Использование металлических элементов в сооружении объектов различного назначения актуально на протяжении нескольких столетий. Сфера производства стали и технологии соединения между собой элементов из металла постоянно развивались, размеры и сложность конструкций совершенствовались. В настоящее время большинство нагруженных элементов изготавливаются с обязательным использованием металлопроката и других деталей.
Первые случаи использования металлоконструкций в строительстве
На территории современной России первые упоминания об использовании металлических элементов при возведении зданий датированы двенадцатым веком. При строительстве храмов и дворцов необходимо было обеспечить требуемую несущую способность сводов куполообразной формой. Для этого успешно применялись скреп-затяжки из стали:
- Собор Владимира Успенского, возведение которого завершилось в 1158 году, построен с использованием металлических скреп-затяжек.
- Различные способы применения металлических элементов использовались в средние века, например, при возведении Московского Архангельского собора в 1506 году и Храма Василия Блаженного в 1561 году.
- Знаменитый итальянский архитектор Аристотель Фьораванти активно применял прямоугольные и квадратные металлические балки для строительства зданий на территории России и за рубежом.
Постепенно все большее количество архитекторов и строителей понимало преимущества металлоконструкций при реализации проектов. Стали внедряться металлические стропила, смонтированные под углом друг к другу, сборные купольные каркасы. Для соединения между собой отдельных элементом использовалась трудоемкая технология горновой сварки.
Несмотря на невысокую скорость работы по монтажу, прочность и надежность металлоконструкций позволила сохраниться средневековым объектам практически в первоначальном виде. С помощью элементов из стали выполнены колокольня Ивана Великого, Большой Кремлевский дворец, Трапезная Загорского Троице-Сергиевского монастыря. Все указанные здания были построены в период с 1603 по 1698 годы.
Строительство с помощью металлоконструкций после 1700 года
С развитием производства на металлургических предприятиях появилась возможность изготавливать детали из литого чугуна. Первые подобные элементы на территории России были использованы в 1725 году при возведении Невьянской башни. С восьмидесятых годов того же столетия в нашей стране начали строить мосты с использованием только чугунных компонентов и пролетов.
В 1837 году российскими строителями проведено уникальное восстановление сгоревшего Зимнего дворца, при котором металлические полуфермы скреплялись между собой металлическими затяжками. При возведении здания Биржи Калашникова в Санкт-Петербурге строителями было использовано более 900 ферм, полностью отлитых из чугуна. Монтаж был завершен в 1846 году.
В этом же столетии промышленники научились изготавливать швеллеры, уголки, другой металлопрокат сложной формы и конструкции. В работах использовались следующие технологии:
- Гибка нагретых до нужной температуры металлических полос или заготовок с применением специальных станков;
- Прокатка металлических заготовок, которая постепенно была заменена на обработку в промышленных станках;
- Пудлинговая выплавка позволяла получать готовые детали нужной формы и размера с увеличением скорости производства;
- Также активно применялись заклепочные соединения и способы бойковой пробивки отверстий в металлических деталях.
Постоянное совершенствование технологий и способов производства металлических деталей и конструкций оказало существенное влияние на развитие строительства. При этом использование традиционных кирпича и дерева при возведении зданий на тот момент преобладало.
Увеличение темпов использования металлоконструкций
В конце 19-го века выплавка с использованием мартеновских печей позволила существенно увеличить скорость производства чугуна. К этому времени уже несколько десятилетий применялись станки для работы с листовой сталью и металлическим профилем. Для соединения элементов между собой активно использовались заклепки, позволяющие надежно зафиксировать детали разного размера и массы.
С началом производства стали, способной выдерживать нагрузки и более простой в обработке по сравнению с чугуном, появились возможности для изготовления рамочно-арочных конструкций. До конца века в России построено несколько известных зданий, пролеты в которых были длиной от 16 до 25 метров. На территории Франции возведена Эйфелева башня, для монтажа которой применялись только металлические детали.
Современное строительство с использованием металлоконструкций
В 20-м веке темпы строительства с применением металлоконструкций возросли. Производство легированных марок стали с увеличенной прочностью позволило сделать конструкции более надежными и долговечными. Скорость монтажа также увеличилась за счет замены заклепок на соединение методом сварки.
При помощи металлоконструкций были возведены небоскребы в Нью-Йорке и Чикаго, построены 7 Сталинских высоток на территории Москвы. В 1922 годы была сдана Шуховская башня, высота которой достигла 160 метров.
В настоящее время в производстве металлоконструкций используются современные марки стали. На этапе проектирования проводятся необходимые расчеты прочности объекта. Применение металлоконструкций актуально на производственном, коммерческом и бытовом уровне, с их помощью возводятся архитектурные объекты любого размера и высоты.
