Москва 24

Наука

30 апреля, 2015

Физика города: как мосты выдерживают пешеходов и машины

Иллюстрация: Ольга Денисова

В Москве – сотни мостов. Каменные и железобетонные, красные и желтые, застекленные и открытые, акведуки и эстакады. Тысячи машин и людей пересекают эти мосты каждый день. Как они выдерживают вес большого города? За ответом на этот вопрос мы обратились к коллегам из научно-популярного журнала "Кот Шредингера".

Мосты можно классифицировать по типу распределения нагрузки. Самый простой и самый распространенный вариант – балочный. Идея, стоящая за его конструкцией, проста как палка. В давние времена люди начали укладывать древесные стволы поперек русла ручьев, чтобы переходить по ним на другой берег.

Однажды такой мост сломался, не выдержав веса путников. Тут стало ясно, что необходимо подпереть одно бревно другим, тем самым распределив нагрузку. Балочные мосты могут быть любого размера. Вот почему они остаются самыми популярными по сей день. Самый длинный из них растянулся на 42,5 километра через северную часть залива Цзяочжоу в Китае.

Сегодня мы умеем строить также подвесные, арочные, ферменные, висячие, вантовые и разводные мосты.

Большая часть московских мостов построены не для соединения одного берега реки с другим, а чтобы развязать тот или иной транспортный узел. Через Москву-реку и канал имени Москвы в общей сложности перекинуто 49 мостов. Среднее расстояние между ними – полтора километра. Для сравнения: через парижскую Сену построено 37 мостов со средним шагом 300 метров.

При расчете предельной нагрузки моста необходимо учитывать несколько типов нагрузки.

ПостоянныеВременныеПрочие
Собственный вес всех элементов мостаТранспортныеВетровые
Напряжение в частях моста в результате усадки грунтовПешеходныеЛедовые
Ползучесть материалов, из которых сделан мостВ результате температурных изменений
В результате морозного пучения грунта
В результате сопротивления трению и сдвига в опорных частях

Прочность всегда рассчитывается с запасом. Так, пешеходный мост должен выдерживать нагрузку более 200 килограммов на квадратный метр. Мы вооружились калькулятором и набором формул, чтобы вычислить вес, необходимый для обрушения Большого Москворецкого моста. Это арочный железобетонный мост, общая длина – 554 метра, а ширина – 40 метров.

Чтобы обвалить эту конструкцию, потребуется 4 432 000 килограммов. Если перевести эту большую цифру в понятную форму, получится 37 синих китов, самых крупных млекопитающих планеты. Это примерно треть того количества, которое в принципе может вместить этот мост. Если они будут взбираться на мост прямо из реки, цепляясь ластами, момент обрушения может наступить быстрее. Поэтому мы призываем вас: по мере возможности, старайтесь не допускать больших скоплений синих китов на мостах города.

Иван Шунин

О "Физике города"

Каждый день, просыпаясь утром, мы погружаемся в город, полный фактур, звуков и красок. Пока мы идем на работу и гуляем в парке, нам в голову приходит миллион вопросов о том, как же все вокруг нас устроено в этом огромном мегаполисе. Почему небоскребы не падают? Чем отличается кровь горожанина от крови жителя деревни? Выше какого этажа не стоит жить и почему?

Мы предложили коллегам из журнала "Кот Шредингера" дать ответы на наши вопросы и разъяснить, чем опасно обилие городского освещения, как наше дыхание может навредить окружающим и из-за чего люди болеют зимой. Так появился проект "Физика города". Новые вопросы и новые ответы ищите на нашем сайте по понедельникам и четвергам.

закрыть
Обратная связь
Форма обратной связи
Прикрепить файл

Отправить

Следите за новостями:

Больше не показывать
Яндекс.Метрика