Konstrukcje stalowe

fakty o konstrukcjach

Rozwój techniki jest ściśle związany z produkcją i zastosowaniem metali, a zużycie stali na jednego mieszkańca było uznawane za miarę rozwoju gospodarczego wielu krajów. Stal, żelazo i aluminium należą do metali stosowanych w konstrukcjach budowlanych, przy czym najwcześniej wprowadzono do budownictwa żelazo, najpóĽniej zaś stopy aluminium. Żelazo, znane ludziom co najmniej od 5000 lat, zaczęto stosować w budownictwie jako samodzielny materiał konstrukcyjny w drugiej połowie XVIII w. Jedną z pierwszych konstrukcji inżynierskich na świecie, zbudowaną całkowicie z metalu, jest łukowy most żeliwny rozpiętości 30,5 m, wykonany w Coalbrookdale (Anglia) w 1779 r. Rozwój hutnictwa i zastosowanie w połowie XIX w. walcowanych belek dwuteowych wyparły żeliwo z konstrukcji budowlanych. Użycie stali umożliwiło budowę mostów i przekryć dachowych o dużych rozpiętościach oraz wpłynęło na tworzenie nowych form konstrukcji.

Spośród sławnych budowli stalowych XIX w. warto wymienić:
1. Pałac Kryształowy J. Paxtona zbudowany w 1851 r. w Londynie (budowla ta przetrwała do pożaru w 1936 r.),
2. Most przez Wisłę w Warszawie zaprojektowany przez S. Kierbedzia, zbudowany w latach 1859-1864, zburzony w czasie II wojny światowej,
3. Wieżę Eiffla w Paryżu o wysokości 300,5 m, zbudowaną w 1889 r, z okazji Wystawy Światowej,
4. Most kolejowy przez zatokę Firth of Forth w Szkocji, zbudowany w 1889 r., którego dwa przęsła mają rozpiętość po 521,2 m.

Od 1890 r. rozpoczął się gwałtowny rozwój budynków wysokich o konstrukcji stalowej (tzw. wieżowców), zwłaszcza w USA. Już w 1913 r. wzniesiono w Nowym Jorku wieżowiec wysokości 242 m o 60 piętrach, a w 1931 r. powstał najsławniejszy drapacz chmur - Empire State Building o wysokości 381 m i 102 kondygnacjach. Najwyższym budynkiem świata jest obecnie Sears Tower w Chicago o wysokości 443 m i 110 piętrach, wzniesiony w 1974 r. W tym samym roku wybudowano w Konstantynowie koło Gąbina - ówcześnie najwyższą konstrukcję stalową świata - maszt radiostacji centralnej wysokości 644 m (rysunek).

Wkład Polaków w rozwój konstrukcji stalowych był bardzo duży, a takie nazwiska jak: S. KierbedĽ, F. Jasiński, A. Pszenicki, R. Modrzejewski, S. Bryła są znane na świecie. Szczególną rolę odegrał prof. Stefan Bryła (1886-1943), zwłaszcza jako twórca stalowych konstrukcji spawanych. W latach 1928-1929 wybudowano wg. jego projektu pierwszy spawany most drogowy na świecie (na Słudwi pod Łowiczem). Był autorem wielu zrealizowanych projektów konstrukcji stalowych, podręczników, norm i prac naukowych. Rozwój konstrukcji stalowych był ściśle związany z metodami łączenia. Przejście od nitowania do spawania i zgrzewania elektrycznego, zastosowanie śrub wysokiej wytrzymałości i innych połączeń, a także wprowadzenie kształtowników cienkościennych profilowanych na zimno, konstrukcji z blach oraz konstrukcji sprężonych umożliwiło zmniejszenie mas budowli i kosztów wykonania. Wpłynęło także na powstanie nowych form i układów nośnych, nowych technologii i nowych zastosowań stali w budownictwie. Konstrukcje aluminiowe, jako najlżejsza odmiana lekkich konstrukcji metalowych, zostały wprowadzone do budownictwa dość póĽno. Należy jednak pamiętać, że jeszcze w połowie XIX w. aluminium metaliczne było droższe od złota i dopiero po II wojnie światowej nastąpił olbrzymi rozwój konstrukcji ze stopów aluminium. Pierwszą konstrukcją mostową z aluminium był przenośny most wojskowy rozpiętości 15 m, pokazany na wystawie w Paryżu w 1900 r., a pierwszym stałym mostem aluminiowym - most kolejowy wykonany w 1946 r. nad Grasse River w USA. Największą kopułą wykonaną z aluminium jest przekrycie hali wystawowej o średnicy 111 m w Londynie (1951 r.). Rozwój konstrukcji ze stopów aluminium w Polsce rozpoczął się w latach sześćdziesiątych, kiedy to zaprojektowano i wybudowano aluminiową konstrukcję nośną cieplarni i palmiarni Ogrodu Botanicznego Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie.