The new science of strong materials

Растяжение и сжатие в конструкциях
В течение многих веков инженеры и архитекторы старались по возможности не нагружать материал растяжением
.
И это
делалось не столько потому
,
что не было достаточно прочных на разрыв материалов
(
древесина
,
например
,
в этом
отношении прекрасный материал
),
сколько из
-
за того
,
что очень трудно сделать достаточно прочное на разрыв
соединение
. (
Большинство из нас интуитивно чувствует
,
что сжатая конструкция безопаснее растянутой
;
например
,
нам
кажется
,
что кирпичная стена безопаснее подвесной канатной дороги
.)
Но когда все
-
таки приходилось соединять детали
,
работающие на растяжение
,
например на кораблях
,
места стыков всегда были наиболее уязвимым местом конструкции
.
Теперь мы научились делать надежные стыки с помощью болтов
,
заклепок
,
клея и сварки
,
и уже нет особых оснований
не доверять таким конструкциям
.
Однако в древности проблема соединений в сжатых конструкциях решалась намного проще
,
чем в растянутых
.
В самом
простом случае это была укладка камней или кирпичей один к другому без применения раствора
,
и такое сооружение не
рушилось
.
Эта работа требует навыка
,
но он не многим сложнее того
,
который приобретают дети
,
складывая картинки из
кубиков
.
Однако с развитием архитектуры росла и высота стен
,
появилась необходимость надежнее связывать кирпичи и
камни между собой
.
Иначе стены с грохотом превращались в груды камня
:
не связанные между собой камни
расползались под весом верхней части кладки
.
До наших дней сохранились великолепные образцы соединений в античных постройках
.
Правда
,
не ясно
,
насколько
необходима была та тщательность
,
с которой выполнены большие каменные блоки этих сооружений
.
Вероятно
,
отчасти
она определялась соображениями престижа
.
Но как бы то ни было
,
многие из древних построек поражают наше
воображение
.
Однако какой высокой и впечатляющей ни была бы стена
,
технически это не очень мудреная конструкция
;
ее создатель
должен был думать лишь о напряжениях
,
действующих в одном направлении
,
по вертикали
.
Правда
,
перекрытия
,
двери
,
окна всегда вносят дополнительные трудности
.
А как только мы начинаем рисовать в своем воображении системы
напряжений в двух и трех направлениях
,
перед нами открываются колоссальные возможности
.
Примером может служить
арка
.
Самая простая арка
(
рис
. 6)
работает на сжатие одновременно в двух направлениях
,
хотя на первый взгляд это
кажется невозможным
.
Кирпичной аркой можно без особых ухищрений перекрыть пролет длиной около
50 
м
(
чаще
встречаются пролеты в
25–50 
м
).
Это намного больше того
,
чего удается добиться с помощью любого простого балочного
перекрытия
.
Арки очень долговечны
,
и до наших дней в отличном состоянии сохранилось много древ неримских арок
,
с
их помощью
,
например
,
перебрасывали водопроводы через овраги
.

---

тр
VIVOS VOCO: 
Дж
. 
Гордон
, «
Почему
мы
не
проваливаемся
сквозь
пол
» -