Продольный шов

Продольный шов

Эксперименты показывают, что при нагружении длинной цилиндрической оболочки до стадии разрушения трещины возникают примерно посредине пролета. Поэтому при необходимости расчленения цилиндрической оболочки на две части лучше выполнять продольный шов, чем поперечный. В связи с этим цилиндрическую оболочку целесообразно расчленять, на тип элементы так, чтобы отсутствовали сечения, перпендикулярные образующим поверхности оболочки (прямым): секущие вертикальные плоскости должны быть не перпендикулярными к оси цилиндра, а под углом к ней. Покроем цилиндрическую оболочку одной из четырех равновеликих фигур площадью, равной единице. В качестве фигур паркета используем квадрат, прямоугольник, правильные треугольник и шестиугольник. После анализа полученных результатов по паркетированию исследуемой оболочки оказалось, что максимальное приближение по площади поверхности цилиндрической оболочки кругового сечения дает паркетирование ее прямоугольниками, длинные стороны которых совпадают с прямолинейными образующими оболочки. Кроме приближения к поверхности оболочки, важным показателем эффективности паркетирования является общая длина сети на поверхности, т. е. длина стыковых швов между тип элементами оболочки, которая должна быть минимальной. По этому критерию наилучшим оказалось паркетирование цилиндрической оболочки правильными шестиугольниками.

Рассмотрим еще один пример. В практике строительства наиболее распространенными являются купола в виде сегмента сферы или параболоида вращения. При их возведении в сборном варианте поверхность куполов чаще всего разбивают меридианами на конгруэнтные элементы. Такой прием разбивки не всегда является наилучшим. Как известно, при на-гружении купола до стадии разрушения в нем возникают трещины, идущие по меридианам. Это ставит повышенные требования к выполнению соединений отдельных элементов купола, так как стык элементов оказывается нередко наиболее слабым местом оболочки. Поэтому нецелесообразно поверхность вращения разрезать по кривым, совпадающим с меридиональными сечениями. Из соображений прочности и уменьшения длины швов сборных оболочек приходится усложнять их структуру путем нахождения оптимального способа разрезки. Поэтому не случайно в природе широко распространены шестиугольная мозаика «паркетирования» криволинейных форм, закручивание линии разрезки их на отдельные элементы.

Стандарт в природных образованиях — это естественный исход в их поиске рационального пути развития. Однотипные функции часто порождают однотипные формы, в которых они реализуются.

Конструктивная форма из минимального числа типоэлементов позволяет природе ощутимо экономить как материал, так и энергию для ее создания. Функциональная обусловленность стандарта отчетливо выражена в каждом создании живой природы. Например, многие виды растений «используют» унифицированный прием защиты плода прочной оболочкой, имеющей сходную структуру. Элементарной стандартной формой в природе является клетка, которая по образному выражению К. А. Тимирязева есть «…кирпич, из которого выведено здание растения». Форма клеток разных тканей организма различна. Сочетание одинаковых клеток создает иногда удивительно правильный орнамент на поверхностях тканей. Отдельные органы природных образований имеют в своем составе одинаковые структурные элементы. Даже в форме всего организма часто можно обнаружить конгруэнтные части. Конгруэнтность симметричных частей оболочек живой природы, лепестков цветка или крыльев насекомых — одно из проявлений стандарта в живой природе.

С практической точки зрения большой интерес вызывают плотные упаковки, состоящие из одинаковых по форме элементов. Широкое распространение в природе имеет расчлененность поверхностей биоформ шестиугольниками   или   объемами — шестигранными призмами.