Многие считают, что суперлегкие конструкции не могут быть надежной опорой в строительстве, однако они давно используются при возведении жилых и общественных зданий малой и средней этажности.
В чем секрет их привлекательности для строителей?
Пролить свет на этот вопрос нам помогает старший преподаватель кафедры строительных конструкций Тюменского индустриального университета Дарья Простакишина.
«Начнем с того, что несущие конструкции аналогичны скелету в организме человека, т.е. воспринимают нагрузку от веса материалов, людей, мебели и прочего. Эффективными считают те из них, для производства которых используется минимум материала, и которые при этом сохраняют безопасность здания».
При малой или средней величине нагрузки самыми эффективными считаются суперлегкие конструкции из тонкостенных стальных профилей.
Почему?
Сталь - тяжелый и прочный материал, но так как для обеспечения несущей способности его нужно мало, то и конструкция получается легче, чем, например, железобетонная.
Помимо материала влияние на несущую способность конструкции оказывает форма поперечного сечения.
Поэтому для изготовления профилей отдельные листы стали толщиной до 3 мм сгибают определенным образом на специальных станках.
Чем больше мы формируем углов гиба, тем большую нагрузку может вынести такая конструкция. Важно, что в процессе деформирования сталь находится в холодном состоянии.
«Чтобы понять, как работает стальная тонкостенная конструкция, представьте себе листы бумаги: один без изломов, а другой сложенный гармошкой, как оригами. Очевидно, что обычный листок вы не сможете поставить на какую-либо поверхность, при этом на гофрированный лист вы даже сможете что-то положить. Чем больше будет углов гиба у этого листа, тем масса, которую вы сможете положить на него, больше».
Что с ней происходит?
В местах гиба изменяется структура атомной решетки, расстояние между ее частицами уменьшается, а значит материал становится прочнее. На определенном расстоянии от угла гиба, в зависимости от толщины листа стали, его упрочнение достигает 20 %.
В то же время в процессе изготовления профилей появляются начальные искривления, сечения становятся не параллельны друг другу, в них возникают дополнительные напряжения.
Этот фактор также необходимо учитывать, поэтому мы занимаемся методикой расчета сверхлегких стальных конструкций, которая поможет возводить надежные и экономичные конструкции.
В целом, говоря о плюсах и минусах суперлегких конструкций, можно назвать целый ряд преимуществ:
- небольшой расход металла,
- при возведении не требуются какие-то серьезные грузоподъемные механизмы, а значит сроки строительства сокращаются,
- легкий вес конструкции уменьшает нагрузку на фундамент,
- появляется возможность формирования больших пролетов.
Отдел медиа и внешних коммуникаций ТИУ