Внедрение металла в строительство

Следующий этап внедрения металла в строительство начался после освоения чугунного литья. В XVIII в. появляются первые чугунные конструкции. Чугун, прочный при сжатии, плохо работает на растяжение, он достаточно хрупкий материал. Несмотря на это применение чугуна позволило упростить выполнение некоторых конструкций.

Считается, что в России первые конструкции из чугуна были применены при сооружении дозорной башни в Невьянске на Урале. Эта башня, построенная промышленником Акинфисм Демидовым в 1725 г., сохранилась до наших дней. Ее двухметровой тол- шины стены связаны железными брусьями, дверные и оконные проемы укреплены чугунными косяками, перекрытия выполнены из чугунных балок сечением 190×140 мм и усилены снизу железными полосами.

Впоследствии из чугуна начали изготовлять мосты и арки, а из комбинации чугуна и железа — чугунно-железные фермы, в которых железо работало на растяжение, а чугун — на сжатие. Элементы чугунно-железных ферм скреплялись вставляемыми в проушины болтами. К выдающимся сооружениям того времени можно отнести построенный в 1777— 1779 гг. арочный чугунный мост пролетом 30,6 м через реку Северн (Великобритания). В XIX в. несколько арочных чугунных мостов были сооружены в Санкт-Петербурге. По проекту инженера С. В. Кербедза в 1843— 1850 гг. был построен мост с восемью арочными пролетами длиной от 33 до 47 м. Сначала его назвали Благовещенским, в 1855 г. он был переименован в Николаевский, а в 1918 г. — в мост лейтенанта Шмидта. В настоящее время мост снова носит первоначальное название.

В начале XIX в. была разработана технология получения кричного железа из чугуна с помощью так называемого пудлингования. Ее внедрение дало возможность увеличить производство железа практически в 100 раз.

В середине XIX в. была освоена выплавка стали в мартеновских печах и конвертерах. Это позволило получать стали практически с любыми необходимыми свойствами, а также использовать для их выплавки металлолом, что было невозможно прежде.

Во второй половине XIX в. происходило бурное развитие железнодорожного и водного транспорта, металлургической и машиностроительной промышленности, быстрыми темпами развивалось гражданское строительство. Это привело к тому, что потребовались многочисленные металлические конструкции самых разных форм и назначений, для изготовления которых был освоен выпуск профильного проката. Так, на передовом по тому времени Путилове — ком заводе (ныне ОАО «Кировский завод») в Санкт-Петербурге в 1844 г. начался выпуск рельсов и сортового железа, а в 1893 г. производство рельсов было полностью заменено выпуском прокатных профилей для строительства, среди которых наиболее распространенными были угловые, тавровые и двутавровые профили.

Наряду с совершенствованием технологий получения стали и стальных профилей развивались и способы соединения отдельных металлических элементов в конструкции и сооружения. К таким способам относятся ковка, выполнение болтовых и заклепочных соединений, а также сварка. Соединять металлические конструкции с помощью сварных швов оказалось достаточно просто, поэтому этот способ получил в настоящее время наибольшее распространение.

Упомянем некоторые наиболее интересные и общеизвестные сооружения, построенные с использованием металлических конструкций.

В 1858 г. закончилась сборка шпиля Петропавловского собора в Санкт-Петербурге. Высота шпиля составляет 48,5 м, а вместе с яблоком и фигурой ангела — 56,43 м. Общая высота собора вместе со шпилем равняется 121,92 м. Проектирование шпиля было выполнено русским ученым Д. И. Журавским. Конструкция представляет собой восьмигранную усеченную пирамиду, каждое ребро которой образовано двумя уголками, соединенными между собой болтами.

Шпиль прикреплен к колокольне восемью анкерами диаметром 60 мм, заделанными в кирпичную кладку на глубину 15 м. Все конструктивные элементы шпиля были изготовлены и предварительно собраны на Камско-Воткинском железоделательном заводе, затем разобраны и перевезены в Петербург.

Для намеченной на 1889 г. Всемирной выставки в Париже французский инженер А. Г. Эйфель представил проект башни высотой около 300 м, которая должна была стать символом достижений техники XIX в.

Вначале проект был признан неосуществимым, но Эйфель сумел доказать его реальность. Он сам руководил работами по возведению башни. Они начались в 1887 г. и завершились в 1889 г.

Не будем останавливаться на конструктивных особенностях башни, получившей название башня Эйфеля, или Эйфелева башня. Ее внешний вид всем хорошо известен. Отметим только, что отдельные части башни изготовлялись на заводе и поднимались специальными кранами установленными на башне. К концу выставки сбор от входной платы на башню уже покрыл все расходы по ее постройке.

В конце XIX в. в США появились многоэтажные здания с металлическим каркасом. Первый такой дом высотой в 20 этажей был построен в Чикаго в 1893 г. В 1904 г. в Нью-Йорке было возведено здание высотой в 30 этажей. В дальнейшем были построены более высокие здания, наиболее известным из которых является небоскреб Эмпайр-Стейт Билдинг высотой 407 м (102 этажа). Он был закончен в 1931 г.

Семь московских высотных зданий послевоенной постройки, среди которых здание Министерства Иностранных дел на Смоленской площади, новое здание Московского Государственного университета, здание гостиницы на Каланчевской улице, также имеют металлический каркас.

Всем, кто хочет больше знать об интересных, порой уникальных конструкциях, выполненных из металла, авторы рекомендуют обратиться к специальной литературе по истории развития строительства.