Грубо говоря, строители-конструкторы с глубокой древности до наших дней стремились, с одной стороны, перекрыть без промежуточных опор как можно большее расстояние (или, как сказали бы специалисты, пролет), а с другой стороны, достичь как можно большей высоты зданий и сооружений. Эти два стремления обусловлены вовсе не соображениями установить своеобразный рекорд или выразить таким способом уникальность строящегося объекта, как может показаться на первый взгляд. Они отражают требования целесообразности, функциональности и экономии материалов или земельных участков, а в конечном счете — экономии средств.
Воспользуемся примером промышленного строительства. Многие виды производств и технологических процессов нуждаются в обширных площадях, свободных от каких бы то ни было колонн, на которые опиралась бы конструкция перекрытия. Это необходимо для свободного развертывания технологических линий, для нормальной работы машин, механизмов и отдельных производственных узлов. В связи с этим конструкции перекрытий должны иметь пролеты длиной от 9—12 до 24, 36 м и более, а пространство, ограниченное четырьмя соседними колоннами, должно обеспечивать свободную площадь порядка 500 и даже 1000 м2. Примерно такова площадь десяти больших квартир… с той лишь разницей, что квартиры предельно насыщены перегородками, ограждающими наружными стенами, несущими железобетонными стенами, а часто и колоннами.
Подобные, хотя и не такие острые, конструктивные проблемы возникают и при возведении некоторых общественных зданий — магазинов, университетов, больниц, административных и научных учреждений, где современные эксплуатационные концепции предполагают наличие свободных пространств размерами приблизительно 8x8, 10x10 или 12x12 м. Но, без сомнения, наиболее остро эти проблемы встают при строительстве таких специальных зданий и сооружений, как ангары, выставочные и зрительные залы, крытые стадионы. В этих сооружениях, по вполне понятным соображениям, крайне нежелательны, а часто и вообще должны быть исключены какие бы то ни было промежуточные опоры, хотя бы даже в виде стройных колонн. В этих случаях огромное свободное пространство должна перекрывать специальная несущая конструкция, которая в течение всего срока эксплуатации будет находиться в состоянии острого, хотя и невидимого конфликта с силами внешнего воздействия, и ни на одно мгновение нагрузки не должны взять над нею верх…
Это, без сомнения, наиболее яркая область инженерного творчества, и те, кто «расписывается» под подобным проектом, всегда принадлежат к технической элите своего времени. Но, так же как и в искусстве, элита в технике малочисленна. Путь к вершинам конструкторского искусства не гладок; от «кандидата в знаменитости» требуется много таланта, трудолюбия и самоотдачи. Но, в отличие от искусства, здесь требуется и мужество. Если гениальный музыкант рискует лишь разочаровать публику, то гениальный конструктор при подобных обстоятельствах рискует быть физически уничтоженным. При таком положении вещей хороший инженер-конструктор должен быть достаточно смел духом, чтобы взять на себя большую моральную и материальную ответственность, с которой связано его творчество.
Самые большие пролеты делаются у мостов. Стремление к большей величине пролетов здесь продиктовано не функциональными соображениями, поскольку водителю транспортного средства все равно, на скольких опорах покоится полотно моста, по которому он едет. Ведущими в данном случае оказываются технические, технологические, а также экономические требования. Например, трехкилометровый пролив невозможно преодолеть сразу, одним пролетом. Даже если он достаточно глубок и устройство промежуточных опор является очень сложным делом, данный случай выйдет за пределы нынешних технических возможностей человека и, несмотря ни на что, промежуточные опоры будут возведены. Но для глубоких проливов и ущелий меньшей ширины предпочтительно преодолевать препятствие «на одном дыхании» — с помощью однопролетной несущей конструкции и двух береговых устоев. В этом случае сооружению заведомо предстоит многие десятки лет бороться с гравитацией самым головокружительным образом.
Если считать наибольшую величину пролета своеобразным показателем технических возможностей данного времени и галопом промчаться по последнему тысячелетию, можно заметить устойчивую тенденцию, представленную ниже на ряде примеров.
437 г. до н. э. Построен Акрополь. Каменные архитравы по его фасаду преодолевают 6-метровые расстояния между опорами.