Главная / Новости / Конструкции в условиях сжатия и изгиба

Конструкции в условиях сжатия и изгиба

Капельки жидкости в составе эмульсиисмачивают эти молекулярные цепочки, в то время как основное вещество эмульсииих не смачивает. В связи с этим молекулярным цепям энергетически выгодно почтипо всей их длине свернуться в клубки внутри капелек жидкости (рис. 57, а).При действии растягивающих нагрузок они вытягиваются из капель и распрямляются(рис. 57, б).

Рис. 57. Предполагаемое строение эластина. а — недеформированноесостояние, цепи молекул находятся главным образом в скрученном состоянии внутрикапелек; б — деформированное состояние, цепи молекул вытянуты из капелек.

Наше тело состоит по большей части из мышц, являющихся биологически активнойтканью, способной сокращаться и тем самым вызывать растяжения сухожилийи других тканей. Мышцы, однако, содержат коллагеновые нити, упругие свойствакоторых могут играть только пассивную роль. Если растягивать умерщвленнуюмышцу, получается зависимость напряжения от деформации, опять-таки оченьпохожая на приведенную на рис. 53, и представляется вероятным, что коллагенв мышце несет функцию ограничения ее растяжения в расслабленном состоянии.Другими словами, он действует как некий тормоз, обеспечивающий безопасность.

Как мы уже говорили, другое назначение коллагеновых волокон в тканях- это обеспечить сравнительно большую величину работы разрушения. Для животныхэто хорошо, но это неудобно для людей, которые едят мясо. Другими словами,именно коллаген делает мясо «вязким». Однако представляется, что Природане на стороне вегетарианцев, поскольку она, к ее мудрости, устроила так,что коллаген превращается в желатин — вещество, обладающее в жидком состояниималой прочностью, при такой температуре, которую еще выдерживает эластин,или мышечная ткань. Поэтому процесс приготовления пищи заключается в превращениибольшей части коллагеновых волокон в желатин (представляющий собой желеобразнуюмассу) с помощью жарения, варки или кипячения. Таким образом, мы имеемздесь дело с наукой, укрепляющей веру в мудрость Природы.

Конструкции в условиях сжатия и изгиба

Стены, арки и плотины, или башни, уходящие в облака, и устойчивость каменной кладки

Что б ты построить из кубиков мог?
Замки и виллы, церковь и док.

Детский цветник стихов

Р. Л. Стивенсон

Как мы уже убедились, простых смертных, не наделенных сверхъестественнымразумом Природы, на пути создания конструкций, подвергающихся растяжениям,подстерегают трудности, осложнения и хитроумные ловушки. Особенно это относитсяк случаям, когда мы хотим создать конструкцию из нескольких кусков материалаи сталкиваемся с проблемой прочности соединений. Не случайно наши предкистарались по возможности избегать конструкций, подвергающихся растяжениям,и стремились использовать такие конструкции, в которых всюду действуюттолько сжимающие нагрузки.

Этому требованию лучше всего удовлетворяет каменная кладка. Тот замечательныйуспех, который во все времена сопутствовал ее применению, обязан двум факторам.Первый вполне очевиден — это возможность избежать растягивающих напряжений,особенно в соединениях. Второй менее очевиден — это удивительная совместимостьзадач конструирования больших строений, сложенных из камней, с ограниченностьювозможностей «донаучного» подхода.

Из всех конструкций самых различных видов только каменные сооружениядопускают слепое копирование традиционных пропорций, которой не ведет автоматическик беде. Именно поэтому на протяжении всей истории строения из камня далекопревосходили по своим размерам и внушительности все остальное, что былосоздано руками человека. Желание строить теряющиеся в облаках башни и величественныехрамы уходит своими корнями в глубины истории и даже в предысторию человечества.Эпиграфом к началу этой книги послужили строки из книги Бытие о Вавилонскойбашне. Напомним, что там говорилось о намерении построить «башню, высотоюдо небес». Впрочем, я думаю, ни один богослов не задавался вопросом, какойвысоты можно было бы ее построить на самом деле.

Почти вся нагрузка, приходящаяся на стены такой башни, определяласьбы их собственным весом, и можно вычислить то напряжение сжатия, котороесоздавала бы у основания башни действующая вертикально вниз статическаянагрузка каменной кладки. В этом случае предельной явилась бы та минимальнаявысота башни, при которой ее кирпичи были бы раздавлены приходящимся наних весом.

Плотность камня и кирпича составляет около 2500 кг/м, а их прочность насжатие, вообще говоря, несколько больше 5 кгс/мм или 50МН/м.

Элементарный расчет показывает, что высоту башни с вертикальными стенамиможно довести до 2 км, и кирпичи в ее основании все еще не будут раздавлены.Башня же, имеющая суживающиеся кверху стены, могла бы быть значительновыше; примерно такой принцип избрала Природа для горообразования. ВысотаДжомолунгмы около 9 км, и пока не похоже, чтобы она собиралась обвалиться.Так что суживающаяся кверху башня простой формы с широким основанием вполнемогла бы быть доведена до такой высоты, на которой людям Сеннаара сталобы трудно дышать из-за нехватки кислорода, прежде чем статическая нагрузка

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *