Устойчивое развитие в строительстве часто позиционируется как современный тренд, однако его философские и технические основы были заложены отечественными инженерными школами еще в начале прошлого столетия. Основоположники научных направлений в области металлических и железобетонных конструкций, Н.С. Стрелецкий и А.А. Гвоздев, сформулировали принцип рационального использования материалов как ключевой критерий проектирования. Их работы акцентировали необходимость минимизации расхода стали и нерудных ресурсов, что сегодня является краеугольным камнем концепции снижения углеродного следа.
Николай Станиславович Стрелецкий, стоявший у истоков отечественной школы металлических конструкций, рассматривал проектирование не как задачу простого обеспечения прочности, а как комплексную проблему оптимизации. Он научно обосновал и внедрил в практику принцип предельности состояний, задолго до его формализации в зарубежных нормах. Для Стрелецкого экономия металла была не просто вопросом стоимости, но и критерием инженерного искусства, напрямую связанным с снижением трудоемкости и материалоемкости всего строительного процесса.
Ярчайшим воплощением этого подхода стал грандиозный проект Дворца Советов. Во всесоюзном конкурсе 1931 года, в котором участвовали 160 архитекторов, включая 24 зарубежных специалиста, победила идея Бориса Иофана, но именно Николай Стрелецкий сыграл ключевую роль в разработке его уникальных конструкций. Для этого сооружения, превосходившего все мировые аналоги по масштабам и сложности замысла, была специально разработана высокопрочная хромомедистая сталь марки «ДС». Строительство, начавшееся в 1939 году, стало полигоном для апробации новейших инженерных решений. Под руководством Стрелецкого проектировщики не только преодолели колоссальные конструктивные проблемы, но и стимулировали научные исследования в области металлургии и устойчивости зданий, создав уникальный стальной каркас. Этот проект-вызов на десятилетия вперед определил вектор развития советской металлостроительной отрасли, доказав, что масштабные задачи требуют инновационных, а значит, и ресурсосберегающих решений.
Алексей Алексеевич Гвоздев, основоположник теории расчета железобетонных конструкций по стадиям напряженно-деформированного состояния, совершил аналогичную революцию в области бетона. Его исследования позволили перейти от эмпирических методов расчета к научно обоснованным, учитывающим реальную работу материала под нагрузкой. Это дало проектировщикам точный инструмент для оптимизации сечений элементов, позволяя избегать избыточного запаса прочности и, как следствие, перерасхода бетона и арматуры. Гвоздев заложил теоретический базис для предварительно напряженного железобетона и тонкостенных пространственных конструкций, направленных на кардинальное снижение материалоемкости.
Таким образом, советская инженерная школа, в отличие от немецкой (с приоритетом экономии металла) и американской (с приоритетом снижения трудоемкости), сформулировала уникальный сбалансированный подход. Это был синтез, требующий от инженера одновременного поиска решений для экономии материала и оптимизации производственных процессов, что в итоге приводило к созданию более эффективных и технологичных конструкций.
Примечательно, что эти принципы нашли прямой отклик в работах ключевых фигур мировой архитектуры. Американский инженер, архитектор и изобретатель Ричард Фуллер, визионер в области устойчивого развития и знаменитый создатель геодезических куполов, сформулировал принцип «делать больше с меньшими затратами» (doing more with less).
Его центральный вопрос, обращенный к молодому Норману Фостеру — «Сколько весит ваше здание, мистер Фостер?» — стал для последнего, ныне одного из ведущих мировых архитекторов, определяющим творческим импульсом. Этот вопрос отражал философию Фуллера, направленную на достижение максимальной эффективности и минимального расхода материалов через глубокий инженерный анализ и инновации.
Это влияние, наложившееся на изучение наследия российских инженеров, таких как Владимир Шухов с его новаторскими сетчатыми оболочками, и советских конструктивистов, сформировало архитектурный язык бюро Foster + Partners. Их стремление к созданию легких, энергоэффективных и высокотехнологичных структур — это прямое развитие идей, зародившихся в том числе и в России первой половины XX века.
Практическая реализация: Деловой центр УГМК в «Екатеринбург-Сити»
Принципы, сформулированные Стрелецким и Гвоздевым, нашли свое прямое воплощение в проекте Делового центра УГМК в составе комплекса «Екатеринбург-Сити». Это первое в России 100-метровое здание, возведенное с применением трубобетонных колонн (ТБК), что само по себе является знаковым событием для отечественной строительной индустрии.
Разработанная нами гибридная каркасная система стала логическим продолжением идей основоположников. Нам удалось не только минимизировать расход материалов и диаметр колонн, но и добиться оптимального результата в области эстетики, реализовав свободный план, и функциональности, увеличив полезную площадь.
Конкретные результаты проекта:
1. Снижение массы здания на 29 000 тонн за счет применения ТБК.
2. Экономия 13 628 м³ бетона, что эквивалентно исключению из логистической цепочки более 1500 рейсов автобетоновозов. Объем бетона в колоннах составил всего 980 м³ против традиционных 6000 м³.
3. Снижение выбросов CO₂ на 456 тонн на этапе строительства.
4. Применение вторичных ресурсов:
• Расход конструкционной стали — 5 кг/м².
• Стальные трубы каркаса произведены из 100% переработанного металла.
• Пустотообразователи изготовлены из переработанного пластика.
Эксплуатация природных ресурсов без комплексной оценки экологических последствий является этически и операционно несостоятельной. Ответом инженерного сообщества должны стать технологические решения, обеспечивающие ресурсосбережение на всех этапах жизненного цикла объекта.
Таким образом, современные гибридные каркасы — это не следование глобальным трендам, а закономерное развитие национальной инженерной школы. Через призму наследия Стрелецкого, Гвоздева, Шухова и их последователей мы демонстрируем, что принципы «зеленого» строительства, актуальные для Фостера и других мировых лидеров, изначально были интегрированы в ДНК отечественного проектирования, и сегодня мы выводим их на новый технологический уровень и в новых проектах еще больше сокращаем материалоемкость.