Стальные мышцы

Приходилось ли вам когда-нибудь наблюдать поединок двух боксеров? Когда они выходят на ринг, кажется, что каждый мускул у них, каждая мышца напряжены до предела.
Я вспомнил боксеров потому, что, как это ни покажется странным, в их поведении на ринге есть нечто общее с железобетоном.
Пока железобетон не испытывает никакой нагрузки, он как бы» находится в состоянии покоя. Но стоит ему только начать прогибаться, начнет растягиваться и камень. Освободившись от нагрузки, железобетон перейдет в прежнее состояние. При этом он должен не только не разрушиться, но и не дать никаких трещин.
Известно уже, что «просто бетон» с такой задачей не справился бы. Железобетону это помогают делать замурованные в нем стальные стержни. Они хорошо выполняют свои обязанности, хотя им, также как и бетону, приходится не легко. Но ведь можно же сделать работу железобетона еще более успешной. Стоит для этого только поступить так, как делают боксеры, когда они выходят на ринг.
В последнее время так й поступают. Стальные прутки, которые собираются поместить в нижнюю часть железобетонного изделия, прежде чем их «замуровать», сначала напрягают. Зато, когда потом они оказываются на своем месте, прутки ведут себя уже совсем по-другому. Как всякая пружина, постоянно стремясь как бы сократиться, прутки стараются сжать бетон так же, как вы сжимаете туго набитый портфель, перехватив его ремнем. В таком сжатом состоянии бетон остается до тех пор, пока ему не придется испытать какой-нибудь большой нагрузки.
Но теперь нагрузка эта ему уже не страшна, так как растягивающие усилия искусственного камня должны будут вступить в единоборство с предварительно напряженными стальными прутками. А они,— это показали многочисленные испытания, — как правило, оказываются на высоте положения.
Вот и получается, что напрягать свои мышцы может не только боксер, но и железобетон. Ведь стальные прутки, которыми он начинен, — это как бы мышцы. Они помогают железобетону во всеоружии встретить опасность, которая может ему угрожать.
Сама по себе идея предварительного напряжения различных материалов и целых конструкций, которым во время работы придется сильно растягиваться, не нова. Впервые ее почти сто лет назад высказал знаменитый русский ученый-артиллерист А. В. Гадолин. Уже в то время он предложил при изготовлении пушек надевать на стволы нагретые стальные обручи, которые, охлаждаясь, в момент выстрела не дадут им возможности разорваться. Такие же металлические обручи строители надевают - на высокие заводские трубы. И обручи эти не позволяют скопившимся газам разрушить трубы.
Но ведь на железобетонные балки и плиты не наденешь обручей! А опасности, с которыми встретятся они, будут нисколько не меньше тех, что угрожают орудийным стволам или заводским трубам. Вот тут и придут на помощь стальные мышцы железобетона.
У предварительно напряженного, или, как его еще называют, сжатого, железобетона очень большое будущее. И не только оттого, что он всегда как бы «начеку». А еще и потому, что для его приготовления идет почти в два раза меньше стали и в полтора — бетона. В результате, напряженный железобетон обходится гораздо дешевле и получается несравненно более легким.
Всё это, конечно, очень хорошо и вряд ли теперь кто-нибудь станет доказывать, что железобетону не нужны «стальные мышцы».
Но ведь всякие мышцы, в том числе и стальные, не всесильны. У стали тоже есть предел прочности, давно и хорошо известный ученым. Так, например, сделанная из нее проволока диаметром пять миллиметров может выдержать растяжение, получающееся при нагрузке не больше, чем в две, в самом крайнем случае — четыре тонны. Выходит, что радовались мы преждевременно.
До недавних пор это действительно было так. Теперь положение изменилось. Стальные мышцы железобетона и впрямь стали всесильными.


У боксеров напряжен каждый мускул.

Камень со стальными «мышцами» оправдал возлагавшиеся на него надежды.

Ученые рассудили так: если одна нитка проволоки может выдержать растяжение только при нагрузке от двух до четырех тонн, то две проволочные нитки «потянут» уже четыре-восемь тонн, три — около двенадцати, а пять — целых двадцать тонн! Почему же тогда, вместо одной нитки, не попробовать «замуровать» пучок проволоки?
Попробовали, и результат получился именно такой, какой предсказывали ученые. Каждая новая нитка увеличивала способность бетона растягиваться в два раза. Благодаря этому строители получили возможность «закалять» мышцы железобетона так же, как в свое время это стали делать с цементом и «просто бетоном».
Однако ученые и инженеры на этом не остановились. Они предложили заменить прутки проволоками, которые были бы туго натянуты, подобно струнам в скрипке или мандолине. При этом ими были высказаны очень убедительные аргументы в пользу такой попытки. «Железобетон, приготовленный подобным образом, — утверждали они, — станет еще легче. Проволоки же, которая раньше шла на одну плиту, при новом способе хватит на три-четыре плиты».
Предложение казалось очень заманчивым, и доводы в его пользу — вполне убедительными. Было решено проверить: как теоретические расчеты и предположения ученых будут выглядеть в действительности?
Первый же железобетон, изготовленный по новому способу, полностью подтвердил их правильность. Камень с новыми «мышцами», названный струнобетоном, быстро стал завоевывать большую популярность.
Пройдет немного времени, и на улицах городов мы увидим не только поднявшиеся, словно из морской пучины, трех-четырехэтажные здания из пены. Рядом с ними, соперничая в легкости и изяществе, встанут дома, созданные чудесным гением человека, сумевшего соединить бетон и сталь и сделать то, что еще не так давно казалось неосуществимым.


Как камень стал железным