Коротка історія розвитку розрахунку конструкцій

Незважаючи на тисячолітній досвід будівництва, проблема міцності споруди існувала завжди, актуальна вона і зараз. Довгий час будівельної механіки не існувало, тому навіть у найбільш досконалих стародавніх спорудах можна знайти грубі помилки, що свідчать про незнання ними основ опору матеріалів і теорії споруд. Будівельники визначали міцність інтуїтивно, методом численних проб і помилок, вони вчилися на уроках аварій і обвалень конструкцій. Забобонний страх перед невпізнаною тайною матеріалу примушував будівельників навіть звертатися по допомогу потойбічних сил із залученням молитов (що продовжується і зараз), заговорів і навіть жертвопринесень.

З давніх часів професія будівельника вважалася вельми відповідальною, і можливі будівельні помилки мали дуже серйозні наслідки для тих, хто їх припускав. Зокрема, Закони Хаммурапі, складені ще у 1750 р. до н. е., наступним чином регламентували відповідальність будівельників древньої Месопотамії.
«§ 229. Якщо будівельник збудує людині дім і зробить свою роботу неякісно, так, що збудований ним будинок завалиться і спричинить смерть господарю будинку, то цього будівельника треба вбити.
§ 230. Якщо він спричинить смерть синові господаря будинку, то треба вбити сина цього будівельника.
§ 231. Якщо він спричинить смерть рабові господаря будинку, то він повинен віддати господарю будинку раба за раба.
§ 232. Якщо він знищить пожитки, то він повинен відшкодувати все, що він знищив; за те, що збудував будинок неякісно, так, що він завалився, повинен відбудувати будинок, що завалився, за свій рахунок».


Наведемо тут також відносно недавній приклад. В 1830 р. знаменитий російський архітектор Карл Іванович Россі, починаючи будівництво Олександрінського театру у Петербурзі, запропонував застосувати арочні кроквяні ферми з металу. Кілька крупних спеціалістів того часу висловили сумнів у міцності цих конструкцій і добилися зупинки будівництва. Ображений Россі негайно написав міністру двора: «В случае, когда бы в упомянутом здании от устройства металлической крыши произошло какое-либо несчастье, то в пример для других пусть тотчас же повесят меня на одной из стропил». Це був єдиний аргумент, бо теорії розрахунку подібних ферм тоді ще не існувало. Прийшлося повірити інтуїції великого архітектора, ферми були збудовані і існують до теперішнього часу. Є така традиція і зараз у мостовиків.

Традиції розрахунку конструкцій є також у більш буденних речах. Надзвичайно важливо запроектувати речі повсякденного вжитку, щоб їх використання приносило задоволення. Матеріали з яких виготовляють предмети повинні бути екологічними та приємними на дотик, а конструктивні рішення - технологічними та ергономічними. Речами створеними з любов'ю для людей, як і будівлями, приємно користуватися, парта учнівська на promin-osvita.com.ua відповідає цим вимогам.

Аварії траплялися не тільки у древні та середні віки, вони продовжувалися пізніше і трапляються навіть в теперішній час. Кожна аварія добавляла будівельникам нові знання, ставила нові завдання. Коли ж знань бракувало, в інженерні розрахунки вводили (і вводять зараз) коефіцієнт запасу. Приміром, визначали навантаження, яке може витримати елемент при експлуатації, і підбирали такі його розміри, що дозволяли витримати навантаження, більші експлуатаційних, скажімо, в 100 разів. Це значило, що створений елемент мав коефіцієнт запасу, рівний 100. Оскільки ніхто не знав, які непередбачувані, непізнані явища враховує цей коефіцієнт і чи повинен він бути саме таким, а не меншим, наприклад, в 10 разів, його назвали коефіцієнтом незнання.

Історія розвитку будівельної науки зберігає такі славетні імена, як Архімед, Леонардо да Вінчі, Галілео Галілей, Роберт Гук, Томас Юнг, Леонард Ейлер та інші, які в тій чи іншій мірі розробляли питання запасу міцності конструкцій. Але вперше у будівельну науку коефіцієнт запасу ввів знаменитий французький інженер і вчений Луї Марі Анрі Нав’є (1785 – 1836). Будучі вже академіком, Нав'є в 1826 р. опублікував курс лекцій, в якому заклав основу теорії пружності та ввів поняття напружень. Нав’є запропонував встановити розрахункові допустимі напруження, при яких конструкція може працювати надійно, і на ці напруження вести розрахунок.

Очевидно, що допустимі напруження повинні бути значно менше руйнівних. «Опору руйнуванню, – писав Нав’є, – недостатньо для проектування, оскільки треба знати не руйнівну силу, а ту, якою можна завантажити елемент без того, щоб виникаючі у ньому зміни зростали з часом». Якщо сталева балка руйнується при напруженні 4000 кгс/см2, то Нав’є пропонує при згині приймати допустиме напруження, рівне 1300 кгс/см2. При цьому розміри балки приймаються такими, що під час експлуатації вона мала напруження, не вищі допустимого.

По мірі розвитку будівельної науки коефіцієнт запасу, по суті коефіцієнт незнання, змінювався, тому фактично вся історія науки про міцність була історією боротьби за зниження цього коефіцієнта незнання. Зараз цей коефіцієнт став відносно невеликим (про це мова буде далі), але для цього були потрібні століття.

Отже, починаючи з XIX сторіччя, коефіцієнт запасу був встановлений на основі інженерної інтуїції, досвіду проектування і експлуатації конструкцій і безроздільно панував у будівельній механіці до 50 років ХХ століття.

Розрахунок конструкцій

Пічугін С.Ф. Методика граничних станів і нормування навантажень.
Категория: Основи проектування | Добавил: admin (2014-09-22)
Просмотров: 1033 | Теги: міцність, Історія, коефіцієнт запасу, розрахунок | Рейтинг: 4.0/1
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
ДБНУ