Карандаш прогибает мост
Кёльн. Северинский мост
Конструкции — так называются главные части сооружения.
Конструкции есть и в жилом доме, и в обычной школе, стадионе или любом другом здании.
Конструкции — это и мосты, и башни, и мачты электропередач.
Древние греки строили свои храмы, колоннады, палестры — школы физкультуры—из отдельных кусков камня, большей частью мрамора, соединяя эти камни «насухо» металлическими штырями. Главные части Парфенона—это столбы-колонны, поверх которых лежали балки. Греки придумали стоечно-балочную конструкцию. Она была основой их сооружений.
Римляне «склеивали» куски камня и, смешивая щебенку с раствором извести, получили бетон. Новый строительный материал позволил им создать арку, свод и купол. Конструкции эти строились из камней клинообразной формы.
Арку, например, сооружали так: клиновидные камни клали одновременно с двух сторон, по дуге, острием книзу. Прижатые друг к другу камни благодаря такой кладке не могли опуститься вниз.
Когда строители доходили до середины арки, последний «камень-замок» запирал всю конструкцию: инженеры говорят, что камень в арке «работает на сжатие».
Несколько смежных арок создают свод — дугообразное перекрытие, которое соединяет стены.
Такие своды были сооружены в Колизее; их называют «полуциркульными», ведь верхняя часть свода — полуокружность.
Арки бывают пологие и крутые. Чем выше, «круче» арка, тем меньше она давит на опоры, которые называются «пятами». Когда у крутой арки верхушка остроугольная, арка называется «стрельчатой». Римляне умели также сооружать купола.
Купол — это пустотелое полушарие, лежит он на стенах и не требует никаких дополнительных опор: ни колонн, ни внутренних столбов.
Купол работает по тем же законам, что и арка, то есть «на сжатие». Тяжесть его веса уравновешивается сопротивлением камней в самой кладке. Скорлупа яйца — тот же купол. Раздавить яйцо между ладонями, напирая снаружи на его овал, совсем нелегко!
Основа конструкции древнегреческих зданий — балка из камня была коротенькой и высокой. Почему? Потому что камень, хорошо работая на сжатие, плохо выдерживает изгиб. От изгиба камень быстро лопается.
…Летом прошел сильный дождь. Через лужу перебросили доску. Проходя по ней, мы чувствуем, как под тяжестью тела доска прогибается. Но только мы сойдем с доски, она сама выпрямляется.
Вы скажете: что же тут особенного? А вот что. Под нагрузкой прогибаются и доски, и бревна, и мосты. Но стоит тяжесть убрать, как прогиб исчезнет. Это важное свойство всех материалов называется упругостью.
Вам может показаться странным, но это факт: маленький котенок, ступивший на бревно, прогибает его своим весом. Больше того, карандаш, положенный на мост, прогибает всю конструкцию.
Правда, этот прогиб ничтожно мал, обнаружить его могут лишь специальные приборы. Но раз появилась нагрузка, значит, есть и прогиб.
Существует наука — «сопротивление материалов», она позволяет инженеру-конструктору вычислить, на сколько миллиметров или микрон прогнется мост или балка под нагрузкой.
Умение рассчитывать и конструировать позволяет возводить мосты с пролетом в тысячу метров.
И опираются они всего на две или даже одну точку!