Что такое металлоконструкции? Классификация и виды металлоконструкций

К металлоконструкциям (МК) относят сооружения, изделия, pxlдетали, изготовленные из металлопрофиля. Наиболее востребованы стойки, колонны, устойчивые стальные балки перекрытия. Главным образом они применяются в строительной сфере, в качестве каркасов будущих сооружений. Реже – в машиностроении.

Значительная часть металлических конструкций производится массово; их изготовление стандартизировано. Сырьем для производства МК служат: чугун, сталь, цветные металлы и сплавы. Первые каркасы из составных элементов были использованы в строительстве в 19 столетии. Сегодня они вытесняют капитальные постройки.

Классификация, типы и разновидности металлоконструкций

При изготовлении металлоконструкций используется металлопрокат: балки, тавры/двутавры, швеллер, уголок, труба, катанка.

Исходя из назначения, МК делятся на:

• Несущие — формируют каркас сооружения;

• Для дорожного строительства — задействуются при возведении путепроводов, эстакад, ж/д;

• Декоративные — штучные изделия для экстерьеров, интерьеров, изготавливаются на заказ, в том числе методом художественной ковки;

• Ограждающие — заборы, ворота, калитки и их элементы.

Исходя из типа конструкции, различают 2 типа металлоконструкций:

• цельнолитые;
• сборно-разборные.

Различен и способ получения МК. Исходя из этого признака, металлические конструкции классифицируются как:

• сварные;
• штампованные;
• клепанные;
• болтовые;
• винтовые;
• комбинированные.

С точки зрения эксплуатационных характеристик, МК бывают:

• стационарными;
• трансформируемыми;
• сборными.

Сооружения, возводимые с использованием металлоконструкций

Использование МК позволяет оптимизировать временные и финансовые затраты, то есть удешевить стройку. Сегодня они широко востребованы при возведении:

• предприятий, промышленных цехов и площадок;
• складских комплексов;
• гаражей, боксов, ангаров;
• спортивных объектов;
• магазинов и торгово-развлекательных центров;
• автосервисов и АЗС;
• офисных центров;
• вокзалов и остановок общественного транспорта;
• мостов и виадуков;
• коммуникационных систем;
• линий электропередач, башен, мачт, антенн;
• теплиц, беседок;
• изделий наружной рекламы и МАФ.

Помимо этого, металлические конструкции используются в изделиях временного и вспомогательного назначения: ограждениях, опалубке, строительных лесах, лестницах, перилах, выставочных стендах, навесах и козырьках.

Преимущества строений на основе металлоконструкций

Популярность металлоконструкций в строительстве объясняется их многочисленными преимуществами. Это:

• высокая скорость монтажа, быстрый ввод здания в эксплуатацию;
• относительно небольшая цена комплектации;
• сравнительно малый вес;
• мобильность, транспортабельность;
• возможность демонтажа и повторного использования;
• возможность переплавки в новые изделия;
• устойчивость материала к биологическим поражениям – гнили, плесени, грызунам;
• огнестойкость;
• ремонтопригодность.

В сравнении с кирпичом и бетонными блоками, МК имеют меньшую массу, что важно при возведении высотных зданий.

Уже на заводе металлоконструкции окрашиваются и подвергаются частичной сборке, что ускоряет и упрощает монтаж.

Большинство новостроек сегодня имеет металлический каркас. С течением времени эта тенденция ширится и крепнет. В частности, за счет роста популярности быстровозводимых зданий и сооружений.

Особенности металлических конструкций

Основой всех МК является металлопрокат, который подвергается холодной обработке (резка, гибка, сверление) и последующей сборке.

Металлический каркас-основа выдерживает вес стенового материала, кровли, утеплителя. При проектировании и расчете сечения металлоизделий необходимо учитывать дополнительные нагрузки, которым будет подвергаться конструкция. Их компенсируют увеличением расхода металла.

Прочность сборной металлоизделия зависит от свойств металла и способа соединения элементов. Это может быть сварка, штамповка, болтовое соединение, ковка и клепка.

Сборка металлических конструкций для строительных нужд производится болтовым соединением либо методом сварки. В целях безопасности, сварку стоит заказывать в профильной компании.

Штамповка, клепка, ковка промышленного значения не имеют.

Нюансы возведения сооружений на основе металлоконструкций

Особенности работы со строительными металлоконструкциями обусловлены их спецификой. По сравнению с железобетонными, они менее массивны, не подвержены деформациям, их установка занимает меньше времени.

• Начальным этапом работы по возведению является разработка технического плана объекта, индивидуального либо типового. Достоинствами типовых планов являются экономия ресурсов – финансовых и временных.
• В нашей компании над техническим планом трудится группа разработчиков, объединившая архитектора, геодезиста, геолога, инженера-строителя, юриста. В итоге документ отвечает требованиям СНиПа, ГОСТа, ТУ.
• В соответствии с техническим планом, в производственных цехах осуществляется изготовление МК.
• Здесь же наносится защитное антикор-покрытие. Параллельно на стройплощадке может выполняться закладка фундамента строения.
• Монтаж начинается с установки металлокаркаса, когда рама крепится на фундамент. Для большей устойчивости рамы соединяются прогонами и диагональными ветровыми. Крепеж болтами и самонарезающими винтами. За счет отказа от сварки, снижаются трудозатраты.
  
• После установки каркаса он обшивается стеновым материалом, утепляется, накрывается крышей. Подводятся коммуникации.

На стоимость монтажных работ влияют следующие факторы:

• степень сложности формы металлоконструкции;
• масштаб работы;
• особенность грунта и сезон.

Недостатки конструкций из металла

Наряду с перечисленными выше достоинствами, конструкции из металла имеют ряд недостатков. В этом списке:

• Относительно железобетонных, конструкции из металла имеют меньший срок эксплуатации.
• Без дополнительной обработки металл со временем ржавеет, особенно быстро это происходит в условиях повышенной влажности.
• Малая термостойкость. Металл не горюч, однако при нагревании до определенной температуры начинает плавиться. В условиях пожара металлокаркас деформируется, что может повлечь обрушение кровли и стен здания.
• Необходимость в уходе и защите от внешних факторов – солей, кислот, пыли, агрессивных газов.
• Высокая стоимость. Сталь дороже цемента, металлокаркас дороже железобетона.
• В массе МК однотипны и однообразны; изделия из них безлики.

Устранить либо уменьшить недостатки МК можно комбинированием 2 материалов. К примеру, на одном объекте можно совмещать железобетонные колонны и стальные фермы.

Легкие металлические конструкции

Легкие металлические конструкции – это не только холодный серый металл. В современном мире они стали базой, на основе которой можно воплотить практически любой, даже самый смелый проект. Пожалуй, наиболее известное сооружение из этого материала – Эйфелева башня. Мало кто знает, что Белый дом тоже возведен на основе ЛМК.

Преимущества легких конструкций:

• Относительно небольшой вес. Они легче не только камня и железобетона, но и дерева. Этот параметр определяют по соотношению плотности к прочности материала.
• Скорость монтажа. Каркасы можно в кратчайший срок разобрать, перевезти в другое место и заново собрать.
• Экономия. Производство элементов занимает минимум времени и значительно выгоднее капитального строительства.
• Долговечность. Материал довольно крепкий и надежно прослужит долгие годы.
• Пластичность форм. Металл можно подвергать гибке и высокоточной резке, что дает возможность добиваться точности и четкости при производстве каждой детали.
• Эстетичность. Конструкция самых дерзких форм выглядит необычайно стильно и современно.

В ногу со временем

Мы привыкли видеть металл как основу для ангаров, торговых центров и спортивных сооружений. Долгое время его применение этим и ограничивалось. Однако творческая мысль архитекторов не знает пределов и преград. Поэтому во второй половине прошлого столетия европейцы стали использовать легкие металлические конструкции как основу для жилых домов.

Инженеры разработали способ эффективного снижения теплопроводности профилей из металла. Они просто стали закладывать воздушные полости и специальные вставки из пластика, препятствующие распространению холода внутри профиля из алюминия. А высококачественный утеплитель, изоляционный и паронепроницаемый защитный материал позволяет избегать процессов коррозии, возникновения мостиков холода и конденсата.

Каркас обеспечивает стойкость к нагрузкам во время эксплуатации. Элементы крепятся между собой сваркой или прочными болтами. Это положительно влияет на скорость монтажа и в разы увеличивает долговечность дома.

Решение сложностей

Согласно законам физики, при понижении температуры неизбежно образовывается влага. Однако металокаркассные строения спроектированы таким образом, что «точка росы» располагается внутри стен и последствия такого естественного явления благополучно решаются с помощью грамотно спроектированной системы вентиляции.

Кроме того, стены ограждены от влаги специальной пленкой. К ней еще добавляется паропроницаемая ветро- и гидроизоляция. Это позволяет без препятствий выпускать капли воды во вне и гарантирует надежную защиту утеплителя от выветривания и промокания. Вентилируемое пространство между пленкой и элементами внешней облицовки создает условия для появления тяги, которая мгновенно удаляет водяной пар.

Всем известно, что металл отлично проводит электричество. Проблема решаема за счет организации заземления. Грамотное обустройство системы выравнивания потенциалов делает здание абсолютно безопасным.

Что нам стоит дом простроить

Если вы в полной мере оценили легкие металлические конструкции, то специалисты предложат вам два основных способов строительства.

• Сборка на строительном участке. В данном случае окна и двери доставляются отдельно и встраиваются в проемы в стенах.
• Панели полностью изготавливаются на заводе, после чего перевозятся и собираются на месте. За их качество будет полностью отвечать отдел технического контроля.

Какому бы из методов вы не отдали предпочтение, вы можете быть уверены, что станете хозяином прочного, безопасного дома.

Изготовление балок из металла

Изготовление балок из металла возможно как в крупных промышленных масштабах, так и по индивидуальным проектам. Несмотря на то, что изделия имеют определенную классификацию, в бытовом общении под таким элементом имеют в виду двутавровую балку. В любом случае задачи и функции у этого элемента одни – обеспечить необходимую прочность конструкции.

В зависимости от условий эксплуатации металлические балки имеют специальную маркировку. В нашей статье мы расскажем, как и на чем изготавливают эти конструкционные элементы, какие бывают дефекты, а также опишем преимущества и недостатки балок.

Определение и классификация балок из металла

Балка – металлическая конструкция, предназначенная для усиления прочностных показателей и повышения устойчивости разнообразных строительных сооружений. Для ее изготовления преимущественно используют стали с разными добавками, увеличивающими сопротивление металла на изгиб.

Балка распределяет равномерно нагрузки по всей своей плоскости. Основная конструктивная функция этого элемента – быть надежной опорой. В большей части случаев стальные балки применяют для перекрытий этажей и крыш строительных сооружений.

Существуют различные варианты классификации, но самый распространенный – это разделение по форме. Можно отметить три популярных категории стальных балок, применяемых при строительстве современных объектов:

• Тавровые. Этот вид металлопроката имеет поперечное сечение типа «Т».
• Двутавровые. Такой тип металлоконструкции имеет поперечное сечение в виде буквы «H», обеспечивающее повышенную жесткость и позволяющее использовать его для более длинных пролетов.
• Швеллер. Металлоконструкция, имеющая поперечное сечение в виде буквы «П». Такой тип имеет широкое применение в различных сферах промышленности.

Из всех конфигураций самыми используемыми при сооружении жилых и производственных объектов являются балки двутаврового сечения. Обладая большей жесткостью и прочностью, они способны выдерживать значительные изгибающие нагрузки.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Помимо металлических балок, в строительстве находят применение конструкции, изготовленные из других материалов, например, из древесины, полиуретана или алюминия. Но область их использования значительно меньше, чем стальных.

Рекомендуем статьи по металлообработке

При изготовлении балок из металла маркировка и обозначение будут зависеть не только от формы сечения, но от соотношения остальных параметров.

Для буквенного обозначения маркировки двутавровых изделий с параллельными полками по ГОСТ 26020-83 существуют следующие литеры:

• У – для исполнения с узкими полками;
• Б – с нормальными полками;
• Д – среднеполочные;
• Ш – при широкополочном исполнении;
• К – опорно-колонные, характеризующиеся почти одинаковой высотой профиля и шириной полки.

По величине угла наклона внутренних граней балки имеют следующие буквенные обозначения:

• О – для обычного исполнения при уклоне внутренних граней 6–12 % по ГОСТ 8239-89;
• М – монорельсовые, предназначенные для монтажа подвесных путей и имеющие угол наклона не больше 12 % по ГОСТ 19425 74;
• С – сварные, имеющие уклон внутренних граней полок до 16 %, предназначенные для армирования шахтных стволов.

По классу точности и сфере их применения двутавровым конструкциям присваиваются следующие буквенные символы:

• А – высокоточные балки специального назначения;
• Б – горячекатаные с обычной точностью прокатки;
• В – горячекатаные с повышенной точностью изготовления.

Помимо этого, в зависимости от состояния поставок, балки двутавровые, характеристики которых обусловливаются множеством факторов, подразделяются на брусья:

• мерной длины;
• немерной длины;
• кратной мерной длины.

Причем ширина полок не должна быть более 1,5 высоты стенки, а предельно допустимое соотношение толщины полок к толщине стенки не должно превышать 1:4.

Преимущества и недостатки балок из металла

Прокаты двутавровые имеют не только преимущества, но и недостатки, которые надо учитывать перед использованием в постройке сооружений.

Главное преимущество – надежность и повышенные прочностные характеристики, что обеспечивается специфической формой сечения и прочностью стального материала. Любой объект намного быстрее разрушится, если прикладывать силы к одной точке или к небольшому участку. Балка двутаврового исполнения предназначена для равномерного распределения воздействующих на нее вертикальных сил по всей поверхности. При отсутствии концентрации сил металл не получит усталость, а срок эксплуатации изделия будет значительно больше. Наличие таких свойств допускает применение металлопроката в построении больших (многоэтажных) сооружений со значительными нагрузками.

Помимо главных показателей, есть еще такие преимущества, как:

• Облегченная конструкция. Такая геометрическая форма сечения избавляет от необходимости использовать большое количество металла, при этом сохраняя все прочностные характеристики. Конструкция становится легче, а вес не влияет на прочность.
• Значительная экономичность. Использование материалов двутаврового типа позволяет сохранить высокую жесткость конструкции без применения дополнительных стоек, опор, колонн и армирующих элементов. Такую прочность и устойчивость здания можно, конечно, обеспечить и применением арматуры, но это будет очень дорогое удовольствие, так для этого придется использовать огромное количество материала.
• Большая устойчивость к сжатию и нагрузкам на изгиб. Такое свойство позволяет применять их в местах с повышенными вибрациями и другими видами колебаний, например, при строительстве мостов.
• Легкая свариваемость, так как при изготовлении балок из металла используют стали, легко поддающиеся сварке. Это значительно повышает скорость монтажно-строительных работ.
• Неизменность технических характеристик и геометрических форм с течением времени. Прочность и упругость металлопроката позволяют сохранять их форму и надежность даже при воздействии больших сил. Все характеристики сохраняются, так как отсутствует деформация.
• Удобство транспортировки. За счет компактности расположения и укладки перевозка в транспортном средстве деталей с сечением в виде буквы «H» позволяет значительно снизить расходы на доставку и транспортировку.

Двутавровые балки имеют и ряд недостатков, которые тоже должны учитываться при возведении сооружений:

• Слабые характеристики огнеупорности. Во время пожара может подняться очень высокая температура, что негативно отразится на прочностных свойствах изделия из двутавра, что приведет к потере качества, и в итоге нарушит его безопасную эксплуатацию.
• Подвергаются со временем коррозионному воздействию. Для изготовления балок из металла используют низколегированные или углеродистые стали, подверженные коррозийному разрушению. Поэтому в условиях повышенной влажности рекомендуется их применение только с обработкой поверхности специальными защитными средствами.
• Нельзя использовать при строительстве зданий для пролетов, превышающих максимально допустимое расстояние. В таких случаях, если не поставить дополнительные опоры, то основные несущие способности на порядок уменьшатся.
• Низкая устойчивость к воздействию скручивающих сил.

Технология изготовления балок из металла

По способу изготовления такие металлоконструкции бывают сварного типа или прокатного исполнения:

• Прокатная балка. Ее изготавливают на прокатных станах литейных заводов из цельного слитка. При прохождении через прокатные плети заготовка на выходе приобретает форму целого металлического двутавра.
• Сварная балка. Наиболее широкое применение имеют двутавровые балки с поясными швами, соединяющие стенку с полками. Такие изделия собирают из трех листовых элементов по чертежам, обеспечивая параллельность полок и перпендикулярность полок и стенки.

Производство сварных балок – довольно сложный процесс, при котором учитываются многие параметры, такие как плотность, прочность, жесткость. Но к плотности балки предъявляются особые требования. Эта величина должна быть очень высокой. В конструкторских бюро многих предприятий ведутся исследования по созданию металлических балок, использующих наименьший объем металла при тех же параметрах жесткости.

Технология изготовления балок из металла сварной конструкции проста и экономична, что позволяет ей конкурировать с балками, изготовленными прокатным способом, и состоит из следующих операций:

• На первом этапе выполняют расчеты необходимых значений прочности и жесткости, выбирается марка стали на изготовление.
• Затем согласно чертежу производится резка листового металла на полосы, скорость реза металлического листа приблизительно равна 1 м/мин.
• После отрезки необходимо провести фрезеровку торцовых поверхностей на фрезерном оборудовании, для того чтобы подготовить ровные и точные по размеру поверхности для дальнейших операций с целью обеспечения прочности соединения.
• На следующем этапе выполняется сборка. Этой операции придается особое значение, так как здесь необходимо обеспечить строгую симметричность расположения полок между собой и перпендикулярность полок и стенки.

В небольших компаниях с маленькими объемами сборку можно осуществить ручным способом, но при массовой серийности ее выполняют с применением автоматизированных машин. В таких производствах применяют станы для сборки балок модели Z15 с высокой производительностью. Процесс сборки на данном оборудовании состоит из двух этапов. На первом производится сборка Т-образной части балки, а на втором присоединяют дополнительную стенку, получается двутавр.

Самоходные механизмы – сварочные трактора, оборудованные роликовыми колесами, предназначены для перемещения по цеховой территории и являются самым надежным и простым способом сварки. Но их использование в массовом производстве нерентабельно.

При малых и средних производствах сборочные и сварные работы для изготовления балок из металла могут производиться ручным способом, поэтому цена на их продукцию становится значительно дороже.

Оборудование для изготовления балок из металла

Сварочные работы используют не только для скрепления полок и стенки, но и для соединения готовых балок между собой встык. Под такие операции предназначено следующее оборудование:

Оборудование портального и консольного исполнения.

Помимо сварочной головки, станок оснащается приспособлениями, способными производить контроль качества шва, подачу флюса и его удаление. К преимуществам такого оборудования также относится возможность выполнения соединения под углом 45°, что повышает качество сварки деталей, обеспечивая хороший катет.

Такое оборудование используют для автоматизации процесса и укомплектовывают различной навесной оснасткой. Оно универсально: на одном виде устройства можно производить сварку деталей разных габаритов. Модели манипуляторов различаются по способу перемещения свариваемых заготовок, габаритам и весу. Рабочим органом можно назвать автоматическую головку, способную произвести сварку в средах с защитными газами или с применением жидкого флюса. Благодаря их универсальности решаются самые разнообразные задачи.

Это тип профессионального оборудования, предназначенный для автоматизирования и упрощения проведения больших объемов работ, связанных со сваркой металлов. Они могут передвигаться как по направляющей, так и по поверхности материала, что увеличивает эффективность их назначения и сокращает технологическое время операции. Их можно использовать для сварки длинномерных деталей, таких как балки двутаврового сечения. Однако применение сварочных тракторов технологически целесообразно только при изготовлении небольших партий деталей.

Возможные дефекты при изготовлении балок из металла

Во время изготовления балок из металла из-за отступления от технологических или иных параметров иногда происходит кристаллизация стали от высокой температуры. В металле могут возникнуть внутренние напряжения из-за расхождения по фазам, приводящие к снижению прочности и жесткости.

При сварке стального листового материала могут появиться следующие дефекты:

• Не до конца проваренные швы с низким качеством исполнения приводят к концентрации напряжений и нарушению формы наружных поверхностей или геометрии стыка.
• Образование прожогов при вытекании расплава из ванны, которые приводят к появлению дырок в шве.
• Появление подрезов – канавок вдоль области соединения.
• Возникновение трещин, образующихся в местах разрыва шва.
• Возникновение шлаковых или вольфрамовых включений в диффузионном слое, появляющиеся при высокой скорости сварки с образованием тугоплавких оксидов.

Все это приводит к зарождению усталостных трещин. Металлоизделия с такими дефектами нельзя использовать в производстве, потому что они не смогут выдержать больших нагрузок на изгиб и кручение. Их необходимо отсортировать в брак и по возможности переварить повторно.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

• цветные металлы;
• чугун;
• нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Источник https://novostroi21.ru/stati/chto-takoe-metallokonstruktsii-klassifikatsiya-i-vidy-metallokonstruktsiy-/

Источник https://domdvordorogi.ru/legkie-metallicheskie-konstruktsii/

Источник https://vt-metall.ru/articles/596-izgotovlenie-balok-iz-metalla