О быстровозводимых зданиях рассказывает
Руководитель проекта WebSteel®
Содержание статьи:
- Несущие конструкции
- Ограждающие конструкции
- Сравнительные характеристики конструкционных материалов
- Основные требования к конструкции
- Проектирование зданий
Строительные конструкции — это функциональные элементы, входящие в состав зданий и сооружений. В комплексе они образуют единую структуру. В качестве примера строительных конструкций можно привести стальные опоры, перекрытия, фундаменты, оконные блоки.
Конструкции разделяются по категориям и зависят от назначения и материалов. По назначению деление следующее: несущие и ограждающие. Но нужно уточнить, что не во всех современных строительных системах такое деление возможно.
Несущие конструкции
Так называются строительные элементы, воспринимающие силовые нагрузки, а также любые другие воздействия не силового характера, затем передающие их на грунт. К несущим относятся: балки, фермы, фундаменты, большая часть стен, лестничные узлы и многие другие. Их основная задача — обеспечение пространственной жесткости и устойчивости сооружения, его прочность и сохранение геометрии. Именно эти конструкции обеспечивают безопасность эксплуатации построек.
Конструкции связываются в систему жесткими соединениями, не обладающими податливостью, или шарнирными, в которых элементы могут перемещаться, поворачиваться, не деформируясь при этом. Как результат соединений образуется целостная система, в которой элементы работают совместно, результате чего происходит распределение нагрузок: статических и динамических, действующих по разным направлениям.Все виды нагрузок рассчитываются по требованиям СП 20 «Нагрузки и воздействия».
В соответствии с конфигурацией их описывают определенными моделями, и учитывают в расчетах, разделяя на определенные категории:
- Стержневые модели применяются при расчете конструкций, имеющих линейную форму. Это балки, колонны, раскосы ферм, связевые элементы (связи), и другие, имеющие схожую конфигурацию. Для быстровозводимой ЛСТК-технологии элементы металлокаркаса описываются и рассчитываются с помощью стержневых моделей.
- Плоскостные - используются для двумерных элементов, обладающих физической однородностью. Это плиты, настилы, стены.
- Пространственные - для оболочек, складок, висячих (вантовых) систем и других видов большепролетных конструкций, а также сводов, стенок силосов и резервуаров. Их рассчитывать и моделировать сложнее всего.
- Существуют и гибридные модели, например, (пространственно-стержневые). Они применяются при перекрытиях габаритных свободных пролетов.
Ограждающие конструкции
Описываемые элементы предназначены для ограничения внешнего контура постройки, разделения внутреннего пространства на помещения, являющиеся, по сути, изолированными объемами. Такие конструкции могут быть внешними и внутренними.
- Внешние - защищают постройку от любых воздействий извне: атмосферных (таких как осадки, действие ультрафиолета), акустических, температурных.
- Внутренние - обеспечивают звукоизоляцию каждого помещения в отдельности, а также оптимизируют и организуют пространство внутри.
К ограждающим конструкциям относятся стены, не относящиеся к несущим (самонесущие и ненесущие), все виды перегородок, оконные блоки, другие элементы заполнения проемов, различное остекление.
Нередко конструкции могут служить несущими и ограждающими одновременно. В каркасных строениях разделение между ними наиболее ярко выражено, но и в них оно не стопроцентно.
Для примера можно рассмотреть кровлю: кровельное покрытие — это защита постройки от попадания дождя и снега. И вместе с тем, воспринимает нагрузки по горизонтали. При неработающей кровле — снеговые, а при эксплуатируемой — еще и вес расположенных на ней предметов. В дальнейшем такие нагрузки передаются дальше - на вертикальные несущие конструкции объекта.
Наружные стены могут также работать ограждающими и несущими одновременно: они воспринимают вертикальные ветровые нагрузки. Как правило, такими двойными функциями обладают сэндвич-панели и профнастил, ими обшивают постройки с металлокаркасом.
Строительные конструкции в зависимости от материала изготовления:
- бетонные/железобетонные (различаются наличием арматуры в структуре);
- металлоконструкции. Как правило, используется сталь или алюминий;
- деревянные — брус (клееный или цельный), бревна, доски;
- каменные — кирпич и натуральный камень (могут быть как не армированными, так и армированными);
- полимерные — изготовленные из различных видов пластиков и термопластов (поликарбонат) или эластомеров. Они обычно применяются в качестве ограждающих;
- комбинированные. Содержат в структуре несколько материалов. Например, утеплители из минеральной ваты со смолами (фенол-формальдегидными, акриловыми) в качестве связующего, ЦСП.
Сравнительные характеристики конструкционных материалов
Каждый строительный материал имеет свой перечень эксплуатационных характеристик, следовательно, каждый имеет и свою сферу применения. Ниже указаны сравнительные характеристики наиболее часто используемых материалов.
Бетонные конструкции
• Их основные плюсы: прочность и долговечность, устойчивость к возгоранию, приемлемые цены.;
• Но есть и минусы. У таких конструкций большой вес. Как следствие, нужны большие затраты на обустройство фундамента, транспортные расходы, доставку. В процессе монтажа потребуется присутствие тяжелой строительной техники, что не только дорого, но и зачастую – сложно реализуемо, особенно в сельской местности со слабо развитой транспортной инфраструктурой. Кроме того, у таких конструкций низкие теплоизолирующие характеристики.
Кирпич
• К плюсам кирпичной кладки относится ее долговечность, прочность, огнестойкость, высокая теплоизоляция.
• К минусам следует отнести большие финансовые вложения, как в сами стройматериалы, так и в монтажные работы, из-за трудоемкости и привлечения высокооплачиваемых специалистов – каменщиков. Здания из кирпича имеют большой вес, что увеличивает затраты на фундамент и доставку материалов. В процессе монтажа остается большое количество отходов.
Древесина
• Это экологически безопасный материал, имеющий хорошую теплоизоляцию. Еще одно относительное преимущество - невысокая стоимость материала. Но относится оно только к необработанной древесине.
• Из минусов можно назвать склонность к биогенной коррозии – гниение, повреждение грибками и насекомыми, а также горючесть. Чтобы устранить эти проблемы, потребуется химическая обработка материала, из-за чего значительно снижается его экологическая безопасность, так как при обработке применяются соединения с высокой токсичностью.
Металлоконструкции (ЛМК, ЛСТК)
Плюсы:
- Небольшой вес. Это позволяет в полтора раза сократить затраты на фундамент, транспортные расходы, использование тяжелой крановой техники.
- Быстрый монтаж, при котором не требуется высокая квалификация рабочих. При сборке применяются болтовые соединения, используются изготовленные на заводе и уже готовые к сборке строительные элементы.
- Прочность, долговечность, экологическая безопасность.
- Надежность теплоизоляции за счет использования эффективных утеплителей.
Минусы:
Незащищенные металлоконструкции имеют низкий предел огнестойкости и невысокую устойчивость к коррозии при контакте с агрессивными средами. Однако эти проблемы легко и экономично можно решить с помощью системы «наружный каркас».
На себестоимость строительства существенно влияет легкость конструкций, она считается важнейшей технико-экономической характеристикой. Чем ниже вес конструкции здания, тем ниже будет сумма затрат в следующих категориях:
• стоимость обустройства фундамента: как материалов, которые при этом используются, так и работы;
• затраты на логистику (погрузка, разгрузка, транспортировка);
• затраты на использование грузоподъемных механизмов при возведении объекта.
Легкость определяется как отношение расчетного сопротивления несущих строительных конструкций (R) к удельному весу (Р) материала. В таблице представлено сравнение материалов по их легкости.
Из таблицы следует, что верхние строчки рейтинга занимают стальные конструкции. Лучшее соотношение несущей способности к весу у оцинкованных профилей ЛСТК.
Основные требования к конструкции
Надежность, складывающаяся из трех составляющих:
- прочность - способность воспринять любые виды нагрузок без разрушений и ухудшения основных параметров;
- жесткость - способность деформироваться под нагрузкой в заранее определенных пределах, и не более;
- устойчивость - сохранение стабильного положения в пространстве при нагрузках.
Удобство эксплуатации — качество, позволяющее использовать постройку по назначению. Проектирование строительных конструкций должно учитывать возможность их легкого и удобного осмотра, ремонта, усиления при необходимости.
Экономичность. В процессе проектирования следует и исключить перерасход материалов, и минимизировать трудовые затраты на монтаж конструкции.
Проектировании зданий онлайн
ПК ВЕСТА предлагает пользователям электронный сервис WebSteel®, с ним можно проектировать здание из металлоконструкций самостоятельно в автоматическом режиме, даже не владея навыками проектировщика, вводя в систему характеристики быстровозводимого объекта. Параметры можно менять, подбирая оптимальную компоновку, выгодную экономически. Дополнительно можно создать 3Д-модель объекта, обеспечив большую наглядность.
Ресурс от ПК Веста бесплатный, пользоваться им можно на нашем сайте в режиме 24/7. Чтобы узнать больше, заполните форму на сайте или свяжитесь с нашими представителями по телефону.