Современное строительство не обходится без предварительных сложных вычислений и расчетов прочности, жесткости и устойчивости строительных конструкций. Но строительная механика как совокупность наук, изучающих принципы и методы расчета сооружений на прочность, появилась сравнительно недавно. Наши предки возводили здания и сооружения зачастую не на базе расчетов, а на основе накопленного опыта (эмпирически, а не теоретически). Нам повезло лицезреть многие шедевры архитектуры древности только потому, что строились они с очень большим запасом прочности.
И опыт, сын ошибок трудных…
Со временем строить начали более рационально, без излишнего запаса прочности (это позволяло, в том числе, снижать издержки на строительство). Но несовершенство методов расчета устойчивости и прочности конструкций, а также неучтенные особенности условий эксплуатации нередко приводили к аварийным ситуациям. Так, например:
- 10 января 1860 года в городе Лоренс, штат Массачусетс произошло обрушение текстильной фабрики Пембертон Милл (Pemberton Mill). В трагедии погибло по разным данным от 88 до 98 человек (преимущественно женщины-ткачихи), от 3 до 5 сотен человек получили травмы разной степени тяжести. Причиной обрушения стало использование дешевых стальных колонн, рассчитанных на куда меньшую нагрузку. После трагедии стали постепенно внедрять новые стандарты безопасности на промышленных предприятиях.
- В 1879 году в Шотландии обрушился железнодорожный мост через реку Тей. Инженеры предусмотрели 20-кратный запас прочности на действие полезной нагрузки, тут их не в чем упрекнуть, но не учли, что для местности характерны постоянно дующие сильные ветры. Они-то и расшатали мост, который впоследствии рухнул.
- 22 января 1922 года произошла трагедия в Вашингтоне: из-за аномальных снегопадов город оказался погребен под 4-метровыми снежными завалами. Но некоторые горожане старались сохранить привычный ход жизни и не отказывали себе в развлечениях, например, походе в кинотеатр. Для сотен посетителей кинотеатра Никерброкер вечер окончился трагически: крыша, не имевшая достаточного запаса прочности, обвалилась под давлением снежных масс.
- 7 ноября 1940 года разрушился центральный пролет Такомского моста (Такома, Вашингтон, США). Причиной разрушения стал сильный ветер скоростью до 65 км/ч (при проектировании недоучли влияние ветровых нагрузок). К счастью, никто не пострадал. Зато инцидент оставил значительный след в истории науки и техники. Он способствовал появлению многочисленный исследований в области аэродинамики, а также изменению подходов к проектированию всех большепролетных мостов во всем мире.
К сожалению, нередко в строительстве и инженерном деле избежать разрушительных последствий в будущем позволяют уже совершившиеся трагедии.