1. Этапы развития МК в России.

Понятие «металлические конструкции» объединяет:

1) конструктивную форму;

2) технологию изготовления;

3) способы монтажа.

Уровень развития металлических конструкций определяется:

1) потребностями народного хозяйства;

2) возможностями технической базы:

- развитием металлургии,

- металлообработки,

- строительной науки и техники.

Исходя из этих положений история развития металлических конструкций может быть разделена на пять периодов:

Первый период (от XII в. до начала XVII в.) характеризуется применением металла в уникальных сооружениях того времени (дворцах, церквах и др.) в виде затяжек и скреп для каменной кладки.

Второй период (от начала XVII в. до конца XVIII в.) связан с применением наклонных металлических стропил и пространственных купольных конструкций глав церквей. Стержни конструкций выполнены из кованых брусков и соединены на замках и скрепах горновой сваркой.

Третий период (от начала XVIII в. до середины XIX в.) связан с освоением процесса литья чугунных стержней и деталей. Строились чугунные мосты и конструкции перекрытий гражданских и промышленных зданий. Соединения чугунных элементов осуществляются на замках или болтах.

Четвертый период (с 30-х г. XIXв. до 20-х г. XXв.) связан с быстрым техническим прогрессом во всех областях техники того времени и, в частности, в металлургии и металлообработке.

В конце 80-х годов — выплавку железа начали осуществлять из чугуна в мартеновских и конверторных цехах. Наряду с уральской базой была создана в России южная база металлургической промышленности. В 30-х годах XIX в. появились заклепочные соединения, чему способствовало изобретение дыропробивного пресса. В 40-х годах был освоен процесс получения профильного металла и прокатного листа. В течение ста последующих лет все стальные конструкции изготовлялись клепаными.

Сталь почти полностью вытеснила в строительстве чугун.

• В конце ХIX в. применялись решетчатые рамно-арочные конструкции, например:- Покрытие Сенного рынка в Петербурге пролетом 25 м (1884 г.); Киевский вокзал в Москве (1913-1914 гг.), а также железнодорожные мосты больших пролетов – 55 и 85 м по проектам инженера Владимира Григорьевича Шухова (1853 – 1939);

• Профессором Николаем Аполлоновичем Белелюбским (1845 – 1922) и под его руководством разработано больше 100 проектов больших мостов, в том числе через Волгу, Белую и Уфу.

Пятый период (с 20-х г. XXв.)

В конце 40-х годов — клепанные конструкции были заменены более экономичными сварными. С 30-х годов в металлических конструкциях начали применять вместо малоуглеродистой стали низколегированную. В 50-х годах начали использовать алюминиевые сплавы. До 1950 г. строительные конструкции рассчитывались по методу допускаемых напряжений, который имел ряд несовершенств, взамен его был разработан метод расчета конструкций по предельным состояниям. С 1950-1970-х годов были запроектированы и построены производственные здания с металлическим каркасом пролетом до 120 м, а также здания с кранами грузоподъемностью 600 и 1200 т. Получили распространение высотные сооружения, листовые емкостные сооружения, большепролетные общественные здания.

Металлические конструкции применяются сегодня во всех видах зданий и инженерных сооружений, особенно при необходимости больших пролетов, высоты и нагрузки.

2. Область применения мк.

Номенклатура стальных конструкций:

• Одноэтажные производственные здания

Могут быть однопролетными и многопролетными, с пролетами разной высоты.

• Малоэтажные здания

Используют сталь и алюминиевые сплавы из которых делают каркас, обшивку утепленных стен, оконные переплеты, двери, встроенные шкафы, обрешетку перегородок.

• Высотные здания

20-30 этажей и выше. Их обычно проектируют с разделением конструкций на несущие и ограждающие. Несущих конструкций выполняет стальной каркас, а ограждающих- легкие стеновые панели из эффективных теплоизоляционных материалов.

• Большепролетные здания

50…150м и более спортивных сооружений, крытых рынков, выставочных павильонов и некоторых производственных зданий (ангары, авиасборочные цехи и др.)

• Мосты, эстакады

Мосты и эстакады имеют разнообразные системы: балочные, арочные, висячие. В балочных системах часто применяют сталежелезобетонные балки.

• Башни, матчи

к ним относятся антенные устройства (высотой 400…500м), опоры воздушных линий электропередачи ( высота опор составляет 20..40 м, а при переходе линии через напряжения может достигать 150 м и более), вытяжные башни (высота- 80…600м), башни морских станционарных платформ ( глубина 200..300 м и более, при ширине 70 м.)

• Листовые конструкции

Резервуары, газгольдеры

• Другие виды конструкций

Стальные конструкции – мостовые краны, башенные краны, кранов-перегружателей, отвальных мостов, крупных экскаваторов, строительных и дорожных машин, радиотелескопов, антенн космической связи и др.

3. Особенности мк. Их достоинства и недостатки.

Исходным материалом МК является (стальные листы, уголки, швеллеры, двутавры и др.)

Изготавливают металлические конструкции на основе холодной обработки металла (резка, гибка, образование отверстий и др.) полуфабрикатов и соединение отдельных деталей в конструктивные элементы и комплексы (сборка, сварка и др.)

«+» - надежность,

- легкость,

- непроницаемость,

- индустриальность,

- простота технического перевооружения, ремонта и реконструкции.

Надежность .

Сталь имеет однородную мелкозернистую структуру с одинаковыми свойствами по всем направлениям, напряжения связаны с деформациями линейной зависимостью в большом диапазоне, а при некотором значении напряжений может быть реализована идеальная пластичность в виде площадки текучести.

Легкость. Из всех изготовляемых в настоящее время несущих конструкций металлические являются самыми легкими. За показатель легкости принимают отношение плотности материала к его прочности (ККК – коэффициент конструктивного качества).

Непроницаемость.

Металлы обладают высокой плотностью - непроницаемостью для газов и жидкостей. Плотность стали и ее соединений, осуществляемых с помощью сварки, является необходимым условием для изготовления резервуаров, газгольдеров, трубопроводов, различных сосудов и аппаратов.

Индустриальность.

Стальные конструкции изготовляют на заводах, оснащенных специальным оборудованием, а монтаж производят с использованием высокопроизводительной техники. Это исключает или до минимума сокращает тяжелый ручной труд.

«-» подверженность коррозии;

сравнительно малая огнестойкость.