За допомогою великих пам'ятників люди намагаються поширювати якісь ідеали, наприклад, релігійні (гігантський Христос в Ріо-де-Жанейро, гігантські Будди в Японії) або ідеологічні ( «Робітник і колгоспниця» в Москві або так і не побудований величезний Ленін в Москві) . Тема колосальних пам'ятників показує, що інженери потрібні державі не тільки для того, щоб вирішувати прикладні завдання, а й щоб просувати якісь ідеологічні установки. І в цьому сенсі пам'ятники є не тільки пропагандою того, що задумав замовник, а й показують на якому рівні зараз знаходиться інженерна думка.
Колос Родоський
Вам відомо, який колосальний пам'ятник був першим в історії людства? Відповідь лежить в самому слові «колосальний». Колос Родоський був побудований на острові Родос десь між 292 і 280 роками до н.е. і був одним з семи чудес світу. Говорячи про нього, ми, на жаль, можемо орієнтуватися тільки на записи античних авторів, мандрівників і вчених, які писали про пам'ятник вже після того, як той упав. А значить в них неминуче присутній певний вигадка.
Якщо вірити античними джерелами, висота Колоса становила 36 метрів. Щоб розуміти ці масштаби, нагадаю, що висота «Робочого і Колгоспниці» з урахуванням серпа становить 27 метрів. Тобто побудований 2300 років тому Колос Родоський був майже на 10 метрів вище! Але як 23 століття тому можна було створити таку махину?
Судячи з записками античних авторів, у Колоса Родоського, як і у будь-якого іншого гігантського пам'ятника, був каркас. Він складався з трьох стовпів, один з яких був коротше інших і маскувався спадаючим плащем. Два інших стовпа проходили крізь все тіло Колоса, аж до його плечей. Стовпи були кам'яними, швидше за все, мармуровими, але ось балки, які з'єднували колони воєдино в районі пояса і плечей - вже металевими. Якщо слідувати нормальним пропорціям людського тіла, то при висоті в 36 метрів голова Колоса мала розмір близько 6 метрів. Значить, довжина стовпів каркаса повинна була складати «залишилися» 30 метрів, що відповідає висоті дев'ятиповерхового будинку.
За поширеною версією, ноги Колоса були широко розставлені і стояли по різні боки гавані - так, що під ними могли проходити морські судна (зараз на цьому місці встановлено два пам'ятники). Втім, сучасні дослідники піддають цю версію під сумнів. Таке виконання статуї робило її ще більш складною, і для рівня технологій того часу здається занадто малоймовірним.
Відомо, що в ті часи колони і балки вже використовувалися при будівництві храмів, так що цілком можливо, що каркас пам'ятника був дійсно саме таким, яким його описують античні автори. Але куди більший питання викликає те, як будівельники Колоса зробили його оболонку. Судячи з записками, на пам'ятник було витрачено 8 тисяч тонн заліза і 14 тисяч тонн міді. Все залізо, швидше за все, пішло на згадані вище балки, а на оболонку йшла тільки мідь. Якщо розрахувати площа поверхні скульптури і рівномірно розподілити по цій площі 14 тисяч тонн наявної міді, то вийде, що оболонка повинна була складатися з мідних пластин товщиною 2,5 мм. З точно таких же пластин, до речі, зроблена Статуя Свободи, хоча вона і з'явилася на світ майже на 2200 років пізніше.
Як саме вибивали мідні листи, як їм надавали складну форму людського тіла і як з'єднували один з одним, ми, напевно, вже ніколи не дізнаємося. Є лише опис того, яким чином ці листи піднімали наверх. Один з авторів пише, що в міру будівництва скульптуру поступово засипали землею, по якій і затягували листи для оболонки. Після кріплення останнього листа земляний пагорб, що виріс навколо статуї, був зірвати, і Колос Родоський цілком постав перед жителями острова. Також ми можемо припустити, що пам'ятник мав і якийсь додатковий внутрішній каркас, оскільки прикріпити мідні листи складної форми безпосередньо до колон і балок було неможливо.
Приблизно в 222 році до н.е. на Родосі трапився землетрус, в результаті якого простояв 60 років пам'ятник обрушився. Він зігнувся в районі колін: ноги встояли, але інша частина статуї впала, воткнувшісь головою в землю. У такому вигляді Колоса і застали багато середньовічні автори. Він пролежав там ще 800 років, поки в другій половині VII століття не був проданий на металобрухт.
Статуя Свободи
Наступний герой нашого огляду - 46-метрова статуя Свободи, творці якої (скульптор Бартольді і інженер Ейфель) позиціонували її як відтворення Колоса Родоського. Тоді всі газети рясніли заголовками про будівництво нового Колоса. Бренд під назвою «Статуя Свободи» був сформований пізніше.
І за формою, і за технічними параметрами обидва пам'ятники виявилися дуже схожі. За деякими припущеннями, Колос тримав у своїй руці факел, виступаючи в якості маяка, тому Статую Свободи теж зробили маяком з факелом.
Статуя була задумана як подарунок від французького уряду Сполучених Штатів Америки в честь 100-річчя їх незалежності і була зведена в 1886 році. Всередині неї знаходиться металевий каркас, спроектований Ейфелем - майстром створення різних металевих веж.
Форма статуї є практично ідеальний конус, злегка звужується догори. Я думаю, що чималу роль тут зіграли інженери, попросивши скульпторів зробити статую максимально схожою на вежу. Хоча частково це могло бути викликано і художніми завданнями - певною стилізацією під класику, для якої характерна стійкість.
Перед початком будівництва статуї Бартольді створив її модель висотою в 5 з гаком метрів. Модель була умовно розбита на певну кількість шматків. Ці шматки замірялися, і всі отримані параметри множилися на 8. Потім всі елементи виготовлялися в натуральну величину з гіпсу, а гіпсова споруда, в свою чергу, обстраивалась деревом. Виходили так звані контрформи, за якими згодом вибивали мідні листи до додання їм необхідної форми.
Для з'єднання металевого каркаса і мідної оболонки використовувався проміжний каркас, що складається з металевих куточків або пруткового заліза всілякого перетину, за допомогою яких навантаження від власної ваги оболонки передавалася на центральну вежу.
Збірка Статуї Свободи в Парижі зайняла близько двох років з урахуванням часу виготовлення деталей. Потім її розібрали на окремі шматочки, повантажили на корабель і відправили в Америку, де знову зібрали - за чотири місяці.
І якщо Колос Родоський послужив зразком для наслідування для американців, то американська Статуя Свободи служила і продовжує служити певним орієнтиром для всіх тих, хто створював величезні пам'ятники після неї.
"Робітник та колгоспниця"
Першим втіленим в життя колосальним пам'ятником в нашій країні стали, звичайно, «Робітник і колгоспниця». Багато хто вважає, що цей пам'ятник придумала Віра Мухіна. Але це не зовсім так. Пам'ятник створювався як частина нашого павільйону для Всесвітньої промислової виставки 1937 року в Парижі. Автором проекту виступив Борис Иофан, і це він придумав, що павільйон буде увінчаний скульптурою робітника і колгоспниці. Але Иофан був архітектором, а не скульптором або художником. Він придумав ідею і перебільшено її зобразив. А ось реалізатором і автором кінцевого результату якраз стала Віра Мухіна.
Але спочатку була виготовлена в 15 разів зменшена копія «Робочого і Колгоспниці» висотою 1,7 метра. Для того, щоб зняти з неї розміри, був використаний сконструйований інженером Журавльовим верстат. Влаштований він був таким чином: між двома планками були затиснуті спиці, які висувалися на потрібну довжину, поки не торкнуться поверхні скульптури. На спицях були нанесені розміри. Це був своєрідний аналоговий 3D-сканер, за допомогою якого визначалися просторові координати будь-якої точки на поверхні моделі щодо зафіксованої точки відліку. Таким чином бригада з 30 креслярів протягом місяця займалася вимірами. Вони зняли координати для 200 тисяч точок по всій поверхні скульптури - складно навіть уявити, наскільки скрупульозною була ця робота. Її результатом стала таблиця, в яку було занесено 200 тисяч точок по осях X, Y, Z.
Коли координати збільшили в 15 разів, то зрозуміли все співвідношення між точками на цій скульптурі. На їх основі були виготовлені фанерні контрформи, на які накладалися листи нержавіючої сталі. «Робітник і колгоспниця» стали першим пам'ятником, виготовленим з нержавіючої сталі. Ініціатором використання цього матеріалу став російський інженер Петро Львів. Він був одним з піонерів зварювання, який створив перший зварний літак, рубінові зірки Кремля і багато інших речей, в тому числі і оболонку «Робочого і Колгоспниці». Вона зварена за його методикою і під його керівництвом. Її товщина складає від 0,5 мм до 1 мм, що можна порівняти з людською шкірою. Тільки уявіть собі, що металева шкіра «Робочого і Колгоспниці» така ж, як наша з вами, хоча цей пам'ятник більше нас в 15 разів!
Як і у випадку зі Статуєю Свободи, листи нержавійки вибивали для додання форми киянки. Потім вони приварювалися до проміжного каркасу із сталевого куточка - для того, щоб статуя тримала форму.
Але з головами було складніше. Голови дуже деталізований, тому їх завжди намагаються зробити в натуральну величину. В даному випадку вони були зроблені з глини, і листи нержавійки вибивали вже по ній.
Звичайно, наша скульптура має всередині себе і сталевий каркас, але набагато більш складної форми, ніж у Статуї Свободи. Цей каркас схожий на скелет: у нього є руки, ноги, тулуб, голова. З інженерної точки зору, він неймовірно складний. Візьмемо, наприклад, відведену назад руку. Це так звана консоль - балка, затисненого з одного боку і вільно бовтається з іншого. Консоль завжди знаходиться в невигідному становищі: вона легко згинається і може зламатися. Але ще більш складним ділянкою для інженерів став шлейф, який виноситься на 10 метрів назад відносно тулуба, важить 6 тонн і при цьому ні на що не спирається.
Після того як статую зібрали в Москві, її знову розібрали і повезли в Париж. 11 залізничних вагонів були завантажені різними частинами скульптури. На паризькій виставці пам'ятник мав неймовірний успіх. Він навіть завоював гран-прі, хоча гран-прі зазвичай давали тому, що розташовується всередині павільйонів, а не служить частиною його оформлення.
У Москві «Робітник і колгоспниця» було вирішено поставити перед входом на нерухомість, що будується тоді Всесоюзну сільськогосподарську виставку, яка повинна була відкритися в 1939 році. Авторському колективу було дано завдання зібрати паризький пам'ятник заново. Однак його головний інженер - Петро Львів - заперечував, кажучи, що пам'ятник створювався з розрахунку, що він буде стояти тільки чотири місяці, а не як постійне споруда. Він побоювався, що статуя чи здатна простояти два роки. В результаті оболонку замінили новою, двохміліметрової, каркас при цьому залишивши незмінним.
«Робітник і колгоспниця» поставили на новий десятиметровий п'єдестал, який був набагато нижче, ніж паризький. Автори пам'ятника до кінця свого життя писали листи в уряд, намагаючись домогтися того, щоб скульптуру поставили на правильну висоту, тому що вона спочатку створювалася для огляду на висоті 33 метри.
Але в підсумку пам'ятник без будь-яких змін простояв 66 років. Тільки в 2005 році його розібрали для реконструкції. Каркас скульптури був замінений на новий. Він був заново розрахований в Центральному науково-дослідному проектному інституті сталевих конструкцій імені Мельникова, і важить тепер в 2,5 рази більше - 120 тонн проти 47,5. Розрахований на 100 років. Оновленням оболонки займався Всеросійський інститут авіаційних матеріалів. За їхніми свідченнями, оболонка перебувала в хорошому стані: треба було замінити тільки 10%, а решту просто очистили від кіптяви і покрили спеціальним антикорозійним складом, який використовують в авіації. Нарешті, в 2012 році після семирічної реставрації пам'ятник був відкритий на п'єдесталі, який відповідав розмірам оригінального павільйону.
«Робочий із зіркою»
Ну, а ми переходимо до наступного герою. До Всесвітній виставці 1939 року в Нью-Йорку радянський павільйон знову готував Борис Иофан. За його задумом в центрі павільйону мала підніматися 50-метрова вежа, увінчана 20-метровою скульптурою робітника з палаючої зіркою.
Створенням скульптури зайнявся В'ячеслав Андрєєв, за традицією спочатку зробивши чотириметрову гіпсову модель. Для зняття розмірів моделі було розроблено новий пристрій. Воно також було оснащено спицею, яку водили по поверхні моделі, але на зворотному боці цієї спиці розташовувалося записуючий пристрій, який на папері замальовувати контур. Вийшло безліч перетинів - «шарів» пам'ятника по висоті. Те, що намалювала записуючий пристрій, фотографувалось і збільшеним в п'ять разів за допомогою фотоувеличителя проектувалося на стіну. До стіни прикладалася фанера, і зображення окреслювалось на її поверхні. За змалювати контури лобзиком випилювалися дві однакові фанерки, які за допомогою поперечних дощок зшивалися в пакет висотою 4 см. Виходила стопка шарів складної конфігурації. І вже на цю стопку, без жодних зворотних форм (на відміну від пам'ятників-попередників), клали нержавійку (на цей раз з домішкою титану) і вибивали. Отримані листи нашивались на проміжний каркас, більш простий, ніж у «Робочого і Колгоспниці» (форма пам'ятника була вертикальної). Голову і руку Андрєєв виготовив в натуральну величину з глини, і відповідні оболонки робив вже по ній. В руки робочого дали зірку. Як і кремлівські зірки, вона була зроблена з рубінового скла і горіла. У ній були навіть спеціальні пристрої для промивання і сушіння.
Точно так же, як у випадку з «Робітник і колгоспниця», після закінчення Нью-Йоркської виставки пам'ятник розібрали, привезли в Москву і збиралися поставити в парку Горького, але завадила що почалася Велика Вітчизняна війна. На жаль, після війни до цієї ідеї більше не повернулися, і пам'ятник безслідно зник.
Монумент «Підкорювачам космосу»
Через необхідність відновлення народного господарства після війни наступний гігантський пам'ятник був побудований тільки в епоху Хрущова. Це 107-метровий монумент «Підкорювачам космосу». Але влаштований він досить просто. Це не складна форма людського тіла, а просто величезний шлейф, що підноситься в небо і увінчаний ракетою. Скульптор пам'ятника - Файдиш-Крандієвський; інженери - вже згаданий ЦНИИПСК ім. Мельникова.
Спроектувати таку вежу, здавалося б, нескладно, якщо б не одне «але»: вона нахилена під кутом 77 градусів. Звичайно, для додання стійкості досить було змістити центр ваги, і всі необхідні для цього розрахунки були зроблені. Але коли ти дивишся на пам'ятник, то все одно відчуваєш захоплення виконаною роботою.
Не менш вражає і те, як цей монумент споруджувався. Для підйому пам'ятника використовувався «метод падаючої стріли», відомий ще з 1920-х років і розроблений Володимиром Шуховим. Вежа при такому методі будується лежачи (це набагато простіше, ніж будувати в висоту). Потім у її заснування прилаштовується невелика вертикальна стійка, яка з'єднується тросом з вершиною. Далі тягнемо за вільний кінець троса і піднімаємо вежу.
Пам'ятник був зібраний в 1964 році. Його обшили титановими пластинами - це була особиста пропозиція Корольова. Титан активно використовується в космічній індустрії, що було символічно для монумента «підкорювачам космосу».
Монумент Перемоги
Наступні московські колоси відносяться до епохи Лужкова. Це монумент Перемоги, поставлений в 1995 році, і пам'ятник 300-річчя Російського Флоту 1997 року, який ми частіше називаємо пам'ятником Петру I.
Символічно монумент Перемоги мав означати тригранний багнет гвинтівки висотою 141,8 м (1418 днів Великої Вітчизняної війни). З інженерної точки зору, монумент являє собою 150-метрову вежу.
Єдине, що дещо ускладнює форму монумента, - це шеститонна богиня Ніка, яка висить на 100-метровій висоті.
На відміну від всіх попередніх пам'яток, в монументі Перемоги використані бронзові частини 5-сантиметрової товщини. За допомогою так званого фахверка, тобто більш дрібного каркаса, бронзові листи кріпляться до основного каркасу.
Найцікавіше, что, на мій погляд, є в цьом пам'ятнику - це способ, с помощью которого Інженери борються з вітром, забезпечуючі аеродінамічну стійкість. Коли вітер впліває на будь-який висотний споруда, то представляет Певна загроза. Много хто думає, что це пов'язано з тим, что ВІН ДМЕ и тисне на спорудження як на Вітрило. Це, Звичайно ж, так, но Це не найнебезпечніше, тім более для такого вузького стовпа. Справа ось у чому: коли вітер обтікає вежу, то на ее зворотнього боці створюється зона зниженя тиску, яка начинает «підсмоктується» пам'ятник на собі. В результаті змінюється напрямок вітру, а слідом за ним змінюється і тиск. Це призводить до дуже складної формі коливань в таких спорудах.
Але як це компенсувати? В даному випадку використано два механізми. Перший - це динамічний гаситель коливань. Це важкий сталевий диск, підвішений на штанзі. Знизу у нього є так звані демпфери або, простіше кажучи, пружини, які утримують цю масу в певному положенні. Такі гасителі, напевно, можна порівняти з неваляшки. Коли пам'ятник прагне зміститися, величезна маса своєї інерцією утримує його на місці. Гасителі різного розміру і ваги встановлені в різних частинах монумента. Найбільший розташований за статуєю Ніки. Важить він 15 тонн.
Другий механізм згладжування коливань розташований у верхній частині пам'ятника. Там зроблені отвори, в які вставлено труби. Завдяки їм атмосферний тиск на піддувала і на зворотній їй стороні вирівнюється.
Але незважаючи на чітку опрацювання - все гасителі коливань були розраховані і розставлені як потрібно - в процесі будівництва коливань все-таки уникнути не вдалося. Не врахували того факту, що поки пам'ятник буде зводитися, гасителів в ньому ще не буде, але вітрове навантаження-то нікуди не дінеться! І ось коли пам'ятник вивели приблизно на 100-метрову позначку, то він увійшов в резонанс і почалися серйозні деформації. На щастя, руйнування вдалося запобігти. Було прийнято рішення розчалити будова: на певній висоті закріпили троси і притягли їх до землі за трьома сторонам. Ну, а після закінчення будівництва, зрозуміло, поставили заплановані гасителі.
Пам'ятник Петру Великому
Ну, і наш останній на сьогодні герой - це пам'ятник Петру Великому. Його інженером був Геннадій Калашников, а скульптором - Зураб Церетелі.
Форма у цього пам'ятника вертикальна, стійка. Це п'єдестал висотою близько 34 метрів і корабель з щоглою висотою ще майже 60 метрів. Щогла - це величезна труба, додатково зміцнена ззаду двома підпорами. Конфігурація ботика досить складна, але все це збирається як конструктор з двотаврових металевих балок.
Статуя Петра досить невелика - її висота становить 20 метрів, але при цьому вага всього пам'ятника - 2 тисячі тонн. Для порівняння: «Робітник і колгоспниця» важить 185 тонн, та й інші попередники мали вагу приблизно такого ж порядку. Неймовірно величезними стали витрати на каркаси, до того ж при будівництві пам'ятників використовували важку бронзу. У народі пам'ятник навіть прозвали стратегічним запасом бронзи.
Статуя Петра має нескладний скелет трубчастого перетину. Зібраний він був лежачи на землі, а потім краном його підняли на бот.
Окремо хотілося б сказати про вітрила і такелаж. Ванти, звичайно, чисто декоративні, але щогла в будь-якому випадку розгойдується вітром, і якщо вони будуть жорстко до неї прироблені, то вони розірвуться - бронза все-таки не дуже пластичний матеріал. Тому всередині них знаходяться металеві троси, а бронзовий такелаж - це лише оболонка. Однак і металеві троси теж не вічні. Тому інженери вирішили використовувати противаги. І тепер, коли щогла хитається, противаги піднімаються-опускаються - все відбувається, як на справжньому кораблі.
На закінчення: я дуже сподіваюся, що мені вдалося переконати вас в тому, що колосальні монументи - це пам'ятники не тільки якоїсь ідеології, а й передовий інженерної думки.
Підпишіться на eRazvitie.org в Фейсбуці и ВКонтакте , Щоб не пропустити нові матеріали.
Але як це компенсувати?