Конечно, мои чувства к сооружениям, над которыми я работала, носят особенно личный характер, но, на самом деле, мы все тесно связаны с работами инженеров, которые нас окружают, улицами, по которым ходим, туннелями, по которым проносимся в метро, мостами, которые переходим. Они делают нашу жизнь проще, а мы заботимся о них. В свою очередь, они становятся безмолвной, но важной частью нашей жизни. Мы чувствуем себя энергичными профессионалами, когда заходим в стеклянный небоскреб с аккуратными рядами офисных столов. Скорость, с которой мы перемещаемся, подчеркивают стальные кольца, мимо которых пролетает поезд в метро. Неровные кирпичные стены и мощенные камнем тротуары напоминают нам о прошлом, о нашей истории. Сооружения придают нашей жизни форму и поддерживают ее, формируя пейзаж нашего бытия. Мы часто их не замечаем или не знаем об этом, но у каждого сооружения своя история. Туго натянутые тросы над огромным мостом через реку, стальной скелет под стеклянной кожей высокой башни, трубопроводы и туннели, которые прячутся у нас под ногами, все это и есть мир, который мы построили, и он многое говорит о человеческой изобретательности, о нашем взаимодействии друг с другом и с природой. Наша постоянно меняющаяся инженерная вселенная полна разных историй и тайн, и если вы захотите прислушаться и присмотреться, то вас ждет увлекательное приключение.
Надеюсь, что в этой книге вы вместе со мной окунетесь в эти истории и тайны: вы по-новому взглянете на сотни привычных сооружений, которые вас окружают и которые вы видите то сверху, то снизу, то изнутри; что вы в своем собственном доме, своем городе или деревне и на окраинах увидите чудо; что вы станете смотреть на мир совершенно другими глазамиглазами инженера.
Глава 2. Сила
Очень необычное ощущениедотронуться до сооружения, которое ты спроектировал. Моим первым проектом после университета стал пешеходный мост Нортумбрийского университета в Ньюкасле в Англии. Два года я работала с планами архитекторов и помогала воплотить их видение в жизнь, исписала сотни страниц вычислениями и создавала бесчисленные компьютерные модели. В конце концов его построили. Когда уехали подъемные краны и экскаваторы, мне наконец удалось постоять на стальной конструкции, в создании которой я участвовала.
Пешеходный мост Нортумбрийского университета построили в 2007 году, и он соединяет две основные части территории университета в Ньюкасле-апон-Тайнев Англии
Я немного постояла на твердой земле перед мостом, прежде чем ступить на него. Я помню этот момент: я была взволнована и в то же время не верила своим глазамменя поражало, что я принимала участие в возведении этого прекрасного моста, по которому каждый день будут ходить сотни людей. Я посмотрела наверхна его высокую мачту и расходящиеся от нее тросы, которые надежно держат тонкое полотно над шоссе, он легко выдерживает свой собственный вес и мой. Парапеты, предусмотрительно расположенные под таким углом, чтобы на них было трудно залезть, отражали холодный солнечный свет. Подо мной проносились машины и грузовики, не обращая внимания на юного инженера, которая гордо стоит на «своем» мосту и изумляется своему первому осязаемому вкладу в этот мир.
Конечно же, он очень прочный. В конце концов, все числа и модели, которые я тщательно проработала, чтобы вычислить, какие силы будут действовать на мой мост, проверили и перепроверили. Потому что инженеры не могут позволить себе допускать ошибки. Я понимаю, что каждый день тысячи людей будут пользоваться сооружениями, которые я проектирую: они будут по ним переходить, работать в них или жить и совершенно не будут волноваться о том, что мои творения могут их подвести. Мы вкладываем в инженерное дело свою веру и усилия ног своих (часто в буквальном смысле), и инженер отвечает за то, чтобы сооружения были прочными и надежными. При всем этом, история показывает, что что-то может пойти не так. Днем 29 августа 1907 года жители города Квебека решили, что началось землетрясение. На самом деле в 15 километрах от города происходило нечто еще более немыслимое. На берегах реки Святого Лаврентия воздух разрывали звуки рвущегося металла.
Стою на пешеходном мосту Нортумбрийского университетамоем первом инженерном проекте
Заклепки, которые скрепляли конструкцию моста, отрывались и свистели над головами напуганных рабочих. Стальные балки сложились как бумага, и сам моствместе с рабочими, которые находились на нем, погрузился под воду. Это одно из самых эпичных крушений моста за всю историю строительства и жестокий пример того, как неумелое руководство и просчеты могут обернуться катастрофой.
Мосты расширяют города, соединяют людей и способствуют развитию торговли и коммуникаций. Идея о строительстве моста через реку Святого Лаврентия обсуждалась в парламенте с 1850-х гг. С технической точки зрения это было настоящее испытание: в самом узком месте ширина реки составляет три километра, вода в ней глубокая, а течение быстрое. Зимой вода замерзала, и в канале образовывались нагромождения льда высотой до 15 метров. Тем не менее для реализации этого проекта учредили компанию «Квебек-Бридж» и в 1900 году начали работу над фундаментом.
Эдвард Хоар, главный инженер компании, до этого никогда не занимался строительством мостов длиннее 90 м (даже в оригинальных планах проекта называлась «свободная расчетная длина» то есть длина участка без каких-либо опорчуть более 480 м). Таким образом было принято судьбоносное решение заручиться поддержкой Теодора Купера в качестве консультанта. Купер был широко известен как один из лучших специалистов по строительству мостов и написал блестящий доклад об использовании стали в сооружении железнодорожных мостов. Теоретически он был похож на идеального кандидата. Но с самого начала что-то пошло не так. Купер жил далеко, в Нью-Йорке, и из-за проблем со здоровьем редко посещал строительную площадку. Тем не менее он настоял на том, чтобы лично отвечать за контроль над производством стали и строительством. Он отказался предоставить свой проект на проверку кому-либо еще и полагался лишь на своего относительно неопытного инспектора Нормана Маклюра, который сообщал ему, как идут дела на площадке. Возведение стальной конструкции началось в 1905 году, и в последующие два года Маклюр все больше волновался о том, как идет процесс строительства. Начнем с того, что стальные детали, которые доставили с завода, оказались тяжелее, чем ожидалось. Некоторые из них даже оказались согнутыми, а не прямыми, потому что не выдерживали собственного веса. Еще более тревожит тот факт, что многие детали, которые установили рабочие, деформировались еще до окончания строительства, а это означало, что они недостаточно прочные и не выдерживают нагрузки, для которой предназначены.
Деформация произошла в результате решения Купера изменить конструкцию моста относительно первоначального плана и удлинить центральный пролет (часть моста в середине, под которой нет опор) почти до 549 м. Вероятно, разум Купера затуманили амбиции: принимая такое решение, он, очевидно, надеялся, что станет инженером, построившим первый в мире мост с таким длинным пролетом, и заберет это звание у проектировщиков Форт-Бриджа в Шотландии. Чем длиннее пролет, тем больше материала на него нужно и тем тяжелее конструкция. Новый проект Купера весил примерно на 18 % больше изначального, и, не уделив достаточно внимания вычислениям, он решил, что конструкция по-прежнему прочная и выдержит дополнительный вес. Маклюр был с ним не согласен, и они спорили об этом в переписке. Но так ничего и не решили.
Наконец Маклюр так забеспокоился, что распорядился приостановить строительство и отправился на поезде в Нью-Йорк, чтобы выяснить вопрос с Купером. В его отсутствие инженер на строительной площадке отменил его распоряжение и продолжил строительство, которое в результате закончилось трагедией. Всего за пятнадцать секунд вся южная часть моста19 тысяч тонн сталирухнула в реку и погребла под водой 75 из 86 рабочих.
Сцена разрушения после трагедии 1907 года при строительстве Квебек-Бриджа через реку Святого Лаврентия в Квебеке в Канаде