Алюминиевые конструкции

Поиски оптимальной по расходу металла формы алюминиевого покрытия выразились в создании серии куполов оригинальной конструкции, которые нашли впоследствии применение в объектах самого разнообразного назначения. Например, куполом диаметром 61м покрыт Дворец спорта в Париже. Конструктивной новостью такого купольного покрытия явилась его пространственная многогранная поверхность, которая была образована гнутыми из листа панелями ограждения. При этом отсутствовал привычный и обязательный для того времени поддерживающий ограждение стержневой каркас. Элементарной конструктивной ячейкой купола явилась ромбическая панель, согнутая по большой диагонали. Неизменяемость панели обеспечивает легкая, но жесткая трубчатая распорка, соединяющая два противоположных угла панели и расположенная перпендикулярно сгибу. В результате совокупности гнутой панели с распоркой образовался жесткий элемент, имеющий в основе треугольник, благодаря чему была обеспечена неизменяемость и всего покрытия, а использование в работе ограждения дало необходимую в эксплуатации сооружения жесткость. Масса такого купола примерно в 19 раз меньше стального каркасного.

Однако несмотря на популярность и массовое применение этих куполов в их конструкции имеется недостаток. Речь идет о стыках панели между собой. Каждая панель купола по периметру присоединяется под углом на заклепках или болтах к соседней отбортованными внутрь покрытия ребрами. Как правило, материалами для плоскостных элементов таких куполов служат высокопластичные, хорошо поддающиеся гибке и штамповке, но малопрочные сплавы типа АМц, АМr2, ABM и т.п. В связи с большим коэффициентом линейного расширения алюминия в элементах складчатого купола с повышением температуры окружающей среды и от нагрева солнечными лучами возникают значительные температурные деформации. Вначале небольшие, с каждым циклом нагрева и охлаждения увеличивающиеся,эти деформации способствуют раскрытию стыков,образованию щелей в покрытии и нарушению эксплуатационного режима.

В порядке экспирементального проектирования в 1963г. Было разработано  алюминиевое  панельно- каркасное  рамное покрытие для прямоугольного в плане промышленного здания пролетом 72м. Основным принципом,заложенным в конструкцию, было использование настила ограждения в качестве наружного пояса пространственной, треугольной в сечении рамы. Экспериментальное проектирование показало преимущество конструкций с включенным в работу каркаса ограждением перед плоскими рамами, так как расход металла у пространственного варианта оказался значительно меньше, чем в случае обычных плоских конструкций.

Одновременно  с этими разработками во Всесоюзном институте легких сплавов были запроектированы  и испытаны аналогичные балочные конструкции пролетом 6 м,а в 1966г.при строительстве спортивного зала в качестве покрытия впервые были применены такие же сварные балочные фермы пролетом 18 м. Верхним поясом балочных ферм были трехслойная и двухслойная складчатые панели, обладающие необходимой прочностью и устойчивостью. В такой конструкции пояса предусматривалось включение в работу не только алюминия, но и утеплителя из пенополистирола. Обследование панельно-каркасных ферм после нескольких лет эксплуатации показало их вполне удовлетворительные прочностные и теплозащитные качества.

В 1960-1964гг.институтом «Энергосетьпроект» и ЦНИИСКом им.Кучеренко  были проведены разработки и экспериментально- теоритические исследования профилей, узлов и каркасов опор линий электропередач. Результатом этих работ было проектирование и строительство ЛЭП. Кроме того, ЦНИИСК АСиА СССР и Теплопроект МЭС СССР выпустили в 1961г. «Инструкцию по расчету и проектированию опор ЛЭП из алюминиевых сплавов».

В это же время  в институте «Проектстальконструкция» было разработано несколько проектов алюминиевых сооружений для реального строительства. В числе их был проект панели с двусторонней, заранее напряженной листовой облицовкой, благодаря чему лист ограждения включался в работу подкрепляющих его каркасов. Идея включения листа в работу силовых элементов путем его предварительного напряжения нашла подражание и широкое развитие в дальнейших работах ВИЛСа и ЦНИИСКа при постройке зданий, у которых покрытие выполнено как панельно- каркасная балочная конструкция с заранее напряженным ограждением.

С 1954-1966г. в Ленинградском  инженерно-строительном институте  проведены научные работы по исследованию материалов, соединений, технологии сварки и разработке формы профилей и  конструкций в связи с перспективами  применения сварки в алюминиевых  строительных и крановых конструкциях. В результате этих работ в 1968г. в Ленинграде был сооружен первый в СССР опатный сварной городской пешеходный мост в виде пространственной двухшарнирной арки. Роль пешеходной части моста выполнил верхний пояс арки из листа шириной 2,75 м.

За последние  годы в Советском Союзе построены  здания, у которых покрытия и стеновое ограждение выполнены из лент рулонного  листа. Эффективность применения листа  в этих сооружениях, получаемая за счет малой массы конструкций и  повышения производительности труда при изготовлении и монтаже, снижается необходимостью устройства жесткого тяжелого контура, особенно в висячих листовых покрытиях, и большими, бьющими резко в глаза, не члененными ничем  плоскостями листовых ограждений из блестящего металла.

Начало семидесятых  годов ХХ столетия ознаменовалось строительством в СССР ряда алюминиевых покрытий. К их числу следует отнести  перекрытие большепролетного цеха в  Ленинграде,покрытия цеха некоторых  зданий в Куйбышеве, театра в Сочи и др.   
 

Классификация алюминиевых конструкций и архитектурно строительных деталей. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                        Применение.

Несмотря на то что алюминий является одним из молодых строительных материалов,он нашел широкое и разнообразное применение в отечественном и зарубежном строительстве благодаря своим многогранным свойствам, а именно: высокой прочности;стабильности и даже повышению некоторых механических свойств при температурах эксплуатации ниже нуля; отсутствию порога хладноломкости; малой плотности, благодаря которой алюминиевые конструкции и архитектурно-строительные детали имеют небольшую массу; высокой пластичности, обеспечивающей сравнительно легкую обработку металла давлением, особенно в холодном состоянии; хорошей стойкости против коррозии; отсутствию искрообразования при ударе; антимагнитности; высокой сейсмостойкости; хорошему поглощению нейтронного излучения; бактерицидности.

Области применения алюминия следующие:

Пролетные строения автодорожнх, пешеходных,железнодорожных мостов, алюминиевые конструкции,разводных пролетов;

Покрытия общественных и промышленных зданий;

Каркасы общественных,промышленных зданий и сооружений,включая фермы,ригели,опоры,колонны;

Листовые конструкции  резервуаров для хранения жидкостей,газов и трубопроводы для их транспорта;

Подвижные конструкции  мостовых,стреловых,портальных и других кранов;дождевальных установок;кровельные и стеновые панели ограждение промышленных,общественных и жилых зданий;

Строительные  и архитектурные детали,каркасы  витражей,оконные переплеты,двери,жалюзи,садовые  и балконные решетки,парапеты,карнизы  и другие детали;

Сборно-разборные  конструкции домов,подмостей,опалубки,монтажные  приспособления,инвентарные оборудования и т.п.

Из алюминия возможно получение в заводских  условиях большего многообразия конструктивных и архитектурных форм полуфабрикатов,которые  изготовляются:

Прокатом на прокатных станах(листы);

Прессованием(профили);

Холодной гибкой из листов и лент(профили);

Холодной штамповкой с вытяжкой конструктивного или архитектурного рельефа на поверхности листа(листовые детали панельного типа).

Благодаря такому многообразию технологии получения  алюминиевых полуфабрикатов обеспечивается индустриальное изготовление отправочных марок с оптимальными в функциональном отношении формами конструкции или деталей.

           Алюминиевые витражи.

Алюминиевые витражи – это светопрозрачные  конструкции, выполненные из системных  алюминиевых профилей различных  конфигураций, а в качестве заполнения в них используется стекло или стеклопакеты. Конструктивные особенности профильных систем позволяют выполнить повороты витража – как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости.

Алюминий  применяется в ограждающих строительных конструкциях более 50 лет. Но у этого замечательного материала есть один большой недостаток: алюминий обладает довольно высокой теплопроводностью. В результате конструкции из него промерзают насквозь. На мировом рынке появилась новинка - профиль, состоящий из трех частей: двух алюминиевых профилей, между которыми располагается термоизолирующая вставка. Ее назначение - прерывать поток тепла, идущий по "сплошному" профилю изнутри помещения на улицу. Эта вставка называется терморазрывом или термомостом. Она словно разрывает алюминиевый профиль на две части - "теплую", обращенную в сторону помещения, и "холодную", обращенную в сторону улицы, но в то же время сохраняет всю конструкцию как единое целое. Это "целое" называют "теплым" профилем, поскольку коэффициент термического сопротивления у него намного выше. Для России с ее продолжительной зимой и низкими температурами при изготовлении многих видов светопрозрачных конструкций именно "теплые" профили подходят как нельзя лучше.

Поскольку "теплый" профиль состоит из трех частей (две алюминиевые + термомост), каждая из них изготавливается отдельно, а затем они объединяются. Алюминиевый профиль прессуют на мощных гидравлических прессах. Профиль для термовставки тоже прессуется. Для его изготовления, как правило, используется полиамид (или политермид), для повышения прочности армированный стекловолокном. Во-первых, у него такой же коэффициент линейного расширения, как у алюминия. Во-вторых, этот материал выдерживает высокие температуры (сушка окрашенных профилей происходит при температуре около 200°С). В-третьих, он прочен и долговечен.

Ширина термоизолирующей вставки колеблется от 18 до 100 мм, в зависимости от изготовителя и класса теплосбережения, к которому принадлежит профиль.

Готовые алюминиевые  и полиамидные части соединяются  по системе "паз - гребень" (пазы в алюминиевом профиле, гребни - в полиамидном). Затем эти соединения "закатываются" на специальном оборудовании (алюминий "обжимает" полиамид). 
 

Алюминиевые окна 

Основу конструкции  окон европейского качества составляет профиль из алюминиевого сплава. Благодаря современным технологиям, алюминиевые окна изготавливают практически любых форм и размеров, а возможность окраски рам и створок алюминиевых окон в неограниченное количество цветов, даёт возможность воплотить самые смелые дизайнерские решения. 

При производстве алюминиевых окон используется профиль  как российских, так и зарубежных производителей, определяющим является исключительно критерий качества. 

ЧТО ТАКОЕ АЛЮМИНИЕВЫЕ  ОКНА 

Алюминиевые окна изготавливаются следующим образом. В их основе лежит алюминиевый профиль. Благодаря его использованию, имеется возможность изготавливать оконные конструкции практически любых форм и размеров. В комбинации с алюминиевым профилем применяются различные виды пластика. Используя различный алюминиевый профиль и многослойные стеклопакеты, можно создавать удобные и красивые окна, которые не только защищают помещение от пыли и грязи, но и позволяют снизить потерю тепла. 

Специальные технологии позволяют создавать алюминиевые  окна с дополнительными свойствами, например, противопожарные окна, которые позволяют блокировать распространение пожара и тем самым дать возможность эвакуироваться людям, а также спасти материальные ценности. Это достигается благодаря применению закаленного огнестойкого стекла и термостойких составов. 

КОНСТРУКЦИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ  ОКОН. 

Как уже говорилось выше, в основе алюминиевого окна лежит  алюминиевый профиль. Можно сказать, что он представляет собой своего рода «скелет» окна. Алюминиевый профиль  может быть «холодным» и «теплым». «Холодный» профиль — это обычный профиль, который не обладает дополнительными термоизолирующими свойствами. Такой профиль обычно используется, чтобы производить алюминиевые конструкции, которые не граничат непосредственно с окружающей средой, а также в тех случаях, когда по каким-либо причинам потеря тепла в помещении из-за использования «холодного» профиля не является принципиальной. «Теплый» алюминиевый профиль, наоборот, используется в тех случаях, когда изготовленные из него конструкции непосредственно соприкасаются с окружающей средой. Такой профиль комбинируется с различными веществами, обладающими термоизолирующими свойствами. Назначение «теплого» профиля — снижение потерь тепла, воспрепятствование утечке тепла из помещения.