Изменением облика современных городов мы, безусловно, обязаны алюминию – именно он придал сегодняшним мегаполисам четкость линий, неудержимое стремление ввысь, красоту, функциональность и экологичность. Стеклянные фасады офисных небоскребов держаться на легких и прочных алюминиевых рамах.
Развлекательные, торговые и выставочные центры самых разных форм и размеров в буквальном смысле опираются на каркас из алюминиевого сплава. Стадионы, бассейны и другие спортивные сооружения также строятся из алюминиевых конструкций. Этот металл стал одним из самых востребованных материалов среди строителей, архитекторов и дизайнеров. И вот почему.
Представьте, что у вас есть очень легкий, но при этом прочный металл, который не подвержен коррозии, нетоксичен и долговечен. Его можно пилить, сверлить, стягивать шурупами, связывать, сваривать и спаивать. Ему можно придать практически любую желаемую форму, используя технологию экструзии. Словно конструктор LEGO для детей, алюминий в руках архитектора становится инструментом безграничного творчества, позволяющий создавать конструкции, которые нельзя изготовить ни из дерева, ни из пластика, не говоря уже о стали.
Производство алюминиевого профиля | Made in KZ
Именно поэтому он так востребован в современном строительстве.
В начале прошлого века алюминий практически не использовался в строительстве, так как был слишком дорогим металлом и не выпускался в достаточных объемах. Все изменилось в 1920-х годах, когда электролизная технология производства снизила стоимость алюминия в 5 раз. Металл стал активно применяться не только для отделки крыш и сводов, в качестве водоотводов и стеновых панелей, но и в декоративных целях.
Первым зданием, в строительстве которого обширно использовался алюминий, стал знаменитый небоскреб Empire State Building, построенный в 1931 году и вплоть до 1970 года являвшийся самым высоким зданием в мире. Алюминий использовался во всех основных конструкциях сооружения, а также очень широко – в интерьере. Одна из визитных карточек здания – фреска на потолке и стенах его лобби выполнена из алюминия и 23-каратного золота.
Минимальный расчетный срок службы алюминиевых конструкций составляет 80 лет. При этом алюминий используется в любых климатических условиях и не теряет своих свойств в диапазоне температур от -80 °C до +300 °C. Сооружения из алюминия мало подвержены разрушению при пожарах, а при низких температурах этот металл становится более прочным.
Например, алюминиевый сайдинг, снабженный теплоизоляцией и отражающим покрытием из фольги, защищает помещение от холода в 4 раза лучше, чем кирпичная облицовка толщиной в 10 см или каменная кладка толщиной более 20 см. Поэтому его активно применяют в строительстве в холодных местах нашей планеты, в России это Северный Урал, Сибирь, Якутия.
Не менее, если не более, важное качество алюминия – легкость. Благодаря малому удельному весу алюминиевая пластина оказывается в 2 раза легче стальной при одинаковой жесткости. Получается, что при одинаковой несущей способности вес алюминиевых конструкций в 2-3 раза меньше веса стальной и до 7 раз меньше железобетонной.
Про алюминий интересно
Поэтому сегодня алюминий используют в строительстве высотных зданий и небоскребов – только представьте, сколько бы они весили при использовании, например, стали, какой глубины фундамент пришлось бы закладывать и насколько это привело бы к удорожанию всего здания! Небольшой вес алюминиевых разводных мостов облегчает их механическую часть, минимизирует противовесы и вообще дает больше простора для фантазии архитекторов. Кроме этого, с легкими конструкциями работать проще, удобнее и быстрее.
Чаще всего в строительстве используются алюминиевые слитки плоской и цилиндрической формы, которые в результате обработки превращаются в подвесные потолки, окна, двери, лестницы, стеновые панели, листы для покрытия крыш и не только.
Магний-кремниевые сплавы серии 6ххх в форме цилиндрических слитков отлично поддаются экструзии, что открывает огромный простор для изготовления самых сложных архитектурных форм.
При экструзии изделия формуются путем выдавливания размягченного алюминия через специальную форму – матрицу – с отверстием определенного сечения. Экструзия помогает добиваться максимальной точности размеров изделий из алюминия.
Алюминиевый прокат осуществляется с использованием горячей и холодной обработки давлением. Результатом такой обработки становятся алюминиевые листы, проволока, плиты и ленты.
Алюминий отлично полируется и анодируется, приобретая любую окраску – качество, за которое его очень ценят дизайнеры. Причем анодирование дает металлу усиленную антикоррозийную защиту.
Анодирование состоит из ряда электрохимических процессов по подготовке поверхности металла и по созданию на ней твердой и устойчивой против коррозии пленки окислов алюминия. Сразу же после анодирования искусственная бесцветная пленка, обладающая большой адсорбционной способностью, может быть окрашена в любые цвета путем погружения деталей в подогретую ванну с красителем.
Например, рельефными пластинами из анодированного алюминия отделан потолок станции метро «Авиамоторная» в Москве, здание Российской Академии Наук, Государственный кремлевский дворец. Издали эти элементы выглядят и сверкают, как золотые. При этом для анодирования «под золото» не требуется тратить этот драгоценный металл, так как цвет создает специальный пигмент, а блеск – окисная пленка.
Визитной карточкой алюминия в современной архитектуре, безусловно, являются небоскребы. Их полностью стеклянные стены , или иначе светопрозрачные фасады, представляют собой конструкцию из стекла и алюминиевых рам. Повсеместное распространение во всем мире они получили потому, что позволяют сделать здание значительно более энергоэффективным с экономической точки зрения, а также существенно сократить выбросы CO2.
Полностью стеклянная внешняя площадь здания позволяет впускать в него гораздо больше солнечного света и сокращать использование искусственного освещения. Но еще больше энергии экономиться на отоплении и кондиционировании помещений. В отличие от обычного стекла, которое беспрепятственно пропускает тепло в одну и в другую сторону, стекло для светопрозрачных фасадов обладает низкой теплопроводностью (параметр U-Value) – оно отражает солнечное тепло летом, а зимой не выпускает тепло из здания.
Возвращаясь к Empire State Building, в 1993 году, в рамках программы реконструкции легендарной высотки, железные рамы всех 6514 окон были заменены на алюминиевые. Новые окна составляют всего 30% поверхности здания, но даже это позволило экономить 16% потребляемой энергии в год.
В 2012 году компания Siemens открыла в Лондоне Центр устойчивого городского развития (Center for sustainable urban development), который был назван Crystal. Здание центра, сконструированное с применением алюминиевых фасадов, а также новейших строительных энергосберегающих технологий, стало единственным в мире, получившим топовые рейтинги LEED и BREEAM – двух самых распространенных систем оценки зданий по степени воздействия на окружающую среду. Crystal потребляет на 46% меньше электроэнергии и вырабатывает на 65% меньше углекислого газа, чем любое другое сравнимое по размерам офисное здание.
Эти расчеты становятся особенно актуальны, если думать не только о настоящем, но и о будущем. По прогнозам, к 2050 году население планеты достигнет 10 млрд человек, 2/3 которых будут жить в городах, а значит особенно остро станет проблема экологии, в том числе возможная нехватка воды, плодородных почв, других ресурсов. Учитывая 100%-ую перерабатываемость алюминиевых конструкций со значительным сокращением выбросов углекислого газа, именно этот металл становится материалом будущего.
Владимир Шухов (1853 — 1939)
Русский инженер, архитектор, изобретатель и учёный. Изобрел и первым в мире применил металлическую сетчатую оболочку в качестве строительной конструкции. Для Всероссийской промышленной и художественной выставки 1896 года в Нижнем Новгороде Владимир Шухов построил восемь павильонов с перекрытиями в виде сетчатых оболочек.
В современной архитектуре для строительства развлекательных, выставочных, торговых и других павильонов используется технология сетчатой оболочки. Этот тип строительной конструкции был разработан русским инженером и архитектором Владимиром Шуховым в 1896 году. Тем не менее, из-за сложности расчетов она применялась крайне редко. С появлением компьютерного моделирования, а также новых строительных материалов и технологий, этот вид конструкций постепенно стал доминировать в строительстве павильонов. Знаменитые архитекторы Бакминстер Фуллер и Норман Фостер окончательно внедрили сетчатые оболочки в современную архитектуру.
Легкая и одновременно прочная сетчатая оболочка позволяет строить не только большие по площади сооружения, но и придавать им самые необычные формы. В качестве материала для сетчатой оболочки применяется как сталь, так и алюминий, позволяющий в 3 раза облегчить конструкцию. Кроме того, из алюминиевых листов зачастую делается кровля и стены таких сооружений, что позволяет существенно снизить нагрузку на несущую конструкцию.
Гигантский развлекательный парк Ferrari World в Абу-Даби, открытый в 2010 году, имеет самую большую в мире алюминиевую крышу площадью 200 000 м 2 . Количества алюминия, которое было использовано для нее, хватило бы на изготовление 16 750 автомобилей Ferrari.
Источник: aluminiumleader.ru
Алюминий как строительный материал
Алюминий обладает уникальными свойствами, которые делают его пригодным в качестве строительного материала. В настоящее время в развитых странах алюминий стал важным строительным компонентом.
Его используют для отделки зданий из кирпича, бетона и стали.
Алюминий является самым доступным среди цветных металлов на поверхности земли. Но он не доступен в чистом виде, его как правило извлекают из бокситов. Алюминий также доступен в виде оксидов, сульфатов, силикатов и фосфатов.
Свойства алюминия в качестве строительного материала приведены ниже:
- Герметичность
- Высокая прочность
- Легкий вес
- Простота в изготовлении и сборке
- Относительно низкая температура плавления
- Низкая стоимость транспортировки
- Высокая отражательная способность
- Устойчивость к коррозии
- Звукоизоляция и простота обслуживания
Все эти преимущества выдвигают алюминий на самый высокий уровень строительного конструирования.
Например, двери и окна изготовленные из алюминия, идеально герметичны, что не допускает попадания пыли, воздуха и воды.
Алюминий как строительный материал обладает многими полезными свойствами.
По сравнению с другими металлами алюминиевые сплавы можно легко отливать, ковать, экструдировать, прокатывать или сваривать. Сборка алюминиевых конструкций может быть легко демонтирована или транспортирована для сборки в новом месте. Алюминий также придает внешнюю красоту. чтобы улучшить декоративный стиль отделки можно использовать гофрированную структуру алюминиевого листа. Значительная доля алюминия очень высока. Он долговечен, прочен и практичен в использовании.
Из-за высокой стоимости лома, алюминий выгоден для перепродажи.
Алюминиевые листы выступают в качестве звукоизоляционных материалов. Они являются отличными отражателями звуковых, а также электромагнитных вол. Как было сказано выше, алюминий обладает высокой коррозионной стойкостью при низких температурах. Поэтому материал не потребует какого-либо обслуживания 30 лет.
Источник: fsm24.ru
От Empire State Building до жилых домов: история использования алюминия в строительстве
Что общего у старинных ювелирных украшений, макбуков, бабушкиной советской ложки, Empire State Building и современных жилых кварталов Balance в Москве? Во всех из них используется алюминий. Тонкость заключается в том, что за годы развития алюминиевой промышленности для каждой сферы применения были разработаны десятки уникальных сплавов, решающих самые сложные и необходимые для современной жизни эксплуатационные задачи.
История алюминия началась с создания ювелирных украшений и разнообразных дорогостоящих декоративных предметов. Из-за трудностей, связанных с выделением из соединений, он долго был очень дорогим металлом и до конца XIX века стоил дороже золота. Из первого алюминия изготавливались редкие и дорогие украшения, которые могла позволить себе только элита.
Ситуация изменилась с открытием электролитического способа производства алюминия в 1886 году: буквально за одно десятилетие была создана алюминиевая промышленность и некогда драгоценный металл перестал быть таковым. Алюминий стал применяться в самых разных сферах: уже в 1891 году был создан первый пассажирский катер «Le Migron» с корпусом из алюминия. По мере развития технологий производства алюминий «захватывал» новые отрасли. Впоследствии он дал многое авиастроению, космонавтике и другим сферам, но сегодня речь пойдет о строительстве.
Своеобразным символом начала строительства из алюминия является 103-этажный Empire State Building в Нью-Йорке (США). Считается, что это первое здание, которое было построено с использованием алюминия в отделке. Здание было построено всего за 410 дней и долгое время считалось самым высоким в мире. Стройка началась в 1930 году, а уже в 1931 году Empire State Building был открыт для арендаторов и посетителей. Но на самом деле первопроходцем был не он.
Почти на четверть века раньше (в 1904–1906 годах) при строительстве Austrian Postal Savings Bank в Вене (Австрия) алюминий использовали для защиты металлических болтов, удерживающих мраморный фасад. По сей день алюминиевые элементы определяют внешний вид этого здания.
«Пальму первенства» у Empire State Building мы отобрали, но это не лишает его той важной роли, которую он сыграл в процессе распространения алюминия именно как строительного материала — в том числе для отделки, оформления зданий.
Алюминий использовался как в экстерьере, так и в интерьере небоскреба. Например, известная фреска в холле Empire State Building выполнена из алюминия (115 000 листов) в сочетании с золотом. Также из алюминия отлиты стеновые панели (между окнами разных этажей) и шпиль, который первоначально был установлен на здании для швартовки дирижаблей.
Однако сложные воздушные потоки не позволили сделать из небоскреба швартовочную площадку, так что от этой идеи пришлось отказаться. Позже шпиль был заменен на передающую антенну. В целом при строительстве здания было использовано 730 тонн металла (алюминия и стали).
Empire State Building строился частными инвесторами, и выбор металла был не случаен. Алюминий прочный, легкий (при аналогичной прочности в 2–3 раза легче, чем сталь), устойчив к коррозии, не изменяет своих свойств в диапазоне температур, при котором эксплуатируется здание. На тот момент он был модным материалом, который символизировал новую промышленную и экономическую эпоху развития.
Впоследствии здание сделали еще более «алюминиевым». В ходе реконструкции в начале 90-х годов XX века стальные рамы чуть более чем 6,5 тыс. окон (а это примерно 30% площади здания) были заменены на алюминиевые. По приблизительным оценкам, это дало порядка 16% экономии электроэнергии.
Анодирование алюминия (анодное оксидирование) — это процесс, в результате которого на поверхности металла образуется оксидное покрытие, защищающее поверхность алюминия от окисления.
А еще анодирование алюминия придает изделиям дополнительные эстетические свойства и респектабельный внешний вид. Анодированный алюминий используют для отделки дорогих автомобилей и производства яхт, из него изготавливают корпуса современных смартфонов и ноутбуков, а также фасады зданий бизнес- и премиум-класса. Удовольствие не из дешевых, но оно того стоит.
«Главстрой» — один из трендсеттеров анодированной архитектуры на рынке недвижимости Москвы. Его проекты — прогрессивные жилые кварталы Balance на Рязанском проспекте и жилой квартал на Москве-реке «Береговой» — спроектированы с применением анодированного алюминия.
Для Москвы, в отличие, например, от Санкт-Петербурга, характерна разновысокая застройка. В ЖК Balance поддерживается этот архитектурный образ, среднеэтажная застройка сочетается с высотными башнями из анодированного алюминия. Концепцию дополняют парковые аллеи, фонтанные группы. Своего рода Москва в миниатюре.
Хорошее отражение солнечных лучей — еще одно полезное свойство алюминиевых фасадов, благодаря этому летом в квартирах не так жарко.
Концепция ЖК «Береговой» подчеркивает Москву-реку. По задумке архитекторов, выполненные из металла фасады домов, выходящих на набережную, будут блестеть в солнечную погоду, а вечером отражать на себе жизнь ночного города и транслировать это изображение реке.
С чем сочетается алюминий в архитектуре и дизайне? Ответ, можно сказать, лежит на поверхности. Являясь частью природы, в дизайнерских решениях он прекрасно сочетается с деревом, камнем, горным хрусталем, другими металлами. В проектах Balance и «Береговой» анодированный алюминий используется в сочетании с клинкерным кирпичом. Матовый цвет металла, природные оттенки фасадного клинкера создают благородный и элегантный образ зданий.
Архитектурная концепция квартала Balance подразумевает использование двух совершенно разных материалов для создания ощущения двух городов, которые, как два слоя, наложены один на другой. Первый слой — это 8-10-11 этажные дома из клинкерного кирпича — основная застройка, которая формирует квартал, сомасштабный уже сложившемуся типу территории Рязанского проспекта. Среди них выстреливают стройные 30-этажные башни из анодированного алюминия, формирующие второй слой города — легкий, изящный, играющий роль якоря, доминанты района, совсем как Empire State Building в Нью-Йорке.
Коррозионную устойчивость алюминия и его сплавов обеспечивает оксидная пленка, которая образуется естественным путем при контакте с кислородом. При повреждении она самостоятельно восстанавливается.
Сегодня в строительстве в нашей стране активнее всего используются сплавы серий 6000 (Al-Mg-Si) (АД31 — европейские аналоги 6060, 6063–6106, 6082) и 5000 (Al-Mg) (5083 и 5754), однако этим перечнем доступный ассортимент, естественно, не ограничивается.
Сплавы 6060, 6063 предназначены для производства профилей, в том числе сложных, с мелкими деталями. Они имеют средний класс коррозионной устойчивости и хорошо выглядят при анодировании.
Сплав 6082 по характеристикам похож на углеродистую сталь, из него производятся как профили, так и листы.
Сплавы 5083 и 5754 в большей степени предназначены для производства листов или бесшовных труб. При этом сплавы 5000 серии имеют самый высокий класс коррозионной устойчивости.
Определенно, алюминий — это не универсальное решение любой задачи. Улучшая одни характеристики, компоненты сплава зачастую ухудшают другие, так что выбор материала — это всегда задача поиска оптимального соотношения важных качеств.
К примеру, при высокой прочности, алюминий и его сплавы имеет сравнительно низкий модуль упругости, что определяет меньшую устойчивость к сжатию. Эти характеристики можно компенсировать за счет конструкции (тем более процесс экструзии алюминия позволяет формировать практически любой удобный профиль), но таким образом частично сокращается преимущество алюминиевой конструкции в весе (по сравнению со стальной) и повышается ее стоимость.
Тем не менее, при решении определенных задач использование алюминиевых сплавов зачастую оказывается экономически более оправданным, нежели применение стали.
В целом сплавы алюминия прочно обосновались в строительной отрасли. Каждый год объем алюминия, используемого именно в строительной отрасли, растет на 3%.
Надо отметить, что алюминий не теряет своих эстетических показателей более 100 лет. Подтверждение этому — небоскребы на Манхэттене, элементы которых сделаны из алюминия. Здания построены в начале XX века, но до сих пор привлекают своей красотой, при этом алюминий ничуть не изменил ни своей формы, ни цвета. При этом алюминий отлично поддается вторичной переработке.
95% алюминия, используемого в строительстве, уходит на переработку. И перерабатывать его можно до бесконечности — 75% когда-либо произведенного алюминия используется до сих пор, доля переработанного алюминия в строительстве — приблизительно от 50 до 85%.
1930-е, когда строился Empire State Building, — период активного освоения алюминия строительной отраслью. Его использовали и при строительстве других высотных зданий — как в отделке, так и в каркасе. Алюминий позволяет сделать здания легче. А это очень важно для небоскребов, сокращает требования к фундаменту и технике, используемой при монтаже, и затраты на транспортировку отдельных элементов конструкции к строительной площадке. При большой высоте здания это существенно.
Использование алюминия в строительстве дополнительно дает свободу в выборе форм. Обладая современными технологиями расчета конструкций, можно проектировать такие профили и конструктивные элементы, которые обеспечивают минимальный вес всей конструкции при наибольшей прочности и конструкционной эффективности.
Отличный пример — олимпийские объекты, которые строились к Сочи-2014, в частности, стадион Фишт. Его купол выполнен из алюминия и стекла.
Сегодня не редкость и полностью алюминиевые дома. Различные сплавы применяются для покрытия крыш, рам для окон и дверей, стеновых панелей, пластин для отделки потолка (как на станции метро Авиамоторная в Москве). Для энтузиастов это способ реализовать разные интересные дизайнерские зарисовки. Хороший пример — кубическое здание семиметровой высоты, возведенное архитекторами префектуры Сага в Японии.
Алюминиевая архитектура доступна и в массовом частном и коммерческом строительстве. Промышленно выпускаются алюминиевые композитные панели для отделки фасадов и внутренних интерьеров (не подходят такие панели только для «особых» объектов — автозаправок, нефтехранилищ и т.п.). Их стоимость — на уровне облицовочного кирпича или натурального камня.
Архитекторы очень любят совмещать алюминий со стеклом, воплощая идеи об эффективном использовании дневного света (алюминиевые рамы оказываются экономически оправданнее при большой площади остекления). В России эти возможности используется в основном при проектировании офисных зданий, но встречаются и жилые постройки, где используется, например, алюминиевый профиль с термо- и звукоизолирующей вставкой из полиамидного стекловолокна, для рам. В частности, в проекте Balance благодаря использованию стеклопакетов в таком профиле получилось применить витражное остекление, увеличивающее естественное освещение квартиры. Это вполне в духе общей тенденции в направлении энергоэффективности жилья.
Как было отмечено выше, в этом ЖК алюминий активно используется и на навесных фасадах. Анодированные с лицевой стороны плиты воплотят задумку архитектора — изящные башни-доминанты на фоне застройки средней этажности.
Кстати, алюминий планируется использовать и при прокладке инженерных сетей. В соответствии с новым ГОСТом в жилых зданиях будет использоваться более выгодная с экономической точки зрения проводка из алюминиевого сплава.
Хотя активному использованию алюминия в строительстве уже более 100 лет, он не потерял своей актуальности. Создание новых материалов лишь выводит использование этого материала на новый уровень, как в примере с теплыми и легкими окнами из сочетания алюминия и углепластика.
ЖК Balance — отличный пример того, как эволюционирует строительная отрасль. От классических решений, проверенных веками, мы движемся к более современным и эффективным — комфортным решениям, продуманной городской среде и энергоэффективности.
Источник: habr.com