Архитектурные материалы эволюционировали на протяжении всей истории, чтобы удовлетворить потребности и желания человека. Один из способов эволюции железа - это когда оно стало сталью. Одно это преобразование могло больше, чем любое другое, навсегда изменить облик архитектуры и всего мира.
То, что раньше было всего лишь фантазией на бумаге о парящих в воздухе конструкциях с высокой высотой и длинными пролётами, больше не является мечтой. Итак, какова история этого революционного материала? Кто это придумал? Как его производят? И что делает его особенным?
Здесь мы узнаем все о стальных конструкциях и многом другом, когда мы рассмотрим некоторые из его самых выдающихся архитектурных творений.
Кто изобрел сталь?
Это не тот вопрос, на который мы можем ответить одним словом или именем. Скорее всего, кузнецы первыми обнаружили, что добавление углерода к железной руде при ее плавке в угольных печах делает ее прочнее.
Что касается того, когда и где, можно проследить до 4000 лет назад, когда она использовалась воинами Римской империи.
Вплоть до 18- го столетии сталь использовалась только для изготовления инструментов, оружия и доспехов, потому что изготавливать ее было сложно и дорого. Однако с изобретением в том же столетии паровых двигателей в производстве этого сплава железа произошел значительный поворот.
Европейские инженеры и изобретатели начали работать над методами массового производства стали. В 1855 году английский инженер Генри Бессемер впервые представил недорогую технологию производства стали, получившую название «Бессемеровский процесс».
Десять лет спустя Карл Вильгельм Сименс и инженер Пьер-Эмиль Мартен разработали мартеновскую печь, которая дает достаточно тепла для производства гораздо больших масс стали.
1880-е годы стали свидетелями появления множества знаковых стальных конструкций. Строительство Бруклинского моста, первого в мире стального подвесного моста, было завершено в 1883 году. Два года спустя было завершено строительство первого в мире стального небоскреба Home Insurance Building в Чикаго.
В то же самое десятилетие в 1887 году возникла всемирно известная парижская достопримечательность - Эйфелева башня.
Как производится сталь?
Сталь в основном состоит из железа с процентной долей 96%. Железную руду добывают из земли, переплавляют (нагревают и плавят), чтобы избавиться от примесей. Затем добавляют углерод в количестве 0,1-0,25%. Железо также может быть легировано другими элементами, такими как марганец, никель или хром, для повышения прочности стали.
Какие бывают виды стали?
Сталь подразделяется на четыре типа по составу. Вот эти четыре типа:
1. Углеродистая сталь
Углеродистая сталь составляет 90% от общего количества производимой стали, и ее можно разделить на три категории: низкоуглеродистая сталь, низкоуглеродистая сталь и высокоуглеродистая сталь.
Процент углерода в низкоуглеродистой стали не превышает 0,3%, в то время как количество углерода в высокоуглеродистой стали может достигать 1,5%. Низкоуглеродистая сталь содержит процент углерода от 0,3% до 0,6%.
2. Легированная сталь
Легированная сталь включает легирующие элементы, такие как марганец, хром, ванадий, медь или алюминий, помимо железа. Эти элементы различаются по пропорциям для придания стали особенно желаемых характеристик, таких как высокая прочность, свариваемость или устойчивость к коррозии.
3. Нержавеющая сталь
Основным легирующим элементом нержавеющей стали является хром. Она содержит 10-20% хрома, что делает его исключительно устойчивым к коррозии по сравнению с мягкой сталью.
Его можно разделить на три группы в зависимости от его кристаллической структуры: аустенитная сталь, ферритная сталь и мартенситная сталь.
4. Инструментальная сталь
Инструментальная сталь используется для изготовления режущего и сверлильного оборудования. Она отличается прочностью и высокой термостойкостью благодаря своему составу, в состав которого входят кобальт, молибден, вольфрам и ванадий в различных количествах.
В чем преимущества стали?
Сталь обладает многими желательными характеристиками, которые делают ее пригодной для широкого спектра применений, и вот почему она приобрела популярность в областях архитектуры и строительства.
- Сталь имеет высокую прочность и, соответственно, вес стальных конструкций меньше, чем у типовых конструкций.
- Это пластичный материал; его можно сгибать, разрезать и придавать разные формы, и он не сгибается под давлением.
- Она очень прочная, с более длительным сроком службы, чем другие строительные материалы, и поэтому требует меньшего обслуживания.
- Её можно перерабатывать в больших объемах, что делает его экологически безопасным строительным материалом.
- Можно делать сборные конструкции, поэтому требуется меньше времени на строительство.
- Свойства стали контролируемы и предсказуемы, в отличие от бетона.
- Сама сталь дороже других строительных материалов, но все предыдущие преимущества делают ее более экономичным выбором в долгосрочной перспективе.
- Нержавеющая сталь устойчива к коррозии, огнестойка и эстетична.
Как используются стальные конструкции в архитектуре?
Сталь открыла широкий спектр возможностей в области архитектуры. Планируется, что общая высота строящейся башни Джидды составит 1 км. Это было бы невозможно, если бы не сталь.
Небоскребы
Небоскребы в основном строятся из стали. Их структурные системы включают стальные балки, рамы и фермы, а также лифтовые шахты из железобетона. Бурдж-Халифа, самое высокое здание в мире, построено из железобетона, а его 200-метровый шпиль построен из конструкционной стали. Его общая высота составляет 830 метров.
Длинные пролеты
Сталь также позволила построить массивные интерьеры с длинными четкими пролетами. Эти интерьеры поддерживаются стальными каркасами, фермами и пространственными фермами.
На данный момент самый длинный в мире чистый промежуток принадлежит стадиону «Даллас Ковбойз» в США. Стадион имеет две колоссальные арки, возвышающиеся на 90 м над землей и имеющие длину 373 м. Оба соединены одной выдвижной крышей, общей площадью 295 421 м2.
Консоли
Консоли из бетона не могли выдвигаться более чем на 1,5-2 м без потери устойчивости. Но теперь стальные и железобетонные консоли могут увеличиваться в 40 раз. На данный момент самая длинная консоль в мире составляет 85 метров.
Он является частью гигантской крыши Пусанского киноцентра в Южной Корее, общая длина которой составляет 163 метра, а ширина - 60 метров.
Отделки
Нержавеющая сталь популярна как элегантный и футуристический облицовочный материал. Он также используется в качестве материала для обрамления дверей и окон. Центр искусств Дайан Дюфресн в Канаде демонстрирует сталь в качестве отделочного материала.
Он поддерживается стальными прямыми и наклонными колоннами. Панно отражают оттенки окружающей природы, создавая довольно драматический эффект.
