Abstract
The first decades of the nineteenth century are characterized by the publication of numerous French engineering and architecture treatises. These treatises are important for the formalization of the solution of structural mechanics problems: in particular the tests of resistance in bending. It is a difficult path, bounded with Galileo’s theories, with the mathematical and theoretical apparatus and with experimental tests as well. The proper solution to the problem is marked also by intuitions, errors and false ideas but, above all, by a huge experimental research in order to find the rules related to the strength of materials, which the design can be based on. The attention was focused on the works by Pierre Simon Girard, Jean-Baptiste Rondelet, Jean Henri Hassenfratz, Emiland Marie Gauthey, Joseph Mathieu Sganzin, Claude Louis Navier, preceded by a brief introduction to the works by Antoine Parent and George Louis Leclerc Comte de Buffon, to which constant reference is made. In this study reference is made to wood, whose mechanical characteristics let the observation on the mechanical behavior in bending possible.
Parmi les Arts, qui paraissent les plus susceptibles d’être guidé par les sciences, l’Architecture est une de ceux auxquels on peut appliquer avec le plus d’avantage les principes mathématiques et surtout les règles de la Méchanique.Gauthey, 1771
This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.
Access this chapter
Tax calculation will be finalised at checkout
Purchases are for personal use only
Notes
- 1.
“Cette expérience me laissa dans le doute, parce les charges n’étoient pas fort différentes de ce qu’elles devoient être; […] la résistance des pièces de bois ne diminue pas en même raison que leur longueur augmente” [3], p. 302.
- 2.
“Ainsi dans des bâtiments qui doivent durer long-temps, il ne faut donner au bois tout au plus que la moitié de la charge qui peut le faire rompre, et il n’y a que dans des cas pressants et dans des constructions qui ne doivent pas durer, comme lorsqu’il faut faire un Pont pour passer une Armée, ou un Échauffaud pour secourir ou assaillir une Ville, qu’on peut hazarder de donner au bois les deux tiers de sa charge” [3], p. 465.
- 3.
“L’expérience seule peut indiquer les modifications que l’on doit faire à ces formules” [4], p. 6.
- 4.
“La théorie indique que l’élasticité absolue tant qu’elle produit la résistance à l’inflexion est proportionnelle au produit des largeurs des bases de fracture rectangulaires par le quarré de leurs hauteurs. Nous avons recherché d’abord si l’expérience s’accordait en cela avec le raisonnement, et la cinquième table présente le résultat des calculs qui ont été faits pour nous en assurer” [4], p. 170.
- 5.
“Quoiqu’il soit difficile de les assigner toutes avec précision, nous pensons que l’état de l’atmosphère lors des observations est une des principales. On sait en effet que l’humidité et la sécheresse, le chaud et le froid influent sur la flexibilité des fibres végétales don’t les cordes ordinaires sont composées….il faudrait donc pour mettre une exactitude rigoureuse dans les expériences du genre de celles-ci tenir compte de l’état hygrométrique de l’atmosphère et de sa température à chaque instant de leur durée, ce qui paraît physiquement impraticable” [4], p. 162.
- 6.
The stress needed to break a piece of wood by pulling the ends in accordance with the length of its fibers.
- 7.
Depends on its position: so a piece of wood placed horizontally on two supports, it breaks down more easily and with less effort than if it were tilted or lead.
- 8.
“On trouve que l’effort qu’il faut pour la rompre est d’autant moins grand, que ces pièces sont plus longues, et que cet effort ne dècroit pas tout-à-fait en raison inverse de leur longueur, lorsque les grosseur sont égales” [5], p. 229.
- 9.
Wood pulled at the ends.
- 10.
On the strength of the horizontal elements.
- 11.
“Il résulte de cette différence, qu’on peut attribuer à la flexibilité du bois, quel es forces de ces pièces, au lieu de former une progression gèométrique décroissante, dont l’exposant est le même, en forment une dont l’exposant est variable, et que ces forces peuvent être représentées par les ordonées d’une courbe que nous avons reconnue être une espèce de chainette” [5], p. 237.
- 12.
“Prévenus que la force des pièces de bois posées horizontalement ne diminue pas précisément en raison de leur longueur entre les appuis, nous avons cherché, en comparant les résultats d’un très-grand nombre d’expérences faites sur les bois de chêne, à découvrir en quelle raison se fait cette diminution” [5], p. 238.
- 13.
“De plus, pour que ces pièces de bois soient dans le cas de résister solidement à tous les efforts qu’elles peuvent avoir à soutenir il faut que leur charge soit beaucoup moindre que celle sous laquelle elles se rompent. De recherches faites à ce sujet ont fait connaitre que, dans l’usage ordinaire, cette charge n’est qu’environ le dixième de celle indiquée dans ces tables, et qu’une plus forte peut compromettre la soliditè; d’où il résulte que, pour se conformer à l’usage, justifié par l’expéerience, il n’y a qu’à supprimer le dernier chiffre de l’expression indiquée dans les tables” [5], p. 244.
- 14.
“Il n’est point de constructeur qui n’apprécie l’avantage de connaître exactement le degré de force des matériaux; et la partie de la mécanique, connue sous le nom de résistance des solides, est une de celles qui offrent les applications les plus utiles. Mais quoique beaucoup de personnes s’en soient occupées, et qu’Euler et M. Lagrange n’aient point dédaigné d’en faire un des sujets de leurs recherches, les résultats auxquels on est parvenu n’offrent encore presque aucun secours à la pratique des constructions. Les formules analytiques ne peuvent être de quelque utilité qu’autant qu’on déterminé convenablement les valeurs des constantes qui y sont introduites; et, jusqu’à présent, c’est presque sans succès qu’on a essayé de faire cette dètermination en se servant des expériences connues” [7], p. 19.
- 15.
“Mais on ne peut se dissimuler que, soit qu’on fasse le moment d’élasticité proportionnel au carré ou au cube de l’épaisseur, les formules sont encore loin de représenter les effets naturels d’une manière suffisamment exacte, et les différences que présentent les uns et les autres étant assez considérable, pour qu’on ne puisse les attribuer totalement aux erreurs des expériences et aux variations dans l’état physique des matières mises à l’èpreuve, il faut en conclure qu’il y a quelque vice caché dans la composition des formules. Afin de s’en assurer, on a repris entièrement l’analyse de la théorie de la résistance des solides, qui se trouve développée dans ce qui va suivre d’une manière simple et nouvelle à quelques égards. On a eu soin d’indiquer dans les notes les points dans lesquels les considerations employées diffèrent de celles qui avaient été admise jusqu’à prèsent” [7], vol. II, p. 22.
- 16.
“Les expériences de Bélidor indiquent ancore que les pièces encastrées ont un tiers plus de force que celles qui reposent librement sur leurs appuis. Ce dernier résultat, quoique conforme à celui qu’on peut conclure de quelques expériences semblables de Parent, est cependant une erreur” [9], p. 72.
- 17.
“La connaissance de la force d’élasticité donne les moyens de calculer la quantité dont une piéce de charpente peut se comprimer, s’allonger, ou fléchir sous une charge donnée. La connaissance de la résistance à la rupture permet de déterminer la limite des poids qu’une pièce peut supporter” [15], p. vij.
References
Parent A (1705) Essais et Recherches de Mathématique et de Physique. J. de Nully, Paris
Parent A (1707) Expérience pour connôitre la résistance des bois de chêne et de sapin. Mémoire de l’Académie Royale des Sciences, Paris
Leclerc GL, comte de Buffon (1741) Expériences sur la force du Bois. Second Mémoire. Mémoires de l’Académie Royale des Sciences, Paris
Girard PS (1798) Traité analythique de la résistance des solides, et des solides d’égale résistance. Firmin Didot, Paris
Rondelet JB (1802) Traité théorique et pratique de l’art de bâtir. Paris
Hassenfratz JH (1804) Traité de l’art du charpentier. Firmin Didot, Paris
UNI EN 338:2009 Structural timber – Strength classes
Gauthey ÉM (1809) Traité de la construction des ponts par M. Gauthey, publié par M. Navier, ingénieur. Firmin Didot, Paris
Aubry CL (1790) Mémoires sur différentes questions de la science des constructions publiques et économiques. Dombey, Lyon
Sganzin JM (1809) Programme ou résumé d’un course de construction: avec des applications tirés spécialment de l’art de l’ingénieur des Ponts et Chaussées. Veuve Bernard, Paris
Mahan DH (1837) An elementary course of civil engineering. Wiley and Putnam, New York
Sganzin JM (1826) An elementary course of civil engineering translated from the French, from the third French edition with notes and applications adapted to the United States. Hilliard, Gray, Little and Wilkins, Boston
Sganzin JM (1832) Programma o sunti delle lezioni di un corso di costruzione di M. J. Sganzin, prima versione italiana eseguita sulla terza edizione parigina dall’ingegner Giuseppe Cadolini. Milano
Sganzin JM (1850) Nuovo corso completo di pubbliche costruzioni dietro il celebre programma di Mattia Giuseppe Sganzin…. per cura dell’ingegner Dr Rinaldo Nicoletti. Giuseppe Antonelli, Venezia
Barlow P (1837) A treatise on the strength of timber, cast iron, malleable iron, and other materials with rules for application in Architecture. John Weale, London
Navier CLMH (1826) Résumé des Leçons Donnés a L’École des Ponts et Chaussées sur l’Application de la Mécanique à L’Établissement des Construction et des Machines. Firmin Didot, Paris
Dupin CFP (1815) Expériences sur la flexibilité, la force et élasticité des bois, avec des applications aux constructions en général. Paris
Tredgold T, Barlow P (1853) Elementary principles of carpentry: a treatise on the pressure and equilibrium of timber framing, the resistance of timber, and the construction of floors, centres, bridges, roofs. John Weale, London
Duhamel du Monceau HL (1767) Du transport, de la conservation et de la force des bois. L.F. Delatour, Paris
Author information
Authors and Affiliations
Corresponding author
Rights and permissions
Copyright information
© 2014 The Author(s)
About this chapter
Cite this chapter
Tardini, C. (2014). Theory and Tests on Wood Elements in the Nineteenth Century in Architecture and Engineering French Treatises. In: Toward Structural Mechanics Through Wooden Bridges in France (1716-1841). SpringerBriefs in Applied Sciences and Technology(). Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-00287-3_2
Download citation
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-00287-3_2
Published:
Publisher Name: Springer, Cham
Print ISBN: 978-3-319-00286-6
Online ISBN: 978-3-319-00287-3
eBook Packages: EngineeringEngineering (R0)