Легкие металлоконструкции

Во второй половине ХХ века широкое применение в строительстве получили здания из легких металлоконструкций. В послевоенной Америке строительство промышленных зданий из легких металлоконструкций оказались экономически выгодным. В СССР подобное строительство ведется с начала 60-х годов. Главное их достоинство – в невысокой стоимости и, как следствие, быстрой окупаемости. Благодаря современным технологиям, у этих сборно-разборных сооружений, надежных и простых в монтаже, практически нет соперников. Их использование вместе с высококачественными материалами позволило расширить область их применения: производственные цеха и складские помещения, ангары широкого применения и гаражи, выставочные и торговые центры, административно-бытовые и спортивные сооружения, и многое другое. К тому же, пожароустойчивые и экологически чистые материалы позволяют строить объекты любого назначения во всех климатических условиях, в соответствии с самыми высокими требованиями долговечности и безопасности. В сравнении с конструкциями из железобетона и кирпича, строения из металлоконструкций имеют ряд значительных преимуществ:

невысокая стоимость,
быстрота монтажа в любой сезон,
возможность демонтажа с оперативной сборкой в другом месте.

• Металлоконструкции в строительстве

Стальной прокат в строительной индустрии используют, кроме технологии с использованием лёгких металлоконструкций зданий, в качестве каркаса мостов, кровли и арматуры для железобетона, а также различные крепёжные элементы. С ростом использования металла в строительстве, растет значение вопросов экономии металла и снижения трудоемкости изготовления. Как и защиты от коррозии. Перерасход металла связан с ошибками в раскрое металлопроката, заменой листов и профилей на большие, по сравнению с проектной, толщины и сечения, на основании «наличия на складе», использовании стали высокой прочности без перерасчета прочностных характеристик конструкции. Экономию материала в металлоконструкциях можно получить следующими путями:

- использование низколегированных и высокопрочных сталей;
- применение более дешёвых профилей;
- внедрение в строительный процесс современных систем (предварительно напряженные, висячие и т.д.);
- проектные расчеты при помощи ЭВМ для оптимизации конструктивных решений.

• Виды металлоконструкций

Производственные сооружения бывают как однопролетные, так и разновысотные многопролетные, в том числе с рабочими вставками из нескольких этажей. Их периметры могут быть от нескольких десятков метров до более километра. Зачастую производственные помещения оборудованы конвейерами или кран-балками. При их отсутствии используют погрузчики. Ещё недавно стальные каркасы применяли при пролетах от 24 м, высоте конструкции свыше 18 м и кране, грузоподъемностью более 50 т. Отмена этих ограничений привела к широкому применению металлоконструкций для строительства складов, навесов, укрытий и ремонтных мастерских для сельхозтехники с пролетами до18 метров.

Большепролетные сооружения (150 м и более) – это, как правило, спортивные комплексы, выставочные центры, крытые рынки и производственные конструкции (ангары, сборочные цеха и пр.). В качестве перекрытии таких сооружений используют, как правило, стальные металлоконструкции. Конструктивно большепролетные формы очень разнообразны.

Они бывают:

- балочные;
- рамные;
- арочные;
- купольные;
- висячие;
- комбинированные (плоские и пространственные).

• Преимущества и недостатки металлоконструкций из стали

Еще одна характеристика несущей конструкции - непроницаемость для жидкости и газа. Высокая плотность металла обеспечивает ему высокое значение данного показателя. Плотное соединение стальных элементов с помощью сварки – необходимое условие производства газгольдеров, резервуаров, различных сосудов и трубопроводов. Главные преимущества стальных конструкций – надежность, сравнительная легкость, непроницаемость, а также простота технического переоснащения и ремонта.

Надежными металлоконструкции из стали принято считать благодаря близости характеристик стали нашему понятию идеального упругого и упругопластического изотропного материала. Для этого материала сформулированы основные положения сопромата, строительной механики и теории упругости. У стали мелкозернистая однородная структура, обладающая одинаковыми свойствами во всех направлениях. Напряжения в значительном диапазоне связаны с деформацией линейной зависимостью. При определённом значении напряжения реализуется идеальная пластичность в виде площадки текучести. Так как это соответствует гипотезам, взятым за основу при теоретической разработке расчета, он в полной мере соответствует реальной работе стальных конструкций. На сегодняшний день самая легкая несущая конструкция – металлическая. Этот показатель рассчитывается как отношение плотности материала к его прочности.

Индустриальность, то есть изготовление металлоконструкций в производственных условиях, а сборка – с использованием техники, практически исключающей тяжелый ручной труд. Эту технологию идеально дополняет все для монолитного строительства.

Важным показателем является ремонтопригодность, включающая в себя реконструкцию. Для стальных металлоконструкций эти задачи решаются просто – сваркой.

Сохраняемость металлического фонда обеспечивается путем переплавки изношенных металлоконструкций для повторного использования.

К основным недостаткам стальных металлоконструкций можно отнести сравнительно низкие коррозионную и огнестойкость . Сталь нуждается в антикоррозионной защите, а при температуре около 600°С, стальные конструкции теряют несущую способность. Грамотные проектирование и эксплуатация минимизирует их, но повышают эксплуатационные затраты. Коррозионная стойкость повышается путем легирования, антикоррозионной обработкой (лаком, краской) или за счет рациональной конструктивной формы. Огнестойкость стальных конструкций повышается путем устранения возможности прямого контакта конструкций с открытым огнем, для чего используют подвесные потолки и огнестойкие покрытия. Все эти мероприятия значительно повышают предел огнестойкости.