История развития металлических конструкций

История развития металлических конструкций можно условно разделить на пять периодов.

Первый период относится к XII – началу XVII вв. В это время еще нет как таковых металлических конструкций. Металл применяется в виде затяжек и скреп для каменной кладки сводов и столбов в церквях и дворцах. Металлические затяжки выполнялись из кованного железа.

Одним из первых сооружений с применением металлических затяжек стал Успенский собор во Владимире (1158г.). Также металлические затяжки были применены для поддержания каменного потолка над коридором храма Василия Блаженного (1560г.)

Второй период приходится на начало XVII – конец XVII вв. В это время начинают применять наклонные металлические стропила и пространственные купольные конструкции в основном для глав церквей. Стержни конструкций выполнялись из кованных брусков и соединены при помощи скреп на горновой сварке. Горновая сварка – кузнечная сварка, производится путем одновременного деформирования элементов после нагрева мест сварки в горне или печи.

Рисунок 1. – Конструкции купола

Примеры перекрытий:

- 18 метровое перекрытие трапезной Троицко-Мергиева монастыря в Загорске (1696-1698гг.);

- перекрытие Большого Кремлевского дворца в Москве (1649г.).

Примерами металлических куполов служат:

- каркас купола колокольни Ивана Великого (1603г.). Диаметр около 15 метров???;

- каркас 15 метрового купола Казанского собора в Санкт-Питербурге (1805г.).

Третий период с начала XVIII в. до середины XIX в. В это время происходит освоение процесса литья чугунных стержней и деталей. Начинается строительство чугунных мостов и конструкций перекрытия зданий. Соединения чугунных элементов между собой производят на болтах.

Первой чугунной конструкцией считается перекрытие Невьянской башни на Урале (1725г.).

Первый чугунный мост построен в Санкт-Петербурге в 1784г.

В 40-ч годах XIX в. был построен Исакиевский собор в Санкт-Питербурге. Его купол состоит из отдельных косяков в виде сплошной оболочки. Наружная оболочка купола из легких металлических конструкций опирается на чугунную конструкцию.

В 1827-1832гг. была использована чугунная арка в перекрытии Александринского театру в Петербрге. Пролет ее составил 30 м.

Самый крупный чугунный мост в мире был построен в 50-ч годах XIX в. в Питербурге. Николаевский мост. Его пролеты составили от 33 до 47 м.

В это же время наслонные стропила странсформируются в железочугуннык фермы. Растянутые элементы этих ферм были выполнены из железа, а сжатые из чугуна. Соединения ферм выполнялись на болтах. Фермы имеют простую структуры. Раскосы еще не применяются.

Четвертый период от 30-х годов XIX в. до 20-х годов XX в.

В 30-х годах XIX в появляются заклепочные соединения.

В 40-ч годах освоен процесс получения прокатного листа и профильного материала.

Сталь постепенно вытесняет чугун. Происходит совершенствование конструктивной формы ферм. Появляются раскосные системы. Появляются рамно-арочные каркасы. Долгое время металлические конструкции соединяют при помощи клепанных соединений.

Пример здания с рамно-арочным каркасом Киевский вокзал в Москве (1813-1914гг.)

Большой вклад в развитие металлических конструкций внесли Ясинский, Шухов, и Прокофьев.

Ясинский первым запроектировал многопролетное промышленное здание с металлическими колоннами и разработал большепролетные складчатые покрытия.

Шухов разработал пространственные решетчатые конструкции покрытия. Башня Шухова

Пятый период начинается с конца 20-х годов XX в. К 40-м годам клепаные конструкции практически полностью заменяются новым видом соединения сваркой. Малоуглеродистую сталь заменяют более прочной низколегированной. Производится типизация и унификация конструкций. Большое развитие получили листовые конструкции