Built. Неизвестные истории известных зданий

Бетон не является хорошим проводником: он плохо проводит тепло, а это значит, что ему нужно больше времени на нагревание. Однако для укрепления бетона в него вставляют стальную арматуру. Вот она как раз хорошо проводит тепло, и это создает инженерам проблемы. При пожаре стальная арматура накаляется, и тепловая энергия быстро распространяется по всей длине прутьев, а бетон вокруг них медленно нагревается. Горячая сталь расширяется быстрее, чем более холодный бетон, из-за чего внешние слои бетона трескаются и лопаются. По этой же причине трескаются стаканы из толстого стекла, если налить в них горячую воду: внутренний слой стекла сильно нагревается и расширяется, а внешний остается холодным, потому что стекло, как и бетон, плохо проводит тепло. Поскольку внутренний слой расширяется и создает дополнительную нагрузку на внешний, внешний слой трескается.

Благодаря экспериментам и испытаниям мы знаем, сколько времени нужно на то, чтобы бетон передал тепло стальной арматуре, и сколько нужно на нагревание арматуры, которая повредит бетон. Поэтому мы помещаем арматуру настолько глубоко в слой бетона, чтобы успеть потушить пожар до того, как внешний слой бетона треснет. Благодаря этому у людей будет достаточно времени, чтобы покинуть здание по эвакуационному пути внутри бетонной сердцевины, а пожарные успеют взять пламя под контроль, пока здание не рухнуло. Чем выше и больше здание, тем дольше эвакуация, и тем глубже сталь должна находиться в бетоне. Всего несколько сантиметров играют важную роль.

Поэтому бетонная сердцевина выполняет двойную функцию: противостоит силе ветра, воздействующей на здание, и предоставляет людям безопасный маршрут эвакуации. Сегодня, даже если для сопротивления ветру используется экзоскелет (что означает, что для этого не обязательно строить сердцевину), мы все равно строим внутри здания бетонные стены, чтобы обеспечить надежную эвакуацию. Уровень противопожарной защиты стальных колонн и балок тоже значительно вырос: огнеупорные доски и огнеупорная краска (которая при нагревании расширяется и изолирует металл) сейчас гораздо надежнее, чем прежде. Они предотвращают слишком быстрое нагревание стали, так что она остается твердой.

Извлекать уроки из катастроф – один из фундаментальных принципов инженерии: постоянное совершенствование технологий является частью работы инженера, и таким образом новые постройки становятся лучше, прочнее и безопаснее, чем прежние. Благодаря подобным урокам мы можем предсказать, что произойдет при повреждении колонн, и принять меры, чтобы здание не обрушилось. Бомбейскую фондовую биржу построили так, что, даже несмотря на то, что часть здания в непосредственной близости к взрыву сильно пострадала, нагрузка, которую она несла, перераспределилась на другие его части. Поврежденная зона сохранила устойчивость, потому что была прочно соединена с остальной структурой, так что, в отличие от дома в «Ронан-Поинт», верхние этажи не обрушились вниз. Стальная арматура внутри бетонных стен и колонн сохранила прочность, несмотря на пожар, который разразился после взрыва.

Те уроки, которые инженеры усвоили из истории, и новые строительные технологии, позволяющие предотвратить обрушение в непредвиденных ситуациях, в тот день спасли жизнь моему отцу.

Глава 4. Глина

Я обожаю выпечку, что, наверное, не удивительно, если учесть, как много общего у выпечки с инженерным делом. Мне очень нравится строгая последовательность действий, которую нужно выполнить, чтобы сконструировать торт. Мне нравится терпеливо и скрупулезно трудиться, потому что иначе не получится нужная форма и текстура. Мне нравится период, когда остается только ждать и надеяться, потому что моя работа окончена, а выпечка медленно принимает нужную форму в духовке. Обычно все это доставляет мне невероятное удовольствие. Но бывают и моменты разочарования и недоумения – как в тот раз, когда я открыла дверцу духовки, ожидая достать вкуснейший перевернутый ананасовый торт, а вместо этого обнаружила там куски сырых фруктов, беспорядочно плавающих в жирном масляном море. Даже если забыть о промокшем основании, все это оказалось непропеченной катастрофой. Проклиная духовку и рецепт (не моя же это вина, в конце концов), я отправила все прямо в мусорное ведро: только продукты перевела, если не считать, что этот случай послужил хорошим напоминанием о том, что в выпечке, как и в инженерном деле, для итогового результата важен правильный выбор материалов, которые сочетаются определенным образом.