зданий и сооружений, конструкции, элементы которых изготовлены из стали (См. Сталь) и соединены сваркой, заклёпками или болтами. Благодаря высокой прочности стали С. к. надёжны в эксплуатации, имеют малую массу и небольшие габариты по сравнению с конструкциями из др. материалов. С. к. отличаются разнообразием конструктивных форм и архитектурной выразительностью. Изготовление и монтаж С. к. осуществляют индустриальными методами. Основной недостаток С. к. - подверженность коррозии, что требует периодического проведения защитных мероприятий (т. е. применения специальных покрытий и покраски), повышающих расходы по эксплуатации С. к. В современном строительстве С. к. применяют преимущественно в качестве несущих конструкций (См. Несущие конструкции) в различных (по назначению и конструктивной системе) зданиях и сооружениях, как-то: жилые и общественные здания (в т. ч. высотные); производственные здания разных отраслей промышленности, особенно металлургической (доменные, мартеновские, прокатные цехи); резервуары и газгольдеры; сооружения связи (радио- и телевизионные мачты и башни, антенны); сооружения энергетики (ГЭС, ТЭС, АЭС, линии электропередачи); транспортные сооружения (мосты и путепроводы на железных и автомобильных дорогах, депо, ангары и т.п.); магистральные нефте- и газопроводы (висячие переходы через большие реки, овраги и ущелья); спортивные и зрелищные сооружения, выставочные павильоны и т.д.

Начало применения в строительстве собственно С. к. относится к 80-м гг. 19 в.; к этому времени были разработаны и освоены промышленные способы производства литого железа (См. Железо) (стали) - мартеновский, бессемеровский и томасовский процессы. К концу 19 в. в России и за рубежом были построены крупные здания и инженерные сооружения, основные конструкции которых были выполнены из стали (например, павильоны Нижегородской ярмарки с висячими покрытиями, Бруклинский мост в Нью-Йорке, Эйфелева башня). В СССР интенсивный рост металлургии создал базу для дальнейшего развития и совершенствования С. к. Был накоплен большой опыт проектирования и возведения С. к., определены наиболее рациональные области их применения. Основным способом соединения элементов С. к. стала электросварка. Большая заслуга в создании и развитии отечественной школы проектирования и расчёта С. к. принадлежит советским учёным В. Г. Шухову, Н. С. Стрелецкому (См. Стрелецкий), Е. О. Патону и др. В современном строительстве широко применяются типовые С. к., обеспечивающие минимальный расход стали, наименьшую трудоёмкость изготовления конструкций в заводских условиях, удобство и быстроту монтажа их на месте.

В СССР для изготовления С. к. применяют в основном стали малоуглеродистые, повышенной и высокой прочности. С. к. обычно выполняются из т. н. первичных стальных прокатных элементов различного профиля (см. Прокатный профиль), выпускаемых металлургической промышленностью по определённому перечню-сортаменту (впервые такой сортамент был разработан в России в 1900 Н. А. Белелюбским (См. Белелюбский)). В качестве первичных элементов используются также трубчатые и гнутые профили. Из первичных элементов на заводах металлических конструкций изготовляют различные типовые конструктивные элементы (набор которых, как правило, ограничен): сплошные, работающие только на изгиб (балки (См. Балка)); сквозные, работающие в основном на изгиб (фермы (См. Ферма)); элементы, работающие преимущественно на сжатие и на изгиб (колонны (См. Колонна), стойки); элементы, работающие только на растяжение (канаты, тросы и др.). Наряду с этим выпускается листовая прокатная сталь (широкополосная, толстолистовая, тонколистовая; см. Листовые конструкции). Комбинированием конструктивных элементов на заводах изготовляют С. к. практически любого назначения - как в готовом виде (если по габаритным соображениям обеспечивается возможность их транспортирования), так и отдельными укрупнёнными монтажными блоками. При этом для образования отдельных конструктивных элементов, укрупнённых блоков и целых С. к. применяют сварные (преимущественно), болтовые и заклёпочные соединения (См. Соединение деталей машин). Кроме обычных болтовых, используют также соединения на высокопрочных болтах фрикционного типа (работающих на трение), которые обладают большой несущей способностью. При монтаже для объединения отдельных блоков в целую конструкцию применяют главным образом болтовые соединения.

На рис. 1 представлена конструктивная схема стального каркаса двухпролётного производственного здания, в котором конструкции стропильных ферм, светоаэрационных фонарей, а также необходимых связей - сквозные, а подкрановых балок и надколенников - сплошные. В большепролетных покрытиях используют конструкции различных систем - как плоские, так и пространственные. Плоские балочно-разрезные фермы (сквозные) применяют в основном при пролётах до 100 м (например, в ангарах для самолётов). Для перекрытия средних и значительных пролётов зданий различного назначения используют т. н. структурные конструкции, представляющие собой сквозные плиты, образуемые из отдельных однотипных стержней, для сопряжения которых в узлах применяются различные конструктивные решения (рис. 2). Весьма эффективны С. к. рамного типа (см. Рама), преимущественно сквозные, с распором, передаваемым на фундаменты. Для перекрытия большепролётных зданий рационально использование С. к. арочной системы, причём арки (См. Арка) могут быть сплошными или сквозными. Во многих случаях целесообразно применение стальных висячих конструкций (См. Висячие конструкции), обеспечивающих существенную экономию стали. Висячие системы используются также при прокладке трубопроводов различного назначения через ущелья, глубокие овраги, большие реки (рис. 3). Широкое применение С. к. находят в высотных сооружениях (например, в Киеве построена телевизионная башня высотой 372 м, трубчатая конструкция которой изготовлена из высокопрочной стали, рис. 4).

В СССР С. к. проектируются на основе соответствующих Строительных норм и правил (См. Строительные нормы и правила), предусматривающих необходимость выбора оптимальных в технико-экономическом отношении схем сооружений, сечений элементов и классов стали. Расчёт, как правило, производится по методу предельных состояний (См. Предельное состояние).

Перспективны (особенно в висячих системах) Предварительно напряжённые конструкции из стали, позволяющие существенно снизить собственный вес и увеличить несущую способность С. к.

Лит.: Стрелецкий Н. С., Стрелецкий Д. Н., Проектирование и изготовление экономичных металлических конструкций, М., 1964 (Материалы к курсу металлических конструкций, в.4); Мельников Н. П., Металлические конструкции за рубежом, М., 1971; Строительные нормы и правила, ч. 2, раздел В, гл. 3. Стальные конструкции. Нормы проектирования, М., 1974; Металлические конструкции, под ред. Е. И. Беленя, М., 1973: Gaylord Е. Н., Gaylord С. N., Design of steel structures including applications in aluminium, N. Y., 1957.

С. А. Ильясевич.

Рис. 1. Конструктивная схема стального каркаса двухпролетного производственного здания: 1 - стропильная ферма; 2 - колонна; 3 - подкрановая балка; 4 - светоаэрационный фонарь; 5 - связи.

Рис. 4. Телевизионная башня в Киеве.

Рис. 3. Висячий (балочно-вантовый) переход газопровода через р. Амударья (пролет 660 м).

Рис. 2. Структурная конструкция из трубчатых стальных элементов, сопрягаемых с помощью шаровых узловых вставок (Олимпийский стадион в Берлине, ГДР).

двигатель внутреннего сгорания, в котором энергия сгорающих газов преобразуется в механическую с помощью ротора, совершающего вращательное или вращательно-возвратное движение относительно корпуса. Идея создания Р. д., известного также как коловратный или роторно-поршневой, была впервые выдвинута в 16 в. Зарегистрировано несколько тыс. патентов на Р. д.

Первая попытка постройки действующего образца Р. д. относится к 1799, однако практически пригодные двигатели появились лишь в 1957 (Ванкеля двигатель).

В процессе работы объёмы полостей, формируемые поверхностями ротора и корпуса, периодически изменяются - непрерывно повторяются циклы сжатия и расширения рабочего тела. Т. о., в Р. д. возможны те же рабочие процессы (двух- и четырёхтактные), которые характерны для поршневых двигателей внутреннего сгорания.

Современные Р. д. выполняются как с одной, так и с двумя и тремя рабочими секциями (2 или 3 ротора, сидящих на общем эксцентриковом валу).

Лит.: Ханин Н. С. и Чистозвонов С. Б., Автомобильные роторно-поршневые двигатели, М., 1964; Мотоцикл. Теория, конструкция, расчет, М., 1971.

Л. М. Шугуров.

1. конструкции, изделия из такого материала.

2. монолитное соединение бетона и стальной арматуры, применяемое в строительств е.

сочетание бетона и стальной арматуры, монолитно соединённых и совместно работающих в конструкции. Термин "Ж." нередко употребляется как собирательное название железобетонных конструкций и изделий (См. Железобетонные конструкции и изделия). Идея сочетания в Ж. двух крайне различающихся своими свойствами материалов основана на том, что прочность Бетона при растяжении значительно (в 10-20 раз) меньше, чем при сжатии, поэтому в железобетонной конструкции он предназначается для восприятия сжимающих усилий; сталь же, обладающая высоким временным сопротивлением при растяжении и вводимая в бетон в виде арматуры (см. Арматурная сталь), используется главным образом для восприятия растягивающих усилий. Взаимодействие столь различных материалов весьма эффективно: бетон при твердении прочно сцепляется со стальной арматурой и надёжно защищает её от коррозии, т. к. в процессе гидратации цемента образуется щелочная среда; монолитность бетона и арматуры обеспечивается также относительной близостью их коэффициентов линейного расширения (для бетона от 7,5•10^-6 до 12•10^-6, для стальной арматуры 12∙10^-6); в пределах изменения температуры от -40 до 60°С основные физико-механические характеристики бетона и арматуры практически не изменяются, что позволяет применять Ж. во всех климатических зонах.

Основа взаимодействия бетона и арматуры - наличие сцепления между ними. Значение сцепления или сопротивления сдвигу арматуры в бетоне зависит от следующих факторов: механического зацепления в бетоне специальных выступов или неровностей арматуры, сил трения от обжатия арматуры бетоном в результате его усадки (уменьшения в объёме при твердении на воздухе) и сил молекулярного взаимодействия (склеивания) арматуры с бетоном; определяющим является фактор механического зацепления. Применение арматуры периодического профиля (см. Арматура железобетонных конструкций), сварных каркасов и сеток, устройство крюков и анкеров увеличивают сцепление арматуры с бетоном и улучшают их совместную работу.

Нарушение структуры и заметное снижение прочности бетона наступает при температуре свыше 60°С; при кратковременном воздействии температуры в 200°С прочность бетона снижается на 30\%, а при длительном - на 40\%. температура в 500-600°С является для обычного бетона критической, при которой он разрушается в результате обезвоживания и разрыва скелета цементного камня. Поэтому обычный Ж. рекомендуется применять при температуре не выше 200°С. В тепловых агрегатах, работающих при температурах до 1700°С, используется Жаростойкий бетон. Для предохранения арматуры от коррозии и быстрого нагревания (например, при пожаре), а также надёжного её сцепления с бетоном в железобетонных конструкциях предусматривается устройство защитного слоя бетона толщиной от 10 до 30 мм; в агрессивной среде толщина защитного слоя увеличивается.

Большое значение для Ж. имеют усадка и ползучесть бетона. В результате сцепления арматура препятствует свободной усадке бетона, что приводит к возникновению начальных напряжений растяжения в бетоне и сжимающих напряжений в арматуре. Ползучесть бетона вызывает перераспределение усилий в статически неопределимых системах (См. Статически неопределимая система), увеличение прогибов в изгибаемых элементах, перераспределение напряжении между бетоном и арматурой в сжатых элементах и т. д. Эти свойства бетона учитываются при проектировании железобетонных конструкций. Усадка и низкая предельная растяжимость бетона (0,15 мм на 1 м) приводят к неизбежному появлению трещин в растянутой зоне конструкций при эксплуатационных нагрузках. Практика показывает, что при нормальных условиях эксплуатации трещины шириной раскрытия до 0,3 мм не снижают несущей способности и долговечности Ж. Однако низкая трещиностойкость ограничивает возможности дальнейшего совершенствования Ж. и, в частности, использования для арматуры более экономичных высокопрочных сталей. Избежать образования трещин в Ж. можно методом предварительного напряжения, при котором бетон в растянутых зонах конструкции подвергается искусственному обжатию (см. Предварительно напряжённые конструкции) за счёт предварительного (механического или электротермического) растяжения арматуры. Дальнейшим развитием предварительно напряжённого Ж. являются самонапряжённые железобетонные конструкции, в которых обжатие бетона и растяжение арматуры достигаются в результате расширения бетона (изготовленного на т. н. напрягающем цементе) при определенной температурно-влажностной обработке. Благодаря своим высоким технико-экономическим показателям (выгодное использование высокопрочных материалов, отсутствие трещин, сокращение расхода арматуры и др.) предварительно напряжённый Ж. успешно применяется в несущих конструкциях зданий и инженерных сооружений. Существенный недостаток Ж. - большая объёмная масса - в значительной мере устраняется при использовании лёгких бетонов (См. Лёгкий бетон) (на искусственных и природных пористых заполнителях) и ячеистых бетонов (См. Ячеистый бетон).

Широкое распространение Ж. в современном строительстве обусловлено его большими техническими и экономическими преимуществами по сравнению с др. материалами. Сооружения из Ж. огнестойки и долговечны, не требуют специальных защитных мер от разрушающих атмосферных воздействий; прочность бетона со временем увеличивается, а арматура не поддаётся коррозии, будучи защищенной окружающим её бетоном. Ж. обладает высокой несущей способностью, хорошо воспринимает статические и динамические (в т. ч. сейсмические) нагрузки. Из Ж. относительно легко создавать сооружения и конструкции самых разнообразных форм, достигающих большой архитектурной выразительности. Основной объём Ж. составляют повсеместно распространённые материалы - щебень, гравий, песок. Применение сборного Ж. позволяет значительно повысить уровень индустриализации строительства; конструкции изготовляются заранее на хорошо оснащенных заводах, а на строительных площадках выполняется только монтаж готовых элементов механизированными средствами. Тем самым обеспечиваются высокие темпы возведения зданий и сооружений, а также экономия денежных и трудовых затрат.

Принято считать, что начало применения Ж. связано с именем парижского садовника Ж. Монье, получившего ряд патентов на изобретения по Ж. во Франции и в др. странах; первый его патент на цветочную кадку из проволочной сетки, покрытой цементным раствором, относится к 1867. Фактически конструкции из бетона со стальной арматурой возводились и раньше. Заметную роль в строительной технике России, Западной Европы и Америки Ж. начал играть лишь в конце 19 в. Большая заслуга в развитии Ж. в России принадлежит профессору Н. А. Белелюбскому, под руководством которого был возведён ряд сооружений и проведены испытания различных железобетонных конструкций. В начале 20 в. вопросы технологии бетона, бетонных и железобетонных работ, проектирования сооружений с применением Ж. разрабатывали видные русские учёные - профессора И. Г. Малюга, Н. А. Житкевич, С. И. Дружинин, Н. К. Лахтин. Появились оригинальные конструкции, предложенные инженерами Н. М. Абрамовым, А. Ф. Лолейтом и др. Первым крупным сооружением, выполненным из бетона и Ж. в Советском Союзе, была Волховская ГЭС, явившаяся большой практической школой для советских специалистов по Ж. В последующие годы Ж. применялся во всё возрастающих размерах. Расширению производства Ж. способствовали серьёзные достижения в развитии теории расчёта конструкций из этого нового строительного материала. В СССР с 1938 получил практическое применение прогрессивный метод расчёта Ж. на прочность по стадии разрушения, разработанный советскими учёными А. А. Гвоздевым, Я. В. Столяровым, В. И. Мурашёвым и др. на основе предложений А. Ф. Лолейта. Всестороннее развитие этот метод получил в расчёте железобетонных конструкций по предельным состояниям (См. Предельное состояние). Достижения советской школы теории Ж. получили всеобщее признание и используются в большинстве зарубежных стран. Дальнейшее совершенствование Ж. и расширение областей его применения связаны с проведением широкого круга научно-исследовательских работ. Предусматривается значительное повышение технического уровня Ж. за счёт уменьшения его объёмной массы, использования высокопрочных бетонов и арматуры, развития методов расчёта Ж. при сложных внешних воздействиях, повышения долговечности Ж. при воздействии коррозионной среды и др.

Лит.: Столяров Я. В., Введение в теорию железобетона, М. - Л., 1941; Гвоздев А. А., Расчёт несущей способности конструкций по методу предельного равновесия, в. 1, М., 1949; Мурашов В. И., Трещиноустойчивость, жёсткость и прочность железобетона, М., 1950; Берг О. Я., Физические основы теории прочности бетона и железобетона, М., 1961; Развитие бетона и железобетона в СССР, под ред. К. В. Михайлова, М., 1969; Cent ans de béton armé. 1849-1949, P., 1949.

К. В. Михайлов.