Невидимый конфликт - [4]
Мы до некоторой степени смогли ответить на вопросы, почему необходим специальный инженерный профиль в строительстве и когда возникла необходимость в таких специалистах, а на вопрос, как эти специалисты обеспечивают надежность зданий и сооружений, вы сможете ответить сами, после того как прочтете эту книгу.
«ТЫСЯЧИ ТОНН НАД НАШИМИ ГОЛОВАМИ…»
КОНФЛИКТ БЕЗ СВИДЕТЕЛЕЙ
В середине 60-х годов газеты сообщили, что в Анкаре (Турция) обрушилась трибуна городского стадиона, переполненная зрителями. В 1972 г. такая же участь постигла другую трибуну, только на этот раз в Саламанке (Северная Испания). Во время сильного ветра 15-метровый козырек не выдержал дополнительной нагрузки и рухнул сверху на места для зрителей, которые, к счастью, были пустыми. В это же время тоже в Испании, в одном из старых кварталов Барселоны, неожиданно рухнуло старое четырехэтажное здание. Подобное тотальное разрушение здания от крыши до основания может произойти по исключительным причинам, но ничего особенного в этот день и час в данном районе не было. Погибли 52 человека, а несколько десятков были ранены.
Стихийные бедствия и различные аварийные ситуации возникают редко, в некоторых счастливых случаях их может не быть в течение всего периода эксплуатации здания или сооружения. Подобная безмятежная биография далеко не означает, что конструкция отдыхает. Напротив, ежедневно, ежечасно, в течение всей своей жизни она подвергается «дежурным» нагрузкам, которые являются для нее неизбежными.
Например, кровля из марсельской черепицы на одноэтажном одноквартирном доме по существу оказывается внушительным 15-тонным грузом, покоящимся на стенах. Человек, живущий на первом этаже семиэтажного здания, едва ли подозревает, что спит под потенциальным прессом в несколько тысяч тонн. Едва ли он подозревает также и о естественном стремлении этой тяжести двинуться вниз по наиболее прямому пути — вертикали, которое в переводе на обычный язык означает обрушение, катастрофу. Только рациональная и целесообразная конструкция здания сдерживает это катастрофическое движение вниз, и подобная борьба конструкции с нагрузками продолжается без устали дни, годы, а иногда и века. Вполне можно сказать, что конструкция — балки, колонны, фундаменты — это единая денно и нощно напряженная мышца, которая должна быть неутомимой. Ибо нетрудно себе представить, что случится, если эта мышца, удерживающая тысячи тонн над нашей головой, устанет и расслабится.
Разумеется, мышца-конструкция чаще всего не является максимально напряженной. И это логично, так как она должна беречь силы для экстренных, особенно тяжелых состояний. При нормальных эксплуатационных условиях основной воздействующей силой оказывается масса самой конструкции, внутренних перегородок, покрытий пола, оборудования и находящихся в здании людей. Напряжения в этом случае значительно ниже предельных прочностных возможностей материала. Своеобразными приливами и отливами напряжений в отдельных своих элементах несущая система реагирует на усиление и ослабление нагрузок. В определенный момент, когда по неизвестной причине все помещения здания целиком заполняются людьми, (гипотетическое обстоятельство, которое проектировщик все же должен принимать во внимание), напряжения резко возрастают. Снег, ветер, дождь, лед — вот все те нагрузки, которые в это время могут перегрузить и без того сильно напряженную мышцу конструкции.
Но вот в некий день, час и минуту возникает экстремальная ситуация, обстоятельства складываются самым неблагоприятным образом и напряжения достигают максимальной величины. В этот момент мышца напряжена до крайности, материал работает на пределе своих возможностей. Сумел ли конструктор предусмотреть столь тяжелую, но все же достаточно реальную ситуацию, которая может оказаться критической для данного элемента или узла несущей системы? Он должен был... Он должен предвидеть все.
Итак, нагрузки. Стены, мебель, люди, снег, ветры, землетрясения — все это в крайних обстоятельствах является нагрузкой. В сущности, этот список должен быть значительно длиннее. Может быть, это звучит странно, но нагрузкой могут быть и солнечные лучи, и птичьи стаи. С этой необычной точки зрения все вещественное утрачивает свой материальный облик и функциональный смысл и превращается в тысячи и тысячи тонн, которые конструкция здания или сооружения должна принять на себя и передать на основание. Это почти абсурдная, но необходимая трансформация известного и обычного в нечто столь же известное, но абстрактное — нагрузку.
Но важно одно — нагрузки агрессивны по своей природе. Они коварно изыскивают малейшее упущение, малейшее несовершенство в конструкции, чтобы тотчас же обнаружить свою разрушительную силу. Об этом свидетельствуют тысячи примеров аварий и катастроф, происходивших в недалеком прошлом и происходящих в наши дни. Разумеется, тщательный анализ позволяет выявить причины подобных трагических событий: чаще всего это погрешность проекта, некачественное исполнение, нарушение условий эксплуатации или стихийное бедствие. Однако во всех случаях в основе лежат нагрузки. Предусмотренные или непредусмотренные, ощутимые или нет, но именно они становятся причиной всякой аварии в строительстве. Поэтому специалист должен предвидеть не только все возможные воздействия на будущее здание или сооружение, но и все возможные неблагоприятные комбинации отдельных воздействий. И не просто предвидеть, а дать им как можно более точную количественную оценку.
