Считается, что современное высотное строительство началось по прозаической причине – из-за нехватки земли в быстро растущих городах. Отчасти это так – например, ограниченность острова Манхэттен действительно заставила нью-йоркских застройщиков «тянуть» корпуса вверх. Но это не объясняет настоящую «гонку за высотой», которая развернулась с конца XX века на вполне свободных территориях, вроде Аравийской пустыни.
На самом деле, ответ прост: люди начали строить небоскребы потому, что научились это делать. Высококачественная сталь, бетон и безопасный лифт – вот истинные творцы высотного бума. В особенности способствовали росту этажности железобетон и развитие технологий работы с ним.
Несмотря на то, что сами по себе бетонные работы стали использовать еще в глубокой древности (например, Великая Китайская стена во многом создана по технологии монолитного строительства), свои удивительные способности бетон проявил наиболее полно именно при создании высоток. Прорывом явилось изобретение металлического каркаса – он и позволил получать сооружения практически любой высоты.
Ускорило «гонку по вертикали» и изобретение съемной многоразовой опалубки. Придумали ее в послевоенной Германии, разрушенной бомбежками. Нужно было быстро и качественно возводить «с нуля» практически всю инфраструктуру.
Ни времени, ни материалов, ни рабочей силы катастрофически не хватало. Поэтому, по легенде, немецкий бизнесмен и инженер Георг Майер-Келлер решил собирать готовые деревянные щиты металлическим крепежом, чтобы оперативно перемещать их от одного объекта к другому. Идея оказалась настолько удачной, что сейчас монолитное строительство любой этажности сложно представить без такой разборной опалубки.
За истекшие десятилетия современные опалубочные системы ушли очень далеко от своего прародителя. Принятая сегодня повсеместно в высотном строительстве щитовая опалубочная система включает в себя каркасные щиты, подпорные элементы и детали крепежа.
Каркасные щиты – основа системы. Они собираются из жесткой металлической рамы (стальной или алюминиевой) и опалубочной плиты, как правило, фанерной. Благодаря конструктивным особенностям сборная опалубка позволяет заливать любые поверхности – вертикальные, горизонтальные, изогнутые, округлые и даже наклонные.
«Во многом, свойства опалубки зависят от прочности и качества материала щита: он должен выдерживать огромные нагрузки – до 8 тонн залитого бетона на м2 – и быть устойчивым к агрессивному термическому и химическому воздействию застывающего бетона. Березовая ламинированная фанера по соотношению «вес-прочность» превосходит даже сталь, а специальное покрытие фенольной пленкой обеспечивает надежную защиту от вредных факторов. Поэтому опалубка из таких щитов с успехом позволяет осуществлять практически любые архитектурные идеи», – говорит Андрей Кобец, менеджер по развитию продукта «СВЕЗА».
Чем выше здание, тем оно прочнее. Но, с другой стороны, строительные материалы должны быть легче. В противном случае небоскреб может просто не выдержать собственного огромного веса.
Поэтому «высотная гонка» потребовала объединенных усилий химиков, металлургов и архитекторов. Например, армирование бетона сталью позволило избежать главного противоречия в применении любых аналогов камня – отсутствия у последнего достаточной прочности на растяжение.
В невысоких строениях это непринципиально, но начиная с 4-5 этажей, для устойчивости конструкции, приходится утолщать стены. В современном строительстве это неприемлемо.
Обойти проблему помогло железо: оно обладает примерно равным бетону коэффициентом температурного расширения (проще говоря, одинаково реагирует на тепло и холод). Таким образом, эластичный металл принимает на себя растягивающее усилие, давая возможность строителям без опаски двигаться ввысь.
Еще больше «продвинула» стройку вверх технология преднапряженного железобетона. Метод состоит в том, что стальная высокопрочная арматура перед укладкой бетонной смеси натягивается специальным устройством.
Когда бетон схватывается, сила предварительного натяжения передаётся застывающему материалу, сжимая его. Таким образом, частично или полностью, устраняются растягивающие напряжения от нагрузки.
«Преднапряжение позволяет существенно снизить вес конструкции и повысить ее прочность, – говорит Денис Портаев, руководитель направления по преднапряжению промышленно-строительного холдинга ГК «ПромСтройКонтракт». – Благодаря этой технологии расстояние между несущими колоннами можно увеличить до 2-х раз, до 20% снизить толщину перекрытий и на 25% уменьшить расход бетона».
Интересно, что одним из первых разработчиков метода (наряду с европейскими компаниями) стал советский ученый Виктор Михайлов.
