Екатерина Петрова

«Сегодня компьютеры позволяют нам находить ответы на некоторые очень серьёзные вопросы, если заложить в них все необходимые данные и задать все необходимые вопросы». — Бакминстер Фуллер

Несущие каркасы широко использовались во все времена там, где имелся лес в качестве строительного материала. Здания с несущим каркасом из чугуна появились во времена промышленной революции, когда текстильным фабрикам требовались большие пролёты открытых пространств для станков. Появление стальных каркасов в девятнадцатом веке привело к строительству небоскрёбов в США.

Скелет здания

В Европе, несмотря на широкое использование деревянных коробчатых конструкций (деревянно-кирпичных) каркасов, каменная кладка оставалась преобладающей вплоть до двадцатого века, тогда как самые ранние здания, отказавшиеся от несущих нагрузку стен в пользу каркаса из каменных колонн и нервюр, – готические соборы – затмила возрождавшаяся классическая архитектура. Благодаря изобретению недорогого и конструктивно прочного чугуна во второй половине восемнадцатого века стало возможным строительство фабрик с открытой планировкой и железным каркасом. Кованое железо заменило чугун в середине девятнадцатого века, позволив Джозефу Пакстону создать восхитительный Хрустальный дворец для Великой выставки в Лондоне в 1851 году.

Благодаря изобретению промышленных процессов, превращающих железо в сталь, этот выдающийся материал современных каркасных конструкций стал недорогим и доступным. Первое руководство по стальным профилям было выпущено компанией Dorman (позднее Dorman Long) в 1887 г., а сэр Уильям Аррол, завершивший строительство железнодорожного моста со стальным каркасом над рекой Форт к северу от Эдинбурга в 1890 году, построил к 1907 году 140 цехов, имевших стальную конструкцию. Отель “Ritz” в Лондоне (1904-05) стал первым в городе зданием с полностью стальным каркасом, но вскоре стальные конструкции стали стремительно расти в Чикаго, где писатель Эрик Ларсон дал имя «небоскрёб» зданию Montauk, созданному архитектурным бюро Burnham and Root (1882-83).

Промышленное производство гвоздей и машинная обработка древесины создали условия для изобретения легковесных деревянных каркасов. В 1830-х годах чикагские строители разработали так называемый деревянный стоечно-балочный каркас, позволявший даже неквалифицированным рабочим быстро собрать дом. Изготовляемый из бруса 100 на 50 мм. с шагом 600 мм. и обшитый фанерой, такой дом стал очень популярным в США к середине девятнадцатого века, и считался одним из тех средств, с помощью которых «был покорён Запад». Деревянные каркасы в США остаются преобладающими в жилом строительстве. Учитывая, что древесина является экологически чистым материалом, сейчас проводится множество исследований, посвящённых её использованию в строительстве многоэтажных зданий с деревянным каркасом.

В архитектурном смысле, основная роль несущего каркаса была двоякой: используя прочность стали как в профилях конструкций, так и в железобетоне, стало возможным строительство зданий небывалой высоты. Освобождение стен от их несущей нагрузки позволило создать свободный план и легковесные системы наружной обшивки – то сочетание, которое Мис ван дер Роэ называл архитектурой в стиле «кожа да кости». Проблематичным стало придание зрительного выражения «костям» несущего каркаса в многоэтажных зданиях в связи с требованиями противопожарной безопасности и в связи с тем, что стекло выглядело непрозрачным при свете дня. Решение этой проблемы, найденное Ээро Саариненом в здании штаб-квартиры компании John Deere and Company, заключалось в том, чтобы отодвинуть обшивку за внешнее кольцо колонн и балок, но это решение, в свою очередь, не соответствовало современным требованиям, способствуя образованию мостиков холода, создаваемых целостной конструкцией. ■