История развития металлических конструкций

Железо для изготовления металлических конструкций до XVII в. производилось в России в небольших количествах кустарным способом. В 1698 г. указом Петра I был основан первый государственный металлургический завод в Невьянске, положивший начало промышленной металлургии.

Железные элементы строительных конструкций в виде скреп — затяжек для восприятия распора каменных сводов начали применяться в XII—XIV вв. (Успенский собор во Владимире, XII в.).

В XVII веке появляются первые несущие железные конструкции в виде каркасов куполов (колокольня Ивана Великого в Москве, 1600 г.) и железных стропил (перекрытие Архангельского собора в Москве, перекрытие над трапезной Троице-Сергиевой лавры в г. Сергиев-Посад).

В XVIII в. был освоен процесс литья чугуна для строительных целей и стали внедряется чугунные несущие конструкции. Первый чугунный мост в России был построен в 1784 г. в парке Царского Села под Петербургом, через 5 лет после сооружения первого в мире чугунного моста через р. Северн в Англии.

В XIX в. мостовые конструкции становятся ведущими среди других металлических конструкций.

Инженер С. В. Кербедз (1810—1899) построил первый в России железнодорожный мост через р. Лугу с пролетными строениями из сквозных ферм.

Инженеру Д. И. Журавскому (1821 — 1891) принадлежат теория расчета раскосных ферм и теория скалывающих напряжений при изгибе.

Профессор Ф. С. Ясинский (1856—1899) разработал методы расчета на устойчивость металлических стержней, что позволило расширить применение стальных конструкций.

Профессор Н. А. Белелюбский (1845—1922) создал метрический сортамент стали, улучшил конструкцию мостовых ферм, применив в них раскосную решетку. По его проектам построено много мостов, наиболее крупными из которых являются Сызранский мост через Волну, состоящий из 13 пролетов длиной по 107 м, и мосты Сибирской магистрали.

В начале XIX в. в металлических конструкциях начинает применяться сварочное железо, а в 40-х гг. появился прокат в виде фасонного железа, двутавровых балок и листа, и постепенно металлические конструкции начинают приобретать современные формы. Для соединения элементов применяются заклепки.

В промышленном строительстве XIX в. металлические конструкции широко применяются для перекрытий. В конце века появились мостовые грузоподъемные краны в цехах заводов.

В начале 30-х гг. XX века для соединений металлических конструкций начала применяться сварка, которая к 40-м гг. получила широкое распространение. Сварка резко продвинула развитие металлических конструкций: конструкции стали легче, снизилась трудоемкость изготовления, упростились соединения и конструктивная форма.

Большой вклад в теорию металлических конструкций внес академик В. Г. Шухов (1853—1939), руководивший первой организацией, специализировавшейся на проектировании металлических конструкций, а также академик Е. О. Патон.

Особая роль принадлежит профессору Н. С. Стрелецкому (1885—1967), автору ряда фундаментальных идей и разработок по предельному состоянию конструкций, основам их расчета и проектирования. Он являлся создателем и руководителем школы проектирования металлических конструкций.

В XX веке изготовление различных металлических конструкций с помощью сварки стало практически массовым.

Сварные конструкции бывают машиностроительные, строительные и технологические.

Достоинства сварных конструкций перед клепаными:

• экономия металла, электроэнергии и труда;
• сокращение сроков изготовления и меньший вес их;
• возможность наносить слой со специальными свойствами (износостойкость, жаро- и коррозионная стойкость, антифрикционность и т. д.).

К недостаткам относятся пониженная долговечность сварных конструкций при вибрационных и знакопеременных рабочих нагрузках, а также невозможность получения надежных сварных соединений из некоторых разнородных металлов.

В этих случаях до сих пор оправдано применение клепаных конструкций.