В XIX в. произошли существенные изменения в самом развитии инженерно-строительной науки. Если в предыдущие столетия математика и механика решали чисто аналитические задачи, то в первой половине XIX в. теоретические науки сблизились с практикой. Строительство и математика, которые долгое время развивались независимо друг от друга, оказались связанными рядом общих проблем. Развитие промышленности и торговли вызвало необходимость возведения многих сложных сооружений, требовавших математических расчетов и не позволявших уже ограничиваться традиционными правилами, выработанными эмпирическим путем.
Большую роль в развитии точных и инженерных наук в первой половине XIX в. сыграла Парижская политехническая школа, основанная И марта 1794 г. декретом Национального конвента Франции.
Школу отличал высокий уровень математической подготовки слушателей. В первые годы школы лекции по математическому анализу и механике читал известный математик Лагранж. В дальнейшем здесь преподавали такие выдающиеся ученые, как Коши, Пуассон, Ампер, Пуансо, Навье, Ламе, Бертоле, Гей-Люссак, Пуанкаре, Бресс и др.
Помимо того, что выпускники Политехнической школы имели отличную теоретическую подготовку, они получали и инженерное образование. Так, строителями первых линий железных дорог были окончившие Парижскую политехническую школу: Клайперон — во Франции, Дени — в Гер
мании, Коллиньон — в России, Маньель и Юе — в Австрии, Лаланн и Шателье — в Испании, Талало — в Италии.
Первые железные дороги появились после 1825 г., причем практическая потребность в строительстве железнодорожных мостов существенно повлияла на поиски новых конструктивных решений и строительных материалов. В связи с этим из общей механики постепенно выделилась та ее часть, которая получила приложение в строительстве.
Многие, сделанные ранее теоретические открытия, долгие годы остававшиеся без применения, вновь привлекли к себе внимание. Так, например, теория веревочного многоугольника, которой еще в XVI в. занимался в Голландии Стевин, а позднее Лейбниц, Бернулли, Вариньон, нашла применение при расчетах висячих (в то время цепных) мостов. Ламе и Клайперон (профессора Петербургского института путей сообщения) в 1827 г. впервые приложили теоретические исследования в области веревочных многоугольников к решению технических вопросов мостостроения.
Некоторые новые исследования также приобрели более конкретный характер.
Так, работы Пуансо по теории пары сил и Понселе по приложению проективной геометрии к технической механике скоро нашли применение в инженерных расчетах.
Однако приложение математических работ к практическому строительству не исчерпывало проблему: строительная механика (или, как ее иногда называют, теория сооружений) не могла ограничиваться лишь общими вопросами прочности и устойчивости сооружений. Требовалось дать в руки инженерам возможность определения напряжений и деформаций в элементах, имеющих совершенно конкретные размеры. А это потребовало изучения свойств самих строительных материалов.
Необходимо было разработать такую методику испытания материалов, которая обеспечивала бы достоверные сведения об их механических свойствах и об их сопротивлении основным видам напряжений — сжатию, растяжению, изгибу. Одновременно производилось изучение разрушения материала от продольного изгиба, а также от воздействия продолжительной знакопеременной нагрузки, которая вызывала разрушение металла от так называемой усталости.
На протяжении всего столетия строительству сопутствовал поиск в области улучшения свойств материалов, увеличения и удешевления их производства.
В конце XVIII в. в строительстве стал широко применяться чугун, который настолько был распространен, что XIX в. даже называли «веком чугуна». Чугуну отдавали предпочтение перед сварочным железом, потому что он был дешевле и хорошо поддавался отливке в разнообразных формах.
Поэтому металлические конструкции первой половины XIX в. в основном возводились из чугуна или из сочетания чугунных и железных элементов. Конструкции полностью из сварочного железа появились позднее. Имевшийся уже в начале века круглый, квадратный и полосовой прокат был невыгоден, особенно для сжатых элементов ферм. Более рациональное распределение металла по сечению было достигнуто путем создания станов для проката сначала углового, таврового и зетового железа в Англии (1820), потом рельса (Англия, 1832), а в дальнейшем швеллеров и двутавров во Франции в 1849 г.
