Как построить смотровую башню дома

Конструкция вышки высотой 6,3 м может быть использована, как в качестве игрового атрибута, так и для организации наблюдательного поста, либо в развлекательных целях на дачном участке, территории коттеджа.

Схема наблюдательной вышки

Для сооружения наблюдательной вышки потребуются четыре крепких бревна с диаметром в нижней части 25 см, сужающиеся к верхней части до 15 см. В зависимости от места вашего проживания такие столбы можно найти либо в лесу, либо приобрести на базе стройматериалов.

Материалы для работы

Самыми подходящими деревьями для этого являются сосны, поскольку их стволы ровные и прямые, а весной они легко очищаются от коры. Прежде чем вкапывать деревья в землю, их утолщенные концы нужно пропитать антисептиком и нанести любое защитное покрытие.

Свежеспиленные бревна довольно тяжелые, поэтому для их переноски потребуется три или четыре достаточно сильных человека. Если желающих таскать тяжелые бревна нет, то можно попытаться перетащить бревна, привязав три балки 40×100 мм поперек рам двух велосипедов и положив на них бревна. Обратите внимание, что велосипеды должны ехать задом наперед.

Для столбов необходимо выкопать четыре ямы на расстоянии 3,5 м друг от друга и глубиной 120 см. Чтобы вырыть ямы диаметром 45 см, воспользуйтесь мотобуром либо совковой лопатой.

Чтобы облегчить работу по поднятию столбов, установите двуногу (как показано на рисунке), сделанную из двух 5-метровых балок 40×100 мм. Соберите две команды: одна начнет поднимать бревно, а другая будет подтягивать его в конце.

Кроме того, вам потребуются еще два помощника с вилообразными шестами длиной 3,5-4 м, которые будут поддерживать бревна в процессе их поднятия. Лучше, если это будут два взрослых человека.

После того как все столбы встанут на свои места, не засыпайте ямы землей, пока не будут выполнены следующие два шага. На время подоприте столбы балками 40×100 мм.

Сборка первого уровня

Наклоните столбы в сторону центра. Отмерьте примерно 1.8 м и поставьте метки. Это то место, куда будут крепиться ваши первые боковые балки. Привинтите к бревнам четыре 3-метровые балки 40×200 мм так, чтобы они соприкасались внешними углами.

Для их крепления используйте шурупы с квадратными головками 12×120 мм. С помощью уровня проверьте горизонталь балок.

Привинтите только по одному шурупу с квадратной головкой к концу каждой балки. С помощью уровня выровняйте вертикаль, горизонталь и углы всей конструкции, а затем привинтите по второму шурупу.

Схема первого уровня

Измерьте расстояния между двумя противоположными столбами по диагонали. Они должны быть равными. Если они неравны, то пропустите вокруг столбов канат и потяните его в ту или другую сторону, пока диагональные расстояния между столбами не станут равными. Затем, чтобы закрепить столбы, прибейте между ними две балки 40×100 мм.

Сборка второго уровня

Второй уровень несколько отличается от первого, поскольку он служит опорой для пола башни. Как и раньше, отмерьте на столбах еще 1.8 м и поставьте метки.

Схема второго уровня

С двух сторон прибейте две балки 40×200 мм. С каждого конца балки должны выступать на 60 см. При этом стоять можно либо на расположенной ниже боковой балке, либо на 3-метровой лестнице.

После прикрепления главных балок второго уровня прибейте поперечины 40×100 мм по диагонали между столбами, как при сборке первого уровня.

Поверх главной балки прибейте балки перекрытия пола 40×200 мм на расстоянии в 60 см между осями. Поверх балок перекрытия прибейте доски настила 25×150 мм.

В каждом углу настила сделайте глухие отверстия размером 10×10 см, вставьте в них стойки перил 100×100 мм и привинтите их. В качестве верхних перил используйте брусья 40×150 мм, оставив на одной из сторон проход шириной 60 см.

Сборка крыши

Крыша сооружается на высоте 1.8 м над вторым уровнем, прикрепив для этого к вершинам столбов четыре 3-метровые балки 40X150 мм. Чтобы установить их на одном уровне, вам придется в каждой из них вырезать пазы в местах их пересечений.

Далее, отпилите четыре фасадных доски пилой 1,8 м н прибейте их к концам балок каркаса крыши. Отпилите четыре коньковых бруса длиной 1,8 м, которые будут идти от верха крыши к углам.

После завершения сооружения каркаса крыши прибейте деревянные планки 20×100 мм (обшивку) с расстоянием между осями в 15 см. К этим планкам прибейте доски кровельного покрытия длиной 45 см.

Чтобы результат работы выглядел действительно профессиональным, обрежьте и переплетите верхний ряд планок покрытия поверх четырех коньковых брусьев.

Панорама Дубая с небоскребом Бурдж-Халифа в центре. Фото от Wikimedia

Человеческое желание создавать все более крупные и впечатляющие сооружения ненасытно. Египетские пирамиды, Великая Китайская стена и Бурдж-Халифа в Дубае ­­— самое высокое сооружение на сегодняшний день (828 метров) — все это результат работы людей, выжимающих максимум из инженерных возможностей своего времени. Однако высокие постройки — это не только памятники человеческим амбициям: они могут сыграть ключевую роль в развитии человечества в эпоху космического века.

Аудиоверсия статьи: Podster | iTunes | YouTube | Скачать | Telegram

Сегодня широко обсуждаются предложения о построении «космического  лифта»: отдельно стоящей башни, способной достать до геостационарной орбиты Земли. Такая башня может стать альтернативой ракетному транспорту и значительно сократить энергетические затраты, необходимые для того, чтобы попасть в космос. Более того, мы можем представить появление многокилометровых космических мегасооружений, работающих на солнечной энергии, и, возможно, охватывающих целые планеты или даже звезды.

В последние годы инженерам удавалось строить сооружения гораздо больших размеров благодаря прочности и надежности современных материалов, в частности новых стальных сплавов. Но когда речь идет о мегасооружениях — постройках высотой тысячу километров и выше — поддержание безопасности и структурной целостности становится дьявольски сложной задачей. Это связано с тем, что чем выше сооружение, тем большее механическое напряжение оно испытывает из-за своих размеров и веса. («Механическое напряжение» возникает, например, когда вы что-нибудь растягиваете или сжимаете. «Прочность» — максимальное механическое напряжение, которое может выдержать здание перед тем, как начнет рушиться.)

Оказывается, биологический дизайн, появившийся в результате накопленного за почти четыре миллиарда лет опыта, может помочь в решении проблемы. До возникновения материаловедения инженерам приходилось наблюдать за природой в поисках необычных решений, способных преодолеть ограничения их материалов. Так, древние цивилизации строили свою военную технику, воссоздавая структуру сухожилий с помощью натянутых шкур животных. Полученный механизм мог растягиваться и сжиматься, чтобы запустить снаряд во врага. Но затем появились такие материалы, как сталь и бетон, которые оказались гораздо крепче и легче своих предшественников.

Все это привело к появлению поддисциплины «инженерия по надежности». Дизайнеры начали разрабатывать сооружения, которые были гораздо сильнее, чем максимально возможная нагрузка, для которой они предназначены, что означало, что механическое напряжение в материалах оставалось в диапазоне, где возможность поломки максимально мала. Но, согласно расчетам, как только сооружения превращаются в мегасооружения, подход, основанный на уменьшении рисков и повышении безопасности, накладывает предел на возможные размеры здания. Мегасооружения обязательно выжимают максимум из используемых материалов, что не позволяет сохранить механическое напряжение на допустимом уровне.

Однако в нашем организме ни кости, ни сухожилия не находятся в пределах допустимого риска. Фактически, они часто сдавливаются и растягиваются сильнее уровня, при котором материалы, из которых они состоят, по идее должны ломаться. Тем не менее части человеческого тела все равно более «надежны», чем того предполагает прочность материалов. Например, даже простой бег может нагружать Ахиллесово сухожилие более чем на 75% от предела его прочности, а тяжелоатлеты и вовсе нагружают поясничный отдел позвоночника на 90%, когда поднимают сотни килограммов.

Как биология справляется с такими нагрузками? Ответ заключается в том, что наше тело постоянно чинит и воспроизводит материалы, из которых оно состоит. Коллагеновые волокна в сухожилиях заменяются таким образом, что, пока некоторые из волокон повреждены, в целом сухожилие находится в сохранности. Это постоянное самовосстановление эффективно, незатратно, и может изменяться в зависимости от нагрузки. Конечно, все структуры и клетки в нашем теле постоянно заменяются; по некоторым оценкам, почти 98% атомов в человеческом теле сменяется в течение года.

Недавно мы применили эту парадигму самовосстановления на практике, чтобы узнать, возможно ли построить надежный космический лифт, используя доступные материалы. Предложенный нами дизайн основан на кабеле (тросе) длиной в девяносто одну тысячу километров, который берет начало в районе экватора и заканчивается в космосе, где будет находиться противовес.  Трос будет состоять из связок параллельных волокон, повторяющих строение коллагеновых волокон в костях, но созданных из кевлара — материала, применяемого при создании бронежилетов. Используя сенсоры и программное обеспечение на основе искусственного интеллекта, можно будет воссоздать модель таким образом, чтобы была возможность математически предсказать, когда, где, и как разорвутся волокна. В таком случае, когда это произойдет, специальные роботы, передвигающиеся вдоль всего троса, смогут заменить их с учетом уровня повреждения и необходимого обслуживания, подражая чуткости биологического процесса. Несмотря на то, что башня будет подвергаться большему механическому напряжению, чем могут выдержать материалы, из которых она состоит, структура будет надежна и не потребует чрезмерных затрат на замену своих составляющих. Более того, необходимая  прочность материала, которая требуется для поддержания устойчивости конструкции, была сокращена на впечатляющие 44%.

Кроме того, этот вдохновленный биологией подход к инженерному делу может быть полезен и на Земле — например, при строительстве мостов и небоскребов. «Бросая вызов» нашим материалам и оборудуя системы автономными механизмами замены и починки, мы можем как выйти за рамки существующих при строительстве ограничений, так и улучшить надежность будущих построек. Чтобы понять все плюсы работы с материалами, находящимися на грани своего лимита механического напряжения, взгляните на висячие мосты с их волнообразными железными канатами. Главная проблема, возникающая при увеличении протяженности такого моста, заключается в том, что при увеличении длины канатов увеличивается их масса — это приводит к тому, что они ломаются под собственным весом. Если канат натянут не более чем на 50% от своей предельной прочности, максимальная протяженность моста — четыре километра; но если увеличить напряжение растяжения до 90%, возможная протяженность значительно возрастет и может достичь более чем семи с половиной километров. Однако в таком случае, чтобы поддерживать безопасность моста, необходимо наладить процесс замены стальных волокон каната по принципу биологических систем.

Мегасооружения больше не научная фантастика. Описанное в Ветхом Завете падение Вавилонской башни никогда не останавливало людей. Мы продолжили строить и строим все больше, выше и быстрее, благодаря новым возможностям, что нам дарят наука и технологии. И все же, согласно стандартам классической инженерии по надежности, мы по-прежнему далеки от постройки сооружений высотой с космос. Нам необходимо использовать новую парадигму, которая концентрируется не столько на прочности материалов, сколько на присущем системам восстановительном потенциале. Далеко ходить за ней не нужно: достаточно просто изучить тот дар, что преподнесла нам окружающая нас биологическая жизнь. И поверьте, людям есть чему поучиться у долгой истории эволюции.

Оригинал: Aeon
Автор: Шон Сан и Дэн Попеску

Переводил: Андрей Зубов
Редактировала: Слава Солнцева

Понравилась статья или подкаст? Поддержи проект:
Patreon patreon.com/newochem
Сбербанк 5469 4100 1191 4078
Тинькофф 5536 9137 8391 1874
Рокетбанк 5321 3003 1271 6181
Альфа-Банк 5486 7328 1231 5455
Яндекс.Деньги 410015483148917
PayPal paypal.me/vsilaev
QIWI 89633244489
Bitcoin bc1qphwwt0vnjgkzju8mhwawyh54gc0x3g4cd8nv7e