РАЗВИТИЕ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ С КОНЦА XIX ВЕКА ДО ПЕРВОЙ МИРОВОЙ ВОЙНЫ Бойченко М.Б.,Зевакина О.А.,Полоз М.А.

Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова


Номер: 10-2
Год: 2016
Страницы: 180-183
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

деревянная конструкция, строительство, В.Г. Шухов, wood structure, building, V.G. Shukhov

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

В статье на конкретных примерах описано развитие деревянных конструкций в период с конца XIX века до начала Первой мировой войны. Отмечается большой вклад В.Г. Шухова в развитие деревянных конструкций.

Текст научной статьи

Переход от феодального строя к капиталистическому был обусловлен развитием производительных сил. Это был переход от ремесленных мастерских и мануфактурных предприятий к крупному машинному производству, к организации больших фабрик и заводов с сотнями, тысячами и десятками тысяч рабочих. Все это привело во всех странах мира к широкому строительству заводов по лесопильному производству и механической обработке древесины и, как следствие, к появлению на рынках дешевого лесоматериала - брусьев и досок. Последнее способствовало, в свою очередь, развитию инженерных деревянных конструкций сначала на болтовых сопряжениях, а с начала XX в. - на гвоздях и шпонках различного вида. Строительная техника развивалась в рассматриваемый период успешно. Новые типы зданий, особенно для промышленных целей, требовали применения конструкций больших пролетов с освещением верхним светом. Эти требования и также необходимость обеспечения большей пожарной безопасности привели к применению стальных и чугунных, а с начала XX в. и железобетонных конструкций [1]. Легкие чугунные колонны внутри одноэтажных зданий стали применяться вместо тяжелых каменных столбов. В промышленных зданиях применялись чугунные или стальные колонны, расположенные в несколько ярусов и соединенные между собой в этажах на уровне капителей стальными или брусчатыми прогонами, образуя подобие несущего каркаса, заключенного между кирпичными стенами. В конце XIX в. в некоторых случаях и наружные стены строились со стальным каркасом и кирпичным заполнением, а в начале XX в. - и с железобетонным каркасом; при этом применялись ребристые конструкции перекрытий. В России и за рубежом в строительстве гражданских зданий в тот же период широко применялись брусчатые стропильные конструкции, висячей системы или же обычные стропильные конструкции раскосной системы, выполненные полностью в дереве или в смешанной системе с сопряжениями в узлах на врубках и болтах или со стальными башмаками. При этом в большинстве случаев такие конструкции применялись с подвесными потолками прямолинейного или криволинейного очертания пролетом от 10 до 13 м. Из более значительных строительных конструкций усложненной системы следует отметить конструкции Ленинградского театра оперы и балета им. С. М. Кирова (б. Императорского цирка в Петербурге) до его перестройки и Драматического театра в Рыбинске. Подобные примеры сохранившихся зданий со стропильными конструкциями усложненной системы имеются и во многих других городах СССР. В рассматриваемый период особо следует отметить работы в области деревянных конструкций выдающегося деятеля русской науки и техники В.Г. Шухова, впервые давшего математические обоснования экономической целесообразности ферм с криволинейным поясом, очерченным по параболической кривой при равномерно распределенной и односторонней нагрузке. В последнем случае такие фермы по его вычислениям оказываются вдвое выгоднее ферм с прямолинейным поясом. Это и привело в дальнейшем к созданию деревянных сегментных ферм. Шухов вначале предложил сегментные фермы с криволинейным поясом со стальными тяжами, которые в значительной степени оказались экономичнее в расходе материалов и просты в изготовлении и монтаже по сравнению с фермами с обычной раскосной решеткой. В результате дальнейшего развития этих ферм им были созданы оригинальные деревометаллические сетчатые своды совмещенной конструкции, в которой настил, обрешетка, прогоны и ферма одновременно выполняют функции несущей конструкции. Впервые такие конструкции сводов пролетом от 12,8 до 21,3 м были применены для покрытий ряда павильонов Нижегородской промышленной выставки в 1896 г. Своды состояли из взаимно пересекающихся под углом нескольких слоев (от трех до четырех) гнутых досок, уложенных плашмя и сшитых между собой гвоздями, со стальными наклонными тяжами - хордами, обеспечивающими устойчивость, и затяжками, расположенными в пределах пролета. Впоследствии немецкий инженер Брода предложил между рабочими слоями настилов свода прокладывать прогоны. Этим было достигнуто увеличение местной и общей устойчивости свода, однако несколько ухудшился температурно-влажностный режим в замкнутых прослойках между рабочими настилами и прогонами. Следует отметить, что своды такой конструкции особого распространения в СССР не получили, и в последних нормах о них даже не упоминается. Конструкция сетчатых сводов, предложенных Шуховым, имела распространение в первую очередь в Германии, а затем благодаря работам советских инженеров в 30-х годах XX в. нашла широкое применение в сетчатых сводах кружальной системы, а также в башнях градирен, деревянных кессонах каркасной системы и в других конструкциях. Изобретенная Шуховым оригинальная металлическая гиперболоидальная конструкция водонапорных башен также нашла применение в деревянных конструкциях. Конструкция эта была основана на простом свойстве однополого гиперболоида, по которому он мог быть собран из прямолинейных образующих. В 1921 г. в труде, опубликованном в журнале "Нефтяное и сланцевое хозяйство", Шухов впервые раскрыл законы сопротивления деревянных труб, состоящих из сплоченных между собой досок, скрепленных железными обручами, т. е. так называемых деревянных труб клепочной системы. При этом им были намечены и пути практического их применения. Впоследствии деревянные трубы были широко использованы в Западной Европе, Америке и в других странах. Деревянные конструкции подобного типа, в несколько измененном виде, строились также в Англии, США, Франции и в других зарубежных странах. Однако в США и Англии они создавались с широким применением чугуна и железа при помощи специально изготовленных наголовников и башмаков. В таком направлении велось за рубежом строительство деревянных стропильных конструкций на протяжении всего XIX в. В результате оно сводилось, как видно, к применению тех же простейших конструкций шпренгелей или к комбинации их, но в значительно усложненной форме. И только с начала XX в. сперва на Западе - в Швейцарии и Германии, а затем в США, Англии и в других странах стали появляться новые системы инженерных деревянных конструкций с применением различных шпонок, дисковых вкладышей и другого вида средств соединения [2]. Все это объясняется прежде всего тем обстоятельством, что задолго до этого периода, примерно с начала второй половины XIX в., было проведено большое число научно-экспериментальных работ по исследованию ряда новых средств соединений и конструкций, предложенных главным образом различными фирмами, созданными для проектирования и строительства новых видов деревянных конструкций. Между тем в России в тот же период ввиду боязни пожарной опасности не было уделено достаточного внимания развитию деревянных конструкций и потому развивались сначала стальные, а затем и железобетонные конструкции. Особенно бурный рост инженерных деревянных конструкций наблюдался во время первой мировой войны в Германии, где требовалось в кратчайшие сроки строить здания с большими пролетами из дерева (за недостатком стали и цемента), в том числе ангары, эллинги, гаражи и другие сооружения, для военных целей. После тщательно проведенной проверки в различных лабораториях и научно-исследовательских институтах, глазным образом Германии. Швейцарии, Франции, Англии и США, целесообразности всех предложенных в то время новых средств соединений к началу XX в. наиболее подходящими к применению оказались: кольцевые шпонки Тухшерера, зубчато-кольцевые "аллигатор", стальные штифты Мельцера, трубчатые стальные нагели Кабреля, вкладыши "бульдог" Кюблера, Юхо, Крейма и др. Новые средства соединений значительно увеличивали сопротивление болта, соединяющего деревянные элементы. Вместе с указанными средствами соединений, различными фирмами, главным образом Германии, Швейцарии, был предложен к применению ряд новых систем деревянных конструкций например: Арочная система конструкции Стефана, самая старая из всех других новых конструкций, опубликованная в печати в 1902 г., послужила в свое время сильным толчком к развитию деревянных конструкций. Эта система была создана на основании экспериментальных исследований, проведенных еще Арданом, учеником Эми. Стефан сумел разрешить задачу повышения жесткости дощатых арок Эми путем замены их двухраскосными арками, оба пояса которой представляют собой дощатую арку типа Эми. Арочная или рамная клееная конструкция сплошного сечения Отто Гетцера, любого профиля, созданная им по принципу Эми, состоит из пакета тонких досок, склеенных между собой путем запрессовки их под давлением [3]. Этот тип конструкции в дальнейшем получил развитие и в СССР. Система Мельцера, состоит из квадратных брусков малого сечения, сгруппированных в коробчатый - квадратный или прямоугольный - профиль. Соединение брусков между собой осуществлено при помощи стальных нагелей малого диаметра без головок и гаек - так называемых штифтов Мельцера, загоняемых в заранее просверленные отверстия. Конструкция сводов фирмы Цольбау, предложенная инженером Цоллингер по идее В. Г. Шухова. Она состоит из стандартных пересекающихся под углом дощатых элементов, расположенных на поверхности свода. Та же конструкция, но в значительно улучшенном виде применена в СССР в 1935 г. в безметальном варианте по системе С. П. Песельника. В конце XIX в. в России и за рубежом деревянные сборные дома изготовлялись на заводах в основном в индивидуальном порядке. Такие дома выпускались заводами, как правило, только одной планировки, так как незначительные изменения в ней требовали перестройки технологического процесса из изготовления. Четкой стандартизации элементов не существовало, и проектирование домов шло без учета технологических возможностей. Желание лучше использовать стандартизацию элементов конструкций в строительстве сборных домов и сокращение сроков их возведения, естественно, требовало изготовления на заводах более крупных частей: стен, пола, потолка и крыши. Этим и можно объяснить последующую постепенную замену каркасно-обшивной конструкции домов каркасно-панельной, давшей более высокий коэффициент готовности. Талантливый русский инженер С. Щербаков в 1893 г. предложил универсальную щитовую конструкцию сборного жилого дома, основанную на условном модуле, которая позволила собирать дома различной планировки при небольшом наборе щитов. Конструкция дома Щербакова давала значительные преимущества по сравнению с распространенными в то время в России конструкциями датских и финских домов. В результате с большими затруднениями Щербакову удалось организовать производство сборных домов по его системе на Бежецком лесопильном заводе, которое, не имея поддержки царского правительства и строительной общественности, вскоре потерпело неудачу. Дальнейшие отдельные попытки организовать в то время массовое производство сборных домов на заводах не удавались в силу применения для них неэффективных и плохо изготовленных утеплителей.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.