Металеві конструкції та споруди

Метал для будівельних конструкцій вперше почали використовувати у ХІІ ст. окремі деталі (затяжки тощо). Перші будівельні конструкції, виготовлені повністю із металу (чавуна), з’явилась у ХVII – XVIII ст.(мости, перекриття). У ХІХ ст. з’явились чавунно-залізні ферми, клепані залізні ферми і залізні конструкції. Завдячуючи роботам талановитих вчених Л.П. Проскурякова, В.Г. Шухова і ін. було створено унікальні споруди із металевих конструкцій (великопрогінні мости зі шпренгельними системами, гіперболічні решітчасті вежі, оболонки із прямолінійних елементів тощо). Розвиток електрозварювання спричинив її широке використання у металевих конструкціях. У сучасних металевих конструкціях такий спосіб з’єднання елементів став основним, що зумовило зниження витрат металу і трудоємкості виготовлення. Металеві конструкції в Україні, у СРСР і за рубежем знайшли успішне застосування з низьколегованих надміцних сталей і алюмінієвих сплавів, попередньо напружені, суцільно зварні (міст Є.О. Патона у Києві) легкі і структурні конструкції. Побудовано багато унікальних споруд – телевізійні і радіовежі заввишки більше 200-300м, гвинтові мости, покриття спортивних і виставкових приміщень, каркаси висотних будівель тощо. Значний внесок у розвиток металевих конструкцій у СРСР і в Україні зробили М.С.Стрелецький, М.П.Мельников, Е.І. Беленя, Є.О.Патон і ін.

З кінця XIX ст. під час будівництва в Україні металургійних і машинобудівних заводів іноземні концерни почали застосовувати металеві конструкції. У 1872 р. у Донбасі, на заводі англійського капіталіста Д. Юза, у будівництві доменних, мартенівських, механічних цехів широко застосовують металеві конструкції. Найчастіше поперечний переріз механічного цеху мав три прольоти з розмірами центрального прольоту 21,45 м. Центральний проліт являв собою двошарнірну раму з жорстким закріпленням колон у фундаментах і шарнірним приєднанням крокв'яних ферм. У поздовжньому напрямку колони встановлювалися з кроком 10,5 м, а крок ферми становив 5,25 м.

Металеві конструкції широко застосовували для промислового будівництва в Катеринославі, Кам'янському (Дніпропетровськ, Дніпродзержинськ), а також на двох великих металургійних заводах у Маріуполі. У США було закуплено і перевезено до Маріуполя у повному комплекті металургійний завод разом із металевими конструкціями цехів.

Перші відомості про застосування металу в каркасах цивільних будов в Україні належать до 1870 р. Це експериментальне будівництво житлових споруд в Інкермані (Крим), а також реконструкція Андріївського собору в Києві (1892 р).. із заміною пошкоджених дерев'яних несучих конструкцій купола на металеві. Металеві конструкції покриття були застосовані у великих театрах, побудованих у Києві, Львові, Одесі. Для перекриття залу глядачів міського театру в Києві було використано металеві крокв'яні ферми прольотом 17,8 м, верхній пояс яких мав параболічні обриси і складався з двох кутників 15 х 100 мм (1901 р., арх. В. А. Шретер).

В Одесі побудований у 1903 р. будинок кредитного товариства_? несучими конструкціями покрівлі якого були сталеві крокв'яні ферми.

У 1897 р. позпочали будівництво міського театру у Львові (арх. 3. Горголевський). У перекриттях сценічної частини застосовані ґратчасті двошарнірні арки прольотом 20 м і заввишки 10 м, а для залу глядача — крокв'яні ферми прольотом 20 м, заввишки 2215 мм (рис. 1.4).

З металевих конструкцій виконані перекриття Одеського оперного театру — одного з найбільших театрів Європи на той час, а також перекриття багатьох драматичних театрів України.

Прикладом оригінальних металевих конструкцій ринків є Бесарабський ринок у Києві (1912 р.„ арх. Г. Ю. Гай, М. II. Бобрусов). Несучі конструкції ринку — високі сталеві тришарнірні наскрізні арки прольотом 29,5 м, заввишки 18 м. Переріз арок просторовий, складається з чотирьох віток, з'єднаних у площині арки решіткою з легких кутників, а з площини — парними планками. Опорні вузли шарнірні, балансирні. Покриття крайніх прольотів укладається на легкі металеві фермочки з паралельними поясами, які опираються на стояки арок і цегляні стіни.

Металеві конструкції широко застосовують і в будівлях залізничних вокзалів. Дебаркадер Львівського залізничного вокзалу має перекриття у вигляді двопрольотних металевих наскрізних аркових систем (рис. 1.5).

У 1935—1941 рр. значні дослідження у галузі міцності метале

вих конструкцій виконані під керівництвом Н. В. Карнаухова за участю П. М. Варвака, А. П. Роковицана, А. ї. Стрельбицької, В. Г. Чудновського. У середині 30-х років завідувач кафедри металевих кострукцій КІВІ Н. Д. Жудін, відомий вчений у галузі будівельної механіки і конструкцій, запропонував розрахунок сталевих конструкцій з урахуванням розвитку пластичних деформацій.

Рис. 1.4. Оперний театр у Львові (1897–1900 рр.)

Рис.1.5. Дебаркадер львівського залізничного вокзалу, переріз (1904 р)

Інститут будівельної механіки (а з 1959 р. Інститут механіки) ще в роки Великої Вітчизняної війни вирішував завдання міцності за нестандартних навантажень стосовно оборонної промисловості (Є. О. Патон, Б. Н. Горбунов, С. В. Серенсен, Г. С. Писаренко). З середини 40-х років розробляли методи розрахунку металевих рам з тонкостінних стрижнів як у межах, так і поза межами пружності (Б. Н. Горбунов, Н. Д. Жудін, А. І Стрельбицька), а також загальну теорію розрахунку на міцність і стійкість стрижневих систем (Н. В. Карнаухов).

У КІБІ виконані дослідження та розробка нових конструктивних форм металевих конструкцій, зокрема з високоміцних сталей і тонкостінних оболонок (М. М. Жербін), а також легких сталевих конструкцій, теорія оптимізації вантових систем (В. В. Трофимович, В. О. Пермяков, В. О. Владимирський), наскрізних та висячих систем (В. М. Шимановський).

Підвищенню технологічності металоконструкцій присвячені праці М. М. Сахновського (Дніпропетровський 131), економіці й оптимальному проектуванню — Я. М. Ліхтарникова, Д. В. Ладижинського (Мак ІБ І).

Проблему розрахунку тонкостінних сталевих конструкцій і оболонок розглянуто в працях С. П. Кана (Харківський ІУКБ). У різні роки в ХІБІ працювали відомі вчені — професори Г. А. Петров, О. П. Мчелов-Петросян, В. А. Трубін, С Е. Фрайфельд, А. С. Уловайський, А. А. Тіп, П. С. Колобков й інші.

Виконують дослідження і розробку конструкцій із маловуглецевих термозміцнених сталей, запропоновано теорію надійності сталевих резервуарів (А. В. Сильвестров, ДІБІ), вивчають та вдосконалюють сталеві конструкції (Є.В. Горохов, МакІБІ) й інші.

Дата добавления: 2014-10-15