Инженер за работой (2)

Автор: Михаил Глебов, сентябрь 1999

Игра в кубики

По счастью, мне не доводилось вести расчеты общих каркасов зданий. Я говорю "по счастью", потому что с инженерных позиций они не представляют никакого интереса, являясь чисто арифметической эквилибристикой, растянутой на целые недели в длину. Самое страшное здесь - замечтавшись, где-нибудь перепутать плюс с минусом (знаки усилий непрерывно меняются); впоследствии эту огреху уже не отыщешь. Стороннему человеку невозможно представить, сколько сложностей возникает с расчетом даже простой П-образной рамы (вроде турника или футбольных ворот). Для борьбы с такими классическими случаями выпускаются целые справочные тома. Что же тогда сказать о многопролетном, многоэтажном здании, в каждом углу которого приложены разные нагрузки?

На закате советской эпохи лишь редкие инженеры, возводившие уникальные здания по индивидуальным проектам, сталкивались с необходимостью заваривать эту кашу. К счастью, их выручали уже неплохо работавшие ЭВМ. Но прочие 99% возводившихся в стране зданий собирались из типовых конструкций, т.е. по сериям. А серии, как мы помним, в своих "нулевых выпусках" содержали уже готовые, наперед рассчитанные правила компоновки для всех случаев жизни.

Приступая к самой ответственной задаче - подбору каркаса, инженер перво-наперво "собирал нагрузки", т.е. подробно рассматривал все стены, перекрытия и установленное на них оборудование с точки зрения их веса. К этим постоянным нагрузкам добавлялись временные - от снега на крыше, от ураганного ветра, дующего сбоку, от людей, толпящихся на каждом перекрытии со своими пожитками, от каких-нибудь погрузчиков, электрокаров и мостовых кранов, от жидкости, заполняющей толстые трубы коммуникаций, и т.п. Каждая нагрузка умножалась на свой коэффициент перегрузки - на тот случай, если вдруг выпадет слишком много снега или соберется слишком много людей. Эти коэффициенты в среднем равнялись 1,2.

"Собрав нагрузки" и разрисовав ими несколько схем (вес конструкций - отдельно, снег - отдельно, ветер - отдельно), инженер открывал толстый потрепанный "нулевой выпуск" и искал "ключ" - целое царство таблиц, где для каждой найденной им нагрузки указывались те марки готовых колонн, балок и пр, которые следовало применить. Таблицы "ключа" занимали в альбоме десятки листов; здесь учитывалось множество самых разнородных факторов, включая расположение закладных деталей, крепление конструкций друг с другом, опирание на фундамент и т.п. Каждая марка имела длинное и до крайности путаное обозначение, что-нибудь вроде "КНД-XII-7,2-0,4-AIII-д-2", которое уже само по себе располагало к ошибкам.

Чтобы скомпоновать весь каркас без единого ляпа (а цена ошибки здесь равнялась обрушению), инженер должен был помнить его во всех подробностях, до малейшей детали. Можно сказать, что проект создавался у него в голове и потом лишь материализовывался на бумаге. По окончании работ эти вещи навсегда оставались в памяти, так что даже спустя много лет хороший инженер мог, не глядя в чертеж, навскидку припомнить требуемые частности. Тогда завистники с раздражением говорили, что он "знает свой объект до гвоздя".

К основному каркасу тем же порядком подбирались плиты перекрытий, лестничные марши, диафрагмы жесткости (не позволяющие зданию сложиться, как карточный домик), стеновые панели, сборные перегородки и пр. Многие из них по условиям данного проекта нельзя было применить как есть. Тогда в дело шли прилагаемые документы. Инженер брал типовую конструкцию и дорисовывал к ней что-нибудь свое. Чаще всего это были дополнительные закладные детали для крепления очередной трубы или короба смежников. На заводе перед бетонированием конструкции их просто добавляли к уже имеющимся типовым "закладушкам". Если коммуникации требовалось провести сквозь панель, в ней оставляли прямоугольное отверстие. Рабочие ставили в это место пробку - деревяшку нужных размеров, а когда бетон застывал, выбивали ее кувалдой. Для тонких коммуникаций (например, электрокабелей) закладывали гильзы - обрезки водопроводной трубы. Если типовая конструкция была слишком длинной, ее укорачивали: лишнюю часть арматурного каркаса отрезали совсем, и на это место ставили большую ограничительную пробку.

Если каркас небольшого здания почему-либо не удавалось свести к типовым размерам, инженеры все равно лезли в "нулевой выпуск", отыскивали похожую схему и с некоторой опаской пользовались ею, для страховки огульно увеличивая количество арматуры. Это позволяло им не ввязываться в изнурительные расчеты, а перерасход материалов в условиях советской бесхозяйственности никого особенно не волновал.

Индивидуальные расчеты

Хотя большую часть конструкций можно было подобрать из типовых серий, на долю инженера оставалось немало расчетов более мелкого масштаба, что, однако, не отнимало у них ни сложности, ни ответственности.

Важнейшим всегда был расчет фундаментов. Правда, существовала серия и для них; однако ревнители стандартизации растерялись от обилия возможных вариантов: ведь на фундамент действовали любые нагрузки, а под ним могли залегать грунты какой угодно прочности. В результате авторы серии почли за благо ограничиться расплывчатыми "общими указаниями" да чертежами арматурных сеток; сам же расчет как таковой вменялся в обязанности инженеру.

Главная проблема здесь заключалась в следующем. Нельзя было приступать к расчету фундамента, не зная, какая нагрузка ложится на него сверху. Для отыскания же этой нагрузки следовало наперед рассчитать все здание. Но если логика вещей требовала вести расчеты сверху вниз, то порядок работ на стройке заставлял инженера выдавать чертежи снизу вверх, от подвала к крыше. Отсюда вытекало, что расчет всего здания в целом (самостоятельный или с помощью "нулевых выпусков") в любом случае приходилось закончить еще до выдачи первых чертежей.

Монолитные бетонные фундаменты под колонны выполнялись ступенчатыми, словно мексиканские пирамиды. С ними нужно было держать ухо востро. Фундамент мог дать большую осадку или накрениться вбок, у него легко отламывались нижние ступени, он умудрялся даже продавить сам себя. Последний случай подобен тому, как если бы мы на пляже подстелили газету, а потом неаккуратно оперлись на нее локтем. Газета останется где была, а локоть пробьет ее и утонет в песке.

Особенно много бывало возни, когда в здании намечался глубокий подвал. Стены его выкладывались из упоминавшихся мною бетонных блоков. Снаружи на них давил грунт, выпучивая стены внутрь подвала. Тогда между блоками протягивали монолитные армированные пояса. Если же, в наихудшем варианте, грунтовые воды подходили к самой поверхности, подвал превращался в единое железобетонное корыто, подобное корпусу баржи. Когда архимедова сила воды, давившей снизу на "корыто", оказывалась больше, чем полный вес здания, возникала опасность всплытия. Тогда все сооружение с хлюпаньем и скрежетом выпучивалось из земли и восстановлению уже не подлежало. Особенно страдали от этой напасти закопанные в землю резервуары для нефтепродуктов. В порожнем состоянии они весили мало, и грунтовые воды могли запросто вытолкнуть их наружу.

В надземной части расчету подлежали монолитные участки перекрытий, отдельные балки, металлические площадки, опирания конструкций друг на друга и пр. Об этом я уже немного рассказал в главах про сталь и железобетон. Пускаться в дальнейшие подробности - значило бы превратить ознакомительную экскурсию в настоящий учебник.

Однако еще до начала расчета какой-нибудь балки или плиты ее требовалось правильно законструировать. Люди, мало знакомые с инженерным трудом, склонны делать акцент именно на расчетной стороне дела. Но этот взгляд в корне неверен. Математики знают: прежде чем решать задачу, ее следует правильно сформулировать. Кто-то справедливо заметил, что правильная постановка задачи сама по себе обеспечивает половину решения. По той же причине грамотно задуманная конструкция делает излишней половину расчетов. Более того, расчеты могут как упроститься почти до нуля, так и усложниться до бесконечности. Талантливый инженер - не тот, кто хорошо считает, а тот, кто делает расчеты вовсе излишними.

Если лежат два бревна и я бросил поперек доску, то могу безопасно сидеть на ней, даже не прибивая гвоздями. Но ту же лавочку можно сделать иначе: подлезть под бревна и прибить к ним доску снизу. Теперь моя безопасность всецело зависит от того, не выдернутся ли гвозди. Мало того, что вторая конструкция ненадежна по виду и неудобна в изготовлении, она еще требует расчета гвоздей на выдергивание. Тогда как первый вариант надежен просто по своей природе.

Бездарный инженер всегда любит сложности. По его убеждению, чем больше наворочено в проекте, тем очевиднее проявляется его гениальность. В равной мере эта черта присуща бездарному архитектору с его немыслимыми фасадами или модельеру, удивляющему публику инопланетными фасонами платьев. Беда этих претенциозных извращений в том, что в них нет Божьей искры. Но даже у талантливого мастера искра не всегда проскакивает сразу. Решение почти всякой задачи неизбежно начинается с таких недоносков. Разница лишь в том, что бездарь восхищается ими и тут же пускает в дело, тогда как мастер морщится, комкает неудачный эскиз и продолжает думать.

Кроме умения творчески решать конструктивные задачи, инженер обязан знать множество мелких конструктивных правил, занимающих целые тома инструкций и учебников. Например, всякому человеку, плотничавшему у себя на садовом участке, из горького опыта известно, что нельзя толстыми гвоздями прибивать тоненькие дощечки, потому что они раскалываются. И дело здесь не в расчете, а в знании чисто природного свойства материала (древесины).

Я могу безукоризненно рассчитать балку перекрытия, но если при этом не будет соблюден целый ворох конструктивных требований, балка моя обвалится. Так, если арматурные стержни будут улоложены слишком тесно один к другому, они не смогут работать в полную силу. Если они окажутся слишком близко к поверхности балки, то перегниют от ржавчины. Если эта арматура своими концами заходит на опору (стену, колонну) менее чем на пять своих диаметров, балка может срезаться в опорной части. Рассмотрите любую строительную конструцию - в ней не найдется ни малейшей детали, которая не подчинялась бы собственным конструктивным требованиям. И если упустить из виду хотя бы некоторые, результат может оказаться непредсказуемым. Один мой знакомый инженер часто говаривал, что боится той свечки, от которой Москва сгорела.

Вплоть до 1960-х годов все расчеты выполнялись тушью на специальных бланках, со штампами и подписями, и по окончании официально сдавались в архив. Однако с внедрением типовых конструкций в Госстрое почему-то решили, что больше ничего серьезного считать уже не потребуется, а разгильдяйство самих инженеров, лишившихся надзора, усугубило неразбериху. Отныне каждый руководитель группы вел расчеты по своему разумению, часто на грязных и разрозненных листочках, и потом свято хранил эту мешанину в отдельной папке на всякий случай. Сторонний человек был бессилен разобраться в его каракулях; поэтому при необходимости расчет повторяли заново.

Привязки и изменения

Время от времени каждой группе поручалась какая-нибудь типовая привязка. Чем слабее и беспомощнее был руководитель, тем больше любил он такие вещи и даже гонялся за ними. Самостоятельные решения здесь были сведены к минимуму, а перетирать штампы на чертежах подчиненные могли и без его прямого участия. Главная ответственность лежала на разработчиках типового проекта, да и деньги в результате подсчета числа исправленных листов выходили приличные.

Хорошие руководители от привязок, конечно, не бегали, но сильно их недолюбливали и вообще относились к такой работе настороженно. Разрабатывая собственные проекты, они до мелочей помнили все их особенности, нестандартные и слабые места, и в полном смысле отвечали за свою работу, т.е. (1) могли обосновать принятые решения перед заказчиками и отдельским начальством, и (2) имели в душе твердую уверенность, что здание не рухнет. Но как они могли поручиться за чужого, неизвестного дядю, профессиональная пригодность которого оставалась загадкой?

Чужие чертежи имеют одно неприятное свойство: из них не всегда видно, отчего данный узел решен таким странным способом, или что заставило инженера применить в данном месте такую мощную и тяжелую плиту. Разбираясь в старых синьках, часто сталкиваешься с явными нелепицами и ломаешь голову: то ли здесь простой недосмотр (перестраховка, неграмотность, глупость), то ли - напротив - существуют какие-то особые, неизвестные тебе условия, заставившие автора поступить нестандартным образом. И чем выше репутация того инженера, или чем раньше выпущен чертеж (в сталинско-хрущевские времена к проектированию подходили ответственнее), тем больше вероятность, что за видимой глупостью скрывается серьезная закавыка.

Часто и подолгу работая со старыми чертежами, я научился не отбрасывать с порога всякую встреченную несообразность, и даже если не находил разумных оснований оставлять ее в прежнем виде, делал пометку на память, - и порой через несколько месяцев все-таки отыскивалась причина. Были среди них неуважительные или, по крайней мере, давно потерявшие свое значение: то ли на этом месте собирались провести коммуникации, да потом раздумали; то ли не сыскалось достаточно грузоподъемного крана; то ли решение вытекло из давно отмененных инструкций. Но иногда всплывали такие штуки, что для спасения ситуации приходилось принимать срочные меры. Чужой проект подобен кроссворду, а часто ли мы разгадываем кроссворды до конца?

Это же неприятное свойство в полной мере относилось к любому типовому проекту. Тем более было известно, какие посредственные специалисты обыкновенно привлекались к их разработке. Руководитель группы получал на руки два-три толстых альбома, которые следовало привязать, - и две-три недели времени (притом, что параллельно тянулась другая, более серьезная работа). Листая смазанные, неряшливые страницы с многочисленными огрехами и неразборчивыми цифрами, он не имел возможности разобраться во всем этом как следует и неизбежно оставлял многое на "авось". С другой стороны, некоторые решения, даже если в принципе были допустимы, ему не нравились по той же причине, по какой любая хозяйка по-своему жарит котлеты. К чужим котлетам не лежала душа, а лепить собственные было и некогда, и даже нельзя, потому что в этом случае типовой проект переставал быть типовым.

Больше всего удручало типографское качество полученных альбомов. Перепечатываясь на РЭМе с одного экземпляра на другой несчетное множество раз (а РЭМ, как водится, забывали протирать спиртом), листы выходили до такой степени нечеткими, что инженерам приходилось проявлять талант Шерлока Холмса, выясняя, какой размер должен был значиться на месте очередной расплывчатой кляксы. Мелкие пятна вообще пестрели всюду, словно тут прошел редкий чернильный дождик или паслось стадо откормленных мух.

Работы по привязке типового проекта распадались на две части. Во-первых, выпускался собственный небольшой комплект чертежей - с фундаментами и прочими нетиповыми вещами. Во-вторых, "привязывались" сами альбомы: все их листы просматривались возможно подробнее, блеклые цифры обводились, огрехи подлежали исправлению. Затем руководитель ставил подпись в махоньком штампе сбоку, - и лист считался "привязан".

Когда во времена Перестройки дисциплина пошла на убыль, многие директора институтов договаривались с заказчиками на разработку индивидуального проекта, а сами подыскивали типовые альбомы, чтобы все копировать оттуда. В этих случаях в группу загодя приносили большую банку клея. Руководитель, словно закройшик, стоял с ножницами, кромсая альбомы и раздавая обрезки своим подручным, которые наклеивали их на чистые листы в определенном порядке. Эта работа вообще напоминала встречный бой, который изо всех видов сражений считается самым сложным. Люди поминутно бегали от своих клееных листов к руководителю, не давая ему времени разобраться по существу, и он, словно вратарь неудачливой футбольной команды, вертелся волчком, ежеминутно отдавая по нескольку распоряжений без права на ошибку. Приходилось принимать мгновенные решения по незнакомому проекту, и здесь все определяли интуиция, воля да суворовский глазомер. После полутора-двух часов такого аврала руководитель, волоча ноги, тащился в тихий уголок взбодриться стаканчиком чая.

Кроме типовых альбомов, изменения нередко приходилось вносить в обыкновенные чертежи, если там выявлялись ошибки или заказчик выдвигал какие-то новые требования. Исправлять чертежи дозволялось не как попало, а строго по правилам. Эти правила совершенно не учитывали проектных реалий и заботились лишь о том, чтобы никакая оплошность не избежала суровой кары. Так, все неверное и ненужное строго запрещалось стирать, а только зачеркивать и рядом надписывать новое значение. Сам исправленный фрагмент обводился в кружок и получал порядковый номер. Можно себе представить, какая возникала из-за этого неразбериха на огромных схемах, и без того сплошь исчерченных и исписанных цифрами!

Правда, существовала одна лазейка: прежний лист можно было аннулировать целиком, а в конце комплекта добавить новый, его заменяющий. По мере того, как изменения следовали за изменениями, комплект чертежей превращался в какую-то свалку, переполненную аннулированными листами, которых нельзя было выкинуть, и новыми, расположенными уже безо всякого порядка.