Брунеллески вернулся к основам. Кирпичные конструкции обычно выкладывают слоями: слой кирпича, затем слой раствора, снова слой кирпича и т. д. Представьте обычную садовую стену, и принцип будет понятен. А теперь предположим, что стена должна быть наклонной (это маловероятно, конечно, но вы уж потерпите меня немного). Тогда перед нами встает проблема: так как стена наклонная, то чем она выше и тяжелее, тем больше опасность того, что она не выдержит и треснет. Раствор обычно слабее кирпича, так что, скорее всего, разлом произойдет в слое раствора.
Чтобы этого не произошло, Брунеллески попросил каменщиков сделать что-то, чего они никогда раньше не делали. Он велел им положить три кирпича по горизонтали, а затем класть кирпичи по вертикали, как книжные корешки, с каждой стороны горизонтальной группы. Следующим слоем шли три кирпича по горизонтали, а затем кирпичи по вертикали с каждой стороны. Это была очень кропотливая работа: заложить нужно было четыре миллиона кирпичей, и рабочие терпеливо ждали, когда на одном слое высохнет раствор, прежде чем приступать к следующему. Кирпичи складывались в узор «елочкой», который так называется потому, что напоминает расположение ветвей у ели. Как инженер я восхищаюсь этой идеей и ее простотой. Поскольку сплошные слои раствора могли дать слабину, Брунеллески придумал разделять их вертикальными кирпичами, благодаря чему изогнутая стена гораздо крепче.
Укладка кирпичей «елочкой», в которой вертикальные кирпичи усиливают стену
Такой же инновационный метод лег в основу проекта «Осколка». При проектировании его сердцевины команда инженеров, с которой я работала, придумала уникальный способ ее сооружения. Чтобы сэкономить время, мы решили работать сразу в двух направлениях: копать вниз и закладывать фундамент и одновременно строить вверх. Обычно для закладки фундамента выкапывают огромную яму, а ее стены строят из бетона или стали. Сваи – длинные бетонные колонны – забивают на дно ямы. Они будут поддерживать будущее здание. Потом на каждый этаж фундамента заливают бетонные плиты, пока не дойдут до первого этажа. Только после этого можно начинать строить над землей.
Но мы сделали нечто беспрецедентное. Мы попросили установить сваи на первом этаже, а огромные стальные колонны погрузить в сваи. Сначала построили плиту первого этажа с гигантским отверстием. Через это отверстие рабочие получили доступ к почве, а затем землекопы убрали землю, чтобы открыть бетонные сваи со стальными колоннами внутри. Пока они продолжали копать вниз, к открывшимся стальным колоннам присоединили специальное устройство, которое позволило построить бетонную сердцевину.
Пока строилась сердцевина, достроили подвал и фундамент. В какой-то момент двадцать этажей массивной бетонной сердцевины держались на одних только стальных колоннах – фундамента еще не было. Это была постройка на ходулях.
Этот метод, который назвали строительством «сверху вниз», использовали и раньше – для поддержки колонн и перекрытий в небольших постройках. Но его еще не применяли при строительстве сердцевины, не говоря уже о сооружении такого размера. Это была инженерная инновация. Наша способность мыслить за пределами стандартных методов сэкономила время и деньги – мы творчески подошли к решению практической задачи. Сейчас и другие используют нашу идею в своих проектах – как и всегда, усовершенствование существующих методов приводит к инновациям, будь то один из самых известных кафедральных соборов в мире или одно из высочайших зданий в Европе.
Метод строительства «сверху вниз», который использовался при возведении «Осколка» в Лондоне
Во время того посещения стройки «Осколка» в мае 2012 года, когда я поднималась в подъемнике-клетке на 34-й, а затем на 69-й этаж, я не переставала смотреть на стену здания и не отваживалась выглянуть наружу и вниз, но я не переставала размышлять о том, что без лифтов «Осколок» – да и любой небоскреб – попросту не мог бы существовать. Одной из причин, по которым древнеримские инсулы не строили выше десяти этажей, было то, что ходить по лестнице еще выше просто неудобно. Сегодня мы так привыкли к тому, что нужно просто нажать кнопку и мобильная кабинка отвезет нас вверх или вниз на любой этаж башни, что ни на секунду об этом не задумываемся. Но до 1850 года лифты в таком виде, какими мы их знаем, еще не существовали. И хотя мы и начали строить небоскребы вскоре после изобретения лифта, это устройство изначально придумали не для многоэтажных зданий, а для более безопасного перемещения материалов по зданию завода.
Как и Архимед, Элиша Отис обладал неуемным творческим воображением. Он сменил множество профессий – был и плотником, и механиком, и производителем каркасов кроватей, и владельцем фабрики – и изобрел автоматическое поворотное устройство, которое ускорило производство кроватей в четыре раза, новую систему железнодорожного стоп-крана и даже автоматическую печь для выпечки хлеба. В 1852 году его наняли навести порядок на заводе в Йонкерсе в штате Нью-Йорк, и, увидев, сколько усилий нужно для транспортировки материалов с этажа на этаж вручную, он стал думать о том, как можно выполнить эту работу с помощью механики. Методы перемещения людей и материалов с одного этажа на другой существовали веками: например, римские гладиаторы поднимались из ям Колизея на боевую арену на движущейся платформе. Но проблема была в том, что платформа небезопасна: если веревка, которая поднимает и опускает платформу, вдруг оборвется, то платформа упадет на землю и, вероятно, убьет своих пассажиров. Отис задался вопросом, как сделать так, чтобы этого не случилось.
Его идея заключалась в том, чтобы использовать в устройстве лифта рессору: элемент подвески в форме буквы «С», состоящий из уложенных слоями стальных полос, который применяли для лучшей амортизации в повозках и экипажах. Когда на рессору воздействует сила, она становится почти плоской, а когда сила ослабевает, рессора сгибается. Именно это изменение формы под действием силы Отис планировал использовать как преимущество. Первым делом он заменил гладкие рельсы (которые удерживали платформу на месте, когда она ездила вверх и вниз) на зубчатые рельсы. Затем он создал механизм, напоминающий футбольные ворота, с петлей посередине и ножками в основании. К веревке на крышке кабины лифта он приделал рессору, а потом эти ворота. Когда веревка была целой, рессора оставалась плоской, а ворота квадратными. Если веревку перерезали, то рессора сокращалась до формы буквы «С», давила на ворота и деформировала так, что две их ножки упирались в зубчатые рельсы, и лифт застревал.
Рессора решила проблему управления лифтом
Но для того чтобы представить свое изобретение общественности и продемонстрировать его работу, Отису нужна была большая сцена – и он нашел ее на Всемирной выставке 1853 года в Нью-Йорке. Мероприятие называлось «Выставка промышленности всех стран» и было призвано продемонстрировать американскую технологическую мощь и промышленные инновации со всего мира. В просторном выставочном зале Отис соорудил свой лифт с зубчатыми рельсами, рессорами, платформой и подъемным механизмом, а на платформу положил грузы. Когда собрались зрители, он встал на платформу и поднял ее на максимальную высоту. На глазах у посетителей выставки он велел перерезать веревку подъемного механизма, и его помощник взмахнул топором.
