Легкие металлоконструкции — понятие, сложившееся в строительной индустрии и относящееся в целом ко всем каркасным конструкциям зданий и сооружений из металла. Легкими они называются по сравнению с элементами из бетона, кирпича, камня с сопоставимой несущей способностью. Изначально к ним относились горячекатаные стальные изделия толщиной от 4 мм, которые стали применяться еще в конце XIX века. Современные технологии расширили применение металлов в строительстве, и сейчас можно выделить несколько видов легких металлоконструкций (ЛМК).
Классические легкие металлоконструкции
Для изготовления легких металлоконструкций в традиционном понимании используются различные виды стали, поставляемых металлургическими комбинатами. Как правило, это заготовки, получаемые способом горячей прокатки, листовые и фасонные, с толщиной 4 мм и более. В процессе производства элементов конструкции применяются различные операции металлообработки: резка, гибка, фрезерование, сварка. Для повышения производительности технологии обработки автоматизируются за счет внедрения станков и линий с ЧПУ.
Частично монтаж конструкции производится на заводе. Отдельные элементы каркаса соединяются в узлы, которые доставляются на стройплощадку в уже собранном виде. Это гарантирует качество соединений и сокращает сроки возведения сооружения непосредственно на месте.
Детали соединяются между собой посредством сварки или с помощью болтов повышенной прочности, шпилек, заклепок. Для стационарных металлоконструкций надежнее сварные швы, а с помощью болтовых соединений реализуются сборно-разборные варианты. В процессе производства и сборки на металл наносится защитное антикоррозийное покрытие. В среднем удельная металлоемкость ЛМК составляет от 45 до 100 кг/м2.
Сочетание прочности стали и относительно небольшого веса конструкций делает максимально широким применение ЛМК в строительстве. Из них сооружаются большепролетные здания с расстоянием между несущими колоннами до 24 м, высотой от 8 м и более. В таких постройках размещаются вместительные склады, производственные цеха с мостовыми кранами, сельскохозяйственные комплексы, автопарки. ЛМК незаменимы в строительстве эстакад, путепроводов, ЛЭП. Используются металлические каркасы и при возведении многоэтажного жилья, торговых комплексов и других общественных помещений, объектов благоустройства городской среды — навесов, беседок, оборудования спортивных площадок.
ЛСТК: легкие стальные тонкостенные конструкции
Элементы ЛСТК изготавливаются из оцинкованной стали толщиной 0,7 — 4 мм способом холодной прокатки. Тонкий стальной лист после горячей оцинковки прогоняется через валки, формирующие профиль C-, Z- или Σ-образной формы. Сборка ЛСТК производится с помощью болтов нормальной прочности или саморезов, металлоемкость составляет 23-45 кг/м2, что практически вдвое меньше, чем у традиционных ЛМК.
Прочность тонкостенных конструкций достигается за счет сложного сечения профиля с несколькими ребрами жесткости. Холодная обработка оцинкованных элементов не нарушает антикоррозийной защиты, и дополнительное покрытие в ходе сборки не требуется.
Из ЛСТК строят бескрановые большепролетные здания различного назначения: производственные, складские, коммерческие, жилые. Все большее распространение получает применение ЛСТК в малоэтажном индивидуальном строительстве загородных домов.
Алюминиевые конструкции
Алюминий — один из самых легких конструкционных металлов, и такие его свойства, как малый вес и устойчивость к коррозии, конечно, востребованы в строительстве. Для повышения прочностных характеристик алюминий используется в сплавах с другими металлическими и неметаллическими добавками. Производство алюминиевых профилей, являющиеся основой строительных конструкций, основывается на пластичности и относительно низкой температуре плавления этого металла. Профили изготавливаются методом экструзии — продавливанием расплава под прессом через формообразующие матрицы. Готовые профили анодируются или покрываются лакокрасочными материалами.
Алюминиевые металлоконструкции примерно в три раза легче стальных, но при этом их сравнительная прочность раза в два меньше. Предпочтение алюминиевым сплавам отдаётся в случаях, когда на первый план выступают потребности в лёгкости, антикоррозийной стойкости и эстетичности конструкций. Они применяются для сооружения каркасов легких зданий, светопрозрачных фасадных и потолочных систем, элементов отделки и ограждений. Алюминиевые фермы для каркасов собираются с помощью сварки или болтовых соединений.
Монтаж быстровозводимых сооружений из металлоконструкций: технология и преимущества
Строительство на основе металлических каркасов происходит в несколько этапов:
- Проектирование с учетом локальных условий и грунтовых характеристик. Проект может разрабатываться полностью индивидуального или выбираться из типовых вариантов с адаптацией под местную специфику.
- Изготовление металлоконструкций или подбор комплекта стандартизованных типовых элементов;
- Узловая сборка на заводе;
- Подготовка стройплощадки и обустройство фундамента;
- Доставка собранных фрагментов к месту возведения;
- Монтаж конструкции: вначале обычно воздвигаются вертикальные несущие колонны, затем горизонтальные фермы. На установленном каркасе укладываются перекрытия и производится облицовка стен и кровли.
Такой способ имеет ряд преимуществ по сравнению со строительством из кирпича и железобетона:
- Легкость конструкций позволяет возводить здания с большим внутренним объемом без промежуточных рядов колонн, поддерживающих перекрытия;
- Уменьшается площадь, занимаемая несущими элементами, что высвобождает полезную площадь помещений;
- Упрощается доставка стройматериалов на площадку благодаря компактности и малому весу;
- Фундамент для легких металлоконструкций требуется менее мощный и глубокий, то есть менее материалоемкий;
- Благодаря узловой заводской сборке повышается надежность соединений и сокращается время монтажа под ключ;
- Сборка легких металлоконструкций проста и не требует применения тяжелой спецтехники;
- Металл обладает высокими прочностными характеристиками и эксплуатационной надежностью, что обуславливает долговечность ЛМК, срок службы которых может превышать 100 лет;
- Облегчен ремонт поврежденных и изношенных элементов, которые можно демонтировать и заменить, не прекращая использования сооружения;
- Возможны разнообразные конструктивные решения под сложные технологические задачи;
- Разработано множество типовых деталей и целых проектов, использование которых значительно снижает сроки и стоимость монтажа.
В целом, применение ЛМК характеризуется значительной экономией ресурсов при изготовлении, транспортировке и монтаже, минимальными сроками ввода объектов в действие и универсальностью технологии, используемой для нужд различных отраслей промышленности и гражданского строительства.
