7. Строительные материалы в конструкциях зданий и сооружений

К конструкционным относятся такие материалы, которые имеют высокие прочностные характеристики, коэффициент размягчения, модуль упругости, технологичность в работе. К таким материалам относят металлы (сталь, чугун, алюминий), бетон и железобетон, древесину, конструкционные пластмассы и ещё некоторые композиции.

Металлические конструкции из стали применяют во всех видах зданий и инженерных сооружений, особенно при больших пролётах, большой высоте, нагрузках, при условии выполнения антикоррозионных требований.

7.1 Алюминиевые изделия

Имеют ограниченное применение в несущих конструкциях из-за недостаточной устойчивости под нагрузкой в связи с меньшим модулем упругости, существенным снижением прочности при повышенной температуре (уже выше 100ºС) и высоким тепловым расширением. Но зато они обладают большей коррозионной стойкостью, особенно модифицированные магнием и марганцем, холодостойки, не дают искры при ударе. Из этого металла производят панели наружных стен и покрытий, подвесные потолки, сборно-разборные и листовые конструкции. Используют алюминиевые изделия в большепролётных покрытиях только при строительстве цехов с агрессивной средой. В этом случае увеличивают размеры сечений конструктивных элементов, чтобы обеспечить необходимую жёсткость и устойчивость конструкций. Эти качества улучшаются при создании пространственных, в том числе стержневых висячих конструкций, гнутых элементов и гофрированных листов, выполняющих одновременно с ограждающими и силовые функции. Обладая высокими пластическими свойствами, алюминиевые заготовки легко штампуются, поддаются гофрированию, прессованию, используются в различных листовых и панельно-каркасных конструкциях. Стеновые и кровельные панели состоят из двух тонких гладких или профилированных листов, между которыми приклеивается утеплитель эпоксидным или каучуковым клеем. Толщина листов обшивки – 1-2,5 мм. Особенно эффективны ограждения производственных зданий из гладких преднапряженных алюминиевых листов с утеплителем из вспененного пенополиуретана и даже вспененного состава на основе битума. Сборно-разборные алюминиевые конструкции применяют для строительства производственных, жилых и общественных зданий в труднодоступных районах (рис.13). Масса зданий уменьшается в 20 раз, срок строительства – в 4 раза.

Рис. 13 – Направляющие профили

Изготавливают из алюминиевых сплавов ёмкости и резервуары для хранения агрессивных веществ: нефтепродуктов, кислот, сжиженных газов и др. Для транспортировки этих продуктов делают трубы напорные и безнапорные диаметром от 50 до 200 мм. При прокладке трубопровода в грунте его защищают от коррозии битумно-резиновой или полимерной мастикой.

Соединяют элементы алюминиевых конструкций аргонодуговой или электроконтактной сваркой, а также холодной клёпкой; на оцинкованных и кадмированных болтах, винтах, прокладках и на клею в болтовых соединениях, замках и защёлках.

7.2 Для стальных конструкций

Используют весь сортамент стали: листовую, профильную, трубы, профили разного назначения (оконные, дверные переплёты, крановые рельсы, оцинкованный профильный настил, стальные канаты, высокопрочная проволока для предварительно напряжённых конструкций и др.).

В зависимости от назначения и условий эксплуатации металлоконструкций применяют различные группы сталей, учитывающие их хладостойкость и коррозионную стойкость.

Рис. 14 – Строительство цеха из металлоконструкций

Основными конструктивными формами и назначением стальных конструкций являются: промышленные здания, каркасы и большепролётные покрытия общественных зданий, мосты и эстакады, башни и мачты, витражи, оконные и дверные заполнения. Рис. 14,15,16.

Рис. 15 – Виды металлических конструкций

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

Рис. 16 – Эйфелева башня из металлоконструкций