Фізичні конструкції: Балки й колони

Майкл хоче збудувати дерев’яний стіл. Для стільниці в нього є дошка. Але вона ж не може парити в повітрі. Їй потрібна опора — ніжки столу. Тепер стіл стоїть, та щось він не дуже міцний. Коли щось кладуть зверху — стіл провисає. Саме тому Майкл зʼєднує ніжки стола вздовж країв стільниці деревʼяними брусками. Також він додає брусок в центр під стільницею. Майкл збудував рамку, на яку вона зможе спиратися. Тепер вага стільниці й усіх речей, що на ній, рівномірно розподілена рамкою й передається по ножках до підлоги. Стіл більше не провисає. Як і столу, великим конструкціям на кшталт споруд чи мостів також потрібні тримальні елементи. Ці несучі, або ж структурні елементи несуть вагу цих конструкцій та передають їхні сили й навантаження далі. Розглянемо цей великий паркінг. Зверху будівлі знаходиться стеля. Стеля важка, і без належної підтримки вона, ймовірно, провисне чи трісне під власною вагою. Тож стелю підтримують довгі горизонтальні структурні елементи, що нестуть вагу — вони трохи нагадують рамку в столі Майкла. В інженерній справі ці горизонтальні структурні елементи звуть балками. Балки є довгими відносоно власної ширини й висоти. Балки несуть сили, що діють на них під кутом 90 градусів — перпендикулярно. Стелю й балки підтримують вертикальні елементи, так само, як ніжки підтримують стільницю. Інженери називають ці вертикальні структурні елементи колонами. Колони є високими відносно їхньої ширини. Колони стискаються вертикально, тож навантаження й сили, що діють на них, передаються вздовж колон донизу. По всьому паркінгу балки й колони з’єднані між собою. Вони створюють шлях, по якому вага й сили з вищих поверхів передаються елементам нижче, і так по всій будівлі до землі. Тому колони на першому поверсі мають бути міцнішими за верхні. Вони мають витримувати загальну вагу всіх поверхів! Під час проектування певної будівлі необхідно ще врахувати матеріал, розмір, форму і навіть розташування балок і колон в будівлі. Рішення приймають, залежно від навантаження та сил, які ті мають нести й витримувати. Хоча такі речі, як вага і вартість балок і колон, також грають роль. Колони й балки утворюють каркас, що розподіляє сили, які діють на конструкцію, і передають ці сили до землі. Завдяки колонам і балкам, конструкції є стабільними й міцними, щоб ми могли ходити по мостах, паркувати авто та безпечно грати в ігри!