Как падает небоскреб. Падают ли небоскрёбы от ударов самолётов? Вот так ведется информационная война, нужная информация буквально вдалбливается в головы обывателей, а "неудобные" факты замалчиваются, или извращается. Чем чудовищней является ложь, тем слож

Дата публикации: 27.11.2014

В этом уроке мы постараемся доступно рассказать о том, как устроен фотоаппарат и какие типы фотоаппаратов сегодня существуют. Попробуем подойти к этому вопросу с практической точки зрения, объяснив самые важные для фотографов вопросы простым языком. Эта статья поможет вам выбрать фотоаппарат под ваши задачи, а в дальнейшем получать удовольствие от съемки.

Как работает фотоаппарат?

Все знают, для чего нужен фотоаппарат. Но как он работает? Знание принципов работы фотокамеры поможет всегда получать качественные снимки. Тут то же самое, что с автомобилем: чтобы хорошо водить машину, нужно хоть немного представлять, как она устроена.

Разобраться с процессом фотосъемки поможет простая схема.

• Свет - самое главное в фотографии. Всё начинается с него. Само слово “фотография” можно перевести как “рисование светом”, “светопись”. Свет начинает свое путешествие от источника, например, от солнца.
• Свет падает на все окружающие нас предметы. Это очень важно запомнить: фотоаппарат снимает не сами предметы, а свет, отраженный от них. Именно свет и умение с ним работать - ключ к хорошим кадрам.
• Отраженный от предмета свет проходит через объектив фотоаппарата.
• Он проецируется на светочувствительный сенсор - матрицу. Раньше, когда не было цифровых фотокамер, вместо матрицы использовалась фотопленка.

• Матрица состоит из миллионов светочувствительных элементов. Они улавливают свет и передают информацию о нем уже в электронном виде в процессор фотокамеры. Процессор обрабатывает полученные данные и сохраняет их в виде файла.

• Файл записывается на карте памяти.

Все современные цифровые фотокамеры работают по такому принципу, отличаясь лишь в некоторых деталях.

Матрица фотокамеры

Матрица - это сердце современного фотоаппарата. Именно от ее качества будет во многом зависеть качество фотографий. Матрица имеет две основные характеристики, информация о которых доступна потребителю: это разрешение и физический размер.

Сначала давайте разберемся с разрешением. Разрешение матрицы - это число ее светочувствительных элементов, пикселей. Чем их больше, тем больше точек будут составлять итоговое фото. Сегодня среднее разрешение матриц от 16 до 36 миллионов пикселей.

Однако, может быть так, что мегапикселей на матрице много, а качество снимка всё равно невысоко: он не резок, не контрастен, утопает в цифровом шуме - помехах. Качество изображения зависит не только от разрешения в мегапикселях, но и от физического размера самой матрицы.

Оба снимка сделаны в одном разрешении. Как видно, кадр, снятый на мобильный телефон, сильно проигрывает в качестве: он не так контрастен, на снимке не сохранились мелкие детали, например, прожилки на листочке. А ведь именно за мелкие детали должно отвечать высокое разрешение матрицы.

В различные типы камер устанавливаются матрицы различного размера. Самая большая на этой схеме - полнокадровая матрица. Ее размер соответствует кадру со знакомой всем фотопленки формата “135” или просто “35 мм” - 36х24 мм. Матрицы такого размера позволяют получать изображения очень высокого качества. Но чем больше физический размер матрицы, тем она дороже. Поэтому большие матрицы встречаются лишь в достаточно дорогих устройствах. Для любительских зеркалок характерен формат APS-C. Чем дешевле устройство, тем меньше в нем установлена матрица.

Большие матрицы дают выигрыш не только в детализации, но и в качестве изображения при съемке на высоких значениях чувствительности, при плохом освещении. Дело в том, что на сенсоре большой площади можно реализовать больший размер самих светочувствительных элементов - пикселей. Для сравнения: один светочувствительный элемент матрицы современного полнокадрового аппарата имеет в среднем размер в 4,9-8,3 микрон. Размер одного пикселя компактного фотоаппарата или смартфона около 1-3 микрон.

Особенности больших и маленьких матриц

Плюсы больших матриц - полнокадровых и APS-C - очевидны: они дают лучшее качество изображения. При этом работа с ними имеет несколько нюансов. Законы оптики таковы, что при работе с большой матрицей мы получаем малую глубину резкости на фото. С одной стороны, мы можем красиво размывать фон на своих снимках. Но в то же время возникнут сложности, если мы захотим сделать на снимке резким всё - и передний план, и фон. При съемке на зеркальную камеру, добиться большой глубины резкости получится не всегда.

В то же время, маленькие матрицы позволяют снимать с практически бесконечной глубиной резкости . Чем меньше матрица, тем проще получить кадр с большой глубиной резкости. Именно поэтому, снимая на смартфон или компактный аппарат, сложно размыть фон на снимке: получается слишком большая глубина резкости, всё на снимке становится четким. Сравним два кадра, сделанных при одинаковых параметрах съемки, но на фотоаппараты с матрицами разных размеров.

Кадр, сделанный компактным аппаратом с небольшой матрицей размером 2/3". В глубину резкости попали почти все фигурки.

Если вам нравится размытый фон на фотографиях, если вы занимаетесь портретной съемкой, то скорее всего вам понадобится камера с большой матрицей - формата APS-C или даже 24х36 мм.

Помимо этого, от размера матрицы напрямую зависит размер самого фотоаппарата и объективов к нему. Причем если размер корпуса аппарата еще можно сделать более-менее компактным даже при использовании полнокадровой матрицы, то уменьшить в размерах объектив не получится: законы оптики не позволят. Поэтому, покупая полнокадровый аппарат со сменной оптикой, будьте готовы к тому, что хороший объектив будет иметь солидные размеры и вес. Если же хочется использовать полнокадровую камеру и при этом иметь компактный объектив, придется довольствоваться не самыми универсальными и не самыми светосильными объективами. А вот в камерах, использующих матрицы меньшего размера, вполне получается использовать объективы более легкие, более компактные. Сравните сами.

Типы фотокамер. Их плюсы и минусы.

С сердцем цифрового фотоаппарата, матрицей, мы разобрались. Теперь разберемся, на какие типы делятся современные фотоаппараты.

Мобильная камера. Камера в телефоне

Сегодня встроенную фотокамеру можно встретить во многих устройствах. В смартфонах фотокамера (и иногда даже не одна, а две - основная и фронтальная) стали обязательным элементом. Наверное, у каждого читателя есть опыт фотосъемки на телефон. В погоне за компактностью, такие камеры оснащаются крохотными матрицами и простыми объективами. Все мы знаем, что снимки с телефона не претендуют на высокое качество, зато такая съемка не требует специальных навыков, а телефон всегда находится под рукой. Впрочем, если вы планируете более-менее серьезно заниматься фотографией, стоит задуматься о более продвинутом творческом инструменте, обеспечивающем более высокое качество снимков и ручную установку параметров съемки.

Компактные фотокамеры

Пожалуй, этот тип камер тоже знаком всем. Компактная камера есть почти в каждом доме. Основное достоинство их достоинство - это малый размер, низкая цена, простота в использовании и иногда большой зум.

В камеры этого типа обычно ставятся маленькие и средние матрицы с диагональю 1/2,3”,1/1,7”, 1”. Это обеспечивает данным аппаратам компактность и очень доступную цену. Конечно, бывают редкие модели компактов с крупными матрицами, даже с полнокадровыми. Но это довольно специфические и дорогостоящие аппараты.

Компактные камеры имеют несменный объектив. Как правило, такие фотоаппараты комплектуются универсальным объективом, позволяющим снимать как с широким углом обзора, так и фотографировать крупным планом удаленные от нас предметы. Опять таки, благодаря использованию небольших по размеру матриц, получается сделать объектив небольшим по размеру.

Большинство компактных камер ориентированы на съемку в автоматических режимах, чтобы фотографирование ими было максимально простым. По-английски они так и называются - “Point-and-shoot”, что на русский язык можно перевести как “навёл-снял”. Действительно, для съемки на такой аппарат достаточно нажать только одну кнопку, остальное сделает автоматика. А вот на съемку с ручными настройками данные аппараты рассчитаны не всегда. Порой не все настройки можно настроить вручную, а если и можно, то их приходится искать где-то в меню аппарата, что замедляет процесс.

Особняком в классе компактов стоят так называемые “гиперзумы” (“суперзумы”, “ультразумы”). Гиперзум - это компактная камера, оснащенная объективом с очень большой кратностью зума. Он может снимать как с широким углом обзора, так и брать крупным планом очень далекие объекты. Объективы с таким большим зумом имеют относительно крупный размер, из-за чего камера теряет свою компактность и сопоставима по габаритам, а часто и по цене, с более продвинутыми классами камер.

Кому подойдут компактные камеры и гиперзумы?

Прежде всего тем, для кого фотография - не хобби и не профессия. Для тех, кто просто снимает на память и не хочет загружать себе голову какими-то сложными настройками. Такие камеры идеальны для путешествий налегке. В них всегда есть автоматические режимы, что позволит справиться с ними даже новичку. Профессиональные фотографы иногда выбирают компакт в качестве второй, вспомогательной фотокамеры.

Зеркальные фотокамеры

Следующий тип камер - зеркальные фотокамеры или зеркалки. Как класс оборудования они имеют богатую историю. Первые зеркалки появились еще в первой половине прошлого века. Тогда в них использовалась пленка. За более чем полвека их конструкция была доведена практически до совершенства, и лишь в XXI веке на смену пленке пришла цифровая матрица.

Зеркальные аппараты названы так потому, что в их конструкции есть система из зеркала и специальной отражающей призмы (пентапризмы), позволяющая видеть именно ту картинку, которую “видит” объектив. Причем, без всякой электроники.

Зеркало имеет подвижную конструкцию: когда оно опущено, свет попадает в видоискатель. Когда производится съемка, зеркало поднимается, и свет попадает на матрицу. С зеркальными камерами применяются сменные объективы . Вы можете выбрать для своего аппарата любой объектив из широкого модельного ряда, ориентируясь на тот вид съемок, которым хотите заниматься. Таким образом в любой ситуации можно получить идеальный инструмент для идеального качества снимков.

Зеркальные камеры не зря называют системными. Выбирая зеркалку того или иного производителя, мы выбираем систему из фотоаппарата, объективов и аксессуаров (например, вспышек). Этим активно пользуются все профессиональные фотографы и продвинутые любители.

В зеркальных камерах всегда используются матрицы большого размера. Формата APS-C или даже полнокадровые. А как говорилось выше, большая матрица - одно из слагаемых качественного снимка.

Скорость работы - следующее достоинство зеркальных камер. Фотограф, который перешел с компакта на зеркалку, может быть просто шокирован скоростью ее работы. Быстрый автофокус и мгновенная реакция на все манипуляции фотографа - свойство любой зеркалки.

Зеркальная камера очень оперативна в управлении. Производители уделяют большое внимание их проектированию, ведь это - профессиональный инструмент. Аппарат удобно держать в руках, а практически любую настройку можно отрегулировать одной-двумя кнопками, не залезая в меню.

Еще одно достоинство, которое стоит отметить - это долгая работа от аккумулятора. Заряжать аккумулятор такой камеры приходится относительно редко. Поскольку в зеркалке матрица (вместе с дисплеем аппарата - основной потребитель энергии) находится под нагрузкой не всегда, а только непосредственно во время съемки кадра, аккумулятор позволяет сделать на одном заряде около 500-1000 снимков в зависимости от модели камеры. Это почти недостижимая цифра для остальных типов камер. Продолжительная автономная работа фотоаппарата - очень важная вещь в путешествиях, поездках, длительных прогулках.

Из минусов зеркальных камер, пожалуй, стоит отметить их большой вес и размер. Впрочем, многим фотографам наоборот нравится ходить с большим фотоаппаратом и выглядеть как профессионал. Современные зеркалки бывают как весьма дорогими, рассчитанными на профессиональное использование, так и очень доступными. Сегодня зеркальную камеру может позволить себе практически каждый.

Кому подойдет зеркальная камера?

Всем, кто более-менее серьезно занимается фотографией и не боится относительно крупных размеров фотоаппарата. Для тех, кто хочет научиться профессионально фотографировать, сделать фотографию своей профессией, зеркальная камера - оптимальный выбор.

Компактные камеры со сменной оптикой или беззеркальные камеры

Это относительно недавно появившийся вид фотоаппаратов и самый активно развивающийся. Производители резонно решили, что если оснастить обычную компактную камеру сменными объективами и качественной матрицей, получится очень интересная вещь. Беззеркальные камеры сочетают в себе большинство плюсов зеркалок и компактов. Как уже сказано, “беззеркалки” имеют сменные объективы и компактные размеры. При этом позволяют делать кадры очень высокого качества. Ведь они оснащаются матрицами сравнительно крупных размеров.

Беззеркалки в целом довольно быстры в работе. Однако из-за миниатюрных размеров немного пострадала их эргономика. Камера уже не лежит в руке столь удобно и основательно, как зеркалка. Да и отсутствие оптического видоискателя многим фотографам не нравится. Из прочих минусов беззеркальных камер стоит отметить довольно непродолжительное время работы от батареи.

Производители в данном классе камер обращают особое внимание на стиль. В противовес строгим черным зеркалкам, ориентированным на продвинутых фотографов, среди беззеркалок очень много красивых, стильных, “имиджевых” моделей.

Кому подойдет беззеркальная камера?

Тем, кто хочет получать качественные фотографии, но при этом не хочет таскать за собой громоздкую зеркальную камеру. Такую камеру удобно брать в путешествия. Однако, если планируется путешествие без возможности зарядить камеру, лучше взять с собой набор запасных аккумуляторов.

Среднеформатные фотокамеры и цифровые задники

Бывают камеры, у которых матрица по размеру еще больше, чем у полнокадровых зеркалок. Например, ее размер может быть 44 x 33 мм, 53,9 х 40,4. Разрешение у таких больших матриц тоже немаленькое: несколько десятков мегапикселей.

Камеры данного типа называются “среднеформатными”. Это название осталось со времен пленочной фототехники. В пленочную эпоху в подобных камерах использовалась широкая пленка, значительно шире обычной. Такие камеры и тогда, и сейчас используются некоторыми профессиональными фотографами для получения фотографий очень высокого качества. Отпечатки с диагональю около одного метра - не предел для этих фотоаппаратов. Некоторые такие камеры оборудованы сменными модулями, в которых установлена непосредственно матрица и электронная начинка Такие модули называются цифровыми задниками. Среднеформатные камеры применяются в основном при съемке в условиях фотостудии из-за большого размера и не слишком высокой оперативности в работе. Еще один минус среднеформатных камер - цена, сопоставимая с ценой новой иномарки.

Константин Воронов

Занимаюсь профессиональной фотографией более 8 лет. Сфера деятельности - свадебная, портретная, пейзажная фотография. По образованию журналист. Разработал несколько курсов для сервиса онлайн-обучения фотографии Fotoshkola.net . Преподаватель, ведущий мастер-классов.

Нет, я совсем не сторонник теорий заговора. Я не хочу говорить о том, кто организовал теракты 11 сентября. Нет. Но иногда, сталкиваясь с насмешками со стороны тех, кто считает, что 11 сентября 2001 года произошло именно то, что нам показали по телевизору, хочется дать ответ.

Я уже давно сложил своё представление о том, почему обрушились эти здания. И эти мои взгляды основаны на двух вещах — на инженерных деталях конструкции рухнувших зданий, и на простейших законах физики. Нет, я не хочу разбираться в каких-то там показаниях неких лиц, пожелавших остаться неизвестными, я просто хочу показать, что из объективно известных фактов следует, что удар самолётов просто не мог привести к подобному обрушению. Если вам ещё интересно — добро пожаловать под кат.

Инженеры и паранойя

Для начала хочется сказать немного о том, что инженеры люди немного параноики. Они никогда не исходят из ожиданий, что изготавливаемые ими изделия будут эксплуатироваться в идеальных условиях. Нет, они исходят из обратного и многократно увеличивают прочность конструкций. Просто потому, что коэффициенты запаса прочности написаны кровью.

Допустим, вас попросили сделать пассажирский лифт на 5 пассажиров. Вы (если вы не инженер), возможно, прикинете, что 5 пассажиров — это где-то 450 килограмм, ну для надёжности можно накинуть ещё килограмм 300 и лифт с такой грузоподъёмностью будет нормальным, надёжным лифтом. Но только не инженеры. Лифт с биркой «грузоподъёмность 5 человек, 450 кг» на самом деле способен перевозить (и реально испытывается при помощи) 1500 кг.

Конструкция

Так вот, к чему это я. Те, кто разрабатывали здания WTC имели заказ построить проект на века, если не на тысячу лет. Эти здания должны выдерживать цунами, ураганы (ветер в 60 м/с), землетрясения, пожары и так далее. Причём, пожар подразумевает самый худший вариант, который только может случиться, полное выгорание. Даже полное выгорание здания не должно привести к разрушению конструкции. Хотя полное выгорание просто невозможно: огнеупорные уровни делили здание на три сегмента, так что за один раз при самом худшем стечении обстоятельств и полном отказе систем пожаротушения выгорало бы не более трети здания. Кстати, крупные пожары там уже происходили.

Ввиду того, что это не просто здание, а небоскрёб, к нему предъявлялись повышенные требования по всем статьям, включая сейсмоустойчивость. Здания Всемирного Торгового Центра явились прямо таким воплощением инженерной паранойи, содержа в себе 10000 демпферов, которые гасили кинетические нагрузки. Там был заложен такой запас прочности, который больше не закладывают, это были одни из самых прочных башен в мире, если не самые прочные.

Для того, чтобы немного представить себе, насколько прочными являются такие конструкции, посмотрите следующее видео. Это съёмки землетрясения 11 марта 2011 в Японии.

Я думаю, вы представляете, какую колоссальную кинетическую энергию гасят эти здания. При этом, они остаются в полном порядке. Просто так и задумано.

И что для такого здания удар самолёта? Так, мелочи жизни.

Кстати, насчёт самолётов. К тому моменту, как начали проектирование башен ВТЦ, история уже знала случаи столкновения летательных аппаратов с небоскрёбами. Поэтому, в требования к безопасности зданий была изначально заложена способность выдержать прямое столкновение с пассажирским самолётом. Но мы же помним пример с лифтом, верно? Понятно, что инженеры закладывали куда большую прочность. И «выдержать столкновение» означает не «почти не упасть», а остаться в порядке, пригодным для дальнейшей нормальной эксплуатации (после ремонта). А незатронутые уровни должны без проблем эксплуатироваться и без всякого ремонта.

Что делало эти здания такими мощными? Конечно, силовое ядро. Стороннему наблюдателю, возможно, кажется, что это просто коробки, но это отнюдь не так. В сердцевине здания, по всей его высоте (уходя при этом глубоко под землю) имелось мощное силовое ядро, которое представляло из себя крепкую железобетонную конструкцию. Во всю высоту этого ядра располагались стальные колонны, каждая диаметром почти метр. Их было не пять, не двадцать и не 30. Их было 47. Плюс к этому по всей высоте были поперечные перехватывающие конструкции. Выглядело это примерно так:

Думаю, на этом обзор конструкции можно закончить. Перейдём к следующему доводу.

Физика

Тут всё очень просто. Думаю, все видели обрушение, поэтому приводить здесь это видео не обязательно. Но если есть желание — его всегда можно найти на ютубе. В этом видео есть одна примечательная деталь — время. Время падения.

Оказывается, башни обрушились за почти одинаковое время — около 10 секунд. Проблема в том, что с учётом высоты башен (~415м), получается, что они обрушились почти со скоростью свободного падения. Тяжёлый предмет, брошенный с такой высоты достигнет земли за 9.2 секунды.

Это значит, что верхняя часть зданий в процессе падения не встречала никакого сопротивления со стороны нижестоящих конструкций. Тех конструкций, которые буквально вот только что держали полмиллиона тонн...

Простая аналогия

Чтобы понять, как это вообще всё выглядит, давайте сравним эти башни (их внутреннее силовое ядро) с десятиметровым железобетонным столбом — очень хорошая аналогия в плане прочности конструкции. Круглый такой столб, с арматурой по всей длине каждые 10 сантиметров диаметра.

Что нужно сделать, чтобы этот столб сложился прямо сам на себя строго вертикально за 1,5 секунды? Что бы ни происходило в верхней части этого столба — пожар, взрыв, удар, кислотный дождь, ничто не может привести к такому результату. Такую конструкцию можно повалить набок, сломать пополам, но не сложить вертикально.

Такого эффекта можно добиться только одним способом - моментально разрушить силовую конструкцию по всей высоте строения. Это то, что делают при направленном сносе зданий.

Более того, специалисты говорят, что здания сами по себе вертикально не падают и уложить его таким образом — это сложнейшее искусство, а снос такого высокого здания, как ВТЦ — просто высший пилотаж.

В сухом остатке

А выводы неутешительны. Произошедшее 11 сентября было заранее подготовленной, спланированной и успешно проведённой спецоперацией. Уж кто это сделал, я не знаю и узнать это наверняка вряд ли получится, но очевидно, что это очень, очень влиятельные люди. Точнее, это не совсем люди, это людоеды.

Вот так и получается, что нынешним миром правят людоеды, с отнюдь не демократическими ценностями.

P.S: А через семь часов обрушилось ещё одно здание. Оно отстояло на приличном расстоянии от места теракта, обрушилось тоже строго вертикально и тоже со скоростью свободного падения. При этом там конструкция ещё интереснее. Простейшая аналогия - кристаллическая решётка металлов. Только балки там стальные и толстенные. Такая конструкция не может обрушиться в принципе.

МОСКВА, 26 апреля — РИА Новости. Возведение высотных зданий по уровню сложности сродни полету в космос. Популярно объяснить все инженерно-конструкторские расчеты и тонкости строительных технологий не всегда возможно. И все же сайт "РИА Недвижимость " попытался разобраться хотя бы в одном вопросе — почему небоскребы не падают?

Чем выше здание, тем большее давление ветра оно испытывает. Это так называемый "эффект паруса", нейтрализовать который и необходимо строителям. Кроме того, каждый новый этаж — это дополнительный вес, а значит, конструкция не должна просесть, как Пизанская башня, или вообще рухнуть под собственной тяжестью. Для этого нужно разработать фундамент под тот или иной тип грунта. Любопытно, что конструкция всех небоскребов при всей прочности, довольно пластична, то есть она позволяет зданиями колебаться.

Стальной скелет

Нью-Йорк по праву считается альма-матер мирового небоскребостроения. Он словно был создан для того, чтобы застраиваться высотками: дело в том, что скальные породы в этой местности расположены очень близко к поверхности, а значит туда можно вбивать сваи и вести плотную высотную застройку, не боясь разрушений.

В конце XIX столетия в строительстве промышленных зданий и вокзалов стали применяться конструкции со стальным каркасом, а в начале XX века с их помощью возводились городские многоэтажки. Металлический "скелет" обеспечивал устойчивость первых небоскребов. Так, например, каркас Эмпайр-стейт-билдинг состоит из сотен стальных профилей и весит 59 тысяч тонн.

Любопытный факт: металлические балки легендарных нью-йоркских небоскребов соединялись между собой посредством клепок. А производить эту работу приходилось клепальщикам — самым высокооплачиваемым работникам великой строительной гонки 20-х годов ХХ века. Клепальщики работали бригадами по 4 человека и могли не выходить на работу в туман, дождь или сильный ветер. А если кто-то из бригады не мог работать, то и все остальные мастера тоже не работали. У других строителей такой привилегии не было.

Эффект пирамиды

Технологии высотного строительства стремительно развивались. Инженеры и архитекторы разрабатывали новые технологии демпфирования зданий (искусственного подавления механических колебаний конструкции). В частности снова и снова проектировщики обращались и продолжают обращаться к пирамидальной форме построек, так как коническая конструкция сама по себе очень прочная. Так, башня "Трансамерика" в Сан-Франциско устойчива именно благодаря своей форме. Кроме того, дополнительную крепость ей придает приподнятое основание в виде сетки из треугольных балок, которое, как ни странно, является одним из видов сейсмостойкого строительства. Дело в том, что в случае приподнятого основания основная нагрузка от подземных колебаний и толчков приходится на него, из-за чего нагрузка на верхнюю часть здания снижается. Грубо говоря, приподнятое основание гасит часть колебаний.

Здание-ветрорез

Кстати, самое высокое на сегодняшний день здание в мире — башня "Бурдж-Халифа" в Дубае — также выстроено по принципу пирамиды, причем ассиметрично-ступенчатой. Именно это позволяет ослабить "эффект паруса": секции башни разрушают поток ветра таким образом, что он огибает башню, а не врезается в нее сплошной воздушной стеной.

Однако в отличие от своих нью-йоркских собратьев "Бурдж-Халифа" не закреплена фундаментом в скальном грунте. Гиганта весом в 500 тысяч тонн держат 200 висячих свай длиной по 45 метров и диаметром 1,5 метра. Висячие сваи отличаются тем, что не упираются в твердую породу как колонны, а удерживаются в грунте за счет трения боковой поверхности сваи о земляную породу.

Костяк здания усилен бетоном и металлом с внедренным в него искусственным камнем. Специально для "Бурдж-Халифы" был разработан специальный бетон, выдерживающий высокие температуры, а в процессе строительства в бетон добавлялся лед. Любопытно, что конструкция здания подвижна — стальной каркас гнется. Однако сами стеновые панели, встроенные в него, жесткие. Это также обеспечивает устойчивость небоскреба, который буквально "трансформируется" под атмосферные перепады.

Маятниковый баланс

Современные инженеры уравновешивают небоскребы при помощи демпферов — утройств, которые гасят механические колебания постройки. Причем иногда демпфер превращается в произведение искусства, на которое можно полюбоваться при желании.

Например, инерционный демпфер башни "Тайбей 101", которая находится в столице Китайской республики (Тайвань) Тайбэй, превратили в настоящий аттракцион для туристов. Любой желающий может подняться и посмотреть на это чудо инженерии — стальной сферический маятник весом в 660 тонн, помещенный внутри здания между 88 и 91 этажами.

Маятник колеблется, компенсируя движения здания, вызванные сильными порывами ветра. Благодаря ему здание считается самым устойчивым в мире, и это при том, что оно находится в сейсмоопасном регионе. Кстати, еще в процессе строительства оно отлично перенесло землетрясение в 6,8 балла. Сфера маятника считается крупнейшей в мире, она состоит из 41 стальной пластины, каждая толщиной 125 мм, что вместе составляет 5,4 м в диаметре.

Устойчивость "Тайбей 101" обеспечивает и конструкция фундамента, усиленного 380 сваями, забитыми в землю на 80 метров, из которых около 30 метров входят в скальные породы.

Но и это еще не все, два шеститонных демпфера уравновешивают шпиль здания, на который воздействует сила ветра. Они смягчают удары ветра, действующие на верхнюю часть здания.

Архитектурный изыск

Сингапурский отель Marina Bay Sands прославился на весь мир свои потрясающим бассейном на крыше, соединяющей сразу три башни отеля. Но отдыхающие и не подозревают, что плавают по сути в огромном демпфере.

Автор проекта отеля — израильский архитектор Моше Сафди — разработал этот бассейн не только в качестве архитектурной изюминки, но и для обеспечения устойчивости конструкции при землетрясениях. Вода в бассейне компенсирует колебания во время подземных толчков.

Когда рассказывают об очередном рекордно высоком сооружении, обычно говорят о том, что вздымается над землей. Конечно же, о высоте, количестве этажей и лифтов, смотровых площадках, с которых видно полмира, и о том, например, как доставить воду на сто-какой-нибудь этаж, чтобы водопровод при этом не разорвало от огромного давления в трубах. Меньше говорят о подземной части, хотя вопрос о том, как гигантские, почти километровые «иглы», вроде построенной Burj Khalifa или строящейся Kingdom Tower, держатся в грунте, весьма интересен. Почему они не падают? Почему не проваливаются в грунт и как выдерживают колоссальные ветровые нагрузки?

Чтобы разобраться в технологии сооружения оснований для небоскребов, «ПМ» обратилась в московский институт «Горпроект», занимающийся, в частности, проектированием высотных зданий. Нашим консультантом любезно согласилась выступить руководитель конструкторского отдела ЗАO «Горпроект», кандидат технических наук Елена Зайцева.

Самый высокий в мире небоскреб Burj Khalifa являет собой пример возведения сверхвысокого здания на сильнодеформируемом основании. Для придания зданию устойчивости были использованы 192 сваи по 1,5 м в поперечнике.

Здесь вам не Манхэттен

«Основным при проектировании фундамента высотного здания является, безусловно, высокая нагрузка, передаваемая сооружением на основание, — говорит Елена Зайцева. — Необходимо различать понятия «фундамент» и «основание здания». Под фундаментом понимают часть здания (нижние конструкции — плита, свайный ростверк, сваи и т. д.), которая передает нагрузку от сооружения на грунт. И, соответственно, под основанием понимают массив грунта, в котором возникают дополнительные напряжения и осадки в результате воздействия на него здания через его фундамент. Задача состоит в том, чтобы правильно спроектировать и основание, и фундамент. Основная сложность возникает в связи с тем, что высота здания большая, а площадь передачи нагрузки на основание по отношению к высоте сооружения мала. Это приводит к высоким напряжениям как в самой конструкции фундамента (большие изгибающие моменты и значительная продавливающая нагрузка от стен и колонн), так и в основании (фундамент-грунт)».

Таким образом, от характеристик грунта напрямую зависит конструкция фундамента. Известно, что в самом знаменитом парке небоскребов — на острове Манхэттен — скальный грунт находится у поверхности, что значительно облегчает работу проектировщиков. Достаточно расчистить ровную площадку — и на нее можно поставить фундамент в виде толстой плиты из армированного бетона. Однако в наши дни чемпионат по сверхвысотному строительству происходит в другом уголке мира — на Аравийском полуострове. Именно там стоит самый высокий небоскреб Burj Khalifa (828 м, ОАЭ) и готовится возведение другого монстра высотой в 1007 м — Kingdom Tower (Саудовская Аравия). Последний хотели сделать высотой в милю (1609 м), но геологи сказали решительное «нет» — грунт не выдержит. Аравия — пустынная земля, сформированная донными отложениями древнего океана, то есть состоящая преимущественно из песчаных пород. Только на глубине встречаются относительно твердые породы типа известкового скалистого грунта. Этот фактор приходилось учитывать чикагскому архитектору Эдриану Смиту, главному творцу аравийских чудес, и другим авторам проектов небоскребов на песке.

Держась за недра

Фундамент Burj Khalifa был разработан как свайно-плитный. Плита толщиной 3,7 м являет собой нечто вроде цветка с тремя лепестками, что отражает общую конструкцию здания, состоящую из центрального шестигранного ядра и трех крыльев, выполняющих роль контрфорсов (вертикальных подпирающих конструкций). Это придает зданию большую жесткость на боковую нагрузку и кручение. Плиту решено было опереть на 192 сваи диаметром 1,5 и длиной 43 м. Сваи под небоскребы в большинстве случаев являются буронабивными, то есть изготавливаются путем бурения скважин нужных диаметра и глубины и последующего их заполнения элементами арматуры и бетонным раствором.

Схема показывает распределение нагрузки на плиту фундамента. Желтым и коричневым выделены зоны наибольших вертикальных нагрузок. Они приходятся на крылья, выполняющие роль контрфорсов.

Иногда сваи пронизывают слои мягкого грунта и достигают на определенной глубине твердой скальной породы, давая твердую опору фундаменту. Но в Аравии даже на глубине 50 м породы мягкие, с низкой степенью цементации. Сваи, подпирающие плиту фундамента, являются по сути «висячими», то есть нагрузка от здания передается верхним слоям грунта через плиту и нижним — в основном через трение поверхностей сваи и грунта. Интересную инженерную проблему пришлось решать при строительстве куала-лумпурских башен-близнецов — Petronas Towers. Под местом их будущего фундамента присутствовал твердый скальный грунт, но в виде довольно крутого склона. Была возможность выбрать вариант со сваями, опирающимися на скалу, но тогда одни из них были бы совсем короткими, а другие — намного более длинными. Проектировщики опасались, что под весом зданий более длинные сваи со временем сожмутся и их длина существенно сократится, в результате чего возникнет крен. В конце концов было решено перенести строительство туда, где скальный грунт не подходил близко к поверхности, и поставить небоскребы на «висячих сваях».

Бетон отлично работает на сжатие, но не так хорошо — на растяжение и изгиб. «При возведении фундаментов используют железобетон, включающий в себя стальную арматуру и тяжелый бетон, — объясняет Елена Зайцева. — Плиты армируются горизонтальными сетками, воспринимающими изгиб, а нагрузки на сжатие принимает на себя бетон. Диаметр стальной арматуры в плитах достигает 40 мм, но в сваях могут использовать специальную арматуру и большего диаметра». Таким образом, сверхвысокое здание передает вертикальную нагрузку и изгибающие моменты основанию через плитный или плитно-свайный фундамент. Но как происходит крепление самого здания к фундаменту?

Московская специфика

Одной из особенностей проектирования высотных зданий в Москве можно назвать отсутствие прочных скальных грунтов и местами довольно высокий уровень грунтовых вод. Грунтовая толща в Москве представлена переслаивающимися слоями песчаных и глинистых грунтов различной консистенции. В принципе, это довольно хорошее основание для обычных зданий, однако учитывая, что давление под подошвой фундамента высотного здания находится в среднем в диапазоне 7−11 кг/см 2 этого становится недостаточно. Правда в Москве практически повсеместно на доступной (для зданий с большой подземной частью) и при наличии свайного основания залегает слой известняков. На него и стараются опереть фундаменты небоскребов. Однако известняк это материал, во‑первых, существенно менее прочный, чем, например, тот же гранит и, во‑вторых, они склонны к разрушению под воздействием кислот. Учитывая, что продукты жизнедеятельности человека медленно, но верно загрязняют горизонты подземных вод, необходимо иметь это в виду в долговременной перспективе существования небоскреба. Зато нам повезло с отсутствием ураганов и землетрясений, которые имели бы частый и катастрофичный характер. Вопросы защиты котлована от подтопления грунтовыми водами в период строительства решаются либо глубинным водопонижением с помощью иглофильтрационных установок, качающих воду с глубин ниже дна котлована, либо созданием водонепроницаемой «стены в грунте», нижний конец которой опускают в глинистый грунт, являющийся водоупором (т.е. непропускающий воду). Защиту подземной части здания от воды выполняют либо с помощью разных систем гидроизоляции, либо применяя, так называемую, «белую ванну». Это специальный бетон с пониженной водопроницаемостью, а в местах устройства деформационных и технологических швов устанавливаются эластичные шпонки, которые препятствуют просачиванию воды по швам. Безусловно, эти работы требуют хорошей квалификации строителей, т.к. ошибки допущенные при устройстве подземной части здания исправить очень трудно и очень дорого.

Непрерывная связь

«В настоящее время, если речь идет о высотных зданиях, соединение непосредственно конструкций здания с плитой или ростверком (балкой, распределяющей нагрузку на сваи) выполняется по жесткой схеме, — говорит Елена Зайцева. — Из плиты делаются выпуски арматуры в местах опоры на нее вертикальных конструкций таким образом, чтобы они совпадали с арматурой этих конструкций. Впоследствии при бетонировании стен и колонн арматура плиты и конструкций соединяется, образуя непрерывную связь. Это позволяет небоскребу иметь надежный «якорь», куда будет передаваться горизонтальная нагрузка, возникающая при порывах ветра или сейсмических толчках, оказывающих сдвигающее воздействие. Что же касается соединения свай с ростверком, то здесь возможно шарнирное соединение, когда арматура сваи не заводится в плиту ростверка, или жесткое — когда не только арматура, но и часть головы сваи заводится в плиту. В первом случае от здания передаются только вертикальные нагрузки на сваи, во втором — также и изгибающий момент».

Если подойти к стройплощадке, на которой только приступают к возведению небоскреба, мы не увидим ни свай, ни плиты. Скорее всего, перед нами будет зиять огромная яма: в любом, даже самом высоком небоскребе проектируются подземные этажи, а потому строительство начинается с рытья котлована. Чтобы котлован, откосы которого могут составлять 5−10 и более метров, не обвалился, возводятся ограждающие конструкции из шпунтовых свай (обычно они делаются из металла) или в виде «стены в грунте». И лишь в дне котлована будут буриться скважины под буронабивные сваи, а потом там же будет отлита плита, которая станет главной невидимой снаружи опорой небоскреба.

Если две башни ВТЦ в Нью-Йорке упали, согласно данным официального отчета, от попадания в них самолетов и связанного с их взрывами пожара, что само по себе не выдерживает никакой критики, то с разрушением третьей башней непонятно ровным счетом ничего.

Если брать за основу данные того же официального отчета Национальной комиссии по террористическим атакам на Соединенные Штаты от 22 июля 2004 года, то здание ВТЦ-7 разрушилось само вследствие ослабления несущих конструкций. Удивительный вывод. В небоскреб самолеты не врезались, сильных пожаров в здании не зафиксировано, а 47 этажей здания сложились, как карточный домик.

Об этом факте официальные американские власти стараются лишний раз не вспоминать, поскольку он никак не вписывается в "террористическую" версию нападения на светоч демократии 11 сентября 2011 года.

В разрушенном небоскребе, которое носило имя Salomon Brother, хранилось много тайн и компромата, поскольку помещения башни занимали такие серьезные организации, как подразделения ФБР, Министерства обороны, налоговой службы 1RS, контрразведки США, фондовой биржи и иные финансовых учреждений. На дату обрушения здания шло активное расследование мошенничества крупных финансовых групп на фондовом рынке.

Здание развалилось примерно в 17:20 по нью-йоркскому времени. Из возможных причин говорят о трех небольших пожарах на седьмом, двенадцатом и двадцать девятом этажах. Однако такие доводы выглядят даже не смешными, поскольку пожары в высотных зданиях - дело обычное, и тушатся они быстро по давно отработанной технологии.

Интересен и тот факт, что здание отдалено от рухнувших "близнецов" одной улицей. Мог ли такой пожар, указанный на фотографии внизу стать причиной обрушения? Конечно же нет!

В случае с обрушением этого здания серьезно прокололся британский телеканал BBC. Еще до обрушения башни, которое произошло в 17:20 по нью-йоркскому времени, BBC в своей передаче в 17:00 по тому же времени, то есть за 20 минут до катастрофы на весь мир объявило о рухнувшей башни ВТЦ-7 в Нью-Йорке.

Пикантность ситуации в том, что обозреватель Jane Standley в прямом репортаже из Нью-Йорка поведала о гибели ВТЦ-7, красуясь на его фоне.

Через какое-то время сотрудники телеканала получили указание прекратить трансляцию, и изображение исчезло.

Естественно, напрашивается только одно объяснение: по каким-то причинам башню не удалось взорвать в запланированное время в 17:00. Что-то у подрывников пошло не так, и время уничтожения пришлось отложить на целых 20 минут.