Железобетон: от эксперимента до вершин архитектуры

Армированный бетон как строительный материал появился благодаря сочетанию бетона и стальной арматуры, что значительно увеличило прочность и долговечность конструкций, а также позволило создавать сооружения различных форм и высот. Действительно, ни один небоскреб не обходится без железобетонной конструкции в ядрах жесткости, перекрытиях либо подземной части. При этом идеи использования армирования материалов появились задолго до высоток: например, римляне с помощью проволоки и прутьев усиливали мозаичные полы, а в России в 1802 году при строительстве Царскосельского дворца применили металлические стержни для армирования бетонных перекрытий. Однако это были эмпирические методы без глубокого понимания принципов системы.

В статье рассмотрим основные этапы появления и распространения железобетона, внедрение технологии в России, и расскажем о поистине исторических объектах, которые сохранились по сей день. А еще поговорим о железобетоне нашего времени.

Как апельсины ускорили технический прогресс и что было дальше

Эра железобетонных сооружений на Европейском континенте началась с 1867 года, когда французский садовник и инженер Жозеф Монье получил патент на свою технологию армирования бетона, что стало основой для дальнейшего развития этого строительного материала.

Монье экспериментировал с металлической сеткой, пытаясь найти решение против разрушения корнями растущих апельсиновых деревьев традиционных глиняных и деревянных горшков. Садовник начал с того, что вставил одну деревянную кадку в другую и залил образовавшийся промежуток цементным раствором. Однако такая конструкция быстро разрушилась под давлением корней растений, так как цемент хорошо работает на сжатие, но плохо на растяжение. В следующих экспериментах он стянул кадки железными обручами, но это также не решило проблему — железные детали ржавели и портили внешний вид. Тогда француз решил обмазать кадки слоем цемента поверх металлических деталей, что упрочнило конструкцию. В своих дальнейших экспериментах он начал использовать вертикальные полоски железа внутри кадок. Это решение оказалось революционным, так как оно позволило значительно уменьшить толщину цементного слоя, сохраняя при этом прочность конструкции.

Новаторская идея быстро нашла применение в строительстве. Уже в 1875 году во Франции по системе Монье был построен первый железобетонный мост, а через несколько лет технология распространилась по Европе.

Одним из пионеров и новаторов железобетонного строительства стал Огюст Перре, продолжив дело соотечественника. Он одним из первых начал использовать железобетонный каркас в жилых домах, стремясь выявить эстетические свойства нового материала, не маскируя его под камень.

Развивая эти идеи, знаменитый Ле Корбюзье создал концепцию «домино» (Maison Dom-ino, 1914 г.) — свободной планировки этажей с опорой на колонны. Эти принципы оказали огромное влияние на развитие модернизма и современной архитектуры.

В Германии первые научные опыты с железобетоном провели в 1885 году. Практичные немцы внедрили материал в массовое промышленное строительство. Однако и здесь появились шедевры, среди которых — Фабрика обувных колодок в Альфельде (Германия), построенная Вальтером Гропиусом и Адольфом Мейером в 1910 году. Ее новаторская конструкция с тонкими железобетонными оболочками и большими окнами послужила примером для многих архитекторов-модернистов.

Постепенно железобетон вышел за пределы промышленной архитектуры и единичных авторских построек. Он лег в основу новых градостроительных концепций, позволив создавать дома со свободной планировкой, большими окнами и плоскими крышами, которые изменили облик городов в 1920-30-х годах.

Первые монолитные сооружения в России и кто за ними стоял

В 1890-х годах железобетон пришел в Россию, и одним из первых его адептов стал Николай Белелюбский, профессор из Петербургского института инженеров путей сообщения. Именно он возглавлял комиссию по разработке ТУ для железобетона и тут же начал его активное внедрение в строительство мостов. Многие мосты, построенные Н. А. Белелюбским, были уникальными. Например, в 1880 году по его проекту был возведен Сызранский мост через Волгу длиной 1483 метра, ставший самым длинным на тот момент мостом в Европе. В 1891 году он организовал публичные испытания железобетонных конструкций, включая арочный мост с пролетом 17 метров, на Преображенском плацу у Таврического сада в Санкт-Петербурге. Однако первым действующим железобетонным мостом в тогдашней столице стал инновационный Ильинский мост, возведенный в 1912 году на месте старой деревянной переправы через реку Охту. Его спроектировал архитектор Г.А. Гиршсон, а построила компания «Железо-бетон». Трехпролетный мост длиной 36,5 метров и шириной 9 метров полностью выполнен из железобетона. Уникальный объект охраняется государством как памятник культурного наследия регионального значения, символизирующий начало эпохи железобетонного строительства.

В Москве в 1893 году в центре столицы открылись Верхние торговые ряды, ныне известные как ГУМ. Удивлению москвичей не было предела, когда они наступали на мостики между балконами второго и третьего этажей. Люди боялись, что тонкие арочные пролеты, сделанные как будто из камня, рухнут вниз. Это была первая столичная конструкция, спроектированная из железобетона Артуром Лолейтом. Впоследствии он сформирует основные положения современной теории этого материала.

Интересна история другого раннего железобетонного сооружения — пожарной каланчи в городе Рыбинске. По странному стечению обстоятельств постройка 1876 года сильно обгорела, и на ее месте была возведена новая из железобетона. План и фасад в стиле модерн составил городской архитектор И. К. Хотин. Из 12 строительных фирм, принимавших участие в торгах, городская управа приняла условия саратовской фирмы «И. Г. Грингоф и Б-ъ». Эта же фирма строила в Рыбинске первый железобетонный шлюз в России. Рыбинская каланча, строительство которой было завершено в 1912 году, сохранилась до наших дней и является памятником архитектуры федерального значения.

Эти и другие железобетонные постройки дореволюционного периода наглядно продемонстрировали преимущества нового материала: прочность, огнестойкость, возможность перекрывать большие пролеты и создавать конструкции сложной формы. Они заложили фундамент для дальнейшего триумфального шествия железобетона в российской архитектуре и строительстве.

Как преподаватель МАРХИ стал основателем промышленной архитектуры в России

Успешный опыт применения железобетона дал толчок его распространению в промышленной архитектуре. В конце XIX - начале XX века по всей стране начали строиться фабрики, заводы, склады и другие индустриальные объекты с использованием этого прогрессивного материала. Среди них можно отметить корпуса текстильных мануфактур в Твери и Ярославле, зерновые элеваторы в Саратове и Самаре, депо Московской окружной железной дороги.

Все новые технические идеи, в их числе широкое применение железобетона, создание больших одноэтажных промышленных зданий с верхним светом и центральной вентиляцией, воплотил в своих постройках архитектор Александр Кузнецов. Хотя не он один на тот момент занимался такого рода сооружениями, именно его считают основателем отечественной школы промышленной архитектуры. Создал архитектурное отделение, а затем архитектурный факультет, впоследствии ставший МАРХИ. В начале XX века Кузнецов приобрел широкую известность как строитель текстильных фабрик. Например, создал Богородско-Глуховскую мануфактуру, которую и сейчас можно увидеть в современном Ногинске, и первое советское текстильное предприятие в Фергане. Чертами нового в советских фабриках по проектам А.В. Кузнецова, а затем и его учеников, стало обеспечение рабочих всеми удобствами как на рабочем месте, так и в бытовых условиях.

Знаковой постройкой стал корпус бывшего Строгановского училища (Кузнецовский корпус МАРХИ), открытого в сентябре 1914 года. Это одно из первых зданий Москвы из железобетона, в котором архитектор соединил черты модерна и конструктивизма.

При возведении здания его автор применил множество уникальных для начала ХХ в. и даже для нашего времени инженерных решений, причем некоторые из них обнаружились лишь в ходе нынешних ремонтно-реставрационных работ. Например, вентиляционные каналы проложены прямо в толще несущих конструкций, стены столетней давности представляют из себя вполне современную систему типа «сэндвич», в которых бетонные слои чередуются со слоями утеплителя (его основным компонентом стала стружка), этажи разделены при помощи мембранных перекрытий, а в качестве главных опор служат железобетонные колонны с необычными грибовидными «шляпками» наверху. Одну из таких колонн при реставрации специально очистили от всех слоев штукатурки, чтобы можно было видеть в его натуральном виде тот самый первый московский строительный бетон.

Среди поздних работ Кузнецова в Москве такие здания и комплексы, как корпуса ЦАГИ, Электротехнического и Энергетического институтов и ряд других значимых объектов, например, новые корпуса Текстильной академии в Москве (бывший Московский текстильный институт).

А.В. Кузнецов стал автором первых в России теоретических работ по железобетону и инженерным расчетам, дневной освещенности. Вокруг него сформировалась целая школа архитекторов-единомышленников, развивавших промышленное зодчество.

Расцвет технологии монолитного строительства и главные высотки страны

В Советском Союзе в конце 1920-х годов монолитное строительство получило беспрецедентное развитие. С использованием этой технологии возводились выдающиеся здания общественного и промышленного назначения, многие из которых стали настоящими архитектурными символами эпохи. В их числе — Центральный телеграф и редакция «Известий» в Москве (ее проектировал А. Лолейт), ленинградский Дом Советов, масштабный Дом Госпромышленности в Харькове, первый «небоскреб» Белоруссии — Дом правительства в Минске и целый ряд административных зданий в других крупных городах СССР.

Монолитный железобетон также лег в основу знаменитых московских высоток сталинского периода, ставших яркими примерами триумфа этого строительного материала. В 1930-50-х годах из железобетона начали строить сталинские высотки, ставшие символами Москвы. Кульминацией этого периода стало Главное здание МГУ, введенное в эксплуатацию в 1953 году, уже после смерти правителя. 36-этажная башня высотой 240 м, вместившая аудитории, музейные, жилые и рекреационные помещения, наглядно показала потенциал железобетона для высотного домостроения.

Следующим этапом развития железобетонных конструкций стала широкая индустриализация, применение предварительно напряженных конструкций, высокопрочных материалов и новых методов расчета. Ярким примером этого периода является Останкинская телебашня в Москве, построенная в 1965 году. Ее нижняя часть высотой 385 м выполнена из монолитного предварительно напряженного железобетона с переменным диаметром и толщиной стенок. На высоте 360 м расположены ресторан и смотровые площадки. Коническое основание башни опирается на опорные конструкции и имеет диафрагмовое кольцо для анкеровки канатов предварительного напряжения.

Интересные факты и монолитные сооружения из наших дней

Сегодня железобетон занимает ведущее место среди строительных материалов. Из него возводят жилые и административные сооружения, а из особо прочных марок бетона строят небоскребы, которые побивают все рекорды. Так, по этой технологии возведено самое высокое здание мира — 828-метровый Бурдж-Халифа в Дубае, и самое высокое в Европе — 462-метровый Лахта Центр в Санкт-Петербурге. Их несущие конструкции представляют собой яркий пример возможностей современного железобетона. Не отстают промышленное строительство и мостостроение. Так, в Муроме через Оку построено два вантовых моста на железобетонных опорах. Первый мост длиной 1393 м был открыт в 2009 году, а второй, расположенный чуть выше по течению Оки, был введен в эксплуатацию в 2023 году. Его длина составляет 1400 метров, главный пролет — 254 м, высота пилонов русловой опоры — 89,9 м. Их возвели с помощью скользящей опалубочной системы. Оба моста являются выдающимися образцами современного мостостроения и демонстрируют широкие возможности применения железобетона.

Таким образом, железобетон позволяет создавать не только прочные и долговечные, но и архитектурно выразительные сооружения. В сочетании с передовыми технологиями преднапряжения и защиты от коррозии, железобетонные конструкции открывают новые горизонты. А в нашем интернет-магазине вы можете найти все необходимое для качественного монолитного строительства.