Использование сферы в строительстве

Широко используется металл в высотных и повышенной этажности зданиях для несущих колонн и ригелей, которые затем обетонируются. Стальные конструкции в виде готовых пространственных элементов завозят с заводов, устанавливают на место, соединяя их между собой на сварке.

Конструкции такого типа применяют в строительстве для монолитных фундаментов высотных и уникальных зданий.

Кроме того, в строительстве применяются различные крепления, металлические профильные фермы, вкладыши, анкеры и другие закладные детали в балках, пролетных строениях мостовых конструкций.

В жилищном строительстве стальные соединения для крепления конструкций находят применение почти на каждом объекте. Прочности креплений, защите и неизменяемости закладных деталей придается исключительно большое значение; от их надежности и долговечности зависит устойчивость здания в целом.

Немало зданий перекрыто деревянными конструкциями с металлическими затяжками, связями и другими стальными элементами. Стальные конструкции используются также в тех случаях, когда приходится усиливать реконструируемые, ослабленные или утратившие первоначальную прочность части зданий.

НАЧАЛО ПРОЕКТА. НАЧИНАНИЯ В СФЕРЕ ПЕРЕКУПСТВА

Основные особенности металлических конструкций. Достоинства и недостаки.

Основные особенности металлических конструкций — это невысокая металлоемкость, хорошие экспортные возможности, стабильная в течение длительного времени номенклатура и большая степень заводской готовности. Из-за вышеописанных особенностей конструкции дают отличные экономические показатели.

Достоинства:

Основными достоинствами металлических конструкций являются:

высокая несущая способность — возможность воспринимать значительные нагрузки при относительно небольших сечениях вследствие значительной прочности металла;

высокая надежность, так как конструкции могут быть рассчитаны достаточно точно,

легкость и транспортабельность

Недостатки:

К недостаткам металлических конструкций относится низкая коррозиестойкость и огнестойкость. Эти недостатки иногда требуют применения специальных коррозиестойких сталей и специальных защитных покрытий, предохраняющих их от коррозии и относительно высоких (более 400 °С) температур.

Основные направления развития металлоконструкций

В настоящее время научные исследования в области металлических конструкций проводятся по нескольким направлениям:

технико-экономические исследования; теория формообразования; теория сооружений; теория технологических процессов; теория методов монтажа.

Технико-экономические исследования проводятся по четырем направлениям, которые в ближайшие годы должны получить дальнейшее развитие:

1) оптимизация перспективного планирования отрасли металлостроительства; 2) экономика промышленного производства строительных металлических конструкций; 3) разработка и совершенствование сметных нормативов и ценообразования в области металлостроительства; 4) экономика проектных решений металлических конструкций.

PASCO Seminar Варианты использования в сфере строительства – использование в частном секторе

К основным работам первого направления за последние годы относятся:

1) разработка предложений по развитию металлических конструкций; 2) разработка оптимального перспективного плана размещения производства стальных строительных конструкций; 3) разработка схемы размещения заводов алюминиевых строительных конструкций.

Большое значение для совершенствования прогнозов в области развития металл строительства имеет разработка обоснованных предложений по экономии металла в связи с осуществлением мероприятий технического прогресса и применением эффективных материалов.

4) Диаграмма работы стали на растяжение и сжатие

Под работой стали на сжатие понимают работу на сжатие коротких элементов, которые не могут потерять устойчивость, т. е. получить изгиб на длине. Напряжение в сжатом элементе определяют так же, как и в растянутом

Концентрация напряжений

В местах искажения сечения (у отверстий, выточек, надрезов, утолщений и т. п.) происходит искривление линий силового потока и их сгущение около пре­пятствий (рис. 2.6), что приводит к повышению напряжений в этих местах.

Рис.2.6. Траектория и концентрация напряжений у мест резкого изменения формы элемента

а -около отверстий; б -около трещины; в -в сварном соединении лобовыми швами

Отношение максимального напряжения в местах концентрации к номинальному, равномерно распределенному по ослабленному сечению, называется коэффициентом концентрации. Коэффициент концентрации у круглых отверстий и полукруглых выточек имеет значение 2-3. В местах острых надрезов оно выше и тем больше, чем меньше радиус кривизны надреза и чем гуще собирается в этих местах силовой поток; коэффициент концентрации в этом случае достигает значения 6-9.

Развитие пластических деформаций и разрушение при равномерном распределении напряжений происходят под воздействием касательных напряжений, наибольшее значение которых возникает на плоскостях, наклонных под углом 45° к действующей силе (зона 1). При резком перепаде напряжений (зона 2) общие сдвиговые деформации происходить не могут (из-за задержки соседними, менее напряженными участками), поэтому в этих областях металл разрушается путем отрыва по плоскостям, нормальным к действующей силе.

При статических нагрузках и нормальной температуре концентрация напряжений существенного влияния на несущую способность не оказывает (не учитывая некоторого повышения разрушающей нагрузки). Поэтому при расчетах элементов металлических конструкций при таком виде воздействиях их влияние на прочность не учитывается.

При понижении температуры прочность на разрыв гладких образцов повышается во всем диапазоне отрицательных температур; прочность же образцов с надрезом повышается до некоторой отрицательной температуры, а затем понижается.

При длительном воздействии нагрузки сопротивление разрушению понижается.

Испытаниями установлено, что конструкции из низколегированных, особенно термоупрочненных сталей сопротивляются разрушению лучше, чем малоуглеродистые стали.

Работа стали при изгибе

В изгибаемом элементе нормальные «напряжения распределяются по сечению неравномерно (как известно, в стадии упругой работы — по линейному закону): максимальные напряжения будут в фибровых (крайних) волокнах, по нейтральной оси они равны нулю. Если изгибающий момент будет продолжать увеличиваться, напряжения в крайних волокнах вследствие развития пластических деформаций останутся равными ат, а дополнительный момент будет восприниматься менее напряженными волокнами, расположенными ближе ^нейтральной оси. Наконец, Наступит время, когда напряжения по всему сечению балки будут равными пределу текучести — образуется так называемый шарнир пластичности и балка превратится в статически изменяемую «систему. Несущая способность балки полностью исчерпана.

Для разрезных прокатных и сварных (постоянного сече- по длине) балок, воспринимающих статическую нагрузку, закрепленных от потери общей устойчивости, а также при условии, что касательные напряжения в месте наибольшего изгибающего момента не превышают 0,3 расчетного сопротивления,нормы допускают развитие пластических деформаций.

В балках при изгибе, как известно, кроме нормальных возникают и касательные напряжения. Значения их изменяются как по длине балки, так и по высоте сечения. Так, для балки с шарнирными опорами при равномерно распределенной нагрузке на опоре изгибающий момент и нормальные напряжения равны нулю, в середине пролета М и а — максимальные. Касательные напряжения, являющиеся функцией поперечной силы, будут максимальными в опорном сечении и равными нулю в середине пролета балки.

Во всех остальных сечениях между опорой и серединой балки одновременно действуют нормальные и касательные напряжения. В этой зоне балки и в первую очередь в балках с измененным по длине сечением необходимо определять их суммарные значения — приведенные напряжения.

Вопросик

Вопросик

Уголковые профили

Уголковые профили прокатывают в виде равнополочных (ГОСТ 8509-72 с изм.) и неравнополочных (ГОСТ 8510-72 с изм.) уголков Сортамент уголков весьма обширен: от очень малых профилей с площади сечения 1-1,5 см 2 до мощных профилей с площадью сечения 140 см 2 . Полки уголков имеют параллельные грани, что облегчает конструирование. Широкое применение уголки имеют в легких сквозных конструкциях.

Рабочие стержни из уголков обычно компонуются в симметричные сечения из двух или четырех уголков. Более экономичны уголки с меньшими толщинами полок. В сжатых стержнях сечения, составленные из тонких уголков, обладают большей устойчивостью. В стержнях с отверстиями для болтов ослабление сечения отверстиями тем меньше, чем тоньше полки.

Геометрические характеристики сечения швеллеров определяются его номером, который соответствует высоте стенки швеллера (в сантиметрах). Сортамент (ГОСТ 8240-72 с изм.) включает швеллеры от № 5 до № 40 с уклоном внутренних граней полок. Уклон внутренних граней полок затрудняет конструирование.

—-Двутавры Двутавры-основной балочный профиль-имеют наибольшее разнообразие по типам , которые соответствуют определенным областям применения.

Балки двутавровые обыкновенные (ГОСТ 8239-72 с изм.) так же, как и швеллеры имеют уклон внутренних граней полок и обозначаются номером, соответствующим их высоте в сантиметрах. В сортамент входят профили от № 10 до № 60.

———Тонкостенные профили. Тонкостенные двутавры (ТУ 14-2-205-76) и швеллеры (ТУ 14-2-204-76) прокатываются на непрерывном стане с особо тонкими стенками и полками, что делает их экономичнее обычных прокатных профилей на 14-20 %. Тонкостенные профили имеют высоту от 120 до 300 мм и полки с параллельными гранями. Применяются тонкостенные профили в балках площадок, фахверках, в легких перекрытиях и покрытиях.

——Трубы Стальные трубы, применяемые в строительстве, бывают круглые-горячекатаные (ГОСТ 8732-78 с изм.) и электросварные (ГОСТ 10704-76 с пзм.), прямоугольного и квадратного сечения-электросварные (ТУ36-2287-80 и ТУ14-2-361-79).

Горячекатаные бесшовные трубы имеют диаметр от 25 до 550 мм .Круглые электросварные трубы имеют диаметр от 8 до 1620 мм

———Холодногнутые профили Гнутые профили изготовляются из листа лепты или полосы толщиной от 1 до 8 мм. По индивидуальным заказам и техническим условиям металлургических заводов можно получить гнутые профили самой разнообразной формы. Наиболее употребительны равнонолочные и неравнополочные уголки, швеллеры, с-образные, зетовые, замкнутые квадратного и прямоугольного сечения. Основная область применения- в легких конструкциях покрытий зданий, где они, заменяя прокатные профили, могут дать экономию металла до 10 %.

——-Различные профили и материалы, применяемые в строительстве

В металлических конструкциях в сравнительно меньшем объеме применяются профили других конфигураций и материалы разного назначения (стальные канаты и проволока): профили для оконных и фонарных переплетов (ГОСТ 7511-73); крановые рельсы (ГОСТ 4121-76 с изм.); двутавровые профили для путей подвесного транспорта (ГОСТ 19425-74 с изм.); стальные канаты и высокопрочная проволока для висячих и вантовых конструкций покрытий зданий и сооружений; висячих и вантовых мостов, в антенно-мачтовых сооружениях и в предварительно напряженных покрытиях; оцинкованный профилированный настил (ГОСТ 14918-80 с изм.).

———Профили из алюминиевых сплавовСтроительные профили из алюминиевых сплавов получают прокаткой, прессованием или литьем. Листы, ленты и плиты прокатываются в горячем или холодном состоянии. Листы прокатывают толщиной до 10,5 мм, шириной до 2000 мм и длиной до 7 м. Фасонные профили, в том числе и полые (трубчатые), изготовляют горячим прессованием на гидравлических прессах.Наиболее распространенное на заводах оборудование требует, чтобы профили вписывались в круг диаметром 320 мм (в отдельных случаях 530 мм). На современном прессовом оборудовании можно изготовлять профили площадью сечения от 0,5 до 300 см 2 Гнутые профили изготовляют из листов и лент толщиной до 4 мм гнутьем их в холодном состоянии.

Вопросик

Длинномерные швы в конструкциях (поясные швы балок, колонн и др.) выполняются в заводских условиях автоматической сваркой под флюсом. Флюс защищает изделие от вредного воздействия окружающей среды на металл соединения. При этом механизированы два рабочих движения: подача

электродной проволоки и относительное перемещение дуги и изделия. К недостаткам автоматической сварки можно отнести затруднительность выполнения швов в вертикальном и потолочном положении, что ограничивает ее применение на монтаже.

Короткие швы (приварка ребер, сварка узлов в решетчатых конструкциях) выполняют полуавтоматической сваркой. При этом автоматически подается сварочная электродная проволока, а передвижение дуги по изделию производится вручную. Полуавтоматическую сварку стальных конструкций чаще выполняют в среде защитного газа (углекислый газ). Реже применяют сварку порошковой проволокой.

В ряде случаев используют ручную сварку качественными электродами, т.е. с качественным покрытием (толстым покрытием). При ручной дуговой сварке оба главных рабочих движения – подача электродной проволоки и передвижения дуги по изделию – выполняются вручную.

Ручная электродуговая сварка универсальна и широко распространена, так как может выполняться в любом положении. К недостаткам ручной сварки относятся меньшая глубина проплавления основного металла, меньшая производительность процесса из-за относительно низкой величины применяемого сварного тока, а также меньшая стабильность ручного процесса по сравнению с автоматической сваркой под флюсом.

Электрошлаковая сварка — разновидность сварки плавлением; этот тип сварки удобен для вертикальных стыковых швов металла толщиной от 20 мм и более. Процесс сварки ведется голой электродной проволокой под слоем расплавленного шлака, сварочная ванна защищена с боков медными формирующими шов ползунами, охлаждаемыми проточной водой. Качество шва получается очень высокое.

Ванная сварка – разновидность электрошлаковой, применяется в некоторых случаях при сварке арматуры большой толщины в железобетонных конструкциях.

Вопросик

РАСЧЕТНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

2.1 (3.4).Расчетные сопротивления сварных соединений для различных видов соединений и напряженных состояний следует определять по формулам, приведенным в табл. 3 СНиП II-23-81.

2.2. Расчетные сопротивления сварных соединений, определенные по формулам, которые приведены в главе СНиП II-23-81, обеспечиваются при соблюдении следующих условий:

подготовка материалов, сборка конструкций, сварка и контроль качества осуществляются в соответствии с требованиями главы СНиП III-18-75; сварочные материалы для стыковых соединений соответствуют прочности свариваемой стали и условиям эксплуатации конструкций и применяются в соответствии с табл. 1 прил. 1;

сварочные материалы для расчетных угловых швов применяются в соответствии с табл. 2 прил. 1 с учетом условий эксплуатации конструкций, указанных в табл. 1 прил. 1.

2.3. Расчетные сопротивления стыковых соединений, выполняемых всеми видами дуговой сварки, принимаются равными расчетным сопротивлениям стального проката при условии физического контроля качества швов в растянутых элементах и соблюдении требований п. 13.42 главы СНиП II-23-81 об обеспечении полного провара соединяемых элементов путем двухсторонней сварки, односторонней с подваркой корня шва или односторонней сварки на подкладке.

В случаях, когда в стыковых соединениях невозможно обеспечить полный провар элементов, рекомендуется принимать Rwy =0,7 Rу.

2.4. Несущая способность сварных соединений с угловыми швами зависит от ориентации шва относительно направления усилия, действующего на соединение. Однако учет этой зависимости существенно усложняет расчет соединения, в связи с чем расчетные сопротивления соединений с угловыми швами в главе СНиП II-23-81 приняты для наименее благоприятной ориентации (флангового шва) и независимыми от величины угла между продольной осью шва и направлением силового вектора, действующего на него.

2.5. Предельным состоянием для сварных соединений с угловыми швами является опасность разрушения. В связи с этим их расчетные сопротивления установлены по временному сопротивлению металла: для металла шва — в зависимости от нормативного сопротивления металла шва Rwf = f (Rwun); для металла границы сплавления — в зависимости от нормативного сопротивления основного металлаRwz = f (Run).

Вопросик

Вопросик

Вопросик

Конструктивные требования к сварным соединениям элементов стальных конструкций

Сварные стыковые соединения листовых деталей следует, как правило выполнять прямыми с полным приваром и с применением выводных планок.

Размеры и форму сварных угловых швов следует принимать с учетом следующих условий:

а) катеты угловых швов, kf, должны быть не менее указанных в табл. 7 приложения, но не более 1,2t, где t – меньшая из толщин свариваемых элементов:

б) расчетная длина шва должна быть не менее 4 kf, но не менее 40 мм. Расчетная длина флангового шва должна быть не более 85 (b f kf), мм.

Для элементов ферм наименьшая длина фланговых швов – 60 мм, расстояние между соседними швами на фасонке – не менее 50 мм.

в) при сварке полок прокатных профилей вдоль кромок, имеющих округления, наибольшую толщину углового шва kf принимают меньше толщины полки:

– для уголков с толщиной полки t 6 мм – kf = t – 1 мм;

– то же, t = 7 16 мм – kf = t – 2 мм;

– то же, t > 16 мм – kf = t – 4 мм;

– для двутавров до N14 и швеллеров N10–12 – kf 4 мм;

– то же , N 16 – 27 и швеллеров N14 – 27 – kf 6 мм;

– то же, N 30 – 40 и швеллера N 30 – kf 8 мм;

– то же, N 45 и швеллеров N 36 – 40 – kf 10 мм;

– то же , N 50 – 60 – kf 12 мм.

Рекомендуемые минимальные толщины угловых швов в зависимости от толщины свариваемых элементов, вида сварки и вида соединений приведены в табл. 7 приложения.

– размер нахлестки должен быть не менее 5 толщин наиболее тонкого из свариваемых элементов (рис. 1.2, б);

– соотношение размеров катетов угловых швов чаще всего 1: 1. При разных толщинах свариваемых элементов допускается принимать швы с неравными катетами, при этом катет, примыкающий к более тонкому элементу, должен быть не более 1,2t, t – толщина этого элемента, а примыкающий к более толстому элементу – должен отвечать требованиям табл. 7приложения.

– в конструкциях, воспринимающих динамические и вибрационные нагрузки, а также возводимых в климатических районах I1, I2; II2 и II3, угловые швы следует выполнять с плавным переходом к основному металлу при обосновании при помощи расчета на выносливость или на прочность, с учетом хрупкого разрушения;

– для прикрепления ребер жесткости, диафрагм и поясов сварных двутавров и конструкции группы 4 допускается применять односторонние угловые швы, катеты,

Область применения металлических конструкций

Широко используется металл в высотных и повышенной этажности зданиях для несущих колонн и ригелей, которые затем обетонируются. Стальные конструкции в виде готовых пространственных элементов завозят с заводов, устанавливают на место, соединяя их между собой на сварке.

Конструкции такого типа применяют в строительстве для монолитных фундаментов высотных и уникальных зданий.

Кроме того, в строительстве применяются различные крепления, металлические профильные фермы, вкладыши, анкеры и другие закладные детали в балках, пролетных строениях мостовых конструкций.

В жилищном строительстве стальные соединения для крепления конструкций находят применение почти на каждом объекте. Прочности креплений, защите и неизменяемости закладных деталей придается исключительно большое значение; от их надежности и долговечности зависит устойчивость здания в целом.

Немало зданий перекрыто деревянными конструкциями с металлическими затяжками, связями и другими стальными элементами. Стальные конструкции используются также в тех случаях, когда приходится усиливать реконструируемые, ослабленные или утратившие первоначальную прочность части зданий.

Источник: infopedia.su

Применение

Чистое железо имеет довольно ограниченное применение. Его используют при изготовлении сердечников электромагнитов, как катализатор химических процессов, для некоторых других целей. Но сплавы железа — чугун и сталь — составляют основу современной техники. Находят широкое применение и многие соединения железа. Так, сульфат железа(III) используют при водоподготовке, оксиды и цианид железа служат пигментами при изготовлении красителей и так далее.

Железо и его сплавы, важнейшие конструкционные материалы в технике и промышленном производстве. Из сплавов железа с углеродом изготавливаются почти все конструкции в машиностроении и тяжелой промышленности. Легковые, грузовые автомобили, станки, железные дороги, корпуса и силовые установки судов – все это делается в основном из стали. Масштаб производства стали является одной из основных характеристик общего технико-экономического уровня развития государства. На долю стали приходится около 95% всей металлической продукции.

Железо может входить в состав сплавов на основе других металлов — например, никелевых. Магнитная окись железа — важный материал в производстве устройств долговременной компьютерной памяти: жёстких дисков, дискет и т. п. Также железо входит в большинство магнитных сплавов.

Железо находит широкое применение в виде солей. Хлорид железа III (хлорное железо) используется в
радиолюбительской практике для травления печатных плат.
Десятиводный сульфат железа (железный купорос) в смеси с медным купоросом используется для борьбы с вредными
грибками в садоводстве и строительстве. Железо применяется в качестве анода в железо-никелевых аккумуляторах,
железо-воздушных аккумуляторах.

Области применения железа и его сплавов

Итак, давайте узнаем, почему железо получило наибольшее применение в металлургии.

Под железом зачастую подразумевают вовсе не вещество как таковое, а низкоуглеродистую электротехническую сталь – так называется сплав металла по ГОСТ. Действительно чистое железо получить непросто, и используется оно исключительно для производства магнитных материалов.

Железо является ферромагнетиком, то есть, намагничивается в присутствии магнитного поля. Однако это его свойство сильно зависит от примесей и структуры металла. Магнитные свойства абсолютного чистого железа в 100–200 раз превышают аналогичные показатели технической стали. То же самое можно сказать о величине зерна: чем крупнее зерно, тем лучше магнитные свойства вещества.

Имеет значение и механическая обработка, хотя ее влияние и не столь впечатляющее. Только такое железо применяют для получения всех магнитных материалов для электротехники и магнитоприводов.

Во всех остальных областях народного хозяйства находит свое применение сталь и чугун, так что, говоря о применении железа, говорят об использовании стали.

Про способы применения сплавов железа расскажет видеоролик ниже:

Соединения

Все металлы, используемые в производстве, делят на цветные и черные. Черные – это сплавы железа, в частности, сталь и чугун, остальные – медные, никелевые, серебряные, относятся к цветным. Соответственно, производство, занимающееся выплавкой чугуна и стали, называется черной металлургией, а всех остальных – цветной. На долю черной металлургии приходится 95% всех металлургических процессов. Разделяются черные сплавы таким образом:

Про методы применения железа в виде стали читайте ниже.

Стали

Конечно, наибольшее применение находят сталь и чугун, а их использование зависит от доли углерода в составе. По этому признаку различают углеродистые и легированные стали. В первом случае примеси носят постоянный характер, то есть, попадают в сплав из-за особенностей процесса выплавки. В легированные добавки вводят специально для придания материалу особых свойств. В качестве легирующих элементов применяют ванадий, титан, хром, никель и так далее.

Углеродистые стали разделяются на 3 группы:

Легированные стали тоже составляют собой 3 группы:

Легированные стали обычно являются материалом для инструментов и машинных узлов, так как введение дополнительных ингредиентов повышает прочность сплава, придает ему жаростойкость или коррозионную стойкость. Углеродистые, в основном, применяют для каркасных сооружений, изготовления водопровода и так далее.

Все стали можно разделить по назначению:

Применение легированных сталей определяется их качествами.

• Так, нержавеющая сталь используется в строительстве и машиностроении, где требуется более высокая, чем обычно стойкость к коррозии.
• Жаропрочные сплавы «работают» в условиях высоких температур – турбины, магистрали отопления. Жаростойкие – не окисляются при высоких температурах, что важно для многих рабочих узлов в теплотехнике.

О применении чугуна и стали расскажет видео ниже:

Чугун

Применение чугуна не намного меньше, поскольку его механические качества вполне сопоставимы со многими марками стали. В соответствии с категорией чугуна различается и применение:

• серый чугун – углерод в железе находится в виде графитовых пластинок. Отличается хорошими литьевыми свойствами и малой усадкой. Но наиболее примечательное его качество – стойкость к переменным нагрузкам. Серый чугун используют при изготовлении прокатных станков, станин, подшипников, маховиков, поршневых колец, деталей тракторных и автомобильных двигателей, корпусов и так далее;
• белый чугун – углерод связан с железом. Почти целиком используется для получения стали;
• высокопрочный чугун – углерод находится в виде включений шаровидной формы. Такая форма обеспечивает высокую стойкость к нагрузке на растяжение и изгиб. Из чугуна изготавливают детали турбин, коленчатые валы тракторов и автомобилей, шестерни, изложницы и так далее.

Чугун также можно легировать и получать сплав с самыми разными свойствами.

• Износостойкий чугун применяется для изготовления насосных деталей, тормозов, дисков сцепления.
• Жаростойкий применяется при сооружении доменных, мартеновских, термических печей.
• Жаропрочный используется при сооружении газовых печей, при изготовлении компрессорного оборудования, дизельных двигателей.

Далее рассмотрено практическое применение железа на основе его физических свойств в строительной сфере.

Использование в строительстве

Сталь и чугун уникальным образом сочетают прочность, эксплуатационную долговечность и доступную стоимость. Поэтому заменить его каким-либо другим конструкционным материалом не представляется возможным. В строительстве продукция металлопроката является базовой наряду с бетоном и кирпичом.

Капитальное строительство

Металлу можно придать любую форму: от самой простой – прут, до причудливой сложной – кованое железо. В строительстве находят применение для всех вариантов.

Кроме того, что сталь сама по себе отличается прочностью, тем более после специальной обработки, в этой области активно применяется и еще одна особенность. Дело в том, что профильные изделия из металла ничем не уступают по прочности цельной детали таких же размеров и формы. А это значительно уменьшает материалоемкость строительных элементов, уменьшает их стоимость, снижает вес и так далее. В строительстве такое сочетание исключительно важно.

Применяемый металлопрокат разделяют на 3 основные группы.

• Фасонный – швеллеры, двутавры, угловой и обычный профиль, а также перфорированный. Сюда же относят и специальный профиль, применяемый, например, в шахтных выработках. Фасонный металлопрокат применяют при возведении всех типов каркасов для любого сооружения – от зданий до мостов и плотин. Его же используют при необходимости усилить конструкцию.
• Сортовой – арматура, балки, трубы, круги и прочее. Эти элементы используются едва ли не чаще, чем фасонный и очень многообразны:

• арматура – стальные прутья разного диаметра, гладкие и с ребрами. Арматура предназначена для повышения прочности здания, причем показателем является не только стойкость к стационарной нагрузке, но и повышение прочности при нагрузке на растяжение и изгиб. Арматуру используют при возведении фундамента, перекрытий, железобетонных плит, усиления стен, а также при упрочнении кирпичной кладки и других конструктивных узлов – лестниц, например;
• трубы – причем используются и круглые, и профильные. Предпочтительнее трубы прямоугольного квадратного сечения, поскольку их сварка и крепление более проста, чем в случае круглых, а стойкость к нагрузкам такая же;
• балка – вариант цельнолитого изделия, когда требуется прочность при самых высоких нагрузках.

• Листовой прокат – листы горячего и холодного проката с покрытием и без. Это кровельные листы, профнастил, металлочерепица и так далее. Профнастил применяют не только для устройства кровли, но и при сооружении разнообразных ограждений, поскольку материал соединяет относительную легкость с высокой прочностью и стойкостью к перепадам температур.

В строительстве чаще используют листы с покрытием – оцинкованные, например, или с полимерным защитным слоем. Такой вариант намного долговечнее, так как не подвержен коррозии.

Нержавеющие стали для листового проката применяют редко, поскольку стоимость сплава выше.

Отделочные работы

Основой их часто выступают металлические изделия – и трубы, и профиль, и листовое железо.

• Трубы необычных форм активно применяют в современных интерьерах. Из них сооружают спальные блоки, перекрытия и перегородки в комнате, ограждения как лестничные, так и уличные, используют даже в производстве мебели. Здесь трубы, конечно, подбирают с красивым покрытием – никель, хром, хотя встречаются и окрашенные изделия.
• Профиль – ниши и декоративные выступы, колонны и потолки, отделка стен и каминов и прочее и прочее. Все, что обшивается и облицовывается гипсокартоном, пленкой, плиткой, вагонкой, панелями – абсолютно все имеет каркас из металлического профиля. В изготовлении мебели – шкафов-купе, например, также применяется специализированный профиль. Стальной по сравнению с алюминиевым отличается куда большей прочностью и долговечностью.
• Металл может выступать не только каркасом, но отделочным материалом. Реечные, кассетные, панельные потолки исключительно разнообразны, интересны и долговечны. И рейки, и панели могут изготавливаться из алюминия, но если требуется долговечное и прочное решение – например, для отделки потолка железнодорожного вокзала, где требуется стойкость к вибрациям, используется, конечно же, сталь.
• Двери – к отделочным работам уже не относятся, а выступают, скорее, элементом системы защиты. Входные двери из стали достаточной толщины являются самым популярным и надежным способом предупредить взлом жилища. То же самое можно сказать о гаражных воротах, например, или воротах во двор.
• Лестничные конструкции – металлические лестницы очень разнообразны: от приставной или складной мансардной, до капитального сооружения на 2 этаж. Такой вариант прочен и надежен, при этом может быть очень красив. Современные модульные лестницы комбинируются со стеклом, прозрачным пластиком или даже деревом, а каменную лестницу могут украсить кованые перила.

Коммуникации

Несмотря на то что стальной трубопровод активно вытесняет пластиковые и металлопластиковые, до полной сдачи позиций еще чрезвычайно далеко. Причина проста: с прочностью и стойкостью стали мало что сравнится.

• Водопровод и канализация – если для обслуживания частного дома или квартиры можно подключать пластиковые изделия, то о магистрали и даже трубопроводе, обслуживающем многоквартирный дом этого сказать нельзя. Допускаются только железные трубы, причем соответствующие твердо установленным стандартам.
• Газопровод – вариантов нет, используется только сталь.
• Системы отопления – в здании система может включать пластиковые трубы. Городские и районные магистрали, не говоря уже о трубопроводе, непосредственно обслуживающем котельную, могут быть только железными. Начальная температура нагретой воды намного выше той, которую может выдержать пластиковые водоводы, не говоря уж о давлении.
• Батареи и радиаторы, как правило, тоже используются железные или чугунные – у чугуна выше теплоемкость и стойкость к гидроударам. Какими бы современными вариантами отопители не заменялись, сталь в конструкции все равно наличествует. Электрические радиаторы – конвекторные, масляные, всегда изготавливаются из стали, поскольку последняя, обладая высокой теплопроводностью, моментально отдает тепло воздуху.
• Кабели – проводку в доме чаще всего прячут в пластиковые короба. Однако силовые кабели с большим сечением защищаются металлическими трубами.
• Дымоходы – стальные трубы являются вариантом самым простым, доступным и легким. Для их изготовления применяют специальную жаростойкую сталь, причем устойчивую к коррозии.

Оборудование и предметы быта

Любая техника, устанавливаемая в доме, производится из стали.

• Отопительные котлы – на каком бы топливе аппараты не работали, корпуса их всегда изготавливаются из стали. В твердотопливных печах есть чугунные детали.
• Кухонное оборудование – плиты, духовки, микроволновки, пароварки и так далее имеют стальные корпуса и детали. На кухне сталь является и востребованным отделочным материалом: рабочие столешницы, например, отделка фартука. Сталь – материал очень декоративный и лишь кажется простым.
• Стиральные машины, сушилки и посудомойки также не обходятся без железа.
• Сантехника из стали применяется редко – из-за высокой теплопроводности, а вот чугунные ванны и умывальники устанавливают до сих пор. Материал лучше хранит тепло и очень долговечен.
• Посуда и столовые приборы, подставки и вазы, держатели и фурнитура, электрооборудование и мелкие аксессуары – места, где железо не используется, на пальцах можно пересчитать.
• Кованое железо – декоративные предметы такого рода являются настоящим произведением искусства, особенно когда речь идет о горячей ковке, при которой каждое изделие, каждая деталь изготавливается вручную и только один раз. Кованые решетки, перила, камины, ограждения украшают дворцы и современные павильоны, и, конечно, жилые квартиры.

Железо – главный конструкционный материал. В строительстве сталь и чугун являются базовыми материалами наряду со строительным камнем. Применение и разнообразие сплавов не поддается описанию.

Еще больше полезной информации по вопросу применения железа содержится в этом видео:

Источник: nashampure.ru

Как российская технология стала прорывом в строительной 3D-печати

Компания Renca, разрабатывающая геополимерные смеси для экологически чистого бетона, была основана предпринимателями из Челябинска Андреем и Мариной Дудниковыми в прошлом году. Сейчас стартап уже сотрудничает с муниципалитетом Дубая и центром 3D-печати в Сингапуре. Развиваться в России их технологии не позволяют законодательные ограничения.

Читайте «Хайтек» в

Геополимерная технология, которая лежит в основе нового, экологически чистого материала для строительства домов, была открыта французским химиком Джозефом Давидовичем в 1978 году и сейчас продолжает изучаться в созданной им же научной организации — Институте Геополимеров (Institut Géopolymère). Из-за своей полимерной структуры геополимеры устойчивы к огню, а также ко многим растворителям и агрессивным средам. Благодаря этим качествам геополимерные материалы часто применяются в сфере строительства.

Илон Маск опубликовал план освоения Марса

Например, в 2014 году компания Wagners построила из геополимерного бетона аэропорт в городе Брисбен (Австралия), а затем создала геополимерные плиты-перекрытия для Квинслендского университета. Кроме того, геополимеры можно использовать для восстановления подземных коммуникаций: американская компания Milliken при помощи роботов разбрызгивает геополимерную пену GeoSpray внутри старых сточных труб, таким образом восстанавливая их и защищая от внешних воздействий.

В июле 2015 года Институт Геополимеров, с которого началась история изучения геополимеров, провел свою ежегодную конференцию GP Camp. Именно на этой конференции Андрей и Марина Дудниковы, владельцы российской компании Геобетон, познакомились с итальянским геологом-минералогом Алексом Реджани, в партнерстве с которым спустя несколько месяцев создали компанию Renca.

«Геобетон»

Дудниковы познакомились друг с другом около десяти лет назад, когда работали по найму в Челябинске: Андрей занимался исследованием различных видов цемента и руководил лабораторией строительной компании «Урал-Цемент» , а Марина занималась развитием перспективных направлений в той же компании.

По словам Дудниковых, в 2014 году в строительной сфере произошел кризис, после чего сложилась благоприятная ситуация для открытия собственного бизнеса. Так появилась компания «Геобетон», которая занимается созданием геополимерных смесей и архитектурных изделий из геополимерного бетона.

По сравнению с обычным (портландцементным) бетоном, геополимерный бетон более экологичен: он не требует использования ископаемых ресурсов, во время его производства затрачивается в 10 раз меньше электроэнергии и выделяется на 90% меньше углекислого газа. Кроме того, геополимерный бетон устойчив к огню, кислотам и обладает хорошей водостойкостью. По словам основателей «Геобетона», изготовление смеси для 3D-печати на базе портландцемента с аналогичными характеристиками обходится на 30-40% дороже.

Но несмотря на все преимущества геополимеров, построить в России дом, полностью изготовленный из геополимерного бетона, трудно — мешают существующие законодательные ограничения.

Стандарты и ограничения

«Главное препятствие, с которым сталкиваются компании, использующие геополимерный бетон, — и в России, и в Европе, и во многих других странах, кроме Австралии, — это стандарты, — рассказал „Хайтеку“ Андрей Дудников, сооснователь компаний „Геобетон“ и Renca. — У нас в России в стандарте четко прописано, что в конструкционном бетоне, который используется для строительства многоэтажных зданий, должно содержаться не менее 20% портландцемента. Мы не можем сделать бетон без цемента в соответствии со стандартами».

Однако Дудниковы придумали, как обойти это препятствие: «В России мы можем строить несъемную опалубку из геополимеров (стенки, сам каркас), а внутрь заливать обычный бетон на базе портландцемента. В результате у нас получается огнестойкая и водонепроницаемая конструкция, которой присущи все свойства геополимеров, и она еще удовлетворяет всем стандартам Российской Федерации».

По словам Андрея и Марины, с применением геополимерного бетона от компании «Геобетон» может быть построен следующий дом от иркутского стартапа Apis Cor, который в начале марта всего за сутки напечатал в Подмосковье жилое здание площадью 37 квадратных метров и с которым компания сотрудничает уже больше двух лет.

На предварительной презентации этого здания, которая проходила в подмосковном Ступино в середине декабря, Дудниковы впервые узнали от одного из сотрудников Apis Cor о дубайском акселераторе Dubai Future Accelerators , в котором теперь участвует недавно созданная ими российско-итальянская компания Renca.

Dubai Future Accelerators

Акселератор Dubai Future Accelerators был запущен в Дубае летом прошлого года. В рамках инициативы каждое министерство поставило определенную задачу, которую участники акселератора должны были решить при помощи современных технологий — 3D-печати, искусственного интеллекта, робототехники, блокчейна и т.д.

Например, миграционная служба ОАЭ поставила цель разработать систему биометрической идентификации мигрантов, министерство транспорта — создать беспилотное летающее такси, а муниципалитет Дубая — сделать так, чтобы к 2030 году не менее 25% каждого нового здания было напечатано на 3D-принтере.

«О дубайском акселераторе мы узнали на презентации дома Apis Cor. Один из их ведущих сотрудников подсказал нам, что есть такая программа. — рассказал Андрей Дудников. — Мы зашли на сайт Dubai Future Accelerators, но там первый акселератор уже заканчивался — как раз был декабрь 2016 года. Мы начали следить за обновлениями, и в январе они объявили новый набор. Мы заполнили заявку и уже через пару недель получили приглашение».

По итогам программы, которая проходила в Дубае с 12 февраля по 13 апреля, предприниматели подписали соглашение с муниципалитетом Дубая — компания Renca поставит геополимерный бетон для пилотного проекта экологичного дома, который будет построен при помощи аддитивных технологий, вероятнее всего, этой осенью.

«У нас есть решения по материалам для строительной 3D-печати. К тому же, наши материалы полностью удовлетворяют их требованиям сертификации „зеленых“ материалов: они экологичные, полностью сделаны из отходов производства, не выделяют углекислый газ, не требуют добычи полезных ископаемых и так далее, — говорит Марина Дудникова. — Наша технология соответствует всем их требованиям».

«Пора что-то менять»

В Дубае, помимо сотрудничества с муниципалитетом, Дудниковы также собираются открыть собственное производство — для этого они уже ведут переговоры с местными инвесторами. После этого предприниматели планируют развиваться на других рынках — в Сингапуре, где они уже сотрудничают с местным центром 3D-печати, а также в Таиланде, Вьетнаме, Китае, США и России.

Источник: hightech.fm