Основные этапы развития металлических конструкций в западных странах.

Основные этапы развития металлических конструкций в западных странах.

Основные этапы рэвмтня металлических конструкций в западных странах. Параллельно с развитием применения металла в строительстве в России расширялось использование его и в западных странах. Так, ь средневековье гам тоже применялось железо для скреп и растяжек кз кованого железа п каменных сооружениях Ocrochhc промышленной выплати чугуна во второй половине XVIII и. привело к широкому применению чугуна для мостостроения в Европе*. Первый чугунный мост пролетом 30,6 м был построен в Великобритании через р Северн в 1776 -1779 гг. Появление пудлинговых печей в 1784 г. для выраГкттки снарочною железа и проката и Лотарингии в 1819 г. привело к созданию в Европе значительного чис^а цепных и кабельных вися- М - Гос. итл-яо по стр-»у и архитектуре, 1953. Рис. В1Й. ильон СССР на Всемирной выставке в бркэсселе {1958) чих мостов, имевших существенно больший пролет, чем чугунные. Так, цепной мост через Менейский пролив в Великобритании, построенный в 1-Ш—1S26 г г., имел пролет 176.:> м, а кабельный мост по Фрейурге в Швейцарии, построенный r 1832 — 1840 гг., — уже 273 м. Бурное развитие железных дорос, недостаточная жесткость висячих мостов и развитие проката стали на заводях привело к появлению мостов из профильного метал ла. Крупнейшим сооружением своего времени был трубчатый железнодорожный мост «Британия», построенный в 40-е годы XIX в. инженером F. Стефенеоном через Меней-ский пролив в Великобритании и имевший пролеты 71,9 + 2х 140 + 71.9 м (рис. В21). Постепенно строительство из металла начинает применяться наряду с мостостроением и в общественны*, н в производственных зданиях. Так, в Лондоне в 1854 г. для Всемирной выставки строится «Хрустальный дпореи». в 50-е годы ХТХ в. в Марселе перекрывается вокзал фермой Полонсо продетом 52 м, ст роятся склады Лондоне кил доков. Усовершенствование производства желез.) и стали путем внедрения к 1Я56 г бессемеровского (конвертерного), а и 1864 г. - мартеновского соба получения привело к дальнейшему развитию металлических конструкций. В 1882—1891 гг. в Великобритании строится Фортскнй железнодорожный мост консольно-балочной системы с двумя средними пролетами по 52i м, а в 1889 г. для Всемирной кысгав ки в Париже возводится Эйфеле ва башня высотой 300 м (рис. В22. и). В XX в. металлостроктегьство в Ев|х>пе продолжало усиленно развиваться Было построено много уникальных соодокений — выставочные павильоны ЭКСПО-58 я Брюсселе, мост «Европа? в Аострии, общественный центр им. Ж.Помп иду в Париже, платфорта для добычи нефти ь Северном морс и многие дру1ис сооружения. В США с конца ХГХ в. и по настоящее время преимущественное развитие получили две области строительства из металла: многоэтажное строительство и мостостроение висячих систем. Уже в 1931 г. в центре Нью-Йорка за 15 месяцев было достроено здание «Эмпайр СтеЛт* высотой 319 и с бишчей на нем высотой 62 м (рис. В22, С). Оно долгое время оставалось самым нысоким зланием мира. В настоящее время большинство высотных зданий сосредоточено именно в США. е самым высоким зданием является 110 гтажнос здание «Сиаро (рис. В23) в Чика!х> высотой 445 м. Из мое топ висячей системы следует упомянуть построенный в Саи-Фраиииско в 1937 г мост «Золотые ворота^ со средним пропетом I2R0 м (рис. В24). Эют пролет оставался долгое время самым большим в мире, и только в последние годы постройка мосга *Хам6ер» в Рис. Б20 Купол выставочного павильона на ВДНХ в Москве: I — ребра Великобритании со средним пролетом 1410 м сделала мост в Сан-Франциско рядовым мостом. Развитие промышленности и гражданского строительства привело к появлению огромного разнообразия металлических конструкций: гражданских здании различного назначения, промышленных зданий с мостовыми кранами большой трузоподьеммости, морских платформ для добычи нефти, сооружений сня-зи и транспорта и других сооружений, для несущих конструкций которых сталь явилась незаменимым строительным материалом. В настоящее время конструктивное разнообразие и развитие лаяний и сооружений с при мене ни ем металла продалжает увеличиваться. В последнее время большое развитие получили легкие универсальные здании комплектной по-стлпки Широкая разработка научных основ лостроительства, особенно с применением ЭВМ, позволила значительно усовершенствовать и разнообразить конструктивную форму при меньшей затрате материалов и труда. Так развивалось четаллостроительсгво в России и западных странах. Номенклатура и область применения металлических конструкций. Металлические конструкции применяютси сегодня ею всех видах зданий и инженерных сооружений, особенно если необходимы значительные пролеты, иы-coia н нагрузки. Потребность в металлических конструкциях чрезвычайно велика. В зависимости от конструктивной формы и назначения металлические конструкции можно полразлелить на восемь видов. 1 Примышленные 1дания. Конструкции одноэтажных промышленных зданий выполняются н нидс цельнометаллических (рис. В25) или смешанных каркасов, в которых по железобетонным колоннам усганаачивлюгся металлические конструкции покрытия здания («шатер») и подкрановые ftyTH. Цельнометаллические каркасы в основном применяются паданиях с большими пролетами и высотой, оборудованных мостовыми кранами большой фузонодъемности, а также в зданиях комплектной поставки — «легких металлических конструкциях» Каркасы промышленных здании являются наиболее сложными и металлоемкими конструктивными комплексами. 2. Большепролетные покрытия зданий. Здания общественного назначения — споргив-ные сооружения (рис. В26), рынки, выставочные павильоны, театры и некоторые здания производственного характера (ангары, авкасборочные цеха, лаборатории) — имеют большие пролеты (до 100- 150 м), перекрывать которые наиболее целесообразно металлическими конструкциями. Системы л конструктивные формы большепролетных покрытий очень разнообразны. Здесь возможны балочные, рамные, арочные, висячие, комбинированные, причем как плоские, гак и пространственные системы. К конструкциям зданий общественгюго назначения предъявляются высокие эстетические требования. Рис. Ь22. Эйфелева башня а Париже (1889) (а) м «Эмозйр С*ейг биллинг» в Нью-Йсрке (6) 3 Моемы* эстакады. Мосговыс металлические конструкции на железнодорожных и автомобильных магистралях применяются при больших, а в отдельных районах - и при средних пролетах, а также при сжатых сроках возведения. Как и большепролетные покрытия, мосты имехтт разнообразные системы: балочную, арочную, висячую (рис. В27), комбинированную. 4. Листовые конструкции. Применяются в виде резервуаров. газгольдеров, бункером, трубопроводов большого диаметра и различных сооружений доменного комплекса (рис. В28), химическою г.роизводства и нефтепереработки используются весьма широко в металлургии, нефтяной. газовой и химической промышленности. Лисчовыс конструкции являются тонкостенными оболочками различной формы (рис. В29). Они должны быгь не только прочными, но и плотными (непроницаемыми). Они часто эксплуатируются в условиях низких или высоких температур, сгаль и алюминиевые сплавы хорошо удовлетворяют этим условиям работы. 5. Башни и ыачты Применяются для радио и телевидения (рис. ВЗО) в геодезической службе, п опорах линий электропередачи. Сюда же можно отнести надшахтные коп ры, нефтяные вышки, дымовые и вентиляционные башни и грубы и промышленные этажерки. Использование стали обеспечивает этим конструкциям необходимую легкость, удобство 1ранепортиропания на место строительства и быстроту монтажа. 6. Каркасы многоэтажныхэдаиий. Многоэтажные здания с металлическим каркасом (рис. ЮI) применяются главным образом в гражданском с гроитсльстве, в условиях плот ной застройки больших городов и дли некоторых видов промышленных зданий. 7. Крансеые и другие подвижные кенструкл^и. Выполняются из материала, позволяющего максимально уменьшить их массу. Сюда относятся всевозможные металлические конст рукнии мостовых, башенных, козловых кранов и крянов-лерегружагелей, конструкции крупных экскаваторов и разнообразных строительных машин, затворы и ворота гнпро-тсхлкчсскиа сооружений, конструкции отвадьиых мостов. К. Прочие конструкции. К ним, в первую очередь, можно отнести конструкции промышленности по использованию атомной энергии в мирных целях, разнообразные конструкции радиотелескопов для космической и радиосвязи (рис. В32), стационарные платформы для разведки и добычи raw и нефти в морс (рис. ВЗЗ) и многие другие Основные особенности металлических конструкций и предъявляемые к ним требования. Выше была рассмотрена номенклатура методических конструкций, которая ха растеризуется большим разнообразием систем и конструктивных форм. Однако все эти конструкции объединены двумя основными факторами, позволяющими изучать их как единый вид. Во первых, исходным материалом для всех кснструкиий янляется прокатный металл, выпускаемый по единому стандарту — сортаменгу (см. гл. 3): лист, уголок, швеллер, твутавр, труба и т.п. Из этого материала компонуются разнообразные конструктивные форМЫ. Во-вторых, все конструкции объединены одним технологическим процессом их изготовления. а основе которого лежат холодная обработка металла (резка, гибка, образование отверстий и т.п.) и соединение деталей п конструктивные элементы и комплексы {сборочно-еварочкые операции). Металлические конструкции обладают следующими достоинствами, позволяющими применять их в разнообразных сооружениях. Надежность. Надежность металлических конструкций обеспечивается близким совпадением их действительной работы (распределение напряжений и деформаций) с расчетными предположениями. Материал металлических конструкций (сталь. алюминиевые сплавы) обладают большой однородностью структуры и достаточно близко соответствует расчетным предпосылкам об упругой или упругогтласшчной работе материала Легкость Из всех ичготопляемых в настоящее время нссуицих конструкций (железобетонные, каменнме, деревянные) металлические конструкции являются самыми легкими. Л ei кость конструкций С. м \ определяется or ношением плотности материала р к его расчетному сопротивлению Я: С=р/Л. Чем меньше значение С, тем относительно лете конструкция. Блшоларя высоким значениям расчет ныл сопротивлений лтя малоуглеродистой стали С245 С- 3.2-104 м для высокопрочной стали С = J,3 10 4 ar1, для алюминиевого сплайн марки ЛД 3JTI С = для бетона4 м Л для древесины сосны С» 3,6* Ю-4 м Индустрией ъность. Металлические конструкции в основном и потопляются на заве лах. оснащенных современным оборудованием, что обеспечивает высокую степень индус I рияч ьности их изготовления. Монтаж металлических конструкций также производится индустриальными методами - специализированными организациями с использованием высокопроизводительной техники. Непроницаемость. Металлы обладают не только -значительной прочностью, но и высокой плотностью — непроницаемостью для газов и жидкостей. Плотность металла и его соединений, осуществляемых с помощью сварки, является необходимым условием для изготовления газгольдеров, резервуаров и т.п. Металлические конструкции имеют и недостатки. ограничивающие их применение. Для устранении этих недостатков необходимо принимать специальные меры. Ксротия. Нсзашищенная от действия влажной среды, а иногда (что еще хуже) атмосферы. загрязненной агрессивны чти газами, сталь корродирует (окисляется), «гго постепенно приводит к ее полному разрушению. При неблагоприятных условиях зто может произойти через два фи года. Хотя алюминиевые еллавм облндлют значительно большей стойкостью против коррозии, при неблагоприятных условиях они также корродируют Хорошо сопротивляется коррозии чугун.