Как материал для основания грунт по качеству сильно уступает строительным материалам, и, следовательно, возможности его весьма ограничены. Его поведение трудно предсказать количественно (а иногда и качественно) неожиданности в его поведении, не будучи правилом, не являются и исключением. Он — природная данность, созданная вне нашего контроля и без консультации с нами по тем вопросам, которые нас интересовали бы, а также в то время, когда нас еще не было. Мы вынуждены принимать все его недостатки, странности и капризы.
Основная задача при проектировании — сведение к минимуму оседания грунта под фундаментами, поскольку благодаря этому уменьшаются дополнительные нагрузки (и перегрузки!) конструкций, которые и без того должны воспринимать целый ряд постоянных и временных нагрузок. Оседание грунта, даже если оно и не вызовет катастрофы, может привести к образованию трещин в кирпичной кладке, к локальным повреждениям и вообще к отклонениям от нормального состояния сооружения. Это — паразитическая нагрузка, влияние которой должно быть тщательно проанализировано.
Трудно за один раз исчерпать длинный список всевозможных нагрузок. Чрезвычайно многообразны формы воздействия природы и самого человека на здания и сооружения. Оказывается, что не бывает важных и неважных нагрузок, что все они в разное время и при разных обстоятельствах могут иметь решающее значение. Каждая из них может оказаться «каплей, переполнившей чашу», и … случится непоправимое.
Теперь несколько слов о так называемых особых нагрузках.
В конце лыжного сезона 1975/76 г. 10 марта телеграфные агентства разнесли по всему миру весть о гигантской катастрофе в итальянских Альпах. При нормальных атмосферных условиях на высоте 150 м в области Мазодель-Тета разорвался несущий канат большой канатной дороги. Вагон с 43 пассажирами упал на землю и был раздавлен обрушившимся на него несущим устройством, весящим около 4 т. Экспертная комиссия сообщила о сильном искривлении стальных несущих опор в районе разрыва. Было это причиной или следствием?
Если мы будем считать, что деформация опор является следствием разрыва каната, то речь идет о негативном проявлении одной из наиболее опасных особых нагрузок. Разрыв несущего или тягового троса на канатной дороге — это аварийная (особая) ситуация. Чаще всего такие случаи связаны с человеческими жертвами, но если отвлечься от эмоциональной стороны происшествия и оценить его хладнокровно, станет ясно, что погибшее утрачено безвозвратно, а то, что можно сохранить, должно быть спасено. В нашем примере это несущие опоры, а также начальная, конечная и, возможно, промежуточные станции. Их конструкция любой ценой должна остаться неповрежденной. Поскольку стоимость одного каната не слишком велика, его замена не так уж сложна. Сложно было бы заново строить основные сооружения канатной дороги. Поэтому их конструкция должна быть рассчитана таким образом, чтобы в случае необходимости она могла выдержать подобную аварию.
Приблизительно так же обстоит дело и с надшахтными копрами, служащими для извлечения полезных ископаемых из земных недр. Они представляют собой сооружения с клетью подъемника, несущим канатом и подъемным устройством на поверхности. Очевидно, что разрыв подъемного каната — это значительная аварийная нагрузка для конструкции копра, которая в этом случае должна выстоять без повреждений.
Особыми нагрузками являются вакуум, который может возникнуть в трубопроводах или при опорожнении силосов, короткое замыкание в мощных электрических машинах и агрегатах, взрывная волна. В конечном счете особыми нагрузками можно назвать все силовые воздействия, которые возникают в ненормальных, аварийных ситуациях, если только последние не совсем уж невероятные. Конструктор должен обладать большими знаниями, опытом и предусмотрительностью, чтобы ясно представить себе, что может ожидать его творение в течение всего периода эксплуатации, и своевременно оградить его от грозных капризов природы и невольного человеческого вмешательства. Но поскольку это не всегда возможно, раздел «непредвиденные причины» в мировой антологии строительных аварий и катастроф будет пополняться.
САМОЕ СТРАШНОЕ БЕДСТВИЕ
Нам всем известно, каким огромным бедствием является землетрясение. Человеческие жертвы и материальный ущерб при землетресении можно сравнить лишь с ужасами войны.