Практическое использование в строительстве жесткого рамного каркаса

7

Быстро развивающееся в XIX в. строительство железнодорожных мостов потребовало разработки методов расчета неразрезных балок с учетом динамического воздействия на них. Начавшееся с конца XIX в, строительство высотных каркасных зданий стимулировало поиски новых методов расчета статически неопределимых многоярусных рам. Развитию методов динамического расчета сооружений способствовало также внедрение в практику тяжелых подвижных кранов и других механизмов оборудования промышленных зданий.

Практическое использование в строительстве жесткого рамного каркаса, принципиально отличного от традиционных стоечно-балочных систем, должно было основываться на расчетах, учитывающих пространственную работу конструктивных элементов. Распространение с 20-х годов XX в. тонкостенных сводов, стержневых и других пространственных конструкций повлекло за собой новые методы расчета, учитывающего структуру и геометрическую форму конструкций, особенности их работы.

В несущих конструкциях зданий и вооружений второй половины XIX— XX в. особое значение имело использование металла и железобетона. Если до середины XIX в. в строительстве из металла применялись главным образом чугун и ковкое железо, то со второй половины столетия все чаще используется сталь. Широкое производство сравнительно дешевой стали стало возможным после изобретения в 1856 г. бессемеровского конвертора и разработки в 1860-х годах мартеновского способа сталеварения. Конец XIX в. ознаменовался также началом промышленного производства различных легких сплавов на основе алюминия. В 1913 г. была изобретена нержавеющая сталь.

XIX столетие — «век железа и стали» — принесло выдающиеся достижения в области металлических конструкций (табл. XXII). Решетчатые элементы из металла не только использовались в линейных и плоскостных системах аналогично традиционным конструкциям из дерева. Потребность в больших пролетах мостов, промышленных цехов, перекрытий железнодорожных вокзалов, универмагов и других новых типов, зданий стимулировала развитие крупнопролетных арочно-сводчатых и рамных конструкций, а с изобретением лифтов в 1850-х годах и увеличением выпуска прокатной стали началось быстрое развитие многоэтажных каркасов.

Со второй половины XIX Б. развиваются купольные конструкции из металла. Наряду с куполами, возводимыми из радиальных арочных ферм с прямолинейными нижними поясами, в 1860-х годах получает распространение более экономичный металлический купол системы Шведлера. радиальные и диагональные стержни которого располагались пс поверхности купола.

Особое место в развитии металлических конструкций конца — X! X — XX в. следует отвести выдающемуся русскому инженеру В. Г. Шухову. Ему принадлежит создание в 1883 г. первого сетчатого покрытия подвесной системы, сетчатых башен и сводов и других конструкций. С его именем связано начало развития современных висячих покрытий, в которых металл работает главным образом на растяжение. На Всероссийской Нижегородской выставке 1896 г. В. Г. Шуховым было перекрыто висячими конструкциями четыре павильона, один из которых представлял собой круглое в плане здание диаметром 68 м.

После первой мировой войны совершенствование стальных конструкций было связано с увеличением расчетных нагрузок в промышленных зданиях, широким строительством высотных зданий. Повысилась прочность строительных сталей, что позволило уменьшить вес конструкций. Важным фактором повышения целесообразности конструкций было внедрение сварки при изготовлении и монтаже конструкций. Сварка металла была изобретена еще в конце XIX в., но получила широкое применение в строительстве лишь с конца 1920-х годов. С распространением сварки наметилась тенденция к преобладанию сплошных конструкций из листовой стали над решетчатыми.