Pеклама – великая сила. Именно ей «падающая» колокольня в итальянском городке Пиза обязана своей небывалой туристической притягательностью — ежегодно эту достопримечательность посещают более миллиона путешественников со всего света. А ведь Пизанская башня далеко не самая высокая в мире и, что еще важнее, не самая накренившаяся… Просто о ней все знают… Между тем на планете насчитывается не менее 400 старинных башен, способных поспорить с нею своей «неидеальной осанкой» …
«Пизанская колокольня»: вся жизнь в падении
Считается, что во всем виноват архитектор Бонанно Пизано (прим. ред.: в Италии тех лет архитекторам и художникам нередко давали прозвище по названию их родного города). Именно он в 1173 году неправильно рассчитал параметры скромного трехметрового фундамента под 56-метровую колокольню собора Санта-Мария-Ассунта, возвести которую предстояло на илистом грунте. Итогом стал увеличивающийся с каждым годом крен башни.
Остановить падение, динамика которого на закате XX века достигла 2 мм в год, удалось лишь в 2007 году. К этому времени угол наклона вырос с изначальных 0,2° до катастрофических 5,4°. Чтобы стабилизировать процесс, с северной стороны башни срезали 70 тонн почвы, добившись тем самым небольшого поворота сооружения в этом направлении для уравновешивания. Резкость движения сдерживали 600 тонн противовеса и система тросов, "заякоривших" памятник. В результате «завал» колокольни удалось сократить до 3,54°. По словам главы комитета спасения башни Сальваторе Сеттиса, без этих мер она упала бы между 2030 и 2040 годами. Впрочем, и сегодня отклонение башни от строгой вертикали составляет внушительные 4,8 метра. Но задача выпрямить памятник и не ставилась, иначе казна Пизы лишилась бы основной статьи доходов.
К слову, это была не первая попытка зафиксировать положение башни. В свое время к делу был причастен и потерпел в нем фиаско даже итальянский диктатор Бенито Муссолини, в 1934 году решивший, что кривая колокольня — не самый удачный символ для Италии. С его легкой руки в основание сооружения в надежде его выровнять залили тонны бетона. Но под тяжестью дополнительной нагрузки башня только усилила крен.
О тех, кто все же не устоял
К сожалению, не все падающие сооружения удается спасти. Причины бывают разные: то власти сами решаются на снос, не дожидаясь беды, то инженеры, взявшиеся за дело, подводят.
- Аристотель Фиораванти — тот самый, что спустя 20 лет построит Успенский собор в Москве — в 1455 году взялся выпрямить башню церкви Сан-Микеле-Арканджело в Венеции. Но после завершения работ она рухнула, оставив под завалами нескольких горожан. После этого инцидента архитектору пришлось навсегда покинуть Венецию.
- В течение четырех веков в Сарагосе из-за ошибки в технологии строительства кренилась построенная в 1504 году 80-метровая башня,
выполненная в стиле мудехар — южную ее часть построили быстрее северной. В итоге в 1892 году местные власти распорядились снести памятник.
- Возведенной в XI веке 72-метровой Гражданской башне в итальянской Павии тоже не повезло. Крен ее не был критичным, особых деформаций конструкция не имела, но в 1989 году сооружение вдруг рухнуло, задавив четырех человек.
Крен крену рознь
В проектировании, геодезии и прочих строительных областях наклон здания в сторону от отвесной вертикальной линии называют креном. От того, на сколько строение накренилось и будет ли продолжаться этот процесс, зависит судьба самого сооружения, а порой и жизни людей. Каждый строитель знает, что «падающие» здания имеют тенденцию накреняться еще больше — вследствие воздействия силы собственного веса верха строения. Добавьте к этой дополнительной тяжести ветровые нагрузки, деформации конструкций, осадку основания... Совместное действие всех этих сил может привести не только к неустойчивости, но и к разрушению. Именно поэтому величина предельного крена построек в нашей стране жестко регламентирована.
«Критичность крена — не абсолютная величина в миллиметрах или градусах, а величина расчетная, индивидуальная для каждого здания. Она определяется проектировщиком на этапе разработки и закладывается в проект. Но если проектировщиком не заданы расчетные показатели или здание находится в эксплуатации и отсутствуют проектные данные, то необходимо обращаться к нормативной документации СП.70.13330.2012», - поясняет исполнительный директор Лаборатории Экспертиз, специализирующейся на геодезическом и геотехническом строительном мониторинге Никита Игоревич Осетров. Согласно упомянутому документу, «строение не может отклоняться от вертикали более чем на одну пятисотую своей высоты». Т.е. для 200-метровой башни, например, крен вершины не может составлять более 40 см. Следовательно, для 57-метровой Пизанской колокольни эта безопасная величина не должна превышать 11 см, но никак не 4,8 метра, как в реальности.
Причин того, что здание дало крен, может быть множество.
- Просчеты на этапе проектирования. Промахи в определении нагрузок, несоответствие стандартам проектирования, применение неподходящих стройматериалов могут стать катализатором наклона.
- Геологические факторы. Неравномерная плотность грунта, наличие грунтовых вод, изменение их уровня, оседание почвы ведут к неравномерному распределению нагрузки на фундамент — как результат, его непропорциональная осадка и последующий крен здания.
- Климатические условия. Изменения температуры и влажности, особенно резкие, могут вызывать усыхание или разбухание стройматериалов, привести к их деформации.
- Строительные работы в близости от объекта. Застройщики не должны забывать о соблюдении безопасной дистанции при планировании последующей точечной застройки.
- Нагрузочные факторы. Практика наращивания числа этажей в старых зданиях, равно как добавление к их фасадам дополнительных конструкций, приводит к перераспределению нагрузок и, как следствие, негативно сказывается на вертикали строения.
- Транспортные и прочие вибрации. Речь идет в том числе о колебаниях, вызванных раскачиванием и звоном тяжелых церковных колоколов — неслучайно чаще всего в списке «падающих» башен мира встречаются именно колокольни.
Итак, на вопрос «Кто виноват?» мы ответили, теперь попробуем ответить на не менее острый вопрос «Что делать?», если в здании появился крен.
Ускорение падения
Для начала нужно убедиться, что наклон действительно есть. Сегодня это безошибочно определяют геодезисты — у них для этого имеется масса современного оборудования: тахеометры, инклинометры, лазерные сканеры и даже навигационные спутниковые приборы для мониторинга долговременных изменений в положении объектов. «Основной критерий — факт наклона, но при мониторинге важна также динамика процесса, скорость его развития. Яркий пример — Пизанская башня: ее значительный крен сам по себе не привел к обрушению, так как процесс стабилизировали. Критичной была именно нарастающая динамика продолжающегося наклона. Необходимые для стабилизации объекта меры принимаются не с первых миллиметров, не при конкретном угле крена, а при выявлении опасной тенденции — систематического приближения к предельным безопасным параметрам», — поясняет Никита Осетров.
Способов зафиксировать крен и даже исправить его есть немало. Иногда можно обойтись «малой кровью» — так поддомкратили и подтянули тросами до полного выпрямления покосившуюся еще в XIX веке звонницу в подмосковных Вяземах. Но бывают случаи потруднее — в той же Пизе. И тогда приходится обращаться к методам посерьезнее.
- Выбуривание или размыв грунта. Метод помогает снизить деформационные качества почвы за счет сокращения ее плотности.
- Пригруз основания. Фундамент загружают ЖБ-блоками и массивом отсеченного скважинами грунта со стороны, противоположной крену.
- Дополнительная нагрузка. Способ отличен от предыдущего сочетанием с разгрузкой основания со стороны крена натяжными тросами.
- Гидравлический домкрат. Осевшая часть строения приподнимается домкратами и под нее заливается бетон. Важно, чтобы процесс был постепенным — иначе не избежать появления трещин.
Как низко они пали?
Ну а все же кто из башен готов поспорить глубиной наклона со знаменитой пизанской красавицей? Вот несколько башен, по углу наклона превосходящих показатель пизанской знаменитости, но все еще стоящих и даже функционирующих в самом разном качестве: как музеи, культовые сооружения, туристические объекты.
Пагода Хужу, или Хуачжу, г. Шанхай, КНР
Угол наклона: 7,10°.
Высота: 20 метров.
Причина крена: одна часть фундамента стоит на скальном основании горы, другая — на каменном балласте.
Этому культовому сооружению эпохи династии Сун 950 лет. Восьмигранная башня начала клониться на юго-восток вскоре после завершения строительства. Наклон усилился в 1788 году после пожара, а в XIX веке вырос еще больше, когда местные жители выкопали у подножия яму в поисках золота. Динамика наклона продолжилась и в XX веке: в 1982 году строение накренилось до 6,51°, сегодня оно стало ближе к земле еще на 0,6°. В итоге его вершина смещена от изначального положения на 2,27 метра. Несмотря на крутой наклон, пагоде Хужу падение не грозит — по крайней мере, так утверждают власти КНР. Китайцы называют ее «Древней башней, которая не упадет еще 1000 лет».
Башня церкви, г. Зуурхузен, Германия
Угол наклона: 5,19°.
Высота: 27,4 метра.
Причина крена: сгнивший дубовый фундамент.
Построенная в 1450 году немецкая готическая башня стала крениться не сразу. А произошло это с ней по той же причине, что и с колокольней Ивана Великого в московском Кремле: оба здания стоят на дубовых сваях. Такие сваи отлично сохраняли свою прочность в окружении грунтовых вод, но как только болота были осушены и уровень воды упал, дерево начало гнить. К XX веку ситуация стала столь критической, что с церкви даже пришлось снять крышу, чтобы затормозить завал. В 1996 году здание удалось стабилизировать с помощью внешнего стального каркаса. В храме вновь проходят службы, а местные жители гордятся экзотическим видом своей башни, отклонение которой от вертикали достигло 2,5 метра.
Кривая башня, г. Торунь, Польша
Угол наклона: 5,13°
Высота: 15 метров
Причина крена: проседание песчано-глинистого грунта
Средневековая башня красного кирпича в Торуне — сооружение довольно кряжистое, так что отклонение от вертикали почти в 1,5 метра для него существенно. Построили его на берегу Вислы в XIII веке как часть оборонительных стен города. Со временем массивное здание стало неравномерно проседать на прибрежном грунте. В последующие семь веков что только в нем ни размещали — и тюрьму, и кузницу, и жилье, и кафе. С недавних пор башню занимает городское управление культуры.
«К падению склонны»: кренящиеся башни России
Наша страна также не обделена старинными накренившимися башнями. В своих сводках русские зодчие именовали их «к падению склонные». Причиной такой склонности часто становилась застройка болотистой местности. В Москве подобный просчет был допущен в начале XVI века, когда возвели Китайгородскую стену. Она стала препятствием для стекающей с возвышенности воды — в результате через пару столетий «склонной к падению» оказалась и сама стена, и многие местные колокольни. Некоторые из них даже пришлось разобрать и отстроить заново. В числе таковых — звонницы храмов Святого Георгия Победоносца, Максима Блаженного.
Сегодня в столице около 10 отклонившихся от строгой вертикали старинных башенных сооружений. К числу «падающих» относят в том числе и звонницу храма Василия Блаженного с креном в 2°, и колокольню храма Максима Блаженного, нависающую над тротуаром уже на 40 см. К «падению склонна» и церковь Всех святых на Кулишках, построенная в 1380 году. Ее колокольня наклонена более чем на 1,5° в сторону Кремля. Согласно акту государственной историко-культурной экспертизы, наклон колокольни стал проявляться «в связи с вибрацией от строительства метро и движения поездов».
Есть своя наклонная красавица и в столице Татарстана Казани — 58-метровая башня Сююмбике, с XVI века обосновавшаяся на территории Казанского кремля. От вертикали бывшая дозорная башня отклоняется уже на два метра. Последние пару лет угол крена памятника измеряют уже не по старинке раз в год ручным маятником, а каждый месяц и с помощью лазерного мониторинга.
57-метровая «башня Демидовых», построенная в Невьянске в 1725 году, начала заваливаться еще на этапе закладки первых ярусов из-за ошибок в проекте. Строители заметили крен и стали возводить верхние этажи со смещением в противоположную сторону от наклона. В итоге башня обрела слегка саблевидную форму. Наибольший угол крена приходится на нижний ярус — 3,16°, на макушке отклонение составляет 1,85 метра. Этот показатель, к счастью, не растет.
Когда отклонение — норма
Если в былые времена крен башни считался результатом просчета, то сегодня это нередко творческая задумка архитектора. Еще в 1919 году советский архитектор-конструктивист Владимир Татлин собирался построить башню высотой 400 метров и наклоном в 23,5°(!!!), т.е. таким же, как у оси вращения Земли. Конструкция представляла совокупность двух металлических спиралей, состоящих из расположенных друг над другом вращающихся вокруг своей оси зданий. Нижнее, имевшее форму куба, совершало оборот в год. В нем планировали разместить законодательные органы власти. Верхнее, в форме пирамиды, со скоростью вращения оборот в месяц — здесь отводилось место органам исполнительной власти. Проект так и не был воплощен, однако чертежи оказались востребованы спустя столетие индонезийским архитектурным бюро PHL Architects, которое намерено построить в Джакарте экологичный район, доминантой которого станет башня Татлина.
Высотные здания с искусственным креном — актуальный архитектурный тренд. Еще в середине 1990-х Мадрид украсили 115-метровые «Ворота Европы» — две башни, склоненные друг к другу под углом 15°. Высотки штаб-квартиры CCTV в Пекине при высоте 234 метра завалены от вертикали на 6°. В список высоток с искусственным наклоном входит и 462-метровый небоскреб «Лахта-центр» в Санкт-Петербурге — самый высокий в Европе. «Вылет» торцевого фасада многофункционального здания составляет 25 метров, в результате он имеет угол наклона в 15°. Одно из последних произведений архитектурной мысли с наклоном — «Ворота столицы» в Абу-Даби. Этот 35-этажный небоскреб с креном на 18° значится в Книге Гиннеса как здание с наибольшим наклоном в мире.
Современные архитекторы, инженеры и проектировщики могут придумать здания самых невероятных форм и кренов, да и технологически современные строительные возможности очень велики. Но дело, однако, не в них, а в том, как целесообразно, а главное, безопасно их использовать.
Автор текста Татьяна Лянная
Изображение на обложке: Ai-generated
