Наш собеседник - доцент кафедры строительных конструкций АлтГТУ Александр Шмидт, курировавший инженерную часть храмового проекта.
Рядом с полюсом - вечная мерзлота и ураганы
- Неудивительно, что читатели задают такие вопросы, - считает Александр Борисович. - Даже у меня на работе многие коллеги недоумевают, зачем я плавал в Антарктиду. А ведь это профессионалы.
- Надо полагать, дело в специфике природно-климатических условий ледового материка?
- Безусловно. Церковь должна стоять на вечной мерзлоте и выдерживать ураганы и штормы. Недавно в нашем крае поднялся ветер, порывы которого достигали 37 метров в секунду, - и все, у нас уже проблемы: крыши сносит, линии электропередачи рвутся, целые районы остаются без сета, тепла и воды, автотранспорт на линии не выходит.
А в Антарктиде ураганные ветры - обычное явление. Кроме того, там постоянно высокая влажность (около 90%) с преобладанием осадков в виде мокрого снега, ледяного дождя, мороси и тумана. Ветровые наносы с близко расположенных морских акваторий создают высококонцентрированную солевую атмосферу. Следовательно, запас прочности любого здания и сооружения должен быть гораздо выше, а материалы, из которых они изготавливаются, подвергаться тщательному отбору.
В мастерской архитектора Петра Анисифорова, выигравшей конкурс на проектирование православного храма в Антарктиде, об этом имели представление и потому в 2001 году предложили доценту кафедры строительных конструкций Алтайского технического университета Александру Шмидту участвовать в проекте в качестве главного инженера и специалиста по расчетам и конструированию.
- В результате мы стали совместными усилиями укорачивать и укреплять храм. В окончательном проектном варианте его остов представлял собой деревянный сруб из бревен диаметром 260 мм. Размеры сооружения в плане 10,2х5,5 м высотой 12 м по верху креста, - рассказывает Александр Борисович.
Для изготовления стен было решено применить породы хвойных деревьев - лиственницы и кедра, т. к. выяснилось, что на станции Беллинсгаузен, где планировалось возведение храма, древесина прекрасно сохраняется в отличие от стальных и железобетонных конструкций, которые быстро корродируют. Бревна были очищены старыми традиционными методами ошкуривания, без применения модной ныне технологии оцилиндровки бруса. В этом случае бревна сохраняют большую способность сопротивляться увлажнению.
Некоторые инженерные решения были разработаны на основе данных, которые предоставил начальник полярной станции Беллинсгаузен Олег Сахаров. В течение всего подготовительного периода с ним велась активная переписка по электронной почте. Кстати, своего сервера, антенны и другого оборудования для непосредственного выхода в Интернет на российской полярной станции нет. Электронный ящик для "русского начальника" завели на своем сервере чилийцы. Их и наша станции на острове Кинг Джордж располагаются по соседству через ручей, который наши полярники в шутку зовут Волгой, а чилийцы - Рио-Гранде.
Церковь укрепили, как Останкинскую телебашню
Основной инженерной задачей было обеспечение устойчивости сооружения при ветрах в 60 метров в секунду. Расчеты показали, что при такой силе ветра отрывающие от земли храм усилия составляют около 12 тонн.
- Решение этой задачи конструктивно напоминает закрепление Останкинской телебашни в Москве. Неглубокий, относительно тяжелый фундамент как якорь удерживает весь остов сооружения посредством стальных тяг, проходящих до верха пирамидального купола. Стальные остовые тяги, выполненные из цепей, проходят по внутренним углам храма, так что в интерьере они практически не видны и не мешают проведению религиозных мероприятий, - продолжает рассказ Александр Шмидт.
Однако здесь встала еще одна инженерная задача. Древесина может разбухать или усыхать, другими словами, сруб может подниматься или оседать в зависимости от влажности окружающего воздуха. Это в свою очередь может привести к ослаблению стальных тяг. Сруб будет раскачиваться, раскроются швы между бревнами, нарушится теплозащита помещений. Поэтому решили тяги предварительно напрячь и дать им возможность удлиняться или укорачиваться, сохраняя при этом свое натяжение и давая относительную свободу деформаций бревнам сруба. Для этого были изготовлены специальные трубчатые муфты с тарельчатыми пружинами. Эти муфты (длиной 1 м) располагаются на уровне пола и имеют возможность регулировки усилия натяжения.
Вместо свай - ленточный фундамент
Нетрадиционно для антарктических построек решен фундамент церкви. Все строения на станции Беллинсгаузен (как и везде, где имеется вечная мерзлота) стоят на столбиках или сваях, приподнимающих здание над землей, чтобы не разогревать теплом дома вечную мерзлоту и не вызывать осадку фундамента. Ставить храм на "курьи ножки" означало бы исказить архитектурный замысел проекта. Кроме того, эти "ножки" должны были бы выдерживать на выдергивание усилие в 5-10 тонн. Бурить или забивать сваи в скальный грунт Антарктиды - неблагодарная и очень затратная задача. Поэтому изготовили неглубокий (40 см) ленточный монолитный железобетонный фундамент с большими проемами для пропуска холодного воздуха под полом здания.
Изготовление монолитного фундамента при дневных температурах воздуха ниже плюс 5о С по российским нормам требует применения технологии зимнего бетонирования. Для этих целей была изготовлена специальная сборная фанерная опалубка, утепленная пенопластом толщиной 50 мм. Кроме того, разработан специальный рецепт бетонной смеси, включающий в себя специальные добавки. В качестве инертных наполнителей применен гравий с антарктических "пляжей".
Все это оборудование в течение 2002-2003 годов сделали предприятия Барнаула. Большую помощь в изготовлении оснастки проектно-строительной группе оказал комбинат железобетонных изделий № 2, а в изготовлении укрепляющей растяжки - ОАО "ПО "Алтайский моторный завод".
Справка "СК"
Шмидт Александр Борисович, кандидат технических наук.
В 1975 году окончил Алтайский политехнический институт по специальности "Промышленное и гражданское строительство". С 1980 года, после обучения в аспирантуре Ленинградского инженерно-строительного института и защиты кандидатской диссертации, является доцентом кафедры строительных конструкций АлтГТУ.
