Безопасность строительных конструкций: исследования, нормы и проблемы
Чувствуем ли мы себя в безопасности, находясь под сводами современных строительных конструкций? Оценка надежности и безопасности строительных конструкций стала актуальной областью исследований с началом возведения людьми самых примитивных построек. На марафон «Знание» о науке будущего» кандидат технических наук, доцент, член Совета молодых ученых и специалистов ФГБОУ ВО «Вологодский государственный университет» рассказал о проблеме возникновения строительных норм и правил расчета, вопросах ключевых достижений ученых в этой отрасли, а также современных проблемах, которые в том числе решает научная школа Вологодского государственного университета.
Комментарии
Поделитесь своими мыслями, используя поле для комментариев выше.
Конспект
Спикер: Сергей Александрович Соловьев, кандидат технических наук, доцент кафедры промышленного и гражданского дизайна, гражданского строительства Вологодского государственного университета.
В своей лекции Сергей Соловьев знакомит слушателей с теорией надежности строительных конструкций, рассказывает о том, как она зародилась, каковы были предпосылки появления этой науки.
Безопасность строительных конструкций в исторической ретроспективе
Разговор Сергей Соловьев начинает с объяснения как таковой необходимости для людей рассчитывать надежность строительных материалов:
Появление такой науки как теория надежности строительных конструкций вытекло из базовых потребностей человека в обеспечении безопасности, в чувстве собственной безопасности.
Когда человек начал строить примитивные жилища, то ему приходилось задумываться о том, чтобы это сооружение было надежно, безопасно и ничего ст
Безопасность строительных конструкций в древнем мире
Естественно, первые попытки сформулировать методы расчета, первые попытки сформулировать какие-то нормы, были довольно нечеткими. Они были основаны на каких-то эмпирических фактах, случайно проведенных экспериментах, которые демонстрировали, как что-либо работает в природе.
Были и магические ритуалы. Например, в кодексе Хаммурапи указано, что если строитель строит дом для кого-то и делает это не должным образом, и дом, соответственно, разрушается и убивает владельца, то и сам строитель тоже должен быть казнен. А если убивает сына владельца, то сын строителя должен быть казнен. Вавилонским строителям приходилось думать, изобретать какие-то надежные решения базирующиеся на свойствах строительных материалах. Мотивация у них была довольно понятная. В период античности, в период средних веков, в период нового времени подходы оставались теми же самыми.
Первые методы анализа надежности
Все изменилось с Галилео Галилеем. В 1638 году он издал фундаментальный труд «Беседы и математические доказательства двух новых наук», в котором заложил положение о классической механике. Здесь примечательно, что Галилей писал свой труд, во-первых, находясь в тюрьме, во-вторых, будучи слепым. Поэтому те, кто говорит, что наукой заниматься тяжело сейчас, вспомните Галилея и в каких условиях он проводил свои фундаментальные разработки. Там он сформулировал основы механики, основы классической механики. Но он допустил ряд ошибок, не все смог описать. Его идею потом подхватили другие ученые — Гук, Бернулли, Ньютон, Паскаль и прочие.
Теория упругости Навье
В начале 19 века французский ученый Анри Навье обобщил информацию и сформулировал теорию упругости. А так как он был еще и инженером, то вывел и прикладную науку из теории упругости — строительную механику. Появился научно-технический обоснованной метод определения напряжений в строительных конструкциях. На тот момент актуальнее проблема была, конечно, для мостов, но тем не менее такая задача уже была решена.
Безопасность и надежность объектов строительства в наши дни
Спикер рассказывает, что в 1955 году известный советский инженер, советский ученый Стрелецкий Николай Станиславович разработал метод «предельных состояний». Благодаря использованию при расчетах частных коэффициентов для нагрузки, прочности, условий эксплуатации стало возможным серьезно экономить на материалоемкости конструкции. Эта теория надежности строительных конструкций получила название метода предельных состояний.
Современные мировые тенденции в определении прочности строительных материалов склоняются к введению в расчеты двух типов неопределенности:
- Алеаторная. Связана с природной изменчивостью. Например, снеговой нагрузкой в разные годы. Для ее исследования применяется классическая теория вероятности и математическая статистика.
- Эпистемологическая. Связана с недостатком знаний, данных, неточностью методик анализа и т. д. Применять здесь теорию вероятности — опасно, поэтому специалисты пользуются альтернативной теорией анализа данных, теорией нечетких множеств, теорией свидетельств, случайных множеств и другими.
Далее спикер отвечает на вопросы из зала, разъясняя, какие материалы можно проверять на прочность, приводит интересные примеры анализа снеговой нагрузки, рассказывает, как определяют прочность старых зданий.
