Αν τοποθετήσουμε τρία όρθια παραλληλόγραμμα πάνω σε ένα ξύλινο τραπέζι
1) Το ένα από αυτά απλά το εδράζουμε πάνω στο τραπέζι.
2) Το άλλο του καρφώνουμε τα δύο κάτω άκρα με δύο πρόκες οι οποίες εισχωρούν από το κάτω μέρος του τραπεζιού και οι εξέχοντες αιχμές τους από το άνω μέρος εισχωρούν στα κάτω άκρα του παραλληλόγραμμου.
3) Και το τρίτο του ανοίγουμε δύο διαμπερή κατακόρυφες οπές στα δύο του άκρα οι οποίες προεκτείνονται και στο σώμα του τραπεζιού μέχρι να το διαπεράσουν. Μέσα στις οπές αυτές τοποθετούμε ντίζες οι οποίες διαπερνούν ελεύθερες τόσο το παραλληλόγραμμο όσο και τον πάτο του τραπεζιού και σφίγγουμε με περικόχλια και ροδέλες τα άνω άκρα του παραλληλόγραμμου και τα κάτω άκρα κάτω από το τραπέζι.
Αν σε αυτά τα τρία όρθια παραλληλόγραμμα εφαρμόσουμε μία πλάγια δύναμη θα συμβεί το εξής.
1) Το πρώτο θα ανατραπεί πολύ εύκολα με μία πολύ μικρή δύναμη γιατί είναι ασύνδετο με το τραπέζι.
Αν τώρα τοποθετήσουμε δύο όρθια παραλληλόγραμμα και τα συνδέσουμε μεταξύ τους πάνω κάτω με δύο οριζόντια ξύλα μικρότερης διατομής έτσι ώστε να σχηματίσουν ένα τετράγωνο Αν εφαρμόσουμε μία πλάγια δύναμη τότε το τετράγωνο σχήμα θα παραμορφωθεί λυγίζοντας τα μικρά οριζόντια ξύλα. Αν η δύναμη είναι μεγάλη θα σπάσουν. Έτσι ακριβώς κατασκευάζουν σήμερα τον σκελετό της οικοδομής. Τα παραλληλόγραμμα με μία πλάγια δύναμη δεν ανατρέπονται πια διότι τα κρατάνε όρθια - τα συνδέουν τα δύο οριζόντια ξύλα. Εδώ βλέπουμε ότι τα παραλληλόγραμμα που απλά εδράζονται στο τραπέζι μεταβιβάζουν την ροπή τους πάνω στα μικρά οριζόντια ξύλα τα λυγίζουν και τα σπάνε.
Ερώτηση Γιατί σπάνε τα μικρά οριζόντια ξύλα? Απάντηση Γιατί είναι πιο αδύναμα (διότι έχουν μικρότερη διατομή )από τα κατακόρυφα παραλληλόγραμμα. Το ίδιο κάνουν και οι πολιτικοί μηχανικοί Μεγάλα τοιχώματα μικρά δοκάρια για να σπάει πρώτα η δοκός. Ερώτηση. Γιατί να σπάει πρώτα η δοκός και να μην σπάει πρώτα το τοίχωμα? Απάντηση Αν σπάσει η δοκός δεν πέφτει αμέσως το σπίτι διότι κρέμεται από τον οπλισμό. Αυτό το σπάσιμο απελευθερώνει μεγάλη ενέργεια διότι η κατασκευή γίνεται πιο ελαστική. Ενώ ...Αν σπάσει το τοίχωμα πρώτο με λοξό σχήμα / η κατασκευή θα καταρρεύσει. Το άλλο ερώτημα που μπαίνει είναι γιατί δεν κάνουν πιο μεγάλες και ισχυρές τις δοκούς. Απάντηση Για δύο λόγους. Ποιο μεγάλη δοκός και μάλιστα ευρισκόμενη σε μεγάλο ύψος σημαίνει μεγαλύτερη αδράνεια μεγαλύτερες πλάγιες φορτίσεις οπότε είναι δώρο άδωρο. Αυτό το μεγάλωμα μπορεί να γίνει μόνο στην πεδιλοδοκό που εδράζεται στο έδαφος και έχει μικρές εντάσεις αδράνειας. Ο δεύτερος λόγος είναι ότι η κατασκευή χάνει την ελαστικότητα παθαίνει ακαμψία και αυτό αναγκάζει την βάση ολόκληρης της κατασκευής να ανασηκώσει το ένα άκρο της και να δημιουργήσει κάθετες συνιστώσες δυνάμεων που πριν το ανασήκωμα δεν υπήρχαν διότι ισορροπούσαν με την αντίδραση του εδάφους η οποία δεν υφίσταται πλέον μετά το μερικό ανασήκωμα του πέλματος ολόκληρου του εμβαδού της βάσης του κτιρίου. Το αποτέλεσμα είναι οι ανοδικές εντάσεις ροπής ανατροπής σε συνδυασμό με τις καθοδικές εντάσεις των αστήρικτων πλέον φορτίων να δημιουργούν τέμνουσες αστοχίες και κατάρρευση της κατασκευής.
2) Το δεύτερο παραλληλόγραμμο με καρφωμένη την βάση του πάνω στο τραπέζι σαφώς δέχεται μεγαλύτερες πλάγιες δυνάμεις ( από το άλλο που απλά εδράζεται ) πριν ανατραπεί. Η αντοχή του όμως περιορίζεται στην πρόσφυση που έχει η πρόκα με το ξύλο. Από την άλλη δεν παύει το παραλληλόγραμμο να είναι ένας μοχλοβραχίονας ο οποίος πολλαπλασιάζει την δύναμη του κάτω στην βάση όπως ακριβώς κάνει και ο λοστός που ανασηκώνουμε τις μεγάλες πέτρες. Δηλαδή σαν μοχλοβραχίονας από την μία πολλαπλασιάζει και από την άλλη κατεβάζει όλες τις εντάσεις ( ανοδικές και καθοδικές ) κάτω στον κορμό του του οποίου η διατομή έχει συγκεκριμένη αντοχή πριν σπάσει. Αυτός είναι και ο κύριος λόγος που σπάνε οι κολόνες του ισογείου και όχι του τελευταίου ορόφου. ( μεγάλες ροπές σε μικρή διατομή )
3) Το τρίτο παραλληλόγραμμο με τις ντίζες στα άκρα του και τα περικόχλια δέχεται πολλαπλάσιες πλάγιες δυνάμεις από το δεύτερο διότι τις ανοδικές εντάσεις τις παραλαμβάνει από το άνω άκρο ( όχι από το κάτω άκρο του όπως γίνεται με το δεύτερο ) Οπότε δέχεται τις καθοδικές εντάσεις από την μία του πλευρά του κάτω άκρου και τις ανοδικές εντάσεις στο άλλο άνω άκρο του. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα να καταργεί την λειτουργία του μοχλοβραχίονα διότι διαμοιράζονται οι εντάσεις πάνω κάτω και καταυτόν τον τρόπο δεν υπάρχει υπομόχλιο. Δηλαδή δεν συγκεντρώνει τις ροπές κάτω στην βάση ούτε τις στέλνει πάνω στα δοκάρια. Παραλαμβάνει τις ανοδικές εντάσεις από το άνω μέρος και τις στέλνει στο κάτω περικόχλιο και στην περίπτωση της πατέντας μέσα στο έδαφος.
Από την άλλη το περικόχλιο στο άνω μέρος επιβάλει μόνο θλίψη Κατ αυτόν τον τρόπο δεν υπάρχει ο κίνδυνος διολίσθησης της πρόκας όπως στο 2 παράδειγμα.
Αυτός είναι ο κύριος λόγος που εφαρμόζω πάκτωση δώματος εδάφους στην μέθοδο της ευρεσιτεχνίας.
|