Пластические массы

Алюминиевые конструкции

Началом применения алюминия* в строительстве можно считать установку алюминиевого карниза на здании Life Building в Монреа­ле в 1 896 г. и алюминиевой кровли на двух культовых зданиях в Ри-

Краткая форма термина «алюминиевые сплавы».

446

ме в 1897-1903 гг. При реконструкции городского моста в Питсбурге (США) в 1933 г. впервые несущие элементы проезжей части моста были выполнены из алюминиевых швеллеров и листа, которые ус­пешно эксплуатировались 34 года. В отечественном строительстве алюминиевые конструкции впервые были применены в начале пяти­десятых годов в оборудовании исследовательской станции «Север­ный полюс» и здания альпинистов на Кавказе.

Более широкое применение алюминий получил за рубежом, причем в сфере строительства используется до 27% общего потреб­ления алюминия в этих странах. Производство алюминиевых строи­тельных конструкций в них сосредоточено на крупных специализи­рованных заводах мощностью 30-40 тыс. т в год, обеспечивающих выпуск разнообразной продукции высокого качества.

Наиболее эффективными из них являются: панели наружных стен и покрытий бескаркасного типа, подвесные потолки, сборно­разборные и листовые конструкции. Значительная часть экономиче­ского эффекта достигается за счет сокращения транспортных и экс­плуатационных расходов в связи с повышенной коррозионной стой­костью и легкостью алюминиевых конструкций по сравнению с ана­логичными конструкциями из стали и железобетона.

В несущих конструкциях применение алюминия экономически нецелесообразно, за исключением большепролетных покрытий и случаев повышенной агрессивности среды. Это связано с низким модулем упругости алюминия, вследствие чего приходится увеличи­вать размеры сечений элементов и самих конструкций, чтобы обес­печить их необходимую жесткость и устойчивость. При этом недо­используется прочность алюминия. Кроме того, алюминий имеет пониженную цикловую выносливость и температурную стойкость по сравнению со сталью.

Эти недостатки могут быть преодолены (учитывая высокие пла­стические свойства алюминия) путем создания пространственных, в том числе стержневых и висячих конструкций, применения гнутых элементов, штамповок и гофрированных листов, выполняющих од­новременно с ограждающими и силовые функции. На рис. 19.3 и рис. 19.4 представлены основные типы гнутых и прессованных алю­миниевых профилей, используемых в различных листовых, панель­но-каркасных и других конструкциях.

Алюминиевые оконные блоки и витражи по сравне­нию с деревянными существенного экономического эффекта, в том числе в условиях Крайнего Севера, не дают. Несмотря на это, они имеют лучшие функциональные свойства, внешний вид и высокую
долговечность, предопределяющие целесообразность их широкого применения во всех видах строительства

<0

V Ь^Ь

vnG

^ J с

/чл-Аллл-А.

VWW

ОПФ

-і!> "U* ’Hj*’

AAAA

^ЛАЛа

^оо

Рис. 19.3. Алюминиевые гнутые профили из листового проката а) открытые простые стержни, б) открытые сложные стержни, в) гофриро­ванные листы с различной формой гофра (1 — желобчатый, 2 — мембран­ный, 3 — волнистый, 4 — ребристый, 5 — корытный), г, д) замкнутые мно - гополостные профили

а)

Ограждающие алюминиевые конструкции стен и покрытий могут выполняться двумя способами: из панелей пол­ной заводской готовности или из профилированных или гладких листов, утепляемых или не утепляемых в процессе строительства. Последние относятся к неотапливаемым производственным зданиям и складам. Оба способа имеют свои преимущества и недостатки. Простота и скорость монтажа панелей заводской готовности проти­вопоставляются отсутствию заводского передела в случае использо­вания плоских или профилированных лент. Зато усложняется мон­таж утеплителя. При сборном строительстве возникает проблема на­дежности стыков, особенно профилированных листов; при ленточ­ном — монтажа и натяжения лент при больших пролетах.

В отечественном строительстве наибольшее применение пока получил первый панельный способ. Стеновые и кровельные панели обычно состоят из двух тонких гладких или профилированных лис­тов алюминия, между которыми находится утеплитель. По контуру панели в большинстве случаев устанавливаются ребра, создающие каркас. Один из листов алюминия (обычно внутренний) может быть заменен на клееную фанеру, асбоцементные или пластмассовые листы, ДСП и ДВП. В качестве утеплителя используются минерало­ватные плиты, пенопласт ПСБ, ПВХ, ПСБ-С и пенополиуретан, вспениваемый между обшивками в ходе технологического процес­са. Утеплитель приклеивается к алюминиевым листам эпоксидным или каучуковым клеем и включается в работу панели. Размеры па­нели 6х1,5х(0,05-0,15) м, 6,6хЗх(0,05-0,2) м и более. Толщина алю­миниевых листов обшивки — 1-2,5 мм. Рекомендуемые марки алюминиевых сплавов для их изготовления — АМг2М, АМг2Н2, АД31Т1(4-5), 1915.

За рубежом клееные трехслойные каркасные и бескаркасные па­нели типа «Сэндвич» готовят на потоке в индивидуальных формах или непрерывным способом в виде сплошной ленты, разрезаемой в конце автоматической линии на изделия заданных размеров. Для по­вышения атмосферостойкости и улучшения внешнего вида листы алюминия анодируют или окрашивают полимерными составами в разные цвета. Для повышения жесткости и качества панелей алюми­ниевым листам задается предварительное напряжение, осуществ­ляемое механическим способом. Это позволяет включить обшивку в работу каркаса панели, увеличить расстояние между ребрами, устра­нить волнистость листов и обеспечить лучший клеевой контакт с утеплителем.

В промышленном строительстве для стен и покрытий широко применяются алюминиевые листы с продольной и поперечной про­филировкой. Длина листов — 10-30 м и более, ширина — 0,58-1,6 м, толщина — 0,3-1,62 мм. Листы с поперечной профилировкой типа «Фуррал», Snap-rib, Zip-rib для кровельных покрытий, применяются в строительной практике США, Англии, ФРГ, Швейцарии и других странах. Для этой кровли применяется мягкий алюминиевый сплав АМц. Листы транспортируются в рулонах. На строительстве их рас­катывают и крепят к деревянной обрешетке (рис. 19.5, 19.6).

Сборно-разборные алюминие­вые конструкции применяют для строительства производственных, жилых и общественных зданий и поселков городского типа в труд­нодоступных районах и на Край­нем Севере, куда доставляются авиатранспортом. По сравнению с традиционными материалами и конструкциями масса зданий уменьшается почти в 20 раз, срок строительства — в 4 раза, а смет­ная стоимость 1 м полезной пло­щади — на 15-20%.

При увеличении оборачивае­мости сборно-разборных конст­рукций экономический эффект су­щественно возрастает.

Подвесные потолки из алю-

миния по технико-экономическим показателям и множеству выпол­няемых функций (декоративно-акустической, архитектурно­планировочной, вентиляционной, осветительной, санитарно- гигиенической и др.) выгодно отличаются от подвесных потолков из гипса, асбестоцемента, минераловатных плит типа «Агмигран» и дру­гих материалов. Они легче, не коробятся, не пылят, не требуют ре­монта, поддаются любому формообразованию и цветному анодирова­нию, выполняющему роль антикоррозионной защиты.

Резервуары из алюминия изготовляют двух типов; для хране­ния жидких агрессивных веществ (сернистой нефти и нефтепродук­тов, уксусной, концентрированной азотной и других кислот); для хранения сжиженных газов. Резервуары, построенные в разное время в разных странах, имеют объемы от 500 м до 3500 м и находятся в хорошем состоянии.

Трубопроводы напорные и безнапорные из алюминия марок АМг2М, АД31Т, 1915, 1915Т используются для транспортировки нефти и газа, полупродуктов пищевой и химической промышленно­сти, перекачки строительных растворов и бетонов. Дюралюминие­вые трубы диаметром 38-50 мм используют для устройства сборно­разборных лесов и подмостей. Применяют обычно трубы бесшовные и электросварные диаметром до 200 мм. При прокладке в грунтах трубы защищают от коррозии битумно-резиновой мастикой и поли­мерными материалами.

Практика строительства имеет положительные примеры исполь­зования алюминия также в вентиляционных и дымовых трубах для отведения сернистых газов, агрессивных при конденсации по отно­шению к стали.

Соединения элементов алюминиевых конструкций осуществ­ляются:

— аргонодуговой электросваркой с применением неплавящегося (вольфрамового) и плавящегося электродов;

— электроконтактной сваркой (для тонких листов);

— на заклепках для элементов из упрочненного алюминия и де­талей разной толщины. Клепка производится в холодном состоянии во избежание зазоров и интеркристаллитной коррозии, наблюдающихся при горячей клепке;

— на оцинкованных и кадмированных болтах, винтах и про­кладках;

— на клею в болтовых соединениях, замках и защелках.