Главная / Проектирование стальных конструкций / Краткий исторический очерк

Краткий исторический очерк

Развитие стальных конструкций тесно связано с развитием всех отраслей промышленности.

Металл в строительстве применялся с давних времен.
Согласно последним данным, первыми металлическими конструкциями в нашей стране, по-видимому, были железные стропила наслонного типа в Кремлевском дворце царя Алексея Михайловича (XVII в.).

Имеются сведения, что сооруженные в 1725 г. несущие чугунные конструкции перекрытия башни на Невьянском заводе, пролетом 12 м, явились одними из первых. С этого времени началось широкое применение в строительстве чугуна, хорошо сопротивляющегося сжатию, вследствие чего он нашел преимущественное применение в конструкциях арочного типа и колоннах.

Фабрично-заводское строительство начала XIX в. было довольно примитивным; здания состояли преимущественно из кирпичных стен и комбинированных дерево-железных конструкций покрытий.

В 30-х годах прошлого столетия после освоения паровой машины начали развиваться машиностроение и транспорт, потребовавшие большого количества металла. Строились заводы с новой технологией производства, что вызвало увеличение пролетов цехов и применение для их перекрытия ферм из сварочного железа, очень дорогого в производстве. Соединение элементов железных ферм к этому времени производилось на заклепках (1835 г.).

Развивающиеся промышленность и транспорт требовали дешевого и рационального метода получения металла. Такими новыми методами явились конвертерный и мартеновский (1866 г.) способы получения литой стали, способствовавшие развитию прокатного дела. На юге нашей страны возникло большое количество металлургических заводов с многопролетными цехами, в которых фермы опирались на стальные конструкции.

В середине XIX в. крупными и весьма сложными объектами строительства явились мосты. Строительство мостов требовало развития теории расчетов сооружений. Наши ученые и инженеры внесли существенный вклад в это дело.

В 1856 г. инж. Д. И. Журавский (1822 — 1891 гг.) разработал теорию расчета раскосных ферм и первый указал на существование скалывающих напряжений при изгибе. Проф. Ф. С. Ясинский (1856 — 1899 гг.) разработал методику расчета сжатых элементов стальных конструкций, предложив расчетные формулы, часть которых применяется и в настоящее время.

Развитие мостостроения связано с трудами наших виднейших ученых и инженеров: проф. Н. А. Белелюбского (1845 — 1922 гг.), проф. Л. Д. Проскурякова (1858 — 1926 гг.), акад. Е. О. Патона (1870 — 1953 гг.), профессоров И. П. Прокофьева, Н. С. Стрелецкого и др. Ими созданы прекрасные образцы мостов оригинальной конструкции, развита теория расчета мостов и тем самым создана русская школа мостостроения.

В конце XIX в. промышленные здания получают дальнейшее развитие в связи с появлением электрических мостовых кранов, потребовавших специальных путей — подкрановых балок. Начинают строить цельнометаллические каркасы цехов с жесткими крановыми путями.

Оригинальные и разнообразные стальные сооружения создал в конце XIX и начале XX в. почетный академик В. Г. Шухов (1853 — 1939 гг.). Им построены) десятки различных сооружений.


Перекрытие Московского почтамта

Перекрытие Московского почтамта


Особенно интересны его работы по созданию пространственных конструкций в виде однополых гиперболоидов, образованных из прямолинейных элементов.


Водонапорная башня конструкции Шухова

Водонапорная башня конструкции Шухова


После победы Великой Октябрьской социалистической революции начался период восстановления и реконструкции народного хозяйства. Промышленные сооружения этого периода характеризуются схемами с большим числом шарниров; в этих схемах часто не учитывались требования простоты монтажа.


Строительство цеха (1927 г.)

Строительство цеха (1927 г.)


Перелом в развитии конструктивных форм сооружений с преимущественным применением стальных конструкций произошел в 1929 г., когда XVI партийной конференцией был принят первый пятилетний план развития народного хозяйства в нашей стране (1928 — 1932 гг.). Началось грандиозное строительство, в процессе которого был создан ряд сооружений, экономичных по расходу металла и мало трудоемких в изготовлении и монтаже.

В эти же годы (1930 — 1931 гг.) началось широкое применение и освоение нового вида соединения стальных конструкций — электросварки, изобретенной инженерами Н. Н. Бенардосом и Н. Г. Славяновым в 80-х годах прошлого столетия и применявшейся ранее лишь для ремонта повреждений.

Техническая оснащенность производства, особенно в области черной металлургии и машиностроения, значительно возросла. Повысились эксплуатационные требования к конструкциям здания, связанные с резким увеличением грузоподъемности кранов. Все это привело к необходимости строить новые здания цехов с каркасами рамного типа, что и явилось отличительным признаком промышленного строительства этого периода.


Конструкция мощного цеха с кранами грузоподъемностью 300 и 40 т

Конструкция мощного цеха с кранами грузоподъемностью 300 и 40 т


В эти годы выросли большие коллективы проектных, научных и исследовательских организаций, трудами которых была создана наша советская школа проектирования стальных конструкций; среди них следует отметить такие, как Проектсталь-конструкция, Промстройпроект, Гипромез, ЦНИПС, МИСИ и др.

Широкое внедрение стальных конструкций и их дальнейшее совершенствование потребовали механизации сварочного процесса. Большая заслуга в этой области принадлежит Научно-исследовательскому институту имени акад. Е. О. Патона АН УССР.

За годы пятилеток производство стальных конструкций увеличилось в несколько раз. При этом имело место систематическое снижение веса стальных конструкций при одновременном снижении трудоемкости их изготовления.

Для дальнейшего развития стальных конструкций с учетом всемерной экономии металла в строительстве необходимы:
большее внедрение низколегированных сталей, рационализация старых и создание новых прокатных и гнутых профилей, разработка новых простых конструктивных форм, дальнейшая механизация и автоматизация производства, что требует широкой унификации и типизации элементов конструкций и сооружений.

«Проектирование стальных конструкций»,
К.К.Муханов

Область применения и номенклатура стальных конструкций

Наибольшее применение стальные конструкции нашли в следующих типах сооружений, которые могут быть разделены на два класса. А. Стержневые системы, основными элементами которых являются балки, фермы и колонны: 1. каркасы зданий промышленных сооружений (преимущественно цехов металлургических и машиностроительных заводов) с их внутренним обустройством — подкрановыми балками, площадками и т. п.; Строительство мартеновского цеха (первая пятилетка) Строительство…

Достоинства и недостатки стальных конструкций

Основными достоинствами стальных конструкций являются: способность к восприятию больших нагрузок при относительной легкости и малогабаритности конструкций, обусловленная высокой прочностью стали; несмотря на большой удельный вес стали (γ = 7,85 т/м3), конструкции, изготовленные из стали, имеют меньший вес по сравнению с конструкциями из других строительных материалов; вследствие высокой прочности материала стальные конструкции получаются малогабаритными, что делает…