Внесок професора Л.Д. Проскурякова та його науково-технічної школи у розвиток будівельної механіки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Внесок професора Л.Д. Проскурякова та його науково-технічної школи у розвиток будівельної механіки

Салата Г.В.

Зроблена спроба окреслити внесок Л. Д. Проскурякова та його науково-технічної школи у розвиток будівельної механіки. Метою статті є відтворення основних положень Л.Д. Проскурякова у розробці теорії споруд. Методологічною основою дослідження є загальні принципи об'єктивності та історизму. Висновки роботи полягають у констатації факту про асиметрію історіографіїпитання.

Ключові слова: Л. Д. Проскуряков, науково-технічна школа, будівельна механіка, теорія споруд, теорія пружності, історія науки і техніки.

Грандіозний розвиток усіх галузей техніки другої половини XIX ст. віддзеркалився і на розвитку інженерних наук. Водночас, усвідомленого зв'язку між наукою і технікою - паритетно вагомими для людства галузями - не існувало. Ця обставина пояснювалася тим, що техніка розвивалася у XIX ст. непланомірно, часто Грунтована на вузькопрактичній основі, а головне, не зважаючи на весь колосальний прогрес техніки, перед нею не стояли ще ті виняткові за своєю суттю завдання, що постали на початку XX ст. і для вирішення яких, сприяння науки стало нагальною необхідністю.

Талановиті інженери випереджали час і створювали видатні проекти, що вражають і своєю доцільністю і архітектурною пропорцією деталей, інколи за високої складності схеми в розрахунковому відношенні. Серед вітчизняних талановитих мостобудівників чільне місце належить діяльності новатора у галузі будівельної механіки, неперевершеного інженера, професора Лавра Дмитровича Проскурякова (1858-1926 рр.). Л. Д. Проскуряков спроектував і розробив параболічні й полігональні статично визначені мостові ферми з шпренгельною граткою, запропонував консольні й аркові ферми для залізничних мостів.

Історіографія питання свідчить, що питання не обійдене увагою науковців: історіографічні надбання окресленої проблеми чисельні і багатопланові. Водночас, історіографія носить констатуючий характер. Вище означене сформувало асиметрію історіографії та окреслює ряд невирішених раніше частин проблеми, яким присвячена публікація.

Згідно методики та методології історичних досліджень, формуючим завданням роботи є відтворення основних положень Л. Д. Проскурякова у розробці теорії споруд. Методологічною основою дослідження є загальні принципи об'єктивності та історизму. Розвідка Грунтується на використанні логічного методу із залученням документальної бази наукових розвідок Л. Д. Проскурякова.

Метою статті є відтворення основних наукових положень Л. Д. Проскурякова у розробці теорії споруд; внесок професора Л. Д. Проскурякова та його науково- технічної школи у розвиток будівельної механіки.

XIX ст. позначене геніальними роботами вчених Нав'є, Коші, Пуассона, Ламе, Клайперона, Максвелла, Кельвіна, Клебша, Мора, Бетті, Кастільяно та ін. Водночас, впровадження наукових досягнень учених до вирішення практичних завдань розрахунку споруд просувалося вкрай повільно. Ось чому рядовий інженер кінця XIX ст. здійснював свої розрахунки майже тими ж примітивними методами, які застосовувалися у середині цього ж століття.

Звичайно, це твердження вимагає застережень у сенсі розуміння того, що статично-визначена проблема була майже висвітлена і вивчена. Розрахунок складних, але статично-визначених конструкцій здійснювався достатньо чітко і вірно, і тому серед плеяди вищеназваних дослідників теорії пружності, слід назвати імена Кремони, Кульмана, Ріттера, Цімермана, Вейрауха, Вінклера та ін., які сприяли прогресу цієї галузі теорії споруд. Разом з тим, широка «статично-невизначена проблема», питання динаміки в опорі матеріалів, питання стійкості споруд у цілому та їх елементів зокрема, як і низки інших, не менш важливих питань, практичного висвітлення і практичного вирішення ще не отримали.

Видатні наукові дослідження, що слугували на початку XX ст. основою для вирішення вищеозначених проблем, були здійснені саме у кінці XIX ст., але вони ще не стали надбанням інженерів і до певного часу, такі ж нескладні для тогочасного погляду проблеми, як розрахунок пружного склепіння, розрахунок жорсткої рами, облік динамічного навантаження і т.п. вирішувалися досить примітивно і важко, а головне - шляхами, далекими від обліку дійсних обставин завдання.

Означений стан цієї галузі знань відобразився і на характері споруд, що споруджувалися: складні за архітектурною структурою або не будувалися, або замінювалися вже під час проектування - більш простими архітектурними рішеннями. Як приклад широкого застосування більш примітивних схем необхідно вказати на не значне застосування нерозрізних і навіть консольно- балкових схем. Як приклад результатів примітивного розрахунку можна вказати на приклади, з одного боку, на зайву масивність зведень і арок того часу, а з іншого боку, на недостатню жорсткість підвісних ферм XIX ст., які нерідко призводили до руйнування підвісних мостів.

Усі перелічені вище фактори змусили інженера Л. Д. Проскурякова застосовувати такі прийоми і методи техніки, які значно випереджали примітивні прийоми XIX ст. Він стверджував, що будь-яка споруда повинна відповідати вимогам економічної і суспільної доцільності. Особлива увага Лавром Дмитровичем приділялася естетичному фактору [1].

У відповідь на ці запити, у галузі відбулася серйозна аналітична переоцінка та з'явилася експериментальна база, на якій формувалися нові будівлі - чисельні досліди і спостереження, які були поставлені з такою детальністю, яка зазвичай була неможливою у попередні роки через відсутність приладів належної точності. Ці досліди мали на меті проникнути у саму суть пружних і прямуючих за ними пластичних явищ. Наприклад, задумані Л. Д. Проскуряковим, штучно поставлені спостереження над цілими спорудами, що дозволило вивчити так зване «життя» цих споруд у найрізноманітніших умовах, у функцій не тільки роботи в даний момент, а й функцій часу. проскуряков будівельна механіка

Завдяки Л. Д. Проскурякову у мостобудуванні намітилися векторуючі тенденції: щодо методу - перейти до мікродосліджень і мікроспостережень і належним чином враховувати динамічний фактор. Щодо результатів -встановити робочі гіпотези, задля ключових положень теорії споруд, і разом з цим якомога ширше вивчити якісно і кількісно ті відхилення від теоретичної схеми роботи споруд, які стануть в основі їхнього розрахунку, які фактично мають місце в окремих спорудах та у їх деталях [2].

Л. Д. Проскуряков бачив кінцеву мету - з'ясувати експериментальну суть пружних явищ в тілах різної будови, з яких будувалися споруди, і зв'язати з явищами при зростанні діючих на тіло сил, і по суті справи обов'язково супроводжують будь-яке пружне явище через відсутність у природі ідеально-пружних тіл.

При вивченні пружних явищ Л. Д. Проскуряков виходив з таких трьох «робочих гіпотез»: гіпотези про ідеальну пружність матеріальну споруд; гіпотези про лінійну залежність між напруженням і деформаціями; гіпотези про збереження плоских перетинів при деформації бруса [2-3].

У царині теорії споруд Л. Д. Проскуряков виокремлював планове начало у структурі самої будівельної механіки, що зводилося до твердого встановлення основних її відділів і до чіткої систематизації наукового матеріалу всього, що входило до її складу. Лавр Дмитрович детально з'ясував усі експериментальні передумови науки і залишав лише необхідні, а власне якраз усі три, перелічені вище, гіпотези. Випереджаючою час є думка Проскурякова виходити при вивченні пружних явищ, не з гіпотези про безперервність матерії, а з гіпотези про її атомізм. Вчений-інженер часто використовував атомістику під час нових застосувань експериментальних і теоретичних перешкод, а часто справжніх і близьких до дійсності результатів застосування гіпотези неперервності [4].

Усі докази основних положень теорії споруд Л. Д. Проскуряков застосовував чітко, із застосуванням «моделей» і висвітленням будь-якого положення його конкретної фізичної суті. Учений віддавав перевагу графоаналітичним методам досліджень з метою вирішення основних проблем будівельної механіки. Лавр Дмитрович був певен, що ці методи дають чітке виявлення основної ідеї при можливості досягнення будь-якої точності.

Л. Д. Проскуряков вважав, що останнє слово у сфері плановості і чіткості проектування мостів не сказано, але і того, що досягнуто, достатньо, щоб основна вісь будівельної механіки як науки, вимальовувалася достатньо ясно і щоб її осягнення і засвоєння давалися відносно легко.

Л. Д. Проскуряков Грунтовно переконував, що теорія споруд, якщо її характеризувати за суто геометричною ознакою, ділить деталі споруд, а за ними і цілі споруди, на три можливих типи - брус, пластина і тіло трьох вимірів. Останні дві категорії, за Проскуряковим, належать до меж бачення теорії пружності. Головну увагу вчений віддавав брусу - тілу з однією незалежною змінною [2].

Лавр Дмитрович доводив, що уся проблема бруса ділиться на два великі частини: статично- визначені завдання і статично-невивчені завдання. Учений відстоював думку, що на першому місці перебуває вивчення бруса, як такого. Зазначав, що ця проблема є майже вичерпною (за умови врахування трьох вищеназваних гіпотез) і висвітлена у працях його учнів, членів так званої «проскуряковської школи мостобудування»: інженерів О. О. Гвоздева та П. О. Вальтера. Учені науково-технічної школи Проскурякова зуміли віднайти струнку і жорстку залежність між силовими і деформаційними факторами.

Водночас, сучасник Л. Д. Проскурякова професор Б. Г. Галеркін досконало висвітлив вище окреслену проблему і тому це явище у 20-х роках XX ст. вже не випадало з загального циклу впливів на брус. Для будь- якого витого перетину визначалися осі - «носії закону збереження пласких перетинів». Вся проблема бруса стала вирішуватися чітко, енергетично і завершено. Питання стійкості бруса, а також динамічні проблеми легко вписувалися у загальну проблему енергетичного підходу.

У результаті, Л. Д. Проскуяковим та його науковою школою було зроблено чимало, утім її значення для будівельної механіки вимагало детальнішого вивчення. Просторові ферми достатньо не вивчені, і у цій сфері Л. Д. Проскурякову та його учням належало пройти ще багато сторінок наукових досліджень, і перш за все - структурувати накопичений у цій сфері матеріал.

Внесок Л. Д. Проскурякова та його наукової школи у розробку другої частини теорії споруд - статично- невизначену проблему - ознаменувався титанічною роботою інженерів усіх країн, проблемою, що була на часі початку XX ст. По суті робота, яка виходила із збереження розрахункової схеми і основних передумов, мала на меті дати якомога швидке, вірне і просте рішення проблеми. Лавр Дмитрович взяв за основну принцип д'Аламбера роботи системи сил на віртуальних переміщеннях, поширене на пружні системи. І як її наслідок, трактував теореми Бетті, Моря, Максвелла. Теореми Менабреа, Кастільяно надають усій проблемі енергетичне обґрунтування - для лінійних систем приватна похідна від потенційної енергії деформації по узагальненій силі дорівнює відповідному цій силі узагальненому переміщенню. У результаті усі методи вирішення статично-невизначених завдань випливають з вищеназваних теорем і на них Грунтувалися праці Л. Д. Проскурякова та ін.

Таким чином, принципова проблема була вирішена раз і назавжди, але у найбільш загальному вигляді. Питання торкалося лише практичного вирішення окремих задач на основі загальної теорії. Саме з цією обставиною зіткнувся Л. Д. Проскуряков як з головною перешкодою при розв'язанні проблеми. Якщо статично-невизначені ферми зазвичай мають не дуже велику кількість зайвих стержнів і відносно легко вирішуються приведенням їх до статично-визначених, у свою чергу, вирішувалися кінематичним способом, то статично-невизначені рами представляють для практики значну проблему.

На цій ниві науково-технічного пізнання було зроблено небагато, а узагальнення Л. Д. Проскурякова було передчасним, адже не достатньо були досліджені просторові рами. Однак, «рамний голод», який відчувався у науковій школі Лавра Дмитровича поступово проходив, адже у розпорядженні інженерів і тих, хто здійснював необхідні розрахунки, з'явилися методи, які вони обирали для вирішення різних завдань у мостобудуванні.

Л. Д. Проскуряков виділив три основні напрями для вирішення означеної проблеми: застосування методів аналітичних, методів графічних, або графоаналітичних, і методів механічних. Останні методи Грунтувалися на теоремі Максвелла про взаємність переміщень і вимагали спеціального і чутливого обладнання, детальних маніпуляцій з цим обладнанням. Тому вони не були поставлені у ряд з першими двома групами методів і чекали подальших удосконалень [2].

Графоаналітичні методи основані на застосуванні фокусів - будь-яка рама має у кожному своєму елементі два фокуси, які подібні до таких, які є в нерозрізних балках і зведеннях - ці фокуси також співпадають з точками переходу через нуль моментів, які викликаються у даній рамі поворотом правого або лівого її кінця на той чи інший невеликий кут. Л. Д. Проскуряков розумів, що маючи фокуси, може йти тим шляхом, яким йшли інженери при розрахунках із нерозрізними балками. І тому вирішували проблему роботи рами за будь- якого її навантаження. Вчений-інженер вважав цей метод дуже мудрим, який по суті допомагав розкрити сутність роботи даної рами. Це підтвердили Грунтовні дослідження Л. О. Самойлова.

Л. Д. Проскуряков виділяв десятки прийомів, які спрощували вирішення проблеми. Вважав, що класифікувати ці прийоми ще передчасно і виділяв низку методів наших вітчизняних дослідників: метод М. С. Стрілецького, метод О. М. Новикова, метод О. М. Верещагіна, метод професора Фармаковського і ряд інших. Рамний голод тамувався дуже швидко і Л. Д. Проскуряков мав надію на основі власних розробок, підвести підсумки і дати класифікацію наукових здобутків попередників і сучасників. Але передчасна смерть ученого у 1926 р. не дозволила продовжити наукові розробки окресленої проблеми, що стала однією із стрижневих проблем для вихованців і послідовників його науково-технічної школи.

Список використаних джерел

1. Л. Д. Проскуряков, проф. Ими. Моек. инж. уч-ща. - 4-е изд. 4.1-2. - Санкт-Петербург: тип. А. Бейке, 1902 -1910. - Статика сооружений; Сборник задач и упражнений с решениями: (Окончание). - Москва: типо-лит. Ю. Венер, преемн. О. Фальк, 1910. - [6], 104 с.

2. Велихов П. А. Краткий курс строительной механики: Изложение лекций, читанных на 3-м курсе Инжен.-строительного фак-та Моек. высш. технич. уч-ща в 1926-27 академич. году / Проф. П. А. Велихов; Изд-во Моек. высш. технич. уч-ща. - Москва, 1927,-VII, 173 с., [2] с.

3. Proskurjakov L. D. Stroitel'naja mehanika / L. D. Proskurjakov, prof. Imp. Mosk. inzh. uch-shha. - 4-е izd. Ch. 1-2. - Sankt-Peterburg: tip. A. Benke, 1902-1910. - Soprotivlenie materialov. - 1902. - [8], 277, [2] s.

4. Proskurjakov L. D. Stroitel'naja mehanika / L. D. Proskurjakov, prof. Imp. Mosk. inzh. uch-shha. - 4-е izd. Ch.1-2. - Sankt-Peterburg: tip. A. Benke, 1902 -1910. - Statika sooruzhenij. - 1907. - [6], 232 s.

5. Proskurjakov L. D. Stroitel'naja mehanika / L. D. Proskurjakov, prof. Imp. Mosk. inzh. uch-shha. - 4-е izd. Ch.1-2. - Sankt-Peterburg: tip. A. Benke, 1902 -1910. - Statika sooruzhenij; Sbornik zadach і uprazhnenij s reshenijami: (Okonchanie). - Moskva: tipo-lit. Ju. Vener, preemn. O. Fal'k, 1910. - [6], 104 s.

6. Velihov P. A. Kratkij kurs stroitel'noj mehaniki: Izlozhenie lekeij, chitannyh na 3-m kurse Inzhen.-stroitel'nogo fak-ta Mosk. vyssh. tehnich. uch-shha v 1926-27 akademich. godu / Prof. P. A. Velihov; Izd- vo Mosk. vyssh. tehnich. uch-shha. -Moskva, 1927. -VII, 173 s., [2] s.

7. Salata H V., candidate ofhistorical sciences, senior lecturer of the Departmentoflnformation, LibraryandArchives, KyivNational University ofCulture andArts (Ukraine, Kyiv), salaty@bigmir.net

8. Contribution ofProfessor L. D. Prokuryakov and his scientific and technical school into the development of construction mechanics

Размещено на Allbest.ru