Металлоконструкции: вопросы-ответы

1. Если у меня уже есть готовый проект, сможет ли ваша фирма производить работы согласно ему?

Конечно. Если вы пришлёте копию документа, то мы проведём анализ и ознакомим вас с рекомендациями наших специалистов по сооружению каркаса, согласно вашему проекту.

2. Если здание планируют строить из легких металлоконструкций, то какой вид фундамента рекомендуют использовать в этом случае?

Существует три основных типа фундамента для возведения зданий из легких металлоконструкций: ленточный, свайный, стоечный. Первый используется, если несущая способность грунта минимальна. В этом случае создается щебёночная подушка, а железобетонные ленты углубляются в зависимости от свойств грунта. Второй тип применяется также при слабой несущей способности, в то время как стоечный, наоборот, при высоких показателях. Здесь уже используется фундамент из монолитных железобетонных подошв или по типу подколонника.

3. Чем обусловлена популярность применения именно лёгких металлоконструкций в строительстве?

Это значительно экономит средства и время. Во-первых, металлоконструкции очень просты в обращении. Вы сэкономите на обработке стройматериала и транспортировке. Во-вторых, они быстровозводимы и также легко разбираются и перемещаются в другое место. Наша компания может предложить готовые проекты, что позволит сократить расходы на составление проектной документации и ускорить строительство.

4. Какие строительные металлоконструкции являются наиболее распространёнными?

Чаще всего пользуются спросом:

• всевозможные ограждающие сооружения (ворота, панели);
• конструкции обслуживающего характера (лестницы, ограждения);
• опорные конструкции, такие как мачты ЛЭП;
• арматурные сетки, балки и др.

5. Отличаются ли внешне металлоконструкции?

Да. Они бывают сплошные и решётчатые.

6. Какими преимуществами обладают металлические конструкции?

Как было сказано выше, эти конструкции легко монтировать и демонтировать, кроме того, их масса гораздо меньше по сравнению с тяжёлыми железобетонными изделиями. Их легко транспортировать, они достаточно прочны и долговечны. Хотя, конечно же, металл нуждается в защите от коррозий.

7. Какую сталь принято применять при изготовлении арматурных каркасов?

Горячекатаную, круглую, а также холодносплющенную сталь периодического профиля. Последняя представляет собой стержни из металла, на поверхности которых равномерно и под соответствующим углом расположены поперечные выступы в виде рифлений, что позволяет добиться лучшего сцепления с бетоном.

8. Если говорить о бетонных конструкциях, то существуют ли какие-то особые требования к их армированию?

Конечно. Мощность конструкции напрямую зависит от правильности укладки арматуры и от особенностей самой конструкции. Арматурные стержни могут располагаться как в верхней, так и в нижней части бетонной массы. Главное правило — они должны быть достаточно углублены и расстояние до краёв не должно быть менее пяти сантиметров.

9. Возможно ли изготовление каркаса прямо на строительной площадке?

Подобным родом работ должны заниматься специалисты, имеющие определённые навыки. Ручная вязка применяется крайне редко и не может заменить другие способы сварки, которые могут быть выполнены в условиях технологической оснащённости заводов.

10. Существуют ли особые правила для крепления штучной арматуры в местах соединения?

Да. Стержни, диаметр которых превышает 25 мм, принято соединять дуговой сваркой. При диаметре до 25 мм используют другие виды скреплений (вязальная проволока, точечная сварка), а также соединительные элементы из пластмассы.

11. Где используются конструкции из стали?

В основном там, где есть риск, что они будут подвергаться высокому напряжению. Сталь легче железобетона, но тяжелее алюминия.

12. Что является исходным материалом для стальных конструкций?

Низколегированные и мартеновские горячекатаные стали.

13. Какие соединения используются для стальных конструкций?

Заклёпочное, болтовое или сварочное — основные виды соединений, которые принято применять в строительстве.

14. Как сделать расчёт заклёпочных и болтовых скруток (соединений)?

Задача этих соединений — воспринимать нагрузки на смятие, растяжение и на срез. При расчётах учитывается сила, распределённая поровну между заклёпками или болтами. При соединениях внахлёст во время расчёта включают общее количество болтов или заклёпок, а при расчёте соединений с накладками учитывают количество болтов и заклёпок, расположенных по одной из сторон от оси соединения. Проверка устойчивости скрутки, выполняющей работу на силу, применённую вне её центра, выполняется на усилие, ощущаемое наиболее интенсивно натянутой заклёпкой или болтом. Соединения, работающие сразу на растяжение и на срез, рассматривают отдельно на каждое воздействие. Когда элементы крепятся с использованием прокладок между ними, количество болтов и заклёпок берётся больше на десять процентов от необходимого. В случае же прикрепления коротышами выдающихся полок швеллеров и уголков количество болтов и заклёпок, фиксирующих одну полку коротыша, следует брать в 1,5 раза больше.

15. Применяются ли в одноэтажных зданиях несущие конструкции из стали?

Конечно. В этом случае расход на строительные материалы значительно уменьшается.

16. Какие плюсы имеют алюминиевые конструкции?

Обладая одинаковой прочностью, сталь и алюминий имеют различное отношение расчётного сопротивления к плотности, и у последнего оно значительно выше. К тому же благодаря лёгкому весу алюминиевых каркасов собственная масса конструкции будет значительно ниже, что позволит сократить расходы энергии, сроки монтажа и затраты на транспортировку. Кроме того, антикоррозийная стойкость у алюминия достаточно высока, что позволяет увеличить срок службы самой конструкции в условиях агрессивной среды.

17. Какие отличительные характеристики можно выделить ещё, сравнивая конструкции из алюминия и стали?

Многие алюминиевые сплавы отличаются высокой степенью устойчивости к атмосферным воздействиям, и при снижении температуры не становятся более хрупкими. Немаловажным является и ряд особенностей, таких как: неспособность к намагничиванию и отсутствие искр при ударах, хорошая отражательная способность. Часто именно эти характеристики являются обязательными, согласно эксплуатационным требованиям.

18. А что по поводу недостатков, ведь они наверняка тоже имеются?

Безусловно, и первый существенный недостаток — цена, которая на порядок выше, чем у стальных конструкций. Алюминиевые сплавы обладают меньшим модулем упругости, и, соответственно, риск прогиба у них значительно выше. Кроме того, там, где алюминий контактирует с другими материалами, есть вероятность появления электрохимической коррозии, поэтому стыки требуют дополнительной защиты.

19. В каких областях используются металлоконструкции из алюминиевых сплавов?

Чаще всего в архитектурных целях, когда нужно получить системы из сложных профилей, обладающие высокой антикоррозийной стойкостью (витражи, оконные переплёты и др.).

20. Панельно-блочная конструкция. Расскажите о принципе её работы.

Часто в промышленных зданиях с целью ограждения применяют панели, которые состоят из каркаса и металлических обшивок. В ходе эксплуатационной нагрузки создаётся сжимающее напряжение, и чтобы оно воспринималось легче, в верхней обшивке создаётся растяжение (предварительное напряжение). В данном случае обшивка играет двойную роль: несущую и ограждающую. Между обшивками (верхней и нижней) располагают утеплитель.

21. Что нужно учитывать во время сборки панельной конструкции?

Следует помнить о трёх видах напряжения, которые создаются в панельных конструкциях со сплошным каркасом: предварительное, напряжение от вертикальной нагрузки, от распора верхней обшивки. Для предварительного натяжения элементов конструкции используется обшивка и изогнутые элементы каркаса, которые после проведения натяжения выпрямляются и соединяются по нейтральной оси. Соединять детали каркасной конструкции между собой можно при помощи точечной сварки, холодной клепки, а также самонарезающимися болтами с использованием специальных шайб, которые обеспечивают плотность соединения. Верхние и нижние части обшивки принято изготавливать одной толщины.

22. Чем отличаются панельно-блочные металлоконструкции?

Они состоят из двух панелей, соединяющихся в блок при помощи вертикальной решётки и поперечных связей. Панели выступают в качестве верхних и нижних поясов блока. Нижние, как правило, нужны при навесном потолке. Если же пролёты небольшие и не достигают тридцати метров, то панели по нижним поясам не применяются. В этом случае вертикальная решётка заменяется продольной фермой.

23. В каком виде металлоконструкции панельно-блочного типа поступают на место монтажа?

В состоянии полной заводской готовности. Провозные габариты панелей составляют 3,8 м в ширину.

24. Как проводится монтаж таких конструкций?

Сначала складываются пространственные блок-панели, из которых потом собирается весь монтажный блок.

25. Где используют блочно-балочные и панельные конструкции?

Эти конструкции представляют собой пространственный каркас, обшитый предварительно натянутыми тонкими листами. Обычно обшивка находится с наружной стороны, реже — с обеих. Чаще их используют при возведении промышленных зданий.

26. Расскажите о преимуществах этих конструкций.

Они совмещают в себе несущие и ограждающие функции. Полная заводская готовность и монтаж крупными блоками, быстрые сроки строительства и хорошая экономия по расходу металла — являются основными их преимуществами.

27. За счёт чего обеспечивается прочность таких сооружений?>

Достаточная жёсткость блочно-балочных и панельных конструкций достигается за счёт совместной работы сжатых продольных деталей каркаса и растянутой обшивки. Фактически это балочные системы с одним пролётом и предварительно напряжёнными частями. В блочных конструкциях обшивка с предварительным напряжением выполняет две функции: участвует в работе поясов ферм при полной блоковой загрузке и выступает в качестве кровельного настила.

28. Что такое блочные конструкции?

Это пространственный каркас, на который натягиваются одна или две обшивки прямо на строительной площадке. Верхняя обшивка может служить как гидроизоляционное покрытие, образуя кровельный настил вместе с верхними поясами каркаса. А нижняя обшивка совместно работает с нижними поясами. Их часто применяют во время строительства промышленных зданий.

29. Когда следует применять балочные конструкции?

В основном, когда имеется необходимость в потолке, который отвечал бы всем технически-эксплуатационным и архитектурным требованиям.

30. Обладает ли блочная конструкция достаточной прочностью?

Конструкция достаточно прочная. Сам каркас состоит из пары вертикальных ферм, которые, в свою очередь, соединяются поперечными рёбрами и поперечными связями по двум поясам ферм.

31. Как собирают пояса ферм и в чём заключается принцип их работы?

Пояса ферм поддаются местному изгибу из-за действия силы вертикальной нагрузки. Потому их сборочная конструкция состоит из швеллеров или неравнополочных уголков с достаточно большими полками, имеющими вертикальное положение. Решётка фермы закладывается в проект из одиночных уголков, а поперечные рёбра жёсткости — из швеллеров. Верхние плоскости поперечных рёбер, связей и стержней поясов ферм должны образовывать одну сплошную поверхность, на которую впоследствии будет укладываться обшивка.

32. Как выполняется процесс обшивки каркаса?

Когда каркас уже собран, по нему раскатывают тонколистовую обшивку. Толщина её может колебаться в пределах 1–2,5 мм и зависит от допускаемого прогиба, технологичности и требований к долговечности. Крепится обшивка к каркасу при помощи электрозаклёпок или электросварки, применяется при этом сплошной сварочный шов. Блочный тип каркаса обладает хорошими показателями по расходу металла, но трудоёмкость работ во время монтажа значительно уменьшает его производственные показатели.

33. Возможно ли уменьшение металлоёмкости данных конструкций?

Да, эта проблема решается при помощи сварных балок. В балке, которая работает на изгиб, основное напряжение приходится на полку, в то время как стенка нагружается гораздо меньше. Потому основная масса металла должна быть сосредоточена в полках и маленькая доля — в стенках.

34. Оправдывает ли себя применение сварки в блочных конструкциях?

Сварка позволяет создавать балки самых разных размеров как по высоте, так и длине. Горизонтальные листы, которые принято называть поясами, также при помощи сварки сочетаются с вертикальной стенкой. Пояса могут объединять два и более листа, различных по свойствам. Они изготавливаются из разных профилей по типу прокатных швеллеров, необязательно из листового проката.

35. Экономичность сечения балки. Как её определить?

Отношение момента сопротивления профиля (W) к площади сечения профиля (А) — принято считать показателем экономичности сечения балки. Чем выше эта величина, тем меньше металла необходимо, чтобы увеличить сопротивление профиля на изгиб.

36. Двутавровый прокат выгоднее, чем сварная балка?

Прокат двутавровых профилей обладает большей производительностью, чем сварка. Но благодаря возможности создавать конструкции с разными размерами и их соотношениями, снижается расход металла, что выступает в пользу экономии. К тому же при мелкосерийном производстве выгодна сварка, в то время как при крупносерийном — прокатка.

37. Возможно ли при маленьких затратах материала добиться высокой прочности конструкций?

Сечения балок в поперечном направлении, особенно это касается двутаврового профиля, часто изменяются по длине. Горизонтальные пояса в определённых случаях делают составными по толщине, если она равна или превышает 25–30 мм, при этом в местах, где нагрузка меньше, количество листов уменьшают. При необходимости в конструкции использовать несущую способность металла по длине, используют балки с переменным сечением. При использовании балок данного вида будет наблюдаться экономия металла, по сравнению с балками постоянного профиля, большая часть которых работает при напряжениях, значительно меньше допустимых. В технологическом отношении производство балок переменного профиля немного сложнее. При выборе конструкций учитывают такие факторы, как экономия, общая компоновка и эстетика.

38. Где находят своё применение балки поперечного сечения и как они проектируются?

Балки переменного сечения чаще всего используются как несущие конструкции различных перекрытий, лестниц и др. Главными принято называть балки, которые опираются на колонны или стенки. А второстепенными — те, которые опираются на главные. По проектированию балки изготавливаются из прокатных двутавров с высотой сечения до 1 м. В случае, когда большие профили не могут обеспечить нужную жёсткость, балки стараются проектировать из трёх листов (двух поясов и стенки, которая укрепляется рёбрами при надобности).

39. Как с помощью сварки выполняются соединения металлоконструкций?

Существуют разные виды сварных соединений: торцевые, стыковые, угловые, тавровые, нахлёсточные. Края свариваемых деталей при помощи шлифовальной машины стачиваются под углом. Для стабильности сварочного шва необходимо соблюдать Х-образную кромку, она способствует уменьшению объёма наплавленного металла в 1,7 раза. Такой шов обеспечивает минимальную величину деформации после сварки и максимальную его прочность. Объёмные металлоконструкции перед выполнением сварочных работ закрепляют согласно прилагаемому чертежу, при этом временно закрепляя сопряжения. Связи собирают болтами, чтобы придать нужное геометрическое положение конструкции. Детали, которые нужно совместить при сварке, сжимаются при помощи струбцин, тисков и других механических приспособлений.

40. Какие могут быть дефекты при проведении сварочных работ?

Перечень большой: наплывы, трещины, прожоги, непровар, пористость, подрез, пережог, шлакоотложение, перегрев, образование кратера.

41. Какова причина образования сварочных наплывов и как они устраняются?

С такой проблемой чаще всего сталкиваются во время сварки горизонтальных швов. Это происходит, когда основной металл недостаточно прогрет, в результате чего на кромку натекает жидкий металл. Устранить можно только путём срубывания.

42. А как быть со сварочными прожогами?

Прожоги (сквозное проплавление) также устраняются путём вырубки повреждённого места с последующим их завариванием.

43. Почему образуются трещины?

Эти дефекты могут появляться не только в сварном шве, но и рядом. Трещины являются одним из наиболее неприятных дефектов. Классификация у них достаточно широка: горячие и холодные, микро- и макроскопические, поперечные и продольные. Причиной может быть неправильное расположение швов, вследствие чего происходит перенапряжение, что приводит к разрушению конструкции, а также несоблюдение технологий сварочных работ. Другого способа устранения, кроме как вырубать и заварить, — нет. Чтобы трещина не пошла дальше, её концы засверливают.

44. Каковы причины образования непровара?

Непровар (несплавление) происходит при нарушении технологий сварочного процесса: маленькая мощность сварочного пламени, слишком высокая скорость сварки, неправильная подготовка кромок (плохая зачистка) и т. д. Это очень опасный дефект, устраняется путём вырубывания, зачищения и заваривания.

45. Каковы причины появления пористости и способы её устранения?

Когда газы, появляющиеся в жидком металле, не успевают попасть наружу до момента затвердевания поверхности — образуется пористость. Поры могут быть наружными, сквозными и внутренними. Участки с этим дефектом также вырубают и заваривают.

46. Насколько опасен перегрев металла?

Такое случается, когда мощность сварочного пламени достаточно высокая, а скорость сварки, наоборот, низкая. Таким образом, происходит увеличение размеров зёрен в металле не только шва, но и околошовной зоны, вследствие чего снижаются механические свойства соединения. Исправить это можно при помощи термической обработки.

47. В чём опасность пережога металла?

Пережжённый металл становится очень хрупким и совсем не поддаётся исправлению.

48. Каковы причины возникновения подреза?

В процессе электродуговой сварки этот дефект образуется при напряжении дуги и высоком токе. При газовой сварке — из-за высокой мощности сварочного пламени. Для исправления подрезов применяют ниточный шов.

49. Что способствует образованию кратера?

Кратеры могут стать причиной появления трещин. Их образование обусловлено нарушением технологии сварки в самом окончании процесса, когда происходит резкий обрыв пламени.

50. Что служит причиной шлакоотложения в местах сварочного шва?

Неправильный выбор режима сварки, а также плохая зачистка свариваемого металла могут послужить причиной образования шлаковых отложений.

51. Если говорить об огнестойкости стальных конструкций, то каким будет фактический предел?

Металлы высокочувствительны к действию огня и высоких температур. Предел может колебаться от 0,1 до 0,4 часа. Это зависит от существующих напряжений и толщины элементов сечения. Согласно требованиям, норма предела огнестойкости составляет 0,25–2,5 ч. Проведение специальных мероприятий по огнезащите металлических конструкций помогает соответствовать данным показателям.

52. Как правильно выполнять огнезащиту металлических поверхностей?

Облицовка кирпичом, оштукатуривание, обетонирование, применение вспучивающей краски — являются самыми популярными и распространёнными методами защиты. Современные методы включают в себя использование материалов с хорошими теплоизоляционными свойствами (гипсокартон, асбест и т. д.).

53. Достаточно ли эффективны современные методы огнезащиты?

При правильном подборе толщины штукатурного слоя и огнезащитных плит и листов обеспечивается предел, соответствующий нормативным требованиям. Вспучивающиеся краски способны обеспечивать защиту от огня на протяжении часа.