Экономия и красота в дизайне

У инженера, проектирующего мост, есть два обязательства: перед своим клиентом - разумно использовать свои деньги,
и перед обществом - создать конструкцию, которая улучшит окружающую среду.
На самом деле красота в инженерном дизайне коренится в напряжении, которое существует между
дизайном для экономии и дизайном для внешнего вида.
Экономика в этом контексте - это не просто экономия денег; это концепция рациональности
и бережливости. Для инженерного проектирования принципиально важно, чтобы дизайнер постоянно
планировал, как он может сэкономить материалы и как он может организовать процесс строительства
проще, даже если многие из этих проектных решений в отдельности не будут учитываться в
общем балансе проекта.
Примером такого противоречия между внешним видом и экономичностью является конструкция пандуса
для доступа к мосту высокого уровня, рис. 1.1. Главный мост состоит из
трапециевидного коробчатого сечения глубиной 2,4 м, что позволяет ему охватывать 60 м и более. Доступ
пандус должен подниматься с уровня земли, чтобы слиться с основной конструкцией. В месте
слияния пандус имеет ту же глубину и форму, что и основной мост. Тем не менее,
глубина 2,4 м была бы не по масштабу для палубы, расположенной близко к уровню земли. Следовательно,
пандусу придается глубина, которая постепенно уменьшается до 0,7 м по мере приближения к земле, при этом
пролеты соответственно укорачиваются. Это явно не самый экономичный выбор, так
как опалубка для опорных полотен рампы будет постоянно меняться.
Чтобы снизить эту дополнительную стоимость опалубки, геометрию настила рампы можно
определить, сохранив длину жалюзи постоянной и равной длине
главный мост, но меняющий угол наклона. Таким образом, если пандус построен пролет за пролетом, боковые
жалюзи полотен могут быть повторно использованы для каждого пролета. Это интеллектуальная концепция, основанная
на попытке рационализировать метод строительства и сэкономить средства, что приводит к
отличительному внешнему виду. Наконец, об этом появлении следует судить по его собственным достоинствам.
Когда инженер проектирует, будь то общая концепция моста или
отдельного элемента, он сначала должен понять поведение конструкции, а затем стремиться
рациональность и экономия. Поиск, как правило, оставляет ему много вариантов, что позволяет
ему делать выбор относительно внешнего вида сооружения.
Очень простым примером является конструкция опоры моста, несущей один подшипник,
рис. 1.2. Опора подвергается вертикальной нагрузке и горизонтальной нагрузке в верхней части,
которая создает изгибающий момент, линейно увеличивающийся до максимума у основания
опоры, рис. 1.2 (а). Размер пирса наверху будет ограничен размером опоры
моста, в то время как внизу он будет определяться совокупным эффектом
сила сжатия и изгибающий момент. У инженера есть выбор,
например, между: