Эрнест Рэнсом

Сан-Франциско и Рэнсом. Изобретение арматурного стрежня. Начало строительства из армированного бетона

Эрнест Рэнсом родился в 1852 году в Ипсвиче, Англия. Он был сыном Фредерика Рэнсома, того самого человека, который с таким трудом пытался заставить работать свою цементную вращающуюся печь должным образом. Фредерик Рэнсом владел в Ипсвиче компанией, производившей сельскохозяйственный инвентарь. Фирма пользовалась достаточным успехом, чтобы позволить Фредерику проводить дорогостоящие эксперименты, которые, как и вращающаяся печь для обжига клинкера, не вызовут финансовой катастрофы, если они потерпят неудачу. Эрнест начал ученичество в компании своего отца в 1859 году в поразительно молодом возрасте семи лет. Помимо вращающейся печи, другой эксперимент привел Фредерика к открытию особого цемента из порошкообразного известняка, смешанного с небольшим количеством силиката соды, который затем был ненадолго погружен в раствор хлорида кальция. По словам Эрнеста, продукт продавался "во всех уголках мира". Затем следует любопытное замечание: "В Америке новый процесс начал использоваться в 1870 году Тихоокеанской компанией камня Сан-Франциско, в которой я был управляющим на протяжении четырех лет". В этом воспоминании из его ранних лет, Рэнсом не упоминает дату своего рождения, ибо он тогда сообщил бы в каком юном возрасте он ездил в США. Получил ли он благословение своего отца на то, что бы принести этот производственный процесс В Новый Мир? Или он сбежал из дома? Поездка из Ипсвича в Сан-Франциско заняла бы несколько месяцев, а проезд по трансконтинентальной железной дороге Америки был очень дорог. Может быть Рэнсом нашел работу простого моряка на корабле, плывущем в Калифорнию? Причины и обстоятельства этого преждевременного переезда окутаны тайной. Хотя этот резкий переезд и другие аспекты его последующей карьеры имеют определенные параллели с жизнью Уильяма Аспдина, из них двоих, Эрнест Рэнсом был, бесспорно, более честным, изобретательным и трудолюбивым. Партнеры Рэнсома не будут терять деньги; в самом деле, один из них, в частности, будет очень хорошо обеспечен. Рэнсом был благодарен тем, кто помогал ему в его карьере, и всегда был готов помогать людям положившимся на него.

Решение Рэнсома приехать в Сан-Франциско, а не в Нью-Йорк, поначалу кажется странным. Возможно, это был романтический порыв, оправданный практическими соображениями. Сан-Франциско быстро рос. Каждые несколько лет население города удваивалось, и строительные работы там шли неплохо. Золотая лихорадка приходила и уходила, но в 1870 - х годах на серебряных приисках в Неваде, за границей штата, делались большие состояния. Хотя серебро было в Неваде, богатство потекло в Сан-Франциско, где жило большинство магнатов горнодобывающей промышленности, таких как Джеймс Флуд, Джон Маккей, Джеймс Фейр и Джордж Херст (отец газетного издателя Уильяма Рэндольфа Херста), там же они и инвестировали большую часть своей прибыли. Сан-Франциско также был домом для нескольких железнодорожных баронов, а также других богачей, которые сделали состояния, продав тогдашние "старт-апы" (сахарная монополия Клауса Спрекельса или монополия Фрэнсиса Мэриона Смита на рынке буры) или сделав дальновидные инвестиции в недвижимость (Джеймс Фелан, Уильям Ральстон), или через дикое мошенничество (Генри Мейггс, Филипп Арнольд и другие). Неофициальная столица "Дикого Запада" также имела уникальное и необыкновенное очарование. Оскар Уайльд писал о городе: "это странно, но говорят, что каждого, кто исчезает, можно увидеть в Сан-Франциско. Это должен быть восхитительный город, обладающий всеми достопримечательностями загробного мира". Редьярд Киплинг заметил, что: "Сан-Франциско-безумный город, населенный по большей части совершенно безумными людьми, а женщины там удивительной красоты". Более старший современник Рэнсома, американец Хинтон Хелпер, писал: "Я видел лучшие ликёры, лучшие сигары, изысканейший табак, превосходные ружья и пистолеты, кортики и ножи и больше и красивее куртизанок здесь, в Сан-Франциско, чем в любом другом месте, которое я когда-либо посещал; и это мое непредвзятое мнение, что Калифорния может дать и предоставляет самые лучшие "недобрые" вещи, которые только можно найти в Америке". То, что Эрнест покинул Англию и оставил работу в успешной фирме своего отца, говорит о его авантюрном духе и стремлении к независимости. Таким образом, причины его переезда в Калифорнию вряд ли покажутся странными: какому молодому человеку, обладавшему такими качествами, в конце девятнадцатого века, не захотелось бы уехать в Сан-Франциско?

Как уже упоминалось, Рэнсом быстро нашел место в Тихоокеанской компании камня. Фирма располагалась на Гринвич-стрит, между Гоф и Октавия-стрит (ныне в районе Пасифик-Хайтс), и поставляла бетонную брусчатку, вазы и архитектурные украшения. Рэнсом убедил их перейти на хлорид кальция и силикатный содовый цемент его отца. Эта смесь не требовала обжтига клинкера и могла смешиваться с известняком с близлежащих гор Санта-Крус. Смесь Рэнсома также имела еще одно преимущество перед портландцементом: последний, как и большинство тяжелых грузов, все еще транспортировался с Восточного побережья Соединенных Штатов или из Великобритании вокруг Мыса Горн. Так, баррель портландцемента в Сан-Франциско стоил 8 долларов (примерно 160 в сегодняшних долларах), что было в несколько раз больше его цены на восточном побережье.

В 1875 году Рэнсом покинул Тихоокеанскую компанию и основал собственную фирму с одноименным названием "Ernest L. Ransome". Она была расположена на Буш-стрит 10, недалеко от Баттери-стрит, к югу от набережной. В то время это была промышленная зона, и бизнес Рэнсома был окружен производителями мебели, чугунолитейными заводами и текстильными фабриками. Он делал немногое из того, что умел делать. Он изготавливал вазы и скульптуры, продавал хлорид натрия и силикат соды - важнейшие компоненты для производства цемента. Чтобы максимально увеличить свою клиентскую базу, он использовал городской каталог, чтобы разместить как можно больше отличающихся списков товаров, в каждом из которых выделялась определённая услуга или товар. "Рабочее время" Рэнсома было с полудня до 14:00, вполне вероятно, что он проводил большую часть дня, работая для клиентов или топча мостовые, навязывая свой товар и раздавая визитки потенциальными клиентами. Затем он, вероятно, возвращался в офис, чтобы встретиться с людьми или по-быстрому перекусить. Его не было в списке жильцов, так что он, вероятно, спал в подсобке. Скорее всего Рэнсом был слишком занят, чтобы проводить много исследований в течение нескольких первых лет ведения своего бизнеса, но к началу 1880-х годов, казалось, его бизнес пошёл в гору, и у него появилось достаточно денег и времени, чтобы начать эксперименты с бетоном.

Это были продуктивные годы для Рэнсома. Пока бетонные конструкции всё ещё были редкостью в Калифорнии. Он обратил внимание, что когда такие конструкции возводились, то спустя некоторое время на них появлялись трещины. Эти трещины вызывались небольшой усадкой бетона по мере его твердения. Ранее с таким явлением боролись добавляя ещё больше бетона в трещину и вокруг неё, что нельзя было назвать элегантным решением. Он решил проблему запатентованным им процессом, при котором в конструкции устраивали деформационные швы - сейчас это практически повсеместная практика.

Около 1882, Рэнсом начал переходить от цемента отца к портландцементу. К этому времени стоимость портландцемента резко упала, так как теперь он производился на месте. В очень близком месте: один из крупнейших производителей в штате, "Калифорнийская Портландцементная компания", располагалась на Бил-стрит, всего в нескольких кварталах от бизнеса Рэнсома. Тем не менее, эта цементная компания производила портландцемент уже за несколько лет до того, как Рэнсом начал использовать портландцемент, так почему же он так долго тянул? Хотя Рэнсом не посветил нас в детали, вероятно, это произошло потому, что формула его отца плохо работала с металлической арматурой, так как хлорид кальция также ускоряет коррозию железа. И это не сработало бы, так как одним из многих вкладов Эрнеста Рэнсома в бетонную промышленность было изобретение современного арматурного стержня: "арматуры".

Даже к 1880-м годам железобетонные здания были исключительно редкими, да и в немногих отдельных случаях армирования использовалась железная сетка или полосы. Последние, часто называемые "бочками", изготавливались миллионами метров каждый год для обвязки бесчисленных деревянных бочек, которые, в совою очередь, использовались для транспортировки и хранения всего, от гвоздей до вина. Короче говоря, железные обручи бочек использовались потому, что они были дешевыми и легкодоступными. Рэнсом чувствовал, что нужно что-то получше, ибо тонкие обручи от бочки легко гнулись под нагрузкой, а их плоские поверхности едва ли были идеальны для сцепления с бетоном. Он начал экспериментировать с квадратными прутьями толщиной в два дюйма, без сомнения, полученными от расположенного неподалеку металлургического завода компании Pacific Rolling Mill Company,  которая производила железный прут и кабели.

В течение этого времени в большинстве крупных городов Калифорнии меняли деревянные тротуары на более прочные, сделанные из камня или бетона. В начале большую их часть заменили сами владельцы домов или бизнесов, перед которыми эти тротуары проходили. В 1883 году армированные тротуарные панели начали получать всё большее распространение, и известный архитектор Джордж У. Перси из фирмы Перси и Гамильтон пришёл к Рэнсому, чтобы тот помог ему при монтаже тротуара, с использованием таких  панелей перед зданием Массонов, которое он строил в Стоктоне, в 128 километрах к востоку от Сан-Франциско. Именно во время этого строительства Рэнсом начал закручивать железные прутья, чтобы создать лучшее сцепление с бетоном со всех сторон прута и по всей его длине. Чтобы скрутить стержень, он прикреплял его каким-то образом к своей паровой бетономешалке (детали дошли до нас не полностью), которую он затем включал на несколько минут. Он обнаружил, что это "холодное скручивание" стержня также придает ему дополнительную прочность на растяжение. В 1884, он запатентовал использование "системы Рэнсома" в бетонных изделиях, при которой для армирования используются скрученные металлические пруты. Эта система будет широко использоваться в железобетонном строительстве в течение следующих тридцати лет, и ее можно найти в развалинах многих старых бетонных зданий, относящихся к этому периоду.

Рэнсом показал Перси превосходство своей системы, приложив большие нагрузки к бетонной балке сделанной из бетона и армированной арматурными стержнями. Перси давно был заинтригован потенциалом железобетонного строительства, особенно методом, используемым его другом Питером Джексоном. Джексон, вдохновленный работами Таддеуса, разработал метод армирования, при котором использовал параллельные длинные тонкие железные тросы, которые удерживались на месте небольшими стяжными балками. Последние представляли собой просто обручи от бочки с просверленными в них отверстиями для кабелей. Перси чувствовал что связующие балки были возможным слабым местом которые подвергались большим срезающим усилиям под действием нагрузки. С другой стороны, система Рэнсома, использующая толстую арматуру, была намного проще и явно лучше. Рэнсом убедил Перси, что его железобетон может быть использован не только для изготовления тротуаров, но и полов, стен, потолков и почти всего, что делается из дерева, камня или железа. Перси стал приверженцем армированного бетона, хотя первоначально использовал его только при возведении пола и потолка. Это был серьезный прорыв для Рэнсома, и двое мужчин скоро будут совместно работать в нескольких других проектах.

Тем не менее, это будет тяжелый путь, как писал Рэнсом в книге, опубликованной двадцать восемь лет спустя:

"Введение скрученного прута в строительство было нелегким делом, и когда мое новое изобретение было представлено техническому обществу Калифорнии, надо мной просто посмеялись, а единодушное мнение заключалось в том, что я просто испортил железо. Один джентльмен любезно предположил, что если я не буду так сильно скручивать металлический пруток, то смогу не так сильно его испортить....

И все это обсуждение привело к всесторонним испытаниям, а когда профессора обнаружили, что мои образцы лучше держат нагрузку, чем образцы армированные нескрученным прутом, один зашел настолько далеко, что предположил, что я подделал свои образцы. Это привело меня к тому, что я скручивал только каждый второй испытываемый стержень, и, наконец, была признано превосходство прочности холодно-скрученного железа, а в свое время, когда сталь стала использоваться повсеместно, еще лучшие результаты были получены с холодно-скрученной сталью."

Организация, о которой писал Рэнсом, была Техническим Обществом Тихоокеанского побережья, одним из основателей которого был Джордж Перси. Перси, без сомнения, поощрял Рэнсома игнорировать подобные критические замечания и помогал ему организовывать тестирование, результаты которого, в конце концов, убедили бы членов общества в превосходстве его системы армирования над конкурирующими методами.

Первым крупным проектом Рэнсома, в котором его система армирования была использована на всю катушку, был "огнестойкий" склад для Арктической нефтяной компании в Сан-Франциско (1884). Он был построен взамен старого деревянного каркасного здания. Это было первое крупное коммерческое сооружение, построенное из железобетона, которое помогло снять сомнения в жизнеспособности материала при возведении ответственных зданий. За ним последовали еще одно сооружение. Это был небольшой мост через озеро Альворд (начатый в 1886 году и законченный в 1887 году) в городском парке Золотые Ворота. Хотя он обычно упоминается как первый железобетонный мост, на самом деле это арочный пешеходный туннель под главной магистралью парка, проездом Кезаря, теперь проездом доктора Мартина Лютера Кинга. (Первый настоящий железобетонный мост был построен в 1894 году французским пионером бетона Франсуа Хенебикьё в Виггене, Швейцария). Тем не менее, мост через озеро Альворд является старейшей в мире сохранившейся железобетонной конструкцией с использованием современной арматуры и назван американским обществом инженеров-строителей достопримечательностью  гражданского строительства. Рэнсом получил заказ на эти два проекта до того, как начал сотрудничать с Перси. Склад Арктической нефтяной компании, возможно, был его собственного проекта, в то время как дизайн моста через озеро Альворд приписывается Джону Хейсу Макларену, садоводу и создателю парка Золотые Ворота.

Тремя проектами, над которыми совместно работали Рэнсом и Перси, были здание винодельни "Bourn and Wise" на острове Св.Елены (1888), выставочный зал  и офисы Калифорнийской академии наук в Сан-Франциско (1889) и обсерватория Суини в парке Золотые Ворота (1891). Все они были спроектированы Перси, а Рэнсом выполнял бетонные строительные работы. Для первых двух, Перси нанял Рэнсома, только для строительства железобетонных полов, используемых в обоих зданиях. Третья конструкция была более амбициозной в плане использования железобетона: знаменитая обсерватория Суини, построенная на Клубничном Холме в парке Золотые Ворота. Обсерватория была красивой конструкцией, выполненной полностью из железобетона, первый такой проект спланированный Перси, который ранее использовал его в основном для возведения пола и потолка. Обсерватория, больше смотровая площадка, чем астрономическая обсерватория, была построена на деньги, пожертвованные эксцентричным миллионером из Сан-Франциско Томасом Суини. Пешеходов или запряженные лошадьми экипажи вела к ней извилистая гравийная дорожка проходящая через великолепный зубчатый вход во двор размером сто на семьдесят пять футов, выглядевший как подкова. По бокам портала находились две башни со спиральными лестницами, ведущими на смотровую площадку. С платформы можно было осмотреть большую часть парка, а на западе - разбивающиеся о берег волны Тихого океана. Перед воротами был бассейн, выглядевший как зеркало. Ворота обсерватории, отраженные бассейном внизу, были очень популярной темой для художников и фотографов. Хотя обсерватория была построена из железобетона, она напоминала каменную кладку из песчаника. Для того чтобы увеличить подобие, бетон был слегка подкрашен красным тоном (вероятно путем добавление железной окалины в смесь). Обсерватория стала настолько популярной, что в следующем году был добавлен второй этаж, в котором были большие стеклянные окна, чтобы защитить посетителей от случайных сильных ветров, дующих с Тихого океана. Обсерватория Суини нашла своё отражение на многих открытках и в путеводителях по городу.

Еще одно этапом сотрудничества между двумя строителями было строительство общежития для девочек (1891) в Стэнфордском университете недалеко от Пало-Альто в  Калифорнии. Поскольку общежитие нужно было построить быстро, Перси предложил построить его из железобетона. Предложение было принято. Рэнсом приступил к работе, внимательно следя за чертежами своего друга. Большое общежитие, Робл Холл, было завершено за семь месяцев. Три года спустя, они снова сотрудничали в другом проекте этого  университета: малый художественный музей им Лиланд Стэнфорд (теперь центр визуальных искусств Айрис & B. Джеральда Кантор).

К концу 1880-х годов Рэнсом стал очень популярным человеком, но ему нужен был капитал для финансирования экспансии его строительной компании на всю страну, а также для покрытия затрат на инструменты и на производство смесителя для бетона, который он недавно разработал и запатентовал. В 1889 году он заключил партнерство с Фрэнсисом Марионом Смитом. Смит был очень богатым человеком, который полностью контролировал рынок буры несколькими годами ранее. Это был мудрый шаг со стороны обоих партнёров: Рэнсом мог использовать финансы Смита для создания новой компании, которая станет ведущей бетонной фирмой страны, а также для производства его запатентованных бетоносмесителей, которые, в ближайшее время будут доминировать в отрасли; в то время как Смит, торговая компания которого была отнята у него кредиторами, когда она не смогла выполнять свои финансовые обязательства, все еще сможет умереть состоятельным человеком, во многом благодаря успеху компании Рэнсом и Смит.

Одним из ранних проектов Рансома и Смита, естественно, было строительство здания очистного завода буры в Аламеде в Калифорнии (1893). Это было второе крупное коммерческое сооружение, построенное Рэнсомом в основном из железобетона. Смит поручил Рэнсому построить еще один завод по переработке буры в Байонне в Нью-Джерси (1897). Последний проект получил широкую огласку в отраслевой прессе и часто использовалось как доказательство того, что железобетон может решить практически любую строительную задачу.

В течение нескольких следующих лет использование железобетона в строительстве неуклонно росло. Перечисление всех многочисленных построек, выполненных Рэнсомом и Смитом, выходит за рамки этой книги. Тем не менее, одно здание, в котором приенялись запатентованные Рэнсомом методы строительства - бетоносмесители и арматура -  продемонстрировало возможности железобетона больше, чем любая другая конструкция в мире, и открыло новую эру в строительной отрасли это первый в мире железобетонный небоскреб.