История металлоконструкций. Часть I

Использование металлоконструкций при возведении больших зданий является естественным следствием условий, навязанных владельцам собственности, находящейся на территории больших городов, и результатом внедрения новых материалов и устройств. Кроме эстетических соображений, согласно которым должны были быть построены шпили, башни, купола, высокие крыши, и прочее, форма и высота зданий всегда в значительной степени контролировались практическим учетом их значения для личного использования или арендной платы.

Стоимость зданий одного и того же класса и окончательной обработки находится в прямой зависимости от их объема, и каждый построенный кубический фут является коммерчески убыточным, и не играет роль в выплате процентов на вложенный капитал.

До второй половины 19-ого столетия такие суждения фактически ограничили высоту зданий на городских улицах в пять или шесть этажей. Изготовление внутренней балки из кованого железа в 1855 сделало более дешевую огнестойкую конструкцию возможной, а появление пассажирских лифтов (см. грузоподъемники; лифты или подъемники) приблизительно десять лет спустя, привело к возведению зданий, чтобы использовать их в качестве гостиниц, квартир, офисов, фабрик, и в других коммерческих целях, имеющих намного больше этажей, чем было прежде сочтено выгодным. Практический предел высоты был достигнут, когда площадь поперечного сечения каменной кладки опор наружных стен в нижнем этаже должна была быть сделана настолько большой, чтобы надежно поддерживать вес собственной массы стен и полов и случайной нагрузки, приложенной к полам при использовании, чтобы серьезно повлиять на стоимость нижних этажей за счет потерь света и площади. Этот предел был ограничен приблизительно десятью этажами. Различные устройства были постепенно сделаны, чтобы уменьшить размер внешних опор. В 1881 стены очень большого внутреннего двора были построены, за счет сооружения жесткого каркаса из железа и наполнения панелей с каменной кладкой, система конструкции, которая использовалась в начале столетия для небоскреба, возведенного в городе Нью-Йорке. Впоследствии несколько зданий были возведены, в которых общий вес полов и крыш несла система металлических колонн, помещенных против внутренней поверхности наружных стен. Стены таким образом не поддерживали нагрузку, кроме собственного веса, и были связаны с внутренним каркасом, сформированным колоннами стен , внутренними колоннами, прогонами и полами, анкерами, расположенными таким образом,чтобы предусмотреть усадку каменной кладки при высыхании, что всегда происходит в большей или меньшей степени.

При помощи этой формы конструкции здания возводились на высоту восемнадцати или девятнадцати этажей. Железо или сталь, как заменитель лесоматериала в конструктивных целях, долгое время считался огнестойким или жароупорным, потому что он является невоспламеняющимся, и по этой причине он не только заменил лесоматериал по многих свойствам строительной конструкции, но также используется в качестве заменителя для каменной кладки. Со временем, однако, стало ясно, что железо само по себе не огнестойкое, но требует, чтобы быть защищенным с помощью жароупорных покрытий; но как только удовлетворительные формы этих покрытий были изобретены , их развитие прогрессировало рука об руку с развитием форм и комбинаций из железа и стали . Здания из стали имеют конструкцию "скелета" или "каркаса": Эти термины могут быть определены следующим образом: В "скелетной" конструкции колонны и прогоны строятся без надлежащей или соответствующей взаимосвязи и не могут нести требуемый вес без поддержки, предоставляемой стенами; или, как в более поздней конструкции, стены самонесущие, а другие части здания несет скелетная стальная конструкция." "Каркасная "конструкция состоит из целого и связного каркаса из железа или стали, способного нести не только полы, но и стены, крышу, и любую другую часть здания, и эффективно спроектированного с ветровыми связями, чтобы обеспечить свою независимую безопасность при всех условиях нагрузки и внешнего воздействия, все нагрузки передаются на землю через колонны в заданных точках. В Америке по этой системе стены могут быть построены независимо от любого уровня (см. рис. 4), но в Англии требования строительных правил относительно толщины стен предотвращают общее использование этой формы конструкции. Скелетная конструкция определяется Чикагским строительным законом следующим образом:" Термин 'скелетная конструкция' должен применяться в отношении всех зданий,где все внешние и внутренние нагрузки и напряжения передаются от верхней части здания до фундамента с поморщью скелета или каркаса из металла. В таком металлическом каркасе балки и прогоны должны приковываться друг к другу в их соответствующих точках сопряжения. Если используются пилоны, сделанные из проката или стали, то их различные части должны приковываться друг к другу, а балки и прогоны, опирающиеся на них, должны иметь клепаные или болтовые соединения, чтобы объединить их с пилоном, если используются чугунные пилоны, то каждый последующий пилон должен быть соединенный с нижним пилоном по крайней мере четырьмя болтами не меньше чем три четверти дюйма в диаметре, а балки и прогоны должны быть скрепленные болтами с пилонами.

 

Закрыть