Башни Шухова: архитектурное чудо инженерного гения

  
В этом году исполнилось 95 лет с окончания строительства знаменитой радиобашни на Шаболовке (Москва).  

Шуховская телебашня (иногда ее называют по месту расположения Шаболовской) – изящное, но в то же время чрезвычайно прочное сооружение, построенное по проекту знаменитого архитектора Владимира Шухова в 1922 году. Шухов в башне воплотил главную идею, которую вынашивал долгие годы – гиперболоид вращения.  

Что вообще такое гиперболоид при строительстве? Линейчатая конструкция, имеющая форму однополостного гиперболоида, является жесткой: если балки соединить шарнирно, гиперболоидная конструкция всё равно будет сохранять свою форму под действием внешних сил. Для высоких сооружений основную опасность несет ветровая нагрузка, а у решетчатой конструкции она невелика.

Эти особенности делают гиперболоидные конструкции прочными, несмотря на невысокую материалоемкость.

Путь инженера



Башня на Шаболовке — не единственная гиперболоидная конструкция, возведенная  Шуховым.  В январе 1896 года он подал заявку на получение патента на устройство подобных сооружений. Но первая идея пришла к нему гораздо раньше. В основе гиперболоида оказалась плетеная корзина – да, именно переплетение ветвей, делавших корзинку гибкой и прочной одновременно, натолкнули инженера на идею нового типа конструкции.

Уже в 1896 году Шухов возвел гиперболоидную водонапорную башню высотой 25 метров.


Водонапорная башня – первое в мире сооружение такой конструкции – находится в селе Полибино Данковского района Липецкой области. В целом сохранившаяся до нашего времени, она страдает от коррозии и нуждается в реставрации.



Башня сделана из 80 прямых стальных профилированных балок. Для повышения прочности были добавлены восемь стальных колец, стягивающих конструкцию.



В тех же годах Шухов создал ротонду – круглый стальной павильон. Сооружение диаметром 68 м имело крышу в виде сильно натянутого висячего кольцеобразного сетчатого перекрытия со стальной висячей мембраной диаметром 25 м в центральной части. Это была первая в мире мембранная конструкция перекрытий зданий. Комбинация двух перекрытий-оболочек наглядно демонстрировала возможности использования стали в архитектуре. Сейчас использование перекрытий-оболочек прочно вошло в практику европейской, североамериканской и японской архитектуры.



Другие знаменитые на весь мир примеры ажурных металлических сводов: здания Киевского вокзала и ГУМа в Москве.



Всего подобных сооружений было построено несколько сотен. Шухов брался за любые объекты: вокзалы, магазины, маяки, мосты, пристани и десятки крупных заводов.

Magnum opus

Высота Шуховской башни – 160 метров, вес – 240 тонн. Однако по первоначальному плану ее высота составляла 350 метров. Из-за дефицита металла во время гражданской войны проект был уменьшен. Проект Радиобашни Шухова высотой 350 метров имел расчетную массу всего лишь 2200 тонн, а Эйфелева башня при высоте 324 метра весит более 8850 тонн. Конструкция состоит из 6 ярусов (высота каждого — 25 м). Каждый ярус представляет собой гиперболоид вращения — блок из прямых стальных балок, концы которых скреплены стальными кольцами.

Строительство башни велось без использования лесов или подъемных кранов — каждый следующий ярус собирался внутри башни, и с помощью блоков и лебедок поднимался наверх.  Современные данные показывают, что конструкция башни на 75% отличается от данных, указанных в первоначальных чертежах. По всей видимости, гениальный инженер вносил изменения во время строительства, делая сложные расчёты буквально в голове.

Никакие сложности не помешали возведению башни. К 1939 года она стала главным источником и символом телевещания в СССР. Все оставалось ровно также до тех пор, пока не построили Останкинскую телебашню. Постепенно башня Шухова утрачивала свое первоначальное значение и приходила в упадок. А вот по всему миру гиперболоидные башни востребованы и в настоящее время. В 2003 году была построена гиперболоидная башня в Цюрихе. 600-метровая гиперболоидная сетчатая шуховская башня в 2005—2009 годах построена в Гуанчжоу в Китае компанией ARUP.  


Сейчас Радиобашня Шухова признана международными экспертами одним из высших достижений инженерного искусства.  Она сочетает невероятную экономичность (требуется очень мало мателла) и прочность. Несколько раз за свою историю башня подвергалась мощным внешним воздействием, но пережила всё – от мощных ураганных ветров до столкновения с легкомоторным самолетом.  


Элементы конструкции очень просты как в производстве, так и в сборке. На башне не применялась сварка и почти не использовались болты – ее надежность обусловлена за счет определенной подвижности клепаных соединений.  

Увы, будущее башни находится под большим вопросом.  Усилиями экспертного сообщества и неравнодушных к ее судьбе москвичей Шуховская башня была спасена от угрозы разборки и сборки на новом месте – да, был такой план городских властей. С учетом особенностей конструкции эта процедура уничтожила бы гениальность наследия Шухова.  

Было принято решения провести реставрацию, но рабочий проект так и не утвердили, а сумма на проведение реставрации на сегодня составляет около 500 млн рублей. Не так много, если учесть, какую ценность представляет собой Шуховская башня. Я надеюсь, что никто не будет дожидаться, когда башня поглотит ржавчина и город наконец-то начнет ценить свое великое инженерное прошлое, на котором можно выстроить и будущее.