Сидней Уитингтон - История инженерного дела. Важнейшие технические достижения с древних времен до ХХ столетия

Что же касается эстетики исполнения, критик Уильям Моррис объявил, что Форт-Бридж – великолепнейший образец уродства. Между тем Моррис также уточнил, что каждое усовершенствование в машиностроении уродливее предыдущего и никогда не будет архитектурных форм из железа. Бенджамин Бейкер ответил критику, что красота вторична после функциональности. Сначала следует рассматривать функции конструкции, а уже потом определять ее место в искусстве. В лекции, прочитанной им в Эдинбургском литературном институте 27 ноября 1880 года, Бейкер объяснил, почему нижняя сторона Форт-Бриджа выполнена не в виде истинной арки, а является всего лишь набором поясных балок. Сделать это, сказал он, значило бы «материализовать ложь». Форт-Бридж – не арка, и мост открыто заявляет об этом. Это объяснение определенно не было удовлетворительным для Морриса, но полностью устроило сторонников нового движения «за мораль в архитектуре».

Хотя некоторый опыт был уже накоплен в Сент-Луисе и на Ист-Ривер, Большой мост через Ферт-оф-Форт, можно сказать, ознаменовал переход в инженерной практике к использованию стали вместо железа. Даже через двадцать лет после того, как сталь стала доступной, строители продолжали применять железо. Возможно, задержка объяснялась тем, что стальные рельсы были настолько лучше железных, что на них уходила почти вся производимая сталь. Но и когда сталь подешевела и стала доступной для всех, многие инженеры все так же использовали профильное железо за его однородность и проверенные качества. К 1890 году консерватизм наконец сдался и сталь стала использоваться значительно шире. Сегодня сталь используется для изготовления рельсов, несущих балок и многих других конструкционных форм, хотя некоторые строители все же отдают предпочтение железу, скажем, в трубах, считая, что железо меньше подвержено коррозии, чем углеродистая сталь.

После начального успеха Идса со сталью в Сент-Луисе в 1874 году его друг Уильям Суй Смит (1830–1816) в 1879 году построил стальной железнодорожный мост через Миссури в Глазго, штат Миссури. Мост имел пять пролетов с фермами Уипла, каждый длиной 311 футов, но, хотя эксплуатировался 22 года, после чего был заменен более тяжелой конструкцией, он положил начало тенденции к стальным фермам в мостостроении. Чарльз Шейлер Смит в 1877 году привлек внимание к консольным пролетам из кованого железа длиной 375 футов через реку Кентукки.

Рис. 10.9. Спроектированный Густавом Эйфелем виадук «Гарабит»

Французские инженеры заявили о себе, начав строить высокие виадуки из кованого железа. Один из них, построенный для железной дороги Париж – Орлеан в 1860-х годах, представлял собой однопутный мост длиной 1000 футов из пяти ферменных пролетов, которые опирались на группы чугунных колонн, поднимающихся более чем на 181 фут над рекой Сер. Виадук «Гарабит», спроектированный Густавом Эйфелем (1832–1923) и построенный в 1884 году, был еще более впечатляющим. Он имел параболический центральный пролет решетчатой конструкции, достигающий 541 фута. Виадук был построен раньше, чем мост Фаулера и Бейкера через Форт, и имел ширину 66 футов в нижней части и только 20 футов на вершине, чтобы оказывать большее сопротивление ветрам из долин. Виадук «Гарабит» поднялся на 400 футов над рекой Трюйер (рис. 10.9).

Эйфель, известный также созданием металлического «скелета» статуи Свободы в Нью-Йорке, активно интересовался безопасным возведением высотных металлоконструкций. Давно велись разговоры о 1000-футовой башне к выставке 1876 года в Филадельфии. В 1889 году Эйфель построил ее в Париже (рис. 10.10). Хотя Фаулер и Бейкер строили в Шотландии из стали, Эйфель все же предпочитал железо, несмотря на то, что процесс при этом оказывался более металлоемким. Как и Бейкер, Эйфель подсчитал ветровую нагрузку на башню на каждой высоте и удостоверился, что его башня эти нагрузки выдержит. Башня имеет высоту 984 фута, а вместе с громоотводом – больше 1000 футов.

Самая отличительная черта Эйфелевой башни – в высшей степени тщательный проект. В ней 12 000 конструктивных элементов, и Эйфель выполнил чертеж каждого из них. Все они были изготовлены на заводе и доставлены на место готовыми к установке. Из 2 500 000 заклепок около 800 000 были установлены вручную. Работы, включая возведение фундамента, были завершены за 26 месяцев, при этом и в процессе проектирования, и в процессе строительства соблюдалась такая безукоризненная точность, что не пришлось вносить корректировок. Scientific American от 15 июня 1889 года высоко оценил постройку, выполненную без ошибок, несчастных случаев и задержек.

Рис. 10.10. Эйфелева башня

Интересен контраст с другим известным парижским сооружением – наполеоновской Триумфальной аркой, которая, в подражение римским традициям и архитектуре прошлого, знаменовала военную победу. Эйфелева башня, возвышающаяся над Марсовым полем, являлась предвестницей будущего. Лаборатория, расположенная на самой верхушке, с самого начала предназначалась для научных исследований, сначала в области астрономии, потом – в радио и радарной технике. Ни одна из этих двух конструкций не была рассчитана на экономическую отдачу, но Эйфелева башня окупила себя платой за вход.

Люди всегда стремились в небо. Хотя их постройки изменились по форме – от зиккурата и пирамиды к соборам и небоскребам, суть осталась прежней. Высотные отели и офисные здания стали появляться еще до того, как Густав Эйфель построил свою железную колонну. Помогли увеличить высоту зданий два события, на первый взгляд не связанные друг с другом. До изобретения лифта полезная высота зданий ограничивалась пятью этажами, так чтобы средний человек мог забраться по лестнице пешком на последний этаж и сохранить силы, чтобы поговорить о деле, ради которого он явился. Также существовали чисто практические трудности, связанные с возведением стен выше определенного уровня, не делая их внизу слишком толстыми. Каркас из конструкционной стали, поддерживающий стены и полы, устранил необходимость в массивных каменных кладках.

Еще со времен Архимеда или даже раньше существовали подъемные машины, но римлян и их преемников не интересовало усовершенствование подобных механизмов для повседневной жизни. Они не чувствовали в них большой необходимости, хотя обитатели римских инсул наверняка обрадовались бы такому нововведению. Только когда железные дороги увеличили населенность городских центров, инженеры всерьез задумались о вертикальном перемещении, чем еще больше увеличили скопления людей. К 1850 году первые грузовые лифты появились в зданиях Нью-Йорка. Они работали в основном на гидравлическом принципе Паскаля. Грузоподъемность и скорость были небольшими. Джеймс Богардус (1800–1874), энтузиаст чугунной архитектуры, предложил построить 300-футовую башню для Нью-Йоркской всемирной ярмарки 1853 года, которая будет тем прочнее, чем выше, и оснащена паровым подъемником, чтобы доставить зрителей на верхний этаж. Житель того же города Элиша Грейвз Отис (1811–1861) запустил в эксплуатацию первый пассажирский лифт. Отис продемонстрировал его безопасность на ярмарке 1853 года и в 1857 году установил в пятиэтажном здании на углу Бродвея и Брум-стрит. Было предусмотрено устройство безопасности на случай разрыва каната или сбоя в механизме подъема. К ноябрю 1866 года появилось упоминание об 11-этажном здании в Париже с платформой, которая бесшумно спускается каждую минуту и поднимается с помощью гидравлической силы. Зигфрид Гидеон заявил, что первый пассажирский лифт в Париже был показан на выставке 1867 года. В устройстве привлекали бесшумная работа и скорость, ну и безопасность, конечно.