Людмил Оксанович - Невидимый конфликт

• Название: Невидимый конфликт
• Автор: Людмил Оксанович
• Издательство: Стройиздат
• Жанр: Научпоп
• Год: 1986

В книге автора из НРБ рассматривается важная инженерно-техническая проблема — защита зданий и сооружений от  различных воздействий. В научно-популярной форме рассказывается об угрозе, которую представляют землетрясения и ураганы, о свойствах материалов и их способностях выдерживать  значительные нагрузки, о деформации железобетонных элементов, о  коэффициенте надежности. Большая часть книги посвящена  строительным формам и принципам их рационального выбора.

Книга предназначена для широкого круга читателей.

---

Итак, архитектор призван в соответствии с некоей эстетической концепцией дать объемно-планировочное решение здания, исходя из его функций, назначения отдельных помещений и связей между ними. Он должен учитывать климатические особенности района, специфику рельефа местности, «звучание» экстерьера и в то же время все основные человеческие потребности и нужды — от потребности в пище, отдыхе и туалете до требования, чтобы от спинки стула до стены было не менее 90 см, поскольку именно такое расстояние позволяет свободно проходить между ними.

Инженер должен «вписать» свою конструкцию в уже созданный облик будущего здания. При этом часто выдвигается обязательное требование скрыть собственно конструкцию: чтобы потолок не обезображивали балки, в углах помещений не выступали колонны, чтобы сами помещения были светлыми и просторными. Эти и подобные им ограничения значительно осложняют труд конструктора. Еще сложнее обстоит дело, когда конструкция демонстрируется в чистом виде (мосты, залы, ангары, промышленные сооружения): помимо прочего в этом случае требуется, чтобы она была носителем и эстетической ценности. Однако это все же не главное. Конструкция должна быть прежде всего спроектирована так, чтобы она надежно воспринимала все возможные нагрузки и воздействия на здание или сооружение и невидимо, скрыто передавала их на естественное основание. Вес людей, машин, оборудования, напор ураганных ветров, возможные землетрясения и еще многие другие реальные или предполагаемые воздействия должны быть своевременно учтены. Дело это зачастую неимоверно трудное и не всегда возможное.

Когда же возникла необходимость в обособлении этих двух самостоятельных строительных специальностей?

Философ ответил бы: «Когда общественно-экономическая структура человеческого общества достигла уровня развития, нуждающегося в сравнительно массовом, быстром, дешевом и надежном строительстве». Психолог уточнил бы: «Когда информация в обширной области строительства превысила оперативную способность нормального человеческого мозга и он вынужден был ограничиться более узкой специализацией». А историк просто добавил бы: «100—150 лет назад».

В конце ХVIII — начале XIX в. в наиболее развитых странах потребности экономики (главным образом промышленности и транспорта) сделали первоочередной задачей создание зданий и сооружений нового типа: мостов с большими пролетами, промышленных зданий значительной площади и объема, таких внушительных сооружений, как резервуары, водонапорные башни, промышленные печи, трубопроводы. Их успешное строительство требовало более глубокого проникновения в тайны неживой природы и особенно более серьезного знакомства с законами механики. А поскольку для одного и того же человека достаточно сложно быть одновременно и компетентным специалистом в области архитектурной эстетики, и экспертом в точных науках, строительная деятельность распалась на два профиля — архитектурный и инженерно-конструкторский. Появились специалисты с различными методами работы и, несмотря на общий объект интереса, даже с различными типами интеллекта. В конечном счете архитектор, коль скоро он оперирует эстетическими категориями, причастен к эмоционально-интуитивному художественному творчеству, тогда как инженер-конструктор является представителем точных наук, а следовательно, должен иметь дело со сложнейшими абстракциями и владеть методом индукции, относящимся к области математики и механики.

Однако еще в начале нашего века стали обнаруживаться катастрофические последствия такой дифференциации. Занимаясь своим конкретным делом, инженер-строитель вынужден был решать такое множество самых разнообразных проблем, что объем необходимых для этого знаний снова стал выходить за рамки неписаных границ одной специальности. В настоящее время инженеров-строителей универсального профиля больше нет — современные условия потребовали дальнейшей внутренней специализации.

Одни из них являются непосредственными исполнителями, под руководством которых здание обретает, как говорится, плоть и кровь. Другие трудятся в лабораториях, создают новые материалы, новую технологию и новые строительные машины. Третьи в тихих кабинетах институтов разрабатывают мощный теоретико-вычислительный аппарат, без которого и сейчас, и особенно в будущем, строительство просто немыслимо. Но самая романтичная работа у четвертых — конструкторов. Именно они, используя «продукцию» лабораторий и институтов и опираясь на мастерство непосредственных исполнителей, совершают в своих мастерских «таинство», известное только посвященным.

Как это происходит? На этот простой вопрос одинаково трудно ответить не только сразу, но и после длительных размышлений.

Мы уже знаем, что основная миссия инженера-конструктора в нашем материальном мире заключается в обеспечении надежности зданий и сооружений, достаточной их устойчивости к воздействию множества естественных и искусственных факторов. Но это лишь половина правды. Другая половина состоит в том, что все это должно быть сделано при минимальном расходе времени, труда, материалов, энергии, короче говоря, при максимальной экономии средств. Ибо нетрудно выстроить одно 20-этажное здание так, чтобы оно не падало, трудно построить много таких зданий. Всякий перерасход материалов, всякая перестраховка или нерациональность, которые допустимы во имя «уникальности», являются пагубными в условиях массового строительства, поскольку могут свести на нет его смысл. Иначе говоря, экономичное, рациональное и всесторонне- обоснованное решение позволяет «скопить» достаточный капитал и вложить его в массовое строительство. И именно конструктору принадлежит здесь ведущая роль — ведь только он может доказать, что при данной степени экономичности конструкция обладает необходимой надежностью, что именно столько требуется данного материала, что именно такими методами следует строить здание, чтобы застраховать творение рук человеческих от различных — реальных или возможных — опасностей.

Однако едва ли массовое строительство является истинным полем деятельности конструктора. Истинное поле деятельности, область проявления таланта конструктора, где он может приложить все свои знания и фантазию — уникальные сооружения. Это, например, мосты, перекрывающие без промежуточных опор пролеты в десятки и сотни метров. Невидимый конфликт между силами гравитации и конструкцией, который в обычном строительстве является не таким острым, здесь достигает своего апогея. Внутренние силы стремятся разорвать связи в конструкции, разрушить материал, из которого она выполнена. И только хороший конструктор может правильно «дозировать» количество, форму и структуру материала, чтобы сооружение в конечном счете вышло победителем из любого столкновения со слепыми силами природы.

Подобные проблемы решаются также при перекрывании больших пространств или площадей. Каждый ангар для самолетов, крытый стадион или зрительный зал по существу являются маленьким триумфом инженерной мысли. Каждая заводская труба, каждая водонапорная или телевизионная башня — это убедительная победа технического гения человека над силами природы.

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.