MOTORY ROZWOJU

MOTORY ROZWOJU czyli największe osiągnięcia naukowe  w budownictwie i architekturze. Powszechnie wiadomo, że siłą napędową wszelkich przemian cywilizacyjnych jest nauka. Jak wykorzystywana jest w budownictwie i architekturze?

Z jakich dążeń oraz potrzeb się rodzi? Co oferuje wykonawstwu budowlanemu? Jakie przełomowe rozwiązania i dokonania inżynierskie są wynikiem badań naukowych? Które z nich odegrały największą rolę w rozwoju budownictwa, a w jakich dziedzinach wciąż są przedmiotem poszukiwań i wyzwań? Oddajemy głos uznanym w swoich dziedzinach nauki, cenionym autorytetom i zapraszamy do dyskusji również przedstawicieli branży.

prof. dr hab. inż. Leszek Rafalski
Dyrektor Naczelny Instytut Badawczy Dróg i Mostów
Członek Rady Naukowej miesięcznika „Builder”

Cement portlandzki i wzory do obliczania bezpośrednich posadowień budowli to największe osiągnięcia naukowe.

Do największych osiągnięć naukowych w zakresie materiałów budowlanych zaliczam wynalezienie przez Josepha Aspdina cementu portlandzkiego, na który uzyskał w 1824 patent roku zatytułowany Poprawa sposobu wytwarzania sztucznego kamienia. Aspdin opracował skład i metodę wytwarzania cementu w wyniku kilkuletnich eksperymentów. Na podstawie jego patentu już w 1825 roku została uruchomiona przemysłowa produkcja cementu. Początkowo cement portlandzki był stosowany tylko do robót tynkarskich. Przełomem stała się budowa tunelu pod Tamizą o długości ponad jednego kilometra zrealizowana w latach 1825– 1843, gdzie wykorzystano duże ilości cementu portlandzkiego. Cement według patentu Aspdina nie był jednak materiałem doskonałym. Do poprawienia jego właściwości znacząco przyczynił się Isaak Charles Johnson, który w 1845 roku określił prawidłową temperaturę wypalania klinkieru cementowego. Co ciekawe, obaj panowie byli brytyjskimi przedsiębiorcami, a nie naukowcami, niemniej ich osiągnięcia są zaliczane do naukowych. Uruchomienie produkcji cementu umożliwiło produkowanie betonu cementowego, a to stworzyło nowe możliwości konstrukcyjne i technologiczne w budownictwie. Natomiast do największych osiągnięć naukowych w zakresie rozwiązań teoretycznych zaliczam ogólne wzory na nośność posadowień bezpośrednich opracowane przez Karla Terzaghiego w 1943 roku. Terzaghi był austriackim inżynierem budownictwa i geologiem, a dzięki swoim wybitnym pracom został nazwany ojcem mechaniki gruntów. Pracował początkowo w Austrii, ale od 1938 roku był związany z Harvard University w Stanach Zjednoczonych. Do obliczania posadowień Terzaghi opracował teorię stanów granicznych podłoża gruntowego. Zdefiniował naprężenie graniczne jako teoretyczne maksymalne naprężenie, które może być przenoszone przez grunt bez jego zniszczenia. Pierwszy stan graniczny określił jako maksymalne obciążenie przyłożone na styku pomiędzy fundamentem a gruntem, które nie powoduje uplastycznienia gruntu w wyniku działania naprężeń ścinających. Ponieważ w podłożu czasem występują grunty o dużej ściśliwości (np. torfy lub namuły), mogą powstawać znaczne osiadania bez uplastycznienia. Dlatego Terzaghi wprowadził określenie drugiego stanu granicznego, czyli ustalenia nośności na podstawie dopuszczalnego odkształcenia. W rezultacie opracował zestaw wzorów, które są do dzisiaj stosowane w praktyce inżynierskiej do obliczania bezpośrednich posadowień budowli.