Читать онлайн «Конструкции, или почему не ломаются вещи». Страница 39

О позвоночнике и скелете

Позвоночник людей и животных состоит из набора позвонков из твердойкостной ткани, по форме напоминающих маленькие барабаны. Между ними имеются"межпозвоночные диски", которые состоят из сравнительно мягкого материала,что позволяет позвонкам получать некоторые ограниченные взаимные смещения.Как правило, позвоночный столб подвергается общему сжатию - как под действиемвеса организма, который на нем держится, так и под действием натяженияразличных мышц и сухожилий.

У молодых людей материал межпозвоночных дисков обладает гибкостью ивязкостью и в случае необходимости может выдерживать значительные растягивающиенапряжения. Поэтому при повреждениях позвоночника под действием растягивающихсил разрушения обычно происходят в костях, а не в дисках. Однако с годами,начиная примерно с двадцати лет, материал дисков постепенно теряет своюгибкость, его прочность на разрыв падает, а достигнув почтенного возраста,наш позвоночник становится очень похож на колонну в храме. Позвонки уподобляютсякаменным барабанам, а диски - соединяющему их непрочному строительномураствору. Хотя диски все еще могут воспринимать небольшие растягивающиенапряжения, таких напряжений следует избегать.

Вот почему людям среднего возраста рекомендуется удерживать линию давленийвозможно ближе к центру позвоночного столба, именно в этом секрет правильногои неправильного способов поднятия тяжестей. Если груз поднимется неправильно,то в соединениях возникают слишком большие растягивающие силы и одно изсоединений может поломаться. Результатом этого будет "соскользнувший диск"или одна из тех разнообразных и довольно таинственных неприятностей, которыемы объединяем под общим названием "люмбаго", прострел, и которые обычнопричиняют сильную боль. Поскольку поведение позвоночника в какой-то степенипохоже на поведение стены или каменной колонны и допустимые ситуации определяются"правилом средней трети", все сказанное о пропорциональном увеличении размеровзданий применимо и к размерам животных. Вообразите, как будут менятьсяразмеры маленького животного. По мере увеличения его параметров толщинапозвонков будет изменяться пропорционально характерному размеру. Однакобольшинство других костей, таких, как ребра и кости конечностей, подвергаютсяглавным образом действию изгибающих нагрузок (подобно перемычкам храма),и эти нагрузки в основном пропорциональны массе животного. Это приводитк тому, что зависимость толщины таких костей от размеров животного должнабыть более сильной, чем просто линейная.

Если мы посмотрим в музее на скелеты нескольких близких видов животныхразного размера, например обезьян, то окажется, что, в то время как размерыпозвонков мелких и средних видов обезьян, горилл и человека в основномпропорциональны росту особей данного вида, толщина и вес костей конечностейи в особенности ребер растут гораздо быстрее, чем размеры животного (рис.81).

Рис. 81. Скелеты гиббона (слева) и гориллы (справа) иллюстрируют действиезакона двух третей: с увеличением размеров животных толщина их ребер и костейконечностей растет быстрее, чем толщина позвоночника.

Природа в этом отношении оказалась мудрее римских архитекторов: с увеличениемразмеров сооружавшихся храмов они отказались от надежного приземистогодорического стиля и стали строить их в витиеватом и великолепном коринфскомстиле с тонкими архитравами, которые часто не выдерживали непропорциональныхнагрузок.

Глава 9

Кое-что о мостах, или святой Бенезе и святой Изамбар

Поразмыслив над этим незатейливым детским стишком, понимаешь, что это -порождение боязливого суеверия. Хотя первые определенные упоминания о немотносятся ко временам не столь и ранним, к XVII в., он несомненно родилсягораздо раньше, и в "Оксфордском сборнике детских стихов" ему посвященонесколько страниц довольно отвратительного текста. По всему миру былраспространен обычай танцев на мосту (on у danse, on у danse, sur le pontd’Avignon- там танцуют, там танцуют на Авиньонском мосту) и жертвоприношений при его закладке. И это не только легенды. Так, однажды в основании моста былобнаружен замурованный скелет ребенка [68].

Возможно, с этим как-то связано появление в Средние века в Европе монашескихорденов строителей мостов - fratres pontifices. В таком ордене состоялсвятой Бенезе, по замыслам которого, как предполагают, был построен Авиньонскиймост. В детстве Бенезе, как и позже Телфорд, был пастушонком, и хочетсядумать, что, став строителем, он обходился без жертвоприношений и от негопошли те танцы и мелодия, под которую французские дети танцуют до сих пор.У французской ветви ордена строителей мостов был монастырь вблизи Парижас очаровательным названием Святой-Жак-с-большим-шагом.

На практике мосты предназначены для того, чтобы тяжелые самодвижущиесяэкипажи преодолевали по ним провалы и расщелины. Это может быть достигнутос помощью различных технических средств, и здесь допустимо большое разнообразиеконструктивных решений.

Метод, избираемый в каждом конкретном случае, зависит не только от физическихи экономических требований, но также от моды и прихоти инженера. Почтикаждый мыслимый способ, которым можно построить мост, был хотя бы однаждыопробован на практике. Естественно предположить, что какой-то один из принциповпостройки, оказавшийся "наилучшим", мог бы стать общепринятым, однако этоне так, и чем дальше, тем больше становится получивших широкое применениеконструктивных схем.

На территориях развитых стран мостов очень много и они очень разнообразны.Вместе взятые, они могли бы образовать интереснейшую экспозицию, нагляднодемонстрирующую различные конструктивные решения. В большинстве другихконструкций их элементы трудно разглядеть, они могут быть скрыты обшивкой,изоляцией, электрическим монтажом, украшениями. Мосты же хороши тем, чтодостаточно взгляда, чтобы понять особенности конструкции и то, как онаработает.

Арочные мосты

Арочные мосты были популярными всегда, и до сих пор различные их формывсе еще остаются в большой моде. Можно построить вполне надежную простуюкаменную арку, расстояние между опорами которой более 60 м. Все возраженияпротив арочной конструкции моста обычно связаны с его стоимостью, высотойарок, величиной нагрузки на опоры или на фундамент.

Если говорить о простых арках в форме полукруга, широко применявшихсяво времена древнего Рима и в Средние века, то в них неукоснительно выполнялосьодно непременное требование: высота арки составляла около половины длиныпролета. Таким образом, пролет в 30 м требовал высоты арки по крайней мерев 15 м. На практике это довольно много, однако не связано с особыми трудностями,если требуется построить мост над расщелиной глубиной более 15 м, посколькув этом случае арка может быть опущена в расщелину так, чтобы ее вершинанаходилась на уровне подходящей к мосту дороги. Но вот если мост нужнопостроить на плоской местности, то он будет либо слишком "горбат", а потомунеудобен и опасен, либо потребует длинных и дорогих наклонных съездов.