В последнее время широко распространилось в строительстве направление «здания из легких металлоконструкций». Благодаря современным технологиям эти оригинальные сборно-разборные сооружения практически не имеют соперников с точки зрения надежности и простоты монтажа. А главными их достоинствами остаются невысокая стоимость и быстрая окупаемость.
"
"
В США после Второй мировой войны здания из легких металлоконструкций оказались наиболее экономически оправданным вариантом при строительстве промышленных объектов. В России их начали возводить в начале 60-х гг. Использование современных технологий и высококачественных материалов способствует значительному расширению области их применения: складские помещения, производственные цеха, торговые и выставочные комплексы, административно-бытовые, спортивные сооружения, ангары всевозможного назначения, гаражи и многое другое. При этом экологически безвредные и пожаро-стойкие материалы позволяют строить объекты любого назначения в различных климатических условиях в соответствии с самыми высокими требованиями надежности, безопасности и долговечности. Итак, по сравнению с аналогичными зданиями из кирпича и железобетона строения из легких металлоконструкций обладают рядом бесспорных преимуществ: невысокая стоимость и быстрая окупаемость, сжатые сроки монтажа независимо от сезона, а также возможность быстрого демонтажа сооружения и оперативного возведения на другой территории. В зависимости от конструктивных особенностей строительных объектов металлоконструкции имеют различное исполнение. Например, форма зданий может быть не только типовой (то есть прямоугольной), но и арочной, а также многоярусной. Попробуем разобраться, что представляет собой строение из легких металлоконструкций при ближайшем рассмотрении.
Любое сооружение начинается с фундамента. При возведении объекта из легких металлоконструкций, как правило, выбирают один из трех возможных вариантов: столбчатый, свайный или ленточный железобетонный фундамент. Это зависит от типа строения и ряда объективных условий. Скажем, столбчатые фундаменты применяют при достаточной несущей способности оснований. Их конструкция представляет собой монолитные железобетонные подошву и подколонник, заглубленные ниже отметки сезонного промерзания грунта. Крепление колонн к фундаменту осуществляют с помощью анкеров или закладных деталей. Если же грунт имеет незначительную несущую способность, оптимальным вариантом будет свайный фундамент: конструкция, посредством которой нагрузки от опорных частей металлокаркаса сооружения передаются на грунты, расположенные ниже заострений свай. Крепление колонн также анкерное. Наконец, ленточные незаглубленные фундаменты используют в небольших строениях, а также при относительно слабых грунтах. При этом монолитные железобетонные ленты заглубляют на небольшую глубину и устанавливают на массивную щебеночную подготовку. Арматурный каркас таких фундаментов достаточно прочен.
Каркас объектов из легких металлоконструкций представляет собой плоские металлические рамы, установленные на железобетонный фундамент и расположенные в параллельных плоскостях. Между собой они объединены металлическими распорками, а также прогонами и второстепенными балками межэтажных перекрытий. Деревянные или металлические прогоны служат для крепления к металлокаркасу стеновых или кровельных конструкций, а также для восприятия передаваемых ими ветровых и снеговых нагрузок. Шаг расстановки рам обычно составляет 3, 4, 6 или 9 м. Этажность здания определена количеством пролетов, ярусов рам. Так, пролеты одноэтажных объектов достигают 50 м (при высоте строения до 15 м), а пролеты сооружений в несколько этажей — 9 м (высота этажа — до 6 м). Каркасы зданий из легких металлоконструкций различаются с точки зрения типа их соединений, которые могут быть сварными либо болтовыми. Тот и другой имеют свои достоинства. Сварные используют при изготовлении конструкций на заводе. Легкие сварные конструкции незаменимы в тех случаях, когда свои условия диктуют нестандартный промышленный дизайн объекта и чрезмерные затраты на доставку строительных материалов в труднодоступные районы. Изготовленные из них здания и строения имеют высокую степень заводской готовности и низкую металлоемкость.
Болтовые монтажные соединения позволяют собирать каркас сооружения непосредственно на строительной площадке с минимальными трудозатратами. Их неоспоримые преимущества — быстрота и точность сборки.
Межэтажные перекрытия объектов из легких металлоконструкций, как правило, выполняют по второстепенным балкам перекрытия и изготавливают из ребристых и пустотных железобетонных плит, монолитных железобетонных плит по несъемной опалубке из стального оцинкованного профилированного листа и так далее. Выбор того или иного материала зависит от назначения и степени капитальности здания.
Далее логично перейти к стенам. В данном случае их уместнее назвать ограждающими конструкциями строения. Здесь также возможны варианты: поэлементная (полистовая) сборка или сэндвич-панели. Первый вариант предполагает последовательную установку следующих элементов: внутренняя ограждающая конструкция (обычно это оцинкованная профилированная тонколистовая сталь с цветным полимерным покрытием), утеплитель, наружная ограждающая конструкция. Впрочем, без использования утеплителя удастся существенно снизить ее общую стоимость. В качестве утеплителя, как правило, применяют минераловатную плиту, пенополистирол, пенопласт, пеноизол и прочие материалы с низкой теплопроводностью. Полистовая сборка обходится дешевле сэндвич-панелей, не требует высокой точности сборки металлокаркаса, однако весьма трудоемка при монтаже, а это весьма существенный недостаток. Сэндвич-панели производят на заводе, крепят их непосредственно к прогонам с помощью самонарезающих болтов. При этом принципиально важны точность изготовления металлокаркаса и правильность разрезки панелей перед их монтажом. Панели крепят к каркасу, образуя стену с проемами для окон и дверей. Внутренняя отделка помещений зависит от их назначения. Окна делают на основе деревянных, металлических и металлопластиковых переплетов. Ворота и двери выполняют из любого материала. Размеры, материал, расположение окон и дверей определяют индивидуально. Надо сказать, что кровля строения также может иметь проемы, включающие вентиляционные, технические выходы, световые фонари, глухие светопрозрачные вставки, а также элементы снегозадержания и ограждений. При необходимости на объект проводят соответствующие коммуникации: отопление, освещение, электроснабжение, канализацию. Использование современных инженерных систем и применение высоко-качественных материалов при внешней и внутренней отделке сооружений позволяет строить здания, отвечающие повышенным требованиям, предъявляемым к функциональности, комфортности и эстетике.
Мы уже говорили о том, что строения из легких металлоконструкций могут иметь разную форму, отвечающую тем или иным требованиям эксплуатации. Вот несколько возможных вариантов: ангары арочного или шатрового типов, здание с вертикальными стенами или полигонального типа. Ангары арочного типа традиционно используют в качестве помещений для складов (хотя там вполне удастся разместить и небольшое производство). Основообразующим элементом является арка, вписанная в полуокружность. Ее пролет составляет от 8 до 24 м, при этом шаг равен от 3 до 4 м. Арки устанавливают на незаглубленный ленточный фундамент и скрепляют между собой системой крестовых и продольных связей. Арка каркаса ангара шатрового типа имеет несколько иную конструкцию, соответственно, иной будет и форма свода здания. Обычно арку каркаса выполняют из прокатных балок, состыкованных на фланцах при монтаже. Пролет ангара от 8 до 24 м при высоте от 4 до 12 м. Преимуществом шатровых ангаров является расширенный полезный объем, который увеличивается за счет использования более компактных и устойчивых несущих конструкций арок. Наиболее универсальные в эксплуатации, пожалуй, объекты с вертикальными стенами. В отличие от арочных сооружений они более капитальны, практически не имеют ограничений по ширине, высоте и длине. Основообразующим элементом таких строений служат одно- или многопролетные, одно- или многоярусные рамы каркаса, устанавливаемые с шагом от 3 до 9 м на железобетонные монолитные фундаменты. Размер пролета одноэтажного здания может достигать 40 м (в сооружении в несколько этажей — 9 м). Стены и кровлю выполняют в виде полистовой сборки либо с применением сэндвич-панелей. Изготовление проемов в стеновых конструкциях не вызывает каких-либо проблем. Наконец, объекты полигонального типа используют для перекрытия больших пролетов, достигающих 50 м при высоте до 15 м. По форме они напоминают строения шатрового типа, отличия заключаются лишь в конструкциях формообразующих арок каркаса (в данном случае это вписанные в эллипс плоские решетчатые фермы или балки двутаврового сечения, имеющие фланцевые монтажные стыки на высокопрочных болтах), а также в применяемых ограждающих конструкциях. Устраивать проемы предпочтительнее в торцевых частях здания.
Технология возведения сооружений из легких металлоконструкций переживает в данный момент бурное развитие, что вполне оправданно. Легкость и высокая скорость монтажа, относительная дешевизна конструкции и минимальные трудозатраты при строительстве как нельзя лучше соответствуют современным тенденциям в производстве и сфере услуг.
Яженских Л. В.
Ведущий специалист
по вопросам изготовления металлоконструкций
ООО «Сталепромышленная компания – Тюмень»
