Техническое обследование и обслуживание зданий в Санкт-Петербурге и Лен.Обл

История развития обследования и испытания зданий

История развития обследования и испытания зданий
Здания и сооружения, с незапамятных времён до наших дней, возводились с самыми разными целями, в самых неожиданных конфигурациях, украшались в соответствии с веяниями эпохи – или наперекор им; неизменным оставалось одно – требование к надёжности и безопасности. Методы обследования, помогающие убедиться, что строение не обрушится под предполагаемой нагрузкой, развивались с глубокой древности; совершенствуются они и в наши дни.
Компания «ИНТЕГРА» предлагает ознакомиться с краткой историей принципов и технологий обследования и испытания зданий.

Переход от эмпирики к научному методу

Разумеется, самый простой способ понять, достаточно ли надежно здание или сооружение, – подвергнуть его ожидаемой нагрузке и посмотреть на результат. Дом не должен разрушаться под действием ветра – следовательно, нужно подождать достаточно сильного порыва; не должен «уплывать» при подтоплении почвы – значит, необходимо провести полевые испытания в сезон дождей.
Такой метод имеет несколько критических недостатков, которые отлично понимали и люди древности:
  • ветры, паводки и прочие природные явления случаются не по расписанию
  • дом, всё же не прошедший проверку, придётся ремонтировать или отстраивать заново
Никто не может гарантировать, что здание, пережившее одну «проверку», справится со вторым, третьим и последующими испытаниями.
Первым из известных нам архитекторов о необходимости объективной оценки прочности зданий задумался живший в III–II веках до нашей эры Гермоген – создатель храмов Артемиды Левкофриены, Диониса Теосийского и других культовых сооружений. К сожалению, труды Гермогена были утрачены, и судить о его успехах в области теоретических изысканий мы не можем.
Руины храма Артемиды Vadimph, CC BY-SA 3.0 , via Wikimedia Commons
Группа компаний ИНТЕГРА, обследуем здания и сооружения в Санкт-Петербурге и по всей России. Лучшие цены. Скидки и Акции.

Вы можете связаться с нами, используя телефон или почту:

Телефон : +7 (964) 346-55-66

Email : info@integra-gk.ru

Сайт: integra-gk.ru
Отчасти проблемами оценки состояния зданий и сооружений занимались Аристотель, предложивший исчерпывающую для своего времени классификацию материалов, и Архимед, изучавший законы механики и, следовательно, взаимодействие тел всевозможных конфигураций.
Аристотель
Аристотель
Архимед
Архимед
Однако по-настоящему цельная научная система обследования зданий и сооружений была заложена в XV веке знаменитым Леонардо да Винчи. Ученый, в частности, занимался испытаниями прочности железных проволок разных сечений и длин, а также исследованиями влияния длины пролёта балок на несущие характеристики.
Леонардо да Винчи. Wellcome Images. See page for author, CC BY 4.0 , via Wikimedia Commons
Окончательно идея обследования и испытания строений была оформлена Галилео Галилеем, жившим почти на столетие позже да Винчи. В книге «Беседы и математические доказательства…» Галилей указывает на неизбежное снижение прочности зданий аналогичной геометрии при увеличении габаритов. Кроме того, учёный вывел – и экспериментально доказал – зависимость прочности балки от её собственных габаритов, что положило начало расчетным методам обследования зданий и сооружений.
Галилео Галилей

Развитие теории и практики обследования

Временные промежутки между новыми открытиями постоянно сокращались: в XVII веке, всего через несколько десятков лет после Галилея, вклад в развитие методов обследования зданий и сооружений внесло сразу несколько ученых с мировым именем:
  • Француз Эдм Мариотт – автор первых в истории станков для испытания материалов на сопротивляемость растяжению, исследователь последствий ударного взаимодействия твёрдых тел
  • Немец Готфрид Лейбниц – учёный, доказавший треугольное распределение напряжений в балках разных сечений
  • Англичанин Роберт Гук – естествоиспытатель, показавший непосредственную зависимость между прилагаемым к телу усилием и деформацией, определивший распределение нагрузок при приложении усилия к концу балки – и фактически давший определение упругой деформации материалов
В новом, XVIII веке наиболее весомый вклад в развитие теории и практических методов обследования внесли:

  • Даниил Бернулли, занимавшийся экспериментальным изучением амплитуд и частот колебаний напряженных стержней
  • Огюст Реомюр, оборудовавший первую металловедческую лабораторию и описавший комплексный метод исследования свойств металлов
  • Питер ван Мушенбрук, создавший новаторские механизмы для определения прочности материалов на сжатие, растяжение и изгиб
  • Шарль Кулон, исследовавший сжатие призматических тел, колебания, возникающие при кручении, и прочность одного из самых популярных строительных материалов – песчаника.

Нельзя обойти молчанием и Россию. Здесь, в том же XVIII веке, русским изобретателем Иваном Кулибиным были проведены одни из первых в истории полномасштабные испытания на моделях – в частности, именно так в 1776 году была доказана надежность деревянного моста, соединяющего берега Невы.
Иван Кулибин
Иван Кулибин
Проект моста через Неву Ивана Кулибина, 1776 год
Проект моста через Неву Ивана Кулибина, 1776 год

Новое время обследований и испытаний

В XIX веке развитие теории и практики обследования зданий и сооружений набрало новые обороты:
  • Жаном Понселе была впервые выдвинута теория усталости материалов, позволяющая прогнозировать срок службы строительных конструкций
  • Альфредом Дюло была начата работа по исследованию прочностных характеристик металлических двутавровых и составных балок
  • Уильямом Фейрберном был создан станок нового поколения, позволяющий проводить испытания чугунных балок на сопротивляемость растяжению, сгибанию и сжатию, а кроме того – исследовать прочностные характеристики кованых металлических пластин и активно входивших в обиход заклепочных соединений
Важнейший вклад в изучение устойчивости сложных сооружений внесли исследования Иоганна Баушингера и Людвига Тетмайера. Генрих Герц в конце XIX века продолжил дело Гука и Мариотта, создав стройное теоретическое описание взаимодействия соударяющихся тел – что напрямую повлияло на методы оценки прочности строительных конструкций.
Параллельно с теоретической базой обследования зданий и сооружений развивались и прикладные методы: так, Матиасом Кёненом были проведены первые прочностные расчеты плит из нового материала – железобетона, а Жозефом Лагранжем и Огюстеном Коши – работы по изучению распространения упругих волн в разных материалах, что непосредственно сказалось на дальнейшей разработке методов геологических исследований.
Нельзя не отметить и заслугу Валериана Курдюмова, исследовавшего параметры скольжения грунта под нагрузкой.

Совершенствование методик обследования и испытания

Благодаря стараниям множества инженеров и учёных XX века, в частности, представителей российской науки Николая Стрелецкого, Андрея Гагарина, Николая Максимова и Исаака Рабиновича, арсенал способов обследования здания пополнялся всё новыми инструментами:
  • методикой оценки действия комплексных динамических нагрузок на пролётные участки сооружений на высоте
  • методикой оценки действия комплексных динамических нагрузок на пролётные участки сооружений
  • технологией испытания на прочность плотин гидроэлектростанций
Важнейшим этапом в истории обследования зданий и сооружений стало появление методов неразрушающего, то есть не приводящего к порче исследуемого материала, контроля:
  • в 1895 году было открыто рентгеновское излучение, помогающее, в частности, определять наличие в конструкции металлических предметов – например, стальных креплений в толще дерева
  • в 1928 году на смену опасному для здоровья рентгену пришла ультразвуковая дефектоскопия
  • в 1958 году появился магнитографический метод неразрушающего обследования строительных конструкций
В настоящее время развитие технологий обследования и испытания продолжается. Так, для обмеров и получения предельно точной трёхмерной модели объекта используются лазеры, а сложнейшие вычисления, ранее производимые вручную и потому неизбежно нуждающиеся в многократных проверках, сегодня выполняют специальные компьютерные программы, сводящие вероятность ошибок вследствие «человеческого фактора» к нулю. Впрочем, неучтённым факторам всегда есть место – а значит, в дальнейшем будут появляться всё более совершенным технологии обследования и испытания строительных конструкций и зданий в целом.
Огромное влияние на историю обследования сооружений оказали несчастные случаи: например, обрушение в 1879 году расположенного в Великобритании Тейского моста, имевшего многократный запас прочности по вертикали, но не выдержавшего горизонтальных порывов ветра, заставила архитекторов и проектировщиков учитывать весь комплекс нагрузок, а не только «целевые» потребности. А обрушение Египетского моста в Санкт-Петербурге, случившееся в 1905 году во время проезда конницы, помогло понять, насколько разрушителен может быть резонанс – и насколько важно учитывать этот фактор при составлении проекта и обследовании конструкций.
Железнодорожный мост через Ферт-оф-Тей