Если не знать подробностей, в это сложно поверить. Высота Останкинской башни превышает полкилометра, а ее фундамент уходит в землю всего на 4,6 метра. На первый взгляд кажется, что такая конструкция должна была потерять устойчивость при первом же сильном ветре. Но башня стоит уже почти шесть десятилетий, пережив и ураганы, и крупнейший пожар в своей истории.
Секрет вовсе не в глубине фундамента, уточняет канал «Популярная наука».
Почему инженеры отказались от привычного решения
Когда в конце 1950-х годов стало ясно, что старый телецентр на Шаболовке уже не справляется с растущими потребностями столицы, объявили конкурс на строительство новой телевизионной башни.
Большинство проектов были похожи друг на друга: металлические решетчатые конструкции, напоминающие Эйфелеву башню. Они считались надежным и проверенным вариантом.
Инженер Николай Никитин предложил совсем другую идею — построить башню из предварительно напряженного железобетона. По воспоминаниям самого конструктора, общую концепцию он разработал очень быстро, а необычная форма основания напоминала перевернутый цветок лилии.
Однако необычный внешний вид был не дизайнерским решением, а частью инженерного расчета. Широкое основание должно было обеспечить устойчивость всей конструкции.
Почему фундамент оказался таким неглубоким
Главное заблуждение заключается в том, что устойчивость высокого здания напрямую зависит от глубины фундамента.
В случае Останкинской башни инженеры сделали ставку не на глубину, а на площадь основания и массу сооружения.
Фундамент представляет собой массивную железобетонную плиту диаметром более 60 метров. Благодаря большой площади давление равномерно распределяется по грунту, а собственный вес конструкции — около 55 тысяч тонн — надежно удерживает башню на месте.
Еще одну важную роль играет расположение центра тяжести. Несмотря на общую высоту более 540 метров, он находится значительно ниже середины сооружения. Благодаря этому башня по принципу напоминает неваляшку: после отклонения она стремится вернуться в исходное положение.
Почему башня может качаться
Многие удивляются, узнав, что Останкинская башня постоянно немного отклоняется.
На самом деле именно так и было задумано. Абсолютно жесткая конструкция такой высоты испытывала бы слишком большие нагрузки во время сильного ветра.
По расчетам вершина башни может отклоняться на несколько метров без какого-либо риска для конструкции. За годы эксплуатации максимальные зафиксированные отклонения оставались значительно ниже предельных значений.
Даже солнечный свет влияет на положение башни. За день одна сторона бетонного ствола нагревается сильнее другой, из-за чего верхняя часть медленно смещается вслед за изменением температуры.
Что удерживает бетон
Бетон отлично работает на сжатие, но гораздо хуже переносит растягивающие нагрузки.
Чтобы решить эту проблему, внутри ствола башни разместили 149 высокопрочных стальных канатов. Во время строительства их натянули с большим усилием, благодаря чему бетон постоянно находится в сжатом состоянии.
Когда ветер начинает изгибать башню, возникающие растягивающие усилия сначала компенсируются этим предварительным напряжением. Именно такой принцип значительно повышает прочность всей конструкции и снижает риск появления трещин.
Сегодня технология предварительно напряженного железобетона широко применяется при строительстве мостов, высотных зданий и других крупных сооружений, но в начале 1960-х годов подобное решение выглядело весьма смелым.
Самое тяжелое испытание
Настоящую проверку башня прошла в августе 2000 года.
Пожар начался на высоте около 460 метров. Огонь распространялся по кабельным шахтам, а высокая температура серьезно повредила значительную часть системы предварительного напряжения. Во время происшествия погибли три человека.
Несмотря на масштаб пожара, конструкция сохранила устойчивость. Этому способствовали большой запас прочности, массивное основание и особенности самой конструкции, рассчитанной с существенным резервом.
После пожара башню обследовали, восстановили поврежденные элементы и постепенно вернули в эксплуатацию.
Почему башня стоит до сих пор
Останкинская башня держится не благодаря какому-то одному инженерному решению. Ее устойчивость обеспечивают сразу несколько факторов: широкое основание, большой собственный вес, низко расположенный центр тяжести и система предварительного напряжения железобетона.
По отдельности ни один из этих элементов не дал бы нужного результата. Но вместе они позволили создать сооружение, которое остается одним из самых узнаваемых символов Москвы и спустя десятилетия продолжает выполнять свою работу.
Как ранее писал «ГлагоL», 18 апреля Останкинская башня окрасилась в красно-белой гамме в честь 104-й годовщины со дня основания московского «Спартака».
