Термин «железный каркас» описывает структурное использование чугуна или кованого железа в колоннах и балках здания. Будучи популярным в 19 веке, железный каркас был вытеснен стальным каркасом в начале 20 века. [1]
Колонны из чугуна были введены в эксплуатацию в 1770-х годах, первым зданием с несколькими этажами, в котором чугун использовался как для колонн, так и для балок, была льнокомбинат Дитерингтон в Шрусбери (1797). [2] Колонны обычно соединялись на уровне пола и иногда скреплялись болтами, [3] более длинные балки изготавливались из секций, которые также удерживались вместе болтами. [4] Сначала жесткость каркаса достигалась за счет использования каменной кладки , которая заполняла отверстия в каркасе, но с 1844 года использовался жесткий каркас , который был устойчив сам по себе (бывшая пожарная станция на верфи Портсмута ). [5]
Благодаря высокой прочности на сжатие чугун хорошо подходит для колонн. Сначала использовался крестообразный профиль, позже его заменили полые круглые формы и двутавровые балки . [3] Относительная прочность на растяжение сделала чугун не лучшим выбором для балок и ферм , это компенсировалось тем, что нижняя полка двутавровой балки (которая испытывает растяжение) была сделана намного шире верхней, сжатой, и профиль балки был изменен так, чтобы он был шире в середине, где напряжение было выше. В середине 19 века чугун в балках быстро заменили кованым железом, процесс ускорился после катастрофы на мосту Ди в 1847 году. [4]
Использование кованого железа в строительстве имеет долгую историю (скобы из кованого железа использовались еще в классической античности ). [6] Первая полностью кованая крыша была, по-видимому, установлена в 1837 году на железнодорожной станции Юстон в Лондоне . [7]
Балки и фермы были сделаны из кованого железа с поперечным сечением в виде двутавровой балки . Материал редко использовался для колонн, так как литье было и прочнее при сжатии, и дешевле, поэтому типичное железное каркасное здание во второй половине 19 века имело чугунные колонны и кованые балки. Колонны в Хрустальном дворце (1851), а также короткие фермы были сделаны из чугуна, в то время как более длинные балки использовали кованое железо. Менее известный предшественник современной стальной каркасной конструкции, четырехэтажный лодочный магазин («Сарай 78», 1858–1860), имеет свой жесткий каркас, построенный также из чугунных колонн и кованых железных балок. При отсутствии внутренних стен и внешних стен, сделанных из листового металла , устойчивость этой конструкции обеспечивается исключительно за счет жестких соединений колонн и балок. [8]