Почему бетонный кессон не тонет
Кессон — это крупная полая конструкция, которая служит опорой понтонного моста. Его герметичный корпус удерживает внутри воздух, а вода снаружи не может заполнить это пространство. Поэтому кессон вытесняет объём воды, сопоставимый с собственным объёмом, и получает выталкивающую силу вверх.
Здесь важен не материал сам по себе, а средняя плотность всей конструкции: тяжёлый бетон вместе с заключённым внутри воздухом должен весить меньше, чем вытесненная вода. Так работает принцип плавучести и у пустой перевёрнутой чаши — пока её края не погрузились настолько, что вода перелилась внутрь.
Как плавучая опора становится мостом
Кессоны соединяют в понтонную линию и закрепляют так, чтобы течение и ветер не уносили её. Сверху на опоры кладут пролётное строение — настил, по которому движутся люди или транспорт. Вес настила и нагрузка от движения сильнее погружают кессоны; они оседают ниже, пока вытесненной воды не станет достаточно, чтобы уравновесить общий вес.
Отсюда главный инженерный компромисс: опоры должны вытеснять достаточно воды, но оставаться герметичными и сохранять запас над поверхностью. Если кессон повреждён и вода заполняет полость, его средняя плотность возрастает, плавучесть уменьшается, а мост может опасно просесть.
Почему используют бетон
Бетон тяжёлый, но прочный и пригоден для крупных форм, которым нужно выдерживать нагрузку и воздействие воды. Пустота внутри позволяет получить плавучую опору без необходимости делать весь кессон из лёгкого материала. В результате мост держится не вопреки тяжёлому бетону, а благодаря тому, что бетон образует прочную оболочку вокруг объёма, который вода не может занять.
