Гиперболоид инженера Шухова: Конструктивистские конструкции

Разумеется, обо всех этих геометрических свойствах изобретатель гиперболоидных конструкций Владимир Григорьевич Шухов прекрасно знал. Он же обнаружил и другие их преимущества: решетчатая основа башни позволяет неплохо сэкономить на материале, а кроме того снизит ветровую нагрузку, которая представляет такую опасность для обычных цилиндрических башен.

Именно Шухов первым в мире предложил башни на основе гиперболоидной конструкции, и еще в 1896 г. отправил заявку на соответствующее изобретение. Тремя годами спустя она была одобрена, и автор стал обладателем патента Российской Империи.

Интересно, что первая гиперболоидная башня была возведена Шуховым еще до официального одобрения патента — летом 1896 г. она стала украшением крупнейшей в дореволюционной России промышленной и художественной выставки в Нижнем Новгороде.

Нижняя 25-метровая часть башни образована 80-ю пересекающимися стальными профилями, сверху и снизу прикрепленными к кольцевым основаниям (нижнее — 11 м, верхнее 4 м в диаметре). Для большей прочности сетка стянутся 8-ю параллельными кольцами. Башня была не просто достопримечательностью, но и экспонатом, которым Шухов демонстрировал свой проект дешевых и надежных водонапорных башен. Сверху на 4-метровое кольцо устанавливался 6,5-метровый бак с водой, на который можно было подняться с помощью стальной спиральной лестницы.

Для удовольствия публики на баке была смонтирована большая смотровая площадка, а также дополнительный малый гиперболоидный модуль, ведущий на малую площадку. В общем высота ее достигала более 30 метров. Фурор, который она произвела, не пропал втуне, и в следующие 15 лет такие башни появились в десятках городов России. Некоторые из них стоят до сих пор.

На той же выставке Шухов представил и другие варианты использования решетчатых конструкций — для крыш и перекрытий. Эти конструкции на основе гиперболоида сделали Шухова родоначальником целого направления в инженерии и архитектуре. Около 1898 г. в той же Нижегородской области по его плану были возведены здания листопрокатного цеха Выксунского металлургического завода длиной 75 и шириной более 38 метров. Они стоят и по сей день!

Открытый Шуховым архитектурно-инженерный принцип казался универсальным: он использовал его для десятков сооружений — и башен, и перекрытий (в том числе в ГУМе, на Киевском и Казанском вокзалах Москвы), мостов и даже для корабельных мачт.

Есть в России и еще одна примечательная башня, возведенная Шуховым. Под все тем же Нижним Новгородом — городом, который уже сыграл в жизни архитектора такую большую роль, — на низком берегу Оки стоит единственная в мире опора ЛЭП в виде решетчатой гиперболоидной башни.

Эта высоченная 128-метровая конструкция — единственное, что осталось от построенных в конце 1920-х трех пар башен (две другие пары имели в высоту 68 и 20 м), которые поддерживали провода, протянувшиеся над рекой. Многие годы спустя, когда маршрут высоковольтных линий был изменен, малые пары башен демонтировали. Оставшиеся две башни были признаны памятниками культурного наследия — но это не помешало властям (!) в начале 2000-х разобрать одну из них на металлолом. По счастью, вмешательство международных организаций спасло от разрушения единственную оставшуюся башню.

Весной 2005 г. неустановленные вандалы распилили и увезли часть нижних стальных балок и колец основания, однако в марте 2008 г. их удалось восстановить. По счастью, конструкция Шухова обладает огромным запасом прочности: несмотря на отсутствие части основания, башня умудрилась простоять несколько лет, притом что нижняя ее часть затопляется весенним паводком.

Но все-таки, самым знаменитым его проектом стала радиобашня в Москве. Если самая высокая односекционная башня Шухова — Аджигольский маяк под Херсоном — имеет в высоту 70 м, то на Шаболовке она многосекционная и достигает 160 м. Ее по праву считают одним из самых блестящих достижений инженерного гения.

Строительство этого уникального сооружения велось в годы Гражданской войны. Несмотря на то, что решетчатая конструкция позволяла существенно экономить материал (на метр высоты требовалось втрое меньше металла, чем, скажем, для Эйфелевой башни), со сталью в те годы были серьезнейшие проблемы. Поэтому если по первоначальному плану башня на Шаболовке должна была превзойти ту же Эйфелевскую и стать 350-метровой (при весе 2200 тонн), из-за дефицита металла аппетиты пришлось умерить, и Шухов повел стройку по второму проекту, не столь амбициозному.

При строительстве не потребовалось ни подъемных кранов, ни лесов: верхние секции собирались внутри нижней и уже готовыми блоками с помощью лебедок поднимались, устанавливаясь друг на друга. Простота конструкции позволило завершить строительство в кратчайшие сроки, и первая радиотрансляция с башни состоялась уже в 1922 г. Встречена была Шуховская башня всеобщим ликованием — она была единодушно признана не только самый высокой (на тот момент) в России, но и самой красивой.

Вертикальные секции башни представляют собой отдельные гиперболоиды с кольцевыми основаниями и вершинами. Нижняя секция опирается на фундамент глубиной 30 м. Как и у других башен Шухова, отдельные элементы скреплены друг с другом с помощью заклепок.

В 1938 г. с башни состоялась первая трансляция советского телевидения — и она на долгие годы стала главной телеэмблемой страны. Несмотря на то, что сегодня этому шедевру более 80-ти лет, он ни разу не реставрировался. Сегодня она находится в довольно плачевном состоянии: непродуманные попытки «укрепить» ее сваркой и забетонировав фундамент, ржавеющие металлические опоры — все это не лучшим образом сказалось на состоянии башни. Сегодня для защиты ее (и другого наследия Шухова) создан и успешно работает благотворительный фонд: там, где государство отказывается выполнять свои обязательства, за дело берутся меценаты и энтузиасты.

В 1963 г. по заветам Шухова в японском порту Кобе возвели 108-метровую башню, предназначенную для туристов, откуда они могут полюбоваться замечательной панорамой города и побережья. Конструкция не подкачала: даже во время 7-балльного землетрясения, случившегося в 1995 г., башня выстояла. Шуховский гиперболоид представляет собой и 318-метровая башня Aspire в столице Катара Дохе. Это внушительное сооружение в виде факела было открыто в 2006 г., хотя внутренняя отделка его еще не до конца закончена. Интересно, что прочность конструкции позволила разместить здесь настоящий спортивный бассейн — в 80 м над уровнем земли.

Есть гиперболоидные башни в Польше и Бразилии, Испании и Австралии, Чехии и Швейцарии. Сетчатые конструкции использовали, наверное, все великие архитекторы XX века — и Антонио Гауди, и Оскар Нимейер... даже знаменитые здания-шары Бакминстера Фуллера имеют решетчатую основу, изобретенную Шуховым.

Не устарели подобные гиперболоиды и в XXI веке. Более того, сегодня самые дерзкие проекты имеют в своей основе именно такую сетчатую структуру — достаточно вспомнить японский проект башни-города на миллион жителей («Дом-монстр»). Вообще, сетчатые конструкции сегодня становятся основой самых фантастических проектов. Они используются в туннелях, в куполах и, конечно, в башнях. Так, в Китае к Азиатским играм 2010 г. еще в 2005 г. началось возведение колоссальной телебашни Гуанчжоу, которая станет самой высокой в этой стране и обеспечит телевизионную трансляцию этого крупного спортивного события. По завершении высота ее превысит 600 метров!

Существует и еще один впечатляющий проект на основе шуховского гиперболоида. Это небоскреб Vortex, который предлагает возвести в лондонском Сити известный английский архитектор Кен Шаттлворт (Ken Shuttleworth). Можно сказать, это «расширенное прочтение» классических канонов Шухова: башня станет не пустотелой, а разместит в себе вполне обыкновенные этажи с офисами. Кроме того, она представляет собой как бы двойной гиперболоид, сходящийся от основания к середине — и к вершине снова раскрывающийся на манер воронки. Впрочем, сооружение этого здания пока что — и особенно в связи с финансовым кризимом — остается под большим вопросом.

Умер великий авангардист от архитектуры в 1939 г. Нельзя сказать, что в России заслуги Шухова не признали. Несмотря на поистине варварское отношение ко многим его сооружениям, его имя носят улицы и парки ряда городов. В честь Шухова в 1990 г. учреждена престижная Золотая медаль, высшая награда для российских инженеров. 11 ноября этого года в Москве на Сретенском бульваре установлен памятник Владимиру Шухову, инженеру и архитектору, который во многом определил облик современных городов мира.

Впрочем, интересы и заслуги Шухова далеко не ограничиваются гиперболическими конструкциями. Он — автор и воплотитель проекта первых российских нефтепроводов, конструктор установок для крекинга нефти и нефтехранилищ и газгольдеров, трубчатых паровых котлов, создатель морских мин и тяжелых артиллерийских систем... Впрочем, чтобы рассказать об удивительной жизни этого удивительного человека понадобится как минимум еще одна большая статья.