a Изменение во времени запрещенной зоны избыточного электрона, полученное из 30 отдельных траекторий, с двумя репрезентативными кривыми, отмеченными красным (одиночный резонатор) и синим (с двойным резонатором). b Запрещенные зоны, радиусы инерции распределения спиновой плотности с различными H-e ^— координатами, полученные из квантового и c классического моделирования.Координационное число между e ^— и водородом обозначено красным (3H-e ^—), оранжевым (4H-e ^—), зеленым (5H-e ^—) и синим (6H-e ^{). —} ). Спиновые плотности сольватированного электрона из квантовой динамики показаны для d делокализованного электрона, e предварительно сольватированного электрона, f двойного резонатора и g одиночного резонатора. Желтая изоповерхность указывает на отрицательную ρ _спин ( r ). h , i Радиальные функции распределения атомов водорода ( h ) и кислорода ( i ) относительно центра распределения спиновой плотности сольватированных электронов из классического (красный) и квантового (синий) моделирования.

Структура полости, занимаемой дополнительным e ^— , включает 4/5 молекул воды, каждая из которых имеет один фрагмент ОН, направленный к центру полости (рис. 1g). Распределения спиновой плотности выявляют характерные области отрицательной плотности рядом с атомами H ^16,25 .Функции радиального распределения (ФРР) атомов H и O относительно центра спиновой плотности (ограничены структурами с одной полостью, определение см. В разделе « Методы дополнения » и результаты для D ₂ O) обеспечивают более количественную структурную характеристику полость, как показано на фиг. 1h, т.е. Среднее координационное число e ^— -O равно 4,5, что аналогично лучшей оценке DFT, равной 4,7 ²⁶ . NQE расширяют первые пики как в e ^— -O, так и в e ^— -H из-за нулевого колебательного движения и значительно снижают дальний порядок, что видно из размытия пика второго соседа.Интересно, что РФР кислорода из квантовой динамики имеют ненулевые значения в пределах 1,5 Å (меньше ковалентного радиуса) от центра электрона. Это согласуется с недавно предложенной картиной потока сольватированного электрона ²⁷ : квантовая делокализация по направлению к центру полости позволяет снизить энтропийные затраты на создание пустоты.

Как показано в SI, RDF для тяжелой воды очень похожи на RDF классического моделирования, что согласуется с наблюдением почти идеальной компенсации конкурирующих квантовых эффектов для D ₂ O ²⁸ .Подробный анализ сети HB, основанный на вероятностном определении состояния HB молекулы ²⁹ (см. Дополнительное обсуждение (популяции видов Н-связи)), показывает, что образование полости связано с увеличением количества недокоординированных молекул воды. . Для каждой полости абсолютное количество однократно-донорных молекул в ячейке увеличивается на два, а количество однократно принимающих молекул увеличивается на три.

Структура сольватированного электрона сильно коррелирует с его электронными свойствами.На рисунке 1b показано совместное распределение радиуса инерции и запрещенной зоны, закодированного цветом в соответствии с координационным числом e ^— -H. Для одиночного резонатора ширина запрещенной зоны обратно коррелирует с радиусом инерции и прямо коррелирует с координационным числом. Анизотропия резонатора, включая структуры как с одним, так и с двумя резонаторами, составляет 0,0423 ± 0,0349, что подчеркивает тот факт, что структуры с двумя резонаторами встречаются редко и дают небольшой вклад в средние свойства сольватированного электрона.Наиболее заметный эффект NQE можно увидеть в нижней части рис. 1b, c. В классическом моделировании электрон иногда подвергается делокализации с радиусом вращения> 4 Å и шириной запрещенной зоны 1 эВ. С другой стороны, в квантовом моделировании можно наблюдать полости с радиусом вращения от 2 до 3 Å, которые связаны с аномально малой щелью (≈1,5 эВ) по сравнению со средней щелью ≈2,6 эВ. Те состояния, которые отсутствуют в классическом моделировании, связаны с состоянием двойниковой полости, показанным на рис.1f. Эта двойная полость также участвует в переходном процессе диффузии, который наблюдается только в квантовом моделировании на H ₂ O, показанном на рис. 2e – h. Квантовое моделирование тяжелой воды, описанное ниже, не раскрывает этот механизм. Классический непреходящий механизм инициируется образованием водородных связей (ВС) между образующей полость молекулой и соседними с ней молекулами воды (обозначенными буквами A и B на рис. 2a – d). Оборванный ОН A, B впоследствии связывается с гидратированным электроном в полости, заменяя электрон третьей молекулы C.Наконец, молекулы B и C образуют HB со своими соседями и отделяются от полости. Этот механизм диффузии аналогичен тому, который отвечает за процесс локализации, который инициируется разорванным HB, который высвобождает свободный фрагмент OH, который впоследствии действует как ловушка ^16,24 . Механизм нестационарной диффузии характеризуется сосуществованием двух соседних полостей, объемы которых изменяются при переходе спиновой плотности от одной полости к другой. Процесс инициируется одновременным разрывом нескольких ВС рядом с полостью (см. Рис.2е, ж), образуя вторую пустоту. Электрон может перемещаться между двумя пустотами и в конечном итоге может завершить стадию диффузии (рис. 2h и Movie.S2). Эти переходные диффузионные события относительно редки, но постоянны и связаны с характерной структурной и электронной подписью на рис. 2f. Однако, похоже, они не вносят существенного вклада в скорость макроскопической диффузии. Коэффициент диффузии, полученный с помощью квантовой динамики (0,40 ± 0,03 Å ² / пс), находится в пределах шкалы статистической ошибки классического значения (0.36 ± 0,04 Å ² / пс), причем оба числа разумно согласуются с экспериментальными измерениями 0,475 ± 0,048 Å ² / пс ³⁰ .

Плотность вращения показана синим (положительное) и желтым (отрицательное) цветом. Непрерывный механизм инициируется образованием водородных связей (ВС) между образующей полость молекулой и соседними с ней молекулами воды (обозначенными буквами A и B на панелях ( a ) — ( d )).Оборванный ОН A, B впоследствии связывается с гидратированным электроном в полости, заменяя электрон третьей молекулы C (панель ( c )). Молекулы B и C образуют HBs со своими соседями и отделяются от полости (панель ( d )). Переходная диффузия (панели ( e ) — ( h )) характеризуется наличием двойной полости (панель ( f )).

Неожиданное появление структуры с двумя резонаторами требует дополнительных испытаний, чтобы проверить надежность модели ML в области, которая была плохо выбрана в эталонных расчетах MP2, которые в основном связаны с классическими структурами MD и структурами с одним резонатором.Анализ перекрестной проверки доказывает, что типичные ошибки модели для структур с двойными полостями сопоставимы с ошибками исходных обучающих структур. Кроме того, тесты, выполняемые с потенциалом NN, обученным на расширенном наборе, который включает структуры проверки, демонстрируют поведение, подобное наблюдаемому здесь (см. Дополнительные методы (машинное обучение)). Таким образом, качественное повышение стабильности двойного резонатора с помощью ЯКЭ согласуется с лежащими в основе эталонными расчетами MP2.

Чтобы понять, как экспериментальное обнаружение этих структур было бы возможным, мы рассчитали электронные спектры поглощения, используя зависящую от времени теорию функционала плотности (см. Дополнительное обсуждение (Электронные спектры)). Расчетный максимум поглощения для однорезонаторных структур, соответствующий орбитальному переходу s-типа в p-тип, находится на отметке ок. 2,2 эВ (см. Дополнительные рисунки 6 и 7) в разумном согласии с экспериментом (1,7 эВ ¹ ).Спектр поглощения двойного резонатора также представляет собой широкий безликий пик с максимумом ниже 1,0 эВ, соответствующий переносу электрона с орбитали s-типа, локализованной в одном резонаторе, на аналогичную орбиталь s-типа соседнего. Принимая во внимание низкую концентрацию структур с двойными резонаторами (<10%), вклад структур с двойными резонаторами в общий спектр должен быть незначительным. Мы ожидаем, что они дадут сигнал в экспериментах по нестационарному обесцвечиванию ³¹ , хотя поиск должен проводиться на более низких частотах и ​​может быть затруднен из-за чувствительности метода к структурам с двойными полостями с низкой концентрацией и из-за поглощения возбужденного состояния ³² .

Несмотря на то, что этот анализ дает ключевое понимание статического и динамического поведения гидратированного электрона, его нельзя напрямую сравнивать с наиболее часто используемым экспериментальным зондом — резонансной рамановской (RR) спектроскопией. Измерения RR показывают четкую подпись присутствия избыточного электрона в виде сдвига вниз основных колебательных пиков по сравнению с наблюдаемыми в чистой воде. Для пика, связанного с внутримолекулярным изгибом, наблюдается сдвиг вниз примерно на 30 см ^-1 для e ^— / H ₂ O и на 20 см ^-1 для e ^— / D ₂ O ³³ .При измерениях RR колебательные сигналы с участием сольватированных электронов усиливаются. Чтобы распутать колебания сольватационной оболочки избыточного электрона, имитируя этот эффект, мы вычисляем колебательную плотность состояний (VDOS) молекул воды в пределах 3,5 Å от центра распределения спиновой плотности. Наши результаты TRPMD для H ₂ O, D ₂ O и искусственной системы, состоящей из чистого HOD, показаны на рис. 3a – c, а результаты классического MD показаны на панели (a) пунктирной линией. .Результаты для пиков изгиба превосходно согласуются с экспериментальными значениями как для легкой, так и для тяжелой воды, при этом положение пика и сдвиг, вызванный e ^— , согласуются с экспериментами с точностью до 10 см ^-1 . В классическом моделировании пики изгиба сдвинуты в синий цвет более чем на 50 см ^-1 , и почти не наблюдается сдвига, вызванного e ^— , что подчеркивает важность сочетания точной теории электронной структуры с приближенной квантовой динамикой ядер.

a H ₂ O; b D ₂ O; c HOD. Чистая вода (синий) и первая координационная оболочка сольватированного электрона (красный), вычисленная из автокорреляционной функции скорости атомов из TRPMD или классического МД (пунктирные линии на панели ( a )) моделирования. Спектры усреднены по 30 независимым траекториям длиной 10 пс. Положения пика изгибного режима и положение половины максимума пика растяжения в режиме растяжения отмечены вертикальными линиями, чтобы облегчить прямое сравнение с экспериментами, обозначенными черными пунктирными линиями ³³ .

В области растяжения согласие менее количественное; в этой области наилучшие приближенные методы квантовой динамики приводят к ошибкам до 100 см ⁻¹ (хотя ошибки из-за пренебрежения NQE намного больше), а форма линии VDOS, вероятно, будет плохой заменой того, что от Измерения RR. Однако красное смещение, индуцированное сольватированным электроном (≈150 см ⁻¹ для легкой воды), согласуется с наблюдаемым в экспериментах (≈200 см ⁻¹ ) ³³ .Полуколичественное согласие при понижении передачи наблюдается и для тяжелой воды. Расширение и сдвиг пика растяжения согласуются с увеличением популяции дефектов, наблюдаемым при анализе сети HB. В частности, полоса комбинационного расширения одиночного донора ОН связана с красным сдвигом на 200 см ^{-1 34} и, следовательно, согласуется со структурой полости сольватированного электрона. Спектры RR изотопно-смешанной воды (смесь D ₂ O: HOD: H ₂ O 1: 2: 1) представляют некоторые дополнительные интересные аспекты.В спектре сольватированного электрона возникает необычная колебательная особенность, содержащая дублет в области изгиба. Это может происходить только от молекул HOD, расположенных близко к полости: один пик соответствует тем, у которых O – H ориентирован к электрону, другой — тем, у которых O – D ориентирован к нему ³⁵ . Мы прогнозируем расщепление пика с двумя максимумами на 1338 и 1399 см ⁻¹ , которые приписываются изгибным модам H – ODe ^– и D – OHe ^–, что близко соответствует экспериментально наблюдаемому расщеплению 60 см. ^-1 , хотя положения абсолютных пиков смещены в красную область.{-} {({{\ rm {H}}} _ {2} {\ rm {O}})} _ {{\ rm {x}} + 1} {({{\ rm {D}}} _ {2} {\ rm {O}})} _ {{\ rm {y}} — 1} {({\ rm {HOD}})} _ {{\ rm {z}}} + {{\ rm {D}}} _ {2} {\ rm {O}} \), как ожидается, сместится вправо. Фактически, константа равновесия K _eq была экспериментально определена как 1,6, что количественно определяет разность свободной энергии, связанную с обменом молекулы D ₂ O на одну молекулу H ₂ O в электронно-водной среде. комплекс ³³ . Расчеты квантового алхимического обмена, которые позволяют менять местами атомы H и D во время моделирования по методу Монте-Карло ³⁶ , подтверждают, что перенос электрона от чистого H ₂ O к D ₂ O энергетически невыгоден. K _eq оценивается как 1,97 ± 0,24, что хорошо согласуется с экспериментами ³³ .

Комбинируя современные методы электронной структуры для вычисления точной эталонной энергетики, возможности машинного обучения, чтобы сделать возможной тщательную статистическую выборку, и TRPMD для моделирования роли квантовых ядерных флуктуаций в статических и зависящих от времени свойствах, мы обеспечивают всестороннее теоретическое исследование поведения сольватированного электрона. Точность модели демонстрируется количественным согласием между вычисленной колебательной плотностью состояний и измеренными резонансными рамановскими спектрами, что стало возможным благодаря бескомпромиссному описанию электронного и ядерного квантового поведения системы.Квантовые эффекты также очевидны при наличии сильных изотопических эффектов, которые благоприятствуют взаимодействию сольватированного электрона с ¹ H по сравнению с взаимодействием с D. Собирая сотни пикосекунд квантовой динамики, мы можем количественно описать структуру полости, которая окружает e ^— (aq), его влияние на сеть HB и динамику локализации после инжекции электронов, которая имеет место в масштабе времени около 1 пс. Квантовые эффекты включают ранее неизвестный механизм диффузии, который не наблюдается в классической МД и включает две сосуществующие полости.Стабилизация протяженных пустот, вызванная присутствием сольватированного электрона, — все же неожиданное последствие взаимодействия квантовых ядерных и электронных эффектов в воде, которое может быть проверено тщательными экспериментами по замещению изотопов, которые могут использовать наши спектроскопические предсказания как руководящие указания.

Успех атомно-центрированной схемы машинного обучения в моделировании сольватированного электрона как «призрачной частицы», которая проявляет свое присутствие в стабилизации молекул, окружающих соответствующую полость, без явного представления, создает многообещающий прецедент для моделирование подобных заряженных, дефектных или возбужденных состояний, включая, например, поляроны, дырки, экситоны и другие квазичастицы.

Что такое структурное проектирование в гражданском строительстве?

Гражданское строительство считается второй по возрасту инженерной дисциплиной, а военная инженерия — самой старой. Гражданское строительство — это профессиональная дисциплина, которая занимается проектированием, строительством и обслуживанием физически и естественно созданной среды, особенно работ в государственном секторе, таких как дороги, мосты, плотины, шоссе, аэропорты, трубопроводы, канализационные и дренажные системы, железные дороги, порты и т. Д. все остальные.

Профессиональная дисциплина гражданского строительства предлагает множество возможностей для специализации. Прибрежные инженеры специализируются на строительстве прибрежных сооружений, таких как порты, гавани, сборы и заграждения от штормовых нагонов, которые защищают населенные районы от наводнений и эрозии. Инженеры-экологи специализируются на проектировании и строительстве сооружений и объектов, обрабатывающих химические, биологические или термические отходы.

Есть даже инженеры-геотехники, которые анализируют состав грунта, чтобы гарантировать безопасность и надежность фундаментов зданий и подпорных стен.

В этом сообщении блога мы сосредоточимся на одном конкретном аспекте гражданского строительства: проектировании конструкций. Структурная инженерия занимается проектированием и структурным анализом зданий, мостов, башен, маяков, туннелей и даже морских сооружений, таких как нефтяные вышки. Инженеры-конструкторы могут проявить творческий подход, чтобы спроектировать конструкцию с визуальной привлекательностью, но они также должны убедиться, что конструкция безопасна и стабильна для предполагаемого использования. Продолжайте читать, чтобы узнать больше о структурном проектировании в гражданском строительстве.

Что такое структурное проектирование в гражданском строительстве?

Структурное проектирование — это узкоспециализированная область гражданского строительства. Его можно описать как набор методов или инструментов, которые используются для определения безопасных и экономичных характеристик конструкции, а также для обеспечения того, чтобы запланированная конструкция была достаточно прочной, чтобы выдерживать предполагаемую нагрузку. Инженеры-конструкторы проводят структурный анализ, чтобы определить, какие внутренние и внешние силы могут повлиять на конструкцию, а затем проектируют конструкцию с соответствующими материалами и усилением, чтобы удовлетворить требованиям.

Между профессиональными дисциплинами архитектуры и строительной инженерии существует тесная взаимосвязь. В то время как архитекторам обычно ставится задача разработать визуально привлекательные элементы проекта, инженеры-строители при проектировании здания уделяют особое внимание прочности, долговечности и безопасности.

Основные принципы проектирования конструкций

Инженеры-строители сочетают основные принципы проектирования конструкций с серьезным опытом в области физики и материаловедения, чтобы гарантировать, что конструкции будут построены таким образом, чтобы выдерживать нагрузки и силы, с которыми они столкнутся во время использования .

Инженеры-строители, которые проектируют конструкции для строительных проектов, должны отлично решать проблемы. Решения, принимаемые инженерами-строителями на этапе проектирования конструкций, будут влиять на все, от стоимости и продолжительности проекта до максимальной безопасности и жизнеспособности конструкции.

Ниже мы выделяем некоторые из наиболее важных факторов, которые инженеры-строители должны учитывать при проектировании здания.

Инженеры-строители используют структурный анализ, чтобы понять, как силы воздействуют на конструкции.

Инженеры-строители в первую очередь заботятся о безопасности и устойчивости конструкций, которые они проектируют.Структурный анализ — это основной инструмент, который используют инженеры-строители, чтобы гарантировать, что конструкция может противостоять различным типам сил, с которыми она столкнется во время нормальной работы.

Строительные организации, проектирующие платформу метро, ​​должны гарантировать, что платформа не рухнет под весом тысяч пассажиров. Инженер-строитель, проектирующий железнодорожную систему, должен использовать материалы, которые не будут повреждены при использовании на путях железнодорожного вагона весом 50 000 фунтов.

Проектировщик конструкций должен обеспечить, чтобы железнодорожный вокзал, который они строят, не обрушился, когда зимой на его крышах собирается снег.

Инженеры-строители исследуют три свойства сил при проведении структурного анализа:

Величина: величина силы, прилагаемой к конструкции.

Направление: Направление силы. Сильный ветер будет воздействовать на стену здания, в то время как вес сильного снегопада будет действовать вниз в направлении силы тяжести.Для противодействия разным силам требуются разные системы материалов и усиления.

Позиция: позиция, на которую действует сила. Инженеры-конструкторы должны оценить влияние ожидаемых сил на каждую часть здания, а не только на здание в целом.

Конструкционные элементы должны оставаться неподвижными

Если вы когда-либо пытались построить башню из камней на пляже, вы, возможно, сталкивались с важным конструктивным принципом, согласно которому элементы конструкции должны оставаться неподвижными, чтобы обеспечить их устойчивость. .Первым шагом является обеспечение с помощью геотехнической инженерии того, что почва под зданием обеспечивает прочную основу для строительства. Прочный фундамент гарантирует, что сама конструкция будет неподвижной и сможет противостоять внешним воздействиям.

Чтобы конструкция оставалась неподвижной, сумма действующих на нее сил всегда должна быть равна нулю. Однако инженеры-строители знают, что внешние силы будут воздействовать на конструкцию на протяжении всей ее эксплуатации. Это могут быть временные нагрузки, такие как люди и мебель в зданиях, или нагрузки окружающей среды, такие как ветер, снег и землетрясения.

В любом случае для эффективного проектирования конструкций инженеры-строители должны гарантировать, что здание может поглощать приложения внешней силы, поддерживая собственное равновесие. Подобно тому, как ветка дерева, которая не сгибается, ломается на ветру, конструкция, которая не может поглотить внешние силы, уязвима для повреждений и нестабильности.

Конструкторы должны выбирать подходящие материалы

Выбор подходящих строительных материалов является одной из ключевых обязанностей при проектировании конструкций.Способность конструкции противостоять внешним и внутренним силам и поддерживать собственное состояние равновесия и устойчивости зависит от свойств материалов, из которых она построена. Строительные инженеры выбирают материалы на основе ряда измеренных свойств, которые позволяют прогнозировать их эффективность в строительстве:

-Прочность, показатель того, насколько хорошо материал может противостоять приложенному напряжению или нагрузке. Противоположность сильному — слабое.

-Вязкость, мера того, сколько энергии вызовет растрескивание данного материала.Противоположность жесткости — хрупкость.

-Эластичность — это мера того, насколько материал может быть растянут и все еще может вернуться к своей форме.

-Пластичность измеряет способность материала к пластической деформации. Пластическая деформация возникает, когда материал растягивается сверх своей способности вернуться к своей нормальной форме. Металлы демонстрируют пластическую деформацию при растрескивании, что делает их более прочными, чем другие материалы, которые разрушаются, например стекло.

Собираем все вместе…

Представьте, что вы проектировщик конструкций, создающий проект небоскреба.Как вы решите, какие стройматериалы использовать? Поскольку здание высокое и имеет большую площадь поверхности, вы знаете, что наибольшую опасность для вашего сооружения представляет сильный ветер. Кроме того, поскольку здание довольно высокое, оно может упасть в результате землетрясения.

Если бы у вас был выбор между бетонной конструкцией и стальной конструкцией, вы бы хотели проверить свойства обоих материалов и определить, как они повлияют на безопасность вашего здания.Когда вы просматриваете технические характеристики стальной конструкции, вы понимаете, что сталь более пластичная — она ​​может быть пластично удлинена до 15% до разрушения, в то время как бетон демонстрирует очень низкую пластичность и ломается сразу после превышения порога упругого растяжения — он довольно хрупкий.

Вы пришли к выводу, что материал, который не будет разрушаться под нагрузкой, является лучшим вариантом, и вы правильно выбрали сталь в качестве строительного материала.

Резюме

Структурный дизайн играет важную роль в строительных проектах.Конструктивное проектирование проводится инженером-строителем, роль которого заключается в обеспечении безопасности, устойчивости и рабочих характеристик конструкции. Инженеры-строители используют структурный анализ, чтобы оценить силы, которые могут действовать на конструкцию, и выбрать материалы и арматуру, которые будут эффективно противостоять этим силам.

Инженеры-строители проектируют здания, башни, туннели, мосты и другие типы конструкций на основе знаний и успешного применения принципов физики и материаловедения.

Процесс архитектурных изысканий

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ

Архитектор за работой. Фото: любезно предоставлено музеем Валентина.

Трэвис К. Макдональд младший .

Если вы когда-либо испытывали чувство восторга и таинственности, проникая в старое здание — занятое или пустующее, — это, вероятно, потому, что его материалы и особенности перекликаются с духом прошлых людей и событий. Тем не менее, волнение по поводу неизвестного усиливается, когда историческое сооружение исследуется с архитектурной точки зрения, и его эволюция с течением времени проявляется со все большей ясностью, раскрывая жизни его обитателей. Архитектурное исследование — важный первый шаг в планировании соответствующего лечения, понимание того, как здание изменилось с течением времени, и оценка уровней износа.

Будь то владелец дома, делающий доброжелательный ремонт, ремесленник или подрядчик, заменяющий поврежденные или отсутствующие элементы, или реставратор, восстанавливающий дерево или восстанавливающий декоративную отделку, использовались некоторые исследовательские навыки, чтобы распознать и решить архитектурный вопрос или объяснить сложный аспект проблемы. работа сама.

На сегодняшний день об архитектурных изысканиях для неспециалистов написано очень мало. Таким образом, в данном документе по сохранению часто рассматривается сложный процесс расследования в широкой и простой для понимания терминологии. Логическая последовательность планирования, исследования и анализа, представленная в этом Кратком описании, применима ко всем зданиям, географическим местоположениям, периодам и типам строительства. Это не «как сделать» и не исчерпывающее исследование техник или методологий; скорее, он служит для подчеркивания необходимости тщательного планирования перед работой над нашими незаменимыми культурными ресурсами.

Прежде чем формулировать конкретный подход, необходимо определить как цель, так и объем исследования. Например, исследование строго в исследовательских целях может дать информацию для архитектурного обзора или для заявки на историческое обозначение на местном, государственном или национальном уровне.

В рамках стандарта Министра внутренних дел по вопросам обращения с исторической недвижимостью расследование имеет решающее значение для «выявления, сохранения и сохранения формы и детализации тех архитектурных материалов и элементов, которые важны для определения исторического характера» недвижимость, предназначенная для ремонта или замены.Например, в рамках проекта восстановления может потребоваться исследование для определения исторической конфигурации внутренних пространств перед разделением комнаты для соответствия новому использованию. Исследование работ по консервации может повлечь за собой получение более подробной информации обо всем здании, например, определение физической последовательности строительства для помощи в интерпретации. Исследование проекта реставрации должно быть еще более всесторонним, чтобы воссоздать точную форму, особенности, отделку и детализацию каждого компонента здания.

Независимо от того, будет ли расследование предпринято профессионалами — архитекторами, реставраторами, историками — или заинтересованными домовладельцами, процесс по существу состоит из предварительной четырехступенчатой ​​процедуры: историческое исследование, документация, инвентаризация и стабилизация.

Исторические исследования

Первичное историческое исследование старого здания обычно включает письменные, визуальные и устные ресурсы, которые могут предоставить ценную информацию для конкретного места.Письменные ресурсы обычно включают письма, юридические операции, бухгалтерские книги, страховые полисы, институциональные документы и дневники. Визуальные ресурсы состоят из рисунков, карт, табличек, картин и фотографий. Устные ресурсы — это воспоминания людей о прошлом. Вторичные ресурсы, состоящие из исследований или истории, уже составленных и написанных по предмету, также важны для обеспечения широкой контекстной среды для проекта.

Исторические исследования следует проводить задолго до физических исследований.Это дает время на то, чтобы найти, расшифровать, систематизировать, изучить и использовать важную письменную, визуальную и устную информацию для планирования фактической работы.

Перечень гнезд животных, найденных в скрытых пространствах, может дать неожиданные свидетельства о еде, декоративном искусстве и культурных или социальных традициях повседневной жизни. Фото: Трэвис К. Макдональд, младший,

Тщательное научное изучение истории здания обеспечивает надежную основу для физических исследований; фактически, важность связи между письменными историческими исследованиями и структурными исследованиями невозможно переоценить.Например, историческое исследование здания по документам может просто определить последовательность владельцев. Это, в свою очередь, помогает исследовать здание, устанавливая хронологию и идентифицируя изменения, которые каждый житель вносил в здание. Письмо может указывать на то, что жилец покрасил здание в определенный год; файлы здания суда содержат имя жильца; анализ краски здания даст фактический цвет. Двумерные документальные исследования и трехмерные физические исследования идут рука об руку при анализе исторических структур.Качество и успех любого реставрационного проекта основаны на первоначальном исследовании.

Документация

Здание должно быть задокументировано до проведения инвентаризации, стабилизации или следственных работ, чтобы зафиксировать важные вещественные доказательства. Простой комплексный метод — это сделать 35-миллиметровые фотографии каждого фасада стены (внутреннего и внешнего), а также общих видов, типичных и необычных деталей. Систематическая нумерация комнат, окон и дверей на плане этажа поможет организовать эту задачу, а также будет полезна для маркировки фотографий.Видеорепортажи с аннотированным звуком могут дополнять фотоснимки. Дополнительные методы документации включают письменные описания, эскизы и обмерные чертежи.

Важные сооружения, такие как индивидуально внесенные в список объектов Национального реестра или национальные исторические достопримечательности, получают выгоду от профессиональной фотографической документации и точных обмерных чертежей. Специалисты часто используют стандарт Секретарь внутренних дел и рекомендации по архитектурной и инженерной документации: стандарты HABS / HAER .Следует помнить, что документы, созданные в ходе расследования, могут сыграть непредвиденную роль в дальнейшей обработке и интерпретации. Документация особенно важна, когда функция будет удалена или изменена.

Инвентарь

Прежде чем предпринимать какие-либо действия, необходимо провести тщательную инвентаризацию исторического здания и его компонентов; Преждевременная очистка строения или участка может быть ошибкой. Внимательный осмотр всех пространств внутри и вокруг здания может выявить незакрепленные архитектурные артефакты, хрупкие улики или ключи к историческим особенностям ландшафта.Это тщательное наблюдение включает материалы и элементы, которые упали из-за порчи, фрагменты, удаленные и хранящиеся в подвалах, чердаках или хозяйственных постройках, и даже материалы, которые, казалось бы, были выброшены.

Вначале следует сохранить все, что кажется даже отдаленно значимым. Распространенная ошибка — предполагать, что вы знаете ценность артефактов или функций в начале проекта. Даже если значимый период или интерпретация известны с самого начала, доказательства за все периоды должны быть защищены.Документация для дальнейшего изучения или использования включает маркировку и, если возможно, фотографирование перед хранением в безопасном месте.

Стабилизация

Во многих случаях необходима аварийная стабилизация, чтобы гарантировать, что конструкция не продолжит разрушаться до окончательной обработки, или для обеспечения безопасности нынешних жителей, исследователей или посетителей. Хотя в тяжелых случаях могут потребоваться структурные меры, в более распространенных ситуациях предварительная стабилизация будет проводиться на уровне обслуживания.Такие работы могут включать установку временного кровельного покрытия для защиты от проникновения воды; отвод воды от стен фундамента; удаление растений, удерживающих воду слишком близко к стенам; или защита конструкции от вторжения насекомых, животных и вандалов.

Старое здание может потребовать временных ремонтных работ на внешних поверхностях, таких как обратимое уплотнение или непрочный, различимый строительный раствор. Или, если в будущем предполагается провести анализ краски, испорченную краску можно защитить без сильного соскабливания, нанеся узнаваемый слой «памяти» на все исторические слои.Стабилизация увеличивает стоимость любого проекта, но безопасность людей и защита исторических свидетельств стоят дополнительных денег.

Исследователь должен обладать навыками и способностями внимательно наблюдать и анализировать материалы с широким пониманием исторических методов и технологий строительства. Фото: Трэвис К. Макдональд, младший,

Общие и специализированные навыки

Важнейшим навыком, необходимым для любого уровня расследования, является способность внимательно наблюдать и анализировать.Эти качества идеально сочетаются с практическим знакомством с историческими зданиями и непредвзятостью! Далее, независимо от того, получен ли он в университете или на практике, исследователь должен хорошо разбираться в истории, истории проектирования зданий и, что наиболее важно, понимать как строительные, так и отделочные технологии.

Но недостаточно знать архитектурный стиль и технологию строительства с национальной точки зрения; Исследователю также необходимо понимать региональные и местные различия.

Хотя исследовательские навыки могут передаваться между регионами и хронологическими периодами, исследователи должны быть знакомы с особенностями любого данного типа здания и географического района.

Расследование часто выявляет неотложные потребности в стабилизации. Для предотвращения обрушения может потребоваться дополнительная поддержка, такая как временная опора. Фото: Трэвис К. Макдональд, младший,

Архитектурное обследование и сравнительные полевые исследования обеспечивают важную базу данных для изучения региональных различий в исторических зданиях.Например, практика строительства может отражать общий опыт самых разных слоев общества и традиций в пределах небольшой географической области. Современная строительная практика в городской местности может резко отличаться от той, что используется в сельской местности того же региона. Соседи или строители в пределах одного и того же небольшого географического района часто практикуют разные методы строительства аналогичных типов сооружений одновременно. Надежные ключи датировки для определенной кирпичной облигации, используемой в одном штате, могут быть ненадежными для того же периода в другом штате.Региональные различия справедливы как для строительных материалов, так и для строительства.

Наконец, даже за пределами региональных и местных различий, исследователь должен понимать, что каждое здание имеет свою уникальную историю строительства и меняется с течением времени. Форма, характеристики, материалы и детализация часто менялись в зависимости от вкусов и финансов как строителя, так и поставщика; Качество строительства и дизайн также были несовместимы, как и сегодня.

Специалисты в команде

Поскольку архитектурное исследование требует широкого спектра знаний и множества различных навыков, разные люди, вероятно, будут взаимодействовать над одним и тем же проектом.В то время как домовладельцы часто реализуют небольшие проекты, более сложные проекты могут выполняться мастером, архитектором или консерватором. Для крупномасштабных проектов может потребоваться командный подход, состоящий из профессионалов, взаимодействующих с дополнительными консультантами. Специалисты-консультанты могут включать историков архитектуры, реставраторов архитектуры, мастеров, аналитиков исторической отделки, историков, археологов, архитекторов, кураторов и многих других. Объем и потребности конкретного проекта диктуют навыки ключевых игроков.

Архитектурное исследование часто включает смежные области ландшафта и археологических исследований. Обследование или анализ ландшафта, выполненные садоводами и ландшафтными архитекторами, выявляют уже существующие объекты или насаждения или те, которые спроектированы как отдельные или дополнительные части участка. Как наземная, так и подземная археология предоставляет информацию об отсутствующих или измененных зданиях, методах строительства, свидетельствах образа жизни и материальной культуры, а также об эволюции самого исторического ландшафта.

Первоначальная конструкция и более поздние изменения

Предварительное исследование могло указать архитектора, строителя или дату постройки здания. В отсутствие такой информации истории архитектуры и полевые руководства по архитектурному стилю могут помочь определить возраст сооружения по его форме и стилю.

Однако любая предварительная дата должна быть подтверждена другими физическими или документальными фактами. Даты стилистических периодов являются общими и имеют тенденцию быть несколько произвольными с многочисленными местными вариациями.Общая форма и стиль также могут вводить в заблуждение из-за последующих дополнений и изменений. Когда основная форма кажется противоречащей деталям, это может указывать на переход между стилями или на то, что стиль был просто обновлен с помощью новой работы.

Архитектурное исследование обычно определяет оригинальные детали конструкции, хронологию более поздних изменений и физическое состояние конструкции. Большинство построек, которым больше пятидесяти лет, были изменены, хотя бы только под воздействием природных сил.Люди, живущие в доме или использующие здание в течение любого периода времени, оставляют какие-то физические записи своего пребывания там, пусть даже неуловимые.

Более длительный период пребывания обычно способствует большему физическому изменению. Со временем постройки приобретают «исторический характер».

Изменения архитектурной формы с течением времени обычно связаны с долговечностью материала, улучшением систем удобства и эстетикой. Во-первых, на долговечность строительных материалов влияют погодные условия, температура и влажность, стихийные бедствия, такие как штормы, наводнения или пожары, или загрязнение воздуха автомобилями и промышленностью.Во-вторых, изменения в архитектурной форме всегда вносились ради удобства, подпитываемого технологическими инновациями, поскольку люди стремятся улучшить освещение, водопровод, отопление, санитарию и связь. Люди меняют жилые помещения, чтобы удовлетворить меняющиеся потребности семьи. Наконец, люди вносят изменения в архитектурную форму, особенности и детали, чтобы соответствовать текущему вкусу и стилю.

Хотя кирпичные или деревянные каркасные здания являются наиболее распространенными в этой стране, аналогичные наборы характеристик и вопросов могут быть установлены для изучения бревна, самана, стали или любого другого материала.

Тщательное изучение кладки позволяет выявить различные периоды строительства и ремонта через состав и детализацию кирпича и раствора. В зависимости от местоположения вертикальные открытые швы могут указывать на расположение гвоздей для декоративной отделки или проемов для дренажа. Фото: Трэвис К. Макдональд, младший,

Каменная кладка

Изучение исторической кирпичной кладки может дать важную информацию о методах производства и строительства.Например, по цвету, размеру, форме и текстуре кирпича можно судить о том, был ли он отформован вручную и традиционно обожжен в зажиме из древесины твердых пород, или же он был отформован на машине и обожжен в печи с использованием современных видов топлива. Точно так же основная составная часть кладочного раствора, известь или цемент, показывает, был ли он произведен традиционным или современным способом. В ходе расследования необходимо задать определенные вопросы. Раствор изготовлен из натурального или портландцемента? Если это натуральный цемент, из раковин устриц или из известняка? Гидратированный или гидравлический? Как строительная единица кирпич и раствор также раскрывают кое-что о времени, месте и человеческих факторах строительства, таких как тип связи, особые формы кирпича, декоративное использование глазурованного или натертого кирпича, покрытия и отделка, а также различные швы, что поражает. и инструменты.Соответствует ли залог соседним или региональным зданиям того же периода? Указывает ли узор «составных» кирпичей во Фламандской облигации на количество различных каменщиков? Каким способом крепится деревянная отделка к кладке?

Одни и те же вопросы, связанные с производственными и строительными характеристиками, могут применяться ко всем типам каменных работ, включая строительство из камня, бетона, терракоты, самана и ракушечника. Полное обследование, проведенное во время «картирования поверхности», может выявить материалы и методы строительства для различных периодов постройки, выделив исходную работу, а также дополнения, изменения и замены.

Анализ технологии изготовления гвоздей может помочь установить период строительства и предоставить другую важную информацию. Фото: Трэвис К. Макдональд, младший,

Древесина

Здания, построенные из дерева, обладают совершенно другим набором характеристик, что требует другого подхода к вопросам. Деревянная конструкционная система — это бревенчатый, деревянный каркас или баллонный каркас? Свидетельства, видимые на поверхности древесины, показывают, производилось ли производство топором, теслом, пилой, фрезерной пилой (створчатой ​​или циркулярной) или ленточной пилой.Какого размера используются пиломатериалы? Готовые детали могут быть распилены, выдолблены, вырезаны или строганы (вручную или на станке). Были ли они скреплены насечкой, пазом и шипом, колышками или гвоздями? Если использовались гвозди, были ли они выкованы вручную, вырезаны машинным способом с коваными головками, полностью обработаны машинным способом или гвоздями из металлической проволоки? На протяжении большей части девятнадцатого века производство гвоздей претерпело ряд изменений и усовершенствований, которые можно актуализировать, что позволило использовать гвозди в качестве инструмента для определения периодов строительства и изменения.Независимо от региона или эпохи, метод обрамления, соединения и отделки деревянной конструкции раскроет кое-что об исходной конструкции, ее изменениях и методах ее строителей. Наконец, есть ли вероятность, что часть древесины будет повторно использована или переработана? Повторно используемые и воспроизводимые материалы, использованные в ранних проектах реставрации, сбили с толку многих исследователей. Если идентификационная запись не велась, может возникнуть проблема с различением материалов, изначально использовавшихся в доме, и материалов, заменяющих их позже.

Во многих случаях новые материалы или покрытия накладываются непосредственно на существующие внешние элементы, сохраняя исходные материалы под ними. Здесь, после удаления современной черепичной крыши и ее подстилки, была обнаружена историческая металлическая крыша со стоячим фальцем. Фото: любезно предоставлено Phillips and Opperman, P.A.

Крыши

Внешний вид особенно подвержен изменениям из-за погодных условий и отсутствия ухода. Даже в наиболее сохранившихся конструкциях экстерьер часто состоит из замененных или отремонтированных частей кровли.Кровельные покрытия обычно служат не более пятидесяти лет. Есть ли еще несколько поколений кровельных покрытий? Можно ли идентифицировать слои? Если раньше покрытия были сняты, то обшивочные доски часто указывают на тип покрытия, а также на отсутствующие элементы крыши. Слуховые окна, купола, наконечники, гребни, флюгеры, желоба, громоотводы, световые люки, балюстрады, парапеты и платформы приходят и уходят в зависимости от вкуса, функции и обслуживания. Сам уклон крыши может быть ключом к стилистической датировке и вряд ли изменится, если не будет перестроена вся крыша.Дымоходы могут содержать подсказки об оригинальном уклоне крыши, обшивках и креплениях кровли. Можно ли посмотреть в дымоход и посчитать количество дымоходов? Эта практика иногда приводила к отсутствию камина. Во многих частях страны кровельные покрытия девятнадцатого века эволюционировали от деревянной черепицы или сланцевой черепицы до металлической черепицы, листового металла, а еще позже, в двадцатом веке, до асфальтовой или асбестовой черепицы. Глиняную черепицу можно найти на крышах поселений восточного побережья семнадцатого и восемнадцатого веков, а также западных и юго-западных испанских поселений того же периода.С середины девятнадцатого века и до двадцатого века ассортимент и выбор кровельных покрытий значительно расширились.

Полы

Помимо производственных и строительных подсказок, полы раскрывают другую информацию об интерьере, такую ​​как схемы циркуляции, расстановку мебели, использование ковров, напольных покрытий и нанесенную отделку пола. Есть ли узор из прихваток? Прихватки или отверстия для прихваток часто указывают положение и даже тип напольного покрытия.Глубокое понимание сезонного использования напольных покрытий и технологической истории их производства обеспечивает основу для выявления такого рода доказательств.

Разрушительное расследование может быть ограничено небольшими участками, где можно предсказать доказательства, например, реконструируемые стены в другом месте. Фото: Трэвис К. Макдональд, младший,

Стены

Стены и связанная с ними отделка, как снаружи, так и внутри, содержат множество подсказок о конструкции здания и изменениях, внесенных с течением времени.Общий стиль лепнины, отделки и отделки, а также их иерархическая взаимосвязь могут помочь объяснить оригинальную конструкцию, а также использование комнаты и социальное взаимодействие между комнатами. Отверстия, шрамы, пятна, гвозди, отверстия для гвоздей, шурупы и другое оборудование указывают на то, что ранее были прикреплены к нему приспособления. Есть ли «призраки» или тени на контурах отсутствующих элементов или дополнительных элементов отделки, таких как основания, поручни для стульев, дверные и оконные рамы, антаблементы, карнизы, каминные полки и полки? Призраки могут быть образованы краской, штукатуркой, штукатуркой, износом, атмосферными воздействиями или грязью.Внутренние стены восемнадцатого и начала девятнадцатого века традиционно были оштукатурены после того, как были сделаны основания или законченная отделка, оставляя за собой отсутствие штукатурки на стене. Свидетельства наличия креплений на оконных рамах также могут быть полезны для понимания некоторых внутренних изменений. Другие подсказки, на которые следует обратить внимание, включают установку повторно использованного материала, принесенного в дом или перемещенного внутри дома; граффити рабочего или жильца, особенно на обратной стороне обшивки; и скрытая отделка или обои, наклеенные в щели или под обшивкой.Модернизация стиля часто приводила к повторному использованию устаревшей накладки для блокировки или прокладок. Неожиданные открытия особенно полезны. Исследователи часто рассказывают истории о уликах, которые были обнаружены в архитектурных фрагментах, унесенных крысами, а затем найденных или оставленных рабочими на чердаках, между стенами и под полом.

Чердаки и подвалы

Чердаки и подвалы известны как пункты сбора устаревших, устаревших и отколовшихся предметов, таких как механические системы, мебель, семейные записи и архитектурные фрагменты.Эти и другие труднодоступные места конструкции предоставляют прекрасную возможность для неразрушающего исследования. Мало того, что это области, где элементы конструкции и каркаса могут быть открыты для обзора, они также являются областями, которые, возможно, избежали частых кампаний по перестройке, которые происходят в более обжитых частях здания.

Выброшенные предметы обычно хранятся на чердаках, а затем о них забывают только для того, чтобы их обнаружить во время более позднего расследования. На многие вопросы можно ответить, казалось бы, бесполезный мусор.Фото: Трэвис К. Макдональд, младший,

Если здание было поднято или опущено по высоте, свидетельства изменений будут найдены как на чердаке, так и снаружи. Признаки пристроек также могут быть обнаружены как на чердаке, так и в подвале. Чердаки часто обеспечивают вид «сверху» на потолок внизу, раскрывая его материал, способ изготовления и способ крепления. Вид «снизу» на обшивку крыши или кровельное покрытие также можно увидеть с чердака.

Подвалы, как правило, больше связаны с функциями обслуживания людей в более ранних зданиях и с механическими службами в более поздние эпохи.Например, в погребе городского дома 1812 года в ходе расследования была обнаружена следующая информация: система колоколов первого периода, идентификация зала для прислуги, скрытый камин, смещение служебной лестницы, идентификация помещения для прислуги, топочная система 1850-х годов, Газовые и водопроводные системы 1850-х годов, перемещение кухни в 1870 году, раннее использование бетонных перекрытий 1890-х годов и, наконец, инженерные сети двадцатого века. Хотя самая ранняя эпоха была определена как период интерпретации, свидетельства всех периодов были задокументированы, чтобы понять и интерпретировать, как дом развивался или менялся с течением времени.

Механические, электрические, сантехнические и другие системы

Во время расследования внимательно изучаются системы полезности и удобства. Все исторические здания, населенные и используемые людьми, как минимум связаны с необходимостью освещения, климат-контроля, воды, приготовления пищи и вывоза мусора. Более поздние установки в здании могут включать системы связи, гигиены, хранения продуктов, безопасности и молниезащиты.Другие системы, такие как транспорт, относятся к более специфическим функциям коммерческих или общественных структур. Хотя исследования социального использования комнат и их обстановки породили множество новых исследований, параллельным исследованиям того, как люди на самом деле выполняют самые приземленные задачи повседневной жизни, не уделялось должного внимания. Коммунальные и удобные системы наиболее подвержены изменениям и обновлению и, в то же время, менее склонны к сохранению, документированию или повторному использованию. Понимание истории или использования здания, а также истории системных технологий может помочь предсказать физические доказательства, которые могут быть найдены, и то, как они будут выглядеть после того, как будут найдены.

Архитектурное исследование может варьироваться от простого часового осмотра до месячного или даже многолетнего проекта — и варьируется от осмотра поверхностей до профессионального обследования подповерхностей и лабораторных работ.

Все проекты должны начинаться с простейших неразрушающих процессов и продолжаться по мере необходимости. Последовательность расследования начинается с рекогносцировки и переходит к обследованию поверхности и картированию, неразрушающему контролю подповерхностных слоев и различным уровням разрушающих испытаний подповерхностных слоев.

Разведка

Первоначальная разведывательная поездка через структуру или визуальный обзор обеспечивает наиболее ограниченный тип расследования. Но опытные исследователи, привыкшие к наблюдению и анализу, могут решить многие вопросы за два-четыре часа предварительного посещения объекта. Они могут определить соответствие первоначальной формы и деталей здания, а также основные изменения, внесенные с течением времени.

Подсветка используется для выявления неровностей на плоских поверхностях.Заплаты, ремонт и изменения могут быть затем нанесены на карту с помощью отбрасываемых ими теней или призраков. Фото: Трэвис К. Макдональд, младший,

Картографирование поверхности

Первым шагом в тщательном систематическом исследовании является исследование всех поверхностей. Исследование поверхности иногда называют «картированием поверхности», поскольку оно включает в себя внимательный взгляд на все внешние и внутренние поверхности. Четырехкратная цель картирования поверхности — наблюдать за каждой видимой деталью дизайна и конструкции; разработать вопросы, связанные с доказательствами и возможными изменениями; отметить структурные или экологические проблемы; и помогите разработать планы дальнейшего расследования.По результатам расследования готовится комплект документальных рисунков и фотографий, которые фиксируют или «наносят на карту» доказательства.

Основываясь на чувствах зрения и осязания, наиболее полезным инструментом для исследования поверхностей является мощный переносной светильник, используемый для освещения темных пространств, а также для улучшения тонкости поверхности. Направление света под углом на плоскую поверхность — один из наиболее эффективных способов увидеть доказательства наличия приспособлений, ремонта или переделок.

Неразрушающий контроль

Следующий уровень исследования — зондирование под поверхностью неразрушающими методами.Вопросы, полученные в результате изучения и анализа карт поверхности, помогут определить, какие области следует исследовать. Исследователи усовершенствовали ряд инструментов и методов, которые наносят минимальный ущерб исторической ткани. К ним относятся рентгеновские лучи, проникающие через поверхности, чтобы увидеть типы ногтей и детали соединения; бороскопы, волоконная оптика и небольшие зеркала для автомехаников или стоматологов, позволяющие заглядывать в ограниченное пространство; и ультрафиолетовый или инфракрасный свет для наблюдения за различиями в материалах и отделке.Самая передовая технология сочетает бороскоп с видеокамерами, использующими оптоволоконную подсветку. В дополнение к более распространенному использованию инфракрасной фотографии, аналогичные неразрушающие методы, используемые в археологических исследованиях, включают дистанционное зондирование и георадар.

На этом этапе исследования можно также взять небольшие образцы материалов из дерева, штукатурки, раствора или краски для лабораторного анализа. Например, осмотр поверхности оштукатуренной стены с использованием лучистого света может показать явное свидетельство зашивки, что соответствует дизайну полки.Полки были оригинальными или более поздними? Небольшой образец штукатурки из заделанной области анализируется в лаборатории и соответствует штукатурке, уже датированной третьим периодом строительства. Кроме того, зонд выявляет отсутствие штукатурки первого периода на стене под ней. На основании этих свидетельств исследователь мог бы заключить, что полки были оригинальной деталью и что штукатурка датирует их снятие и исправление третьим периодом строительства.

Исследовательские испытания были использованы для проверки местоположения заброшенного камина.Штукатурка и кирпич были тщательно задокументированы и удалены, чтобы определить тип, размер и расположение камина. Фото: Трэвис К. Макдональд, младший,

Разрушительное испытание

Большинство расследований не требуют ничего, кроме исторических исследований, осмотра поверхности и неразрушающего контроля. В очень редких случаях при обследовании может потребоваться поверхностный осмотр и удаление ткани. Разрушающее испытание должно выполняться профессиональным только после того, как исторических исследований и картирования поверхности были полностью завершены, а только после того, как неразрушающий контроль не смог предоставить необходимую информацию.Владельцы должны знать, что работа представляет собой форму сноса, при которой физическая запись может быть уничтожена. Подземное обследование начинается с наиболее доступных мест, таких как модернизированные услуги и механические погоны; незакрепленная или ранее измененная отделка, потолки или доски пола; а также детали отделки или крепежа, которые можно легко снять и заменить.

Методы неразрушающего контроля не повреждают историческую ткань. Однако, если неразрушающих методов недостаточно для решения важных вопросов, небольшие «окна» могут быть открыты в поверхностной ткани в заранее определенных местах, чтобы заглянуть под поверхность.Этот тип подземного исследования и удаления иногда называют «архитектурной археологией» из-за его сходства с более известным процессом рытья траншей в археологии. Аналогия уместна, потому что обе формы археологии используют метод разрушительного исследования.

Фотографии, видео и рисунки должны фиксировать доказательства до, во время и после удаления исторической ткани. Выбор и последовательность удаления материала требует тщательного изучения, чтобы исходная сохранившаяся ткань оставалась на месте , если это возможно.В случае снятия оригинальную ткань следует осторожно положить на место или пометить и хранить. По крайней мере, один документальный фрагмент каждой исторической отделки должен быть сохранен на месте для будущих исследований. Лечение и интерпретация, какими бы точными они ни были, обычно не являются окончательными; лечение имеет тенденцию быть цикличным, как история, и документация должна быть оставлена ​​для будущих поколений, как на стене, так и в файлах.

Лабораторный анализ

Лабораторный анализ играет научную роль в более интуитивном процессе архитектурного исследования.Одной из наиболее широко известных лабораторных процедур, используемых в архитектурных исследованиях, является анализ исторических красок. Хронология и стратиграфия нанесенных слоев позволяет установить соответствующие цвета, отделку, дизайн или настенное покрытие. При проведении одновременно с архитектурным исследованием стратиграфия отделки, как и стратиграфия почв в археологии, помогает определить последовательность строительства или изменений в здании. Предварительные результаты исследований на месте окрашенной отделки стен или отделки являются обычным явлением, но более точные результаты получаются в результате обширного отбора проб и микроскопической лабораторной работы с использованием химического анализа и стандартизированных цветовых обозначений.Известно, что консультанты без надлежащих знаний причиняют гораздо больше вреда, чем пользы.

Анализ строительного раствора и штукатурки часто является основой для датировки строительства с минимальным вмешательством. Относительно небольшие образцы материалов на основе извести можно химически разделить на составляющие их части — песок и мелочь, которые затем визуально сравнивают с эквивалентными частями известных или датированных образцов. Для точного профилирования и сравнения образцов других материалов с помощью элементного анализа можно использовать более тщательный научный подход.Обычно используются два похожих метода: нейтронная активация и энергодисперсионная спектроскопия (EDS). Neutron Activation идентифицирует следовые элементы в образце, отслеживая их реакцию на нейтронную бомбардировку. EDS измеряет реакцию на электронную бомбардировку с помощью электронного микроскопа. В обоих тестах собранная информация нанесена на график и сопоставлена ​​с реакциями известных элементов. Результаты обеспечивают количественный и качественный профиль элементарных компонентов образца для использования в дальнейших сравнениях.

Дендрохронология представляет собой минимально разрушительный процесс датировки деревянных элементов. Этот процесс, также называемый датировкой по годичным кольцам, основан на сравнительных влажных и сухих сезонах роста деревьев, которые видны по их кольцам с помощью образца керна. Этот метод имеет два ограничения: должна быть собрана очень обширная база данных для климатических условий за долгий период лет и сопоставлена ​​с соответствующими образцами годичных колец; и образцы керна могут быть взяты только из древесины, у которой еще есть кромка коры.Простая идентификация породы древесины во время исследования может быть определена по небольшим образцам, отправленным в лабораторию лесных товаров.

Доказательства, вопросы и гипотезы должны постоянно оцениваться во время расследования. Подобно детективу, строящему дело, следователь должен отсортировать информацию, чтобы добраться до «фактов». Тем не менее, являются ли «факты» окончательными в любое время?

Наблюдения, сделанные во время картирования поверхности, могут выявить случайные особенности.Эти особенности начинают формировать закономерности; затем начинают появляться наборы паттернов, возможно, представляющие изменения из разных эпох. Если не задать правильные вопросы, доказательства могут остаться скрытыми. Гипотезы формируются, подвергаются сомнению, проверяются, переформулируются и либо отклоняются, либо подтверждаются. Этот процесс повторяется по мере того, как обнаруживаются новые «факты» и задаются вопросы. В конце концов доказательства кажутся убедительными. Эти выводы, в свою очередь, могут привести к пересмотру, дополнительным историческим исследованиям и советам специализированных консультантов.В какой-то момент обычно следует лечение, основанное на коллективных, образованных выводах всей профессиональной команды.

Доказательства, собранные в ходе расследования, и любые выводы, которые можно сделать из них, должны быть задокументированы в письменном отчете. Сложность проекта определяет сложность результирующей записи. Возможно, будет разумным сохранить отчет в расширяемом формате, если ожидается длительная или обширная работа — несомненно, потребуется включить дополнительные доказательства, которые изменят предыдущие выводы.Отчеты, как правило, варьируются от аннотированных фотографий в папках с вкладными листами до полноформатных «книг».

Представление выводов и выводов в доступной форме помогает тем, кто планирует лечение. Например, для проекта реабилитации может потребоваться документация для удовлетворения требований программы грантового финансирования или налогового кредита; проекты консервации и реставрации всегда нуждаются в тщательной документации для руководства работой. После работы отчет о расследовании и записи о самом лечении заносятся в постоянный файл.Независимо от того, планируются ли работы или нет, отчет об архитектурном исследовании всегда будет полезен для будущих исследователей или владельцев здания.

Самый распространенный профессиональный документ называется Отчет об исторической структуре. Этот бесценный инструмент для сохранения обычно содержит как историческую, так и физическую информацию. Разделы включают в себя историю здания, архитектурное описание первоначальной структуры и изменений, внесенных с течением времени, результаты всех исследований, запись текущих условий или проблем, прошлых ремонтов и обработок, а также рекомендации в отношении текущих и будущих действий.Они редко бывают окончательными; таким образом, исследования — это непрерывный процесс.

Архитектурное исследование играет решающую роль в принятии ответственных решений относительно обработки и интерпретации исторических зданий. Успешный проект по исследованию, инвентаризации, документированию и, в конечном итоге, обработке и интерпретации здания напрямую связан со знаниями и навыками исследователей архитектуры и других специалистов по сохранению исторических памятников. Заявленная цель сохранения исторического наследия — защитить и сохранить материалы и особенности, которые передают важную историю места.Тщательное архитектурное исследование вместе с историческими исследованиями обеспечивает прочную основу для этой цели.

Благодарности

Трэвис К. Макдональд, младший ., историк архитектуры, директор по реставрации архитектуры в Тополевом лесу Томаса Джефферсона недалеко от Линчберга, Вирджиния. Он соответственно посвящает эту работу трем мастерам архитектурных изысканий: Генри А. Джадду, бывшему главному историческому архитектору Службы национальных парков; Ли Х.Нельсон, бывший начальник отдела охраны окружающей среды NPS; и Пол Э. Бьюкенен, бывший директор архитектурных исследований Колониального фонда Вильямсбурга. Автор благодарит следующих специалистов за помощь в рецензировании рукописи: Эдварда А. Чаппелла, Колониальный Вильямсбург; Э. Блейн Кливер, NPS, отдел помощи в сохранении; Стэнли О. Грейвс, Национальная конференция государственных служащих по охране памятников истории; Бернард Л. Херман, Делавэрский университет; Х. Уорд Джандл, NPS, отдел помощи в сохранении; Хью К.Миллер, Управление по охране памятников истории штата Вирджиния; Орландо Ридаут V, Исторический фонд Мэриленда; Уильям Сил; и профессиональные сотрудники Службы национальных парков. Тимоти А. Бюнер был координатором проекта, а Кей Д. Уикс — редактором проекта.

Настоящая публикация подготовлена ​​в соответствии с Законом о сохранении национального исторического наследия 1966 года с внесенными в него поправками, который предписывает министру внутренних дел разрабатывать и предоставлять информацию об исторических объектах.Служба технической сохранности (TPS), Служба национальных парков, готовит стандарты, руководства и другие образовательные материалы по ответственным методам сохранения исторических памятников для широкой общественности.

сентябрь 1994

Bullock, Orin M. Jr., Руководство по реставрации . Норуолк, Коннектикут: Silvermine Издательство, 1966.

Бернс, Джон А., редактор. Запись исторических построек . Вашингтон, Округ Колумбия: AIA Press, 1989.

Ховард, Хью. Сколько лет этому дому? . Нью-Йорк: Noonday Press, 1989.

Хоу, Барбара Дж., Долорес А. Флеминг, Эмори Л. Кемп и Рут Энн Овербек. Дома и дома: изучение их истории . Нэшвилл, Теннесси: Американский Ассоциация государственной и краеведческой истории, 1987.

Джадд, Генри А., До начала восстановления . Нэшвилл, Теннесси: Американский Ассоциация государственной и краеведческой истории, 1973.

Кухня, Джудит Л., Уход за старым домом . Вашингтон.: The Preservation Press, 1991.

Сил, Уильям, Воссоздание интерьера исторического дома . Нэшвилл, TN: Американская ассоциация государственной и местной истории, 1979.

Министр внутренних дел по стандартам обращения с историческими памятниками Характеристики . Вашингтон, округ Колумбия: Отдел помощи в сохранении, Национальный Парк Сервис, У.С. Департамент внутренних дел, 1992.

Секретарь внутренних дел по стандартам и руководствам по архитектуре и техническая документация: стандарты HABS / HAER. Вашингтон, округ Колумбия: HABS / HAER, Служба национальных парков, Министерство внутренних дел США, 1990 год.

Призраки Форта Фантом-Хилл, Техас — Легенды Америки

Форт Фантом Добро пожаловать.

Расположенный в округе Джонс, штат Техас, Форт Фантом-Хилл является одним из самых нетронутых исторических мест в штате Одинокая звезда.Это историческое место, построенное в начале 1850-х годов для защиты первопроходцев, продвигавшихся на запад, не только дает сегодняшним посетителям возможность познакомиться с богатым историческим прошлым, но и, как говорят, изобилует привидениями.

В 1849 году федеральное правительство отправило капитана Рэндольфа Б. Марси исследовать обширный регион к северу и западу от Остина, чтобы проложить маршрут через этот район. Этот район издавна населен воинственными индейцами команчи и был известен как команчерия. Целью исследования Марси было создание более безопасного прохода для иммигрантов, направляющихся к золотым приискам Калифорнии.В результате рекомендаций Марси на новом маршруте через Команчерию был установлен кордон фортов, включая форт Фантом-Хилл.

Форт-Фантом, Техасские солдаты

По приказу генерала Персифора Ф. Смита подполковник Джон Дж. Аберкромби прибыл к Четкой развилке реки Бразос с пятью ротами Пятого пехотного полка 14 ноября 1851 года. мокрая метель убила одного упряжного человека и двадцать лошадей, мулов и быков, которые замерзли насмерть.

Кроме того, Аберкромби, к своему ужасу, обнаружил, что на этом участке не было ни дерева для строительства, ни подходящей воды для людей и животных. Хотя он сообщил о плохих условиях, приказ остался без изменений, и строительство форта началось. И Смит, и Аберкромби не знали, что форт строился не в том месте. Смит только что принял командование от своего больного генерала, который руководил строительством фортов вдоль маршрута.

План состоял в том, чтобы построить форт на месте в графстве Коулман, но Смит, незнакомый с этим районом, сменил местность на Ясную Вилку рядом с его перекрестком с Элм-Крик.Это решение повлияло на будущее поста, поскольку форт был построен в районе с нехваткой воды и строительных материалов для нужд нового гарнизона.

Камень был доставлен из Элм-Крик примерно в двух милях к югу от форта, а дубовые бревна для офицерских помещений и госпиталя должны были быть доставлены на телеге с волами с расстояния сорока миль. Гауптвахта, магазин и склад были построены полностью из камня, но остальные постройки были построены в глинобитном стиле.

Прозрачная вилка Brazos River

Форт Фантом-Хилл так и не получил официального названия.Скорее, это просто называлось «Столб на развилке Бразоса». Есть две легенды о происхождении неофициального названия Холм Фантома, первая из которых состоит в том, что холм резко поднимается с равнины при приближении издалека, но, кажется, выравнивается по мере приближения и исчезает, как призрак. Второй рассказ — это нервный часовой, который стрелял в человека, который, как он думал, был индейцем на холме. Последовавшее расследование не выявило присутствия каких-либо индейцев, и один из солдат предположил, что этот человек видел привидение.

Жизнь в форте была трудной для солдат, так как Элм-Крик часто был сухим, а воды Прозрачной Вилки были солоноватыми. Вначале возле гауптвахты был вырыт колодец глубиной восемьдесят футов, но даже он не всегда был надежным. Чаще всего приходилось тащить бочки с водой в телегах из источника примерно в четырех милях вверх по реке от поста. Из-за нехватки воды почтовый сад нельзя было обрабатывать, что приводило к нехватке овощей в рационе мужчин. В результате солдаты заболели цингой, лихорадкой, дизентерией, простудой и пневмонией.Говорят, что дезертирство в форте было обычным делом из-за однообразия и одиночества в изолированном форте.

1853 г. Акварель Форт-Фантом-Хилл любезно предоставлена ​​Фондом Форт-Фантом.

Один член гарнизона, лейтенант Клинтон В. Лир написал письмо своей жене в Форт Вашита, штат Оклахома, в котором описал это так:

«Когда я говорю вам, что у нас есть прекрасная долина, на которую стоит смотреть, я сказал все благоприятное, что можно было сказать об этом месте.«…« Наш лагерь разбит в небольшой рощице «Блэк Джек», площадью около 5 акров, в пределах 200 или 300 ярдов от ручья, вода в котором соленая или солоновато-горькая ».…« Всем отвращение » … «Подобно Голубю после Потопа, мы не можем найти ни одной зеленой веточки, указывающей на то, что это когда-либо предназначалось для обитания человеком. На самом деле я не могу представить, чтобы Бог когда-либо предназначал для белого человека заселить такую ​​бесплодную пустыню ».

Хотя изолированный форт был уязвим для атак, его гарнизон имел только мирные столкновения с индейцами, включая команчей, липанов, уичито, кайова и кикапу.Поскольку его занятие проходило относительно спокойно, форт был заброшен 6 апреля 1854 года. Во время его эвакуации индейская угроза была ограничена за счет создания резерваций на верхнем Бразосе и на Белой вилке на северо-востоке.

Когда войска вышли из форта Фантом и направились к Эль-Пасо, они оглянулись и обнаружили, что форт был в огне. В этом событии обвиняли индейцев или войска Конфедерации, но многие говорили, что поджог подожгли члены гарнизона из-за их отвращения к посту.

Форт Фантом от Кэти Вайзер-Александер.

В 1858 году оставшиеся постройки форта были отремонтированы и использованы в качестве промежуточной станции Южного Оверленда (Баттерфилд). Во время Гражданской войны полковник Джеймс Б. (Бак) Барри и некоторые из его подразделений использовали форт Фантом-Хилл в качестве базы для полевых операций. Начиная с 1871 года форт служил подпунктом форта Гриффин, недалеко от нынешнего города Олбани, штат Техас.

После того, как индейские войны утихли, вокруг руин форта вырос город.В 1876-77 гг. Это был пункт покупки и доставки шкуры буйвола. К 1880 году в Форт-Фантоме проживало более 500 человек, и он стал резиденцией округа Джонс в следующем году, в мае 1881 года. Однако это было недолговечное название, поскольку всего шесть месяцев спустя, в ноябре, административный центр округа был перемещен в соседний город. Энсон, Техас.

Техасско-тихоокеанская железная дорога пролегала через Абилин, в 14 милях к югу. В письме, написанном «Сан-Антонио Экспресс» в 1892 году, говорилось, что в Форт-Фантоме нет ничего, кроме «одной гостиницы, одного салона, одного универсального магазина, одной кузнечной лавки и 10 000 луговых собачек.”

В 1928 году собственность приобрел Джон Гитар из Абилина, штат Техас. В 1969 году его внук, Джим Александр, также из Абилина, передал собственность Фонду Форт Фантом, чтобы гарантировать ее долгосрочное сохранение.

Форт Фантом от Кэти Вайзер-Александер.

Сегодня Форт Фантом-Хилл — одно из самых древних исторических мест в Техасе. Помимо дюжины или около того дымоходов, вырастающих над равнинами, участок площадью 22 акра включает в себя три уцелевших каменных здания, включая пороховой склад, караульное помещение и магазин.Сайт открыт ежедневно в светлое время суток и является бесплатным для посетителей. Хотя на объекте нет жилых помещений, доступны информационные брошюры и четко обозначены основные строения. Посещение этого места дает современным посетителям почувствовать, какой должна была быть здесь жизнь в 1850-х годах, когда люди пытались укротить неумолимый ландшафт Западного Техаса. Форт является частью Тропы Техасских фортов, 650-мильной автострады по историческому Техасу.

Форт находится в 11 милях к северу от межштатной автомагистрали 20 в Абилине, штат Техас, на FM 600.Вы также можете получить доступ к форту на тропе Техасских фортов по FM 2833. Информационные брошюры доступны на сайте, и основные строения отмечены.

По иронии судьбы водохранилище Форт-Фантом-Хилл было построено в 1937 году в двух милях к югу от старого поста, который так сильно пострадал от нехватки воды. Водохранилище обеспечивает водой около 100 000 человек в округах Тейлор и Джонс.

Что касается призраков форта, само его название предполагает, что имеет смысл только то, что это место будет наполнено духами из прошлого.

Существует несколько легенд о том, что в этом месте обитают беспокойные индейцы пограничных времен, которые по ночам продолжают бродить по своим древним землям. Другой говорит, что в форте живет невиновный человек, ошибочно повешенный рядом с фортом. Говорят, что после того, как его жизнь оборвалась на конце веревки, все его обвинители умерли загадочным образом.

Бывший экстрасенс Абилина, который посетил форт, сказал, что он внезапно увидел, как старые офицерские помещения превратились в прежнюю целостную структуру, в которой он оказался в гостиной.Перед ним стояли двое мужчин в офицерской форме. Говорят, что один мужчина был высоким и худым, а другой — рыжеволосым невысоким мужчиной с проницательными глазами.

Когда экстрасенс стоял там в страхе, люди смотрели на него, по-видимому, недовольные его вторжением. Когда он повернулся, чтобы бежать, видения и восстановленное здание исчезли.

Также говорят, что в близлежащем озере Форт-Фантом-Хилл обитает водяной дух, которого фамильярно называют «Владычицей озера».

Эту женщину-фантома, как говорят, видели много раз, первый из которых — почти 150 лет назад, когда озеро существовало уже давно.Говорят, что водяной призрак, одетый в светлое длинное платье или мантию, бесцельно бродил по берегу озера. Другие, видевшие ее, описывали привидение как парящее над озером, иногда несущее фонарь и окруженное голубоватым сиянием.

Кто этот беспокойный дух? Ответ на этот вопрос дает столько же легенд и сам дух. Первая легенда гласит, что она была женой пионера, построившего небольшую хижину в лесу, который сейчас заполнен озером Фантом.Посреди опасной команчерии хижина часто подвергалась нападениям индейцев.

Чтобы защитить себя, пара заключила договор, что никто не войдет в каюту, не сказав предварительно секретный пароль. Если кодовое слово не указывалось, они должны были стрелять в кого угодно или любого, кто попытается войти. Однажды, когда этот человек ушел на охоту, он попал в засаду индейцев, когда приближался к своей хижине. Раненый, ему удалось сбежать, и он начал царапать дверь своей каюты. Забыв о своем пароле или не сумев его сказать, его жена застрелила его, прежде чем он покинул крыльцо.Согласно легенде, несчастная женщина продолжает бродить по озеру, навеки проклятая за убийство своего мужа.

Стража Фантома, Кэти Вайзер-Александер.

Вторая легенда гласит, что когда в середине 1940-х годов пара должна была встретиться в церкви у озера, чтобы обменяться свадебными клятвами, жених так и не появился. После нескольких часов ожидания, будучи уверенной, что он не оставил бы ее стоять у алтаря, она умоляла власти найти ее жениха. На следующее утро его нашли одетым в свой лучший костюм, плывущим в лодке посреди озера.Хотя на лице мужчины было выражение сильной боли, врачи не смогли определить причину смерти. Некоторые говорят, что духом была невеста, разыскивающая убийцу своего жениха. Третья легенда относит этот дух к гораздо более поздней дате, в начале 1980-х годов. Согласно этой сказке, молодая женщина и ее возлюбленный соглашаются встретиться на озере, чтобы провести романтический вечер. Однако, когда молодой человек прибыл, он был взбешен слухом, который он слышал о ней, и они начали ссориться. Разногласия обострились и закончились тем, что мужчина утопил ее в озере.В этой версии по озеру бродит убитая женщина. Наконец, если бы вы спросили кого-нибудь латиноамериканского происхождения, они наверняка ответили бы вам, что призрачная женщина — это женщина Ла Льорона, которую часто можно увидеть в озерах и реках юго-запада.

В любом случае, за годы существования Леди Озера наблюдались буквально сотни людей, которая, похоже, не устраивает свои экскурсии только на берегу озера. Она также рассказала, что ее видели на соседнем кладбище, а также на грунтовой дороге под названием Lover’s Lane.Одна пара, увидевшая ее на переулке Влюбленных, описала ее идущей по дороге; однако, когда она подошла ближе, они увидели, что у привидения нет глаз.

Другие странные явления вокруг озера включают крики, стоны, выстрелы и стук в окна транспортных средств. Другие сообщают о запахах разлагающейся плоти, духов и роз.

Было замечено, что собаки на озере начинают неспровоцированно щелкать и лаять на, казалось бы, невидимых посетителей.

Форт-Фантом Комиссар-Склад, Кэти Вайзер-Александер.

~~~~

На свежей границе Техаса, далеко в прериях
Где пасутся антилопы и играют испанские пони;
Где рыжевато-коричневый скот блуждает в золотых благовонных часах,
И солнечный свет ухаживает за пейзажем, облаченным в королевские одежды из цветов;
Где вяз и Ясная Вилка смешиваются, путешествуя к морю,
И ночной ветер рыдает печальные истории о дикой и одинокой листве;
Где в старину шагали сумеречный дикарь и косматый бизон,
И благоговейные равнины спят «посреди дремотных снов о Боге;
Там, где любят задерживаться сумерки, отливают ночные соболиные мантии
‘Круглые мрачно-разрушенные призрачные дымоходы, рассказывающие истории прошлого,
Там, на воздушном холме, рядом с шепчущимся ручьем
Вот сегодня ты найду руины старого форта Фантом Хилл.
— Ларри Читенден, 1938

© Кэти Вайзер / Легенды Америки, обновлено в июле 2021 г.

См.