Каждое сооружение, как известно, испытывает на себе действие ветра, которое тем больше, чем сооружение выше. Ветровые нагрузки бывают очень значительными, и их действие порой видно даже на глаз. Так, например, и в сравнительно тихую погоду дымовые фабричные трубы раскачиваются так, что на их верхушке трудно стоять.
Вполне естественно, что перед строителями высотных зданий встал вопрос о придании несущему каркасу такой жесткости, при которой действие ветра не вызвало бы у проживающих и работающих в этих домах никаких неприятных ощущений. Решить эту задачу пытались и американцы, строившие свои небоскребы, но их попытки полного успеха не имели.
Технические нормы [1] США допускают, чтобы под действием ветра вершина здания отклонялась от его вертикальной оси на величину до 1/500 высоты здания. Иначе говоря, если, к примеру, высота здания 200 метров, то американцы считают допустимым, чтобы под действием ветра верхний этаж отклонялся на 40 сантиметров, при высоте в 300 метров - на 60 сантиметров и т. д. Такими техническими нормами американцы как бы признают, что еще большее увеличение жесткости каркаса, а стало быть, и уменьшение прогибов зданий невозможно либо не нужно.
[1 Техническими нормами называются правила, официально издаваемые в каждой стране и обязательные для применения всеми инженерно-техническими работниками.]
Как же ощущается подобное нормирование жесткости, когда сооружение уже выстроено?
В США были зарегистрированы неоднократные случаи, когда под действием ветра верхние этажи небоскребов раскачивались так, что штукатурка стен и потолков растрескивалась.
Американцы долгое время считались единственными «законодателями» в области проектирования и возведения высотных домов. Советские строители, однако, не пошли по пути американской небоскребо-строительной техники, отвергли ее законы и в создании каркасов высотных домов также обратились к изысканию новых, передовых приемов, обеспечивающих сооружению ту жесткость, при которой обитателей здания не беспокоили бы ни раскачивания, ни непрерывные потрескивания.
Советские инженеры сумели разработать новую конструкцию жесткого каркаса, при которой вершина высотного здания, к примеру на Котельнической набережной, даже в самые сильные ветры не сможет отклоняться более чем на 1/3000 его высоты.
С первого взгляда может показаться, что сделать каркас здания жестким довольно просто, надо лишь придать металлоконструкциям большие размеры, утяжелить их, сделать более массивными. Все это, конечно, увеличило бы жесткость каркаса, но такое решение нельзя было бы считать передовым и прогрессивным. Во-первых, массивные металлические конструкции отняли бы у здания непомерно большую часть полезного пространства, а во-вторых, на них ушло бы очень много металла, и экономически такое решение было бы расточительным.