямоугольного сплошного сечения, а затем - круглого кольцевого сечения. Вследствие того, что такие сваи обладали большим весом, вскоре перешли на системы составных свай из коротких элементов. Эффективный для того периода способ изготовления бетонных свай был найден русским инженером А. Э. Страусом. Введенные впервые в практику строительства в 1899 г. эти так называемые набивные бетонные сваи изготовлялись в буровой скважине путем трамбования небольших порций бетона при одновременном подъеме обсадной трубы. А. Э. Страус предложил также устройство набивных железобетонных свай, где арматурный каркас устанавливался в скважине до бетонирования. Сваи Страуса получили значительное распространение в нашей стране и за границей. В конце XIX в. был разработан и применен Н. Лебединским метод погружения свай с помощью подмыва струей воды. Затем начали применять способ подмыва с дополнительными ударами бабой или молотом. Этот способ, после некоторого перерыва, снова получил применение для погружения больших железобетонных свай. Значительное развитие фундаментостроения, в частности теории свайных оснований, в первые десятилетия XX в. связано с именем Н. М. Герсеванова, производителя работ на строительстве Петербургского порта. Он выполнил большую работу по устройству набережных, опор углеперегружателей и других сооружений, которые внесли много нового в конструкции свайных фундаментов и методы их возведения. При постройке опор углеперегружателей Герсеванов устроил высокий свайный ростверк на железобетонных сваях и впервые высказал мысль о целесообразности применения подобной конструкции фундаментов для опор мостов вместо опускных колодцев и кессонов. При проектировании опор Н. М. Герсеванов впервые дал метод расчета высокого свайного ростверка. В 1917 г. Н. М. Герсеванов опубликовал работу, в которой дал метод определения сопротивления свай статической нагрузке по результатам их забивки и вывел первую теоретически обоснованную формулу для определения допускаемой нагрузки на сваи с помощью так называемого динамического метода. Эта формула получила всеобщее признание и прочно вошла в практику проектирования свайных фундаментов [107]. Следует добавить, что в это же время инженер А. М. Годыцкий-Цвирко теоретически исследовал условия рационального использования свай под фундаментами опор мостов в зависимости от вида эпюр распределения давления на подошве [108]. В 1916 г. инженер 3. А. Якоби предложил метод расчета свайных оснований для системы наклонных и вертикальных свай. Для системы вертикальных свай этот метод дает результаты, не отличающиеся от результатов расчета по другим уточненным методам. Русские инженеры путей сообщения провели важные исследования в области устройства кессонных фундаментов. Определяя сопротивление грунта давлению в камере кессона быка Литейного моста через Неву в Петербурге, инженер Ф. Г. Зброжек в 1876 г. получил данные для расчета кессонных оснований. Дальнейшее развертывание строительства мостов привело к созданию ряда оригинальных решений кессонов, выдвинутых русскими инженерами. Так, в 1896 г. при постройке мостов па Сибирской железной дороге инженер Е. К. Кнорре применил оригинальную конструкцию деревянных кессонов, ставшую известной под названием русской. Модель кессона получила большую золотую медаль на Всемирной выставке в Париже. В 1899 г. на строительстве Китайско-Восточной железной дороги инженер А. Н. Лентовский впервые в мире предложил и осуществил конструкцию железобетонных кессонов. Этим было положено начало конструированию таких кессонов, которые в течение первого десятилетия XX в. получили широкое применение при возведении большого числа мостов. К 1913 г. в нашей стране было опущено 150 кессонов системы А. Н. Лентовского. Исследование условий возникновения пучин земляного полотна железных дорог в зимнее время и изыскание эффективных мер борьбы с ними имели огромное технико-экономическое значение. В 1885 г. была опубликована работа инженера В. А. Штукенберга [109], в которой он изложил обоснованную теорию происхождения пучин. Впервые в мировой науке автор доказал, что зимнее пучение грунтов происходит не только за счет того количества воды, которое находилось в грунте до замерзания, но и за счет перемещения влаги к промерзающему грунту из нижележащих талых слоев. В 1891 г. на совещательном съезде инженеров службы пути в Петербурге С. Г. Воислав доложил о поставленных в 1890-1891 гг. опытах по замораживанию образцов грунта, взятых из пучинистой выемки Николаевской железной дороги. Опыты подтвердили выводы В. А. Штукенберга. Обобщение теоретических исследований и опытов в области пучино-образования было сделано инженером Л. П. Любимовым в 1898 г. [110]. По полноте изложения и всестороннему освещению вопроса его работа была лучшей для того времени работой о пучинах. В 1913 г. министерство путей сообщения издало инструкцию по борьбе с пучинами. В районах вечной мерзлоты издавна применялись примитивные приемы устройства фундаментов для строительства. Даже в конце XIX в. строители точно не знали, можно ли строить здания и дороги на вечно-мерзлых грунтах по тем правилам, которые выработаны для районов, не имеющих вечномерзлых грунтов. Теоретические и экспериментальные исследования строительства в условиях вечной мерзлоты усилились в связи с постройкой Сибирской, Забайкальской и позднее Амурской железных дорог. Инженер А. В. Ливеровский в 1900-1907 гг. впервые создал основы методики устройства в условиях вечной мерзлоты фундаментов различных железнодорожных сооружений. С этого времени в России, ранее, чем в других странах, производились систематические всесторонние исследования вечной мерзлоты. По условиям залегания пород, характеру их разрушения, составу и строению исследователи определили влагоемкость вечномерзлых грунтов, а также величину их временного сопротивления сжатию, разрыву и дроблению. Оказалось, что временное сопротивление сжатию некоторых образцов после 20-кратного промораживания достигает лишь 25% величины сопротивления того же образца в сухом виде, что при увлажнении прочность пород снижается до 50-70%. Из многих печатных работ особо следует отметить труды Н. С. Богданова "Вечная мерзлота и сооружения на ней" и Л. Н. Пассека "Вечномерзлые грунты головного участка Амурской железной дороги". Во второй половине XIX в. в строительной науке шел процесс создания единых методов исследования, главным образом стержневых систем, что выразилось в разработке аналитических, графических и графоаналитических способов расчетов. В начале XX в. эти проблемы стали отходить на второй план. В исследованиях по строительной механике на первое место выдвигались тонкостенные сплошные системы. К началу XX в. выявилась внутренняя закономерная связь аналитических приемов расчета. Оказалось, что между внешней нагрузкой и внутренними усилиями в сооружении имеется строгая математическая зависимость, указывающая на единство явлений прочности. Ученые продолжали развивать принципы основных теорем строительной механики, распространяя их на расчеты сооружений новых типов. Строительная наука стала более мощной по силе обобщений вследствие тесной связи с математической теорией упругости. Это дало возможность дифференциации строительной механики на механику стержневых систем и механику тонкостенных и пространственных сооружений. К 1914 г. - началу первой мировой войны - развитие строительной техники и науки достигло весьма высокого уровня. Литература 1. "Зодчий", 1878, № 5. 2. История русской архитектуры. Изд. 2-е. М., 1956. 3. "Зодчий", 1896, № 1-2. 4. Музей истории Ленинграда. Раздел "Промышленность XIX века". 5. Филиал ГАСО в Нижнем Тагиле. Фонд чертежей, д. 44. 6. Ауэрбах А. А. О постройке в Богословском округе Надеждинского завода. СПб., 1897. 7. Архив Кировского завода. Чертежи № 22626, 44514, 62323. По материалам обследования завода автором в 1960 г. 8. Архив Брянского машиностроительного завода. Обмерные чертежи № 2049, 2053. По материалам обследования завода автором в 1959 г. 9. ЦГИАЛ, ф. 1424, оп. 4, д. 607, л. 1. 10. ГИАЛО, ф. 1304, оп. 1, д. 1861, л. 1; д. 2209, л. 28; ф. 1342, оп. 1, д. 5612, л. 1. 11. ГИАЛО, ф. 513, оп. 102, д. 2610(?), лл. 315-323. 12. Архив Пролетарского завода, чертеж № 03240. По материалам обследования завода автором в 1958 г. 13. Архив г. Брянска, ф. 220, оп. 4, д. 527, л. 4. 14. ЦГАВМФ, ф. 321, оп. 1, д. 8672. 15. ЦГАВМФ, ф. 326, оп. 1, д. 8673. 16. ЦГАВМФ, ф. 326, оп. 1, д. 8548. 17. Балтийский судостроительный и механический завод Морского министерства. Исторический очерк. СПб., 1903. 18. Архив Кировского завода. Чертеж № 264431. 19. Архив Кировского завода. Чертеж № 42389. 20. Правила для единообразной и прочной выделки кирпича, долженствующего употребляться как в С.-Петербурге, так и в других местах России на казенных и частных заводах. Изд. 2-е. СПб., 1850. 21. Черняк Я. Н. Очерки по истории кирпичного производства в России. М., 1957. 22. Материалы для статистики паровых двигателей в России. СПб., 1882. 23. Больман А. К. Руководство к изучению устройства и употребления привилегированных беспрерывнодействующих печей с устройством над ними сушилен. СПб., 1854. 24. Очерки истории строительной техники в России XIX - начала XX веков. М., 1964. 25. Фабрично-заводская промышленность Европейской России в 1910-1912 гг., вып. IV. Пг., 1914. 26. ГИАЛО, ф. 1296, оп. 15, д. 1, л. 27. 27. Илькевш К. Я. Строительные вяжущие вещества, бетонные, огнестойкие постройки и их санитарная оценка. М., 1915. 28. Милонов Ю. К. Основные этапы освоения древесины. - В кн.: Материалы по истории строительной техники. Сборник статей. Вып. 3. М., 1971. 29. Урочный реестр. СПб., 1811. 30. Худяков П. К. Новые типы металлических и деревянных покрытий для зданий по системе инж. Шухова. - "Технический сборник и вестник промышленности", 1896, № 5. 31. История строительной техники. Под ред. В. Ф. Иванова. М., 1962. 32. Морозов Н. А. Заводское домостроение. М., 1952. 33. Большаков В. В. Передовая роль и значение работ отечественных ученых и новаторов в развитии деревянных конструкций. - В кн.: Сборник трудов МИСИ им. Куйбышева, 1954, № 8. 34. Ульянинский Г. В. Очерк мостостроительства на железных дорогах. - "Вести. Сиб. инж.", 1926, № 1. 35. Струмилин С. Г. Черная металлургия в России и СССР. М., 1935, стр. 236 и 276. 36. Белелюбский Н. А., Богуславский Н. Б. Подбор поперечных сечений и исчисление веса металлических сооружений. СПб., 1899. 37. Значко-Яворский И. Л. Открытие искусственного гидравлического цемента в России и развитие производства гидравлических вяжущих во второй половине XVIII - первой половине XIX в. - В кн.: Материалы по истории строительной техники. Сборник статей. Вып. I. M., 1961. 38. Значко-Яворский И. Л. К истории развития отечественной цементной промышленности. - "Труды по истории техники". Вып. VIII. М., 1954. 39. Киреенко И. А. Бетонные работы на морозе. Киев, 1919. 40. Самович И. Г. Составление пропорций цементных растворов и бетонов. - "Инженерный журнал", 1890, № 8. 41. Щербо Г. И. Основные строительные материалы. - В кн.: "Очерки истории строительной техники России XIX - начала XX веков". М., 1964. 42. Передерий Г. П. Курс железобетонных мостов. Вып. 1. Пг., 1920. 43. Ратц Э. Г. Из истории железобетона в России. - В кн.: Труды по истории техники. Вып. VIII. М., 1954. 44. Панаев П. П. Исследование устройства землечерпательных машин и производства землечерпательных работ. СПб., 1870. 45. Жирухин И. В. Механические снаряды, служащие для производстве выемки грунта и последующей его транспортировки к местам свалки. СПб., 1887. 46. Тимонов В. Е. Первые морские землесосные работы в России, исполненные в Либавском и Виндавском портах. СПб., 1892. 47. Тимонов В. Е. Очерки из истории постройки и эксплуатации землесосов. СПб., 1894. 48. Тимонов В. Е. Землесосы. История, устройство и эксплуатация. СПб., 1898. 49. Одночерпаковый снаряд "Ф. Зброжек" Путиловского завода. - "Водный транспорт", 1931, № 11. 50. Машина Пакулева для промывки золотосодержащих песков, одобренная Ученым комитетом корпуса горных инженеров. - "Золотое руно", 1857, №. 2. 51. О новой системе (купца Пакулева) разработки золотых приисков (с тремя таблицами чертежей). СПб., 1859. 52. Шостак М. А. Гидравлическая разработка золотоносных пород в применении к сибирским приискам. - "Горный журнал", 1891, т. II, № 4-5. 53. Ячевский Л. Об опытах горного инженера Шостака над применением гидравлического способа к разработке золотосодержащих россыпей. - "Горный журнал", 1889, № 5. 54. Тиме И. А. Водобой (брызгало), главное орудие гидравлического способа разработки золотосодержащих россыпей. - "Горный журнал", 1891, т. IV, № 10. 55. Реутовский В. Курс разработки золотых россыпей гидравлическим путем. Томск, 1894. 56. Радивановский В. И. Курс строительного искусства. СПб., 1897. 57. Бюллетень управления работ по улучшению судоходных условий р. Оки. Под ред. И. П. Пузыревского. СПб., 1911-1912. 58. Кандиба Б. Н. Либавский порт. Материалы для описания русских коммерческих портов и истории их сооружения. СПб., 1897. 59. Голдовский Б. М. Механизация строительства. - В кн.: Очерки истории строительной техники в России XIX - начала XX веков. М., 1964. 60. Теляковский А. 3. Фортификация. СПб., ч. I, 1839; ч. II, 1846. 61. Величко К. И. Оборонительные средства крепостей против ускоренных атак. СПб., 1892. 62. Величко К. И. Инженерная оборона государства и устройство крепостей. СПб., 1903. 63. "Инженерный журнал", 1910, № 5. 64. Голенкин Ф. И. Броневые установки, современное их развитие, устройство и применение в сухопутных крепостях. СПб., 1910. 65. Описание обороны г. Севастополя Составлено под руководством генерал-адъютанта Тотлебена. СПб., ч. I, 1863; ч. II, 1872. 66. Яковлев В. В. Краткий очерк истории подземно-минной войны. М., 1938. 67. "Инженерные записки", 1855, ч. XVII. 68. Отчет о военной деятельности в восточную войну 1877-1878 гг. в районе действия и расположения кавказской армии. Тифлис, 1877-1879. 69. Евневич И. Руководство к изучению законов сопротивления строительных материалов с применением общих начал теории упругости твердых тел. СПб., 1868. 70. Ермаков В. Общая теория равновесия и колебания упругих твердых тел. Киев, 1871. 71. Кирпичев В. Л. Приложение теоремы лорда Рэлея к вопросам строительной механики. - "Изв. СПб. практ. технол. ин-та", 1883-1884. 72. Головин X. С. Начало наименьшей работы в применении к расчету решетчатых систем. - "Инженерный журнал", 1883, № 2. 73. Кирпичев В. Л. По поводу теоремы наименьшей работы. - "Инженерные записки", 1885, № 3. 74. Ясинский Ф. С. Собр. соч., т. II. СПб., 1902. 75. Шухов В. Г. Стропила. Изыскание рациональных типов прямолинейных стропильных ферм и теория арочных ферм. М., 1897. 76. Беспалов Н. А. Элементарный способ решения вопросов относительно сопротивления материалов к устойчивости сооружений. СПб., 1855. 77. Максименко Ф. Е. О погрешностях, являющихся при употреблении приблизительной формулы изгиба. - "Сб. Инст. инж. путей сообщения", 1886, вып. V. 78. Максименко Ф. Е. Элементарное рассмотрение скалывающих сил при изгибе. СПб., 1887. 79. Коллиньон Эдуард. Развитие способа Бресса вычисления металлических мостов о нескольких пролетах. - "ЖГУПС и ПЗ", 1860, т. 32. 80. Ласкин И. А. Заметка к теории о трех моментах. - "Инженер", 1899, № 10. 81. Рехневский А. С. Определение напряжений раскосов в раскосных железных мостах. - "ЖГУПС и ПЗ", 1861, кн. 6. 82. Проскуряков Л. Д. Исследование значения момента от сосредоточенных грузов, перемещающихся по балке на двух опорах. - "Инженер", 1883, т. 2, кн. 9, вып. 1. 83. Николаи Л. Ф. Несколько слов об опасном положении нагрузки. - "Инженерный журнал", 1892, кн. 10. 84. Лессель и Шюблер. Расчеты ферм железных мостов. СПб., 1870. 85. Черепашинский М. Новый метод вычисления размеров железных и стальных сооружений. СПб., 1883. 86. Ясинский Ф. С. Опыт развития теории продольного изгиба. - "Известия собрания инженеров путей сообщений", 1892, № 1, 2, 4, 8 и 9; 1893. № 8-10. 87. Листовничий В. П. Формула Эйлера для сжатых стоек за пределами пропорциональности (упругости). Киев, 1907. 88. Завриев К. С. Сопротивление упругих стержней сложному продольному изгибу. СПб., 1913. 89. Динник А. Н. Приложение функций Бесселя к задачам теории упругости. Статика, ч. I. Новочеркасск, 1913; Теория вибраций, ч. III. Екатеринославль, 1915. 90. Галеркин Б. Г. Теория продольного изгиба, опыт применения теории продольного изгиба к многоэтажным стойкам, стойкам с жесткими соединениями и системам стоек. - "Изв. СПб. политехи, ин-та", 1909, т. 12, вып. 1 и 2. 91. Галеркин Б. Г. Стержни и пластинки. Ряды в некоторых вопросах упругого равновесия стержней и пластинок. - "Вести, инженеров", 1915, т. I, № 19. 92. Красовский М. Интегрирование уравнений движения упругой пластинки при некоторых частных предположениях относительно ее контура. "Изв. технол. ин-та", 1877. 93. Бубнов И. Г. Строительная механика корабля. СПб., 1912-1914. 94. Гадолин А. В. О сопротивлении стенок орудия давлению пороховых газов при выстреле. - "Артиллерийский журнал", 1858, т. III. 95. Тимошенко С. П. К вопросу о расчете сферических оболочек. СПб., 1914. 96. Карлович В. М. Основания и фундаменты. СПб., 1869. 97. Герсеванов М. Н. Лекции о морских сооружениях. СПб., 1861. 98. Курдюмов В. И. Краткий курс оснований и фундаментов. СПб., 1889. 99. Янковский П. К. О необходимой глубине заложения основания. - "ЖПС", 1887, № 39. 100. Янковский П. К. Временное сопротивление естественных оснований. - "ЖПС", 1889. 101. Герсеванов Н. М. Расчеты фундаментов гидротехнических сооружений. М., 1923. 102. Миняев П. А. О распределении напряжений в сыпучих грунтах. М., 1914. 103. Юргевич Л. В. Перемычки с песчаной загрузкой. Киев, 1912. 104. Янковский П. К. О сопротивлении свай. - "ЖПС", 1887, № 8. 105. Лебединский Н. О работе куста свай. 1894. 106. "Журнал путей сообщения", 1887, № 39. 107. Герсеванов М. Н. Об определении сопротивления свай по их отказу. Пг. 1917. 108. "Железнодорожное дело", 1917, № 35-38. 109. Штукенберг В. А. Заметки о пучинах на железных дорогах. СПб., 1889. 110. Любимов Л. Н. Пучины на железных дорогах и меры к их устранению. СПб., 1898. |