Кирпичные здания

Что происходит с деталями под действием нагрузки? Это зависит от того, каким образом приложена нагрузка.

Допустим, над строительной площадкой возвышается подъемный кран. Несколько тонн груза может он поднять за один прием на пятый или даже десятый этаж. Сейчас он поднимает бетонную плиту. Слегка покачиваясь, она плывет в воздухе. Что происходит в тросе крана? Тяжелая плита стремится растянуть его, строители говорят: трос работает на растяжение.

Но вот плита наверху; уложенная на предназначенное для нее место, она опирается на колонну. Ее вес давит на колонну, стремится сжать ее. Это значит, что колонна работает на сжатие.

Вы подходите к заводу. Высоко в небо поднимается громадная кирпичная труба. Нижние ряды кирпича в ней придавливаются сверху тяжестью верхних частей трубы. Кирпич в трубе сжат - работает на сжатие.

Ясно, что нагрузка на слой кирпича тем больше, чем ниже расположены эти слои. Поэтому трубе придают коническую форму: внизу ее стенки толще, чем наверху.

Стены нижних этажей многоэтажного здания сжаты тяжестью верхней части стен. Поэтому стены высоких зданий делаются книзу все более и более толстыми, так же как у фабричной трубы.

Кирпичные здания выше восьми-десяти этажей не строят, так как кирпич недостаточно прочен, чтобы выдержать такую большую нагрузку. Более высокие здания строят с железобетонным каркасом, на который опираются стены и перекрытия.

Итак, стены работают на сжатие, валы машин - на кручение, заклепки - на срез и смятие, висячие мосты - на растяжение, подпорные стенки - на опрокидывание, балки, полы, стропила, кровля, консоли - на изгиб. Изгиб - очень сложное явление: в нем сочетается и растяжение и сжатие. Деталь или часть конструкции, например железобетонные плиты, образующие основу потолочных перекрытий зданий, в один и тот же момент рискуют быть и раздавленными и разорванными. На первый взгляд это кажется невозможным, как не может быть тело в одно и то же время заморожено и раскалено, находиться в вакууме и под давлением в сотни атмосфер. Но сжатие и разрыв только кажутся несовместимыми.

Многие из вас, наверное, делали луки. Вспомните, что происходило с гибким прутом, когда, взяв прут за концы, вы начинали его сгибать. Чем круче становилась дуга, тем сильнее растягивалась кора на внешней стороне прута и тем сильнее морщилась она на внутренней его стороне. Если вы перегибали прут и он ломался, то на внутренней стороне дуги не только кора, но и древесина оказывались смятыми . в гармошку, а с другой стороны древесные ткани были разорваны, как будто прут растягивали в разные стороны.

Возьмите дощечку. Положите ее на два стула концами и сломайте, наступив ногой на середину дощечки. На стороне дощечки, обращенной к полу, вы увидите разрывы: острые концы щепок будут торчать, как кости из раны при открытом переломе. А на противоположной стороне древесина сомнется, как будто ее сжимали в тисках.

Значит, при изгибании деревянных деталей - а мы можем считать в наших простых опытах прут и дощечку моделью деревянных строительных деталей - на одной их стороне возникают усилия сжатия, а на другой - растяжения. Так же обстоит дело и с деталями, сделанными из железа, бетона или железобетона. Работая на изгиб, они в одно и то же время и растягиваются и сдавливаются.

Представим себе, что мы испытываем прочность бетонной плиты. Укрепив ее концы на прочных подставках, мы помещаем на середину плиты гирю весом в 100 килограммов. Это значит, что сто килограммовая тяжесть стремится один слой бетонной плиты разорвать, а другой ее слой раздавить. При раздавливании плиты мельчайшие частицы бетона сближаются, сдавливают, сплющивают друг друга. На это тратится очень большая работа. Бетон упорно сопротивляется сжатию.