Учебное пособие 800644

Подрядный способ – это когда созданы строительные организации, у которых функция одна – строить. И такие строительные организации называются подрядными. Подрядный способ, несомненно, лучший: постоянные кадры рабочих и их квалификация с каждым годом улучшается; имеется необходимое количество механизмов и строительная база; постоянные кадры инженернотехнических работников; качество выполняемых работ гораздо лучше, чем при хозяйственном способе.

Поэтому в настоящее время строительство ведется, в основном, подрядным способом. Заказчик заключает договор с подрядной организацией и финансирует строительство. В СССР все строительные организации подчинялись вышестоящим организациям. Так, например, строительные организации в городах, поселках и районных центрах подчинялись областному управлению, а оно

– Министерству. В настоящее время все подрядные организации относятся к саморегулируемым.

Есть еще, так называемые, субподрядные организации, которые выполняют определенные виды работ. Сантехмонтажные организации выполняют работы по отоплению, водопроводу и водоотведению. Электромонтажные организации выполняют работы по электроосвещению. Организации по монтажу оборудования и слаботочным устройствам устанавливают радио, телефон, сигнализацию, телеантенны. Существуют субподрядные организации по отделочным работам. Субподрядные организации заключают договоры на выполнение работ с подрядными организациями.

Проектировщики обязаны непосредственно участвовать в строительстве, наблюдая за тем, чтобы оно во всем велось согласно проекту, т.е. должны осуществлять так называемый авторский надзор. Для успешного осуществления этой важной задачи проектировщик должен знать в полном объеме строительное дело – конструкции, строительные материалы и методы производства всех видов строительных работ, а также разные виды инженерного оборудования зданий.

Проследим последовательность возведения здания на примере кирпичного дома. Строительство здания начинается с подготовки строительной площадки. Это может быть снос каких-то временных сооружений, затем производится планировка территории: где-то срезать грунт, а где-то сровнять путем подсыпки грунта.

После этого делается обноска и намечается расположение фундаментов по разбивочным осям. Затем выполняются земляные работы (выкапывается котлован) и устанавливают фундаменты, при этом особое внимание следует об-

51

ратить на устройство гидроизоляции. Если строители где-нибудь не уложили горизонтальную гидроизоляцию, то стены первого этажа в квартире будут всегда влажными и высушить их невозможно.

Когда фундаменты готовы, возводятся стены, здесь обращается особое внимание на горизонтальность уложенных перемычек и выполнение вентиляционных каналов во внутренних стенах. Бывают случаи, когда строители пропустили несколько вентиляционных каналов, тогда в процессе сдачи здания в эксплуатацию комиссия это проверит и здание не будет принято. Одновременно с кирпичной кладкой стен в проемах устанавливаются оконные и дверные блоки. Здесь необходимо проверить крепление их в стенах и тщательно конопатку щелей между оконным или дверным блоком и стеной.

При устройстве перекрытий необходимо: тщательно очистить швы между плитами и затем заполнить эти швы хорошим цементным раствором. Плиты должны быть связаны анкерами с внутренней и наружной стеной. Необходимо обратить внимание, что при устройстве полов на междуэтажных перекрытиях выполняется звукоизоляция, при устройстве чердачного и надподвального перекрытия выполняется их теплоизоляция.

При устройстве скатной крыши с деревянными стропилами особое внимание следует обратить на гидроизоляцию мауэрлата и опирание стропильных ног на мауэрлат. Если крыша железобетонная с чердаком, то необходимо проверить утеплитель на чердачном перекрытии. Если чердак теплый, следует обратить внимание на утеплитель, уложенный на кровельной плите, а также как выполняется вентиляция из жилых помещений и из чердачного помещения.

Одновременно с устройствами перекрытий монтируются лестницы, которые могут быть крупноразмерными из целых маршей и лестничных площадок, а могут быть мелкоразмерными из отдельных ступеней, укладываемых на металлические балки, которые называются косоурами. При устройстве перегородок между помещениями следует обратить внимание на звукоизоляцию.

3.5. Сдача зданий и сооружений в эксплуатацию

Сдача построенного объекта в эксплуатацию является чрезвычайно важным этапом, ибо на этом этапе решаются вопросы готовности объекта, его качество и оценка строителям и проектировщикам.

Сдача объекта в эксплуатацию осуществляется в два этапа, а промышленных предприятий – в три этапа.

На первом этапе готовность объекта проверяет рабочая комиссия. После осмотра рабочая комиссия оформляет акт с указанием всех выявленных недде-

52

лок и некачественно выполненных работ с указанием даты устранения всех отмеченных недостатков. Назначается срок работы государственной комиссии. Когда строители устранили все, что было отмечено в акте рабочей комиссии, они сообщают об этом председателю государственной комиссии, который собирает весь её состав. Комиссия выезжает на объект в назначенное время и осуществляет окончательную проверку объекта для сдачи в эксплуатацию. В акте приема должны быть подписи всех членов комиссии. Если хотя бы один член комиссии не подписал акт, то объект не считается принятым до тех пор, пока не будут собраны подписи всех членов комиссии. Никаких недоделок и исправлений уже быть не может.

Для промышленных предприятий объект может быть принятым в эксплуатацию только после выполнения третьего этапа, то есть проверить работу всего оборудования, станков грузоподъемных кранов и других механизмов.

Глава 4. Исторические сведения о вкладе крупных инженеров

вразвитие строительного образования

4.1.Роль выдающихся инженеров в развитии строительной техники

Уписателя А.Т. Твардовского есть примечательные строки: «Кто прячет прошлое ревниво, тот вряд ли с будущим в ладу …».

Инженерная память, сохраняя имена творцов великолепных сооружений, дает возможность следовать по их научным и производственным достижениям, как по ступеням, взбираться вверх, к новым успехам инженерного дела. Сооружения, имеющие рекордные высоты, перечислены в табл.

Высота – наиболее ясный и образный показатель. Но, по мнению ученых, это не предельные высоты. Специалисты все чаще пишут о строительстве башенных зданий километровой высоты.

Первые цивилизации (от 3000 до 1100 года до н.э.) характеризуются возведением городов, строительством дорог и гаваней, освоением строительных видов работ, имевшим существенное значение для дальнейшего прогресса.

Вызывает интерес рассмотрение организации труда при возведении египетских пирамид. Большая пирамида Хеопса была построена примерно из 2,3 млн каменных глыб общим весом 5,75 млн т. Средний вес глыбы составлял 2,5 т, а максимальный вес достигал 15 т. Пользуясь лишь такими простыми средствами, как полозья, катки, продольные брусья, канаты и рычаги, перетаскивали эти глыбы. Вначале перетаскивали от карьеров к берегу Нила, затем грузили на баржи, перевозили по реке и поднимали на 30 м, до уровня строительной площадки. Согласно преданию, поведанному греческим историком Геродотом, доставкой этих глыб к месту постройки занимались в течение двадцати лет 100

53

тысяч рабочих. Число рабочих на самой площадке составляло 4 тысячи человек. Кроме того, неизвестно, сколько их работало еще в карьерах.

Чтобы поднять камни на нужную отметку, из земли и брусьев строились большие наклонные плоскости, примыкавшие к сторонам пирамиды (рис. 4.1). Конечная их высота достигала 146 м. Каменные глыбы затаскивали наверх, на отведенное им место на катках и просто вручную, посредством канатов и рычагов, покрывая поверхности скольжения тонким слоем известкового раствора, выполнявшего роль смазки (рис. 4.2).

Рис. 4.1. Типы насыпей, которые могли использоваться египтянами при строительстве пирамид

54

Единственно доступными тогда геодезическими средствами измерения были визирование звезд, мерные рейки, отвесы и вода для нивелирования. Вокруг строящейся пирамиды прорывался ров и заполнялся водой, чтобы затем отсчитывать от него требуемый уровень. Такие измерительные средства были примитивны, однако, что очень важно, наибольшая и наименьшая из граней пирамиды высотой около 250 м отличались друг от друга лишь на 20-25 см.

Единственными доступными геодезическими средствами измерения были мерные рейки, отвесы и вода для нивелирования. Вокруг строящейся пирамиды прорывался ров и заполнялся водой, чтобы затем отсчитывать от него требуемый уровень. Такие измерительные средства были примитивны, однако, что очень важно, наибольшая и наименьшая из граней пирамиды высотой около 250 м отличались друг от друга лишь на 20 - 25 см.

Рис. 4.2. Технические средства, которые могли использовать египтяне

Пирамиды не имеют существенного значения сами по себе, но развитие необходимой для их сооружения техники оказало немалое влияние на будущее строительного искусства. Фундаментальным изобретением века железа является изобретение блока в качестве подъемника. Первые достоверные сведения о существовании блока относятся к VIII веку до н.э. Его появление вызвало переворот в области строительства. С помощью блока можно было поднимать и укладывать на место камни гораздо производительнее, по сравнению с подъемом камня по земляной наклонной плоскости, и сбрасывания его на нужное место. К 450 году до н.э. греки превратили блок в элементарный подъемник. К этому времени уже получил распространение вертикальный ворот, а к началу нашей эры в строительный обиход вошли двуноги с талями (рис. 4.3).

Всеобщее распространение железных орудий труда сделало возможным прокладку тоннелей, сооружение акведуков для водоснабжения городов и других подобных построек. Углубился процесс разделения труда: в эллинском ми-

55

ре каменщик, например, уже сам не точил свой инструмент, каменотес не очищал камень от песка.

Архимед. Среди тысячи и тысячи инженеров всех времен и народов трудно выбрать тех, кто талантливее остальных. Но, несомненно, грек Архимед из Сиракуз принадлежит к числу величайших гениев человечества. Он жил около 287-212 гг. до н.э. и создал основы научно-технического мышления, что в дальнейшем повлекло за собой колоссальное развитие строительной механики.

Архимед практически подтверждал результаты своих размышлений, хотя существующие тогда классовые обычаи не рекомендовали свободному гражданину заниматься физическим трудом. Он первым занялся статикой. Исходя из частного случая симметрии Архимед создал теорию рычага и доказал, что это не хвастовство. На глазах у своих сограждан и правителя Сиракуз он один спустил на воду крупнейшее по тем временам судно «Сиракузия» водоизмещением 4200 т. Помогла ему в этом, как и миллионам строителей всех времен и народов после Архимеда, система разработанных им полиспастов и рычагов.

Рис. 4.3. Подъемные механизмы с применением блоков

Архимед был упрямцем. В то время как его современники удовлетворялись приближенным значением числа «π» равным трем. Архимед сумел весьма точно рассчитать отношение длины окружности к ее диаметру: 310/71<π>31/7. Он был упрямцем и тогда, когда римляне брали его город штурмом. Последние слова ученого были: «Не трогайте моих кругов!». Престарелый Архимед решал очередную техническую задачу. Интересно то, что все сведения об Архимеде человечество почерпнуло от его врагов-римлян.

Сострат. Он был сыном Дексифана из греческого города Книда, жил тоже в III веке до н.э. В Александрии, крупнейшем порту античного мира, различимом, кстати, только с близкого расстояния, Сострат соорудил высокую башню из белого мрамора. Это был первый в мире морской маяк на острове Фарос и вторая по счету постройка из семи чудес света (рис. 4.4).

56

Легенда гласит, что царь Птолемей велел Сострату поместить его царское имя на стену маяка. Но Сострат, желая сохранить свой труд в памяти людской, написал на мраморной плите: «Сострат, сын Дексифана из Книда, посвящает богам-спасителям за здравие мореплавателей». Он закрыл эту надпись тонким слоем штукатурки, начертав на ней сверху имя Царя. Штукатурка быстро отвалилась, открыв миру истинного создателя маяка.

Витрувий. В середине I века до н.э. жил и творил один из крупнейших ученых прошлого – архитектор и строитель Витрувий. Он оставил после себя энциклопедию технических наук – трактат «Десять книг об архитектуре», надолго определившую характер и направление развития целой области человеческого творчества – строительного искусства.

Строительная наука или искусство, по определению Витрувия, образуется из сочетания практики и теории. Практика есть постоянное и обдуманное применение опыта для выполнения руками человека работ из любого материала по данному чертежу. Теория же заключается в возможности показать и обосновать исполнение в соответствии с требованиями искусства и целесообразности. По справедливому мнению Витрувия, люди, пытающиеся набить руку без научной подготовки, не могут добиться признания; опирающиеся же только на теоретические рассуждения и научную подготовку, преследуют, очевидно, тень, а не сущность профессии.

Рис. 4.4. Фаросский маяк в Александрии (III век до н.э.)

Весьма актуально звучит и сегодня сформулированное Витрувием требование к строителю: «Он должен быть человеком грамотным, умелым рисовальщиком, изучить геометрию, всесторонне знать историю, внимательно слу-

57

шать философов, быть знакомым с музыкой, иметь понятие о медицине, знать решения юристов и обладать сведениями в астрономии и в небесных законах».

Требование широкой образованности с учетом физиологии человека, с одной стороны, метеорологии и климатологии – с другой стороны; учение о строительных материалах предполагает значение геологии, минералогии и даже ботаники; театральное строительство, к примеру, немыслимо без знания акустики и законов музыкальной теории. «Философия же, – утверждал Витрувий, – возвышает дух инженера и, искореняя в нем самонадеянность, делает его более обходительным, справедливым, честным и отнюдь не скаредным. Это чрезвычайно важно, потому что, в самом деле, никакая работа не может быть выполнена без честности и добросовестности: ведь философия предписывает серьезно поддерживать свое достоинство соблюдением своего доброго имени».

Для «людей несведущих», которым может показаться невероятным, чтобы человеческая природа могла изучить и удержать в памяти столько наук, Витрувий в своем трактате сообщал: «Предметы всех отраслей знаний имеют много общего и соприкасаются друг с другом, и это вполне возможно».

Называя строительный труд искусством, Витрувий писал: «Всякий человек, а не только строитель, может оценить то, что хорошо; но между обывателями и инженерами та разница, что обыватель не в состоянии судить о работе иначе, как видя ее оконченной, инженер же ясно представляет себе и ее красоту, и удобство, и благообразие, как только он ее обдумал и до того, как он приступил к ее исполнению». Бесспорно, что Витрувий превыше всего ценил в инженере качество творца.

Леонардо да Винчи (1452–1519 гг.). Не найдется, видимо, человека, который сыграл столь же значительную роль в техническом, культурном прогрессе человечества, как гениальный итальянец Леонардо да Винчи. Всем известны его бессмертные картины, и, вероятно, в душе Леонардо художник преобладал над инженером. Считая, что наука должна служить технике, Леонардо да Винчи создал большое число разнообразных проектов машин, в том числе строительных, намного опередив возможности своего века.

Один из первых одноковшовых экскаваторов был создан в начале XVI века. Это была машина с ручным приводом и гибкой связью ковша, запроектированная Леонардо да Винчи в 1500–1514 гг. и предназначенная для подводного черпания грунта. Леонардо да Винчи разработал кинематическую схему. Вполне удовлетворительное конструктивное решение экскаватора с оборудованием драглайна, а также ковш для него. В этой части ничего принципиально нового по сравнению с экскаватором Леонардо в современных драглайнах нет.

Джозеф Эспдин (1779–1855 гг.). Он был обыкновенным каменщиком, но заслуживает упоминания наряду с выдающимися инженерами. Этот англичанин в 1824 году получил патент, или, как тогда говорили, привилегию, на превосходный строительный материал – цемент, явившийся вяжущей основой для бетонов и растворов. Джозеф Эспдин открыл необходимый завод, выпускающий цемент, и оберегал тайну технологического процесса, даже от своих рабочих.

58

Егор Герасимович Челиев (1771–1839 гг.). Безусловно, есть объективные законы развития строительной отрасли, как говорится, идеи носятся в воздухе. Строительство нуждалось в цементе, чтобы сделать новый шаг, поэтому независимо от Эспдина и одновременно с ним цемент такого же состава открыл русский инженер Е.Г. Челиев. Его работа, написанная в 1825 г. "Полное наставление, как приготовлять дешевый и лучший мертель или цемент, весьма прочный для подводных строений, как-то: каналов, мостов, бассейнов, плотин, подвалов, погребов, и штукатурки каменных и деревянных строений" раскрывала и количественные данные составляющих цемента, и время отдельных операций. В социально-экономических условиях России периода разложения феодальнокрепостнического строя работа не получила дальнейшего развития и была забыта. Труд Е.Г. Челиева был вторично «открыт» уже в наше время, в 1948 г.

Жозеф Монье (1823–1906 гг.). В строительстве на протяжении долгих веков применялись в качестве основных материалов камень, дерево и сталь. Новую страницу в истории строительной техники открыл железобетон. Он появился сравнительно недавно, во второй половине XIX века, и сразу же получил широкое распространение. Появление железобетона часто связывают с именем французского садовника Жозефа Монье, хотя и неизвестно, кому первому пришла в голову гениальная мысль включить проволочный каркас в массу цементного бетона. Скорее всего, это достижение интернациональное.

Первые даты истории развития железобетона должны быть названы в такой последовательности:

•М. Брюннель – кирпичная кладка на цементном растворе, армированном полосовым железом, 1832 г., Англия;

•И. Ламбо – лодка из армированного сетками цементного раствора, 1849 г., Франция;

•Ф. Куанье – крыша из бетона, в сочетании с железными балками и сеткой из стержней между ними, 1853 г., Франция;

•А.И. Штакеншнейдер – потолки из известкового бетона с каркасами из железных прутьев, 1853 г., Россия;

•В Уилкинсон – огнестойкое железо-цементное перекрытие, 1854 г.,

Англия;

•Ж. Монье – цветочные кадки из цементного раствора, которым обмазывался железный каркас из прутьев, 1867 г., Франция;

•Д.Ф. Жаринцев – стены из бетона, армированного прокатным железом, 1879 г., Россия.

Достоверно известно, что парижский садовник Ж. Монье получил первую «привилегию», то есть патент на кадки и резервуары из железной сетки, покрытой цементом. Озабоченный недолговечностью цветочных горшков из обычной древесины, Монье решил применить для этой цели бетон. После первых успехов с кадками Монье продолжил работу и получил ряд ценных патентов: на железобетонные шпалы, на железобетонные перекрытия, балки, своды и мосты.

59

В настоящее время железобетон применяется повсеместно. Чем он так заворожил строителей и проектировщиков? Железобетон, суть которого в названии, состоит из бетона и стальных стержней. Бетон, как и всякий искусственный камень, обладает значительной прочностью только на сжатие и небольшой, примерно в 10 раз меньшей, прочностью на растяжение. Но во многих конструктивных элементах появляются одновременно и растягивающие и сжимающие напряжения. Посмотрите на балку, опирающуюся на две опоры. Даже на глаз видно, что под нагрузкой сверху балка изгибается вниз. При этом нижние волокна работают на растяжение и определяют тем самым прочность всей бал-

ки (рис. 4.5).

Рис. 4.5. Принцип работы железобетонной балки под нагрузкой и размещение стальной арматуры на той стороне балки, где действуют растягивающие усилия

Но стоит только заложить в этой нижней ее части стальные стержни, как они возьмут на себя растягивающие напряжения, и прочность балки возрастет в 10 раз. Вот что такое железобетон, вот в чем заключается его преимущество. И, кроме того, он дешевле стали и проще в изготовлении.

Ж. Монье, будучи садовником, а не инженером, выполнял свои конструкции чисто эмпирически, допуская грубые ошибки. Например, в плитах он укладывал сетку посредине сечения, что неправильно, так как в середине растягивающих напряжений ожидать нельзя.

«В отместку» за его ошибки или за что иное французы вспомнили, что лет за 20 до патента Монье их же соотечественник инженер И. Ламбо изготовил лодку из проволочной сетки, обмазав ее с обеих сторон цементным раствором. Лодка демонстрировалась на Всемирной выставке в Париже в 1885 г. В 1949 г. французы торжественно отметили столетие железобетона, признав тем самым окончательный приоритет за И. Ламбо.

Н. А. Белелюбский (1845–1922 гг.). Большая заслуга в деле развития железобетона в России принадлежит профессору Н.А. Белелюбскому, который правильно оценил значение железобетона для отечественного строительства и явился убежденным пропагандистом его среди инженеров. Н.А. Белелюбский в своей лаборатории изучал свойства железобетона и методы расчета его конструкций.

Заслугой Н.А. Белелюбского было и то, что результаты всех его опытов не стали достоянием какой-либо частной фирмы или общества, как было нередко в других странах, да и в России, а делом общегосударственным. В 1908 г. по докладу Н.А. Белелюбского были утверждены первые «Технические условия

60