Теория сооружений в категориях и Законах диалектики

3 ЗАКОНЫ ДИАЛЕКТИКИ В СТРОИТЕЛЬНОЙ МЕХАНИКЕ
К числу важнейших философских вопросов строительной механики относится вопрос о действии и всестороннем и последовательном отражении диалектических закономерностей в строительной механике.
Проникновение диалектики и материализма в строительную механику происходит по двум основным каналам: во-первых, благодаря непосредственному изучению объектов, то есть через познание, во-вторых – через научную философию, выступающую в данном случае в качестве методологии изучения объектов.
Диалектика – теория и метод познания действительности, наука о наиболее общих законах развития природы, общества и мышления. Основные законы диалектики выражают закономерности развития мира, а также познания. Законы диалектики являются всеобщими, то есть их действия проявляются во всех объектах и процессах. Приведём три закона диалектики: «Единство и борьба противоположностей», «Переход количества в качество», и «Отрицания отрицания».
Рассмотрим некоторые характерные особенности проявления этих законов в строительной механике.


3.1 Закон единства и борьбы противоположностей
Закон единства и борьбы противоположностей выражает движущую силу развития. Сущность этого закона состоит в том, что предметы и явления объективного мира в процессе своего развития, вытекающего из взаимодействия и противоречия между различными предметами и явлениями и различными сторонами внутри предметов и явлений, переходят из состояния незаметного, несущественного различия составляющих данное явление сторон, тенденций к существенным различиям моментов целого и к противоположностям, которые вступают между собой в противоречие, борьбу, составляющую внутренний источник развития данного явления. Каждый предмет содержит в себе иное самого себя. Внутренняя противоречивость любого объекта состоит в том, что в едином предмете в одно и то же время имеет место и взаимопроникновение, и взаимоисключение противоположностей. Развитие возможно только благодаря противоречию, то есть возникновению активного взаимодействия, столкновения, борьбы противоположностей. Борющиеся противоположности находятся между собой в единстве в том смысле, что они присущи одному предмету, явлению. Противоречие, выражающееся в борьбе противоположностей в рамках данного единства, составляет источник развития.
Будучи отраженным в системе теоретического знания, этот закон входит основным стержнем или ядром в диалектический метод научного познания. Диалектика, таким образом, дает возможность усматривать стимулы развития мира внутри самого мира.
Основу всякого развития составляет противоречие – борьба (взаимодействие) противоположных, взаимоисключающих сторон и тенденций, находящихся вместе с тем во внутреннем единстве и взаимопроникновении. Единство противоположностей относительно, их борьба – абсолютна. Единство фиксирует начальную стадию развития противоречия (непосредственно единство противоположностей, их обособление). Борьба раскрывает высший этап его развития – предельную заостренность противоположностей, разрешение противоречия, приводящее к качественному преобразованию объекта и возникновению нового противоречия.
Устойчивость и изменчивость, то есть тождество и различие противостоят друг другу в предмете как две противоположные стороны, входящие в данное единство. Противоположные стороны предметов взаимообусловливают друг друга и, взаимодействуя, образуют противоречие. Противоречие – это определенный тип взаимодействия противоположных сторон, свойств, тенденций в предметах и между ними. Противоречия заложены в самой сущности Вещей, поэтому являются формой проявления активности материи.
Каждое явление внутренне раздвоено, содержит взаимоисключающие, противоположные тенденции: например, положительно заряженное ядро атома и отрицательно заряженные электроны, ассимиляция и диссимиляция в организме, реакции соединения и разложения в химии, интересы борющихся классов в обществе и т.д. Чтобы стать источником развития, противоположности должны быть сторонами единого процесса, то есть не только взаимоисключать, но и взаимопредполагать, взаимодополнять друг друга.
Каждый объект заключает в себе противоположности. Под противоположностями диалектический материализм понимает такие моменты, которые находятся в неразрывном единстве, взаимоисключают друг друга, причём не только в разных, но и в одном и том же отношении, то есть взаимопроникают. Нет противоположностей без их единства, нет единства без противоположностей. Единство противоположностей относительно, временно, борьба противоположностей абсолютна.
Этот закон объясняет объективный внутренний «источник» всякого движения, не прибегая ни к каким посторонним силам, позволяет понять движение как самодвижение. Он ориентирует на раскрытие внутреннего механизма и динамики саморазвития. Он позволяет понять всякую целостность как сложную и расчленённую систему, заключающую в себе элементы или тенденции, непосредственно друг с другом несовместимые. Он даёт возможность всякую ставшую структуру истолковать так, что её пронизывает логика её исторического становления. Закон единства и борьбы противоположностей снимает иллюзию окончательности со всякой ограниченной формы существования в природе и обществе, он ориентирует на раскрытие преходящего характера таких форм, их переход в более высокие и развитые формы по мере исчерпания ими своих возможностей.
Основываясь на содержании данного закона, можно определить ряд методологических умений, которые целесообразно сформировать у субъекта управления любым конкретным процессом развития.
Умение осознавать противоречия в развитии соответствующей предметной области. Это умение тождественно умению видения проблем, поскольку любая проблема – это осознанное и требующее решения противоречие. Сколь многообразна область, нуждающаяся в управлении, столь она и противоречива. В связи с этим субъекту управления следует уметь выделять:
– основное противоречие, которое определяет все другие противоречия данной области;
– главные противоречия, отличающиеся от постоянно существующего в своем статусе основного противоречия тем, что выходят на первый план лишь на определенных этапах развития и требуют первоочередного решения; внутренние противоречия (между компонентами, составляющими данную область) и внешние,- вытекающие из ее отношений с внешней средой.
Умение адекватно определять этапы развития противоречия, то есть то, в какой стадии своего существования оно находится. Здесь важно точное определение противоположностей, составляющих структуру противоречия, а также то, на каком уровне сформировалась их противоположность (на уровне противоположных потребностей, на уровне противоположности интересов, и т.д.). Это позволяет прогнозировать возможные состояния, которые будут преобладающими при развитии противоречия (гармония, дисгармония, конфликт).
Умение определить, какая из противоположных сторон полнее выражает в тенденции своего развития существо дела, ради которого создана данная система.
Умение разрешать противоречие, сообразуясь с этапом его развития, с состоянием, в котором оно пребывает, а главное – с целью, ради которой данная система создана.
Строительная механика служит расчету и проектированию реальных сооружений. Однако расчет реального сооружения с точным учетом всех его особенностей является сложной и, в большинстве случаев, практически неразрешимой задачей. Поэтому этот расчет упрощают, заменяя реальное сооружение его расчетной схемой.
Выбор расчетной схемы для реального здания и сооружения является ярким проявлением и отображением закона единства и борьбы противоположностей. Расчетная схема – это упрощенная, идеализированная схема реального сооружения, вводимая в расчет, в которой отражены основные его свойства и пренебрегается второстепенными свойствами и несущественными деталями, незначительно влияющими на работу сооружения.
При определении расчетной схемы сооружения можно определить ряд противоречий. Непосредственное противоречие между реальным сооружением и расчетной схемой.
Выбор расчетной схемы является первым весьма важным и сложным этапом расчета – расчетную схему надо выбрать так, чтобы учесть все основные особенности данного сооружения и при этом максимально облегчить расчет.
Выбор расчетной схемы во многом определяет трудоемкость расчета и
корректность получаемых результатов.
Для определения расчетной схемы сооружения необходимо иметь опыт в расчете сооружений, хорошо представлять работу рассматриваемого сооружения и отдельных его элементов, принципы взаимодействия элементов сооружения друг с другом.
В конструкциях сооружений выделяют стержневые элементы, пластины, оболочки и массивные тела, которые соединяются между собой в единую систему посредством узловых соединений (или просто узлов) и опираются на землю (основание) посредством опорных устройств (опор).
Стержневые элементы – это прямолинейные или криволинейные пространственные элементы, у которого один размер (длина) значительно больше двух других (поперечных размеров). На расчетных схемах такие элементы заменяют их осевыми линиями (прямыми, криволинейными или ломаными) и называют стержнями. При этом в расчетах, естественно, учитываются и параметры поперечных сечений этих элементов через соответствующие их характеристики
Еще больше приближений связано с нагрузками, определить точные величины которых в ряде случаев практически невозможно. Нормативные значения снеговых и ветровых нагрузок рассчитываются на основе статистической обработки величин нагрузок по результатам многолетних наблюдений. Разделение нагрузок на сосредоточенные силы и моменты, на равномерно распределенные нагрузки также достаточно условно.
Рассматривая противоречия в строительной механике, можно выделить основные из них:
Технические противоречия, как «борьба» противоположностей, появляются и присутствуют в любом сооружении, конструкции, в любой теории расчёта, в любом явлении.
Рассмотрим поведение прямого стержня, сжатого силой F (рисунок 3.1.1).



Рисунок 3.1.1 – Стржень, сжатый силой F
При всех значениях этой силы, меньших некоторого, стержень будет сохранять исходную прямолинейную форму. Если при этом его слегка отклонить и отпустить, то он, совершив ряд колебаний относительно вертикального положения, возвратиться к первоначальной прямолинейной форме. Таким образом, исходная прямолинейная форма стержня является устойчивой.
С увеличением силы стержень выпрямляется все медленнее и, наконец, при определенной ее величине прямолинейная форма становится неустойчивой. Если теперь отклонить стержень на некоторую малую величину, то он не вернется в исходное состояние, а будет отклоняться все дальше или останется в отклоненном положении. Теоретически исходная прямолинейная форма стержня возможна, но наряду с ней появляется новая – искривленная форма равновесия.
Наибольшая сила (нагрузка), до которой исходная форма равновесия является устойчивой, называется критической силой (нагрузкой).
Переход стержня в новое положение связан с появлением бесконечно малых перемещений, поэтому новая форма равновесия называется смежной.
Такая потеря устойчивости называется потерей устойчивости «в малом». В отличие от нее при потере устойчивости «в большом» переход системы в новое положение сопровождается достаточно большими перемещениями.
Таким образом, всякое сооружение – это единство устойчивости и изменчивости, то есть единство противоположностей, находящихся в постоянной «борьбе» взаимоотталкивания, взаимодействия.
А теперь рассмотрим изгиб конструкций. Легко согнуть стальную или деревянную линейку руками или с помощью какой-либо другой силы. Балки и стержни, расположенные горизонтально, под действием силы тяжести или нагрузок прогибаются – подвергаются деформации изгиба. Деформацию изгиба можно свести к деформации неравномерного растяжения и сжатия. Действительно, на выпуклой стороне (рисунок 3.1.2) материал подвергается растяжению, а на вогнутой – сжатию. Причем чем ближе рассматриваемый слой к среднему слою KN, тем растяжение и сжатие становятся меньше. Слой KN, не испытывающий растяжения или сжатия, называется нейтральным. Так как слои АВ и CD подвержены наибольшей информации растяжения и сжатия, то в них возникают наибольшие силы упругости (на рисунке 3.1.2 силы упругости показаны стрелками). От внешнего слоя к нейтральному эти силы уменьшаются. Внутренний слой не испытывает заметных деформаций и не противодействует внешним силам, а поэтому является лишним в конструкции. Его обычно удаляют, заменяя стержни трубами, а бруски – тавровыми балками.



Рисунок 3.1.2 – Изгиб стержня

В одном сечении изгибаемого элемента присутствуют как растягивающие, так и сжимающие напряжения, то есть напряжения противоположный знаков, которые сходятся в этом сечении и в единстве, и в «борьбе», так как с вытеснением нагрузки одни напряжения вытесняют другие, являясь, таким образом, двигательной силой изменения.

Особенностью технических противоречий является то, что многие из них в строительных сооружениях применяются путём «компромиссных» решений, через нахождение оптимальных вариантов, процесс борьбы противоположных сторон остаётся как бы незавершённым, и поэтому не происходит их «снятия», перехода к новому качеству, к новым противоречиям.