Металлические конструкции

Металлические конструкции из черных и цветных металлов применяются во всех видах зданий и инженерных сооружений, особенно при больших пролетах, высоте и нагрузках. Широкое применение металлоконструкций в строительстве обусловливается их высокой прочностью, надежностью, индустриальностью, скоростью монтажа, легкостью по сравнению с несущими конструкциями из железобетона, камня и древесины; особенно при использовании металлоконструкций из низколегированных и высокопрочных сталей и сплавов; при применении тонкостенных прокатных и гнутых профилей, пространственных, предварительно напряженных, висячих, трубчатых и других современных конструктивных форм и систем; при наличии антикоррозионной защиты.

Алюминиевые сплавы, несмотря на меньшую в 2,7 — 2,9 раза плотность по сравнению с чугуном и сталью и возможность соответствующего облегчения металлоконструкций, имеют ограниченное применение в несущих конструкциях из-за их недостаточной устойчивости под нагрузкой в связи с меньшим в три раза модулем упругости, существенным снижением прочности при повышенной температуре (выше 150°С) и в связи с высоким тепловым расширением.

Основным видом соединений металлоконструкций является сварка. Однако она сопровождается структурными химическими изменениями металла в зоне соединения свариваемых элементов, возникновением остаточных напряжений деформаций, способных вызвать трещинообразование и хрупкое разрушение сварного шва. Для предотвращения нежелательных последствий сварки соединяемых элементов используют спокойные или полуспокойные стали и соответствующие электроды; регулируют скорость охлаждения шва теплоизолирующей толщей шлака, флюса; крепят детали на болтах или клепают.

Во влажной атмосфере, особенно загрязненной агрессивными газами, сталь подвержена коррозии. Хорошо сопротивляется коррозии чугун. Алюминиевые сплавы обладают значительно большей коррозионной стойкостью, однако при неблагоприятных условиях они также склонны к коррозии. Не стойки они в морской воде, щелочах при контакте с влажной древесиной, со строительными растворами и бетонами. Примеси магния и марганца повышают коррозионную стойкость алюминия.

Основными конструктивными формами и назначением стальных конструкций являются промышленные здания, каркасы и большепролетные покрытия общественных зданий, мосты и эстакады, башни и мачты, витражи, оконные и дверные заполнения, подвесные потолки, а также профили разного назначения — оконные, дверные и фонарные переплеты, крановые рельсы, оцинкованный профильный настил, стальные канаты и высокопрочная проволока для висячих и вантовых покрытий, мостов, мачт, предварительно напряженных конструкций покрытий, труб, резервуаров и др.

В заводских условиях изготовляют фрагменты колонн, подкрановых и мостовых балок, ферм, прогонов, арок, цилиндрических и шатровых покрытий, других конструкций, которые затем укрупняются в блоки и монтируются на строительной площадке.

Технологичными и индустриальными являются стеновые и кровельные панели системы «Венталл» с утеплителем из минеральной ваты, которые применяются как ограждающие конструкции и в качестве перегородок. Толщина панелей варьируется в пределах 50 — 250 мм, максимальная длина — 13 м. К несущим конструкциям они крепятся с помощью самонарезающих винтов и крепежных элементов (кляммеров) и комплектуются нащель-никами, коньковыми элементами, водосливными системами и др. В качестве облицовки панелей используется оцинкованная крашеная сталь толщиной 0,55 — 0,70 мм.

Строительство на основе легких металлических конструкций — одно из эффективных направлений. Снижение металлоемкости зданий достигается за счет конструктивных форм, профилей (трубчатых, тонкостенных, гнутых, перфорированных и гофрированных), тонколистового проката, профилированного настила. Возможно строительство из легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК). Их основными элементами являются тонкое стальные оцинкованные профили («Талдом-Профиль», Lindab и т.д.), утеплитель (минераловатные плиты или пенопласты) и гипсокар-тонные, гипсоволокнистые или цементно-стружечные плиты.

Способность низколегированных сталей образовывать плотные защитные пленки ржавчины привела к созданию так называемых картенов. Их применяют для конструкций промышленных зданий, мостов, опор и других конструкций, эксплуатирующихся в атмосферных условиях. Картены не требуют покраски и не подвержены коррозии на протяжении всего срока службы конструкций. Защитные свойства пленки усиливаются при периодическом увлажнении и высушивании.

Кровельные металлические материалы Металлические материалы Твердые металлокерамические сплавы и керметы