Кіріспе

Швейцариялық азаматтық инженер және көпірлерді жобалаушы Роберт Майлларт (16 ақпан 1872 – 5 сәуір 1940) – үш тіректі арка және көпірлер үшін палубаны нығайту аркасы, ал өнеркәсіптік ғимараттар үшін қабырғасыз еден плитасы және саңырауқұлақ тәрізді төбе сияқты конструкциялармен армирленген бетонды қолдануды революциялаған швейцариялық азаматтық инженер. Оның 1929–1930 жылдардағы Сальгинатабель және 1933 жылғы Швандбах көпірлері көпір құрылысының эстетикасы мен инженериясын күрт өзгертті және одан кейінгі ондаған жылдар бойы сәулетшілер мен инженерлерге үлкен әсер етті. 1991 жылы Американың азаматтық инженерлер қоғамы Сальгинатабель көпірін халықаралық тарихи азаматтық инженерлік ескерткіші деп жариялады.

Ерте өмір және білім

Роберт Майлларт 1872 жылдың 6 ақпанында Швейцарияның Берн қаласында дүниеге келген. Ол Цюрихтегі Федералдық Технологиялық институтқа оқуға түсіп, 1890-1894 жылдары Цюрихтегі ЭТХ-да құрылыс инженериясы мамандығын оқыды. Вильгельм Риттердің графикалық статика бойынша лекциялары оқу бағдарламасының бір бөлігі болды. Майлларт академиялық теорияда өте жақсы нәтиже көрсетпеді, бірақ құрылымды талдағанда болжамдар жасау және оны көзге елестетудің қажеттілігін түсінді. 1900 жылдарға дейін қолданылған дәстүрлі әдіс – математикалық есептеулерді жеңілдету үшін оңай талданатын пішіндерді пайдалану болды. Математиканы тым көп қолдану Майллартты қынжырланды, себебі ол артқа шегіліп, нақты көлемдегі жұмысты болжау үшін ақыл-ойы мен тәжірибесіне сүйенуді артық көрді. Сонымен қатар, ол көпірлерді салу алдында сирек сынап, тек құрылысы аяқталғаннан кейін ғана олардың қауіпсіздігіне көз жеткізетін. Көп жағдайда ол өзі көпірлерден өтіп, оларды сынап бағалап көрді. Көпірлерді жобалау және салуға осылайша қарауы оның инновациялық дизайндарына әкелді.

Мансап

Майлларт Бернге қайтып, Pümpin & Herzog (1894–1896) компаниясында үш жыл жұмыс істеді. Одан кейін ол екі жыл Цюрих қаласында, сосын бірнеше жыл жеке фирмада жұмыс істеді. 1902 жылы Майлларт өзінің фирмасын – Maillart & Cie – құрды. 1912 жылы ол отбасымен бірге Ресейге көшіп, Харьков, Рига және Санкт-Петербургтегі ірі зауыттар мен қоймалар құрылысын басқарды. Ресейдің индустриялануына швейцариялық инвестициялар көмектесіп жатқан кезде, ол осы ірі жобаларды жүзеге асырды. Бірінші дүниежүзілік соғыс басталғанын білмей, Майлларт отбасымен бірге Ресейде қалды. 1916 жылы оның әйелі қайтыс болды, ал 1917 жылы болған коммунистік революция мен мүлікті мемлекеттік меншікке беру салдарынан ол жобалары мен облигацияларын жоғалтты. Жесір қалған Майлларт үш баласымен Швейцарияға қайтқанда, ол мүлде ақшасыз және швейцариялық банктерге қарызы болып отырды. Содан кейін ол басқа фирмаларда жұмыс істеді, бірақ оның ең үздік жобалары алда болатын. 1920 жылы ол Женевадағы инженерлік кеңсеге жұмысқа орналасты, кейіннен оның Берн мен Цюрихте де кеңселері ашылды.

Арматурлы бетонды әзірлеу және пайдалану

Бетонды көпiр құрылысының басты материалы ретiнде алғаш рет 1856 жылы қолданылды. Ол Францияның Grand Maître акведуктында бiрнеше аркалы құрылымды қалыптастыру үшiн пайдаланылды. Бетонның ең қарапайым түрі, арматурасыз үлкен масса құйылды. XIX ғасырдың аяғында инженерлер темір бетонның құрылыс материалы ретiнде қолданылу мүмкiндiгiн зерттедi. Олар бетонның қысым күшiн, ал болаттан жасалған тақталардың кернеу күшiн арқалап отырғанын анықтады. Бұл бетонды құрылыстар үшiн жақсы материал еттi. Француздық Жозеф Монье темірбетонның принциптерiн алғаш түсiнген деп есептеледi. Ол темір сым тораптарын бетонға жапты. Ол лицензияланған инженер емес, бағбан едi, ол өзiнiң патенттерiн Еуропадағы темір бетон көпiрлердiң бiрiншi буынын салған мердігерлерге сатқан. Сонымен қатар, ол бетон аркаларына тұрақты қысымды қалдыратын бетонды алдын ала қысымдау техникасын жетiлдiрдi. ХХ ғасырдың басында темір бетон тас, ағаш және болат сияқты барлық бұрынғы құрылыс материалдарын құрылыста қолайлы орынға айналдырды. Монье сияқты адамдар жобалау мен құрылыс үшiн пайдалы әдiстердi жасады, бiрақ ешкiм темір бетонның толық эстетикалық табиғатын көрсететiн жаңа формаларды жасамады. Роберт Майлларттың бетонның эстетикалық ерекшелiктерiн iгерген интуициясы мен дайыны бар едi. Ол үш шаршылы арканы жобалаған, онда палуба мен арка қабырғалары бiрiктiрiлiп, өте жұқа темір бетоннан және бетон плиталардан жасалған қатқыл аркаларға айналған тығыз интеграцияланған құрылымдар жасалды. Салгинатобель көпiрi (1930) және Швандбах көпiрi (1933) - Maillart-тiң үш шаршылы аркалы көпiрлерiнiң және палубалы қатқыл аркалы көпiрлерiнiң классикалық үлгiлерi. Олар көпiрлердiң көркемдiгi мен кейiннен жасалған жобаларына әсер еткендерi үшiн танымал болды. Бұл жобалар Maillart кезiнде бетон дизайнының жалпы шекарасынан тыс болды. Жоғарыда аталған екi көпiр де Maillart-тiң құрылыстың қоршаған ортасының табиғи сұлулығын және материалдарды барынша пайдалану үшiн дизайнды жеңiлдету қабiлетiнiң керемет мысалдары болып табылады. Ол жобалау конкурсына қатысқан 19 қатысушының iшiнен таңдалып, оның ұсынысының арзандығына байланысты, Майлларт 1929 жылы Швейцарияның Шиерс қаласында Салжинатабаль көпiрiнiң құрылысын бастады. Ол 1930 жылы 13 тамызда ашылды. Майлларт көптеген ғимараттардың революциялық бағаналы дизайнымен де танымал. Ол тұңғыш рет Цюрихтегi қойма үшiн саңырауқұлақты төбе жасады, сонымен бiрге бетон едендi арқалармен нығайтудың орнына плита ретiнде қарастырды. Оның ең танымал жобаларының бiрi - Швейцариядағы Роршах қаласындағы суды сүзгілеу зауытындағы бағаналардың дизайны. Майлларт "еуропалық құрылыстың рационалды әрi әдемi әдiсiн" жасау үшiн стандартты әдiстерден бас тартуға шешiм қабылдады. Майлларттың бағаналарды жобалауы бағаналар арасындағы арқалықтардың иiлу моментiсiн азайту үшiн жоғарғы жақтарын жағып алуды қамтиды. Жарықпен бiрге бағаналар кiшкене аркалар жасап, төбедегi арқалықтардан бағаналарға жүктемелердi ауыстырды. Maillart сондай-ақ топырақ iргетасының белгiлi бiр нүктесiне қысымды (аймаққа шаққандағы күштi) азайту үшiн бағаналардың түбiн жағады. Бағандардың астындағы жерлердi жапсыру арқылы жүк көлемi кеңiнен таралады, сондықтан топырақ iргетасына қысым азаяды. Оның көптеген алдыңғылары ағаш пен болаттан жасалған осы әдiспен үлгiлендi, бiрақ Майлларт бетонды алғаш қолданған революционер болды. Ол бетонды қолданған, өйткенi ол тоңазытқышты сақтайтын үлкен балшықты материалды қолдана алатын. Бетон қысылу жағдайында өте жақсы болғандықтан, ол үлкен, қозғалмайтын жер массасын ұстауға арналған тамаша материал болды. Оның техникасы Апулиядағы Чиоло қаласында орналасқан Понте Дель Чиоло (Сиоло көпiрi) құрылысында қолданылған.

Талдау әдістері

XIX ғасырдың екінші жартысына қарай дизайн теориясы, графикалық статика және материалдардың беріктігі саласында маңызды жетістіктерге қол жеткізілді. XIX ғасырдың соңына жақындағанда, көпірлерді ғылыми тұрғыдан жобалау қажеттілігіне ең басты себепкер – теміржолдар болды. Инженерлер пойыздардың әсерін ескере отырып, көпір конструкцияларындағы кернеудің дәл деңгейін білуі тиіс еді. Бірінші жобалау шешімін 1847 жылы Сквайр Уиппл жасады. Оның маңызды жаңалығы – ферма конструкцияларының элементтерін тепе-теңдіктегі күштер жүйесі ретінде талдау мүмкіндігі. Бұл жүйе «түйіндік әдіс» деп аталады және егер екі күш белгілі болса, ферманың барлық элементтеріндегі кернеуді анықтауға мүмкіндік береді. Дизайн саласындағы келесі қадам – 1862 жылы Вильгельм Риттер ұсынған «қима әдісі» болды. Риттер қимамен қиылысатын элементтердегі күштерді анықтау үшін өте қарапайым формула жасап, күштерді есептеуді жеңілдетті. Үшінші жетістік – Джеймс Клерк Максвелл (Ұлыбритания) және Карл Кульманн (Швейцария) дербес әзірлеген графикалық талдаудың жақсартылған әдісі. Роберт Майлларт замандас әдістерін үйренгенімен, оған ең көп әсер еткені – жоғарыда аталған ұстазы Вильгельм Риттердің принциптері болды. Майлларт Риттерден үш негізгі дизайн қағидасын үйренді. Біріншісі – қарапайым талдауға негіделген есептеулерді бағалау, осы арқылы нақты болжамдар жасауға мүмкіндік беру. Екіншісі – құрылыстың аяқталған түріне ғана емес, құрылыс процесіне де мұқият назар аудару. Ал үшінші қағида – құрылысты әрқашан толық масштабты жүктеме сынақтарынан өткізу. Бұл қағидалардың барлығы қолда бар техникаларды бейімдеу болып табылады, бірақ бұрын салынған құрылымдарды мұқият зерттеуге баса назар аудару қажет. Майлларт пен Риттер заманында басқа дизайнерлер өз жобаларының бұрынғы сәтті құрылымдар мен жобалардан дамығанын қалайтын. Неміс инженерлері мен ғалымдары күрделі математикалық әдістерді жасады және осы әдістерді қолданып жасалған жобаларын практикалық жүктеме сынақтарынан өткізудің қажеті жоқ деп сендірді. Алайда, бұл әдістер дизайнерлерді ерекше пішіндер туралы ойлаудан алды, себебі оларды қолда бар математикалық әдістермен толыққанды талдау мүмкін емес еді. Риттердің принциптері ерекше пішіндерге мүмкіндік берді.