Как построить настоящий мост из макарон?
Обсудить 0
В 1983 году в Оканаганском колледже (Келоуна, Британская Колумбия, Канада) прошло первое в мире состязание молодых инженеров по строительству мостов из спагетти. Категорий было несколько: самый длинный пролет, самый тяжелый мост и т. д. А спустя пять лет, в 1988-м, появилась дисциплина, сделавшая макаронных инженеров героями многочисленных телепрограмм и интернет-сайтов, — World Open Heavyweight Bridge Contest, Открытый чемпионат мира по тяжелому мостостроению. По правилам этого соревнования инженеры должны были построить макаронный мост не тяжелее 750 г, который выдерживал бы максимальную нагрузку. Вот тут-то и началось самое интересное.
Стройматериалы
Спагетти. Длинные, тонкие, легкие и ломкие макаронные изделия работают только на разрыв и не терпят ни малейших поперечных нагрузок. Идеальны для изготовления вант.
Лазанья. Плоские и широкие пластины — это дорожное полотно макаронного моста. Они непрочные, но все же дают полезный эффект — придают конструкциям из макарон жесткость.
Маккерончини. Трубки, которые в народе принято называть собственно макаронами. держат нагрузки только на разрыв, но, в отличие от спагетти, в небольших пределах поддерживают и поперечную жесткость.
Каннелони. Редкий вид макаронных изделий, которые выдерживают нагрузки на сжатие, поэтому используются для строительства арки. Имеют относительно большую массу.
Горячий клей обладает довольно слабой адгезией к макаронам, поэтому плохо выдерживает нагрузки на разрыв. Зато его гибкость позволяет конструкции «работать», амортизируя переменные нагрузки. В исключительных случаях (для соединения арочных опор с полотном) можно использовать более мощный цианакрилат.
Полтонны на макаронине
Первый чемпионат выиграли канадцы Рик Дженненс и Линкольн Миллер. Их 740-граммовый мост удержал подвешенный груз в 47,2 кг — сегодня эта цифра выглядит смешной. Уже в следующем году Миллер побил свой рекорд, подвесив на 719-граммовый мост целых 113,9 кг. Годом позже рекорд побил Дженненс (120 кг), затем он же улучшил его (124,4 кг), потом инициативу перехватил скромный деревенский пастор Боб Уильямс, который в течение пары лет довел рекорд до 176 кг. Позднее они снова сражались с Миллером, и в течение нескольких лет «сверхтяжелое» строительство в зачет чемпионата не входило, а потом пришли венгры.
Каждая «макаронина» очень слаба в одиночку, но вместе они образуют на удивление жесткую конструкцию. Арка в архитектуре служит для превращения вертикальной нагрузки в горизонтальную: под массой проходящего поезда опоры арки стремятся разойтись в разные стороны. В реальной жизни опоры надежно фиксируют тяжелыми бетонными конструкциями на берегу. В нашем же случае эта нагрузка легла на полотно моста, стягивающее арку. Поэтому места крепления полотна к арке — самые нагруженные точки конструкции.
Начиная с 2004 года студенты Будапештского политехнического института или Университета Иштвана Сечени в Дьоре неизменно первенствуют в строительстве наиболее крепких мостов из спагетти (лишь в 2011 году они уступили канадцам). Регламент со времен первых состязаний несколько изменился, повысилась планка массы моста (1000 г), выросли и показатели выдерживаемых грузов. Удивительно, но участники-европейцы строят мосты у себя дома. Венгры, например, изготовляют составные части в Будапеште, транспортируют на самолете, а во время соревнования быстро собирают мост из заготовок.
Установленный Ализом Тотиваном и Норбертом Пожони в 2009 году мировой рекорд — 443,58 кг на 982-граммовом мосту — обошел результат ближайших преследователей почти в 1,5 раза и кажется сегодня нерушимым. К слову, разбежка между первым и вторым местом может быть очень велика. Например, в 2007 году победили венгры Балаш Ботка и Шандор Куруш, чей мост выдержал 256,7 кг, а второе место занял канадец Клинт Стиббард, чей мост сломался на 12,15 кг. Если бы венгерский мост, к примеру, дисквалифицировали, Стиббард стал бы победителем с рекордно низким итоговым результатом. В любом случае навыки, полученные при строительстве мостов из спагетти, применяются молодыми инженерами в реальном проектировании. С 2004 года принимать участие в соревнованиях могут только студенты или аспиранты.
В середине 1990-х Heavyweight Competition пытались проводить на время, из материала, предоставляемого организаторами, —, но количество дисквалификаций значительно превысило обычную норму, и пришлось вернуться к безвременному строительству из домашних заготовок.
Немного о правилах
В рамках чемпионата Spaghetti Bridge Contest проводится четыре разных соревнования: Secondary Competition (студенты должны построить мост, способный выдержать нагрузку в 1 кг в течение пяти минут, побеждает создатель самого легкого моста); Post Secondary Competition (участники должны построить мост, способный выдержать нагрузку в 2 кг в течение пяти минут, побеждает создатель самого легкого моста); Team Building Competition (команда из четырех человек должна построить мост по заданию жюри в течение дня соревнований, побеждает быстрейший); Heavyweight Competition (требуется построить мост, способный выдержать наибольшую нагрузку).
Цена ошибки Сто лет назад бытовал обычай: перед первыми испытаниями инженер и строители моста становились прямо под ним.
Параметры мостов строго регламентированы. Оговаривается, что клей может быть использован только точечно, для скрепления элементов моста, и не может быть частью несущей конструкции. Макароны и клей, применяемые при строительстве, должны продаваться в магазинах — никаких химических хитростей и сделанных дома паст!
В конструкции должна обязательно присутствовать плоская дорога шириной не менее 50 мм, по которой может проехать игрушечный автомобиль. Если мост не соответствует правилам, его дисквалифицируют.
Архитектура для гурманов
Мы попробовали своими руками «пощупать» архитектуру и построить собственный мост из макарон и горячего клея. И остались очень довольны. По крайней мере, теперь мы знаем о макаронных изделиях то, что неизвестно даже самому искушенному гурману. К примеру, замечали ли вы когда-нибудь, кушая макароны, насколько сильно каждая из них отличается от соседок по пачке? Некоторые из них более прямые, чем другие, некоторые короче, многие треснутые, от многих откололся край. Все это не влияет на вкус, но очень важно для строительства моста.
Эксперимент
Макароны — очень хрупкий материал, да и горячий клей не блещет надежностью. Начиная работать над мостом, очень трудно поверить, что конструкция сможет выдержать сколько-нибудь серьезный груз. Поэтому испытания мы проводили постепенно.
Первый тест заключался в том, что мост был просто оставлен на ночь на опорах. Убедившись в его целостности наутро, мы установили на нем рельсы и закатили по ним вагоны. Локомотив весит намного больше вагонов, так как он везет двигатель и комплект батареек. Он заехал на мост в последнюю очередь. Убедившись в способности конструкции выдерживать статические нагрузки, мы построили вокруг моста железную дорогу и стали гонять поезд через пролет. Мост справился с задачей на пять баллов.
Настало время для теста, в котором невозможно выжить. К середине пролета была аккуратно подвешена металлическая корзина из супермаркета (сама по себе нелегкая). В нее по одному подкладывались камни. На фото слева отлично видно, как арка, приняв на себя всю тяжесть подвеса через центральные ванты, деформируется, изгибая боковые спагетти.
К сожалению, первым сдался клей: первый комплект центральных вант отделился от пролета. Тем не менее, это не вызвало окончательного разрушения конструкции и падения корзины. Окончательный результат был засчитан только через 2 кг.
Мы решили построить классический арочный мост. Наше сооружение отличается от тех, которые участники демонстрируют на соревнованиях. По правилам мосты на соревнованиях испытываются с помощью подвешивания груза к центральной точке пролета, поэтому инженеры бросают все силы на укрепление именно этой точки. Конструкция победителя часто оказывается похожей на половину велосипедного колеса: все ванты, подобно спицам, сходятся к месту крапления груза. Мы же хотели построить настоящий мост, по которому может проехать игрушечный поезд. Поэтому пролет нашего сооружения подвешивается к арке 18-ю точками.
Результат: наш мост смог выдержать нагрузку в 6,3 кг. Масса самой конструкции составила всего 620 грамм. Таким образом, мост смог удержать груз, более чем в 10 раз превышающий его собственный вес.
Арка собирается на картонном шаблоне, который представляет собой полукруг с радиусом 50 см. Каннелоне закрепляются на шаблоне малярным скотчем, и места соединения хорошенько заливаются горячим клеем. Горячий клей — идеальное средство для сборки моста, так как он не только соединяет детали в месте касания, но и заполняет пустоты. А главное, он быстро сохнет, делая процесс строительство похожим на игру с конструктором.
