СТАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ

СТАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ зданий и сооружений, конструкции, элементы к-рых изготовлены из стали и соединены сваркой, заклёпками или болтами. Благодаря высокой прочности стали С. к. надёжны в эксплуатации, имеют малую массу и небольшие габариты по сравнению с конструкциями из др. материалов. С. к. отличаются разнообразием конструктивных форм и архитектурной выразительностью. Изготовление и монтаж С. к. осуществляют индустриальными методами. Осн. недостаток С. к.- подверженность коррозии, что требует периодич. проведения защитных мероприятий (т. е. применения спец. покрытий и покраски), повышающих расходы по эксплуатации С. к. В совр. стр-ве С. к. применяют преим. в качестве несущих конструкций в различных (по назначению и конструктивной системе) зданиях и сооружениях, как-то: жилые и обществ, здания (в т. ч. высотные); производств, здания разных отраслей пром-сти, особенно металлургической (доменные, мартеновские, прокатные цехи); резервуары и газгольдеры; сооружения связи (радио-и телевизионные мачты и башни, антенны); сооружения энергетики (ГЭС, ТЭС, АЭС, линии электропередачи); трансп. сооружения (мосты и путепроводы на жел. и автомоб. дорогах, депо, ангары и т. п.); магистральные нефте- и газопроводы (висячие переходы через большие реки, овраги и ущелья); спортивные ь зрелищные сооружения, выставочные павильоны и т. д.

Рис. 1. Конструктивная схема стального каркаса двухпролётного производственного здания: 1 - стропильная ферма; 2 - колонна; 3 - подкрановая балка; 4- светоаэрационный фонарь; 5 - связи.

Начало применения в стр-ве собственно С. к. относится к 80-м гг. 19 в.; к этому времени были разработаны и освоены пром. способы произ-ва литого железа (стали) - мартеновский, бессемеровский и томасовский процессы. К кон. 19 в. в России и за рубежом были построены крупные здания и инж. сооружения, осн. конструкции к-рых были выполнены из стали (напр., павильоны Нижегородской ярмарки с висячими покрытиями, Бруклинский мост в Нью-Йорке, Эйфелева башня). В СССР интенсивный рост металлургии создал базу для дальнейшего развития и совершенствования С. к. Был накоплен большой опыт проектирования и возведения С. к., определены наиболее рациональные области их применения. Осн. способом соединения элементов

Рис. 2. Структурная конструкция из трубчатых стальных элементов, сопрягаемых с помощью шаровых узловых вставок (Олимпийский стадион в Берлине, ГДР).

С. к. стала электросварка. Большая заслуга в создании и развитии отечеств, школы проектирования и расчёта С. к. принадлежит сов. учёным В. Г. Шухову, H. С. Стрелецкому, E. О. Патону и др. В совр. стр-ве широко применяются типовые С. к., обеспечивающие миним. расход стали, наименьшую трудоёмкость изготовления конструкций в заводских условиях, удобство и быстроту монтажа их на месте.

В СССР для изготовления С. к. применяют в основном стали малоуглеродистые, повыш. и высокой прочности. С. к. обычно выполняются из т. н. первичных стальных прокатных элементов различного профиля (см. Прокатный профиль), выпускаемых металлургич. пром-стью по определённому перечню-сортаменту (впервые такой сортамент был разработан в России в 1900 H. А. Белелюбским). В качестве первичных элементов используются также трубчатые и гнутые профили. Из первичных элементов на заводах металлич. конструкций изготовляют различные типовые конструктивные элементы (набор к-рых, как правило, ограничен): сплошные, работающие только на изгиб (балки); сквозные, работающие в основном на изгиб (фермы)‘, элементы, работающие преим. на сжатие и на изгиб (колонны, стойки); элементы, работающие только на растяжение (канаты, тросы и др.). Наряду с этим выпускается листовая прокатная сталь (широкополосная, толстолистовая, тонколистовая; см. Листовые конструкции). Комбинированием конструктивных элементов на заводах изготовляют С. к. практически любого назначения - как в готовом виде (если по габаритным соображениям обеспечивается возможность их транспортирования), так и отд. укрупнёнными монтажными блоками. При этом для образования отд. конструктивных элементов, укрупнённых блоков и целых С. к. применяют сварные (преим.), болтовые и заклёпочные соединения. Кроме обычных болтовых, используют также соединения на высокопрочных болтах фрикционного типа (работающих на трение), к-рые обладают большой несущей способностью. При монтаже для объединения отд. блоков в целую конструкцию применяют главным образом болтовые соединения.

На рис. 1 представлена конструктивная схема стального каркаса двухпролётного производств, здания, в к-ром конструкции стропильных ферм, светоаэрационных фонарей, а также необходимых связей - сквозные, а подкрановых балок и надколонников - сплошные. В большепролетных покрытиях используют конструкции различных систем - как плсь ские, так и пространственные. Плоские балочно-разрезные фермы (сквозные) применяют в основном при пролётах до 100 м (напр., в ангарах для самолётов). Для перекрытия средних и значительных пролётов зданий различного назначения используют т. н. структурные конструкции, представляющие собой сквозные плиты, образуемые из отд. однотипных стержней, для сопряжения к-рых в узлах применяются различные конструктивные решения (рис. 2). Весьма эффективны С. к. рамного типа (см, Рама), преим. сквозные, с распором, передаваемым на фундаменты. Для перекрытия большепролётных зданий рационально использование С. к. арочной системы, причём арки могут быть сплошными или сквозными. Во многих случаях целесообразно применение стальных висячих конструкций, обеспечивающих существенную экономию стали. Висячие системы используются также при прокладке трубопроводов различного назначения через ущелья, глубокие овраги, большие реки (рис. 3). Широкое применение С. к. находят в высотных сооружениях (напр., в Киеве построена телевизионная башня вые. 372 м, трубчатая конструкция к-рой изготовлена из высокопрочной стали, рис. 4).

Рис. 3. Висячий (балочно-вантовый) переход газопровода через р. Амударья (пролёт 660 м).

Рис. 4. Телевизионная башня в Киеве.

В СССР С. к. проектируются на основе соответствуют: их Строительных норм и правил, предусматривающих необходимость выбора оптимальных в технико-экономическом отношении схем сооружений, сечений элементов и классов стали. Расчёт, как правило, производится по методу предельных состояний.

Перспективны (особенно в висячих системах) предварительно напряженные конструкции из стали, позволяющие существенно снизить собств. вес и увеличить несущую способность С. к.

Лит.: Стрелецкий H. С., Стрелецкий Д. H., Проектирование и изготовление экономичных металлических конструкций, M , 1964 (Материалы к курсу металлических конструкций, в 4); Мельников H. П., Металлические конструкции за рубежом, M., 1971; Строительные нормы и правила, ч. 2, раздел В, гл. 3 Стальные конструкции. Нормы проектирования, M. 1974; Металлические конструкции, под ред E. И. Беленя, M., 1973; G а у 1 о г d E. H. Gaylord C. N., Design of steel structures including applications in aluminium, N. Y. 1957. С. А. Илъясевич