Здания из легких металлических конструкций

Начало применения в строительстве стальных конструкций относится к 1880-м годам. В то время были окончательно разработаны и освоены промышленные способы производства литого железа (стали). К концу ХIХ века и в России, и за рубежом был возведен целый ряд зданий и инженерных сооружений, основные конструкции которых были выполнены из стали. Многие из них, например знаменитое здание Нижегородской ярмарки, Бруклинский мост в Нью-Йорке, Эйфелева башня, существуют и поныне, причем имеют не только чисто утилитарное значение, но и признаны шедеврами мировой архитектуры. В начале ХХ века в Кёнигсберге был построен один из первых стальных ангаров с пролетом длиной 20,8 м, а уже в середине века стали сооружать типовые металлические ангары с пролетом 36...45 м.

За годы, прошедшие с тех пор, изменились строительные технологии, но металл, несмотря на широкое использование железобетона, кирпича и других материалов, по-прежнему продолжает играть в строительстве значительную роль. В настоящее время получили распространение легкие металлические конструкции (ЛМК), используемые в несущих каркасах ангаров, жилых и общественных зданий, производственных зданий для различных отраслей промышленности, спортивных и зрелищных сооружений, выставочных павильонов и т. д.

Основные типы зданий из ЛМК – арочные, шатровые и здания с вертикальными стенами. Здания арочного типа используются, как правило, под небольшие складские или производственные помещения, при этом размещаемые в них производства должны иметь неагрессивную или слабоагрессивную среду. Благодаря относительно небольшому расходу металла арочные ангары самые дешевые. Их каркасы выполнены из арок с решетчатой структурой, соединяемых болтами, а сами арки установлены на фундамент и приварены к закладным элементам. При такой конструкции воротные, дверные и оконные проемы предпочтительнее располагать в торцовых частях здания.

В зданиях шатрового типа арки каркаса изготавливают из прокатных балок. Полезный объем помещений при этом можно увеличить за счет использования более устойчивых несущих конструкций арок.
Здания с вертикальными стенами универсальны в эксплуатации. Их каркас представляет собой плоские стальные рамы, установленные на железобетонный фундамент и раскрепленные между собой распорками и металлическими или деревянными антисептированными прогонами. Необходимые проемы могут быть выполнены с любой стороны здания.

Здания такого типа удобны для размещения административно-бытовых помещений, которые можно предусмотреть как внутри основной конструкции, так и в пристройке. При необходимости помещения оснащают подъемно-транспортными средствами, балками междуэтажных перекрытий, прочим необходимым оборудованием.

Все типы зданий изготавливают как в неутепленном варианте, так и в утепленном. В первом случае обшивка стен и кровли здания выполнена из стального оцинкованного профилированного листа либо оцинкованного профилированного листа с цветным покрытием в один слой. Окраска определяется по выбору заказчика и исходя из стандарта цветов RAL. Для здания в утепленном варианте обшивка стен и кровли изготавливается двойной. В качестве утеплителя используют пенопласт, пеноизол, минераловатные плиты (минераловатный утеплитель URSA в целях изоляции от влаги поставляется в герметичной полиэтиленовой оболочке). Также возможен вариант утепления готовыми сэндвич-панелями.

Здания из ЛМК комплектуют доборными элементами (отливами, угловыми и коньковыми элементами), витражами с одинарным или двойным остеклением, воротами, необходимой подъемно-транспортной техникой – кран-балками, тельферами, мостовыми кранами.

Сооружения этого типа имеют ряд неоспоримых преимуществ: они надежны в эксплуатации, у них небольшая масса и разнообразие конструктивных форм, их можно быстро смонтировать-демонтировать в любой сезон. Изготовление конструктивных элементов для них в заводских условиях наименее трудоемко. Стоимость этих зданий невысокая по сравнению со стоимостью аналогичных сооружений из кирпича и железобетона. Правда, есть у этих конструкций и недостатки, основным из которых является подверженность коррозии, поэтому для увеличения срока эксплуатации зданий из ЛМК часто используют специальные покрытия или красители.

Основные несущие компоненты зданий из ЛМК представляют собой стальные прокатные элементы различного профиля, изготавливаемые металлургической промышленностью по определенному сортаменту. В качестве исходных материалов используются трубчатые и гнутые профили, из которых производят следующие конструктивные элементы: балки, фермы, колонны, стойки, а также листовую прокатную сталь.

Для образования отдельных конструктивных элементов, блоков и целых металлоконструкций применяют болтовые и сварные соединения. Болтовые соединения применяют главным образом при монтаже для объединения отдельных блоков в одно целое. Кроме обычных болтовых используются также соединения с помощью высокопрочных болтов фрикционного типа с большой несущей способностью. Сварные конструкции имеют ряд преимуществ: при их применении экономия металла в результате более полного использования сечения и меньшего веса соединительных элементов достигает 25%, а надежность сварных швов выше, чем болтовых соединений.

Небольшой вес зданий из ЛМК существенно облегчает и удешевляет и такой непростой процесс, как строительство фундамента под них. Чаще всего фундамент изготавливается монолитным столбчатым, в виде монолитной железобетонной ленты или буронабивных свай. Под стены здания могут быть выполнены цоколь и отмостка.