В современном промышленном и коммерческом строительстве широко используются металлоконструкции. С их помощью сооружаются различные здания – павильоны, склады, крупные торговые центры, цеха и т. д. Применение конструкций из стали постоянно расширяется, а технологии их возведения непрерывно совершенствуются.
Металлические конструкции во многих зданиях выполняют опорные функции. В этом направлении они показывают большую эффективность и лучшие эксплуатационные свойства, чем железобетон или кирпичная кладка. Применяемые металлоконструкции можно разделить на такие типы:
- Стационарные;
- Сборно-разборные;
- Трансформируемые.
У сооружений, выполненных с активным использованием металлоконструкций, выделяют такие достоинства:
- Экономичность и технологичность;
- Возможность применения высокоэффективных современных стройматериалов для создания кровли и стен;
- Минимальные сроки проектирования, производство металлоконструкций москва и монтажа;
- Возможность ведения монтажных работ практически при любой погоде;
- Высокая прочность;
- Долговечность при своевременном нанесении защитных растворов;
- Возможность транспортировки на значительные расстояния;
- Простота эксплуатации;
- Широкие возможности по созданию зданий с большими пролетами или нетипичной конструкцией;
- Возможность демонтажа и дальнейшего применения на другом объекте.
Разновидности металлоконструкций
Благодаря своей высокой эффективности стальные конструкционные изделия используются в таких областях:
- Каркасы торговых и промышленных зданий, особенно строений с высокой нагрузкой;
- Каркасы зданий общественного сооружения, конструкция которых требует широких пролетов, стадионов и других спортивных объектов;
- Элементы транспортной инфраструктуры, опоры мостов;
- Каркасы высотных зданий и небоскребов;
- Стальные сооружения большой высоты, такие как башни, опоры ЛЭП и мачты;
- Конструкции для хранения и транспортировки жидких веществ, в первую очередь воды, нефтепродуктов и химикатов;
- Вентиляционные системы и воздуховоды;
- Конструкции для обслуживания и наблюдения;
- Краны и аналогичные конструкции, подъемно-транспортного назначения;
- Элементы речной и портовой инфраструктуры, а также морские платформы для добычи нефти и газа;
- Конструкции специального назначения – реакторы, военные строения.
Выделяют такие элементы металлоконструкций:
- Колонны. Представляют собой вертикальные линейные элементы со значительной высотой, намного превышающей два остальных размера. Предназначение – восприятие вертикальных нагрузок, горизонтальные нагрузки выдерживает гораздо хуже. Производятся из колонных двутавров, при небольших нагрузках используются уголки. По конструкции выделяют решетчатые и сплошные, а также постоянного и переменного сечения.
- Фермы. Являются решетчатыми несущими конструкциями, которыми перекрываются пролеты. Для изготовления используются в основном горячекатаные уголки. Они могут быть одиночными или парными.
- Балки. Предназначаются для восприятия изгибающих нагрузок, производятся из двутавров. Для этой цели могут использоваться различные двутавры, в зависимости от нагрузки. При значительных нагрузках применяются широкополочные горячекатаные изделия, при небольших – сварные, которые изготавливаются из листового проката.
- Прогоны. Аналогичны балкам, разница в том, что изготавливаются из швеллеров. По прочностным качествам несколько уступают балкам.
- Подкрановые пути. Производятся из специальных двутавров, способны выдержать серьезные нагрузки.
- Ригели. Горизонтальный инструмент конструкции, предназначенный для соединения стоек, опор и стропил. Выполняется из прокатанных и гнутых швеллеров.
Как можно заметить, наибольшей популярностью пользуются двутавры. Это связано с тем, что изделия такого сечения имеют наибольшую прочность при одинаковой массе и длине.
Металлургическая промышленность выпускает различные варианты двутавров: обычный широкополочный, с параллельными внутренними гранями полок, колонный, мостовой, специальный и т. д. Сварные двутавровые балки выступают дешевым заменителем горячекатаных, и могут использоваться в элементах конструкций, на которые оказывается невысокое усилие.
Проектирование и изготовление металлоконструкций
Проектирование является важным этапом производства стальных конструкций. Проект составляется в соответствии со строительными нормами и потребностями клиента. Для наглядности создаются изображения готового здания, для крупных проектов разрабатываются макеты. Проектная документация проверяется надзорными органами на соответствие ГОСТам и СНиПам. Это обеспечивает прочность и безопасность конструкций.
Проектные работы можно разделить на такие этапы:
- Разработка исходного задания;
- Предварительный расчет параметров здания;
- Проектирование конструкций;
- Консультации с заказчиком;
- Проектирование коммуникаций и инженерных сетей;
- Согласование с инвестором и надзорными органами.
Производство крупных металлоконструкций является трудоемким процессом, который состоит из ряда этапов. Первым является выбор металлопродукции, которая подходит под требуемую нагрузку и габаритам. Далее выполняется обработка отобранных заготовок, из которых получают элементы конструкции, соединяемых впоследствии.
Для формирования соединения в металлоконструкциях применяются такие технологические процессы:
- Сварка. Наиболее распространенный метод по причине наибольшей эффективности и высокой прочности. При этом получение соединения отличается высокой дешевизной и простотой. (можно ли обойтись без сварки при производстве металлоконструкций?)
- Пайка. Различие в том, что соединение металлических элементов производится при помощи дополнительного наплавляемого металла, который обладает меньшей температурой плавления, чем элементы металлоконструкции.
- Клепка. Неразъемное соединение, получается при помощи металлических заклепок. Такое соединение имеет большую сложность и более дорогое, чем сварка, поэтому используется в редких случаях.
- Резьбовые соединения. Выполняются болтами, винтами, шпильками и другими изделиями с резьбой. Имеют ряд достоинств, в том числе возможность разборки и получения соединения в сложных местах, где произвести сварку проблематично или невозможно. Также резьбовыми элементами соединяют металлоконструкции с фундаментом.
Стоимость изготовления металлоконструкций за тонну зависит от их типа и общего размера здания. Заказы в большом объеме обходятся дешевле. Наиболее крупные конструкции, массой более 100 т, обходятся в 25 тыс. р/тонна, а минимальные – 40 тыс. р/тонна, без учета стоимости металла, только работа. Вместе с металлом их цена возрастает до 55 — 75 тыс. р/тонна.
Нормы расхода при изготовлении металлоконструкций указаны в ВПНРМ510-88. Согласно этому документу, на 1 т конструкций требуется 1, 027 – 1,06 т стали. Наибольший расход при изготовлении фасонных частей трубопроводов из листовой стали, наименьший – на эстакады. Также в этом документе указаны расхода материалов на автоматическую, ручную сварку и газовую резку.