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.
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
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.
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.
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.
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:
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.
- 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.
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.
