О развитии металлических конструкций

Первые металлические (железные) строительные конструкции в виде скреп-затяжек для восприятия распора сводов появились в средние века; античная архитектура их еще не знала. В нашей стране в Успенском соборе во Владимире, построенном в 1158 г., уже имеется хорошо развитая система таких затяжек. В соборе Василия Блаженного в Москве, сооруженном в середине XVIв., имеются затяжки, к которым подвешены потолки, причем ряд затяжек укреплен подкосами. Конструкторы - строители этого собора уже достаточно хорошо понимали работу материала в конструкции; они знали, что на изгиб лучше работает сечение, имеющее высоту, большую, чем ширина (полоса затяжки поставлена вертикально), что на продольный изгиб хорошо работает брусок квадратного сечения (подкосы сделаны из брускового железа); они знали закон разложения сил (подкосы имеют упоры). По-видимому, это одна из первых несущих железных конструкций. Применялись железные конструкции и для стропил. Так, перекрытие Архангельского собора в Москве, поставленное, по-видимому, в начале XVII в., имеет железные стропила; железные стропила имел также старый Кремлевский дворец, построенный в XVII в. В конце XVII и в начале XVIII в. в России имелось очень много железных стропил над гражданскими зданиями: в первом здании Московского университета (в здании главной аптеки), построенном в конце XVII в.; над трапезными монастырей и т.д. Все эти стропила не были фермами; они состояли из наклонных железных ног, подпертых железными стойками, опирающимися на нижнее, обычно сводчатое, перекрытие или на окружающую своды конструкцию, и перекрывали довольно большие пролеты (до 20 м), как правило, со средним столбом.

Широкое распространение в XVII и XVIII вв. имели пространственные железные конструкции в виде каркасов, поддерживающих кровли церковных куполов. Таков каркас купола колокольни Ивана Великого в Москве, сооруженный в 1600 г. Одним из последних куполов такой конструкции является большой купол Казанского собора в Ленинграде, сооруженный арх. Воронихиным в 1805 г. Перечисленные конструкции были изготовлены на горновой сварке и имели замковые соединения с помощью обойм.

За рубежом в указанный период железные конструкции были также распространены.

В первой половине XVIII в. в Англии был освоен процесс литья чугуна для строительных целей; начиная с середины XVIII в. чугунные конструкции получили распространение как в мостовом, так и в гражданском и промышленном строительстве. В России чугун использовался меньше, хотя первые чугунные стропильные конструкции появились у нас еще в 1725 г. (перекрытие крыльца Невьянской башни на Урале).

 

Первые чугунные мосты появились в России в 1784 г., спустя 5 лет после появления первого чугунного моста в Англии, и раньше, чем в других странах Европы. К этому времени за рубежом металлические конструкции достигли уже значительного совершенства, что видно по конструкциям перекрытия здания театра Французской комедии в Париже, относящимся к 1786 г.. Первые железные покрытия промышленных зданий в России были смонтированы в 1757 г. на Кыштымском заводе. Примененные здесь стропильные фермы появились в результате эволюции наклонных железных стропил XVII и XVIII

Перекрытие здания театра Французской комедии в Париже (1786 г.) вв., в которых, как было указано выше, стропильные ноги поддерживались стойками, опиравшимися на потолочные перекрытия (обычно свод). Стойки эти имели разнообразные крепления, так как было известно, что длинные - плохо работают на сжатие. Уже в середине XVIII в. опирание на свод было признано нашими строителями нерациональным, и стойки, вместо того чтобы опирать на нижнее перекрытие, подвешивали с помощью тяг к опорным точкам стропил. Таким образом, возникла шпренгельная ферма.

Соединением двух шпренгельным систем получена ферма, состоящая из двух полуферм, связанных затяжкой. Эта эволюция стропильных конструкций нашла свое завершение в конструкциях перекрытий Зимнего дворца в Петербурге, восстановленных после пожара 1837 г. Правда, в фермах Зимнего дворца еще не были поставлены раскосы, однако такой проект существовал.