Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Общественные здания и развитие большепролетных металлических конструкций
1.1 Отечественные достижения в области металлических конструкций – научный и инженерный прорыв В.Г. Шухова 14
1.2 Особенности и характеристики металла, применяемого в строительстве 18
1.3 История развития зарубежных большепролетных металлических конструкций .22
1.3.1 Исторические типы общественных зданий с металлическими конструкциями 22
1.3.1.1 Крытые рынки – новая типология зданий крупного города. 29
1.3.1.2 Большепролетные металлические конструкции в архитектуре вокзалов 30
1.3.1.3 Железный каркас как конструктивная основа зданий магазинов 31
1.3.1.4 Выставочные здания, как двигатель развития большепролетных металлических несущих систем 33
1.3.2 Современные большепролетные металлические конструкции и новые общественные функции .36
1.3.2.1 Большепролетные металлические конструкции в архитектуре транспортных объектов 38
1.3.2.2 Особенности объемно-планировочных и конструктивных решений спортивных объектов 42
1.3.2.3 Использование большепролетных металлических конструкций в архитектуре выставочных зданий - музеев 44
1.4 Типологии общественных зданий с большепролетными металлическими конструкциями .46
1.5 Основные выводы по первой главе .53
Глава II. Формообразующие принципы большепролетных пространственных металлических конструкций общественных зданий и сооружений
2.1 Анализ использования инженерных идей Шухова в отечественной и зарубежной архитектуре XX – XXI вв .54
2.2 Архитектурный анализ общественных зданий по выбранным критериям 67
2.2.1 Обоснование критериев 67
2.2.2 Особенности внутренней функциональной структуры формоподчиненного, формодополняющего, формообразующего типов общественных зданий 69
2.2.3 Фасадное и интерьерное решения зданий типологии по объемно-пространственного принципу .78
2.2.4 Влияние градостроительной ситуации на формоподчиненный, формодополняющий и формообразующий типы общественных зданий 84
2.2.5 Особенности микроклимата в формоподчиненном, формодополняющем и формообразующем типах зданий 91
2.3 Анализ отечественного опыта проектирования большепролетных металлических конструкций на примере олимпийский сооружений в Москве 97
2.4 Основные выводы по второй главе .106
Глава III. Использование принципов формирования большепролетных металлических конструкций В.Г. Шухова в архитектуре общественных зданий и сооружений
3.1 Выявление потенциала инженерных идей Шухова для общественных зданий и сооружений 108
3.2 Рекомендации по применению большепролетных металлических конструкций в общественных зданиях 109
3.2.1 Большепролетные металлические конструкции в объемно пространственном решении формоподчиненного типа 110
3.2.2 Особенности проектирования общественных зданий и сооружений формодополняющего типа 113
3.2.3 Объемно-пространственное решение формообразующего типа общественных зданий и сооружений 115
3.3 Использование потенциала архитектурной и пластической выразительности конструкции в интерьере общественных зданий и сооружений 118
3.4 Продолжение инженерных идей В. Г. Шухова в современной архитектуре ..125
3.5 Основные выводы по третьей главе 130
Основные результаты и выводы исследования 132
Заключение .138
Перспективы дальнейшей разработки темы .139
Основные публикации автора по теме диссертации 139
Список литературы .142
Приложение. Иллюстративный материал .158
- Особенности и характеристики металла, применяемого в строительстве
- Анализ использования инженерных идей Шухова в отечественной и зарубежной архитектуре XX – XXI вв
- Особенности микроклимата в формоподчиненном, формодополняющем и формообразующем типах зданий
- Продолжение инженерных идей В. Г. Шухова в современной архитектуре
Особенности и характеристики металла, применяемого в строительстве
Прежде чем приступить к анализу формообразующей роли металлических большепролетных конструкций в архитектуре общественных зданий, хотелось бы разобраться – что такое металл, понять его характеристики и возможности, какими техническими преимуществами он обладает.
К металлам относится группа химических элементов, материалы из которых отличаются твердостью, пластичностью (ковкостью), хорошей электро- и теплопроводностью, непрозрачностью и характерным блеском. Строительные материалы и изделия из металлов, одни из важнейших в современной архитектуре, применяются как конструкционные, конструкционно-отделочные и отделочные, обеспечивая высокие прочность и надежность конструкций, в том числе большепролетных и высотных.
Металлы, применяемые в строительстве, разделяют на две основные группы: черные и цветные. Черные — сплав железа с углеродом — чугун и сталь. Цветные металлы — алюминий, медь, цинк, свинец, олово, никель, титан, вольфрам, ванадий.
Сталь, применяемая в металлических конструкциях, производится тремя способами: в мартеновских печах, конвертерах с поддувкой кислородом сверху и в электрических плавильных печах. Наиболее распространенным способом является конвертереный, так как такое производство, благодаря развитию современных технологий, считается наиболее простым и дешевым. Стали мартеновского и кислородно-конвертерного производства по своему качеству и механическим свойствам практически одинаковы [12, c. 143].
Основу стали составляет феррит7. Феррит имеет малую прочность и очень пластичен, поэтому в чистом виде в строительных конструкциях не применяется. Прочность его повышают добавками углерода (малоуглеродистые стали обычной прочности легированием марганцем, кремнием, ванадием, хромом и другими элементами (низколегированные стали повышенной прочности); легированием и термическим упрочнением (стали высокой прочности)8.
Зерна феррита и перлита (другая составляющая железоуглеродистых сплавов) в зависимости от числа очагов кристаллизации получаются различной величины. Величина зерен оказывает существенное влияние на механические свойства стали и ее качество (чем мельче зерна, тем выше качество стали), также как технология ее прокатки и термическая обработка9.
Качество стали, применяемой при изготовлении металлических конструкций, определяется10:
- механическими свойствами: сопротивлением статическим воздействиям (временным сопротивлением и пределом текучести при растяжении); сопротивлением динамическим воздействиям и хрупкому разрушению (ударной вязкостью при различных температурах); показателями пластичности (относительным удлинением); сопротивлением расслоению (изгибом в холодном состоянии). Значения этих показателей устанавливаются государственными стандартами. Кроме того, качество стали определяется сопротивлением многократному нагружению (усталостью);
- свариваемостью, которая гарантируется соответствующим химическим составом стали и технологией ее производства;
- коррозионной стойкостью. По своим механическим свойствам стали делятся на три группы:
- обычной прочности (малоуглеродистые);
- повышенной прочности;
- высокой прочности. Для каждого отдельно взятого инженерно-архитектурного решения производится тщательный подбор определенного вида стали. Выбор марки стали для строительных конструкций зависит от следующих параметров, которые влияют на работу материала11:
- температуры среды, в которой монтируется и эксплуатируется конструкция; этот фактор учитывает повышенную опасность хрупкого разрушения при пониженных температурах;
- характера нагружения, определяющего особенность работы материала и конструкций при динамической, вибрационной и переменной нагрузках;
- вида напряженного состояния (одноосное сжатие или растяжение, плоское или объемное напряженное состояние) и уровня возникающих напряжений (сильно или слабо нагруженные элементы);
- способа соединения элементов, определяющего уровень собственных напряжений, степень концентрации напряжений и свойства материала в зоне соединения;
В соответствии со строительными нормами, в зависимости от условий работы материала все виды металлических конструкций разделены на четыре группы12.
К первой группе отнесены сварные конструкции, работающие в особо тяжелых условиях или подвергающиеся непосредственному воздействию динамических, вибрационных или подвижных нагрузок (например, подкрановые балки, балки рабочих площадок или элементы эстакад, непосредственно воспринимающих нагрузку от подвижных составов, фасонки ферм и т.д.). Напряженное состояние таких конструкций характеризуется высоким уровнем и большой частотой загружения. Конструкции первой группы работают в наиболее сложных условиях, способствующих возможности их хрупкого или усталостного разрушения, поэтому к свойствам сталей для этих конструкций предъявляются наиболее высокие требования.
Ко второй группе относятся сварные конструкции, работающие на статическую нагрузку при воздействии одноосного и однозначного двухосного поля растягивающих напряжений (например, фермы, ригели рам, балки перекрытий и покрытий и другие растянутые, растянуто - изгибаемые и изгибаемые элементы), а также конструкции первой группы при отсутствии сварных соединений. Вероятность усталостного разрушения здесь меньше, чем для конструкций первой группы.
К третьей группе отнесены сварные конструкции, работающие при преимущественном воздействии сжимающих напряжений (например, колонны, стойки, опоры, другие сжатые и сжато - изгибаемые элементы), а также конструкции второй группы при отсутствии сварных соединений.
В четвертую группу включены вспомогательные конструкции и элементы (связи, элементы фахверка, лестницы, ограждения и т.п.), а также конструкции третьей группы при отсутствии сварных соединений.
Если для конструкций третьей и четвертой групп достаточно ограничиться требованиями к прочности при статических нагрузках, то для конструкций первой и второй групп важным является оценка сопротивления стали динамическим воздействиям и хрупкому разрушению.
Окончательный выбор марки стали в пределах каждой группы следует выполнять на основании сравнения технико-экономических показателей (расхода стали и стоимости конструкций), а также с учетом заказа металла и технологических возможностей завода-изготовителя. В составных конструкциях (например, составных балках, фермах и т. п.) экономически целесообразно применение двух марок стали - более высокой прочности для сильно нагруженных элементов (пояса ферм, балок) и меньшей прочности для слабо нагруженных элементов (решетка ферм, стенки балок).
Анализ использования инженерных идей Шухова в отечественной и зарубежной архитектуре XX – XXI вв
Одна из тенденций современной архитектуры – широкое использование большепролетных металлических конструкций. Значительный вклад в их разработку, еще более 100 лет назад, внес Владимир Григорьевич Шухов - его открытия признаны на мировом уровне, а современные крупные архитекторы31 используют в своем проектировании его архитектурно-инженерные решения. Однако в отечественной практике поиск решений, опирающихся на разработки В. Г. Шухова, практически отсутствует [см. табл. 9]. Сегодня его конструктивные концепции (которые он применял впервые в мире в конце XIX - начале XX вв.) становятся особенно актуальными благодаря своей высокой экономичности, надежности, архитектурной выразительности.
Стоит отметить, что использование отечественного опыта проектирования большепролетных металлических оболочек, помимо опыта современной зарубежной архитектуры, обладает большим потенциалом. Отечественная архитектура располагает огромным и важнейшим наследием инженера В. Г. Шухова, на принципах которой фактически строится современная архитектура большепролетных металлических конструкций. Сетчатая оболочка, как и объем гиперболоида вращения отличают пространственная жесткость и визуальная легкость, висячее покрытие позволяет перекрыть большой пролет с минимальными затратами конструкционных материалов.
Каждая из заводских конструкций системы Шухова решала определенные задачи. Конструкция гиперболоида стала водонапорной башней, способной нести огромные по весу резервуары с водой, и притом собиралась из прямолинейных элементов. Более того, сетчатая конструкция испытывала минимальные ветровые нагрузки. Оболочка двоякой кривизны цеха металлургического завода в Выксе (1898 г., Нижегородская обл.) безопорно перекрыла пролет в 38 м, сделав возможным установку листопрокатного оборудования. Однако пространственная сетчатая оболочка появилась не просто так. Развивая свою конструктивную схему арочных сетчатых покрытий, которые являются системами одинарной кривизны, Шухов решил «изогнуть» линию продольных опор перекрестных арок. Такое «вспарушивание» опорной линии задало системе вторую кривизну и придало ей дополнительную пространственную жесткость, не нарушая конструктивных преимуществ, характерных цилиндрическим сетчатым покрытиям. В конструкции листопрокатного цеха опорами для оболочки стали верхние пояса сквозных трехшарнирных арок. Нижний пояс арок также имеет криволинейное очертание и, таким образом, не только экстерьер, но и интерьер цеха отличают плавные криволинейные очертания. Выбранное Шуховым объемно-пространственное и конструктивное решение максимально эффективно использует особенности «вспарушенного» цилиндра, так как перекрестные арки включаются в пространственную работу системы, и любая направленная нагрузка встречает сетку из арок, равномерно воспринимающую эту нагрузку. Оболочка двоякой кривизны стала следствием развития свода-оболочки и сохранила все преимущества, свойственные системам с большим количеством однотипных элементов. Перекрестное расположение арок делает ненужным устройство связей жесткости и в то же время позволяет уменьшить сечение арок, так как каждая из них, будучи расположенной в оболочке-сетке, работает эффективно. Таким образом, Шухову впервые в мире удалось создать сетчатую оболочку двоякой кривизны с прямоугольным планом, которое скомпоновано из однотипных элементов, что существенно облегчает монтаж несущей системы [56, c. 107]. Сетчатая оболочка обеспечила экономию металла практически на 40% в сравнении с классической стоечно-балочной системой, а также не требовала устройства сплошных лесов.
Оболочки системы Шухова, помимо своей экономичности и эффективного использования металла, оказались эффектными с точки зрения архитектурного формообразования, что, видимо, определило их применение в качестве выставочных павильонов на XVI Всероссийской художественно-промышленной выставки 1896 г.
Одним из главных «событий» выставки стало перекрытие павильона Строительного и инженерного отделов. Вместо обычных для конца ХХ в. ферм, прогонов павильон был покрыт легкой сеткой, поддерживающей листовое железо кровли, с вырезами для световых фонарей. Сетка, образованная двумя перекрещивающимися системами металлических стержней, скомпонована так, что вписывается в поверхность, близкую к поверхности однополостного гиперболоида вращения. Основная вертикальная несущая система павильона была решена в виде двух концентрических цилиндров разного диаметра. Внутренний цилиндр, с большей высотой, образован 16-ю решетчатыми колоннами квадратного сечения, которые поддерживают купол с подвесным потолком. Опорное кольцо этого купола располагается на пространственных капителях колонн и связывает их сверху. Пространственная устойчивость внутреннего цилиндра обеспечивается крестовыми связями, расположенными ниже капителей между каждой парой смежных колонн. При этом, связи жесткости, как и сетчатые колонны, которые являются необходимым элементом каркасного несущего остова, не нарушают общего впечатления легкости конструкций. Таким образом, в центре круглого павильона создан внутренний каркас, к которому подвешивается легкая пространственная металлическая сетка, которая с другого своего конца опускается к верхней жесткой кольцевой связи обвязке второго, внешнего цилиндра, образованного колоннами меньшей высоты. Обвязка воспринимает горизонтальные усилия от висячего покрытия. Внешний диаметр павильона – 68 м, внутренний – 25 м, высота наружных стен (внешнего цилиндра) – 6,4 м, высота колонн внутреннего цилиндра – 15 м32.
Благодаря четкой схеме подвесного покрытия с большим числом одинаковых элементов и простым узловым элементам, навешивание профилей, образующих металлическую несущую сетку между внутренним и внешним цилиндрами, потребовало всего около 10 дней.
Аналогично, при помощи висячего покрытия были покрыты два прямоугольных в плане здания Строительного и инженерного отделов и эллиптическое в плане здание Фабрично-заводского отдела. В отличие от конструкции круглого здания, в павильонах Строительного и инженерного отделов, вместо нескольких расположенных правильным многоугольником центральных колонн установлен один ряд колонн – по продольной оси зданий. Сверху эти колонны соединены продольной сквозной фермой. Крайние колонны ряда притянуты к углам зданий наклонными тягами, идущими по линиям пересечения торцевых и продольных поверхностей покрытия. Благодаря такой схеме затяжек, колонны центрального ряда работают только на восприятие вертикальной нагрузки. Кровля в этих павильонах выступают за контур наружных стен и образуют навес, который поддерживается наклонными сжатыми колоннами-подкосами. Эти колонны упираются под углом в фундамент наружных стен и передают на него распор от висячего покрытия.
Также, висячее покрытие было применено Шуховым в конструкции павильона Фабрично-заводского отдела. Здесь внутренних опор еще меньше, чем в рассмотренных выше павильонах – две. Две сетчатые пространственные колонны квадратного сечения, расположены в середине здания, сверху они соединялись висячей пространственной конструкцией, составленной из двух ферм. Именно к этой ферме подвешивался верхний край висячей оболочки [56, c. 87].
Выставочные павильоны, несомненно, стали архитектурным открытием Нижегородской выставки, однако самой первой постройкой, в которой Шухов в 1894 г. применил висячее покрытие, был сборочный цех Московского котельного завода (позднее – Парострой). Конструкция цеха очень похожа на павильон Строительного и инженерного отделов - два концентрических цилиндра разного диаметра и различной высоты, соединенные покрытием [6, с. 98]. Внутренний цилиндр так же образован опорным контуром и сетчатыми колоннами, на которые он опирается. Главным отличием цеха от павильона является внешний опорный контур. В цехе Шухов применил кирпичную стену с регулярно расположенными окнами, в павильоне – колонны, что показывает желание автора адаптировать висячую оболочку под выставочную функцию, впустить в интерьер больше света, подчеркнуть легкость покрытия.
АНАЛИЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОДНОПОЛОСТНОГО ГИПЕРБОЛОИДА ВРАЩЕНИЯ В современной архитектурной практике в чистом виде практически не используется форма однополостного гиперболоида вращения. Тем не менее, сразу после демонстрации водонапорной башни на Нижегородской выставке, она нашла широкое применение в строительстве.
При проектировании ажурных башен в целях полного использования прочности материала Шухов задался целью отыскать схему решетки по функциям восприятия усилий, поскольку направляющие гиперболоидной конструкции работают на одноосные напряжения при почти одинаковой величине напряжения материала во всех ее точках.
Особенности микроклимата в формоподчиненном, формодополняющем и формообразующем типах зданий
Микроклимат в общественных зданиях формируют большое количество различных элементов здания. В первую очередь, для достижения требуемых показателей микроклимата, на стадии анализа, архитекторы обычно учитывают климатические особенности строительной площадки. Географическая широта, направление и сила ветра, световой режим, количество и характер осадков - все эти показатели, учитывающиеся при выборе объемно-планировочного решения, являются важнейшими при моделировании микроклимата в будущем здании. К примеру, средства солнцезащиты могут оказывать существенное влияние на архитектурное решение проекта. Они могут быть архитектурно-планировочными, конструктивными и техническими [3, c. 94]. К первым относятся такие средства, как озеленение и обводнение территорий, малые архитектурные формы, так и рациональная ориентация по сторонам горизонтам. К конструктивным солнце защитным средствам можно отнести разнообразные варианты решения крыши, такие как шеды, складки, устройство световых шахт, вертикальных и горизонтальных жалюзей или ставен. Технические средства для поддержания требуемого теплового микроклимата здания включают в себя устройства по кондиционированию и нагрева воздуха, водоразбрызгивающие установки, водоналивные крыши. Однако следует иметь в виду, даже самые эффективные и современные технические установки не смогут поддерживать условия заданного микроклимата в здании, если объемное и архитектурно-планировочные решения здания не учитывают природных и географических особенностей территории. Средства солнцезащиты и поддержания комфортного микроклимата в здании должны работать совместно, комплексно, в противном случае могут возникать «перекосы» в их работе, когда, к примеру, нагрузка на систему кондционирования или нагрева воздуха сильно повышается в результате неоправданно больших световых проемах или недостаточно глубоких помещений.
Вопрос микроклимата требует к себе повышенного внимания при проектировании крупных зальных помещений. В определенных типологиях общественных зданий, к примеру, в зданиях аэровокзалов, архитектор стремится устроить различного вида световые проемы в конструкции крыши, или сделать её практически «прозрачной». В данном случае перед архитектором стоит задача обойтись с потолком максимально аккуратно, так как внимание зрителя отчасти концентрируется на потолке благодаря устройству световых проемов.
В результате проведенного анализа примеров архитектуры общественных зданий были выявлены основные схемы устройства инженерных систем поддержания микроклимата. К примеру, широко используется такая схема расположения инженерного оборудования связанного с вентиляцией, при которой данные устройства располагаются под потолком или, что чаще, скрываются в подвесной конструкции потолка. Стоит отметить, что при такой схеме практически никогда не устраиваются световые проемы в крыше, так как подобные инженерные коммуникации требуют существенного пространства для монтажа и расположения. Однако в зале таможенного контроля Терминала D аэропорта Шереметьево (Химки, Россия, 2009 г.) реализована попытка совмещения световых проемов в покрытии и устройства коммуникаций под потолком – зал покрыт стеклянным куполом, который позволяет дневному свету проникать в интерьер, а вентиляционные каналы (круглые металлические трубы) с диффузорами располагаются прямо вдоль несущих металлических конструкций купола, расположенных радиально. Очевидно, что в данной ситуации множественные элементы инженерных коммуникаций оказываются на виду у зрителя и негативно сказываются на общем впечатлении от помещения. В случае устройства светопрозрачных элементов в конструкции крыши логичным кажется использование другой схемы расположения элементов вентиляции и кондиционирования воздуха – на полу. В этом случае, диффузоры притока воздуха и каналы его удаления трансформируются в своеобразные «колонны», расположенные в интерьере помещения. Подобные конструкции могут иметь самую разнообразную форму и восприниматься как самостоятельные малые архитектурные формы, как к примеру в здании Терминала 3 аэропорта Шэньчжэнь (Китай, 2013 г.), спроектированного архитектурной мастерской Массимилиано Фуксаса. Подобное решение может показаться не столь эффективным по сравнению с расположением вентиляционных каналов под потолком, так как фактически напольные диффузоры съедают площадь помещения. Однако, в результате проведенного анализа общественных зданий, был найден крайне оригинальный способ расположения воздуховодов.
К сожалению, не по всем описанным ниже примерам архитектуры удалось найти информацию по состоянию микроклимата, по объемно-пространственным решениям в которые органично вписываются необходимые инженерные коммуникации. Тем не менее, исследование придает этому параметру весомое значение.
Стоит отметить, что все три типа общественных зданий классификации по объемно-пространственному типу используют схожие решения для контроля микроклимата, тем не менее, для каждого из них можно выделить некоторые особенности.
АНАЛИЗ МИКРОКЛИМАТА ФОРМОПОДЧИНЕННОГО ТИПА В общественных зданиях формоподчиненного типа, как и в случае с формодополняющим и формообразующим типами, как правило, активно используются большие по площади светопрозрачные элементы, что в свою очередь, создает определенные трудности для поддержания комфортного микроклимата в помещении.
В здании олимпийского велотрека в Лондоне (Англия, 2011 г.) световые фонари в покрытии фактически представляют собой ленточное остекление которое расположено на крыше. Восемь световых ленточных проемов с регулярным шагом проходят практически через все покрытие, дополнительно освещая как трибуны, так и сам велотрек. Подобное решение не только позволяет дневному свету проникать внутрь помещения, но и визуально облегчает висячую оболочку. Стоит отметить, что инженерные системы, отвечающие за вентиляцию, располагаются не с нижней стороны покрытия, но непосредственно в подтрибунном пространстве, что помимо подачи свежего воздуха непосредственно потребителям, визуально и констурктивно не утяжеляет оболочку. Выброс отработанного воздуха происходит в верхней части здания, непосредственно под горизонтальным опорным контуром. На фасадах, по всему периметру здания находятся вентиляционные решетки, органично вписанные в образ велотрека.
Еще одним, довольно распространенным решениям является расположение воздуховодов внутри несущих конструкций сооружения – этот прием крайне эффективен с разных точек зрения. Так, в аэропорту Стансэд (Лондон, 1991 г.), несущие конструкции крыши – колонны, выполняют не только функцию передачи нагрузки от покрытия на фундамент – внутри каждой такой колонны расположено по 4 воздуховода, по которым осуществляется как доставка свежего воздуха во внутренние помещения, так и удаление отработанного40. Более того, на колоннах установлены светильники общего освещения. Подобное решение потребовало от команды проектировщиков тщательной проработки, однако освободило потолок и крышу от обычно располагающихся там инженерных коммуникаций. В результате такого нестандартного решения вопроса расположения коммуникаций зритель получил возможность беспрепятственно воспринимать интерьер аэропорта. Покрытие здания терминала также оборудовано световыми фонарями верхнего света, к которым подвешены отражатели естественного освещения, и белым потолочным панелям. Каждый «купол», из которых составлено покрытие, имеет четыре треугольных фонаря, общая площадь которых составляет 11 кв. м, или 3% всей площади крыши. Они наполняют глубокое пространство терминала энергосберегающим дневным светом и позволяют ориентировать свет неба и солнца. Треугольные металлические панели, подвешенные на проволоках под фонарями верхнего света, отражают дневной свет на прилегающую часть потолка, представляющего собой мембрану белого цвета, мягко рассеивая его. Ночью происходит обратный эффект. Панели отражают свет вниз от мощных направленных вверх светильников в стволах «деревьев» и частично скрывают темные фонари верхнего света.
Продолжение инженерных идей В. Г. Шухова в современной архитектуре
Вопрос сохранения памятников инженерного искусства В. Г. Шухова стоит сегодня очень остро. Диссертационное показало, что Шухов, будучи инженером, создал такие постройки, которые послужили основой для развития современной архитектуре в металле. Его конструкции, созданные математической формулой воплощают принцип высокой прочности конструкции при минимальных затратах на материал. Его конструкции – это учебник для настоящего и будущего поколения, это исток таких несущих систем как сетчатая оболочка, висячие покрытие. К сожалению, не всегда его, уже немногочисленным постройкам отдается должное внимание, и не только у нас в стране [см. табл. 11].
В Беларуси (Республика Беларусь), на железнодорожной станции Пуховичи, в Марьиной горке, в феврале 2013 г. была снесена водонапорная башня46. Согласно информации от администрации, на ее месте может появится фонтан. Однако, две другие оставшиеся в Беларуси башни конструкции Шухова (в г. Борисов, в дер. Звенячи – ж/д станция Коханово), включены в Государственный список памятников истории и культуры, что гарантирует их сохранность. В Украине до сих пор не удается точно узнать о судьбе некоторых водонапорных башен – в с. Шостка (Сумская обл.), в г. Часов Яр (Донецкая обл.). Остается не до конца известным, сколько башен было построено на железных дорогах Туркмении, однако можно сказать точно, что как минимум одна башня, сооруженная для обслуживания небольшого города Джебел, до сих пор существует и используется по назначению – как водонапорная.
В России к сохранившимся постройкам Шухова далеко не всегда относятся с уважением. Так, в 2004 г. была осуществлена реконструкция (правильнее сказать уничтожение) дебаркадера Киевского вокзала, спроектированного по проекту В. Г. Шухова. В Европе подобные конструкции не уничтожают, но модернизируют их в соответствии с современными потребностями вокзала (например, ж/д вокзал в Зальцбурге, Центральный ж/д вокзал в Амстердаме, Центральный ж/д вокзал в Праге).
В январе 2010 г. на Лысьвенском металлургическом комбинате в Пермском крае были отправлены на металлолом конструкции мартеновского цеха системы В. Г. Шухова – трехшарнирные рамы – не сохранилось ни одного фрагмента. Не было сделано даже фотографий отправляемых на переплавку конструкций.
Натурные обследования конструкций Шухова в 2009 г. на Выксунском металлургическом комбинате в Нижегородской области выявили их аварийное состояние, сохраняющееся и сейчас. Что и говорить, первая в мире оболочка двоякой кривизны – некогда листопрокатный цех, находится в плачевном состоянии – никакого ухода за постройкой не производится, кровли нет, шарниры заржавели. Шарнир, покрытый ржавчиной, уже не шарнир. Значит, конструкция не работает так, как она задумана Шуховым, значит, обрушения покрытия уникальной постройки можно ждать каждый день.
В аналогичном критическом состоянии находится Шаболовская башня в Москве. Процесс ее реставрации уже начался – верхние секции демонтировали для их восстановления на земле, а внутрь башни установлены поддерживающие стойки, необходимые для реставрации нижних секций на месте. Не смотря на, казалось бы, продуманный проект, реставрация происходит очень медленно, а место, куда были перевезены верхние секции башни не афишируется.
Однако не всегда к постройкам Шухова относятся подобным образом. К примеру, Аджигольские маяки на Украине (1911 г. постройки) до сих пор функционируют и находятся в прекрасном состоянии, выполняя свою функцию.
Водонапорная башня на станции Вологда была недавно отреставрирована и исправно снабжает водой локомотивное депо47. В Краснодаре одна из башен, казалось бы, очень мешала строительству торгового центра, однако инвестор, не смотря на то, что у башни отсутствует статус памятника, решил сохранить ее, вписав в планировку центра и открыв ее для свободного посещения. Башня в Николиной горе, в Подмосковье, судя по фотографиям, была переоборудована в жилой блок и, возможно, регулярно используется в рамках новой функции.
Забывая достижения прошлого, культура фактически лишает себя дальнейшего развития. Судьба архитектурных объектов, созданных выдающимся российским ученым, инженером, архитектором, не должна никого оставлять равнодушным. И сегодня необходимо приложить максимальные усилия для их сохранения, чтобы будущие поколения имели возможность ознакомиться с творческим наследием Шухова не только по теоретическим трудам и архивным документам, но и по реальным сооружениям, представляющими историческую и культурную ценность.
ВЫЯВЛЕНИЕ НОВЫХ ПАМЯТНИКОВ ИНЖЕНЕРНОГО ИСКУССТВА Выявление новых памятников не всегда может происходить через работу в архивах. Так, к примеру, благодаря местным жителям, в 2014 г. были обнаружены 3 башни в Казани, на Пороховом заводе. Руководство завода дало ясно понять, что их совершенно не интересует этот вопрос и едва ли у башен есть шанс не отправиться на металлолом48. Еще одна башня в Татарстане была обнаружена в г. Кукмор, на валяльно-войлочном комбинате. Кстати на этом заводе рабочие знают об уникальности конструкции и очень уважительно относятся к башне, регулярно ее чистят и красят, следят за общим состоянием49.
Благодаря натурным обследованиям в Выксе, практически случайно было выявлено третье сооружение Шухова на территории Выксунского металлургического комбината – цех сушки песка. В 2009 г. А. Пшеницыной, Р. Ковенским и К. Душкевичем было выдвинуто предположение о том, что авторство принадлежит именно Шухову, что позднее было подтверждено в 2016 г. в книге «В. Г. Шухов: нижегородские проекты» [21, с. 165].
За 9 лет погружения в тему конструкций Шухова, автор диссертационного исследования отмечает, что, не смотря на существование, к примеру, Фонда «Шуховская башня», различных групп в социальных сетях, посвященных его творчеству, до сих пор не существует ресурса, который бы содержал в себе актуальную информацию о сохранившихся постройках Шухова и осуществлял мониторинг за их состоянием.
МЕСТО КОНСТРУКЦИЙ В.Г. ШУХОВА В ОБРАЗОВАТЕЛЬНОМ ПРОЦЕССЕ Несущие системы, разработанные Шуховым, едва ли смогут в своем первоначальном виде удовлетворить потребностям современной архитектуры. Однако, будучи переосмысленными, взятыми в качестве первоисточника для поиска будущей архитектурной формы и принципа работы конструкции, несущие системы В. Г. Шухова приобретает большое значение для образовательного процесса. Причем совершенно необязательно начинать знакомство с творчеством Шухова только в институте. Но как тогда объяснить, к примеру, абитуриентам, принцип работы конструкции однополостного гиперболоида вращения Шаболовской башни или что такое оболочка двоякой кривизны? Отличным примером может стать изданная в 2016 г. книга «Что изобрел Шухов» [11]. В издании рассказано об основных достижениях и открытиях Владимира Шухова – от оригинальных изобретений в нефтяной индустрии до строительных конструкций и сетчатых башен. Также книга показывает становление будущего мастера, то, как обычный мальчишка, видевший в самых простых вещах подсказки для своих изобретений, стал гениальным инженером.
В 2013 г., в ознаменование 160-летия дня рождения В. Г. Шухова, на территории филиала Ботанического сада МГУ «Аптекарский огород» проводился конкурс «Наследники Владимира Шухова». Используя принципы конструирования пространственных оболочек и башен, предложенных Шуховым, участники конкурса разрабатывали малые архитектурные формы. Объектами разработок стали спортивные элементы, размещаемые на детских игровых площадках, в том числе, башни, горки, лестницы и т.д.; элементы декоративного оформления и озеленения, в том числе: ограждения цветников, декоративная скульптура, опоры для вьющихся растений и т.д.; элементы благоустройства – укрытия, скамейки. Этот конкурс можно считать отличным примером популяризации наследия В. Г. Шухова и оказания поддержки творческой молодежи.
Не секрет, что изучение истории архитектуры является одним важнейших этапов обучения в архитектурных ВУЗах России. В рамках этой дисциплины студенты знакомятся с опытом проектирования зданий различных функциональных назначений, чтобы знать о достижениях прошлого и использовать их в процессе работы над архитектурным проектом. Здесь хотелось бы привести в пример принцип проектирования, преподаваемый в Дании, в Архитектурной школе Орхуса (К. Душкевич проходил однолетнюю программу обучения в Архитектурной школе Орхуса (Aarhus school of architecture) в 2014-2015 гг.). Студенты, приступая к проектированию нового объекта, начинают вести альбом, сборник, который постоянно обновляется. Ни один хоть немного важный эскиз не должен быть забыт или выброшен – каждая потенциально полезная мысль сохраняется.