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.
Например, кровля из марсельской черепицы на одноэтажном одноквартирном доме по существу оказывается внушительным 15-тонным грузом, покоящимся на стенах. Человек, живущий на первом этаже семиэтажного здания, едва ли подозревает, что спит под потенциальным прессом в несколько тысяч тонн. Едва ли он подозревает также и о естественном стремлении этой тяжести двинуться вниз по наиболее прямому пути — вертикали, которое в переводе на обычный язык означает обрушение, катастрофу. Только рациональная и целесообразная конструкция здания сдерживает это катастрофическое движение вниз, и подобная борьба конструкции с нагрузками продолжается без устали дни, годы, а иногда и века. Вполне можно сказать, что конструкция — балки, колонны, фундаменты — это единая денно и нощно напряженная мышца, которая должна быть неутомимой. Ибо нетрудно себе представить, что случится, если эта мышца, удерживающая тысячи тонн над нашей головой, устанет и расслабится.