- Главная | - Вернуться

Польза + Прочность + Красота

Где мысль сильна, там дело полно силы.
Шекспир

Мы никогда не задумывались над тем, какие критерии у строителей?

Здание ведь не автомашина, которую по старости можно отправить под пресс, на переплавку или (если ей особенно повезет) в музей. Не придумали и таких материалов, которые спустя секунду после истечения срока годности изготовленных из них конструкций рассыпались бы в порошок, освобождая место для строительства более современных объектов.

Лучше обстоят дела с промышленными объектами. Продолжительность их службы подсказывает, как говорится, сама жизнь. В каждой сметной ведомости на строительство есть раздел «Временные здания и сооружения». Это — конторы, склады оборудования и материалов, которые строятся только на период сооружения главного объекта. Строительство доменной печи № 9 на криворожском металлургическом заводе имени В. И. Ленина продолжалось общей сложностью около двух лет, кислородно-конверторного цеха на ждановском заводе «Азовсталь» — около трех лет. Часть временных построек сносилась до пуска основного объекта, так как они занимали площадь, предназначенную для других сооружений. Конторы и склады строились из кирпича или железобетонных плит на легких бетонах без каких-либо защитных слоев. Временные сети энергоносителей укладывались в землю практически без изоляции. Зато доменная печь, прокатный стан, кислородно-конверторный цех строились «на века»: по существующим нормам они должны служить не меньше ста лет!

Столь долгую жизнь суждено прожить и сооружениям общественного пользования: театрам, кинотеатрам, дворцам культуры, вокзалам. Прочность в них должна сочетаться с красотой.

Казалось бы, все ясно: если зданию или конструкции предстоит долгий срок службы — нужна защита, если оно временное — защищать не следует. Но бывает и так, что сооружение предназначено для многолетней эксплуатации, но стоимость всех его текущих ремонтов оказывается меньше, чем затраты на защиту от разрушений. Как поступить в этом случае?

Можно быть уверенным, что защищать от коррозии нужно, если удовлетворяется неравенство

Q₁ + Q₂ ≥ R

На языке экономистов это звучит так: если ежегодные прямые Q₁ и косвенные Q₂ убытки от коррозии превышают годовые расходы на защиту R, то защищать от коррозии выгодно. Прямые убытки — это превращение блестящего металла в ржавую труху, потеря нефти, вылившейся из проржавленного днища танкера... Косвенные — простои поездов перед разрушенным мостом, потери металла из-за остановки цеха по причине коррозии водопровода и пр.

Экономический баланс между доходами за счет уменьшения потерь от коррозии и расходами на защиту напоминает ту простую истину, которую Микобер — один из героев романа Диккенса «Давид Копперфилд» — преподнес своему собеседнику, убеждая его, что если человек зарабатывает в год двадцать фунтов и тратит девятнадцать фунтов, девятнадцать шиллингов и шесть пенсов, то он счастливец, а если двадцать один, то ему грозит беда.

Но бывает, что формулу бережливости понимают неверно. Пример: расчеты, проведенные в НИИ, показали, что со временем убытки от коррозии значительно превысят ежегодные затраты на защиту от нее. На этом основании разработали проект защиты и передали его заводу. Хозяйственник, который распределяет заводские финансы и бережет народную копейку, не. спешит отпускать средства на осуществление проекта: во-первых, есть много других важных объектов, во-вторых, сегодня убытки от коррозии еще незначительны. Но он забывает, что лечение этой болезни металлов и конструкций обходится куда дороже, когда она запущена. Два критерия — срок службы и целесообразность защиты — требуют широкого кругозора и перспективного мышления. Сегодняшняя скупость может завтра обернуться большими расходами!

Итак, чтобы воспользоваться приведенной выше «формулой Микобера», нужно определить убытки от коррозии. Всегда ли это возможно? Ответить на этот вопрос нам поможет формула:

C₀ + PC_в = минимум

Это означает, что первоначальная стоимость C₀ изготовления конструкции должна определяться вероятностью Р ее разрушения и стоимостью C_в восстановительных ремонтов. Но что такое ремонт, как не следствие некачественной защиты? Поэтому в формуле ничего не изменится, если мы ее запишем в удобном для коррозионистов виде:

C₀ + PR = минимум

Если допустимость выхода конструкции из строя определяется только экономическими соображениями, если убытки можно подсчитать в рублях — пользуйтесь ею «на здоровье»! К сожалению, формула не охватывает все случаи жизни...

Можно ли точно подсчитать урон от пролитой в океане нефти, вытекшей из проржавленного танкера, если сегодня дело дошло до того, что за распространением огромных масляных пятен на воде приходится следить со спутников? Можно ли учесть весь вред от «засорения» грунта блуждающими токами, если до сих пор не изучено их влияние на микроорганизмы почвы, но уже есть сведения, что они тормозят деятельность некоторых микробов? В состоянии ли экономисты оценить в рублях весь вред от агрессивных выбросов газов?

В этих случаях правильнее всего рассуждать так: если размер убытков точно определить нельзя, защита от коррозии необходима. Такое же решение принимают, когда речь идет о безопасности человека. Железнодорожные мосты, вокзалы и другие места нахождения людей безусловно должны быть надежными. Здесь ни о каких балансах речи быть не может.

Но вот все сомнения позади, решено, что защита для сооружения необходима. Как добиться прочности в условиях агрессивной среды? Чтобы разобраться в этом, воспользуемся рекомендацией французского философа и естествоиспытателя Декарта, который советовал расчленить задачу на столько частей, на сколько можно и на сколько потребуется, чтобы их было легче решать.

Так и сделали. В основу защитных мероприятий заложили четыре правила, как четыре действия арифметики — в основу всей высшей математики.

Первое правило — предусмотреть меры и связанные с ними расходы на уменьшение вредных выделений, вентиляцию помещений и охрану окружающей среды. Дымовые трубы, отводящие агрессивные газы подальше от домов и цехов, различные фильтры, стоящие преградой на пути вредных выделений, новые аппараты с плотными крышками, не допускающими ни капли пролива, — в общем, вся техника XX века поставлена «под ружье». Недаром В. И. Ленин писал, что технический прогресс сделает условия труда более гигиеническими, избавит миллионы рабочих от дыма, пыли и гари, ускорит превращение грязных, отвратительных мастерских в чистые и светлые, достойные человека лаборатории.

Второе правило — выбирать наиболее простые формы зданий и машин. Чем проще форма, тем меньше мест, где могут скапливаться вредные выделения. Не думайте, что это имеет отношение только к промышленным зданиям и сооружениям. Корбюзье, известный специалист по общественным, административным и жилым зданиям, в своих статьях и книгах не раз указывал на важность этого положения. Его конструкции светлы, легко вентилируются, их формы «технологически» оправданы. Говоря о форме зданий и конструкций, нельзя забывать еще и о том, что они должны идти в ногу со временем. Элементы современного здания аэропорта повторяют некоторые детали самолетов: над входными дверями распростерли свои крылья козырьки, многие лестницы напоминают подъездные трапы и так далее. А ведь все эти детали по-новому влияют на сохранность здания. Например, козырек собирает на своей поверхности столько дождевой влаги, сколько не накопится на крыше какого-нибудь небольшого дома. И вот у специалистов по защите от коррозии появляются новые трудности: находить такие решения, которые не ухудшали бы внешний вид сооружения. Чего стоит польза без красоты!

Третье правило — подбирать материалы в соответствии с коррозионными условиями. Тесная связь зиежду современными зданиями и машинами не ограничивается внешними формами. Алюминий — металл, покоривший небо, широко используется при строительстве гражданских промышленных объектов. Из него делают оконные переплеты, жалюзи, раздвижные перегородки. Из полированного алюминия за рубежом изготовляют наружные ограждения многих цехов. Применяются и традиционные строительные материалы — сталь, бетон и железобетон, на технологические аппараты и машины уходит до десятка различных металлов. Не вызовет ли их соединение ту же беду, которая постигла яхту «Штандарт»? Материалы должны соответствовать не только коррозионным условиям, но и друг другу.

Мы еще не достигли того уровня развития технички, когда наши здания будут вести себя, как самонастраивающиеся системы, поэтому четвертое правило — контроль надежности зданий и конструкций. Каждое здание имеет свой документ, напоминающий карточку больного в поликлинике. В него заносят дату рождения, рост и вес, а также все изменения, которые с ним произошли. Те, кто отвечает за правильную эксплуатацию зданий и конструкций, должны вовремя определить, нуждается ли здание в профилактическом лечении. Это особенно важно для таких объектов, как эстакады, мосты, тоннели, где надежность есть гарантия безопасности.

Могут ли такие несложные приемы защитить конструкцию от разрушения? Представьте, их правильное сочетание дает поистине волшебный результат: коррозия замедляется или прекращается вовсе.

При строительстве девятиэтажного «Дома быта» в Днепропетровске инженеры, института «Граждан-проект» предусмотрели овальные линии внешних контуров здания, хорошо проветриваемые помещения. Внешнее покрытие бетонных поверхностей выполнялось. «глушеным» стеклом на эпоксидной эмульсии. Эмульсия, как легко догадаться, обеспечивает гидрофобный эффект, а стекло — эстетическое оформление.

Сегодня огромное количество сооружений строится на сваях. Если грунтовая вода агрессивна по отношению к бетону, сваи покрывают полимерными мастиками. Опыт показывает, что обычная свая загоняется в грунт после тридцати ударов механического молота, а свае с изоляцией достаточно двадцати ударов. Вот сочетание прочности и пользы!

Прочность, польза и красота, которые реализуются с помощью уже известных четырех правил (не из арифметики!), диктуют свои условия представителям разных профессий. Вот что произошло однажды с реставраторами.

Остатки «Золотых ворот» в Киеве пришли в аварийное состояние. Даже те небольшие участки центрального портика, которые сохранились до наших дней, продолжали интенсивно разрушаться. Одним из предложений реставраторов было пропитать какими- либо химическими препаратами верхние слои кирпичной кладки. Если бы такая пропитка смогла на длительный срок сохранить памятник древнего зодчества, это решило бы исход дела. К сожалению, мы пока не располагаем столь долговечными химическими препаратами. Но даже если бы такие препараты были, кто может гарантировать, что взаимодействие их с кладкой не приведет к трагическим для памятника последствиям (помните третье правило?).

Архитекторы Киевского научно-исследовательского отдела реставрации остановились на другом решении: построить над остатками «Золотых ворот» павильон, соответствующий первоначальным формам памятника. Это сооружение, с одной стороны, укроет их от разрушительных сил непогоды, а с другой, даст возможность киевлянам и гостям столицы представить, насколько грандиозным и совершенным в оборонном отношении было это древнерусское сооружение.

Понятие промышленной эстетики сегодня не требует пояснений. Там, где она присутствует, и людям приятно работать и сооружения стоят долго.

Именно такой цех решили создать проектировщики Укргипромеза, когда получили задание разработать комплекс по производству труб из сплавов и биметаллических труб на днепропетровском трубопрокатном заводе имени В. И. Ленина. Один из наиболее сложных участков — травильное отделение. Здесь в технологическом процессе одновременно участвуют десятки растворов с высокой концентрацией агрессивных веществ и температурой до 80 градусов. Применить закрытые агрегаты для травления металла (помните первое условие?) на этом заводе оказалось невозможным. Нашли иной выход: травильные ванны сделали заглубленными и предложили вентиляцию на двух уровнях — снизу, у поверхности травильного раствора и сверху — у обреза ванны. Это полностью изолировало цех от вредных испарений, а полы и конструкции вокруг ванны — от проливов агрессивных растворов. Отказавшись от многослойной конструкции (сталь, полимерный пластикат, кислотоупорный кирпич), ванну изготовили из одного материала — полимер силикатного бетона. Из него же будут и совершенно гладкие полы в рабочих помещениях.

Для контроля за состоянием строительных конструкций в бетон заложили датчики.

В заключение — несколько цифр для любителей статистики. Вначале подсчитаем количество всех технических расчетов, которые потребовались для разработки проекта цеха. Их оказывается «всего»... 10⁸.

Много это или мало? Для сравнения — еще одна цифра: с тех пор, как человек научился говорить, на всех языках было произнесено 10¹⁶ слов.

Это даёт представление о том, как рождаются проекты, какого они требуют кропотливого труда.

Сегодня проектная документация промышленных объектов — это карта боевых действий строителей. Осуществление ими в металле и бетоне четырех правил защиты конструкций обеспечивает, как мы уже успели убедиться, единство главных целей: польза+прочность+красота.

В.П. Фишман, 1981 г.

***