Как правило, этого вам сделать не удастся, как не удастся и заметить наглаз удлинение вашего образца. Теперь начинайте гнуть стержень, и вы тутже заметите вполне ощутимый прогиб, а возможно, и без особого труда сломаетеобразец. Этим объясняется то обстоятельство, что балки почти всегда требуюттщательной расчетной проверки прочности и жесткости. Такой расчет можетсделать каждый, кто знаком с элементарной алгеброй, по стандартным формулам,приведенным в конце книги.
Мы уже говорили, что разобраться в теории изгиба балок не так-то просто,но, откровенно говоря, особого напряжения интеллекта для этого не требуется,да и многое в технике станет гораздо яснее. По правде сказать, проектируядаже весьма внушительные конструкции, инженеры зачастую пользуются почтиэлементарной теорией изгиба. Далее мы увидим, что такая практика иногдаможет быть опасной, поскольку элементарная теория, будучи чрезвычайно полезной,все же не дает нам достаточно полного представления о прочности сложныхконструкций. Тем не менее она очень широко используется для прикидочныхоценок прочности любых конструкции, от коленчатого вала до морских судов.
Большие балки начали использовать в технике по существу не столь давно,немногим более столетия назад. Английскому инженеру Телфорду (1757–1834)дали много лестных прозвищ за искусство строить мосты, он построил их,вероятно, больше, чем кто-либо другой. Обычно Телфорд применял каменныеили чугунные арки, работающие на сжатие, а для больших пролетов первымстал строить подвесные мосты, используя железные цепи (мост через проливМенай – 1819 год). Вряд ли Телфорд когда-либо применял большие балки, отчастииз-за отсутствия подходящего материала – кованых железных плит, а отчастиоттого, что не было надежной теории балок. Между прочим, об уровне расчетовна прочность в то время можно судить по тому, что форма линии цепей дляупомянутого моста определялась не расчетным путем, а на специально построеннойбольшой модели моста, переброшенной через овраг.
Лет тридцать спустя Роберт Стефенсон (1803–1859) уже имел в своем распоряжениилисты котельной стали; кроме того, он верил своим расчетам. Ему принадлежитблестящая идея изготовить из листов железа балку ввиде полого короба и пустить внутри нее поезда. Так, в 1850 году был построеннедалеко от телфордова моста железнодорожный мост через Менай. Каждая балкаСтефенсона весила 1500 т, они были собраны на берегу, за тем спущены на плотахна воду, установлены на плаву поперек узкого бурлящего потока между опорами,после чего примитивные гидравлические домкраты за несколько приемов подняли всюконструкцию метров на тридцать к опорам. Хотя вся операция проводилась сполным пониманием дела, она не лишена была элементов риска; по тем временам этобыл выдающийся подвиг.
Несколько позже Стефенсона одолели сомнения, и было предложено укрепитьмост, подвесив трубу на цепях, но это оказалось совершенно излишним. Обамоста по сей день стоят рядом – превосходные образцы использования растяженияи изгиба в технике. Подвесной мост Телфорда вначале был недостаточно жестким,штормовые ветры, гулявшие вдоль пролива, угрожающе раскачивали его. Рассказывают,как однажды зимней ночью лошади почтовой кареты не смогли удержаться наногах, и во избежание неприятностей пришлось срочно пережигать постромкиогнем фонаря.
