Что такое башня шухова
Шуховская башня. История, строительство, архитектор.
Шуховская башня в Москве была построена по проекту выдающегося русского и советского изобретателя, инженера и архитектора Владимира Шухова в 1919–22 гг. Её адрес: ул. Шаболовка, 37, от которого пошло альтернативное название сооружения. Оно известно далеко за пределами России, и является общепризнанным шедевром мирового инженерного искусства.
Шуховская башня в вечерней подсветке
Архитектор Шухов
Автором проекта Шаболовской башни стал уже известный к тому времени изобретатель – Владимир Григорьевич Шухов.
Он родился в 1853 г. в дворянской семье, проживавшей в Курской губернии. Его выдающиеся способности проявились ещё в гимназии, где он предложил собственный способ доказательства теоремы Пифагора. Затем в 1876 г. Шухов с отличием окончил Императорское Московское техучилище (нынешнее МВТУ им. Баумана). Это позволило новоиспечённому инженеру-механику удостоиться годичной стажировки в США. Там, на Всемирной выставке, он познакомился и подружился с американским инженером с русскими корнями Александром Бари.
Конструктор башни Шухов
После возвращения молодой инженер сначала проектировал паровозные депо. По приглашению вернувшегося в Россию Бари, он переезжает в Баку для строительства первого российского трубопровода. Затем по его проектам строятся металлические нефтехранилища и танкеры, а также следующий нефтепровод.
В 1880 г. Бари основал собственную компанию, главным инженером и конструктором в которую был приглашён Шухов. Его следующим изобретением стала запатентованная форсунка для промышленного сжигания мазута. В 1883–84 гг. он публикует статьи с изложением теории оптимального строительства нефтепроводов. Она не потеряла актуальности и на сегодняшний день.
Строительная и архитектурная деятельность Шухова началась в 90-х годах XIX столетия. Он изобрёл уникальные гиперболоидные сетчатые строительные конструкции, в основу которых был положен принцип плетения крестьянских плетёных корзин.
Гиперболоидное сетчатое плетение Шухова
В своём дневнике он писал, что идею навеяла перевёрнутая корзинка, на которой стоял цветочный горшок. Первая сетчатая водонапорная башня была построена изобретателем в 1896 г. для Всероссийской выставки в Нижнем Новгороде. 25-метровую конструкцию приобрёл стекольный предприниматель Юрий Нечаев-Мальцев для своего имения в Полибино Липецкой области. Сооружение находится там и поныне. По словам правнука изобретателя, тоже Владимира Шухова, за этой башней постоянно следят и реставрируют.
Разработанные Шуховым арочные конструкции с наклонными затяжками были реализованы, в частности, в полукруглой изящной крыше всем известных Верхних Торговых рядов (нынешний ГУМ).
Затем архитектор участвовал в проектировании Главного почтамта, Пушкинского музея, Киевского вокзала и Пассажа в Петербурге. Шухов – пионер внедрения стальных сетчатых оболочек в строительство зданий. Великий британский архитектор, один из основоположников стиля хай-тек – Норман Фостер, считает Шухова своим учителем. Его идеи он использовал при строительстве покрытия Британского музея и знаменитого лондонского небоскрёба Мэри-Экс («Корнишон»).
Шаболовская башня стала самым известным сооружением Шухова, в котором он использовал форму гиперболоида вращения. К тому времени выдающийся инженер создал несколько десятков высотных объектов такой формы. Это были построенные в разных российских городах водонапорные башни, опоры линий электропередач, мачты военных кораблей.
Со временем Шаболовскую вышку стали называть именем архитектора-новатора. В 1928-29 гг. Шухов удостоился званий Героя Труда, академика и лауреата Ленинской премии. В последующие годы он был ведущим техническим консультантом строительных организаций.
Последняя громкая строительная работа Шухова – выпрямление минарета медресе Улугбека XV в., пострадавшего от землетрясений. Уже в преклонном возрасте прибыв в Узбекистан, Шухов совместно с архитектором Мауэром разработал конструкцию-коромысло. Она позволила выпрямить близкий к падению минарет. В том же году он был очевидцем воплощения своих идей по полной переработке нефти на пущенном в Баку заводе «Советский крекинг».
Лион Фейхтвангер говорил, что талантливые люди талантливы во всём. Личность Владимира Григорьевича подтверждает наблюдение писателя. Шухов был разносторонне развитым человеком. Он всерьёз увлекался фотографией (особенно стереоскопической) и даже называл себя фотографом в душе. В молодости участвовал и побеждал в велосипедных соревнованиях любителей. Шухов любил шахматы, оперу, театр. Причиной его смерти в возрасте 85 лет стал несчастный случай. Вспыхнувший пожар причинил изобретателю несовместимые с жизнью ожоги.
В 2008 г. на площади Тургенева в Москве был открыт памятник великому изобретателю и инженеру. Бронзовая статуя Шухова с чертежами в руке стоит на колонне с очертаниями сеточной конструкции главного творения архитектора. В композицию памятника входят и две бронзовые скамейки в форме бревна со столярными инструментами на нём. Ведь доподлинно известно, что при реализации своих проектов Шухов не только руководил, но и лично участвовал в строительстве.
Памятник Владимиру Шухову
История строительства и особенности Шуховской башни
Инициатором строительства Шаболовской башни был сам Ленин. В подписанном им постановлении Наркомату почт и телеграфа поручалось срочно соорудить в Москве «радиостанцию» для связи столицы с другими районами страны. Она должна была заменить морально устаревшую Ходынскую радиостанцию.
По первоначальному проекту предполагалось соорудить 350-метровую башню. Превосходя Эйфелеву башню по высоте, она должна была весить 2,2 тыс. тонн, т. е. в 3,5 раза меньше. Однако в разорённой Гражданской войной стране не нашлось столько стали, поэтому планировавшуюся высоту уменьшили более чем вдвое – до 160 м (вместе флагштоком, установленным позже). Но и начавшееся строительство часто пробуксовывало из-за нехватки необходимых материалов и квалифицированных строителей, которых приходилось обучать прямо по ходу работы.
Новаторская гиперболоидная форма стальной сетчатой конструкции, предложенная Шуховым, позволила свести к минимуму влияние на неё порывов ветра, губительных для высотных сооружений. Впоследствии этот принцип был использован при строительстве других российских и зарубежных телевышек.
Необходимые сооружению 240 тонн металла по распоряжению Ленина были выделены Военным ведомством. Конструкция состояла из шести (в первоначальном проекте их было девять) гиперболоидных секций длиной 25 м, опирающихся друг на друга. Самая нижняя из них опиралась на бетонный фундамент диаметром 40 м, уходящий в землю на глубину 3 м. Нижние ярусы имели более мощные поперечные сечения элементов каркаса. Диаметр нижнего опорного кольца равнялся 40,3 метра, а последующие, уменьшаясь, доходили до 32,3 метра в верхнем кольце.
Шухов с другими участниками строительства
Для монтажа башни не потребовались ни подъёмные краны, ни строительные леса. Каждую последующую секцию собирали внутри более широкой нижней, и поднимали вверх недорогой системой лебёдок и блоков. Очевидцы строительства рассказывали, что Шуховская башня вырастала, словно по волшебству, без видимого участия людей.
В процессе строительства Шухов (и только он) неоднократно стоял под монтируемыми конструкциями своей башни. Он не сомневался в верности своих расчётов. Последующая длительная эксплуатация без ремонта доказала это.
Строительство, однако, не обошлось без аварии. При подъёме четвёртой секции оборвался её трос, она упала и сломала третью, вследствие чего получили повреждения первые две секции. Впоследствии выяснилась, что причина случившейся аварии никак не была связана с конструкцией и способом строительства. Сказалась усталость не очень качественного металла.
Шухова обвинили во вредительстве и приговорили… к расстрелу, правда, условному. Это означало, что при повторении подобных происшествий или срыве срока завершения сооружения, расстрел мог стать реальным. Реабилитировало архитектора блестящее завершение строительства грандиозного сооружения всего за два года. Однако Шухов не забыл обиды, и, по свидетельству сына, отказался от наград.
Вес построенного сооружения оказался равным 240 тоннам (немногим больше Царь-колокола). Радиобашня Шухова в сравнении с Эйфелевой оказалась втрое менее металлоёмкой на единицу высоты. Вплоть до возведения знаменитых сталинских высоток башня была самым высоким объектом в СССР. Окончание строительства уникальной башни вызвало резонанс не только в России, но в архитектурной среде за её пределами.
История вещания
В начальный период эксплуатации Шуховская башня использовалась для трансляции радиопередач. Радиус её вещания был больше, чем у радиостанций Нью-Йорка, Парижа и Берлина. В 1927 г. радиостанцию модернизировали, оснастив мощнейшим в Европе 40-киловаттным передатчиком. Её стали именовать «Радиобашней Коминтерна».
С началом ВОВ телетрансляции прекратились, и башня вернулась к функции столичного радиопередатчика. С приближением фашистов к Москве, оборудование сооружения было демонтировано и вывезено, а само оно – подготовлено к подрыву. Был даже отдан соответствующий приказ, за невыполнение которого в условиях военного времени полагался расстрел. Однако исполнитель приказа – начальник лаборатории Наркомата связи Александр Щетинин, проявил завидное хладнокровие и дождался разгрома врага под Москвой.
В год Победы оборудование было возвращено, и телепередачи возобновились (первыми в Европе). Сетчатая конструкция башни стала логотипом советского телевидения, которым предварялось начало трансляции. На его фоне снимался и традиционный «Голубой огонёк». Студия в Шаболовке имитировало кафе, на стене которого висел баннер, изображающий башню, снятую с нижнего ракурса.
Фрагмент передачи «Голубой огонёк»
Проведённое в послевоенные годы исследование подтвердило хорошее техническое состояние башни. Уход за ней ограничивался антикоррозийной покраской. В 1958 г. рядом с Шаболовской башней построили ещё одну – ординарную 110-метровую для обеспечения двухпрограммного вещания. Она проработала 30 лет, после чего была разобрана.
В 1967 г. статус главного телетранслятора России перешёл к построенной Останкинской башне. Шаболовка стала резервной телевышкой, использовавшейся для внестудийных передач. Но после пожара в Останкино в 2000 г., в период двухгодичного устранения его последствий, Шуховская телевышка вновь приняла на себя весь объём телевещания.
Башня сегодня
Долгое время уход за Шаболовской башней ограничивался ей антикоррозийной покраской. Но в 1971 г. проводившие профилактические работы специалисты не изучили должным образом ремонтируемый объект. При укреплении фундамента они умудрились забетонировать подвижную часть, существенно нарушив заложенную Шуховым манёвренность и самокомпенсацию конструкции. После этого ошибочного решения возврат к первоначальному решению стал невозможным без масштабной реставрации. Международные эксперты единодушно квалифицировали осуществлённый ремонт уникального сооружения как некомпетентный и варварский.
После полного восстановления работоспособности Останкинской телевышки в 2002 г., Шуховская была выведена из эксплуатации. Она получила статус исторического и культурного памятника и служила ретранслятором сотовой связи.
Табличка у подножия башни
В 2003 г. был учреждён фонд «Шуховская башня» во главе с правнуком архитектора Владимиром Шуховым. Последовавшее исследование сооружения показало, что оно нуждается в реставрации. Наступившее аварийное состояние никак не было связано с конструкцией: причиной была коррозия, также усилившаяся после безграмотного ремонта в 1971 г.
Выделенных на реставрацию средств было недостаточно, поэтому восстановление отложили. Тем временем некоторые чиновники строительной отрасли заговорили о демонтаже башни с последующим переносом и восстановлением на новом месте (на ВДНХ или в парке Горького).
Против этого выступил ряд архитекторов с мировым именем. Специалисты резонно отмечали, что конструкции вековой давности могли не выдержать разборки и вторичной сборки. В 2014 г. в Москве был проведён референдум о судьбе Шуховской башни. Жители столицы высказались за сохранение уникального творения Шухова на прежнем месте. Тревогу забила и международная архитектурная общественность. В частности, Норман Фостер в открытом письме потребовал вернуть башне оригинальный «шуховский» вид и тщательно реконструировать её.
В 2015 г. был проведён неотложный локальный ремонт и демонтирована только аварийная антенная секция, добавленная к башне в 1991 г. В следующем году внутри установили конструкцию, снимающую с каркаса часть нагрузки. В 2017 г., по заказу нынешнего собственника сооружения – Российской теле- и радиосети, была разработана проектная документация реставрации, которая, к сожалению, пока так и не началась. В настоящее время Шаболовская башня закрыта. После реставрации фонд «Шуховская башня» намечает создание у основания башни культурного центра с музеем Шухова.
Рассмотреть Шуховскую башню вблизи нетрудно. Она находится через дорогу от выхода станции метро «Шаболовская». Альтернативный вариант – сойти на станции «Октябрьская» и пройти по улице Шаболовка полтора километра вдоль трамвайных путей.
Шуховской башне – 100 лет: вот 10 фактов, которых вы о ней не знали
100 лет назад, в марте 1920 года, началось строительство знаменитой радиобашни на Шаболовке. Она стала одновременно и символом технического прогресса, и важным памятником советского авангарда. Наши друзья из проекта «Москва глазами инженера» рассказывают, в чем уникальность этой конструкции и как она повлияла на мировую архитектуру.
От корзинки к башне
Шаболовскую башню спроектировал выдающийся русский инженер Владимир Шухов. Впервые он использовал гиперболоидную конструкцию еще в 1896 году на Всероссийской промышленной и художественной выставке в Нижнем Новгороде: там он представил водонапорную башню высотой 25 метров. В своем дневнике инженер писал, что архитектурную идею ему подарила перевернутая ивовая корзинка, на которую был поставлен цветочный горшок. Оказалось, что благодаря самой конструкции нагрузка распределяется равномерно и тонкие прутья не гнутся. Эффективный метод был использован еще не раз при строительстве маяков, корабельных мачт, линий электропередачи.
Шуховская башня на картине. 1938 год
Распределение нагрузки
Когда в 1919 году было принято решение построить в Москве новую радиобашню, объявили конкурс, в котором победил проект Шухова. В нем инженер воспроизвел уже хорошо отлаженную технологию, но заметно увеличил высоту сооружения, поставив друг на друга несколько секций. Каждая представляет собой гиперболоид, образованный пересекающимися прямолинейными стержнями. Все элементы принимают на себя и вертикальную, и горизонтальную нагрузку – в результате строение получается очень прочным.
Несостоявшийся рекорд
Согласно проекту 1919 года, радиобашня на Шаболовке должна была достигать в высоту 350 метров, что на 26 метров выше Эйфелевой башни. При этом расчеты Шухова обещали, что при своем колоссальном размере московская башня будет в три с лишним раза легче парижской предшественницы. Но в России шла Гражданская война, средств не хватало, поэтому пришлось умерить аппетиты. Итоговая высота башни – 148,3 метра.
Шуховская башня (справа), башня радиосвязи (в центре) и колесо обозрения в Центральном парке культуры и отдыха имени М. Горького. Фото: Виктор Кошевой/ТАСС
Без подъемных кранов
Секции монтировали на земле внутри готовой конструкции. Затем наверху первого яруса устанавливали блоки, через которые перебрасывали канаты, закрепленные внизу новой секции. Рабочие крутили лебедки, и новый ярус поднимался наверх. Из-за сходства со старинными телескопами этот способ монтажа был назван телескопическим.
Дешево и эффектно
Конструкция Шухова при всей своей технологичности оказалась еще и очень экономичной в производстве. Башня на Шаболовке состоит из шести одинаковых секций, собранных из небольшого количества деталей, в отличие от той же Эйфелевой башни, у которой гораздо более сложная структура. Благодаря ажурной конструкции Шухову удалось избежать перерасхода металла, а типовые стержни было легко изготовить и смонтировать.
Шуховская башня. 1979 год. Фото: Василий Егоров/ТАСС
Условный расстрел
Несмотря на все достоинства башни, ее строительство едва не стоило Владимиру Шухову жизни. Во время подъема четвертой секции оборвался трос, и, поднятая на высоту, она резко обрушилась, повредив все предыдущие. Шухова приговорили к расстрелу, отложив наказание до окончания строительства. Все было завершено в срок, и приговор, к счастью, был отменен.
Начало вещания
Вещание с Шаболовской башни началось 19 марта 1922 года. Сначала она действовала только как радиобашня, а с 1937-го стали транслировать экспериментальные передачи коротковолнового катодного телевидения. Регулярные телевизионные трансляции (четырежды в неделю) начались 10 марта 1939 года. В этот день в эфир вышел документальный фильм об открытии XVIII съезда ВКП(б).
«Голубой огонек»
Легендарную программу начали снимать в Шаболовском телецентре в 1962 году. Премьера состоялась в апреле, сначала передача шла каждые выходные, причем в прямом эфире, и лишь к концу года превратилась в новогоднюю и в записи. Студию на Шаболовке оформили в виде кафе, где собираются гости. На стене висел огромный баннер с изображением башни, снятой снизу, этот же образ использовался как заставка.
Диктор ЦТ Валентина Леонтьева и летчик-космонавт Владимир Шаталов на телепередаче «Голубой огонек». Фото: В. Егоров и В. Щеголев/ТАСС
Мировое признание
Гиперболоидные конструкции Шухова используются по всему миру. Например, в Гуанчжоу в 2006 году построили 610-метровую телебашню, воспроизводящую технологию Владимира Шухова. В основе сооружения – тот же принцип: сетчатая оболочка выполнена из стальных труб большого диаметра.
Башня на костылях
С 2002 года трансляции с Шаболовской башни не ведутся. Тогда же специалисты установили, что металл пострадал от коррозии, сооружение опасно и нуждается в реставрации. В 2010-х годах башню предлагали разобрать и восстановить либо в другом месте, либо на прежнем, но из совершенно нового материала. В итоге Шуховскую башню удалось спасти от сноса: ее законсервировали, подставив костыли (толстые металлические трубы) на четыре нижние секции. Дальнейшая ее судьба пока неизвестна.
Шуховский гиперболоид вращения
Почти 94 года назад началось широкое радиовещание с одного из инженерных шедевров того времени — радиобашни, построенной в Москве по проекту Владимира Григорьевича Шухова. Талантливейший инженер, к тому времени уже ставший академиком, возведший множество сложных сооружений по всей стране, Владимир Григорьевич воплотил в своей башне замечательную идею — выполнил несущую конструкцию в виде гиперболоида вращения. Высокая прочность, ветровая устойчивость, дешевизна производства и простота возведения, помноженные на визуальную легкость и изящество башни, по праву сделали ее одним из символов инженерно-архитектурного мастерства. И хотя Шухов спроектировал и построил немало более сложных и совершенных объектов, именно башня стала самым известным его творением.
Инженер по призванию
Башня на Шаболовке — далеко не первая гиперболоидная конструкция, возведенная Владимиром Григорьевичем. Еще в январе 1896 года он подал заявку на получение патента на устройство подобных сооружений. Эта гениальная в своей простоте и эффективности идея родилась у него благодаря анализу… плетеных крестьянских корзин. И впервые она была воплощена в металле на Нижегородской промышленно-художественной выставке 1896 года, где Шухов возвел водонапорную башню высотой 25 м. Резервуар вмещал 10 тыс. ведер воды, а сверху располагалась смотровая площадка, куда вела винтовая лестница.
Эта водонапорная башня сохранилась до наших дней. Она представляет собой однополостной гиперболоид вращения, созданный из 80 прямых стальных профилированных балок. Для повышения прочности были добавлены восемь стальных колец, стягивающих конструкцию.
Стоит отметить, что на этой выставке гиперболоидная башня была не единственным уникальным сооружением Шухова. По его проектам в Нижнем Новгороде впервые в мире возвели стальные сетчатые висячие своды, образующие выставочные павильоны, включая так называемую ротонду Шухова.
После выставки Шухов создал множество ажурных металлических сводов для самых разных объектов. Одними из самых ярких примеров являются своды Киевского вокзала и ГУМа в Москве.
Гиперболоидные и висячие сетчатые конструкции воплощались на сотнях объектов: на заводах, на водонапорных башнях, в общественных зданиях. А под Херсоном был возведен 80-метровый маяк.
Шухов проектировал и более «традиционные» объекты — мосты, цеха, подъемные краны, баржи, нефтеперегонные установки, промышленные котлы, резервуары, трубопроводы и многое другое. Огромное внимание он уделял технологичности своих конструкций, удобству серийного производства и унификации.
Вклад Владимира Григорьевича в индустриализацию Российской империи и Советского Союза неоценим. С его участием возводились такие гиганты промышленности, как Магнитка, Челябинский тракторный завод, Белорецкий, Выксунский, Ижевский и Нижнетагильский заводы, Азовсталь, кавказские нефтепроводы, снабжавшие страну стратегически важным ресурсом. Спустя годы все эти предприятия позволят нашей стране выстоять в жесточайшей войне.
Рождение башни
В 1919 г. Владимир Григорьевич Шухов создал проект 350-метровой гиперболоидной радиобашни — именно она должна была возвышаться сегодня на Шаболовке.
Когда-то Эйфель прославился на весь мир, возведя в центре Парижа 324-метровую башню. Но проект В. Шухова затмил бы конструкцию француза по целому ряду параметров. На создание Эйфелевой башни потребовалось 7,3 тыс. тонн металла, а масса гиперболоидной башни должна была составить всего 2,2 тыс. тонн, при этом она оказалась бы выше на 26 м.
Увы, этот уникальный проект не был реализован. Шел 1919 год, в стране царила гражданская война и разруха.
Металл был в большом дефиците, и Шухову отказали в возведении башни. Тогда неутомимый инженер создал новый проект — высотой около 150 м и весом 240 т. Он был одобрен Лениным, начались работы по возведению.
Постановление Совета рабоче-крестьянской Обороны.
Радиобашня Шухова состоит из шести ярусов (высота каждого — 25 м). Каждый ярус представляет собой гиперболоид вращения — объемную конструкцию из прямых стальных балок, концы которых скреплены стальными кольцами.
Первый ярус опирается на бетонный фундамент диаметром 40 м и глубиной 3 м. Башня возводилась без использования лесов или подъемных кранов — каждый следующий ярус собирался внутри башни, и с помощью блоков и лебедок поднимался наверх. То есть башня вырастала телескопически.
Снабжение стройки металлом осуществлялось по личному распоряжению Ленина, но перебои все равно возникали. Да и качество металла тоже не всегда было удовлетворительным. При подъеме четвертого яруса оборвался стальной трос, и упавшая конструкция повредила уже возведенные ярусы. Это происшествие едва не стоило жизни самому Шухову, поскольку комиссия ЧК изначально расценила это как саботаж.
К счастью, подтвердилась настоящая причина обрыва — усталость металла, поэтому строительство было возобновлено.
Вот цитата из рабочей тетради Шухова, датированная 28 февраля 1919 г., в которой описывается методика расчета радиуса опорных колец каждого гиперболоидного яруса:
«Внешний обвод контура башни. Основной размер. Конус с переменным r набегающим постоянное приращение; в нашем случае r, 2r, 3r, 4r… или вообще r, r + f, r + 2f, r + 3f и т.д. и переменное приращение с непрерывным увеличением уклона от вертикали α. Т.е. приращение уклона выражается формулой α * n * (n – 1)/2, где n — номер этажа башни, считая от верха. Таким образом, получается следующий ряд: 1) f, 2) 2f + α, 3) 3f + 3α, 4) 4f + 6α, 5) 5f + 10α, 6) 6f + 15α, 7) 7f + 21α, 8) 8f + 28α и т.д., причем задаются размеры r, f и α. В данном случае r = 2,75 м, f = 2,75 м = r, α = 0,25 м, и потому радиусы получаются 2.75, 5.75, 9, 12.5, 16.25, 20.25 (уклоны 3→3,25→3,5→3,75→4)».
Исходя из этих данных, радиус опорного кольца яруса n выражается формулой:
R = 2,75 * n + 0,25 * n * (n – 1)/2.
А поскольку высота каждой секции составляет 25 м, то расстояние от вершины башни до опорного кольца секции n равно H = 25 * n. Тогда вышеприведенную формулу можно выразить так:
R = H * H/5000 + H * 21/200
Хотя надо отметить, что фактические размеры опорных колец совпадают с расчетными лишь у четырех нижних ярусов. То есть Шухов внес изменения в проект уже на стадии строительства. Также результаты современных обмеров показывают, что узлы соединения балок разных ярусов совершенно не совпадают с чертежами 1919 года. То есть можно предположить, что после начала возведения Владимир Григорьевич продолжал совершенствовать конструкцию башни, внеся немало изменений по сравнению с исходным проектом.
В 1922 году строительство башни завершилось, и 19 марта началось регулярное радиовещание. В марте 1939 года Шуховская башня стала главным источником и символом телевещания в СССР, сохранив эту роль до ввода в строй Останкинской телебашни.
Детище Шухова вскоре прославилось на всю страну, а затем сетчатые стальные оболочки начали массово применяться и по всему миру. За прошедшие почти 100 лет в мире построено несколько высотных гиперболоидных башен, включая 600-метровую телебашню в Китае. К слову, именно Шуховская башня вдохновила Алексея Толстого на написание фантастического романа «Гиперболоид инженера Гарина».
Гиперболоидная конструкция оказалась очень экономичной с точки зрения металлоемкости, но при этом достаточно прочной. А ее ажурность позволяет эффективно противостоять ветровой нагрузке, главному врагу высотных сооружений. Элементы конструкции просты в производстве, следовательно, стоимость их невысокая. При строительстве не требуется применения сложных или трудоемких технологий, так как соединения выполнялись методом клепки. Устойчивость башни обеспечивается не только за счет взаиморасположения балок, составляющих гиперболоиды, но и благодаря некоторой доле подвижности клепаных соединений, в отличие от сварных или болтовых.
Хотя Шуховская башня в 2 раза ниже Эйфелевой, все же интересно провести поверхностное сравнение данных проектов. О металлоемкости уже упоминалось выше: при сравнимой высоте на конструкцию Шухова требуется в 3 раза меньше металла. Кроме того, башня на Шаболовке более технологична с точки зрения разнообразия номенклатуры деталей и соединительных узлов.
Вот копия чертежа 1919 года:
Башня состоит из прямых балок и кольцевых опор, простых и недорогих в изготовлении. Узловые соединения также имеют простую конфигурацию. Несмотря на то, что фактические конфигурации узлов не совпадают с проектом, они остаются столь же простыми и технологичными.
А вот чертежи Эйфелевой башни, ее соединений и некоторых элементов:
Как говорится, почувствуйте разницу. В отличие от парижского «конкурента», даже первоначальный 350-метровый вариант Шуховской башни требовал бы в разы меньшей номенклатуры деталей и был бы гораздо дешевле в постройке.
Кто-то может возразить, что Эйфелева башня обладает более высокой ветровой устойчивостью. Действительно, за всю историю наблюдений максимальное отклонение верхушки символа Парижа от действия ветра достигло 12 см. Любопытно, что на массивную металлическую конструкцию куда большее воздействие оказывает… солнечный свет. В яркий летний день, когда светило нагревает одну из сторон Эйфелевой башни, ее верхушка может отклоняться на 18 см из-за неравномерности теплового расширения элементов.
Надо сказать, что на момент начала строительства Шуховской радиобашни методика расчета прочности гиперболоидных конструкций была далека от совершенства. В последующие десятилетия ее продолжали развивать и углублять, однако башня на Шаболовке построена на основании расчетов, характерных для своего времени. В частности, использовались упрощенные модели распределения нагрузок, не учитывался ряд характерных особенностей вроде скручивания опорных колец, закрутки балок и продольные деформации. Использовались различные эмпирические и полуэмпирические формулы и коэффициенты, а недостаточная точность расчетов компенсировалась закладкой избыточной прочности. Тем не менее проведенные в последующие десятилетия исследования прочности Шуховской башни, в которых применялись более совершенные и точные методики расчета, показали результаты, близкие к расчетам самого Шухова.
Второй случай связан с другой башней Шухова — гиперболоидной опорой ЛЭП высотой 128 м, установленной на берегу Оки. На самом деле, опор было две, но одну из них в 2005 году уничтожили вандалы — ради металла.
А несколько лет спустя из нижнего яруса второй башни была вырезана треть балок. В таком виде башня простояла еще несколько лет, неся несколько тонн тросов и подвергаясь давлению воды и льдов во время половодий. Впоследствии утраченные элементы конструкции восстановили, и башня стоит до сих пор. Что уж говорить о ветровой устойчивости московской радиобашни.
К сожалению, за 94 года Шуховскую башню на Шаболовке лишь трижды покрывали антикоррозионной краской. То есть бóльшую часть времени она провела без какой-либо защиты. Стальная конструкция ржавела и разрушалась, накапливалась усталость металла. Недавно внутри башни установили поддерживающие конструкции, снимающие часть нагрузки. У той же Эйфелевой башни ежегодно заменяют порядка 3% элементов на аналогичные, изготовленные по тем же технологиям, что и при возведении. А Шуховская башня уже век стоит практически без какого-либо ухода. К счастью, ее разрушение можно остановить, сохранив этот уникальный памятник отечественной инженерной мысли.