Zhuravsky, Dmitri I.

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Dmitri Ivánovich Zhuravski

Fecha de nacimiento	17 (29) de diciembre de 1821
Lugar de nacimiento	Bely Kolodez , Shchigrovsky Uyezd , Gobernación de Kursk , Imperio Ruso
Fecha de muerte	18 de noviembre (30) de 1891 (69 años)
Un lugar de muerte	San Petersburgo , Imperio Ruso
País	Imperio ruso
Esfera científica	mecanica y construccion
alma mater	Universidad Estatal de Comunicaciones de San Petersburgo Emperador Alejandro Ⅰ Instituto de Ingenieros Ferroviarios ( 1842 ) Liceo Jurídico de Nizhyn ( 1838 )
consejero científico	Mijail Vasilievich Ostrogradsky
Conocido como	Constructor del puente Verebinsky
Premios y premios

Dmitry Ivanovich Zhuravsky ( 17 de diciembre [29] de 1821 , el pueblo de Bely Kolodez , provincia de Kursk - 18 de noviembre [30] de 1891 , San Petersburgo ) - Científico ruso , mecánico e ingeniero , especialista en el campo de la construcción de puentes y estructural mecánica [1] . El constructor del famoso puente Verebyinsky y el ferrocarril Nikolaev (actualmente el ferrocarril Oktyabrskaya ) [2] . Ganador del Premio Demidov de la Academia de Ciencias de San Petersburgo (1855) [3] .

Biografía

Nacido en el pueblo de Bely Kolodez , distrito de Shchigrovsky, provincia de Kursk (ahora, en el distrito de Zolotukhinsky de la región de Kursk ).

En 1838 se graduó en el Liceo de Física y Matemáticas de Nezhinsky ; mientras estudiaba en el Liceo, fue alumno de K. A. Budzynsky, quien dirigió desde 1834 hasta 1838. en este liceo, el departamento de matemáticas aplicadas y que impartía allí un curso de mecánica [4] . En el mismo año ingresó al Instituto del Cuerpo de Ingenieros Ferroviarios , donde su maestro fue M.V. Ostrogradsky [5] . Se graduó del instituto en 1842 con honores y con su nombre en una placa de mármol [1] [6] .

Ferrocarril de Nikolaev

Después de graduarse del instituto, Zhuravsky fue designado para trabajar en la Dirección Norte del ferrocarril Nikolaev entre San Petersburgo y Moscú [6] . Allí se dedicó a la investigación, el diseño y la construcción de este primer gran ferrocarril ruso, que marcó el comienzo de la creación de una red ferroviaria nacional en Rusia. La carretera se construyó según la versión directa, que requirió la construcción de 278 estructuras artificiales (incluidos 184 puentes , 69 tuberías de piedra y hierro fundido y 19 pasos elevados ).

El ingeniero estadounidense D. W. Whistler supervisó la construcción de los puentes . Los dibujos del ingeniero e inventor estadounidense W. Hau se utilizaron como diseño básico . La esencia del proyecto era que el vano del puente era una armadura de madera con tirantes, amarrada con varillas transversales de hierro (el uso de dos materiales en las estructuras de soporte fue una innovación). Los elementos metálicos hicieron que el puente fuera mucho más resistente sin aumentar significativamente el peso de la estructura.

En aquellos días, no existía una teoría para calcular las armaduras , y P.P. Melnikov en 1844 instruyó a Zhuravsky para que estudiara las propiedades de los puentes con armaduras de celosía del sistema Gau . Habiendo llevado a cabo estudios teóricos y experimentales de fuerzas en los elementos de la armadura de Gau , Zhuravsky descubrió que en el caso de una distribución uniforme de la carga a lo largo de la consola , la distribución de esfuerzos cortantes en el plano neutral no es uniforme . : aumentan a medida que se alejan del extremo libre [7] . Por lo tanto, los esfuerzos experimentados por las barras y arriostramientos más cercanos a la mitad del vano son menores que los esfuerzos en los elementos ubicados cerca de los apoyos; esto significa que las varillas con una sección transversal más pequeña se pueden tomar como elementos del primer grupo. En el curso de su investigación, Zhuravsky primero desarrolló un método general para calcular armaduras con correas paralelas [6] .

Por lo tanto, Zhuravsky teóricamente volvió a verificar y mejoró el sistema Gau, proponiendo hacer elementos de armadura de diferentes espesores según su ubicación. Como resultado, se propuso uno de los primeros métodos para el cálculo científico de vigas de puente (1850) [8] . Las propuestas de Zhuravsky fueron apoyadas por Whistler y utilizadas en todos los puentes de la carretera [9] .

Los puentes ferroviarios más grandes en la ruta del ferrocarril Nikolaev fueron diseñados y construidos bajo el liderazgo de Zhuravsky. Una vez finalizadas estas obras, recibió instrucciones de preparar diseños para nuevos puentes, lo que llevó varios años [2] .

A D. I. Zhuravsky también se le encomendó la construcción del puente Verebinsky de media verta . En 1851, este proyecto particularmente complejo se materializó con éxito en una estructura de celosía, que consta de 9 vanos de 54 m cada uno; para lo cual Zhuravsky encontró la proporción óptima de los vanos extremos y medios de una armadura continua. Posteriormente, se comprobó y reconoció la corrección de sus cálculos y la indiscutibilidad de su prioridad; esta evidencia fue apoyada por los trabajos del ingeniero francés J. Bress .

La finalización exitosa de la construcción del puente Verebinsky fue el comienzo del camino del científico y glorificó a Zhuravsky como constructor de puentes [2] . La teoría del cálculo de las armaduras de los puentes, cuyos fundamentos Zhuravsky describió en artículos publicados en el "Diario de la Dirección General de Ferrocarriles y Edificios Públicos", así como en el trabajo "Sobre los puentes del sistema diagonal de Gau" [10] [11] , se convirtió en una destacada contribución a la ciencia de la construcción. El ensayo "Sobre los puentes del sistema diagonal Gau" [10] [11] , en el que Zhuravsky trabajó durante unos diez años, fue presentado en 1854 a un concurso organizado por la Academia de Ciencias de San Petersburgo ; en 1855 la academia otorgó al autor de este ensayo un gran premio Demidov [3] [7] .

Trabajando en otros proyectos

En la primavera de 1855, D. I. Zhuravsky fue enviado a inspeccionar el ferrocarril de Moscú a Orel [2] .

Tras el regreso de Zhuravsky a San Petersburgo , se le asignó la reconstrucción de la torre de la Catedral de la Fortaleza de Pedro y Pablo con el reemplazo de las estructuras de madera por otras de metal. Estos trabajos se llevaron a cabo en 1857-1858 junto con el arquitecto K. A. Ton y los ingenieros A. S. Rekhnevsky y P. P. Melnikov .

En el curso de estos trabajos, D. I. Zhuravsky propuso el diseño de la aguja de metal de la catedral y el método de su cálculo, traduciendo los resultados del cálculo en el proyecto e implementándolo [12] . El desarrollo del proceso tecnológico para la obtención de hierro de alta calidad como material estuvo a cargo del metalúrgico A. A. Iossa [13] . Por este trabajo, D. I. Zhuravsky recibió el rango de coronel del Cuerpo de Ingenieros Ferroviarios .

En 1861 fue nombrado jefe de la instalación del iconostasio en la iglesia catedral de Pochaev Lavra [14] .

En 1869, Zhuravsky trabajó en la restauración del puente Mstinsky quemado . Este trabajo fue uno de los últimos proyectos de Zhuravsky en el campo de la construcción de puentes.

En el mismo año, Zhuravsky fue enviado a los EE . UU. para estudiar el negocio ferroviario . A su regreso de este viaje al extranjero, fue nombrado miembro de la junta directiva de la Sociedad Principal de Ferrocarriles Rusos . Fue vicepresidente de esta sociedad durante varios años y al mismo tiempo fue presidente del departamento de construcción de la Sociedad Técnica Imperial y colaboró en sus Notas . En 1873, Zhuravsky participó, como representante del Ministerio de Ferrocarriles, en los trabajos del Congreso Internacional de Estadística , celebrado en San Petersburgo, y fue elegido vicepresidente de estadísticas comerciales [2] .

En 1871-1876, Zhuravsky participó activamente en la reconstrucción de la vía fluvial Mariinsky , dirigió el diseño del canal de circunvalación Ladoga , el Canal del Mar Petersburgo y el Puerto de Libau . En los mismos años, realizó un trabajo científico activo, estudió la resistencia de la madera bajo varios tipos de carga y también estudió la resistencia de los rieles a bajas temperaturas.

Liderazgo

En 1877, D. I. Zhuravsky fue nombrado director del departamento de ferrocarriles y ocupó este cargo entre 1877 y 1889. [3] ; en la jurisdicción directa de Zhuravsky estaba el comité de inspección técnica del departamento [2] . Durante este período, Zhuravsky llevó a cabo una serie de medidas importantes para aumentar la capacidad de carga de los ferrocarriles rusos.

En 1883-1889, Zhuravsky también fue miembro del Consejo del Ministerio de Ferrocarriles (desde 1886 se llamó Consejo de Asuntos Ferroviarios).

Zhuravsky murió en 1891, siendo una autoridad reconocida en el campo de la construcción de puentes. Fue enterrado en el cementerio Mitrofanevsky de San Petersburgo .

Esposa - Maria Petrovna Voeikova (1830-25.08.1898 [15] ), en su primer matrimonio, la princesa Vyazemskaya. Murió de enfermedad renal en Pau , enterrada junto a su marido.

Actividad científica

Los trabajos científicos de D. I. Zhuravsky están dedicados a la mecánica estructural y la aplicación de métodos matemáticos al negocio de la construcción [3] . Su trabajo en el campo de la mecánica estructural fue fundamental [5] . Poniendo en práctica las teorías desarrolladas por él, Zhuravsky se convirtió en uno de los fundadores del enfoque científico de la construcción de puentes .

Una contribución destacada a la teoría de la resistencia de los materiales fue el análisis de la acción de los esfuerzos cortantes en una viga durante su flexión por D. I. Zhuravsky , como resultado, en particular, derivó una fórmula para determinar estos esfuerzos, que a este día lleva su nombre ( fórmula de Zhuravsky ) [8] . Durante el diseño de puentes ferroviarios, Zhuravsky descubrió que los esfuerzos cortantes que surgen en las vigas de madera rectangulares son bastante grandes [7] . Según Zhuravsky, la existencia de fuerzas oblicuas en las paredes de las vigas dobladas, dirigidas en ángulo con respecto al eje longitudinal de la viga, puede, con estabilidad insuficiente, conducir al pandeo de la pared de la viga [3] ; por lo tanto, es muy importante un análisis detallado de la acción de los esfuerzos cortantes en una viga curva. Complicando gradualmente los casos de fijación y carga de la consola , luego las vigas en dos soportes, Zhuravsky derivó fórmulas para calcular los esfuerzos cortantes en varias secciones de la viga. El método de Zhuravsky, muy apreciado por A. Saint-Venant , pronto entró en los libros de texto sobre la resistencia de los materiales [16] .

Zhuravsky fue el primero en desarrollar un método efectivo para calcular cerchas de madera de celosía múltiple con hilos de hierro (las llamadas cerchas de Gau ), que aplicó con éxito al diseñar puentes sobre los ríos Verebya , Volga , Volkhov , etc. [3] Gracias a estos estudios, se hizo posible construir y operar vigas inclinadas sin fallar una luz de hasta 60 m (cuyas dimensiones se asignaron previamente empíricamente, en relación con lo cual ocurrió el colapso de los puentes construidos).

Basado en la teoría de Zhuravsky, S. V. Kerbedz desarrolló en 1852-1853 los diseños de tres puentes para el ferrocarril Petersburgo-Varsovia con tirantes de sección transversal variable (además, los diseños de tirantes estirados y comprimidos diferían). Las armaduras de hierro de estos puentes eran de tal rigidez que no podían experimentar ninguna flexión ni por su propio peso ni por el paso de los trenes por el puente [17] .

En el "Diario del Ministerio de Ferrocarriles" , "Boletín Ruso" , "Contemporáneo" y otras revistas, se publicaron muchos artículos de D. I. Zhuravsky sobre el caso del ferrocarril [2] .

Fórmula de Zhuravsky

Esta fórmula y su derivación han entrado firmemente en los libros de texto sobre la resistencia de los materiales . Damos esta fórmula en notación moderna [18] .

Para ello, considere el caso de una curva plana de una viga recta , cuyo material obedece la ley de Hooke , y elija algunas de sus secciones transversales con un momento de inercia relativo a la línea neutra. Dirijamos el eje a lo largo de esta línea y el eje , perpendicular a él (es decir, en la dirección de la fuerza transversal ). $J_{z}$ ${\ estilo de visualización Oz}$ $Oye$ $q$

Supongamos (esto es válido para la mayoría de las secciones transversales) que los esfuerzos cortantes se distribuyen uniformemente sobre el ancho de la sección (es decir, dependen solo de la distancia del punto actual de la sección a la línea neutra) [18] . Cortamos la parte recta de la sección transversal y dejamos que el ancho de la sección a lo largo de la línea especificada sea igual a , y el momento estático de la parte cortada en relación con el eje neutral sea igual a ; entonces la fórmula de Zhuravsky para esfuerzos cortantes tiene la forma [18] : $\tau$ $y$ $y={\rm {const))$ ${\ Displaystyle b_ {y}}$ ${\ estilo de visualización Oz}$ ${\ estilo de visualización S_ {z} (y)}$

\tau ={\frac {Q\,S_{z}(y)}{J_{z}b_{y}}},\quad \quad S_{z}(y)=y_{c}F ,

donde es el área de la parte de corte de la sección transversal, es la coordenada del centro de gravedad de la parte de corte. $F$ $y_{c}$

De la fórmula se deduce que los esfuerzos cortantes varían a lo largo de la altura de la sección de acuerdo con una dependencia parabólica, y los valores máximos de interés se observan en la línea neutra que pasa por el centro del área de la sección.

Por ejemplo, para una sección rectangular con ancho y alto : $b$ $h$

\tau ={\frac {6Q}{bh^{3}}}\left({\frac {h^{2}}{4}}-y^{2}\right),\quad \ cuádruple -{\frac {h}{2}}\leq y\leq {\frac {h}{2}}

\tau _{max}=\tau _{y=0}={\frac {3}{2}}\cdot {\frac {Q}{F)),\quad \quad F=b\ cdot h

Para una sección transversal circular de radio : $R$

\tau ={\frac {4Q}{3\pi R^{2}}}\left(1-{\frac {y^{2}}{R^{2}}}\right), \quad \quad -R\leq y\leq R

\tau _{max}=\tau _{y=0}={\frac {4}{3}}\cdot {\frac {Q}{F)),\quad \quad F=\pi \cdot R^{2}

Ejemplo. Presentemos las distribuciones de esfuerzos cortantes para vigas rectilíneas de sección transversal constante rectangular ( 2 cm, 4 cm) y circular a 10 kN. La línea roja en las figuras corresponde a las tensiones en una sección circular, la línea azul en una rectangular. En la figura de la izquierda, se comparan vigas de la misma masa, a la derecha, el mismo momento de resistencia a la flexión. ${\ estilo de visualización b =}$ ${\ estilo de pantalla h =}$ ${\ estilo de visualización Q =}$

Memoria y legado

El busto de Zhuravsky se instaló en la Sala de Columnas del PIIPS en 1897.

Las calles llevan su nombre en las ciudades de Ucrania: Donetsk y Nizhyn (el nombre histórico se devolvió en 2016), así como en Omsk .

Publicaciones

Zhuravsky D. I. Sobre los puentes del sistema diagonal Gau. Parte 1. - San Petersburgo. , 1855. - xii + 114 p.
Zhuravsky D. I. Sobre los puentes del sistema diagonal Gau. Parte 2. - San Petersburgo. , 1856. - 161 págs.
Zhuravsky D. I. Observaciones sobre la resistencia de una barra sometida a una fuerza normal a su longitud. — 1855.

Notas

↑ 1 2 Bogolyubov, 1983 , p. 186.
↑ 1 2 3 4 5 6 7 Zhuravsky, Dmitry Ivanovich // Diccionario enciclopédico de Brockhaus y Efron : en 86 volúmenes (82 volúmenes y 4 adicionales). - San Petersburgo. , 1890-1907.
↑ 1 2 3 4 5 6 Bogolyubov, 1983 , pág. 187.
↑ Historia de la mecánica en Rusia, 1987 , p. 161.
↑ 1 2 Historia de la mecánica en Rusia, 1987 , p. 172.
↑ 1 2 3 Historia de la mecánica en Rusia, 1987 , p. 189.
↑ 1 2 3 Historia de la mecánica en Rusia, 1987 , p. 189-190.
↑ 1 2 Moiseev, 1961 , p. 366.
↑ * Artículo "Petersburg "Americans"" Copia de archivo del 28 de agosto de 2018 en Wayback Machine - en el sitio web "Helping Overcome Difficulties" Copia de archivo del 28 de agosto de 2018 en Wayback Machine
↑ 1 2 Zhuravski, 1855 .
↑ 1 2 Zhuravski, 1856 .
↑ Bogolyubov, 1983 , pág. 186-187.
↑ Iossa Alexander Andreevich // Gran enciclopedia soviética : [en 30 volúmenes] / cap. edición A. M. Projorov . - 3ra ed. - M. : Enciclopedia soviética, 1969-1978.
↑ La leyenda histórica sobre Pochaev Dormition Lavra del ex gobernador de Lavra, Archimandrita Ambrose, con capítulos adicionales sobre los últimos archimandritas sagrados tardíos de Lavra, los arzobispos: Agafangel, Dimitri y Tikhon - Arzobispo Agafangel (Soloviev) - lee, descargar _ azbyka.ru _ Consultado el 24 de junio de 2021. Archivado desde el original el 17 de abril de 2021. (Ruso)
↑ TsGIASPb. f.19. op.126. m. 1555. Con. 116. Libros métricos de iglesias ortodoxas en el extranjero.
↑ Tyulina, 1979 , pág. 214.
↑ Historia de la mecánica en Rusia, 1987 , p. 190.
↑ 1 2 3 Resistencia de materiales, 1969 , p. 230.

Literatura

Zhuravsky, Dmitry Ivanovich // Diccionario enciclopédico de Brockhaus y Efron : en 86 volúmenes (82 volúmenes y 4 adicionales). - San Petersburgo. , 1890-1907.
Bogolyubov A. N. Matemáticas. Mecánica. Guía biográfica. - Kiev: Naukova Dumka , 1983. - 639 p.
Historia de la mecánica en Rusia / Ed. A. N. Bogolyubova , I. Z. Shtokalo . - Kiev: Naukova Dumka , 1987. - 392 p.
Moiseev N. D. . Ensayos sobre la historia del desarrollo de la mecánica. - M. : Editorial de Moscú. un-ta, 1961. - 478 p.
Resistencia de materiales / Ed. edición A. F. Smirnova. - 2ª ed. - M. : Escuela Superior , 1969. - 600 p.
Tyulina I. A. . Historia y metodología de la mecánica. - M. : Editorial de Moscú. un-ta, 1979. - 282 p.
Orlovsky B. Rango de grandes ingenieros civiles y constructores hidráulicos. - Varsovia: Nasha Ksengarnya, 1971. - 176 p.

Enlaces

Artículo en el sitio

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