Навесные фасады. Красивые решения
Навесные фасады. Красивые решения
В настоящее время алюминий все более утверждается как важный фактор в строительной промышленности всего мира. Ниже представлен обзор свойств алюминиевых сплавов, которые делают его конкурентным строительным материалом, в том числе, по сравнению с более привычной для большинства строителей сталью.
Алюминиевые сплавы как конструкционные материалы обладают рядом преимуществ, которые дают им возможность конкурировать со сталью в некоторых видах строительных конструкций. Эти преимущества обеспечиваются физическими свойствами алюминиевых сплавов, а также процессом производства алюминиевых изделий, в первую очередь, экструзией алюминия.
При поиске областей применения алюминия в строительстве следует учитывать следующие особенности свойств алюминиевых сплавов как конструкционных материалов [1]:
1) Алюминиевые сплавы представляют собой большое семейство конструкционных материалов. Прочностные свойства некоторых из них сравнимы с механическими свойствами малоуглеродистых сталей. Смотрите подробнее Строительные алюминиевые сплавы.
2) Модуль упругости алюминия и его сплавов приблизительно в три раза меньше, чем у сталей (рисунок 1).
3) Сразу за упругим участком кривой растяжения алюминиевые сплавы имеют участок деформационного упрочнения без площадки текучести (в отличие от сталей) (рисунок 1).
4) Относительное удлинение алюминиевых сплавов при растяжении составляет от 8 до 12 %, что ниже, чем у углеродистых сталей (выше 20 %) (рисунок 1).
5) Из-за низкого модуля упругости элементы из алюминиевых сплавов являются менее устойчивыми к сжимающим нагрузкам, чем стальные.
6) Конструкции из алюминиевых сплавов более чувствительны к изменениям температуры, чем стальные, так как коэффициент термического расширения алюминия приблизительно в два раза выше, чем у сталей.
7) Остаточные напряжения, которые возникают в результате термических деформаций на 30 % ниже, чем в стальных конструкциях. Это связано с тем, что эти остаточные напряжения пропорциональны произведению коэффициента термического расширения и модуля упругости (α · Е).
8) Сопротивление коррозии многих алюминиевых сплавов дает возможность применять их без дополнительной защиты от коррозии даже в агрессивных средах. Смотрите подробнее Коррозия строительного алюминия
9) Малый вес алюминиевых сплавов дает преимущества в снижении веса конструкций по сравнению со сталью. Степень этого преимущества частично снижается из-за необходимости компенсации более низкого модуля упругости алюминия.
10) Сам по себе алюминий не склонен к хрупкому разрушению, однако для алюминиевых конструкций в целом этой проблеме нужно уделять особое внимание.
11) Процесс экструзии алюминия дает возможность изготавливать профили с поперечным сечением, которое обеспечивает им максимальную жесткость и функциональность (рисунок 2).
12) Для крепления алюминиевых элементов применяют болтовые и заклепочные соединения, а также сварку.
 |
Рисунок 1 — Сравнение типичных кривых растяжения алюминиевых сплавов и малоуглеродистых сталей [1].
 |
Рисунок 2 — Типичные прессованные алюминиевые профили [1]
Основными конкурентными преимуществами алюминия по сравнению с другими строительными материалам, в первую очередь, со сталью, являются:
Малый вес;
Высокая коррозионная стойкость;
Повышенная функциональность.
Малый вес алюминиевых профилей дает возможность:
упростить этап возведения конструкции;
транспортировать на строительную площадку конструкции заводской сборки;
снизить нагрузки на фундаменты;
снизить расход энергии при возведении здания и его техническом обслуживании;
снизить долю физического труда.
Повышенная коррозионная стойкость алюминиевых конструкций дает возможность:
снизить расходы на техническое обслуживание;
обеспечивать нормальную эксплуатацию строительной конструкции в коррозионных средах.
Повышенная функциональность строительных элементов из алюминиевых профилей дает возможность:
улучшать геометрические свойства поперечного сечения строительных элементов путем проектирования формы, которая одновременно дает минимальный вес и самую высокую конструкционную эффективность;
получать профили, которые являются стойкими к потере устойчивости при сжатии, без применения встроенных элементов, а также без сварки и болтовых соединений;
упрощать систему соединений между различными компонентами конструкции;
комбинировать различные функции компонентов конструкции и за счет этого достигать более экономичные и простые профили.
Таким образом, применение алюминия в качестве строительного материала может достигаться в тех конкурентных нишах, где может проявляеться хотя бы один из главных его преимуществ:
малый вес;
коррозионная стойкость и
функциональность.
В области гражданского строительства таким конкурентными нишами для алюминия являются:
Сложные крыши с длинными пролетами, в которых динамические нагрузки являются малыми по сравнению со статическими нагрузками. К таким конструкциям относятся сетчатые пространственные конструкции и геодезические купола, накрывающие большие площади, например, над концертными залами и стадионами (рисунок 3);
Конструкции, которые расположены в труднодоступных районах, а также далеко от места их изготовления, и для которых стоимость доставки и легкость возведения являются очень важными. Это относится, например, к электрическим опорам, которые могут переноситься к месту установки вертолетом (рисунок 4);
Конструкции, которые расположены в коррозионных или влажных средах, такие как крыши плавательных бассейнов, речные мосты, гидравлические сооружения и верхние конструкции на нефтяных платформах в открытом море (рисунок 5);
Конструкции, включающие подвижные части, такие как мостовые краны водоочистных станций и подъемные мосты (рисунок 6), когда малый вес означает экономию энергии при их эксплуатации;
Специальные конструкции, для которых операции технического обслуживания являются особенно трудными и должны сводиться к минимуму. Это относится к мачтам, осветительным и антенным башням (рисунок 7), порталам с дорожными знаками (рисунок 8).
 |
Рисунок 3 — Алюминиевая крышная система Межамериканского выставочного центра Сан-Паоло в Бразилии [1]
 |
Рисунок 4 — Транспортирование вертолетом алюминиевой электрической опоры [1]
 |
Рисунок 5 — Алюминиевые надводные конструкции нефтяных платформ [1]
 |
Рисунок 6 — Алюминиевый мобильный пешеходный мост [1]
 |
Рисунок 7 — Алюминиевая башня для параболических антенн [1]
 |
Рисунок 8 — Алюминиевая конструкция для дорожных знаков и сигналов на железнодорожном переезде [2]
Многие современные здания — офисные башни, концертные залы, торговые центры, музеи, терминалы аэропортов, вокзалы, футбольные стадионы и просто жилые здания — обязаны своей привлекательной формой алюминию. Именно алюминиевые профили и панели дают архитекторам неограниченные возможности для творчества и создания самых невероятных форм.
Однако алюминий в зданиях — это не только фасады, светопрозрачные или облицовочные вентилируемые. Во многих зданиях немалое количество строительных элементов наружной оболочки также изготавливают из алюминиевых сплавов (рисунок 9):
окна, двери и ставни;
балконные ограждения;
гаражные ворота;
вентиляционные каналы;
водостоки;
солнечные панели;
кровля.
 |
Рисунок 9 — Алюминиевые строительные элементы в современных зданиях [3]
Кроме того, алюминиевые сплавы широко применяют внутри зданий. Это, например:
двери;
кабины лифтов;
полы и потолки;
мебель;
перегородки;
указатели;
жалюзи.
Нет сомнений в том, что алюминий будет все шире применяться в строительстве. Это диктуется постоянным стремлением к тому, чтобы здания были более функциональными, требовали меньше технического обслуживания, были более дешевыми в эксплуатации и радовали глаза людей.
Не существует идеальных строительных материалов. У алюминия также есть и преимущества, и недостатки. Относительно высокая стоимость алюминиевых строительных конструкций и элементов компенсируется высокой технологичностью алюминия, способностью принимать любые оттенки цветов, высоким соотношением «прочность-вес», неограниченной возможности переработки и повторного использования. Для многих современных архитекторов только алюминий дает возможность воплощать в зданиях самые невероятные и смелые архитектурные формы.
Источники:
1. F. M. Mazzolani — Design of Aluminium Structures, 2008
2. Aluminum Structures. Guide to Their Specification and Design / J. R. Kissell and R. L. Ferry, 2002
3. Aluminium in Building and Construction, Factsheet, European Aluminium Association
Ваше сообщение успешно отправлено
Ваше сообщение успешно отправлено
Ваше сообщение успешно отправлено
