Техника - молодёжи 1956-01-02, страница 29
Одно время ученый часто посещал Венецианский арсенал, наблюдая там за различными работами, в том числе и за постройкой военных судов — галер. Галеры строились на суше, на системе подпорок. Когда оказалось необходимым делать суда больших размеров, чем прежде, размеры той же системы подпорок пропорционально увеличили. Каково же было удивление строителей, когда новые, казалось бы, более мощные подпорки не выдержали веса галер! Галилея заинтересовал этот случай. Ученый понял, что простое увеличение размеров тел не повышает в той же мере их прочности. Он начал глубоко изучать поведение построек и работу машин, ставить большое количество опытов, собирать все больше и больше данных • ОТ УСЫПАЛЬНИЦЫ ФАРАОНОВ ДО КОРАБЛЯ АРХИМЕДА. • ДРЕВНИЕ СТРОИТЕЛИ БЫЛИ НЕ В ЛАДАХ С ЭКОНОМИЕЙ. • ГАЛИЛЕЙ В ВЕНЕЦИАНСКОМ АРСЕНАЛЕ. • КОГДА ФОРМА ОПРЕДЕЛЯЕТ ПРОЧНОСТЬ. • СБОРНЫЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОН ОТВЕЧАЕТ ТРЕБОВАНИЯМ ВРЕМЕНИ. • ЗА НОВЫЕ ПРОФИЛИ ПРОКАТА. Рис. А. КАТКОВСКОГО о прочности материалов. И постепенно оторванные друг от друга, не обоснованные на первый взгляд правила и рецепты старых мастеров начали связываться друг с другом, приобретать логичные основания. Многовековую мудрость оказалось возможным выразить в четких и простых законах. Теоретические основы новой науки Галилей изложил в книге «Беседы о двух новых науках», вышедшей в свет в 1638 году, хотя некоторые идеи о прочности материалов он высказывал своим ученикам в самом начале XVII века. Необходимо упомянуть, что некоторые совершенно правильные идеи о прочности материалов высказывал за столетие до Галилея художник и инженер Леонардо да Винчи. Однако идеи Леонардо да Винчи не повлияли на дальнейшее развитие науки и практики и затерялись в рукописях. После Галилея строительная механика развивалась стремительно и непрерывно. Она стала могучим оружием инженеров, давая возможность многое предвидеть, заранее определять нужные размеры частей, прослеживать работу будущей конструкции. Урони невольных экспериментов Во второй половине XIX века, когда в больших масштабах начали строить сооружения и машины, творчество инженера во многом уже основывалось на точном знании, на теории. Но наука того времени имела немало «белых мест», теория освещала не все стороны инженерного дела, не всегда давала возможность правильно рассчитать необходимую прочность сооружения. И жизнь продолжала свою суровую учебу. В декабре 1879 года во время шторма рухнули 13 пролетов моста через реку Тэй в Шотландии вместе с проходившим в это время пассажирским поездом. Эта трагическая катастрофа послужила уроком для инженеров всех стран. Она научила их с высочайшим вни манием относиться к давлению ветра, которое до этого считали слишком незначительным, чтобы как-нибудь повредить многотонным фермам. Для тех, кто плохо выучил этот первый урок* природа не поскупилась на второй: в августе 1904 года шторм разрушил шоссейный мост в городе Сент-Пол (США). Но особенно много хлопот причиняла строителям потеря устойчивости. Чтобы понять, о чем идет речь, проделаем простой опыт. Возьмем обыкновенную школьную линейку и, поставив ее вертикально на стол, будем ладонью давить на верхний конец Все сильнее сжимая линейку, мы сначала будем чувствовать увеличивающееся давление на ладонь: материал линейки стойко сопротивляется. Но затем наступает момент, когда линейка внезапно изгибается в сторону, и вы почувствуете резкое уменьшение сопротивления. Теперь уже достаточно совсем незначительного усилия, чтобы изогнуть еще больше и даже сломать линейку. Хотя прочность линейки не нарушена, она потеряла свое первоначальное свойство сопротивляться сжатию. Это явление и называют потерей устойчивости. Ясно, что если какой-нибудь стержень в мостовой ферме будет сжат так, что потеряет устойчивость, как наша линейка, крушение неминуемо. И сколько убытков, сколько ненужных: несчастий повлекло за собой неумение инженеров того времени найти критическую силу сжатия, при которой наступает потеря устойчивости! В декабре 1876 года у города Аштабьюла в Англии разрушился мост под пассажирским экспрессом. В мае 1891 года аналогичное крушение произошло в Швейцарии у деревни Менхенштейн. В марте 1904 года полностью развалилось строящееся здание отеля Дарлингтон в Нью-Йорке. В августе 1907 года во время сборки обрушился огромный мост через реку Св. Лаврентия у города Квебека в США. Большое количество катастроф из-за потери устойчивости заставило ученых и инженеров усиленно искать способы определения критической силы, при которой происходит потеря устойчивости. Такие способы были найдены. Но досаднее всего было то, что теория устойчивости, как оказалось, уже давно существовала. Ее дал еще в XVIII веке действительный член Петербургской Академии наук знаменитый математик Леонард Эйлер. К сожалению, Эйлер был только теоретиком, а инженеры того времени, применяя его теорию не там, где следовало, и получив неблагоприятные результаты, поспешно объявили ее «неверной» и предали забвению. Теперь же, когда в поисках прочности ученые вспомнили теорию Эйлера и проверили ее результаты, они ощутили всю непоправимость поспешной ошибки своих предшественников. Теория Эйлера оказалась верной, только применять ее нужно было в определенных границах. Теория Эйлера была не единственным достижением в борьбе с потерей устойчивости. Русский профессор' Ф. С. Ясинский дал способ определения критической силы в тех случаях, когда теория Эйлера не может быть применена. Непосредственным толчком для его работы послужило крушение моста через реку Ковду в России. В наших примерах чаще всего упоминаются разрушения мостов. Это потому, что мосты являлись наиболее сложными сооружениями, и несовершенство расчетов и технических приемов в первую очередь сказывалось на тяж ел ее на 55% ВОТ ПРАВИЛЬНАЯ ДОРОГА 4* больше на/£% Интересно проверить утверждение Галнлея о том, что трубчатое сечение в конструкциях использовать рациональней. чем сплошное. К метровому отрезку трубы и такому же куску сплошного стержня, заделанным одним концом в стену, нужно подвесить по чаше весов и нагрузить их гирями. Сплошной стержень выдержит всего на 12о/л больший груз, зато он сам тяжелее трубы на 35о/п. 27 |
