Общие сведения. Современное строительство ведется с применением различных по назначению и характеру работы металлических конструкций. Наиболее распространенными из них являются конструкции, выполненные из стали.
Сталь представляет собой сплав железа с углеродом. В строительных сталях доля углерода обычно не более 0,22 % по массе. Если в сплаве с железом содержится более 2 % углерода, то такой сплав называется чугуном. В железной руде и коксе, используемых в процессе выплавки стали, могут содержаться вредные примеси, попадающие в сталь. Чтобы улучшить те или иные свойства стали, в нее при выплавке вводят специальные вещества, называемые добавками.
В сфоительных конструкциях находит также применение алюминий, вернее его сплавы. Чистый алюминий очень пластичен, имеет низкую прочность и не используется для изготовления несущих строительных конструкций. Для их изготовления применяют сплавы алюминия с магнием, марганцем, цинком, медью, кремнием. Плотность алюминиевых сплавов составляет примерно 2 700 кг/м3, т.е. она почти в 3 раза меньше плотности стали.
При этом прочность таких сплавов приближается к прочности стали. В земной коре содержится огромное количество алюминия (больше, чем железа), но существующая технология получения алюминия требует значительных затрат электроэнергии, что делает алюминиевые сплавы значительно дороже строительных сталей.
Из истории развития металлических конструкций. Способ получения железа из руды был открыт примерно 4 тыс. лет назад. Раздробленную железную руду сначала обжигали на открытом огне, а затем помещали в яму или глиняную печь, в которой сжигался древесный уголь. Для его лучшего сгорания мехами нагнетали воздух. В результате при температуре около 900 °С из руды получалась — комок мягкого и пористого железа, который скапливался на дне печи. Железо, полученное по этой технологии, называлось кричным. Для придания железу твердости оно подвергалось закалке.
Одним из первых железных изделий является колонна, которая находится во дворе мечети Куват-уль-Ислам около столицы Индии Дели. Колонна была воздвигнута в 415 г. в честь царя Чандрагупы II, и до сих пор способ ее изготовления остается загадкой для ученых. Состоящая почти из чистого железа (99,72 %), она долгое время не подвергалась воздействию коррозии и только в наши дни из-за загрязнения атмосферы стала ржаветь. В X в. в Китае из железа была построена тринадцатиэтажная пагода.
В строительстве использование железа началось с применения скоб, штырей и других крепежных элементов. Начиная с XII в. при строительстве соборов стали использоваться выкованные из кричного железа затяжки и скрепы, которые закреплялись в кирпичной кладке и стягивали купола, своды и арки. В России затяжки впервые были применены в 1158 г. при строительстве Успенского собора во Владимире.
Позднее из кованого железа стали изготовлять стропила для некоторых дворцовых построек и пространственные конструкции куполов соборов — «корзинки». Полосы кованого железа соединяли друг с другом болтами или кузнечным способом. В дальнейшем кричное железо начали именовать сварочным, так как оно хорошо сваривается путем ковки в разогретом состоянии.
Комментарии закрыты.