Сталеві конструкції
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Сталеві конструкції

Сталеві конструкції будівель і споруд, конструкції, елементи яких виготовлені з стали і сполучені зваркою, заклепками або болтами. Завдяки високій міцності стали С. до. надійні в експлуатації, мають малу масу і невеликі габарити в порівнянні з конструкціями з ін. матеріалів. С. до. відрізняються різноманітністю конструктивних форм і архітектурною виразністю. Виготовлення і монтаж С. до. здійснюють індустріальними методами. Основний недолік С. до. — схильність корозії, що вимагає періодичного проведення захисних заходів (тобто вживання спеціальних покриттів і фарбування), що підвищують витрати по експлуатації С. до. У сучасному будівництві С. до. застосовують переважно як конструкцій, що несуть, в різних (за призначенням і конструктивній системі) будівлях і спорудах, якось: житлові і суспільні будівлі (в т.ч. висотні); виробничі будівлі різних галузей промисловості, особливо металургійної (доменні, мартенівські, прокатні цехи); резервуари і газгольдери; спорудження зв'язку (радіо- і телевізійні щогли і башти, антени); спорудження енергетики (ГЕС, ТЕС(теплоелектростанція), АЕС(атомна електростанція), лінії електропередачі); транспортні споруди (мости і шляхопроводи на залізних і автомобільних дорогах, депо, ангари і т.п.); магістральні нафто- і газопроводи (висячі переходи через великі річки, яри і ущелини); спортивні і видовищні споруди, виставкові павільйони і т.д.

  Початок вживання в будівництві власне С. до. відноситься до 80-м-коду рр. 19 в.; до цього часу були розроблені і освоєні промислові способи виробництва литого залоза (стали) — мартенівський, бессемерівський і томасовський процеси. До кінця 19 ст в Росії і за кордоном були побудовані крупні будівлі і інженерні споруди, основні конструкції яких були виконані із сталі (наприклад, павільйони Ніжегородськой ярмарку з висячими покриттями, міст Бруклінський в Нью-Йорку, Ейфелева башта). У СРСР інтенсивне зростання металургії створило базу для подальшого розвитку і вдосконалення С. до. Був накопичений великий досвід проектування і зведення С. до., визначені найбільш раціональні сфери їх застосування. Основним способом з'єднання елементів С. до. стало електрозварювання. Велика заслуга в створенні і розвитку вітчизняної школи проектування і розрахунку С. до. належить радянським вченим Ст Р. Шухову, Н. С. Стрілецькому, Е. О. Патону і ін. У сучасному будівництві широко застосовуються типові С. до., що забезпечують мінімальну витрату стали, найменшу трудомісткість виготовлення конструкцій в заводських умовах, зручність і прудкість монтажу їх на місці.

  В СРСР для виготовлення С. до. застосовують в основному стали маловуглецеві, підвищеній і високій міцності. С. до. зазвичай виконуються з т.з. первинних сталевих прокатних елементів різного профілю (див. Прокатний профіль ), що випускаються металургійною промисловістю по певному переліку-сортаменту (вперше такий сортамент був розроблений в Росії в 1900 Н. А. Белелюбським ). Як первинні елементи використовуються також трубчасті і гнуті профілі. З первинних елементів на заводах металевих конструкцій виготовляють різні типові конструктивні елементи (набір яких, як правило, обмежений): суцільні, працюючі лише на вигин ( балки ); крізні, працюючі в основному на вигин ( ферми ); елементи, що працюють переважно на стискування і на вигин ( колони, стійки); елементи, що працюють лише на розтягування (канати, троси і ін.). Поряд з цим випускається листова прокатна сталь (широкосмугова, толстолістовая, тонколистова; див.(дивися) Листові конструкції ). Комбінуванням конструктивних елементів на заводах виготовляють С. до. практично будь-якого призначення — як в готовому вигляді (якщо по габаритних міркуваннях забезпечується можливість їх транспортування), так і окремими укрупненими монтажними блоками. При цьому для утворення окремих конструктивних елементів, укрупнених блоків і цілих С. до. застосовують зварні (переважно), болтові і заклепувальні з'єднання . Окрім звичайних болтових, використовують також з'єднання на високоміцних болтах фрикційного типа (що працюють на тертя), які володіють великою здатністю, що несе. При монтажі для об'єднання окремих блоків в цілу конструкцію застосовують головним чином болтові з'єднання.

  На мал.(малюнок) 1 представлена конструктивна схема сталевого каркаса двопролітної виробничої будівлі, в якій конструкції кроквяних ферм, светоаерационних ліхтарів, а також необхідних зв'язків, — крізні, а підкранових балок і надколінників — суцільні. У вкликопролітних покриттях використовують конструкції різних систем — як плоскі, так і просторові. Плоскі балочно-розрізні ферми (крізні) застосовують в основному при прольотах до 100 м-код (наприклад, в ангарах для літаків). Для перекриття середніх і значних прольотів будівель різного призначення використовують т.з. структурні конструкції, що є крізними плитами, що утворюються з окремих однотипних стрижнів, для сполучення яких у вузлах застосовуються різні конструктивні рішення (мал. 2). Вельми ефективні С. до. рамного типа (див. Рама ), переважно крізні, з розпором, передаваним на фундаменти. Для перекриття вкликопролітних будівель раціональне використання С. до. арочної системи, причому арки можуть бути суцільними або крізними. У багатьох випадках доцільне вживання сталевих висячих конструкцій, що забезпечують істотну економію стали. Висячі системи використовуються також при прокладці трубопроводів різного призначення через ущелини, глибокі яри, великі річки (мал. 3). Широке вживання С. до. знаходять у висотних спорудах (наприклад, в Києві побудована телевізійна башта висотою 372 м-коду , трубчаста конструкція якої виготовлена з високоміцної сталі, мал.(малюнок) 4).

  В СРСР С. до. проектуються на основі відповідних Будівельних норм і правил, що передбачають необхідність вибору оптимальних в техніко-економічному відношенні схем споруд, перетинів елементів і класів стали. Розрахунок, як правило, виробляється по методу граничних станів .

  Перспективні (особливо у висячих системах) заздалегідь напружені конструкції із сталі, що дозволяють істотно понизити власну вагу і збільшити здатність, що несе, С. до.

  Літ.: Стрілецький Н. С., Стрілецький Д. Н., Проектування і виготовлення економічних металевих конструкцій, М., 1964 (Матеріали до курсу металевих конструкцій, в.4); Мірошників Н. П., Металеві конструкції за рубежем, М., 1971; Будівельні норми і правила, ч. 2, розділ В, гл.(глав) 3. Сталеві конструкції. Норми проектування, М., 1974; Металеві конструкції, під ред. Е. І. Беленя, М., 1973: Gaylord Е. Н., Gaylord С. N., Design of steel structures including applications in aluminium, N. Y., 1957.

  С. А. Ільясевіч.

Мал. 3. Висячий (балочно-вантовий) перехід газопроводу через р. Амударья (проліт 660 м-коду ).

Мал. 2. Структурна конструкція з трубчастих сталевих елементів, що сполучаються за допомогою кульових вузлових вставок (Олімпійський стадіон в Берліні, ГДР(Німецька Демократична Республіка)).

Мал. 1. Конструктивна схема сталевого каркаса двопролітної виробничої будівлі: 1 — кроквяна ферма; 2 — колона; 3 — підкранова балка; 4 — светоаерационний ліхтар; 5 — зв'язки.

Мал. 4. Телевізійна башта в Києві.