История строительства в России до 1917 года

История строительства в России до 1917 года

Уральский филиал ФГОУ ВПО

Российская академия живописи ваяния и зодчества Ильи Глазунова

Кафедра архитектуры

Специальности «Архитектура» и «Дизайн архитектурной среды»

Реферат

История строительства в России до 1917 года

Учебная работа студентов 3 курса

Вагиной И.В., Рзаевой А.А

Преподаватель: Белозерова Т.А.

Пермь, 2014

Содержание

Введение

1. Нормирование строительства и кадры в строительном деле

2. Механизация строительных работ

3. Основные строительные материалы

3.1 Общая характеристика развития производства

3.2 Лесоматериалы

3.3 Кирпич

3.4 Вяжущие, растворы и бетоны

3.5 Естественный камень

3.6 Искусственные камни

3.7 Стекло

4. Строительные конструкции и их развитие

4.1 Деревянные конструкции. Общая характеристика развития

4.2 Несущие конструкции покрытий

5. Жилые и общественные здания

5.1 Строительство жилых зданий

5.2 Строительство общественных зданий

5.3 Каменные конструкции

5.4 Основные несущие конструкции

5.5 Армокаменные и смешанные конструкции

5.6 Расчет каменных конструкций

Список литературы

Введение

В соответствии с законами развития общества процесс развития русской строительной техники рассматривается как неотъемлемая часть общеисторического процесса. Поскольку пока еще невозможно дать периодизацию каждой из специфических областей строительной деятельности, принята установленная общая периодизация русской истории.

Исходя из этого, история развития строительной техники в 19-начале 20 веков разделена на две части: первая охватывает 1801-1861 гг., вторая - с 1861-1917 гг. Развитие строительной техники в первый период связано с зарождением капитализма внутри феодально-крепостнического строя и промышленным переворотом в России, во второй - с утверждением промышленного капитализма и превращением его в монополистический капитализм - империализм.

-1861 гг.- время развития капиталистических отношений внутри феодально-крепостнического строя в России. В это время, особенно во второй трети 19 века, интенсивно проходил процесс разложения феодально-крепостнических отношений, проявлявшихся во всех областях жизни страны. Усиливается рост товарно-денежных отношений, внешнего и внутреннего рынка, рост капиталистических форм в промышленности. Развитие капиталистической промышленности в России, указывал В.И. Ленин, проходило через три главные стадии: мелкое товарное производство, капиталистическая мануфактура и фабрика (крупная машинная индустрия).

Мануфактурный период вполне определяется к исходу 18 века, и к первой половине 19 века капиталистические мануфактуры стали широко распространенным явлением. Введение машин и рост наемного труда, начавшийся процесс превращения капиталистической мануфактуры в крупную машинную индустрию свидетельствовали о вступлении России в конце 1830-х годов в полосу промышленного переворота. Успешнее всего переход от ручного к машинному производству совершился в хлопчатобумажной промышленности, где преобладали наемный труд и капиталистические методы организации производства и, наоборот, крайне медленно в горной и металлургической промышленности, где господствовал крепостной труд.

Уже во второй трети 19 века машинная промышленность вступает в решающую борьбу с мануфактурой. Но если отживающий строй не мог уже надолго замедлить неизбежную победу машинной индустрии в России, то последняя ускорила его гибель и утверждение машинной техники совпало с концом крепостного уклада в стране.

После реформы 1861 года страна решительно становится на путь капиталистического развития. Эта реформа, несмотря на всю ее ограниченность, освободила молодой русский капитализм от сдерживающих его развитие феодальных пут. Капиталистические производственные отношения, отягощенные, правда, феодальными пережитками, стали господствующими. Они сказались в концентрации промышленности, в ускоренном развитии производственных сил страны, в техническом оснащении предприятий. Так только за 8-летний период литейное производство и машиностроение увеличилось в 2,5 раза, а добыча угля в 3 раза.

Быстро развивалась промышленность, ширилась внешняя торговля, страна покрывала густой сетью железных и водных путей сообщения. По протяженности сети железнодорожных дорог Россия к этому времени вышла на первое место в Европе, а в мире на второе.

Пореформенное десятилетие - период капиталистической индустриализации в России. Крупная машинная индустрия одерживает решающую победу над мелким производством и мануфактурой. Во всех отраслях промышленности после реформы 1861 года несравнимо интенсивнее, чем это происходило в первой половине 19 века, стала развиваться машинная индустрия.

Рост крупной капиталистической промышленности стимулировал развитие банковского кредита. Увеличились иностранные капиталовложения. Русский капитализм сделал решительный шаг в области концентрации производства. Крупнейшие предприятия с числом рабочих свыше 1 тыс. человек.

В целом период 19 - начала 20 века, очень сложный и противоречивый, весьма важен для истории строительной техники. В строительстве этого времени, особенно в конце 19- начале 20 века, содержалось на ряду с консервативным немало и нового, прогрессивного. Русские строители и ученые этого времени немало внесли существенный вклад в развитие мировой строительной техники. К сожалению, характерным явлением этого периода была недооценка достижений русских ученых и инженеров правящими кругами России. Предпочтение отдавалось обычно иностранному. Пользуясь большой свободой проникновения во все отрасли промышленности, иностранный капитал тормозил технико-экономическое развитие России, сознательно стремясь сохранить Россию на положении отсталой страны.

Между тем о наличии прогрессивных устремлений в строительной промышленности, идущей к индустриализации, в известной мере свидетельствуют и патенты, выданные в это время в России. Если в 1905 году было выдано около 800 патентов, то в 1912 году это количество более чем утроилось, причем некоторые из заявленных изобретений далеко опережали общий уровень существовавшей тогда строительной техники.

Порождаемая техническим прогрессом тенденция к индустриализации строительства натолкнулась в условиях капитализма на лимитирующее воздействие частноспособственнического строя. Подлинное развитие индустриальной строительной техники стало возможным только после победы в Великой Октябрьской революции в условиях социалистического государства.

1. Нормирование строительства и кадры в строительном деле

Первый в России нормативный справочник на строительные работы - «Урочный реестр» был издан в 1811 г. Инженерным сухопутным департаментом Главного управлении путей сообщения. Фактически он включал три самостоятельных реестра. Первый из них «Урочный реестр по части гражданской архитектуры или описание разных работ, входящих в состав каменных зданий, с показанием: какие именно при оных работы встречаются, и сколько полагается на производство их вольнонаемных мастеровых и рабочих людей». Второй называется «Урочный реестр на произведение деревянных жилых и нежилых зданий». Наконец, третий, уже не носивший название реестра, - «Описание строевым материалам вообще и показание пропорций для примерного исчисления количества их на построение какого-нибудь здания, с показанием, какие именно при этом потребны материалы и сколько оных идет на погонную, квадратную и на кубическую сажень».

В 1812 г. был издан второй по счету «Урочный реестр», разработанный военным ведомством, по которому «при крепостях в летнее, осеннее и зимнее время солдатам и вольным рабочим людям фортификационные работы исправлять». Этот реестр отличается исключительной подробностью нормирования производства земляных работ. Например, «Уроки земляных работ» нормированы отдельно для летнего, осеннего и зимнего времени. Разработаны замечательные по четкости и подробности «табели отвозки земли» по ровному месту, «в гору», отдельно для людей и для возки лошадьми. По каждому виду работ приводятся также нормы для солдат и для «вольных рабочих».

Оба урочных реестра не получили законодательного утверждения и были разосланы на места с предложением подготовить на их основе материалы для разработки нового нормативного документа, который будет впоследствии оформлен в качестве законодательного акта, но выполнение этой работы задержалось и первый урочный реестр был стереотипно переиздан в 1818 г., а второй - в 1819 г. Лишь в 1822 г. была учреждена специальная комиссия для улучшения урочных реестров при Главном управлении путей сообщения, которая разработала единое урочное положение, утвержденное в 1830 г. Однако пользование им вызвало много нареканий. Переписка показывает, что государственные органы и войсковые части выражали протест против определенных дневных уроков. В 1815 г. Сухопутный инженерный департамент указывал на занижение норм рабочей силы по забивке свай. Если нормы на забивку свай были занижены, то, наоборот, нормы на перевозку земли грабарками были завышены, на что обращал внимание директор департамента путей сообщения. В 1815 г. были разосланы по округам путей сообщения журналы с формами расхода рабочей силы и материалов. Цель рассылки журналов и форм учета заключалась в том, чтобы собрать с мест фактические данные. В формах учитывались организационные затруднения, погода, квалификация работников. К журналам прилагались чертежи выполненных работ, в какой-то мере рассылаемые формы и журналы напоминали применяемые в наше время нормативно-учетные карточки.

Проводились опытные работы и позднее. В 1839 г. был произведен опыт над перевозкой земли для определения времени, потребного возчикам и на отдых. Обследование погрузки и разгрузки земли определялось по отдельным операциям путем хронометража с точностью до 1 сек.

Вновь учрежденный в 1829 г. комитет по совершенствованию урочных реестров работал более восьми лет и в 1838 г. представил новое урочное положение для законодательного утверждения.

Его изданием не прекращалась работа по нормированию труда строителей, а также по уточнению расхода строительных материалов. В 1843 г. вновь переработанное урочное положение было издано для использования его до накопления дополнительных материалов. Собрав большой и весьма ценный материал с мест, а также обобщив зарубежный опыт, комитет в 1855 г. начал систематизацию и коренную переработку действовавшего урочного положения.

Ознакомление с урочными реестрами, изданными в первой половине XIX в., приоткрывает завесу и над самым процессом организации строительного производства в то время.

Первым нормативным документом, приближающимся к понятию технологических правил, следует считать десятый раздет урочного реестра 1811 г. Несмотря на краткость проводимых рекомендаций, мы находим в них сведения о расчете и организации транспорта, о планировочных работах и распределения земляных масс, о расчете всего производственного цикла по строительству объекта, о наборе полного комплекта рабочих инструментов на одно строение.

Производственный цикл принимается равным 120 рабочим дням или «одному лету», в соответствии с чем рассчитывается примерное количество ежедневного выхода на работу «мастеровых каждого рода».

Исходя из этого расчета, определяется количество необходимых инструментов и приспособлений. Представляет интерес указание, что столярам и печникам «инструментов не полагается, ибо они работают своими». Надо полагать, что по этой же причине не указан набор инструментов и приспособлений для маляров и отчасти для каменщиков (лопатки) и плотников (топоры). Следует предположить, что каждый рабочий должен был иметь собственный инструмент и снабжался лишь приспособлениями, составляющими строительный инвентарь.

Обращает на себя внимание расчет состава низового трудового коллектива (бригады), при которой рабочий основной профессии фактически освобождался от выполнения вспомогательных операции. Эти операции выполнялись подсобными рабочими.

В 1825 г. было издано «Положение о количество материалов, какое назначать должно при составлении смет на постройку домов». Редакция некоторых статей выявляет их совпадение с рассмотренным выше документом 1811 г., что говорит о преемственности работы составителей. В Положении имеются также указания по производству работ. Об их тщательной подготовке можно судить по тому, что даже после опубликования урочного положения 1839 г. рекомендовалось все же пользоваться «Положением о количестве материалов», изданным в 1825 г.

Не утверждая, что прекратилась какая-либо деятельность по дальнейшему совершенствованию технических правил производства строительных работ и строительной технологии, мы можем, однако, прийти к выводу, что в продолжении рассматриваемого исторического периода, кроме названных выше, других правил производства строительных работ не было.

В первой половине XIX в. в номенклатуре технического персонала произошли значительные изменения. К этому времени из строительного производства исчезли подмастерья, некогда игравшие большую роль. Одновременно сильно пошатнулось положение мастеров.

В XVIII в. мастер был крупным специалистом. Он не только в совершенстве владел ремеслом, но основательно знал основы строительной инженерии. По определению арх. Монферрана, «должность таковая требует сверх практических познаний, особенной деятельности и точности» Арх. И. Старов, споря о прочности конструкций Казанского собора, указывал, что у строителя собора Л. Воронихина были прекрасные помощники, каменных дел мастера Руиджи и Краур, «производство знавшие и искусные».

В первой половине XIX в. увеличение количества инженерных кадров обесценило работу мастеров, что вызвало понижение оплаты их труда. Если в начале XVIII в. приезжие мастера-иностранцы получали по 650 руб. в год, то в начале XIX в., несмотря на то, что цены на предметы первой необходимости повысились в два-три раза, мастера получали от 375 до 450 руб. в год, и лишь на особо ответственных стройках в Петербурге получали до 1000 руб. в год.

Одной из первых архитектурных школ в России была школа Каменного приказа в Москве, основанная в 1776 г. Другой школой было Московское дворцовое архитектурное училище, созданное в начале XIX в. Из старейших инженерных школ следует указать на Институт инженеров путей сообщения, открытый в 1809 г.

В первой половине XIX в. начали развиваться среднетехнические школы и школы повышения квалификации. В 1804 г. при Инженерной экспедиции была открыта в Петербурге инженерная школа для обучения кондукторов в свободное от службы время; в 1809 г. - инженерная школа, готовящая кондукторов (техников), и вместе с ней основаны частные школы при 6 сиротских отделениях на 150 учеников. В 1817 г. разрабатывалось положение о школах подготовки казенных мастеров для военного строительства. Аналогичные школы организовались путейским и военно-морским ведомствами на крупных стройках. Например, была школа на строительстве Ладожского канала, организованная в конце XVIII в., из которой вышел инженер В.И. Маслов.

В первой половине XIX в. все чаще применяли труд казенных десятников, оплата которых постепенно повышалась. В 1782 г. при ремонте Китай-городской стены в Москве оплата труда десятников -- выборных из рабочей среды была одинакова с оплатой труда каменщиков, за работами которых десятники наблюдали, 7 руб. 50 коп. в месяц. Но прошло несколько десятилетий, и положение десятников сильно изменилось. Например, в 1825 г. на строительстве Шлиссельбургского шлюза десятникам платили уже по 90 руб., а в Виндаве на гидротехнических работах - по 100 руб. за летний месяц. Оплата труда была повышена и на таких крупнейших стройках, как Казанский и Исаакиевский соборы.

Ниже приведены данные, знакомящие с годовой оплатой труда технического персонала на строительстве Казанского собора.

ДанныеАрхитектурные помощникиКаменных дел мастераУченики на практикеДесятникиКоличество человек на постройке Годовой оклад каждого в рублях2 5002 10002 3002 300С 1830 г. высоко оплачивался труд десятника и на строительстве Исаакиевского собора, а именно от 80 до 125 руб. в летний месяц, причем количество десятников было относительно небольшим - от 2 до 0 человек.

Некоторые десятники, работавшие на строительстве Исаакиевского собора, были талантливыми строителями. Так, Иван Столяров имел богатую строительную практику. При сооружении Александровской колонны он руководил устройством лесов, за что получил медаль. В 1838 г. он принимал участие в подъеме и передвижке большого московского колокола. Он построил леса и образцово организовал подъем гранитных колонн, окружающих большой купол Исаакиевского собора. Подъем каждой 65- тонной колонны на высоту около 50 м был хорошо организован и длился 2 ч 15 мин. В то время это было большой новостью.

На строительстве Исаакиевского собора работал и другой крупный десятник, Гавриил Кондратьев. Он с исключительной точностью выполнил шлифовку и полировку колонн портиков собора. При приеме этих работ расхождений с утвержденным чертежом либо не было, либо они измерялись десятыми и даже сотыми долями вершка.

С 1799 г. в столицах были организованы ремесленные управы, регистрировавшие паспорта строителей. Обычно эти управы были также инстанцией, передававшей жалобы рабочих в суд. Суд же всегда был на стороне подрядчика, усердно обсчитывавшего рабочих, а иногда и государство. Строитель Казанского собора А. Воронихин был полон возмущения претензиями алчного подрядчика Чусового и называл его действия «наибеззаконнейшими и неслыханно наглыми».

К первой половине XIX в. строительный инструментарий получил полное развитие. Опись 1804 г. говорит о том, что в состав «обыкновенного плотничного сундука» входили все виды инструмента, известные в начале XX в., - разнообразные топоры, пилы, долота, струги, сверла, напильники, киянки молоточки, резаки, наугольники, относки и т.д. Что касается инструмента, каменщика, то он еще в XVIII в., пополнившись орудиями обработки естественного камня, продолжал оставаться без существенных изменений до начала XX в. То же можно сказать о штукатурном и малярном инструментах, которые приобрели значительное разнообразие еще в XVIII в. в связи с выполнением в то время высокохудожественных отделочных работ во дворцах.

В первой половине XIX в. количество приспособлений, применяемых в строительстве, значительно увеличилось. Еще в конце XVIII в. начали возникать механические заводы, выпускавшие многочисленные приспособления для строительства.

В первой половине XIX в. стал изживаться способ устройства так называемых «подвязных лесов, широко применявшийся ранее из-за дороговизны металла. Подвязные леса состояли из пучков стоек и горизонтальных прогонов, но которым настилали доски. Узлы соединения горизонтальных прогонов с вертикальными стойками скрепляли черемуховыми прутьями, иногда - лыком.

В 1807 г. при строительстве Казанского собора на леса уже составляли чертежи. Узлы крепили обручным железом и скобами. Леса состояли из лежней, стоек, подкосов и насадок для настила. Дерево в соединениях крепили, кроме металла, врубками. Примерно таково же было устройство лесов на строительстве Исаакиевского собора.

На строительных площадках первой половины XIX в. устраивали вспомогательные цехи в виде кузниц, помещений для камнеобработки, навесов для водолейных устройств, растворомешалок, кладовых и др. Состав вспомогательных сооружений менялся в зависимости от особенностей производства; например, при работах до нулевой отметки, в мокрых грунтах, устраивались водолейные устройства, мастерские для заготовки свай, ростверка для помола кирпича на цемент. При каменных работах большое внимание уделяли камнеобрабатывающим, мастерским, растворным узлам, навесам для хранения извести, песка, кирпича, камня.

2. Механизация строительных работ

В.И. Ленин неоднократно писал о расхищений труда человека при ручном производстве, а К. Маркс отмечал, что «отдельная машина остается карликовой, пока она приводится в движение только человеком». Это наглядно выявляется при рассмотрении исторического процесса внедрения и совершенствования машин в строительном производстве. Применение лошадей позволяло увеличить движущую силу лишь в ограниченных пределах. Как показывала практика, тяговое усилие возрастало медленнее, чем число запрягаемых лошадей. Восемь лошадей выполняли лишь в 4 раза большую работу, чем одна лошадь.

В паровых строительных машинах, создававшихся в первой половине XIX в., рабочие орудия по форме и выполняемым операциям напоминали увеличенные ручные орудия. Недаром, например, одноковшовый экскаватор в те годы в России называли «паровой лопатой», в Германии - «паровой ложкой». Это были весьма несовершенные машины. О неэкономичности тогдашних паровых двигателей можно судить по паровым каткам. Паровой каток Балейсона, применявшийся в 1862 г. для укатки улиц в Париже, потреблял от 65 до 80 кг угля в час. Давление пара в котлах было очень низким. В 1836 г. в котле экскаватора Отиса, о применении которого в России будет сказано ниже, давление не превышало 5 кг/см2.

В ту пору строительные машины производили в основном вручную, мануфактурными методами. Это ограничивало их распространение. Новые возможности механизации открылись с тех десятилетий промышленного переворота, когда в машиностроении начали создавать новые машины. Совершенствование паровых двигателей строительных машин сказалось на увеличении их мощности, повышении скорости хода и давления пара в котле, замене деревянных деталей металлическими.

В России, запоздавшей с техническим перевооружением машиностроения, к концу 1850-х годов все же насчитывалось более сотни машиностроительных заводов, изготовлявших разнообразные станки, паровые машины, домкраты, лебедки, краны и т. п. Однако большинство из них было недостаточно оснащено технологическим оборудованием, и качеством продукции они уступали английским предприятиям. Например, в докладной записке военного губернатора Нижнего Новгорода говорилось: «Английские машины вдвое более прослужат и потребуют значительно менее топлива, так что скорее окупятся».

Конкуренция заграничных, и в частности английских, изделий тормозила развитие русского машиностроения.

Механизация подъемно-транспортных операций. В первой половине XIX в. подъемно-транспортные устройства, приводившиеся в движение силой человека или животного, начали заменяться паровыми. Характерна также частичная замена деревянных деталей в крапах металлическими, увеличение грузоподъемности механизмов, рост их применения.

Из простейших подъемно-транспортных приспособлений, применявшихся в России в первой половине ХIХ в., можно упомянуть канаты с железными крюками на концах, деревянные, окованные железом и чугунные блоки, лебедки и вороты, носилки деревянные и плетеные из прутьев, катальные хода, а также механизмы - лебедки и краны-укосины, бывшие сравнительно распространенными.

При сооружении Исаакиевского собора (1818-1858 гг.) и Александровской колонны (1831-1834 гг.) применялись кабестаны, приводившиеся в движение вручную и конной тягой. Подъем каждой колонны Исаакиевского собора осуществлялся 16 кабестанами и монтажными лесами, в верхней части которых укреплялись блоки. Через блоки перебрасывались пеньковые канаты, одним концом закрепленные за колонну, а другим наматывавшиеся на барабаны воротов.

Для разворота колонн применялся поворотный круг, вращавшийся на шарах, перекатывавшихся в специальных канавах. Кабестаны, обслуживаемые шестью рабочими, имели грузоподъемность около 21 т.

Подъем колонн Исаакиевского собора и Александровской колонны был крупным достижением не только русской, но и мировой строительной техники. Установленный на строительстве этого собора паровой двигатель, обслуживающий узкоколейный железнодорожный транспорт для перевозки гранитных плит, был первой паровой машиной на строительной площадке в России.

На строительных работах применялись краны, явившиеся прототипом современных дерриков. Например, в 1828 г. на строительстве в Кронштадте был применен деревянный кран инж. В. Маслова. В 1862 г. на строительстве мола в Керченском порту применили кран с вертикальной вращающейся деревянной мачтой, раскрепованной бревенчатыми раскосами. Вращение мачты облегчалось круглой чугунной пятой, опиравшейся на чугунный подпятник. Благодаря системе зубчатых колес двое рабочих, вращая рукоятку, поднимали груз почти до 6 т. Там же в Керчи, пользовались краном, установленным на передвигавшейся по рельсам платформе. Стрелой крана служило укрепленное па поворотной чугунной тележке деревянное коромысло с противовесом. В другом случае, при постройке в 1834 г. Москворецкой каменной набережной, применяли железное коромысло с чугунными гирями. Этот принцип коромысла с противовесом используется и в конструкциях ряда современных кранов, в частности башенных.

В количестве, номенклатуре и качестве используемого подъемно-транспортного оборудования Россия отставала от передовых капиталистических стран. Применение механизмов для подъема строительных материалов считалось оправданным лишь на больших постройках и при дороговизне рабочих рук. Но и в этих случаях часто применяли самодельные кустарные краны вроде использованного на строительстве одного из железнодорожных мостов козлового деревянного крана.

Рядовые стройки велись без подъемных устройств даже в тех случаях, когда те или иные органы, ведавшие строительством, признавали необходимым применить машины ввиду недостатка рабочей силы. Например, при постройке в Омске четырехэтажного здания военной гимназии было решено отказаться от простейших подъемных механизмов для подъема кирпича, воды и раствора при кладке стен третьего и четвертого этажей. Официальное сообщение объясняло это тем, что «в Омске трудно найти мастеров, которые могли бы исправлять машину при случайной порче».

Землеройные и сваебойные машины. Одними из первых машин, появившихся в строительстве, были землечерпалки, которыми производили подводную выемку грунта в гаванях и углубляли реки. Это не случайно. До появления железных дорог водные пути являлись основными и наиболее экономичными транспортными артериями, в которых остро нуждались страны с развивавшимся промышленным производством. Однако осуществляемая вручную подводная выемка была очень трудоемка, дорога и неэффективна.

В 1812 г. на Ижорском заводе построили плавучую многоковшовую паровую землечерпалку с двигателем мощностью 15 л. с. для подводной выемки грунта в Кронштадтской гавани. Проектирование и строительство машины велось под руководством известного инженера начала XIX в. Августина Бетанкура (1758-1824). Эта землечерпалка сохраняла ряд конструктивных особенностей, характерных для машин XVIII в. Например, паровой котел представлял собой деревянную бочку, окованную обручами. Маховики, балансиры и другие части паровой машины также были деревянными. Аналогичная землечерпалка была изготовлена на Ижорском заводе в 1815 г. для углубления реки Ижоры. Через восемь лет в России была построена паровая землечерпалка с двигателем мощностью 20 л.с., предназначенная для работ в Одесской гавани.

Создание этих сложных строительных машин свидетельствовало, что в России были инженеры и рабочие, способные поставить строительное машиностроение на уровень мировой техники. Но в условиях тогдашней России эти технические силы не могли получить развития. В частности, паровые одноковшовые экскаваторы, по конструктивней сложности сравнимые с паровыми землечерпалками, начали изготовляться в России только спустя почти сто лет (в 1902 г.). Разрабатывать землю предпочитали вручную, используя дешевую рабочую силу. Между тем даже первые построенные в России паровые землечерпалки с двигателями мощностью всего в 15-20 л.с. были в 14 раз производительнее крупных ручных землечерпалок, приводившихся в движение 6-9 рабочими.

Развитие железнодорожного транспорта способствовало созданию в США парового экскаватора, вскоре нашедшего применение и в России.

В 1848 г. Маркс писал, что «в Северной Америке введение машин было вызвано как конкуренцией с другими народами, так и недостатком рабочих рук, т.е. несоответствием между промышленными потребностями Северной Америки и ее населением». Рабочие, строившие в США железные дороги и каналы, получали вдвое большую заработную плату, чем в Англии. Это побудило американцев применить механические устройства, казавшиеся английским инженерам экстравагантными. Так, в США в 1834-1830 гг. появился первый паровой одноковшовый железнодорожный экскаватор В. Отиса с ковшом емкостью 1,14 м3, паровым двигателем мощностью 15 л.с. и вылетом стрелы 5,7 м. Средняя техническая производительность такого экскаватора равнялась 30-40 м3/ч, максимальная - 80 м3/ч. Машину обслуживало 11 человек.

В 1842 г. вернувшийся из поездки в США выдающийся русский инженер и ученый П.П. Мельников (1804-1880 гг.) опубликовал статью об экскаваторе Отиса. По расчетам Мельникова, каждый экскаватор мог бы заменить труд 150 землекопов. Автор описал также принятый Отисом метод производства работ: вынутый машиной грунт отвозили в вагонетках с помощью маневрового паровоза; число вагонеток подбирали из расчета предотвращении простоев экскаватора.

Готовясь к прокладке железной дороги Петербург-Москва, русское правительство купило 4 из 7 уже построенных в США экскаваторов Отиса и передало в бесплатное пользование подрядчикам.

П.П. Мельников разработал также проект «землевозного вагона» для отвозки грунта по рельсам конной тягой. На строительстве дороги Петербург-Москва применялось 465 таких вагонов. Позже образец землевозного вагона Мельникова демонстрировался на Всероссийской политехнической выставке в Москве в 1827 г.

Один из ведущих инженеров строительства Петербургско-Московской железной дороги Л.И. Штукенберг отмечал, что паровые экскаваторы «работали очень недурно, затруднения в производстве работ происходили преимущественно от нерасположения к ним подрядчиков, а также их агентов, обязанных доставлять все нужное для действия и исправления машин».

В 1848 г. еще до окончания строительных работ машины были проданы уральским горнозаводчикам Демидовым и в Нижнем Тагиле были применены на вскрышных работах для добычи руды. В связи с возвращением к ручному труду охват механизацией земляных работ на строительстве железной дороги Петербург-Москва не достиг даже 1%.

Небольшая экономия средств, полученная благодаря использованию экскаваторов - 7 тыс. руб., не представляла никакого значения для основных подрядчиков. Например, чтобы побить на торгах конкурентов и перехватить у них подряд, барон Корф уступил на торгах против сметы 200 тыс. руб. Затем он с лихвой возмещал перерасход за счет эксплуатации рабочих, набиравшихся из крепостных крестьян. Подрядчики увеличивали почти вдвое и без того высокие нормы выработки и соответственно сокращали число землекопов. Дни, потраченные на устройство шалашей, корчевку пней и другие подготовительные работы, считались прогульными, и за них с рабочих высчитывали по 1 руб. Вычеты производили также за невыполнение норм, время болезни, дождливые дни.

Таким образом, история механизации земляных работ достаточно наглядно показывает, как в условиях господства старых технических приемов создавались элементы новой капиталистической техники.

С развитием машинной индустрии различные средства механизации начали все больше проникать в такие строительные процессы, как приготовление раствора, дробление щебня, устройство дорожного покрытия, устройство свайных фундаментов, мостовые опоры.

Еще при устройстве Москворецкой каменной набережной в 1834 г. использовались деревянные катки из толстых сосновых бревен. Однако деревянные катки уже выходили из употребления. Необходимость улучшения дорог, с одной стороны, и рост производства чугуна, с другой, привели к распространению конных чугунных катков.

В дорожных работах России применялись плуги, бороны и разравниватели, так называемые «утюги» для заглаживания дорожного полотна. Они состояли из бревен, которые волоком тащили лошади.

В первой половине XIX в., когда возросла потребность в дроблении щебня для строительства дорог, механических камнедробилок еще не было, не был еще найден даже принцип их работы - раздавливание камня на фракции различной крупности. - и щебень продолжали разбивать молотками, в ручную.

Изобретатели первых в России камнедробилок предполагали измельчать камни посредством ударов. Еще в 1850 г. в Главное управление путей сообщения был подан чертеж подобной машины. Затем пришли к убеждению, что эту операцию можно успешнее производить посредством давления, принцип которого использовался в обыкновенных щипцах.

На таком принципе американец Эли Уитмен Блейк построил в 1858 г., после семилетней работы, свою токовую камнедробилку, которая в 1862 г. была привезена из США в Англию на Всемирную выставку, усовершенствована и получила распространение во всех странах, в том числе и в России. Щековые камнедробилки Блейка производительностью 3,5 и 5 м3/ч удешевляли производство щебня, по меньшей мере, в 5 раз по сравнению с ручной разбивкой и в то же время увеличивали степень возможного измельчения.

В первой половине XIX в. в России применяли ручные, конные и водяные сваебойные устройства.

Сначала подъем бабы производили непосредственно с помощью веревок, перекинутых наверху копра через блок; затем ее стали поднимать с помощью ручных воротов и лебедок. При устройстве плотин на реке Истре и Москве-реке в 1835 г. применяли копры высотой 7,5 .ч, оборудованные чугунной бабой весом 410 кг, деревянным шкивом и железным блоком. Применяли также деревянные блоки, в частности из березы, более дешевые, чем железные. В плавучих свайных молотах баба поднималась за счет вращения водяного колеса с лопатками течением воды. В 1825 г. при забивке свай на строительстве Исаакиевского собора для подъема бабы использовали конную тягу.

Для работ на строительстве железной дороги Петербург-Москва русское правительство заказало в США 4 механических подвесных молота, работавших с помощью паровых лебедок.

Приведенные факты позволяют сделать вывод, что в первую очередь механизировали строительные процессы, наиболее технически простые и массовые, а также дорогие и неэффективные в условиях ручного труда.

3. Основные строительные материалы

.1 Общая характеристика развития производства

В начале XIX в. основными строительными материалами в России были: древесина, глиняный кирпич, естественный камень, песок, известь и гипс. Приготовляли и применяли их в основном по правилам XVIII в. Однако в начале XIX в. усилился процесс накопления и распространения новых технических знаний в этой области. Важнейшая роль здесь принадлежала последователю М.В. Ломоносова русскому академику В.М. Севергину (1705-1826), начавшему с 1804 г. издание «Технологического журнала», где публиковались новейшие сведения по технологии строительных материалов. В.М. Севергин предпринял обширные исследования минеральных ресурсов страны и в 1809 г. издал капитальный труд «Опыт минералогического землеописания Российского государства», способствовавший развитию материально-технической базы промышленности и строительства.

Попытка обобщить требования к основным строительным материалам была предпринята в «Урочном реестре но части гражданской архитектуры» (1811 г.) и в изданной вскоре после него инструкции «Замечания, как узнавать качество и доброту главных строительных материалов».

Задачи восстановительного строительства после Отечественной войны 1812 г. вызвали значительное увеличение производства различных строительных материалов. Так, на Комиссию для строений в Москве, созданную в 1813 г., было возложено «заведение кирпичных заводов, ломки камня, жжения извести и заготовление прочих материалов, нужных для строения». В 1816 г., перед началом работ по строительству шоссейной дороги Москва-Петербург, инженеры Рыбников, Смирнов и Гермес представили на основе произведенных ими изысканий «Описание различного грунта, крупного и мелкого булыжного камня, негрохоченного гравия, хряща, крупного песку, кирпичной хорошей глины и всех других качеств грунта». В дальнейшем подобные работы производились в более широких масштабах.

Предприятия по производству строительных материалов в первую очередь сосредоточивались вокруг крупных городов, а также в районах дорожного и гидротехнического строительства. Но наряду с этим большое распространение имели карликовые установки временного характера по обжигу кирпича, извести и других материалов, которые устраивались крестьянами. Поэтому общее количество выпускавшихся материалов не поддается точному учету. Известно, например, что в 1810 г. в Москве работало 10 кирпичных заводов, т. е. почти в 2 раза меньше, чем в 1774 г. Это уменьшение вызвано сносом ряда мелких и ветхих предприятий. В конце же рассматриваемого периода в районе Москвы имелась уже целая сеть кирпичных заводов и других предприятий строительных материалов. В связи с этим в 1801 г. в Москве работало 8 поставщиков кирпича, 6 поставщиков лесных материалов, 2 поставщика извести и бутового камня.

В середине XIX в. все больше становится крупных предприятий по выпуску строительных материалов, соответствующих развитому мануфактурному производству, но наряду с ними продолжают существовать кустарные и ремесленные заведения. Начавшееся со второй трети XIX в. развитие машинного производства в стране не успело еще охватить область строительных материалов. Однако развитие промышленного капитализма в России и соответственное усиление строительной деятельности сказалось в постепенном ускорении производства и развитии техники. Наряду с импортом существовал экспорт некоторых строительных материалов, преимущественно древесины. В 30-х годах XIX в. русские лесоматериалы отправлялись в Англию, Данию, Голландию и Францию, причем заготовка бревен на экспорт производилась преимущественно в Казанской, Сибирской, Пензенской и Вятской губерниях, а их распиловка - в Новгородской, Олонецкой, Выборгской губерниях и частично даже в Петербурге.

Организованная работа по внедрению передовой для того времени техники в практику производства строительных материалов велась в первую очередь ведомствами путей сообщения, военным и горным ведомством.

Начиная с 30-х годов XIX в. возросло количество отечественных изобретений, в частности позволяющих усовершенствовать производство кирпича и других строительных материалов; но большинство из них оказывалось нереализованным. Предпринимателям было выгоднее использовать дешевый труд рабочих или купить зарубежное оборудование, которое оказывалось дешевле ввиду отставания отечественного машиностроения.

Русские специалисты вели подчас трудную борьбу за развитие техники производства строительных материалов. Еще в 1789 г. Вольное экономическое общество издало работу И. Георгиева «Исследование свойства и подражание в делании шведской каменной бумаги», а в самом начале XIX в. архитектор Н.А. Львов разработал технологию получения «каменного картона», предназначенного для кровель. В 1802 г. он организовал производство этого картона с помощью сконструированной им машины, приводимой в действие паровым двигателем.

В дальнейшем над разработкой рулонных кровельных материалов работали как отечественные, так и зарубежные изобретатели. В 1800 г. в Петербурге была издана брошюра «Весьма выгодное употребление бумаги на крытие домов, доказанное Н.Н. Утермарком». Вскоре начались практические работы по изготовлению и усовершенствованию таких кровельных материалов на заводах России. Например, в 1811 г. мастер М.С. Кузнецов изготовил на фабрике в Угличе кровельную бумагу и картон. Цветная кровельная бумага была изготовлена на бумажной фабрике в Оренбурге. Русскому изобретателю Гурьеву удалось в 1847 г. разработать рецепт пропитки картона маслом, а вслед за этим на одном из американских заводов было налажено производство кровельного толя, которое в 1851 г. было заимствовано новгородским фабрикантом Игнатьевым. Таким образом, в создании кровельных материалов на бумажной основе русские специалисты внесли значительный вклад.

Следует отметить достаточно широкий международный обмен технической информацией и часто весьма быстрый отклик на те или иные зарубежные достижения. В качестве примера назовем искусственную сушку леса. Уже в 1856 г. в Петербургском арсенале был испытан английский способ сушки посредством нагретого воздуха.

В первой половине XIX в. в России было организовано испытание строительных материалов на научной основе. Такие работы впервые были выполнены в 20-х и 30-х годах в Институте корпуса инженеров путей сообщения в Петербурге, а с 1840 г. сюда стали поступать образцы строительных материалов со всех округов путей сообщения, в связи с чем институт расширил испытания, приведшие к выработке некоторых теоретических положений в этой области.

Под руководством крупного ученого проф. П.И. Собко в 1853 г. в том же институте была создана (раньше, чем в Англии и Германии) первая в России механическая лаборатория, оборудованная прессами и другими приборами для испытания строительных материалов. В том же году П.И. Собко разработал методику этих испытаний. Первыми в лаборатории были испытаны лесоматериалы, кирпич и каменные породы.

В целом рассматриваемый этап можно охарактеризовать как период серьезных достижений и открытий, важнейшим из которых является открытие в нашей стране искусственного гидравлического цемента, и вместе с тем слабого еще их внедрения в практику. В этот период лишь накапливались экономические и научно-технические предпосылки для последующего более быстрого развития производства строительных материалов.

Ниже рассмотрены основные строительные материалы из числа применявшихся в строительной практике дореформенной России.

3.2 Лесоматериалы

К началу XIX в. в России, помимо распространенного ручного лесопиления, имелись лесопильные предприятия на водяных и паровых двигателях. В 1804 г. в России работало 32 частных завода с 118 лесопильными рамами. К 1858 г. число их, даже по неполным сведениям, составляло уже 86. В 1826 г. уже встречались пилы на паровых двигателях, причем некоторые пилы имели диаметр до 9 футов (2,7 .м).

Почти половина лесопильных предприятий в России приходилась на Прибалтийско-Приозерный край, наиболее близкий к путям вывозки.

Важным шагом на пути к систематическому изучению древесины и улучшению лесного хозяйства явилась подготовка специальных кадров. Первое специальное лесное училище в России было открыто в 1803 г. в Царском Селе (на 27 лет раньше Берлинской лесной академии).

Изучение строения древесины, ее пороков и вредителей, начатое еще в XVIII в. учеными разных стран, к середине XIX в. достигло высокого уровня и сформировалось в те знания, которые с небольшими уточнениями справедливы и в наше время. Еще в 1808 г. английским Адмиралтейством было предложено обугливание поверхности древесины, получившее распространение и в нашей стране. В 1809 г. в Германии рекламировали обмазку древесины в несколько слоев канифолью, серой, охрой и др. В 1810 г. во Франции было рекомендовано обрабатывать древесину растворами солей металлов. В 1811-1812 гг. в России Лукин предложил обрабатывать высушенную древесину паром, содержащим деготь.

Из множества антисептических средств, появившихся на протяжении 1800-1860 гг., наибольшее распространение в дальнейшем получило так называемое кианизирование, т. е. вымачивание в сулеме, технология которого разработана англичанином Кианом в 1823 г. В 1837 г. д-р Бушери (Франции) предложил пропитывать древесину всасыванием антисептических растворов растущим деревом на корню. Этим способом несколько десятилетий пользовались во Франции и некоторое время в Германии и России. В 1861 г. часть шпал Нижегородской железной дороги была пропитана но способу Бушери.

В начале XIX в. деревянные элементы в строительных конструкциях применяли, исходя из установившейся многолетней практики. Расчет заменился практическими правилами: в руководствах приводились необходимые сечения брусьев в зависимости от перекрываемых пролетов. Очень часто фактические напряжения в таких брусьях не превышали 20 кг/см2. В отношении качества строительной древесины также имелись свои правила. Лес должен быть «прямой, не суковат, без гнили и дряблости, червоточины и синевы».

В 40-х годах XIX в. известный строитель деревянных мостов в России Д.И. Журавский впервые в большом масштабе предпринял исследование механических свойств древесины различных пород. Полученные величины прочности при различных видах нагрузок были им использованы при расчетах мостов.

В большинстве же случаев древесину для строительства продолжали применять без расчетов, по установившейся ранее практике.

.3 Кирпич

Рост объемов городского строительства в первую половину XIX в. отразился на увеличении производства кирпича. Если в 1775-1785 гг. в Москве выпуск кирпича не превышал 15 млн. шт., то в середине XIX в. он увеличился до 55 млн., а в Петербурге превысил 150 млн. шт. При этом увеличилось количество заводов и улучшилась техника производства.

На стройках Москвы. Петербурга и других городов применялся кирпич самых разнообразных размеров. В Москве в основном сохранялись кирпичи «большой меры», принятые еще Каменным приказом в 1775-1785 гг., -6*3*2 вершка(27*13,7*9 см). Одновременно с основным стеновым кирпичом производили кирпич и меньших размеров.

Произвол в размерах стенового кирпича стал особенно остро ощущаться после издания первых урочных реестров. В 1847 г. были утверждены и изданы «Правила для единообразной и прочной выделки кирпича, долженствующего употребляться как в Петербурге, так и в других местах России, на казенных и частных заводах». Сохраняя бывшее и раньше разделение кирпича по сортам (железняк, полужелезняк, красный, алый), правила устанавливали единые его размеры: 6*3*1,25 вершка (27*13,5*6,75 см).

В первой половине XIX в. наметились пути улучшения кирпичного производства. Для мятья глины стали применять глиномялки с ручным и конным приводом. Интересная конструкция глиномяльной машины была предложена инж. В. Масловым. Его машина состояла из четырех колес: первое резало глину, второе разминало ее, а два колеса с железными лопатками окончательно доминали глину и собирали ее в кучу.

Общий технический уровень производства кирпича в интересующий нас период соответствовал технике конца XVIII в. с той разницей, что было больше крупных предприятий, оборудованных спаренными печами. В 30-х годах XIX в. был предложен ряд конструкций формовочных машин, которые по принципу работы можно разделить на три группы: машины-штампы; машины, формующие кирпич посредством непрерывного вращательного движения, и машины, выжимающие глиняную массу лопастями архимедова винта.

В конструировании этих машин приняли участие русские изобретатели К. Гормонов, В. Фадеев, А. Фантеев, А. Севастьянов и др.

Карусельная формовочная машина, предлагавшаяся слесарным мастером Гольфером. По проекту машина имела 24 формы, в которых глиняная масса уплотнялась системой рычагов, а готовый сырец снимался особыми поршнями. Кирпичезаводчнки, как правило, не стремились к механизации изготовления сырца, так как считали это невыгодным для себя. Поэтому сырец формовали преимущественно ручным способом.

В первой половине XIX в. сильно возросли цены на топливо, и в России, как и в Западной Европе, возникла острая необходимость в усовершенствовании техники обжига кирпича. Это усовершенствование шло как в части изменения формы печей, так и использования тепла отходящих газов. От квадратных печей перешли к шестигранным, затем к круглым (печи русского инженера Штральмана, 1850 г.) и овальным. Отсутствие острых углов создавало лучшие условия для движения нагретых газов внутри печи.

Стремление использовать тепло отходящих газов заставило изобретателей перейти к системе многокамерных печей. Наилучшей конструкцией из печей русских изобретателе была печь А.К. Больмана, изобретенная в 1858 г. В разрезе видны топки, а также камеры, загруженные сырцом. Принцип работы печей Больмана идентичен печам Штральмана. Газ из топки шел под свод камеры, а затем удалялся в отверстие снизу камеры. Это обеспечивало равномерный прогрев всего пространства печи. Наличие нескольких спаренных камер позволяло направлять газ из одной в другую. В первых камерах сырец подвергался предварительной просушке, в других обжигался, а в третьих охлаждался и разгружался, т. е. печи, предложенные Больманом, были непрерывно действующими.

Близкой по конструкции печи А.К. Больмаиа была печь немецкого инженера Ф. Гофмана, удостоенная на Всемирной выставке в Париже золотой медали и получившая всеобщее признание. Начальная конструкция этой печи состояла из кольцевого канала, перекрытого сводом и разделенною вставными железными щитками на загрузочные камеры. На некотором расстоянии от загрузочного канала находился кольцевой дымовой канал, соединенный с каждой камерой. Дымовой канал был центром управления работой всей печи.

В отличие от наших печей, отапливавшихся дровами, гофманские печи отапливались углем, и это позволяло загружать камеры топливом сверху сводов. Другое усовершенствование гофманской печи заключалось в придании ей более удобной опальной формы в плане.

В России первая гофманская печь овальной формы была построена в 1868 г. в Брест-Литовской крепости.

Таким образом, в середине XIX в. были заложены предпосылки для дальнейшей, весьма серьезной реконструкции производства.

.4 Вяжущие, растворы и бетоны

В XIX в. для обжига извести широко применялись простые напольные печи. Наиболее крупные печи в течение нескольких десятилетий существовали на Тосненских плитных ломках, снабжавших известью Петербург. Они были длиной около 10 саж. и высотой 2,5 саж. и имели 10 очелков (топок). «Такая печь вмещает в себе до 150 кубических саженей известкового камня». Заднюю и две боковые стенки печи делали постоянными, толщиной 1 аршин и высотой 5 аршин. Для устойчивости задней стенки снаружи печи устраивали 5 контрфорсов. В нижней части печи из обжигаемого материала выкладывали несколько топок (очелков), разделенных так называемыми «бычками» из того же известняка.

Процессом обжига известняка в такой ночи управляли с помощью отверстий, пробиваемых в разных местах глиняной обмазки шапки. После очередного обжига передняя стенка печи и ее внутреннее содержание разбирались и шли на приготовление извести, а задняя и боковая стенки существовали 10-15 лет. Печи работали с весны до осени.

Строили также шахтные печи. Около 1820 г. их стали делать круглыми в плане, а внутренний объем - эллипсоидальным вместо ранее распространенного конического (с уширенном кверху). По данным Г.И. Энгельмана, много лет занимавшегося вопросами производства извести, в такой шахтной печи периодического действия обжигание обычно велось от 89 до 90 часов. «В печи... наполненной чистым ноздреватым известняком, обжигалось обыкновенно белой извести лучшей доброты от 5400-5000 и даже 5700 пуд.»

В 1820-х годах русский инженер В. Маслов превратил круглую печь в непрерывно действующую. Такая известеобжигательная печь, построенная в 1828 г. в Кронштадте потребляла до 1,5 м3 сосновых и еловых дров на обжиг 1 .м3 известковой плиты, т. е. в два раза меньше, чем в простейших напольных печах. В виде опыта в печи Маслова был применен также каменный уголь. Для обжигания извести он и раньше находил применение в тех районах страны, где он дешев. Энтузиастом внедрения обжига извести каменным углем в 1830-х гг. явился инженер П.И. Тумковский. Для интенсификации горения угля он устраивал в печи поддувало из кирпичных столбиков, перекрытых известковой плитой. Печь такой конструкции в 1838 г. обслуживала работы по восстановлению пострадавшего от пожара Зимнего дворца, а в 1841 г. была устроена в Керчи, где П.И. Тумковский работал городским архитектором.

К середине XIX в. шахтные печи достигли производительности 2000 м3 извести-кипелки в месяц. Расход условного топлива на 1 м3 продукции составил 180-220 кг, что в полтора раза меньше, чем в первых шахтных печах, но в два раза превышает современные показатели.

Известковые растворы для кладки стен в обычных случаях изготовлялись на свежегашеной извести, а для построек, к качеству выполнения которых предъявлялись повышенные требования, -на выдержанной извести. Песок для таких растворов применялся средней крупности и брался «из песчаных мест или рек», Загрязненный песок иногда промывали (как- указывают Г. Энгельман. И. Фукс и др.). При использовании морского песка его несколько раз промывали для удаления солей.

Для получения гидравлического раствора применяли в качестве добавки цемянку (толченый кирпич или черепица), а иногда золу и др. Эти добавки, а также известковое тесто или раствор было принято именовать цементом.

Одним из видов применявшихся гидравлических растворов был так называемый лориотов раствор, изготовляемый с применением добавки молотой извести-кипелки, взамен части теста или пушонки. В России этот раствор приобрел значительную известность. Так, в 1810-х годах инженеры Пуадебард и Диго применяли его для кирпичной кладки при строительстве мукомольных водяных мельниц в различных районах страны, а также для фундаментов и цоколей зданий, изготовлении труб, плит, устройства тротуаров и т.д.

Для приготовления кладочного раствора на строительстве Исаакиевского собора (1818-1858 гг.) также использовалась негашеная молотая известь, послойно укладываемая с песком в творило и смачиваемая водой за три дня до применения. При строительстве Михайловского дворца (1819-1825 гг.) в Петербурге штукатурный раствор «для вящей крепости» также приготовлялся на негашеной извести.

Подробные указания по составлению известковых растворов даны в книге профессора М.С. Волкова «Изложение правил составления известковых цементов и растворов», изданной в Петербурге в 1850 г. Обобщение вопросов, относящихся к извести, сделано в 1818-1819 гг. проф. В.П. Соболевским, а затем инж. Спиридоновым и др.

Наряду с известковыми растворами в России нашли также применение известковые бетоны. Первые технические указания по их применению были даны в 1836 г. Они были использованы, в частности, при восстановлении Зимнего дворца в 1838 г. Инженер Рюдин, успешно применивший их для стен зданий при восстановлении пострадавшего в 1828 г. от пожара шведского города Борэс, способствовал распространению так называемых извстково-песчано-битных построек не только у себя на родине в Швеции, но и в Германии и других странах. В 1818 г. он был приглашен в Россию и построил из этого материала здание в Красном Селе, что вызвало практический интерес к таким постройкам. В 1855 г. в Петербурге была издана книга И. Пальшау «Наставление к производству известково-песчано-битных построек».

Спустя 11 лет после открытия в 1796 г. англичанином Д. Паркером романцемента в «Технологическом журнале» был описан не гасящийся водой продукт обжига мергелей, который после превращения в порошок обнаруживает гидравлические свойства. В 1820 г. в России были предприняты научно-технические исследования известняков (нарвских, тосненских, ладожских), давшие ценные результаты. Об одном из них сообщалось: «Всякому россиянину, конечно, приятно будет узнать, что в отечестве его еще открылось месторождение римского цемента. Сие месторождение найдено г. Клайпероном, инженером корпуса путей сообщения, при порогах реки Волхова. Камень, доставляющий цемент, находящийся уже в употреблении при строениях по части путей сообщения, есть известняк, смешанный с глиною, который через обжигание дает известь, затвердевшую под водою и содержащую почти: 0,62 извести; 0,19 кремнезема и 0,19 глинозема на 100 частей». Для сравнения отметим, что английский романцемент, завозимый в Петербург и применявшийся там для штукатурных работ, имел воды и углекислоты 28,3%, извести 51,9%, кремнезема и глинозема 19,8% (т.е. 38% по отношению к извести). Приведенное сообщение было воспроизведено во французском журнале, высказавшем мнение, что и во Франции, вероятно, имеются запасы аналогичного сырья.

Профессор Петербургского института корпуса путей сообщении Р. Шарлевиль (1799-1841 гг.), приглашенный из Франции и руководивший научно-техническими исследованиями русских известняков, опубликовал в 1822 г. в Петербурге обширный труд на французском языке: трактат об искусство изготовлять хорошие строительные растворы», который сразу же обратил на себя внимание специалистов. Один из русских журналов писал: «Книга сия весьма хороша и полнейшая по своему предмету». Будучи продолжателем работ французского ученого Л. Вика (предложившего получать гидравлическое вяжущее посредством обжига смеси извести с глиной), Шарлевиль описывает «настоящий природный цемент», полученный помолом продукта обжига смеси известняка и глины.

Работавшему в 1817-1821 гг. на строительных работах по восстановлению Москвы военному технику Е.Г. Челиеву (1771-1839 гг.) удалось получить еще более высокие результаты при обжиге смеси равных частей гашеной извести и глины, осуществленном при более высоких, чем это раньше делалось, температурах (1100-1200°С). Это позволило обеспечить спекание (оклинкерование) обжигаемого материала и впоследствии было положено в основу производственной технологии портландцемента. В 1825 г. Челиев издал «по опыту произведенных в натуре строений» книгу «Полное наставление, как приготовлять дешевый и лучший мергель или цемент». Результаты, полученные Е.Г. Челиевым, были не только выше достижений Л. Вика и англичан Э. Доббса (1810 г.) и Д. Фроста (1822 г.), но и явились шагом вперед на пути от гидравлической извести к портландцементу даже по сравнению с английским каменщиком Д. Аспидиным, впервые получившим в конце 1824 г. привилегию на изготовление портландцемента (по существу искусственного романцсмента, обожженного не до спекания).

В середине XIX в. в странах Европы получил распространение английский портландцемент. Изготовлявшийся в Англии с 1844 г., портландцемент в современном значении этого слова (т.е. обожженный до спекания) в некоторых количествах импортировался в Россию. В 1850 г., например, он был успешно применен для оштукатуривания сводов, степ и столбов в локомотивном здании Спировской станции Николаевской железной дороги.

«При всей распространенности английского портландцемента производство его, против всяких ожиданий, еще мало изучено» - так эксперты Второй всемирной выставки в Париже (1856 г.) объясняли тот факт, что производство портландцемента во Франции было основано только в 1850 г. В Германии первый завод близ Штеттина открылся лишь в 1855 г. Его продукция была предназначена «более всего для сбыта к русским портам».

Но прибегая к импорту английского портландцемента, русские промышленники одновременно принимали меры к развитию своего цементного производства. В 1839 г. И. В. Юнкер основал в Петербурге завод по производству романцемента из привозного английского сырья. Предприятием управлял архитектор Цолликофер. Этот цемент в течение многих лет успешно применялся в Петербурге и Москве, в частности при постройке Большого Кремлевского дворца. Но наибольшей известностью пользовался основанный в 1848 г. 25 км от Петербурга завод И.Е. Роше, профессора строительного искусства Инженерной академии в Петербурге. Завод поставлял романцемент в мешках по 6 пудов для строительных работ в Петербурге, Кронштадте, Москве. По свидетельству знакомого с производством специалиста цемент «обжигался из известковых мергелей; обожженные камни раздробляются бегунами и потом смалываются жерновами в мелкий порошок. Бегуны и мельничные поставы приводятся в движение паровою машиною».

Первые официальные испытания цемента Роше были успешно проведены в 1849-1850 гг. В 1860 г. на состоявшейся в Петербурге выставке сельских произведений и промышленности состоялись интересные испытания: романцементов заводов Роше и Цехановского (основанного в Польше в 1857 г.), английского романцемента, а также английского и немецкого портландцементов. Вот как описывает эти испытания «Журнал Главного управления путей сообщения и публичных зданий». «При помощи особого станка и платформы с гирями произведено в Михайловском манеже 29 октября следующее испытание над подлитою парой кирпичей: к перекладине станка прикрепили на ребро, железным хомутом, один из подлитых кирпичей, тогда как к хомуту, обнимающему второй кирпич, подвесили платформу. По наложении груза 40 пудов произошел разрыв в цементе». Этот результат был получен при применении цементного теста, приготовленного на романцементе Роше. Романцемент Цехановского разорвался при 45-пудовой нагрузке, немецкий штеттинский портландцемент - при 52,5 иудах, английский портландцемент Джонсона - при 13 пудах, а его же «бурый цемент» (романцемент) - при нагрузке 5 пудов. Следствием описанных испытаний явилось официальное принятие цемента Роше Военно-инженерным ведомством для использования при строительстве кронштадтских укреплений.

Почти одновременно с Роше в 1849 г. Филатьевым был основан завод романцемента в Подольске.

Приготовление строительного гипса в нашей стране в первой половине XIX в. осуществлялось, как правило, весьма простым способом. По свидетельству академика В.М. Севергина, в Москву и Петербург доставлялся обожженный гипс из районов Волги и Оки. Необожженный гипс обычно привозился в Петербург из Риги и Ревеля (Таллина). Во многих деревнях обжигали гипс на дровяных кострах.

«Горный журнал» сообщал в середине XIX в. о производстве гипса следующее: «В Муромском уезде занимаются ломкою гипса до 600 человек, обыкновенно в зимнее, свободное от полевых работ время. В течение 1853 г. добыто ими «алебастра» до 600 000 пудов и от продажи его выручено 5000 руб. сер. Весь покупаемый в Муромском уезде «алебастр» отправляется на барках по р. Оке и другими путями к Москве и в С.-Петербург».

Еще с конца XVIII в. в нашей стране применялись специальные котлы и печи для обжига гипса. Тем не менее, в кругах строителей даже в середине XIX в. было распространено мнение, что этот материал лучше обжигать на месте постройки, поскольку свежеобожженный гипс признавался более доброкачественным. В «Урочном положении» 1869 г. записано требование обжигать гипс перед употреблением «для сохранения свежести».

Добавляя в гипс фландрский клей и красители (а также по другим рецептам), получали искусственный мрамор, поверхность которого обрабатывали специальной полировкой. Как сообщает В.М. Севергин, «из такого поддельного мрамора сделан перед входом в галерею... [старого петербургского] Эрмитажа портик, украшенный осьмью римскими колоннами с чрезвычайно богатыми капителями изобретения Гваренгп».

Для оштукатуривания и побелки помещений в Петербурге в первой четверти XIX в. применяли мел, доставляемый из Данин. В 1827 г. 3 тыс. пудов мела было впервые привезено из Вытегры (Олонецкая губерния).

«С этого времени потребность на него быстро и значительно улучшилась... В настоящее время его ежегодно заготовляют до 100 000 пудов и нет сомнения, что он мог бы почти вовсе вытеснить из торговли мел Датский, если бы обращали больше внимания на сортировку материалов, из которых он приготовляется, и на самые способы приготовления, равно как и цену назначили бы ему умереннее».

Добыча мела и его сушка на протяжении всего XIX в. производилась весьма примитивным способом. В районе Белгорода ежегодная добыча мела достигала 100 000 пудов.

.5 Естественный камень

Добыча и обработка гранитов и мраморов, особенно развитая в первой половине XIX в., велась главным образом для снабжения построек уникальных зданий в Петербурге. Известняки и песчаники добывались и применялись в различных районах страны.

В Москве наибольшей известностью пользовался мягкий известняк из Мячковских ломок. В середине XIX в. применялись коломенский (с1848 г.), тарусскпй, подольский и другие известняки, а также татаровский и лыткаринский песчаники. В Петербурге в это время широко использовалась для полов, лестниц и тротуаров путиловская, а для фундаментов - тосненская плита.

В районе Одессы и в Молдавии добывался местный известняк-ракушечник. В Молдавии его добыча значительно расширилась после утверждения в 1834 г. генерального плана Кишинева. В «Горном журнале» сообщалось, что в районе Кишинева в середине XIX в. было много каменоломен «ячеистого известняка». «Браиловский известняк так мягок, что с помощью топора из него весьма легко обделывают строительные камни. Разработка этого камня шла в закрытых подземных штольнях с помощью металлических клиньев и топоров.

Мрамор для строительства Петербурга доставляли из Карелии. В 1807 г. по распоряжению Комиссии по постройке Казанского собора на Белогорском мраморном месторождении был создан первый в Олонецком крае завод для распиловки мрамора, а также его шлифования и полировки ручным способом. 10 пил приводились в действие от водяного двигателя. После пожара 1845 г. здесь был вновь создан еще больший завод - на 100 пил. На протяжении первой половины XIX в. (с перерывами) здесь изготовлялись крупные колонны, пьедесталы, камины, вазы, плиты для полов и подоконников и т. д.

Добыча мраморов велась также на Урале. Академик В.М. Севергин приводит сведения о 17 ломках екатеринбургских мраморов. Всего же в Екатеринбургском уезде в начале XIX в. было до 40 мраморных ломок.

В Петербурге в начале XIX в. очень широко применялся гранит, доставлявшийся водным путем из районов Выборга и Сердоболя. Одним из искуснейших мастеров обработки гранита в начале XIX в. был С.К. Суханов, изготовлявший крупнейшие колонны, бассейны и т. п. из единого монолита. Наиболее крупными были работы, осуществленные в 1819-1830 гг. по выломке из пютерлакского гранита колонн для постройки Исаакиевского собора. При их обработке была предпринята попытка использовать паровую машину. Еще более крупным достижением явилась выломка уникальной Александровской колонны (1830-1831 гг.) высотой около 28 м. Техническое руководство работой осуществлял талантливый мастер С.В. Колодкин. Отделение от скалы больших массивов гранита было очень трудоемким делом. На очищенной верхней поверхности скалы (возле уступа) продалбливались борозды в соответствии с размерами отделяемого массива. Затем по обе стороны борозды выстраивались рабочие в три ряда. Каждый рабочий среднего ряда держал в руках железный бур, по которому два соседних из крайних рядов поочередно ударяли тяжелой кувалдой. Затем со стороны уступа массив подрабатывали снизу мелкими взрывами. После этого в направлении пробитых сверху отверстий десятки человек одновременными ударами забивали тяжелые железные клинья.

С помощью огромных рычагов массив Александровской колонны был перевернут, а затем вчерне обработан и доставлен водным путем к месту установки.

Для строительства храма Христа Спасителя в Москве (1837-1883 гг.) в Киевской губернии в 1857 г. начали разрабатывать Каменно-Бродское месторождение лабрадорита, открытое еще в 1838 г. В ряде городов страны существовали небольшие предприятия по обработке мрамора и гранита. В Москве одна из таких фабрик была основана в 1827 г. в районе Чистых прудов и существовала на протяжении всего XIX в. В 1840 г. у Краснохолмского моста был основан «каменнопильный завод», также существовавший длительное время.

Обработка естественного камня велась вручную и была весьма трудоемкой. В 1818 г. Г. Сизон сделал попытку механизировать ее. Он предложил обрабатывать камни «молотками разного вида и величины, приделанными к машинам, приводимым в движение какою-либо силою». Установленный на подвижных стеллажах камень должен был обрабатываться этими молотками, укрепленными на валу. В 1843 г. Д. Кобызев получил привилегию на предложенные им машины для обработки камней. Сколько-нибудь широкого распространения эти машины тогда не получили, так как подрядчикам выгоднее было использовать тяжелый, но дешевый труд каменотесов. Первой крупной работой по исследованию естественных камней явилось выполненное в Институте корпуса инженеров путей сообщения изучение и описание 40 наименований известняков, песчаников, песков, гранитов и других каменных пород в связи с постройкой Нарвского тракта в 1823 г. Профессор Горного института И.И. Свиязев выступил в 1837 г. со статьей, посвященной оценке и испытаниям каменных строительных материалов. Автор дал ценные сведения о механических свойствах камней и о выветривании.

Таким образом, к середине XIX в. в России было освоено много месторождений камня и накоплен опыт изготовления самых разнообразных, в том числе очень крупных деталей, а также приобретены научные знания свойств различных пород камня.

.6 Искусственные камни

Искусственные камни (плиты и блоки) для стен и перекрытий изготовлялись и применялись в рассматриваемый период лишь в отдельных редких случаях, которые представляют, однако, значительный интерес.

В 1818 г. по предложению инженера генерал-майора Л.Л. Карбоньера при военно-рабочей бригаде, которая состояла в распоряжении Комиссии для строений в Москве и вела восстановительные работы в городе, возникла «школа для обучения деланию искусственного камня», предназначенного для замены кирпича, тесаного камня и бута и обладающего устойчивостью против сырости. Сведений о технологии изготовления камней, к сожалению, не имеется. Известно лишь, что производство требовало печи для обжига гипса и «машинной мельницы для цемента».

Вопрос о строительстве зданий с применением «непромокаемых блоков» разрабатывался в начале 1840-х годов русским изобретателем Шартроном при поддержке купца Плацмана. Было предложено 34 разновидности блоков, технология производства которых также осталась неизвестной. Известно только, что одна группа блоков обладала водостойкостью, другая, кроме водостойкости, - также морозостойкостью и химической стойкостью, а третья группа предназначалась для внутренних помещений. Последние блоки были только облицовочными плитами «типа искусственного мрамора, серого цвета с белыми крапинками, легко пилящиеся». Можно предположить, что и остальные блоки применялись в сочетании с кирпичной кладкой, т. е. были лицевыми камнями. Рассмотрев это предложение, Департамент проектов и смет отказал в выдаче привилегии ввиду недостаточной изученности вопроса.

Представляют интерес керамические блоки, предложенные в 1830-х годах жителем Казани Н.А. Булычевым. И отличие от ранее известных сплошных блоков он предложил делать их пустотелыми. На технической выставке 1837 г. в Казани Булычев представил «модель крестьянского дома из пустотелых кирпичей». Эти «кирпичи» были в 6 раз больше обычных и предназначались как для кладки стен, так и для сводчатых перекрытий (изогнутые блоки). Из таких блоков Булычев выстроил 4 дома в Казани (Дальняя Архангельская слобода), которые показали хорошие эксплуатационные качества.

Стеновые камни из грунта размером 13*9*6 дюймов изготовлял с 30-х годов в районе Одессы Ян Иснар, для чего он устроил специальную установку, состоящую из чугунной формы и копра. Как показал опыт, из местного грунта при 7-8 ударах копра получались весьма прочные камни. За один день пять рабочих приготовляли 300-350 камней весом по 66 фунтов. По свидетельству познакомившейся с работами Иснара комиссии, «два дома, выстроенных на образцовой ферме из сих камней, вполне соответствуют всем желаемым условиям прочности». Постройки из таких камней пользовались известностью длительное время, о чем свидетельствует книжка Иснара «О землебитном камне», вышедшая в Одессе в 1861 г. Землебитное и глинобитное строительство велось в России и ранее XIX в. В XIX в. глинобитные хозяйственные и жилые здания строились в различных губерниях и обладали долговечностью и хорошими эксплуатационными качествами. Это явилось необходимой предпосылкой для успешного внедрения блоков Иснара. Однако, в середине 19 века еще созрели экономические и технические условия для развития производства стеновых мелких блоков.

.7 Стекло

Производство зеленого, полубелого и бемского оконного, а также зеркального стекла велось на множестве мелких предприятий с весьма простой технологией. В 1812 г. в России было 140 мелких стекольных заводов, расположенных в 27 губерниях. Еще с начала XVIII в. стекольное производство существовало не только в европейской части России, но и в Сибири. По данным за 1814 г., на русских заводах было изготовлено 51882 ящика листового стекла, в том числе 11352 ящика во Владимирской губернии. Общее количество всех стекольных заводов в 1838 г. составило 185, а в 1859 г. - 181.

Еще в 1803 г. в Москве было издано руководство И. Голтвинского «Наставления, основанные на опытах и долговременных наблюдениях делать лучшим и выгоднейшим образом всякого роду стекло и хрусталь». В книге даны составы и способы получения различных стекол, в том числе «состав полубелого Российского стекла», а также содержатся указании по постройке предприятий стекольного производства.

Весьма трудоемкая ручная шлифовка зеркального стекла игравшего существенную роль в строительстве монументальных зданий, была впервые в России заменена в 1815 г. машинной шлифовкой. Для этого на первом в стране зеркальном заводе была использована паровая машина. Заметим, что уже второй экземпляр паровой машины Джемса Уатта был использован в 1768 г. в Англии именно для шлифования стекла.

В России, как и в ряде других стран, технический уровень производства стекла в первой половине XIX в. оставался низким. Выдувание крупных стеклянных цилиндров (так называемых «холяв»), которые затем разворачивались в лист, производилось силой легких рабочего. Условия работы на стекольных заводах были очень тяжелы как в России, так и во всех других странах.

В середине XIX в. в России и за рубежом были заложены предпосылки технического прогресса в стекольной промышленности. В 1855 г. в Петербурге вышла книга В.В. Писарева «Руководство к производству листового зеленого стекла в России», дающая указания по заводской технологии, а так же по строительству стекольных заводов и подсобных хозяйств. Еще большего внимания заслуживает книга А. Чугунова «Исследования стекловаренного производства» (1856 г.).

Оценивая итоги исторического развития отечественной техники в области строительных материалов с начала XIX в. до 1861 г., нужно отметить ряд важных достижений в получении новых перспективных материалов (цементов, стеновых камней, изоляционных материалов) и в то же время медленное их внедрение в практику строительства. Производство строительных материалов велось на множестве мелких предприятий, в большинство случаев сезонных, часто возникавших и ликвидировавшихся. Эти предприятия были рассредоточены по всей стране, но значительное их количество находилось в районе крупных городов, в первую очередь Москвы и Петербурга.

строительный материал конструкция дореволюционный россия

4. Строительные конструкции и их развитие

.1 Деревянные конструкции. Общая характеристика развития

В развитии деревянных конструкции на протяжении всего рассматриваемого периода сохранились черты, характерные еще для XVIII в., - преобладание конструктивных форм с массивными (бревенчатыми, а позже - с брусчатыми) элементами и со свойственными им соединениями на врубках. Поэтому деревянные конструкции XIX в. нельзя рассматривать вне их развития в XVIII в.

Конструктивные формы, осуществляемые но принципу сруба, которые преобладали в русском строительстве еще до XVIII в., находясь в отношении конструктивно-производственного мастерства на очень высоком уровне, были в то же время неэкономичны, поскольку требовали большей затраты материала. Но если до XVIII в. это не являлось препятствием к их широкому применению на богатейшей сырьевой базе нашей страны, то в начале XVIII в. в связи с увеличившимся экспортом леса и огромными потребностями отечественного кораблестроения впервые возникла задача экономии древесины, а в дальнейшем она приобретала все возрастающее значение.

Средства решения этой задачи, во многом определяющие пути исторического развития деревянных конструкций, сводились к трем основным направлениям:

) применению такой первичной обработки древесины и такого производства деревянных конструкций, которые обеспечивают наилучшее использование древесины и сводят к минимуму неиспользуемые отходы;

) созданию и применению конструктивных форм, требующих наименьшей затраты материала;

Необходимость экономии древесины при ее обработке нашла свое отражение в законодательных актах XVIII в., предписывавших широкое применение пилы на лесозаготовках и предусматривавших всемерное развитие лесопиления. Широкое внедрение механической и ручной продольной распиловки древесины расширило возможности применения брусчатых конструкций и обусловило появление в первой половине XIX в. дощатых конструкций.

Стремление к меньшей затрате материала явилось одной из причин начавшегося в XVIII в. и широко развернувшегося в первой половине XIX в. перехода к стержневым бревенчатым и брусчатым несущим конструкциям в покрытиях, мостах и т. д. Потребность в таких конструкциях была вызвана также строительством зданий и сооружений новых типов, с большими пролетами и без промежуточных опор, потребность в которых обусловилась социально-экономическим развитием Российской империи.

Развивавшееся строительство важнейших транспортных магистралей страны также требовало возведения надежных постоянных большепролетных мостов - старинные малопролетные мосты оказывались для этой цели непригодными.

Первыми примерами новых, более экономичных дощатых конструкций могут служить стропильные фермы покрытия манежа первого кадетского корпуса в Петербурге (1842 г.), балочные фермы моста через р. Ящеру у с. Долговки (1841 г.) и др. Предпосылкой к их появлению было создание в районах Петербурга, Новгорода, Архангельска многих лесопильных предприятий не только с водяными, но и с первыми паровыми двигателями. Одни из таких заводов был построен в 1824 г. на берегу р. Волхова в Новгородской губернии. В отличие от старинных производственных зданий с рублеными бревенчатыми стенами, этот новгородский завод был построен в деревянном каркасе из массивных брусьев с крестообразными связями в панелях. Такая конструкция хорошо отвечала значительному динамическому воздействию лесопильных устройств и может служить одним из примеров применения в начале XIX в. стержневых систем в деревянном каркасе производственных зданий.

Стремление обеспечить долговечность деревянных несущих конструкции может быть проиллюстрировано постройкой крытых мостов, эксплуатации которых исчислялась 40-50 годами. Таков, например, мост через р. Пскову с пролетом 42, 67 м, прослуживший более 50 лет, мост через р. Мету с пятью 51-метровыми пролетами, прослуживший 40 лет. В этих сооружениях с полной очевидностью выявилась решающая роль конструктивных мероприятий в борьбе с гниением. Ту же цель преследовало применение сухого леса, осмолки и окраски деревянных конструкций, а также первая попытка химической защиты открытых сооружений путем пропитки их элементов под давлением. Эта попытка была произведена в 1843-1851 гг. при постройке крупнейших деревянных мостов Петербургско-Московской железной дороги.

В то время как сопряжения подавляющей части конструкций были осуществлены на врубках, характерным было первое применение нагелей в качестве рабочих связей. Дубовыми нагелями скрепляли элементы многорешетчатых балочных дощатых ферм ряда мостов, возведенных в 1841-1851 гг. через реки Ящеру, Куру, Пскову.

Железные болты как рабочие связи были испытаны И.П. Кулибиным еще в 1776 г. в 30-метровой модели арочного многорешетчатого моста. В 1829-1834 гг. болтами были скреплены элементы лесов при возведении Александровской колонны в Петербурге. Болты служили основным средством соединения лесов старого шпиля Петропавловской крепости, возведенных в 1855 г. по проекту Паукера.

В XVIII в. и в первой половине XIX в. особенно ярко выявилась ведущая роль дерева как материала для инженерных конструкций, о чем свидетельствует ряд выдающихся сооружений. С этим временем связано рождение новых плодотворных идеи и конструктивных форм, сыгравших важную роль в процессе дальнейшего развития инженерных деревянных конструкций. Наиболее ярким примером здесь может служить оптимальная для дерева многорешетчатая система, впервые примененная И.П. Кулибиным (1735-1818) в качестве основной несущей конструкции в его проекте моста через р. Неву пролетом около 300 м (модель которого в1/10 натуральной величины была успешно испытана Кулибиным в 1776 г.), а также в проекте арочного большепролетного покрытия для общественных зданий пролетом 136,5 м и более.

Как известно, характерной особенностью дерева является слабое сопротивление его усилиям, действующим поперек волокон, а также низкая прочность на скалывание. Поэтому в отличие от металлических конструкции наибольшие трудности в дереве вызывает конструирование узлов сквозных конструкций, воспринимающих на небольшой площади сконцентрированные здесь значительные усилия. Достоинство многорешетчатых систем, состоящих из нескольких простых треугольных систем, заключается в том, что они позволяют существенно увеличить число узлов и площадь прикрепления решетки к поясам и тем самым легко воспринять сдвигающие усилия, возникающие между поясами и решеткой.

Это принципиально новое решение Кулибина, получившее законченную разработку в проекте моста, на много лет опередило развитие деревянного мостостроения. В противоположность зарубежным конструкциям этого периода, которые, как правило, характеризуются системами, неясными в распределении усилий, громоздкими и трудоемкими в постройке, комбинированная система Кулибина представляла собой сочетание основной несущей «гибкой» арки с криволинейным «брусом жесткости» - бесшарнирной многорешетчатой аркой. Выбор такой системы, оптимальной для большепролетных конструкций и сочетающейся с наивыгоднейшей для дерева работой на сжатие, позволил Кулибину решить сопряжения стыков простым лобовым упором брусьев, а прикрепление элементов решетки к поясам - на болтах, с небольшой взаимной врезкой брусьев. Все это определило высокую эффективность решения, рационального даже с точки зрения современных принципов конструирования.

Многорешетчатые фермы, впервые предложенные Кулибиным, послужили прототипом систем, появившихся впоследствии за границей, в частности, комбинированных ферм Бурра в 1804 году, балочных многорешетчатых дощатых ферм Тауна в 1820 и 1835 гг.

Производственные и экономические условия феодально-крепостнической России не позволили ни осуществить замыслы Кулибина, ни реализовать его идеи в строительстве. Это не умаляет огромного принципиального значения работ Кулибина для последующего развития деревянных конструкций.

К началу XIX столетия количественный и качественный прогресс русской металлургии создал предпосылки к применению в ответственных инженерных сооружениях конструкций сначала из чугуна, а затем из сварочного железа. Развитие деревянных конструкций протекало в условиях своеобразного соревнования с металлом. В ходе этого соревнования предпочтение часто отдавалось дереву, которое до второй половины XIX в. во многих случаях сохраняло свои позиции. Так, при постройке моста через Цнинский канал из двух вариантов арочного пролетного строения, деревянного и железного, был осуществлен деревянный вариант. В 1842 г. через р. Мсту был построен пятипролетный мост с деревянными фермами комбинированной системы по проекту инж. Рейхеля, конкурировавший с проектами железных мостов. В 1834 г. была построена деревянная несущая конструкция купола Троицкой церкви в Петербурге, существующая до настоящего времени. Она конкурировала в проекте с железной конструкцией.

На построенной в 1843-1851 гг. двухпутной Петербурго-Московской железной дороге при сооружении больших мостов пролетами до 61 м предпочтение было отдано деревянным фермам Гау-Журавского перед применявшимися в то время в Европе чугунными и чугунно-железными. Но уже в 1853 г. при постройке Петербурго-Варшавской железной дороги был сооружен первый большой железный мост через р. Лугу с двумя пролетами по 55,2 м. Это соревнование между двумя материалами, как известно, закончилось тем, что во второй половине XIX в. деревянные конструкции постепенно утратили свою ведущую роль в инженерных сооружениях, уступив место металлу.

Новые перспективы, которые открылись в области инженерных конструкций благодаря возможности применения в них высококачественного металла, и трудности, которые строители всегда испытывали при решении растянутых деревянных элементов, привели к созданию у нас и за рубежом смешанных металлодеревянных конструкций. Примерами могут служить деревянная конструкция жестких перил с металлическими растянутыми тяжами-стойками в проекте цепного моста через р. Которосль в Ярославле, разработанном инж. Янишем в 1830 г., металлодеревянные стропильные фермы зарубежных инженеров Эми (1838 г.) и Полонсо (1839 г.), хорошо известные деревянные фермы Гау-Журавского с металлическими тяжами-стойками в мостах Петербурго-Московской железной дороги (середина XIX в.) и др.

Важной особенностью, отличающей применение деревянных конструкций в первой половине XIX в. от предшествующего, является начало развитии научных методов их расчета и проектирования. К середине XIX в. относятся также первые исследования прочности древесины отечественных пород.

.2 Несущие конструкции покрытий

Широкое распространение получили в рассматриваемый период стержневые системы в виде балочных ферм преимущественно с брусчатыми сечениями элементов и свойственными им сопряжениями на врубках. В покрытиях зданий деревянные арочные системы в России почти не применялись в противоположность мостам, где именно в эту эпоху арки сплошного составного сечения получили почти законченное развитие. К первой половине XIX в. относится появление за рубежом многослойных арок из гнутых плашмя досок, которые представляют собой одну из двух разновидностей деревянных арок сплошного составного сечения.

Плоские стропильные фермы. Подавляющее большинство плоских стержневых несущих конструкций покрытий конца XVIII и первой половины XIX в. представляло собой брусчатые балочные фермы треугольного очертания на врубках, как правило, со статически неопределимой схемой. При отсутствии точных методов расчета ферм последние все же достигали пролетов 24-30 м, а в отдельных случаях и почти 50 м. Часто расставленные, примерно через 2 м, фермы обычно несли подвесной потолок.

Несмотря на разнообразие и сложность стропильных ферм, можно выделить несколько основных схем, лежащих в основе большинства их: а - треугольная ферма с «бабкой»; 6 - треугольная ферма с вписанной в нее трапециевидной подвесной системой; в - треугольная ферма с «бабкой» и двумя подкосами. Их неизменяемость при несимметричной нагрузке обеспечивается неразрезанностью верхнего пояса. Характерной особенностью фермы является невозможность передачи горизонтального усилия в узле нижнего пояса, играющего лишь роль затяжки. Шпренгель фермы, показанный пунктиром, выполняет такую же роль, как распорка - ригель. Типичность этих схем, в частности, подтверждается тем, что они приведены в одном из первых русских руководств по архитектуре И.И. Свиязева (1833 г.).

Стропила бывшего Михайловского манежа, осуществленные в Петербурге на грани XVIII и XIX вв. (в 1798 г.), принадлежат к числу замечательных русских покрытий, спроектированных архитектором Е.Т. Соколовым (1750-1824 гг.). Они эксплуатировались более полутораста лет и в 1956 г. были заменены металлическими. Пролет ферм - 38,6 м, высота конька - 7,8 м. Конструкция их была типичной для своего времени. Решетка представляет собой сочетание ряда шпренгелей. Усилие в нижнем поясе, выполняющем роль затяжки, постоянно по всей его длине. Неизменяемость системы обеспечивается неразрезностыо верхнего пояса, работающего на изгиб при несимметричной нагрузке.

В первой половине XIX в. деревянные стропильные конструкции получили распространение еще большее, чем в XVIII в. Когда после Отечественной войны 1812 г. центральная часть Москвы восстанавливалась после пожара, стропильные фермы были возведены в Московском манеже. В них несущие конструкции покрытий достигли наибольшего для своего времени развития. Фермы пролетом около 48 м, построенные но проекту А.А. Бетанкура и принадлежащие к числу наиболее замечательных деревянных конструкций, описаны в ряде отечественных и зарубежных трудов.

Для повышения жесткости в боковых панелях каждого яруса поставлены подкосы. Правда, сегодня мы можем судить о том, что у конструктора в те годы не было ясного представления о статической работе этой системы. Бетанкур не довел подкосов второго яруса до среднего узла нижнего пояса. Небольшое изменение схемы, с добавлением двух диагональных стержней в средних панелях нижнего яруса, полностью обеспечило бы жесткость стержневой системы при любом загружении фермы, существенно повысило бы ее надежность. Это не потребовало бы изменения и в конструктивном отношении, поскольку в фермах Московского манежа, в отличие от рассмотренных ранее ферм, было принято другое решение узлов - с врубкой подкосов в нижний пояс, а не в подвеску - «бабку», и надежное прикрепление к поясу, что обеспечивало передачу горизонтальных усилий в узлах нижнего пояса. Фермы имели типичное для рассматриваемой эпохи решение элементов из брусьев с основными сопряжениями на врубках.

Ряд отступлений от проекта, применение сырого леса и дефекты, допущенные при производстве работ, привели к тому, что в первые годы эксплуатации манежа разрушились нижние пояса нескольких ферм, и в 1823-1824 гг. фермы были капитально перестроены. После этого фермы эксплуатировались до начала 30-х годов нашего столетия, когда они были реконструированы и в таком виде сохранились до настоящего времени.

Стропила Московского манежа послужили прототипом для стропильных ферм пролетом около 38 м в покрытии Большого Петровского театра (предшественника современного Большого театра), построенного в 1824 г. и существовавшего до 1853 г.

Стропильные фермы на здании военного манежа, построенные инженер-капитаном Львовым в 1821-1822 г., также могут служить примером большепролетных конструкций. В основу ферм была схема, усложненная в соответствии с перекрываемым 30,5-метровым пролетом в свету. Фермы несли легкий подвесной потолок. Устойчивость длинных сжатых элементов решетки в направлении нормальном к плоскости фермы, обеспечивалась жесткими парными подвесками-схватками, концы которых закреплялись в плоскости крыши и подвесного потолка. В архивах сохранилось много чертежей стропильных ферм манежей меньшего пролета.

Деревянные конструкции покрытия здания Большого театра в Москве, осуществленные архитектором А. Кавосом при восстановлении театра после пожара в 1855-1856 гг. Пролет покрытия - 39,7 м. Стропильные фермы представляли собой типичную для того времени, довольно сложную статически неопределимую систему, не имевшую четкой схемы. Их нижнюю часть составляла треугольная ферма. Ряд подкосов в верхней части стропил повышал их жесткость, а в нижней - уменьшал расчетный пролет.

В системе ферм, несших одновременно потолок зрительного зала и пол зала хранения декораций, нашло отражение решение, получившее широкое применение в русском мостостроении середины XIX в. в формах типа Гау-Журавского. Это решение представляет один из немногих случаев применения металлодеревянных ферм типа Гау-Журавского в покрытиях, что, однако, значительно менее рационально, чем в мостах, поскольку в данном случае преобладающее значение имеет постоянная, длительно действующая нагрузка, которая не отвечает оптимальным условиям работы ферм этой системы. При пролете фермы 31,4 м отношение высоты к пролету, равное 1:9, следует признать явно заниженным. В наши дни деревянные фермы Большого театра заменены стальными.

Кроме рассмотренных форм, типичными примерами сквозных конструкции в покрытиях рассматриваемого периода могут служить стропила большого зала Смольного института в Петербурге (1803-1800), а также формы покрытии пролетом 24,9 м над Колонным залом Дома Союзов в Москве (1818 г.), эксплуатируемые до настоящего времени.

Типовое проектирование, первые примеры которого относятся к деревянному мостостроению, стало распространяться в России в первой половине XIX в. и на другие конструкции. Наряду с описанными примерами уникальных несущих конструкции покрытии можно указать на проекты цримерных»», т. е. типовых стропил, относящихся к 40-м годам XIX в. Эти проекты, предназначенные для строительства значительного числа однотипных построек в безлесных районах военных поселении на юге России, обращают на себя внимание стремлением учесть местные условии строительства.

Такова, например, 15-метрован треугольная стропильная ферма для манежа, отличающаяся тем, что для избегания длинномерного леса элементы поясов стыкованы. Стыки верхнего пояса решены прирубом в полдерева, стянуты болтами и перекрыты сверху доской на кованых гвоздях, а снизу - вторым добавочным брусом верхнего пояса, в местах стыков поставлены подкосы. Узлы ферм укреплены металлическими хомутами.

Для двускатных покрытий больших пролетов, до 19 м, был составлен проект «примерных» стропил, представлявших собой многоугольную брусчатую арку, соединяющую металлическими хомутами и деревянными схватками с системой стропильных ног составного сечения. Эта система является одним из редких примеров применения в России для покрытия арочных деревянных конструкции, получивших в то же время повсеместное распространение в мостах и некоторое применение в покрытиях за рубежом. Наибольшая длина элементов в этом проекте «примерных» стропил равнялась 6,4 м; стропильные ноги составного сечения были решены с соединением на деревянных шпонках.

Применение военным ведомством описанных типовых решений, дававших возможность использовать местный материал в многократно повторяющихся однотипных постройках, способствовало удешевлению строительства.

Выше было указано на одну из характерных черт развития деревянных конструкций первой половины XIX в. - появление смешанных металлодеревянных ферм. В этих смешанных решениях, как правило, каждый материал используется наиболее целесообразно в соответствии с присущими ему свойствами: дерево работает на сжатие и изгиб, металл - на растяжение. Благодаря этому металлодеревянные конструкции, как наилучшим образом отвечающие специфическим особенностям дерева, получили широкое распространение и сохранились в строительстве вплоть до наших дней.

Фермы этой системы были осуществлены в 1838 г. военным инженером Эми в покрытиях металлургического завода во Франции. Полонсо построил аналогичные фермы позднее, в 1839 г.

Арочные конструкции. В начале XIX в. появились многослойные арки из гнутых плашмя досок, соединенных болтами или нагелями и стянутых хомутами. Появление этих арок имеет особое значение в развитии деревянных конструкций, поскольку заложенный в них принцип лежит в основе ряда деревянных конструкций, в том числе и клееных. Появление многослойных гнутых арок было вызвано стремлением найти более простое и экономичное решение, чем кружальные арки, поскольку изготовление для последних косяков требовало древесины крупных сечении и сопровождалось значительными отходами материала, а обработка кровельных косяков, их приторцовка и устройство в них гнезд и шипов вызывали значительную затрату квалифицированного труда.

Гнутые арки, свободные от этих недостатков, были впервые осуществлены в 1825 г. инж. Эми в покрытии склада в Мараке на юго-западе Франции. Вслед за этим покрытием аналогичные конструкции были осуществлены на ряде французских манежей и нашли применение не только в зданиях, но и в мостах, в том числе железнодорожных.

Опыт, однако, выявил серьезный недостаток многослойных арок - их повышенную деформативность и повышенную опасность загнивания. Впоследствии эти недостатки были устранены в клееных многослойных арках. Купольные покрытия были менее распространены, чем плоские стропильные фермы. Однако несколько таких покрытий достойны быть отмеченными как выдающиеся сооружения. К их числу принадлежит главный купол Троицкой церкви в Петербурге, сменивший в 1884 г. снесенный бурей металлический купол и существующий до настоящего времени.

Типичная для своего времени брусчатая конструкции купола имеет диаметр около 25 м и стрелу подъема 21,31 м. Из существовавших в то время деревянных куполов петербургский купол был наибольшим в мире. Его несущая конструкция образована 32 меридианными ребрами, соединенными пятью ярусами кольцевых связей. Верхние концы ребер соединены мощным брусчатым кружальным кольцом, служащим опорой для цилиндрического деревянного фонаря. Элементы купола осуществлены на врубках и болтах, а основные его несущие конструкции соединены горизонтальными и вертикальными связями, обеспечивающими пространственную жесткость купола. Элементы конструкции купола изготовлялись по шаблонам с предварительной сборкой внизу на бойке. Окончательная сборка велась с легких подмостей, без коренных лесов и отличалась высокой точностью. Производил работы инженер П.П. Мельников, ставший впоследствии известным как строитель Петербурго-Московской железной дороги.

5. Жилые и общественные здания

5.1Строительство жилых зданий

К началу XIX в. в Российской дворянской империи с типичной для нее классовой структурой шел процесс развития капиталистических отношений. Быстро развивалась русская промышленность, складывался капиталистический уклад внутри феодально-крепостнического строя.

В связи с ростом количества производственных предприятий все большее массы крестьян переходят в промышленность. Возрастает число рабочих. Указом правительства 1801г. Разрешалось купцам и казённым крестьянам покупать «пустопорожние» земли, что облегчало застройку участков как промышленными, так и жилыми и общественными зданиями.

Одним из важных явлений вызванных развитием капиталистических отношений в стране, был рост городов. Быстрое увеличение городского населения вызвало острую потребность в жилищах. Распространенным типом жилых домов для городов этого периода были дома не большого объема не выше 2-4 этажей.

В первой половине XIX в. довольно значительное развитие получило и строительство зданий по типовым, или, как тогда называли «образцовым» проектам, которые в это время были выпущены на разные виды зданий. Состав «образцовых» проектах для казенных зданий и жилых домов был не одинаков. Первые разрабатывались более полно и имели кроме фасадов планов и разрезы, а в проектах жилых домов ограничивались фасадами, оставляя решение плана на волю хозяина. Это объясняется наряду с нежеланием связывать домовладельцев с заданной планировкой тем, что здесь главным образом преследовалась цель как-то регулировать общую застройку. К тому же конструкции для жилых домов того времени были весьма не сложные, а общие правила строительной техники их выполнения были оговорены в достаточной для производства работ степени в специально издавшихся руководствах и урочных положениях. Интересно отметить некоторую стандартизацию различных конструкций этого времени. «Образцовые» проекты первой половины XIX в. Были разработаны и собраны в виде серии проектов, в которую входили дома, различные по этажности, размерам, по возможностям расположения на улице, т.е. угловые дома, дома по фронту улицы, дома, расположенные в глубине участка, дома с флигелями и т.п.

Для предупреждения отклонений от принятых образцов были изданы различные правила, направлявшие деятельность местных строителей: например, устанавливались нормы высоты кровель в зависимости от ширины домов, высоты и длины деревянных и каменных жилых домов и т.п.

Городские жилые дома. В связи с развитием промышленности и административными реформами, вызвавшими приток населения в большие города в этот период особенно возросла жилая застройка. Дома в центре городов были обычно каменные или деревянные оштукатуренные. Окраины, где ютился рабочий люд, застраивали маленькими домами. Преобладающим типом городского поселения в России в первой половине XIX в. Был небольшой город: в середине века из тысячи городов России 878 имели менее чем по 10 тыс. жителей и только 32 города более чем по 20 тыс. жителей.

В подавляющем большинстве в этих городах дома строились из дерева. Дерево в значительной мере определяло размеры, этажность и конфигурацию зданий и помещений в них. Размеры домов определяли во многом исходя из длины бревна. Срубы могли иметь размеры (в аршинах): 12х15, 15х15,15х20,12х20 и т.д. (рис. 84)

Стены рубили из горизонтально уложенных бревен. Внутренние несущие стены в домах с антресолями или с мезонинами выполняли из вертикально поставленных отесанных на четыре канта бревен. Сруб ставили на фундамент из кирпича или камня. Снаружи стены штукатурили или обшивали тесом. Воздушные пространства, образовавшиеся между срубом и штукатуркой, как и изоляция сруба от фундамента, обеспечивали хорошую сохранность дерева. В некоторых случаях применяли деревянные колонны, которые оклеивали материей (обычно редким холстом) и окрашивали масляной краской или оштукатуривали. Эти деревянные конструкции, усовершенствованные в период массового строительства Москвы после пожара 1812 г., получили распространение и во многих других городах России и были обобщены в строительных руководствах того времени. Двухэтажные дома в деревне рубили редко. В таких случаях второй этаж обыкновенно ставили на каменный подклет, который мог служить жильем, складом или торговым помещением. Обычно же для зажиточных слоев населения, и в том числе для дворянства и купечества, строились благоустроенные каменные дома в два, три и четыре этажа, со значительным количеством комнат. Первый этаж в них обычно предназначался под торговые или служебные помещения и перекрывался сводами. Во втором располагались парадные комнаты и залы.

Большой Кремлевский дворец сооружен в 1838-1849 гг., по проекту архитекторов К.А. Тона, Ф.Ф. Чичагова. Четырехугольный в лане дворец с внутренним дворцом расположен на высоком Боровицком холме. Площадь, занятая дворцом, равна примерно 20 тыс. м2 и включает 700 отдельных помещений. Протяженность дворца 125 м. Здание двухэтажное, второй этаж построен с отступом, благодаря чему образуется открытая терраса. Во втором парадном этаже находится большие залы.

При постройке дворца были применены новшества в конструкциях сводов и покрытий, в системе каменной кладки и облицовки, в применении новых материалов: например, впервые был применён коломенский известняк, обнаруженный в 40-х годах. Все залы, как и другие парадные помещения дворца, отличаются умелым использованием различных строительных материалов. Так, вестибюль искусно отделан мрамором с полированными колоннами сердобольского гранита. Широкая парадная лестница выполнена из ревельского камня, а ее стены отделаны искусственным мрамором, двери в аванзал высотой 5 м представляют изумительный образец мастерства русских краснодеревцев: они выполнены из орехового дерева без гвоздей и клея.

В покрытии дворца установлены железные стропила, коридоры и сени выставлены каменными плитами, вместо печного отопления применены тепловые калориферы по системе русского инженера Амосова. Дворец целиком построен из отечественных материалов русскими мастерами.

К середине XIX в. Строительство дворцов сократилось, а многие старые дворцы были использованы под административные здания.

Сельское жилое строительство. Тип крестьянского жилого дома занимал преобладающее место в общей застройке России. Многие города страны были застроены полностью или частично подобными домами. Крестьянская изба в тот период входила как одно из сооружений в комплекс крестьянского «двора», в который включали, помимо жилого дома, хлев, стойло для лошадей и сараи.

Уже с самого начала XIX в. в крестьянских избах, до того времени в основном остававшихся курными и темными, начинают проникать новые и прогрессивные в то время элементы - печные каменные дымоходы и большие окна. Первые избавляли крестьянское жилище от постоянного дыма и копоти, вторые делали жилища значительно более светлыми. Конечно, этот переход происходил не сразу и не везде.

В связи с тем, что частые пожары систематически уничтожали иногда целые деревни, правительство еще в конце XVIII в. объявило конкурс на проект «образцового» крестьянского хозяйства, способного противостоять огню. Лучшим из представленных на конкурс был признан проект Кеферстейна. Идея проекта заключалась в том, чтобы все помещения объединить под одной крышей и уберечь от огня. Весь двор окружен каменной оградой и имеет двое ворот, основной корпус также встроен в каменные стены, но внутри все строение деревянное. Здание перекрыто черепичной кровлей с конструкцией деревянных стропил, которая дает возможность удобно пользоваться чердаком. Этот проект большого, богатого крестьянского хозяйства, конечно, не мог претендовать на массовость применения.

В качестве одного из примеров поисков новых материалов и новых методов сельского огнестойкого строительства следует упомянуть об опыте строительства в безлесных районах землебитных крестьянских жилых и хозяйственных построек.

Типичным примером является крестьянский двор, построенный в начале XIX в. в курской губернии, включавший избу, обширный двор с воротами, помещения для скота и птицы, погреб, сарай, открытый навес. Все это выполнено в землебитной технике, набивкой земли между щитами или из земляного кирпича, стены оштукатурены обыкновенной обмазкой. Из крупных сооружений, возведенных в этой же техники, следует назвать двухэтажный с высокой крышей и башней Приоратский дворец в Гатчине, сохранившийся до сих пор.

5.2Строительство общественных зданий

Первая половина XIX в. ознаменовалась интенсивным развитием различных отраслей хозяйства России. Потребности развивающейся промышленности и торговли значительно расширили область строительства сравнительно с XVIII в. Помимо гражданских зданий, начало довольно широко проводится «устройство дорог, мостов и плотин, промышленных и хозяйственных заведений».

Формирование новых типов общественных зданий происходило в тесной связи с отечественной инженерной наукой и строительной техникой и ставило между ними новые задачи. Это касалось как деревянных конструкций , так и металлических из чугуна, а затем и железа, которые можно назвать новым материалом в строительстве первой половины XIX в. по тем возможностям, которые были в них раскрыты.

Разнообразные деревянные конструкции балочного, купольного и башенного типов главным образом из бревен и брусьев, применялись перекрытия гражданских зданий Москвы, Петербурга и других городов. Типичным примером этой группой сооружений могут служить строительные фермы покрытия Московского манежа пролетом 48м, построенные в 1817г. Это наиболее выдающийся пример стропильных деревянных конструкций мировой строительной практики того времени.

В первой половин XIX в. можно наблюдать соперничество двух материалов: дерева и металла. Часто отдавалось предпочтения дереву не только в мостах, но и в других крупных сооружениях (например, замечательные конструкции купола Троицкого собора, построенного в 1834 г.) Позже, по мере развития металлургии и металлических конструкций, дерево в сооружении больших пролетов стало уступать место металлу. Деревянные конструкции применялись в это время широко: в виде плоских стропильных ферм, арочных конструкций покрытий, деревянных конструкций и в покрытиях купольного типа.

5.3Каменные конструкции

Русские зодчие уже в XVIII в. прекрасно владели каменными конструкциями. Кирпичными сводами перекрывали крупные залы пролетом до 25 м, делали архитравные перекрытия при 8 м расстояния между колоннами. Примерами могут, служит здания сената в Москве, Таврический дворец в Петербурге и многие другие.

В первой половине XIX в. на базе широко освоенной техники каменного зодчества и увеличение промышленного производства кирпича возросли объемы каменного строительства. Приводимая нами диаграмма (рис. 33) знакомит с числом жилых домов ( с подразделением на каменные и деревянные) в городах России, на территории 28 губерний, за большой период с 1792-1909 гг. Диаграмма говорит о заметном росте количество каменных сооружений по сравнению с деревянными. Так, например, если по данным 1792г. количество каменных сооружений в городах составляло 3,7%, то в 1825г. оно привесилось до 6,9%, в 1867 г. до 10,3%, а в 1909г. возросло до 16%. Правда, количество строящихся деревянных домов было все же велико. Например, в 1910г. в Москве было выдано 754 разрешения на постройку зданий, выходящих на улицу, 1869 для зданий, расположенных внутри кварталах. Из них разрешения на каменные здания составляли 1445, на деревянные 1127 и на дома смешенных конструкций 51. Таким образом, количество строящих каменных домов в Москве было более 50%.

Следует иметь ввиду, что физически объем каменных зданий в начале XX в. иногда в десятки раз превышало объем деревянных. В Петербурге и Москве в то время начали проводить крупные работу по устройству набережных, заключению мелких рек в трубы, прокладке водонапорных магистралей.

5.4Основные несущие конструкции

Фундаменты в первой половине XIX в. выкладывали сплошными ленточными или столбовыми. На изображён сплошной фундамент Исаакиевского собора, ленточный фундамент дома Департамента государственных имуществ в Петербурге, а столбовой, закладывавшийся обычно под промышленные здания. В отдельных случаях, как это видно из последнего рисунка, в фундаментах между столбами устраивали систему обратных арок для лучшей передачи нагрузки на грунт.

Нововведением в строительстве того времени было устройство колодцевых фундаментов, применение полых чугунных и завинчивающихся деревянных свай, ступенчатых фундаментов для тяжелых машин с большими динамическими нагрузками.

Для определения допускаемой нагрузки на грунт пользовались обычно формулой французского ученого и инженера, строителя Парижского Пантеона, Ж. Ронделе. Его формула отражала зависимость между глубиной заложения фундамента и плотностью самого грунта. Ронделе полагал, что удар лома действует на грунт в 20 раз сильнее, чем спокойная нагрузка сооружения.

Стены. В первой половине XIX в. распространенными были: а) крестовая, б) тычковая, в) цепная кладка стен.Так как значительная часть сооружений оставалась в то время неоштукатуренной, на качество кладки обращали особое внимание. Инспекторы инженерных департаментов строго следили за горизонтальностью рядов кладки, перевязкой и толщиной швов; иногда строгость и скрупулёзность инспектирования качество доходили до курьеза.

Когда в 1837 г. при осмотре строительных работ в одной из крепостей Николай 1 обратил внимание на относительно плохую кладку. Главное инженерное управление дало указание «рябинки и неровности лицевого кирпича протирать куском другого кирпича до тех пор, пока на стороне обрабатываемой получится цементированная поверхность; швы расшивать толченым кирпичом и известью. Означенным составом наполнять пустоту швов узенькими лопаточками и, пока цемент в швах не окреп, притирать по линейкам железными расшивками, затем красить черлядью или же натирать железными расшивками до тех пор, пока от железа не выступала чернота».

В середине века появилась кладка из эффективной керамики. Одним из инициаторов ее введение был А. Зубчанинов, предложивший в 1852г. несколько типов пустотелых кирпичей. Это предложение было активно поддержано с крупными архитекторами того времени - К. Тоном, А. Штакеншнейдером, А. Брюлловым, А. Бепуа и другими.

Идея облегчения стен устройством вкладки пустот возникло еще в глубокой древности. В дальнейшем о ней основательно забыли. В первой половине XIX в. о ней вспомнили в России, где эта идея получила применения жилищном и общественном строительстве.

Одним из зачинателей строительства облегченных стен был Антон Герард. В его конструкциях 2 отдельных стоячей стены скрепляли проволочными скобами, а пустоты в стенах для предотвращения циркуляции в них важного воздуха и охлаждения Герард рекомендовал засыпать углем, залой, опилками, мхом, кострикой.

Первый опытный дом был построен в 1927г. в селе Алебьево Тульской губернии, второй 1828 г. в деревне Голубино по старой Калужской дороге, 13 км от Москвы. В 1829 г. в Москве было построено два таких опытных одноэтажных домиков: один у городской стены (на месте нынешней гостиницы Метрополь), другой в Зубове близь Пречистенки. С 1830 г. последовала постройка домов этого типа Московской, Рязанской, Тамбовской, Орловской губерниях.

Кладка Герарда нашла так же распространения в Германии, Англии, Америки и др. странах.

В первой половине XIX в. было сделано много предложений о рационализации и удешевлении конструкции стен. Среди них предложение Герарда одним из самых замечательных.

Своды. В создании крупных каменных сводчатых конструкций строители XIX в. не превзошли своих предшественников XVIII в. Каменные своды, перекрывающие ротонду Голицинской больницы, построенной в 1796-1801 гг., свод круглого зала здания сената, построенного в Москве в 1787 г., до наших дней остаются шедеврами русской каменной архитектуры. Пролеты этих сводов созданных М. Казаковым, составляют соответственно 17,6 м и 24,7 м.

В первой половине XIX в. применялись те же конструкции сводов которые были известны и в XVIII в. Их классификация, составленная в середине XIX в. инженером А. Кросовским.

По теплотехническим условиям наружные своды делали в два или 1(1/2) кирпича, и только толщина внутренних сводов была (1/2) кирпича.

Своды пролетом были 15 м в этот период почти не встречаются. В некоторых случаях для перекрытия здания применяли древнейшую систему перекрестных кирпичных арок. Показан корпус Павловской суконной фабрики, спроектированной архитектором Шарлемань в 1842 г. В промышленных, складских и торговых зданиях применяли кладку кирпичных сводов по чугунным балкам. Представлен такой свод, построенный в начале XIX в. над зданием льнопрядильной Александровской мануфактуры под Петербургом. Свод толщиной в 1 кирпич опирается на чугунные балки, проложенные по чугунным колоннам.

Чугунно-кирпичные перекрытия требовали большого расхода чугуна и. естественно, были значительно дороже каменных. Иногда вместо чугунных применяли клепанные из уголков и листовой стали балки, но и в этих случаях сложность устройства клепанных соединений часто оказывалось препятствием к их применению. В 1843г. когда департамент искусственных дел предложил дирекции киевского университета применить покрытие из сводов по стальным балкам, архитектор Беретти отказался от выполнения этой работы, аргументируя тем, что «подобного опыта в Киеве нет и никто не берется делать балки из листового железа».

В перекрытиях крупных сооружений для заполнения пространства между несущими балками или фермами часто применяли своды из глиняных горшков конусообразной формы. Пустотелые горшечные ограждения были в 15 раз легче кирпичных, что позволяло опирать их на относительно легкие клепанные железные конструкции.

Горшечные своды получили значительное распространение в строительстве портовых сооружений. В 1853 г. такие горшечные своды устраивались в корпусе 2-й Морской казармы у Калинкина моста в Петербурге. В середине века проектировались облегченные горшечные перекрытия также в сооружениях портов Николаева, Севастополя, Измаила.

Представляет интерес устройство перекрытия углового зала корпуса 2-й Морской казармы. Это было одно из крупнейших перекрытий того времени; оно превосходило по размерам аналогичные своды, возводившиеся во Франции известным архитектором Экком. Зал имел пролет 11м.

5.5 Армокаменные и смешанные конструкции

Армокаменные конструкции, эпизодически применявшиеся в России с XVIII в., только в первой половине XIX в. получили широкое развитие Железные полосы уже в то время укладывали над оконными пролетами. Затяжки ставили как вверху арок, так и в толще стен. В перемычках прокладывали полосовое железо, заанкеренное на опорах. Архитектурные покрытия армировали снизу, а иногда и сверху и снизу полосовым железом с установкой хомутов. В каменных столбах в отдельных случаях устанавливали вертикальную арматуру, скрепленную по горизонтали рядом хомутов из кованного железа.

Армирование стен особенно широко применяли архитекторы А. Воронихин и А. Монферран. Казанский и Исаакиевский соборы отличаются особой насыщенностью каменных конструкций металлом.

А. Воронихин предложил в 1812 г. устройство металлических перекрытий, защищенных кирпичом. По металлическим балкам настланы металлические листы. По листам сделана кирпичная насадка на ребро, по которой сделан настил кирпичом. Сверх настила делались глиняная смазка и засыпка.

А. Монферран часто применял металл в каменных конструкциях, работающих на изгиб.

В кладке фронтона располагаются два металлических пояса: один над колоннами, другой между разгрузочными арками верхнего и нижнего рядов. Металлические пояса состоят из двух рядов железных полос с системой хомутов. Верхний металлический пояс подвешивается тяжами к верней грани фронтона. Кроме того, он крепится с затяжкой, пропущенной между верхними разгрузочными арками.

Применение армокаменных конструкций давало возможность перекрывать пролеты балками длиной в 15 м, что было сделано, например, в колоннаде Казанского собора. Армокаменные конструкции находили применение так же в виде прокладки проволоки между рядами кладки при строительстве подпорных стен, каналов и шлюзов.

Инженер-полковник Елин в 1830 г. Предлагал армировать колонны из кирпичных пустотелых блоков вертикальной арматурой в виде железного бруска, обвитого в середине проволокой, утверждая, что такие в прочности не уступят каменным.

Высказывались пожелания использовать железокерамические своды для перекрытий больших пролетов. Эти пожелания не были осуществлены из-за технической не разработанности в то время такого вида конструкций.

В 1841 г. Николай Набоков предложил перекрыть актовый зал дворца в Петербурге железокерамическим сводом при пролете в 25 м. он рекомендовал для этой цели использовать армированные керамические плиты на гидрофобном растворе (1/3 извести, 1/3песка, 1/3 золы, сваренные на льняном масле)

Интересно отметить, что в 1839 г. Во Франции капитан Оливье проводил аналогичные опыты над кладкой облегченных сводов в ¼ кирпича, сложенных на гипсовом растворе.

В первой половине 19 в. некоторые изменения коснулись принципов армирования. Если до 19 в. связи обычно закладывали у пят сводов, то теперь армирование сводов стали осуществлять сверху или в самом теле свода. В отдельных случаях металл располагался в плоскости свода.

Смешанные конструкции, также применявшиеся в первой половине 19 в., были вызваны противопожарными соображениями. Еще в начале 18 в. Петром 1 было дано распоряжение о строительстве мазанок, которые должны были сменить традиционные деревянные срубы. Смешанные конструкции 18в применялись трех видов:

) фахверковые деревянные, с заполнением глиной между стойками;

) то же, с заполнением кирпичом между стойками;

) с кирпичными столбами с заполнением деревянной забиркой. Наиболее распространёнными были конструкции первого вида.

Одновременно с упомянутыми смешанными конструкциями в конце XVIII в. в центральных районах страны начали применять землебитное строительство. В Петербурге и Москве были созданы школы мастеров землебитного строительства. Под Ленинградом в Гатчине до сих пор сохранился двухэтажный землебитный дом, построенный мастерам-выпускниками Петербургской школы. В качестве специального руководства по конструкциям этого вида строительства в конце XVIII в. был издан труд Ф. Коантеро.

Смешанные и землебитные конструкции находят более широкое применение в первой половине XIX в. Отдельные специалисты: Стенжицкий, Савицкий, Работель, Цветков, Штассер5 делали предложения по рационализации и совершенствованию смешанного и землебитного строительства.

В первой половине 19 в. в России было построено много замлебитных и мазанковых построек. Так в с. Бездна Спасского уезда Рязанской губернии было выстроено более 300 глинобитных домов. Земляные постройки получили распространение в Черньском уезде Тульской губернии; саманные и глинобитные - в Луганске Екатеринославской губернии, в Уманском уезде Тамбовской губернии и во многих местах Украины. Москве, в Тюфелевой роще, в начале XIX в. было построено два двухэтажных землебитных здания, сохранившихся до нашего времени.

Такие крупные государственные ведомства, как Главное инженерное управление Военного министерства и Департамент военных поселений рекомендовали применение в провинциальном строительстве землебитных сооружений в 1825 г. капитан Бюрно предложил строить здания смешанной конструкции, а именно, рубленые здания облицовывать с внутренней стороны в 1/4 кирпича и с наружной в 1/2 кирпича. Инженерный департамент отклонил предложение Бюрно из-за сложности работ, трудности прикрепления кладки к дереву, появления трещин в кладке от нагревания и увлажнения деревянного сруба. Между тем идея облицовки рубленых зданий кирпичом, как мера профилактического противопожарного порядка, продолжала существовать. В 1838 г. Орловская строительно-дорожная комиссия просила Департамент искусственных дел разрешить обкладывать кирпичом существующие дома в тех кварталах, которые по плану назначены под каменные строения. В степной полосе России многие сооружения имели подобную конструкцию. Примером может служить выстроенный в начале XIX в. дом б. Селиванова в Белгороде.

В первой половине XIX в. находят также применение известково-бетонные стены. Первый известково-бетонный дом был построен в 1848 г. в Красном Селе под Петербургом шведским инженером Рюдиным. Строительство опытного дома было неудачно по причине малой толщины стен (40 см) - стены зимой промерзали, сырели и здание сказалось негодным для жилья.

Облицовка зданий начала широко применяться в России еще в XVIII в. Облицовывали преимущественно стены мрамором и гранитом. Количество облицовочных работ в первой половине XIX в. значительно возросло. Особенно большие облицовочные работы были проведены в Петербурге по облицовке набережной р. Невы, общей длиной в 34 км, а также крупных общественных зданий в Москве. Тесаной песчаной плитой были облицованы, например, берега р. Неглинки, набережная р. Москвы возле Кремля.

Крепление камней производилось металлическими пиропами. В граните пиропы обычно заливались свинцом, в песчанике - серой. В 1828 г В. Маслов предложил использовать для заливки пиропов особую мастику, состоящую из: древесной смолы, каменного угля и негашеной гидравлической извести. Смесь варилась в чугунном котле до момента полного загашения извести. Такое соединение обеспечивает большую прочность сцепления и экономию. Свинцовая заливка пиропов стоила 45 коп., а мастичная 2 ½ коп.

Размеры пиропов были небольшие - 25-30 см, хотя к отдельных случаях, как, например, в облицовке устоев Невского моста (ныне Дворцовый) в Петербурге, они достигали 75 см.

Одной из весьма трудоемких работ являлась теска естественного камня. До введения машинной техники в строительное производство выполнение работ по обработке камня было связано с большой затратой труда.

В древнейший период все пять сторон камня тесали для кладки стен полностью начисто, и лишь хвостовая часть оставалась необработанной. В XIX в. строители не могли так расточительно расходовать свой сплыв постепенно сокращали площади камней, подвергающихся теске.

Предложения об удешевлении тески камня делались неоднократно. Например, инженеры, работающие на строительстве Москворецкой набережной, рекомендовали тесать только одну лицевую грань камня. Это давало значительную экономию в производстве, но ухудшало качество облицовки, особенно при невысокой прочности раствора.

С 1840 г. ввели теску гранита по американской системе: для соединения камней по граням тесали полосы всего лишь в 11/2 дюйма ширины е каждой стороны швов. Эта система была значительно дешевле и ее ввели в русскую практику.

Требования к качеству тески в первой половине XIX в. были очень высокими. Швы должны были иметь толщину не более лезвия ножа.

В 1818 г. в России вышло руководство «Начальные основания разрезки камней», которое сыграло положительную роль при выполнении облицовочных работ. Оно знакомило с теорией и техникой нанесения на камин нужных размеров граней, а также с контролем, но их обработке.

6.Расчет каменных конструкций

В многоэтажных жилых зданиях первой половины XIX в. стены верхнего этажа имели минимальную толщину 2,5 кирпича. Начиная с третьего этажа, стены имели уступы, и в пятиэтажном доме толщина стены первого этажа была не менее 4 кирпичей.

Для определения основных размеров несущих каменных конструкций и России пользовались расчетными методами, опубликованными Ж. Ронделе и устанавливавшими ряд зависимостей между толщиной стены, с одной стороны, и размерами сооружений, глубиной комнаты и высотой этажа - с другой.

Труд Ронделе представляет собой первую попытку ввести в проектирование сооружений расчетные нормы. Конечно ни теоретического, пи экспериментального обоснования нормы не имели, и рассчитанные по ним стены по-прежнему были очень тяжелыми.

Список литературы

1.«Очерки истории строительства в России 19-20 вв.», 1964 г.;

2.Копытова С.В. «Каменное строительство в Сибири», 1979 г.;

.Гинзбург С.З. «О прошлом для будущего», 1986 г.;

.Мачинский В.Д. «Крестьянское строительство в России», 1924 г.