Конструкции и их элементы: металлические, железобетонные и деревянные

Металлические конструкции

Важное значение в основных качественных показателях металлоконструкции, имеют ее отдельные элементы, обычно, представляющие собой металлический профиль (балка, двутавр, металлический уголок, листовой прокат, швеллер, ферма и т. д.). Именно от качества данного проката зависит долговечность и надежность всей конструкции.

А также важным пунктом при изготовлении металлических конструкций является соединение отдельных элементов, которое осуществляется следующими способами:

• Сварка.
• Болтовое соединение.
• Клепка.

Для каких бы целей ни предназначалась конструкции из металла, в первую очередь — это конструкторское решение , для которого необходимо производить точные расчеты. С технологической точки зрения, металлоконструкции отличаются простотой изготовления и быстрой сборкой. Металлические конструкции являются важным элементом как в промышленности и строительстве, так и в быту. В основном их составные части производится в заводских условиях, а основная сборка осуществляется уже на строительной площадке.

Виды металлоконструкций

Различных видов металлических конструкций существует довольно большое количество, рассмотрим основные из них:

• Каркасы строений. Такие конструкции включают в себя профильные элементы — балки, фермы, двутавры, уголки, швеллера и т. д.
• Ограждающие конструкции — витражи, ворота, оконные переплеты и т. д. Для создания таких изделий используются уголок, листовой прокат, прут.
• Цельнометаллические конструкции. К ним относятся различные емкости. Изготавливаются из листового проката.
• Высотные металлоконструкции — опоры линий электропередач, мачты, башни. На их производство в основном идет металлический уголок.
• Арматура. Данная конструкция делается из проволоки, прутьев, сетки.

Преимущества металлоконструкций

В качестве достоинств таких конструкционных изделий можно выделить следующие показатели:

• Высокие прочностные характеристики. Данная характеристика обусловлена качествами стали — сопротивление нагрузкам, невосприимчивость к механическим повреждениям, пластичность и т. д. Следует отметить что здания построенные с применением металлоконструкций способны переносить довольно сильные землетрясения.
• Сезонная независимость. Монтаж металлоконструкций можно производить практически в любую погоду при любой температуре воздуха, что, естественно, ускорят процесс строительства.
• Простота монтажа. Процесс сборки металлоконструкций не отличается большой сложностью и не требует применения специализированной техники.

Основным недостатком конструкций из металла является их восприимчивость к коррозии, но после обработки антикоррозийными материалами этот нюанс сводится к нулю.

Железобетонные конструкции

Немного истории

Некоторые историки считают, что композитный материал из металлических стержней и связующей смеси изобрел Жозеф Монье в 1867 году, но факты говорят о том, что задолго до того, как Монье запатентовал свои армированные бетонные кадки, материал использовался в разных странах. В России бетон на основе известковой смеси армировался стальными стержнями при строительстве дворца в Царском Селе и случилось это до нашествия Наполеона в 1802 году.

Различия железобетонных конструкций

Постройки из армированного бетона делятся на три типа:

• монолитные;
• сборно-монолитные;
• сборные.

Монолитные конструкции представляют собой тяжелые сооружения, которые затруднительно собрать из отдельных частей, например, фундаменты под высотные здания или элементы гидротехнических объектов, но в последнее время монолитные технологии все чаще применяются при возведении корпусов многоэтажных жилых домов.

Обычно, при строительстве жилья или промышленных предприятий используются обе технологии, то есть железобетонная конструкция – сборно-монолитная. Монолитные и унифицированные сборные детали соединяются сваркой закладных элементов и бетонированием.

Существуют и чисто сборные объекты, они собирается как конструктор, а детали этого «конструктора» изготавливаются в заводских условиях. Использование сборной технологии значительно ускоряет работу, готовые элементы соединяют сваркой или цементным раствором.

Сборные элементы

Различают несколько видов деталей для возведения сборной железобетонной конструкции: балки, фермы, плиты и колонны – это далеко не все, но наиболее востребованные изделия.

Балки

Балка представляет собой деталь с длинной значительно превосходящей поперечные размеры, ее используют при устройстве фундаментов и транспортных магистралей, применяют в качестве перемычек оконных и дверных проемов, основы для тяжелых перекрытий и эстакад. Балка изготавливается по соответствующим стандартам, в зависимости от назначения.

Фермы

Есть несколько типов этих изделий, ферма может быть: сегментной, арочной с раскосами и без раскосов или полигональной. Но любой тип предназначен для сооружения кровли, главное назначение фермы – распределение нагрузки кровельной системы на несущие стены или колонны.

Плиты

Название – железобетонная плита относится к многочисленному классу изделий, используемых в самых разнообразных направлениях строительства, но все они представляют собой прямоугольную плоскую или п-образную конструкцию. В зависимости от назначения, плиты различают: по размеру, форме, прочности, наличию внутренних пустот, теплоизоляционных, влагостойких и морозостойких свойств. Применение железнодорожной плиты актуально при сооружении межэтажных и кровельных перекрытий, для строительства дорог, аэродромов, эстакад и мостов.

Колонны

Железобетонная колона – вертикальный несущий элемент, предназначенный для передачи нагрузки на фундамент. Колонны применяют при возведении каркасных зданий и при сооружении крановых путей в производственных помещениях. Различают колонны для верхних, средних и нижних этажей, а также существуют сплошные бесстыковые изделия. При производстве железобетонной колонны используются тяжелые марки бетона и усиленный арматурный каркас.

Трудно переоценить значение железобетонных конструкций в современной жизни, вся промышленная и жилая инфраструктура, в буквальном смысле, держится на армированном бетоне. А последние разработки доказывают, что перспективность этого материала еще не исчерпана.

Деревянные конструкции

В настоящее время древесина как конструкционный материал используется в основном в частном домостроении, при возведении одноэтажных строений общественного и промышленного назначения. Кроме того, они находят применение при строительстве небольших пешеходных и автомобильных мостов, хозяйственных построек, а также при декорировании помещений.

Основные виды деревянных конструкций

Основными видами строительных конструкций из дерева являются следующие простые и сложные изделия:

• Настил. Уложенный вплотную или с зазором ряд досок, закрепленных гвоздями или саморезами.
• Цельные балки состоят из бревен или досок, установленных на ребро.
• Составные балки представляют собой изделия из соединенных между собой досок или бруса.
• Цельные или составные стойки изготавливаются из бревен или досок.
• Двутавры представляют собой сложный вид балочных конструкций. При изготовлении двутавров используются доски и брус.
• Фермы являются сложной деревянной конструкцией треугольной трапециевидной прямоугольной формы. Фермы состоят из нижнего и верхнего пояса, раскосов и опорные конструкции.

Кроме вышеназванных деревянных конструкций, существует довольно большое количество других их видов (арка, свод, мачта, лестничные пролеты и т. д.).

Преимущества деревянных конструкций

В качестве достоинств древесины как конструкционного строительного материала выделяются следующие показатели:

• Эстетическая привлекательность.
• Относительная стойкость к воздействию химически агрессивных сред.
• Древесина экологически чистый возобновляемый строительный материал.
• Легко поддается механической обработке.
• При соблюдении нормативных требований, возможно перекрытие больших площадей потолочного пространства.
• Хорошие тепло и звукоизоляционные свойства.
• После соответствующей обработки обладает огнестойкими качествами.
• Соединение конструкций можно выполнять с помощью специальных клеевых составов.

Недостатки древесины как строительного материала

Наряду с достоинствами, деревянные конструкции имеют и существенные недостатки:

• Древесина подвержена гниению, но после обработки специальными пропитками этот недостаток устраняется.
• Древесина легко воспламеняемый материал. Для усиления огнестойкости требуется специальная обработка.
• Сравнительно низкие прочностные характеристики (относительно металлических и железобетонных конструкций).
• Срок службы конструкций из древесины ниже чем у металлических и железобетонных аналогов.
• Деревянные конструкционные материалы используются человечество с давних времен и в настоящее время спрос на такие изделия не уменьшается, и наверняка будет поддерживаться и в будущем.