лекции ч1

Д. И. Журавский решил прибегнуть к опыту. Он построил небольшую модель фермы Гау, в которой болты были заменены металлическими проволоками одинакового диаметра. Нагрузив модель и проводя смычком по этим проволокам, Д. И. Журавский обнаружил, что проволоки вблизи опор фермы давали более высокий тон и, следовательно, были натянуты сильнее. Опыт решительно подтвердил правильность его теоретических исследований.

Вообще Д. И. Журавский относился с недоверием к тем положениям, которые получались путём одних выкладок, без параллельного освещения опытами, и всегда, где было возможно, сопровождал свои исследования экспериментами. Так, впоследствии, обдумывая наивыгоднейшую систему моста через реку Оку, он предполагал применить соединение деревянной арки с решетчатой фермой. Желая проверить результаты расчёта, Д. И. Журавский подверг испытанию модель в 1/26 натуральной величины и получил довольно большие поправки к результатам расчёта.

Чтобы яснее представить себе роль Д. И. Журавского в создании теории решётчатых ферм, надо иметь в виду, что указанные исследования были произведены им в 1845-1848 гг. За границей же впервые способ определения усилий в решётчатой ферме был получен Кульманом в 1851 г., да и то для случая лишь одного пролёта.

Одновременно с разработкой способа расчёта решётчатых ферм Д. И. Журавскому пришлось ответить на вопрос о прочности материалов, из которых изготовлялись фермы, - дерева и железа. Никаких сведений об этих свойствах русских материалов не было; пользоваться американскими сведениями было невозможно, - они относились совсем к другим породам леса. Д. И. Журавскому пришлось проделать громадную работу по изучению прочности лесного материала при растяжении, сжатии, изгибе и скалывании. Он сам сконструировал и построил машины для этих испытаний. Пользуясь ими, он исследовал прочность не только материала, но и целых элементов моста и их соединений друг с другом. Он испытал ряд моделей ферм Гау в 1/15 натуральной величины, изучая характер разрушения этих моделей при различных способах соединения частей ферм. Шаг за шагом он сравнивает различные конструкции стыков деревянных элементов, исследует значение отдельных деталей в работе этих стыков.

Результаты, полученные Д. И. Журавским при опытных исследованиях материала и моделей, легли в основу проектирования не только мостов железной дороги Петербург - Москва, но и последующих проектов мостов и других деревянных сооружений (стропил и т. д.). С другой стороны, теоретические выводы из этих экспериментов позволили Д. И. Журавскому подвергнуть основательной критике конструкции первых трубчатых английских мостов, Конуэйского и Британского, и указать на неправильные представления английских инженеров о работе элементов этих мостов.

Д. И. Журавский был не только проектировщиком мостов, он был строителем ряда крупнейших из них. Ему пришлось самостоятельно разрабатывать приёмы постройки таких сооружений.

Результаты своих девятилетних исследований по проектированию и постройке ферм Гау и изучению материалов для них Журавский изложил в труде "О мостах раскосной системы Гау", получившем в 1855 г. Демидовскую премию Академии наук. В предисловии к этой книге автор с законной гордостью писал: "Исследование балок, состоящих из брусьев, раскошенных и связанных между собой, было сделано в России прежде, чем о том было напечатано на английском, французском или немецком языках; сочинения американского инженера Лонга и австрийского Гега вовсе не давали понятия о распределении напряжений по всем частям составной балки".

Действительно, исследования Д. И. Журавского в области мостостроения и теории решётчатых ферм по своей оригинальности, смелости мысли, ценности полученных результатов для своего времени являлись выдающимися. В течение ряда лет русские инженеры пользовались его методами расчёта и данными о прочности материалов, полученными в опытах этого пионера строительной механики и мостостроения.

В дальнейшем методы расчёта ферм,	разработанные Д. И. Журавским, были усовершенствованы; научные
исследования позволили расширить знания	о прочности материалов далеко за пределы результатов, полученных Д. И.
Журавским.

Результаты экспериментальных исследований Д. И. Журавского привели его к выводу, что "вычисления, без контроля опыта, часто уходят в область фантазии". Решительно меняя конструкцию американских ферм, Д. И. Журавский пришёл к мысли о целесообразности устройства неразрезных деревянных ферм, т. е. ферм, перекрывающих несколько пролётов, не прерываясь над опорами.

Для Веребьинского моста Д. И. Журавский решил проектировать неразрезную девятипролётную ферму, каждый пролёт которой составлял 25 1.2 сажен. Это был едва ли не единственный пример применения мостовой неразрезной фермы .

В то время были известны приёмы расчёта неразрезных балок, разработанные французскими учёными Навье и Клапейроном, и опытные данные Ферберна и Стефенсона, полученные ими при проектировании неразрезных балок, но все эти исследования относились к случаю сплошных балок. Теории же определения усилий в решётчатых неразрезных фермах ещё не существовало.

Д. И. Журавский впервые разработал оригинальный метод определения этих усилий, идя совершенно другим путём, чем иностранные исследователи. Путём простых и ясных соображений он решил поставленную задачу точно по отношению к собственному весу моста и приближённо, но с достаточной для практики точностью по отношению к действию поезда. Попутно им был получен ряд выводов, которые лишь позднее были обнвружены другими исследователями. Так, им найдено наивыгоднейшее отношение крайнего и средних пролётов неразрезной фермы - вывод, полученный несколько лет спустя французским учёным Брессом.

Владимир Григорьевич Шухов (1853-1939 г)

Шухов В.Г в 1876 году окончил с отличием Императорское Московское техническое училище (ныне МГТУ имени Н. Э.Баумана) и прошёл годичную стажировку в США.

В. Г. Шухов изобретатель первой в мире промышленной установки крекинга нефти, трубчатых паровых котлов, эрлифта, форсунки для сжигания мазута. .

В. Г. Шухов является изобретателем первых в мире гиперболоидных конструкций и металлических сетчатых оболочек строительных конструкций (патенты Российской Империи № 1894, № 1895, № 1896; от 12 марта 1899 года) Для Всероссийской промышленной и художественной выставки 1896 года в Нижнем Новгороде В. Г. Шухов построил восемь

гигантских павильонов с перекрытиями в виде висячих стальных сетчатых оболочек и деревянных сводов общей площадью 25070 квадратных метров и первую в мире гиперболоидную башню удивительной красоты (перенесена в Полибино Липецкой области, сохранилась до настоящего времени). Оболочка гиперболоида вращения явилась совершенно новой, никогда раньше не применявшейся в строительстве формой. После Нижегородской выставки 1986 года В. Г. Шухов разработал многочисленные конструкции разнообразных сетчатых стальных оболочек и использовал их в сотнях сооружений: перекрытиях общественных зданий и промышленных объектов, водонапорных деревянных башнях, морских маяках, мачтах военных кораблей и опорах линий электропередач. В 1886—1889 годах Шухов вместе со своими сотрудниками составил проект новой системы водоснабжения Москвы. Он доказал целесообразность применения деревянных труб стянутых металлическими хомутами. Доски укладывались вдоль оси трубы образовывая её кольцевое сечение. Для предотвращения сильного обмятия древесины устанавливались металлические подкладки. В.Г. Шухов использовал природное свойство древесины увеличиваться в объёме при насыщении водой.

Шуховым были разработаны купольные деревянные покрытия нефтяных резервуаров в Баку и Москве. Осуществляя постоянный поиск В.Г. Шухов выполнил шатровое деревянное покрытие над круглым зданием на территории завода Бари в Москве. Вертикально установленные доски ребра шатра нижними концами упирались в опорное растянутое кольцо, верхние в сжатое кольцо диаметром 5 м. Нижнее кольцо было выполнено из брусьев и покоилось на деревянных стойках с подкосами.

В.Г. Шухов является одним из пионеров применения металлодеревянных конструкций. Начиная с дощатых сводов с металлическими затяжками, он разработал широко применял обычные плоские конструкции, в которых древесина растянутых элементов заменялась на металл.

До нашего времени сохранились арочные своды с тросовыми затяжками над крупнейшими московскими магазинами: Верхними торговыми рядами (ГУМ) и Фирсановским (Петровским) пассажем.

В 1897 году Шухов построил для металлургического завода в Выксе цех с уникальными пространственно изогнутыми сетчатыми парусообразными стальными оболочками перекрытий двоякой кривизны. Этот цех сохранился на Выксунском металлургическом заводе до наших дней. Его перекрытия напоминают современные сетчатые оболочки Норманна Фостера, Фрая Отто и Френка Гери.

В. Г. Шухов изобрёл новые конструкции пространственных плоских ферм и использовал их при проектировании покрытий Музея изящных искусств (ГМИИ им. Пушкина), Московского главного почтамта, Бахметьевского гаража и других многочисленных построек.

В 1912—1917 г.г. В. Г. Шуховым спроектировал перекрытия залов и дебаркадер Киевского вокзала (бывшего Брянского) в Москве и руководил его возведением (ширина пролёта — 48 м, высота — 30 м, длина — 230 м).

Во время первой мировой войны В. Г. Шухов изобрёл несколько конструкций морских мин и платформ тяжёлых артиллерийских систем, проектировал батопорты морских доков.

Сооружение в 1919—1922 г.г. башни для радиостанции на Шаболовке в Москве явилось самой известной работой В. Г. Шухова. Башня представляет собой телескопическую конструкцию высотой 160 метров, состоящую из шести сетчатых гиперболоидных стальных секций. Эта конструкция признана международными экспертами одним из высших достижений строительного искусства и отнесена к объектам мирового культурного наследия. В 1927—1929 гг. В. Г. Шухов, принимая участие в реализации плана ГОЭЛРО, превзошел эту башенную конструкцию, построив в Нижнем Новгороде три пары сетчатых многоярусных гиперболоидных опор перехода через реку Оку . Последним крупным достижением В. Г. Шухова в области строительной техники стало выпрямление накренившегося минарета древнего медресе Улугбека в Самарканде.

« Осенью 1918 года давно стоявший с наклоном угловой северо-восточный минарет медресе Улугбека начал снова крениться наружу. Минарет отклонился своей верхней частью от нормального положения уже на 1,8 метра! Вот-вот могла рухнуть громадина тридцати двух метровой высоты. Накренившийся минарет посередине ствола опоясали дощатым корсетом. Стальные тросы, обхватившие его, протянули к деревянным якорям, вкопанным в землю на некотором расстоянии от основания башни. Долгие дни проводит на Регистане М.Е. Массон, молодой археолог, ставший потом видным ученым, доктором наук, академиком. Заложив у медресе Улугбека свыше двадцати шурфов он исследует фундаменты и состояние нижних частей кирпичных кладок, изучает позднейшие наслоения на Регистане. М. Ф. Мауер, областной архитектор, продолжает трудиться над проектом выпрямления минарета, делает множество тончайших расчетов. Со своими проектными разработками едет в Москву, к Владимиру Григорьевичу Шухову, знаменитому инженеру и ученому, автору уникальной мачты для радиостанции на Шаболовке. В.Г. Шухов и М.А. Мауер совершенствуют проект выпрямления северо-восточного минарета медресе Улугбека. Московский завод «Мосмет» изготовляет металлическую конструкцию, которая должна быть подведена в основание минарета, чтобы убрать поврежденную часть фундамента и заменить ее новой бетонной. В 1932 году состоялось выпрямление «падающего минарета», как прозвали его самаркандцы. С помощью специально разработанных устройств огромный ствол минарета целиком отделяется от фундамента и закрепляется на раме с шатунами. Потом удаляется вся поврежденная нижняя кирпичная часть ствола и заменяется на капитальную железобетонную.

И вот башня, медленно качнувшись в обратном направлении, становится прямо на новое основание! . Спадают двадцать четыре стальных троса, много лет удерживавшие минарет от падения. Ученые сотворили чудо, спасли от неминуемой, казалось бы, гибели один из величайших шедевров старинного зодчества.» Курносенков К. Подвижники. – Т., 1989.

Генрих Георгиевич Карлсен

(1894-1984)

Генрих Георгиевич Карлсен, родился 8 мая 1894 года в Москве В 1912 году Карлсен Г.Г. закончил реальное училище и поступил на архитектурное отделение Рижского политехнического института, закончить который он не успел - началась 1-я мировая война. В 1918 году он был призван в Красную Армию и направлен в Высшую школу маскировки. В 1921 году его откомандировали в Московское высшее техническое училище (МВТУ) на инженерно-строительный факультет.

После завершения учёбы молодого специалиста оставляют на преподавательской работе. Одновременно, с 1921 года, Генрих Георгиевич начинает трудиться над ГОСТами, Техническими условиями, Указаниями, которые выдержали шесть переизданий, пишет статьи для Большой Советской Энциклопедии о пожарной защите деревянных конструкций (ДК) и борьбе с гниением. Он выпускает справочники по расчёту деревянных конструкций, редактирует отчеты лаборатории ДК ЦНИПС за 1928 - 1938 годы, разрабатывает основные учебные программы по курсу деревянных конструкций для строительных вузов и техникумов. Нужно сказать, что судьба Карлсена определилась, когда его пригласили проектировать деревянный павильон Русского отдела 1-й Всесоюзной сельскохозяйственной выставки на берегу Москвы-реки. Именно тогда он полюбил дерево за удивительные качества этого материала: гибкость, легкость, прочность. Выставка открылась в 1923 году. В дальнейшем были и другие объекты: деревянные покрытия авиазаводов, ангаров, гаражей. Но заниматься приходилось и другими материалами. В послужном списке Генриха Георгиевича - железобетонные конструкции 1-й очереди ЦАГИ (гидроканал, аэродинамическая труба и др.), каркасы зданий Кизелстроя, покрытия ткацкой фабрики в Фергане. На Каланчевской площади в Москве в стальных конструкциях он проектирует и строит удивительной красоты и легкости висячий балкон в клубе «Октябрьской революции» (существует и ныне). С 1932 года жизнь Генриха Георгиевича была связана с Военно-инженерной академией имени В.В.Куйбышева (ВИА), куда он перешёл из Высшего инженерно-строительного училища (ВИСУ), будучи уже признанным лидером в области деревянных конструкций. С этого времени профессор Г.Г.Карлсен более 60 лет посвятил педагогической, инженерной и научной деятельности, из них в Военно-инженерной академии - более 40 лет. Он трудился вместе с выдающимися профессорами и учеными В.К.Дмоховским, М.М.Филоненко-Бородичом, В.Н.Жемочкиным, И.М.Рабиновичем, Н.С.Стрелецким, В.М.Келдышем, А.Ф.Лолейтом и другими. Работа в ВИА была самым плодотворным и насыщенным периодом в жизни Г.Г.Карлсена. В 1938 году он стал доктором наук. Все основные труды и учебники были им написаны в 30 - 60-е годы.

В 1951 году ему была присуждена Государственная премия за разработку клееных деревянных конструкций. Он организовал сектор деревянных конструкций Научно-технического общества и руководил им до конца своих дней. Был членом Правительственной комиссии по разработке «Урочного положения для строительства» (впоследствии СНиП), членомкорреспондентом Академии строительства и архитектуры, имел звание заслуженного деятеля науки и техники РСФСР. Параллельно с работой в Военно-инженерной академии Г.Г.Карлсен руководил созданной им же кафедрой в Московском инженерностроительном институте, читал лекции в Промакадемии, вёл дипломников, аспирантов, докторантов. Тонкостенный свод-оболочка из дерева запатентован совместно с учениками и коллегами М.Е.Каганом и П.Н.Ершовым. Это принципиально новая по форме конструкция пролётом 100 метров была построена в 1935 году впервые в мире. На следующем этапе Г.Г.Карлсен и его коллеги спроектировали свод-оболочку длиной 202, шириной 80 и высотой 24 метра. Её модель в 1/10 натуральной величины испытали и представили на выставке перед научной и инженерной общественностью. Конструкция получила восторженные отклики в нашей стране и за рубежом. Тогда же А.Ф.Лолейт отметил: «То, что сделано в дереве, превышает своей смелостью всё то, о чём мы имели до сих пор представление». Новые решения плоских и пространственных дощатых конструкций, разработанные Г.Г. Карлсеном и его учениками и коллегами, были просты в производстве и надежны в эксплуатации.

В 1937 году коллектив авторов под руководством Г.Г.Карлсена (В.В.Большаков, М.Е.Каган и Г.В.Свенцицкий) подготовил большой раздел «Деревянные конструкции» в «Справочнике проектировщика», а затем с таким же названием был написан полный курс. Эта книга и в настоящее время является основным настольным пособием для проектировщиков и научных работников. Книга переиздавалась с учетом новых достижений на многих языках мира.

	Деревянный свод-оболочка на одном из
	химических комбинатов СССР. 1932 год.
Ребристый свод-оболочка пролётом 100м
в момент постройки
1935 год
	Тонкостенная башня-
Многопролётный мост с	оболочка, примененная в
фермами комбинированной	качестве градирни
системы

Области применения деревянных конструкций:

•спортивные сооружения пролётом от 18 до 100 и более м;

•общественные и культовые здания;

•сельскохозяйственные и промышленные объекты;

•помещения с агрессивными средами. В первую очередь, складские здания пролётом до 45 м для перегрузки и хранения минеральных удобрений;

•аквапарки и бассейны;

•мансардное строительство;

•мостостроение;

•малые архитектурные формы;

•малоэтажное домостроение;

•быстровозводимые здания комплектной поставки небольших пролетов для строительства в отдалённых районах Севера;

•инженерные сооружения опоры линий электропередачи, триангуляционные и радиопрозрачные мачты и башни.

«ДЕМБЕЛЬСКИЙ МОСТ»

пос. Иня, Горный Алтай. Пролёт 100 м ( 1936 г., С.А. Цаплин)

СОВРЕМЕННЫЕ ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ

СПОРТИВНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

Теннисный корт в п. Снегири (Московская обл.)

Теннисный корт в Южном Бутово (г. Москва)

Ледовый стадион «Горки-2»	Конно-спортивный манеж

«ЛЕДОВЫЙ ОВАЛ»

Ричмонд (Канада)

Площадь покрытия 26 тыс. м2 , установлено 13 несущих арок весом 18 т каждая. Материал арок – ель Дугласа. В центре арены может разместиться 2 хоккейных или 8 баскетбольных площадок.