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미국 주변의 기술, 기술, 개체의 역사
철근 콘크리트. 발명과 생산의 역사
철근콘크리트(Reinforced Concrete)는 콘크리트와 강철로 이루어진 건축용 복합재료이다.
철근 콘크리트의 발명은 시멘트의 발견으로 선행되었습니다. 시멘트 - 물을 첨가하면 경화될 수 있는 특수 결합제입니다. 1796년 영국인 Parker는 점토와 석회의 혼합물을 소성하여 역사상 최초의 시멘트 브랜드인 낭만을 얻었습니다. 이후 몇 년 동안 시멘트 생산을 위한 새로운 방법이 발견되었습니다. 자갈, 모래 및 물과 일정 비율로 혼합된 시멘트는 콘크리트를 형성합니다. 가소성 특성으로 인해(원재료 질량은 어떤 모양이든 만들 수 있으며 경화 후 보존됨) XNUMX세기 전반기의 콘크리트는 건설 작업에 널리 사용되었습니다. 콘크리트 구조물은 높은 압축강도, 내화성, 내수성, 강성 및 내구성을 가졌다. 그러나 그들은 어떤 돌과 마찬가지로 인장 하중을 잘 견디지 못하여 사용이 다소 제한적이었습니다. 콘크리트는 주로 경간이 최대 4m인 얇은 칸막이 및 보의 건설에 사용되었으며 지지 구조물의 주요 재료는 다양한 종류의 단조 막대 및 스트립 형태의 철이었습니다. 콘크리트와 달리 철 구조물은 압축, 인장 및 굽힘 하중을 완벽하게 견뎌냈지만 야외에서는 부식으로 인해 이러한 특성을 빠르게 잃어 버렸습니다. 또한 XNUMX도 이상으로 가열하면 철이 액체가되어 강도를 잃는 것으로 나타났습니다. 그 결과, 강한 화재가 발생했을 때 철제 부품에 베어링 하중이 가해지는 고층 건물이 파괴되었습니다. XNUMX세기 말까지 철과 콘크리트의 장점을 결합하지만 단점이 없는 새로운 건축 자재에 대한 강한 필요성이 느껴지기 시작했습니다. 철근 콘크리트가 그러한 재료가되었습니다. 콘크리트와 철을 따로 사용하여 건축자들은 오랫동안 함께 연결될 수 있다고 생각하지 않았습니다. 이것은 경험을 통해 이루어졌습니다. 한편, 거푸집에 타설된 보강재는 콘크리트로 쉽게 감싸져 그 덩어리에 포함되는 것으로 밝혀졌다. 철과 콘크리트의 강한 접착력으로 인해 두 재료가 전체적으로 작용하기 시작했습니다(콘크리트와 철이 동일한 열팽창 계수를 갖는 것이 매우 중요합니다). 철근 콘크리트 사용에 대한 최초의 특허는 1854년 영국의 미장공인 William Wilkinson에 의해 취득되었습니다. 후에 그는 바닥 공사에 철근콘크리트를 널리 사용하였고, 1865년에는 뉴캐슬온타인(Newcastle-on-Tyne)에 전체가 철근콘크리트 구조로 된 작은 집을 지었다. 그리고 굴뚝. 분명히, 그것은 역사상 최초의 철근 콘크리트 집이었습니다. 그러나 Wilkinson의 발견은 널리 보급되지 않았고 주목받지 못했습니다. Wilkinson과 동시에 건설 계약자 Coignet은 프랑스에서 철근 콘크리트로 실험을 시작했습니다. 그는 이 재료를 사용하여 여러 건물을 지었고 1861년 작은 팜플렛 "건축 예술에서의 콘크리트 사용"을 출판했는데, 특히 콘크리트에 포함된 쇠막대가 콘크리트의 지지력을 증가시킨다고 썼습니다. 그러나 Coignet의 발견 또한 계속되지 않았습니다. 그의 회사는 파산했다. 따라서 철근 콘크리트 발견의 영예는 또 다른 프랑스인인 Joseph Monnier의 이름과 관련이 있습니다. 두 명의 전문 건축가가 온갖 노력에도 불구하고 철근콘크리트를 건축 현장에 도입하지 못했다는 점에서 묘한 아이러니가 있다. Monier는 Versailles에 있는 Fleur Brothers 원예 회사에서 정원사로 일했습니다. 1861년부터 그는 모래와 시멘트로 정원 욕조를 제조하는 실험을 시작했습니다. 곧 그는 오렌지 나무가 심어진 콘크리트 통을 만들었습니다. 얼마 후, Monnier는 이 욕조의 벽에서 균열을 발견했습니다. 그런 다음 그는 철사 고리로 그것을 강화했습니다. 다리미는 곧 녹슬기 시작하여 욕조 표면에 더러운 갈색 반점과 얼룩이 생겼습니다. 외관을 개선하기 위해 Monier는 시멘트 모르타르로 표면을 칠했습니다. 결과적으로 나온 철-시멘트 욕조는 너무 좋은 것으로 판명되어 Monier는 이러한 방식으로 욕조를 계속 만들겠다는 아이디어를 생각해 냈습니다. 모니에는 실험적으로 행동했을 뿐만 아니라 코이그니에의 작업을 잘 알고 그의 아이디어를 차용했다는 의견도 있다. 그러나 오히려 그는 운이 좋았다. Monier는 철근 콘크리트 창시자로서 공식적인 명성을 얻었을 뿐만 아니라 그의 발명으로 인해 물질적 이점도 얻었습니다. 1867년에 그는 철과 시멘트 모르타르로 만든 휴대용 정원 화분에 대한 첫 번째 특허를 취득했습니다. 이에 만족하지 않은 그는 이 물질을 가지고 새로운 실험을 시작했습니다. 1868년에 Monier는 Maysons-Alfort에 작은 페로시멘트 풀을 건설했고 같은 해에 페로시멘트 탱크와 파이프에 대한 특허를 취득했습니다. 1869년에 그는 철시멘트 슬래브와 칸막이에 대한 특허를 신청하고 작업장 위에 철시멘트 천장을 세웠습니다. 엄밀히 말하면 현대의 관점에서 볼 때 이 모든 발명품은 아직 철근 콘크리트가 아니었습니다.
전문 건축업자가 아닌 Monier는 콘크리트와 철이 서로 어떻게 상호 작용하는지에 대해 매우 막연한 아이디어를 가지고 있었습니다. 예를 들어, 그는 철망을 슬라브 단면의 중앙에 엄격하게 배치하고 구조의 하부에 배치하는 것이 가장 합리적이라고 권장했습니다. 그러나 이것이 XNUMX세기의 가장 탁월하고 널리 사용된 건축 자재 중 하나를 발견한 그의 명성을 결코 훼손하지 않습니다. 실제로 여러 발명가가 Monnier 이전에 철근 콘크리트 제작에 대해 연구했지만 다재다능한 실용화의 장점을 가진 사람은 바로 그 사람입니다. 일단 성공을 거둔 Monier는 미래에 계속해서 발명의 범위를 확장하는 것에 대해 생각했습니다. 1873년 철근콘크리트 교량에 대한 특허를 받았고 1875년 자신의 모델을 전문가 위원회에 제출하여 하중 테스트를 통과했습니다. 같은 해에 발명가는 이 모델을 기반으로 경간 16m, 폭 4m의 육교를 건설했으며, 1878년에는 철근콘크리트 보와 침목에 대한 특허를, 1880년에는 복합특허를 받았다. 이전에 선언된 모든 디자인에 대해 그런 다음 그는 독일과 러시아에서 자신의 발명품을 신청했습니다. 그러나 새로운 소재가 즉시 보편적인 인정을 받았다고 말할 수는 없습니다. 철근 콘크리트의 대규모 사용은 모니에의 철근 콘크리트 구조가 다른 엔지니어들에 의해 개선되고 철근 콘크리트의 기본 교리가 개발되어 놀라운 특성을 드러낸 다음 세기가 되어서야 시작되었습니다. XNUMX세기에는 이를 향한 첫 걸음만 내디뎠습니다. 1879년, 자신의 건설 회사를 갖고 있던 독일 엔지니어 Weiss는 철근 콘크리트에 관심을 갖게 되었고 독일에서 그의 시스템을 사용하기 위해 Monier로부터 특허권을 구입했습니다. 그 후 그는 나머지 특허를 모두 사들였습니다. 신소재가 널리 알려지게 된 것은 와이스 덕분이었다. 1886년 Weiss의 지시에 따라 철근 콘크리트의 특성을 연구하기 위한 과학적 실험이 수행되어 가장 뛰어난 결과를 얻었습니다. 그러나 철근콘크리트는 1887년 Weiss가 모니에가 놓는 단면의 중앙에서 가장 큰 인장하중을 경험한 보나 슬래브의 하부로 철근을 이동시킨 이후에야 비로소 진정으로 독립적이고 새로운 건축자재가 되었다. 부분. 베를린 건설 현장 중 한 곳에서 판재가 생산되는 것을 본 Monnier는 새로운 기술에 대해 항의하면서 "이 디자인의 발명가가 누구인지 말해보십시오. 당신이나 나입니까?" 이에 Weiss는 침착하게 "철을 콘크리트에 연결한 것은 당신이 처음이었기 때문에 나는 이 디자인을 모니에 시스템이라고 부르지만 불행히도 특허를 얻지는 못했지만 철과 콘크리트를 올바르게 배열한 것은 내가 처음이었습니다. 이것을 위해." Weiss의 혁신에 힘입어 철근콘크리트 슬래브의 경간이 5m로 늘어났고, 그 이후로 철근콘크리트 슬래브는 건설에 점점 더 많이 사용되었습니다. 예를 들어 철근 콘크리트는 교량 건설에 진정한 혁명을 일으켰으며 이전에는 극복할 수 없을 것 같았던 많은 어려움을 해결할 수 있었습니다. 이전에는 정확한 치수의 다듬은 돌과 특수 등급의 철이 다리를 건설하는 데 사용되었습니다. 무거운 돌과 금속 요소를 제자리에 두려면 강력한 리프팅 메커니즘과 특수 운송 장치가 필요했습니다. 한편, 철근 콘크리트 구조물의 사용에는 대부분의 구성 요소가 건설 현장에서 채굴할 수 있는 자연에 널리 분포된 모래와 자갈이었기 때문에 큰 자금이 필요하지 않았습니다. 콘크리트로 덮인 철은 녹슬지 않고 훨씬 더 오래 강도를 유지했습니다. 동시에 철근 콘크리트는 높은 내화성을 보였다. 철근콘크리트 구조물은 강한 화재로 순식간에 무너진 반면, 철근콘크리트 구조물은 강한 화재로 4~5시간 버텼다. 철근콘크리트에 대한 큰 관심은 1904년 볼티모어 대화재 이후, 개방형 철구조물을 사용하여 지은 약 300여 채의 대형 건물이 전소되어 무너지는 사건이 발생한 후 생겨났습니다. 그 이후로 모든 하중지지 구조는 철근 콘크리트로만 만들어졌습니다. 철근콘크리트 역시 일반콘크리트에 비해 XNUMX배의 강도를 나타내어 요새화에 널리 사용되었다. 저자: Ryzhov K.V.
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