Стягивание элементов металлического каркаса
Электросварка узлов металлического каркаса
Строительство здания на Смоленской площади. 1949 г.
Более высокая экономичность и повышение жесткости были достигнуты применением комбинированной рамно-связевой системы. В чистом исполнении связевая система состоит из связевой конструкции и колонн, шарнирно присоединенных к ней ригелями. Рамно-связевые системы аналогичны по своей схеме связевым, однако отличаются от них рамным соединением колонн и ригелей, не входящих в связевую конструкцию. Здесь эффект, достигаемый появлением связевых стенок, зависел от степени участия их в восприятии ветровой нагрузки. Этим удалось снизить расход стали. Однако недостатком рамно-связевого каркаса оказалось возникновение значительных перекосов в панелях, примыкающих к связевым плоскостям, вследствие большой разницы в жесткости связевых стенок и рам. По д анной схеме были запрое ктированы каркасы гостиницы на Комсомольской площади, административного здания у Красных Ворот, а также центральной высотной части МГУ (зона А).
О гостинице на Комсомольской площади необходимо сказать более подробно. В ее армокаркасе (относительно каркасов других высотных зданий), по некоторым данным, был допущен серьезный перерасход металла. Указывалось, что он достиг 39 кг на 1 м3 здания, и это на первый взгляд кажется странным, потому что каркасы других зданий были более легкими в среднем на треть. При расчетах инженеры якобы в крайне малой степени учли совместную работу стали и бетона. Если бы работа бетона была учтена полностью, то расход металла снизился бы до 23,5 кг на 1 м 3. Имело ли место такое недоверие и что могло стать его причиной?
Гостиница «Ленинградская» является единственной высоткой, для которой было подготовлено искусственное основание из вибронабивных свай, забитых в плывун на месте русла древней реки, ушедшей позже под землю. Наличие реки под высоткой потребовало устройства более мощного коробчатого фундамента, жесткость которого была увеличена для исключения возможности неравномерной осадки опор. Более мощный фундамент, в свою очередь, вызвал необходимость усилить конструктивную часть всего здания, с тем чтобы сделать его работу похожей на работу штампа (штампом условно называют бесконечно жесткую несгибаемую конструкцию). Вес сооружения уравнивался с несущей способностью грунта, что обеспечило его максимальную устойчивость, и при относительно небольших размерах здание гостиницы действительно оказалось достаточно тяжелым.
В основе идеи решения, принятого Л.М. Поляковым и А.Б. Борецким, лежал исторический пример создания искусственного основания под Исаакиевским собором, о котором не мог не знать ленинградец Л.М. Поляков. Во времена Александра I железобетонных свай еще не было, и в болотистый грунт забивали сосновые бревна. Спроектировать гостиницу в сложных геологических условиях не случайно было поручено московскому Гидропроекту, должность главного архитектора в котором занимал именно Л.М. Поляков. Столь смелое и оправданное решение не получило должной оценки по конъюнктурным соображениям пресловутой экономии, а после 1954 года и вовсе обернулось неприятностями для своих авторов. С высокой трибуны Второго съезда архитекторов их коллеги обращались к партии и правительству с раскаянием и утверждали, что вовсе не они виноваты в допускавшихся при Сталине архитектурных излишествах, а виноват именно архитектор и инженер Л.М. Поляков со своей высотной гостиницей и помпезными шлюзами Волго-Донского канала.
Плоская связевая система в виде железобетонных стенок была применена в здании на площади Восстания. Снижение жесткости плоских стенок повлекло увеличение их толщины, ведущее к значительному расходу конструктивных материалов. Большая разница в продольных деформациях связевых и соседних с ними несвязевых колонн влекла возможность существенных перекосов панелей и депланации перекрытий. Для четкого разделения работы элементов на ветровую и вертикальную нагрузки потребовалось большое количество связевых стенок, сильно затруднявших планировку здания и борьбу с температурными деформациями. Бетонирование стенок-связей, насыщенных арматурой и с большим количеством проемов, было трудоемким, хотя применение связевого каркаса позволило получить экономию стали. К сожалению, сравнительные подсчеты, приведенные в литературе, следует рассматривать как ориентировочные; расхождение их результатов в части определения трудоемкости и экономии показывает относительную недостоверность методик, имевшихся в распоряжении конструкторов
[170].
Качественно новой формой каркаса явился каркас с пространственной системой связей, впервые примененный в здании на Котельнической набережной, в здании Дворца науки и культуры в Варшаве и предложенный в проектном решении здания в Зарядье. Пространственная система связей в виде складчатой оболочки, состоящей из железобетонных стенок, обладала жесткостью, во много раз превышающей жесткость других систем каркасов при минимальном расходе стали. Проведенные сопоставления в пределах одного и того же планировочного решения показали, что при применении каркаса с пространственной системой связей расход стали сокращался на 33 % в сравнении с каркасом рамной системы. Благодаря высокой изгибающей жесткости связевой оболочки резко снизились значения перекосов и депланации перекрытий в панелях, примыкающих к связям
[171].
Высокая экономичность каркаса с пространственной системой осуществлялась с соблюдением ведущего требования рациональной компоновки – принципа концентрации материала: четкое расчленение работы каркаса на ветровую и вертикальную нагрузку и сосредоточение всей ветровой нагрузки на системе пространственных связей привело к большой концентрации материала в связях. Благодаря работе узлов, ригелей и колонн только на вертикальную нагрузку было достигнуто значительное упрощение и облегчение всех элементов каркаса, что открывало широкие возможности для унификации и стандартизации. Причем в пространственно-связевом каркасе вопрос повышения жесткости и экономии был решен не изолированно, а во взаимосвязи с задачами упрощения конструктивных форм, уменьшения трудоемкости изготовления и монтажа конструкций.
Схема пространственной железобетонной конструкции ветровых связей. Первый вариант (слева) и второй вариант (справа)
