Дом на песке или строители небоскребов-3
О главной из причин, позволившей строить небоскребы - изобретенном и ставшем доступным в конце XIX века стальном каркасе - я уже писал. Однако, этого изобретения для постройки высотных зданий не везде было достаточно, поскольку иногда приходится строить дома на песке.
Многие считают, что Нью-Йорк стоит на скале. Утверждение по сути верное, но - остров Манхэттен в верхней своей части состоит из морских наносных пород, толщина которых колеблется от 15 до 40 метров, и только под ними уже находится скальное основание, способное удержать вес небоскреба.
Первые высотки пытались строить на деревянных сваях. Но мало того, что сваи гнили, мест, в которых сваи могли достигнуть скалы и передать на нее нагрузку было достаточно мало, да и находились эти места не всегда там, где дом окупился бы. Сплошные, несоставные стальные сваи большой длины не умели еще изготовлять, а скреплять их в продольном направлении не умели. Вычерпывание всей песчаной массы в основании здания, даже с огораживанием котлована по периметру в условиях плотной застройки невозможно - любая протечка может привести к обрушению соседних зданий.
Проблема была решена достаточно просто, изящно, и с некоторыми дополнениями работает в сложных условиях до сих пор. Её решение предложил инженер-мостовик Чарльз Сойсмит.
Вот эта штука на снимке слева называется опускной колодец. Внутри - или пара рабочих с отбойными молотками, или небольшой экскаватор. Порода вынимается с дна колодца деррик-краном, колодец под собственным весом, а также под весом специальных грузов, расположенных на его верхней части опускается, сверху надстраивается еще одно бетонное кольцо - и так, пока этот «вертикальный тоннель» не упрется в скалу. Затем экскаватор (и рабочие) извлекаются, и труба заполняется бетоном. Десяток подобных труб способны удержать небоскреб.
На снимке котлован высотного здания в момент обустройства опорных колодцев (прямоугольные ямы). Деррик-кран в центре площадки предназначен для извлечения грунта
А вот здесь уже опускные колодцы готовы, и первые стальные балки, на которые будет опираться небоскреб, установлены. Можно начинать работать клепальщикам и крановщикам.
В местах с глинистыми грунтами (таких как в Чикаго или в Москва)проблемы устройства фундамента решаются гораздо проще . Поскольку глина - более плотный, чем песок, материал, то в этом случае фундаментом может служить монолитная бетонная плита, «плавающая» в грунте. Замечательным примером расчета подобного рода фундамента была постройка высотного здания на Красных Воротах в Москве.
При проведении разведки грунта перед строительством этого здания выяснилось, что часть будущего котлована занимает плывун - насыщенный водой песчаный горизонт. Схема борьбы с плывунами была, в общем, известна и уже использовалась - в мягкий песок забивались полые трубы, по которым прогонялся жидкий хладагент, замораживающий содержащуюся в песке воду (на фото справа). Однако замораживание воды, как известно, приводит к увеличению её объёма, и в последующем, после оттаивания фундамент просел бы. Ничего страшного не произошло бы при равномерном оттаивании, но плывун занимал лишь часть котлована, а не поддающаяся заморозке глина - другую часть. Было принято решение каркас здания возводить с учетом будущей осадки части котлована, т.е., буквально, под наклоном. Требования к расчетам такой конструкции были значительно выше, чем при постройке остальных московских высоток, точность по сравнению с обычной, была выше на два порядка.
После окончания строительства, как видно из рисунков, башня наклонилась таки в другую сторону, но значительно меньше, чем, если бы она строилась вертикально с самого начала.
Начало: клепальщики
Продолжение: крановые бригады