ЛЕГКИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ

Одним из наиболее перспективных направлений строительной индустрии являются легкие металличес­кие конструкции (л. м.к.), к которым относятся серийно изготавливаемые на заводах отдельные элементы зДаний или полностью здания (модули), сумарная мас­са которых на 1 м2 ограждающей поверхности состав­ляет не более 100—150 кг.

Темпы развития легких конструкций значительно опережает другие виды строительных конструкций. Их внедрение позволяет уменьшить массу зданий не менее чем на 10—20%, сократить трудозатраты в 1,2—1,5 раза и снизить стоимость. Предполагается, что в ближайшие годы из л. м.к. будет возводиться более 25% всех зданий [32, 34].

Эффективно применение л. м.к. в отдаленных районах страны, где традиционные строительные ма­териалы требуют значительных затрат на доставку. Главное же преимущество л. м.к.— индустриальность изготовления.

Здания из л. м.к. подразделяются на две группы: здания комплексной поставки и из смешанных кон­струкций.

Особенность зданий первой группы в том, что заводы, выпускающие л. м.к., поставляют на объект в комплекте несущие и ограждающие конструкции, а последние годы также санитарно-техническое и тех­нологическое оборудование, т. е. все здание в сборе.

Для зданий со смешанными конструкциями несу­щими элементами каркаса могут служить обычные м етал л око н стру к ц и и колонн, ферм, балок, а наруж­ные стены или покрытие (или и то и другое) выполня­ется из легких ограждений — профилированного на­стила или трехслойных панелей типа «СЭНДВИЧ».

Отличительной особенностью конструкций типа «Канск» и «ОРСК» является то, что они представляют элементы рамы. Поставляемые раздельно на стро­ительную площадку колонны и ригели соединяют с помощью высокопрочных болтов в жесткую конструк­цию.

Ряд конструкций выполняется в виде труб (круп­ного или прямоугольного сечения).

Трубчатые элементы должны быть герметичны, так как внутренние поверхности визуально не кон­тролируются, а при разгерметизации появляется опас­ность коррозии с внутренней стороны. Защита несу­щих элементов не представляет технических трудно­стей, т. к. сечения доступны для окраски, а ремонтоп­ригодность выше, чем например у спаренных уголков.

Что касается высокопрочных болтов, то это наи­более ответственные элементы несущих элементов. В слабо агрессивной среде допускается применение вы­сокопрочных болтов из стали 40Х, ЗОХЗМФА, ЗОХ2НМФА без какой-либо дополнительной защиты, но выступающие части болтов во всех случаях долж­ны окрашиваться после монтажа. Что касается сред­ней и сильной степени воздействия, то там болты должны иметь металлические покрытия и обязатель­ную герметизацию соединений. Если болты имеют гальванические покрытия, следует учитывать опас­ность от возможного наводораживания стали [41].

Из ЛМК конструкций наименее надежными явля­ются структурные конструкции типа «Кисловодск».

В стержневых элементах этих серий (они одно­типные) применяются высокопрочные болты, которые при сборке соединяют несколько элементов с помо­щью так называемых «коннекторов»—пространствен­ных фасонов в виде разрезанных пополам или целых многогранников, в которых имеются отверстия с резь­бой.

Работоспособность конструкций обеспечивается при плотном касании узловых элементов (коннекто­ров) и гаек во всех узлах системы.

Если эти условия нарушаются, то по резьбовым соединениям высокопрочных болтов начинаются кор­розионные процессы, снижающие прочность стерж­невых элементов структурной конструкции.

В настоящее время заводами выпускаются раз­личные типы зданий комплексной поставки, общим для которых ялвяется ограничение их использования в производствах с повышенной влажностью и агрес­сивными средами. Если для ограждающих конструк­ций это вполне оправдано, то применительно к несу­щим элементам, эксплуатирующимся внутри помеще­ний, вопрос, не может быть решен так однозначно.

В несущих элементах л. м. к. используются оди­ночные уголки, широкополочные двутавры, трубы, ко­торые доступны для нанесения лако-красочных по­крытий. Имеются серии, в которых п р ед у с м атр ива ется обязательное горячее цинкование и лако-красочные покрытия. Поэтому при качественной вторичной защи­те их нельзя считать менее надежными, чем традици­онные металлоконструкции.

Слабым элементом многих конструкций ком­плексной поставки являются высокопрочные болты. Перед их применением требуется обязательная пред­варительная проверка соединений и типов болтов с учетом условий эксплуатации и последующая защита выступающих частей.

Ограждающие конструкции всех серий находятся в более тяжелых условиях, что в первую очередь возможно вызвано образованием конденсата. Кроме того для этих элементов используется тонколистовая оцинкованная сталь (0,8ч-1,2 мм).

Покрытия зданий часто выполняют не из панелей, а из стальных оцинкованных листов, по которым ук­ладывают утеплитель и гидроизоляцию. Несущий про­филированный настил используется как в покрытиях, так и в стенах. Именно этот элемент — наиболее уяз­вимый в условиях влажности и агрессивных сред. Во многом это объясняется не только незначительной толщиной, но и отсутствием на заводах-изготовителях материалов для надежной вторичной защиты.

Толщина цинкового покрытия для элементов, ис­пользуемых в ограждениях чаще всего составляет 10—40 мкг (1-й класс —18—40 мк, 2-й класс —10—18 мк). Листы защищают горячим цинкованием, исполь­зуя цинк марок ЦО и Ц1 и различные добавки. При этом необходимо имёть в виду, что толщина оцинков­ки, ввиду технологических особенностей не равномер — ка. «Разнотолщинность» согласно [23] допускается со­ответственно для первого и второго класса 10 и 4 мк. Поэтому при расчете скорости коррозии необходимо учитывать возможное уменьшение толщины цинка почти на 25—30%.

Из листовой и рулонной оцинкованной стали и з го-

Подпись: Лицевая сторона

тавливают стальные листовые гнутые профили, которые по назначению подразделяют на три группы: Н—для настила покрытий; НС—для настила и стено­вых ограждений; С — для стеновых панелей. Профили для настила отличаются от стеновых несущей способ­ностью.

Оцинкованные профили могут иметь дополни­тельно защитное лако-красочное покрытие (табл. 5.15), которое в зависимости от типа покрытий может быть для неагрессивной среды (группа А) и слабоаг­рессивной среды (группа В). Покрытия на каждой стороне могут быть разные, поэтому в зависимости от профиля типа покрытий вводятся следующие схемы обозначения, например:

Н57 — 750 — 09 П А/В ГОСТ21045-86

тип профиля Размеры профиля Материал исходной Тип защитного покрытия листа высота, ширина, заготовки (П—по- (Н, НС, С) толщина, мм вышенная

прочность)

Тот же настил, но без защитного покрытия будет иметь обозначения Н57-750-09П ГОСТ 24045-66.

Вопрос об окраске оцинкованных листов доволь­но сложный, так как часть заводов защищает листы материалами зарубежных фирм, в том числе плас — тизолями. Некоторые заводы ввиду отсутствия мате­риала вообще не выполняют защиту оцинковки.

Особенность заводских защитных покрытий л. м.к.

Таблица 5.15

МАТЕРИАЛЫ, РЕКОМЕНДУЕМЫЕ
ДЛЯ ПОКРЫТИЙ ОЦИНКОВАННОЙ СТАЛИ

Оборотная сторона

Краска ОД-ХВ-221 по грунтовке Лак ГФ-296 или краска АК-0138 ОД-ХВ-221 по грунтовке

АК-0138

Эмаль МЛ-1202 и МЛ 1202ПМ по Эмаль МЛ-1202 по грунтов — грунтовке ЭП-0200 ке ЭП-0200

Пластзоль в виде поливинил- Краска ОД-ХВ-221 по грун — хлоридного пластика ЦЛ-ХВ-122 товке АК-0138 по грунтовке АК-0138

Эмаль МЯ-1203 или эмаль ГФ-2107 Лак Г Ф-296 или эмаль

МЯ-1202 и МЛ-1202ПМ по грунтовке ЗП-0200

Г рунтовка ЭП-0104 Лак Г Ф-296 или грунтовка

ЭП-0140

Г рунтовка АК-070 или ВЛ-02 Битумные лако-красочные

окраска ПХВ покрытия в том, что большинство из них требуют горячей сушки и потому не могут использоваться в построечных ус­ловиях; Толщина покрытий в зависимости от их типа колеблется в пределах 25—80 мк. Адгезия пленки должна бы быть такой, чтобы выдержать изгиб на 180° С без разрывов до металла.

Коррозионные процессы применительно к тре — хслойным панелям могут быть как со стороны атмо­сферы (наружняя поверхность), так и со стороны цеха (внутренняя поверхность). Кроме того коррозия мо­жет быть и внутри самой панели (на контакте с утеп­лителем). Эти процессы могут протекать с различной интенсивностью и независимо друг от друга. Поэтому отсутствие агрессивной среды в наружной атмосфере
или внутри цеха еще не является гарантией долговеч­ности ограждений в л. м.к.

В промышленной атмосфере скорость коррозий цинка в десятки раз ниже, чем у углеродистой стали и составляет от 2 до 10 мк для умеренного климата. Поэтому если ориентироваться на минимальную тол­щину цинкового покрытия его может быть достаточно всего несколько лет, после чего начнется интенсив­ная коррозия уже углеродистой стали. Со стороны производственных помещений с агрессивными среда­ми скорость разрушения цинка может быть еще более значительной.

Считается, что для тонколистовых ограждений предельное состояние оцинкованной стальной по­верхности наступает, когда 25% прокорродировали до основного металла [23].

Еще одним источником коррозии оцинкованного настила является утеплитель. Наиболее характерны такие явления в покрытиях.

Для утеплителя при полистовой сборке строители нередко используют любой материал соответствую­щий объемной массы. Если оцинкованные листы не окрашены или по ним не уложены рулонные матери­алы, а утеплитель содержит водорастворимые состав­ляющие агрессивные к цинку, неизбежно начнется коррозия. Источником увлажнения могут быть кон­денсат (холодный период года), влага из помещения, атмосферные осадки (при дефектах кровли). Корро­зию ускоряет даже такой утеплитель как перлит, не вступающий в реакцию с водой. Широко распростра­ненные утеплители типа ФРП, СФ1, СФ-2 (содержание связующего 4-12%) на фенолформальдегидной связ­ке, способны вызвать интенсивную коррозию [21,22]. Поэтому не должно быть контакта оцинкованной ста­ли с фенольными утеплителями и обязательным ус­ловием является предварительная окраска настила эпоксидной грунтшпаклевкой ЭП 0010, битумными ма­териалами, или устройство оклеенной пароизоляции между настилом и утеплителем.

Исключить увлажнение утеплителя за период эксплуатации весьма сложно, так как любое наруше­ние гидроизоляции кровли может быть причиной на­копления фазовой влаги в утеплителе. Например, ус­тройство незаполненных гофр (рис. 5.29) способствует развитию коррозии, если в них накапливается влага, попадающая при образовании конденсата или через кровлю.

Трудоемкость выполнения стен послойной сборки и их многослойность являются существенным недо­статком. Поэтому наибольшее распространение име­ют трехслойные стеновые панели типа «СЭНДВИЧ». [8, 29]

Панели представляют собой конструкцию, выпол­ненную из двух металлических листов с эффективным утеплителем, например пенополиуретаном. Общая толщина панелей — 35—100 мм. Они поставляются длиной до 7,2 м. Заводом может быть произведена резка панелей на длины кратные 1,2 м.

Обшивка выполняется из холодногнутых сталь­ных оцинкованных (окрашенных в заводских услови­ях) или алюминиевых профилей. Толщина стальной облицовки (ГОСТ 14918—80) — 0,6—0,8 мм, алюмини­евой (сплав АМГ2) — 0,8—1,0 мм.

Защита панелей (табл. 5.16) осуществляется в заводских условиях и с использованием горячей суш­ки. Если в процессе эксплуатации необходимо его возобновить, то в построечных условиях аналогичного качества добиться весьма сложно. Это необходимо

Подпись: Эмали — акрилсилико- покрытие толщи- новые или полиэфирные ной 8 мкм Подпись:Подпись:

Таблица 5.16

ЗАЩИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ ДЛЯ ОЦИНКОВАННЫХ
ПАНЕЛЕЙ ТИПА «СЭНДВИЧ»

ЛЕГКИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ

Степень

агрессивного

воздействия

Алюминиевые

листы

Не агрессивная Без защиты Без защиты

Слабо Органозоль, пластозоль Анодно-окисное

а) Эмаль АС-1171 или АС 5122 по грунтовке ЭП-0200

б) Пластизоль ПЛ-ХВ-122 по грунтовке АК-0138 при толщине слоя до 200—500 мкм

учитывать при проектировании и ремонтах зданий из легких металлических конструкций.

Для конструкции полистовой сборки применяются профилированные листы (как и для покрытий). Утеп­лителем могут быть минераловатные плиты, полисти­рол и др., укладываемые между двух слоев профили­рованного настила. Для защиты утеплителя от увлаж­нения между ним и металлическим листом проклады­вается полиэтиленовая пленка.

Имеются проработки использования ограждений из алюминиевых листов полистовой сборки с метал­лическим каркасом даже в помещениях с влажным режимом [20]. С этой целью кроме надежной пароизо — ляции со стороны помещения предлагается приме­нять вентилируемую конструкцию стен. Гофры в алю­миниевом настиле служат как бы воздушными кана­лами, сообщающимися с атмосферой. Толщину утеп­лителя подбирают теплотехническим расчетом (с уче­том температуры, скорости ветра и влажности воз­духа в гофрах). В том случае, если температура в гофрах и на поверхности панели положительная, про­исходит интенсивное удаление влаги из утеплителя за счет естественного воздухообмена. Эффект от такой конструкции может быть получен при условии обес­печения непроницаемости пароизоляции и высоком качестве сборки.

В зданиях с металлическими панелями и профи­лированным настилом используется большое количе­ство крепежных деталей. Их необходимо защищать от контактной коррозии оцинковкой или кадмированием толщиной не менеев 16—20 мк.

К крепежным деталям относятся болты, самона — резающие винты вместе с гайками, шайбами, скоба­ми, пластинами, которые должны поставляться ком­плектно. Для уплотнения стыков необходимо приме­нять прокладки из эластичного морозостойкого пено­полиуретана. Возможно также в горизонтальных и вертикальных швах применение гернитовых резино­вых пористых прокладок, а для стыков клей-герметик типа Эластосил.

Одним из важнейших требований к стеновым ог­раждениям является выполнение теплотехнических расчетов, выбор толщины утеплителя и обеспечение условий, исключающих выпадение конденсата.

Наличие многочисленных включений (обшивка, болты), имеющих теплопроводность, превышающих например пенополиуретан более чем в 1000 раз, спо­собствует образованию «мостиков холода», вокруг ко­
торых будет пониженная температура. Поэтому на поверхности ограждений даже при нормальном тем­пературно-влажностном режиме при наличии зон с меньшим термическим сопротивлением будет образо­вываться фазовая влага, количество которой резко возрастает с повышением влажности <рВн.

Таким образом сопротивление теплопередачи стен по ровной поверхности (по глади) не исключает возможности конденсата влаги на теплопроводных включениях. В таких местах будет интенсивная кон­денсация даже при незначительном содержании га­зов или пыли (рис. 5.31).

ЛЕГКИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ

Рис. 5.31

Распределение температуры в зоне теплопроводных вклю­чений

1 — Обрешетка, 2 — текстолитовые шайбы, 3 — болт, 4— са — монарезающий винт, 5 — ригель, 6 — пенопласт, 7 — вкла­дыш из минеральной ваты.

Особенно опасны для панелей сквозные болты, вокруг которых образуются очаги пониженной тем­пературы. Поэтому разработано несколько решений узлов снижающих это влияние, например стыки «ку­лачкового типа» (рис. 5.32).

Снижение температуры и образование конденса­та имеет место и в зоне окон, где термическое сопро­тивление ниже, чем у стен. Поэтому в местах, где будет интенсивное образование конденсата необхо­димо предусматривать мероприятия по его отводу.

Снижение теплотехнических показателей ограж-

ЛЕГКИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ

Рис. 5.32

Стык трехслойной панели кулачкового типа 1—нащельник, 2 — шайба, 3 — болт, 4—эластичная масти­ка, 5—скоба, 6—утеплитель.

дений нередко имеет место уже после начала эксплуатации. Причиной могут быть дефекты сборки, отсутствие герметизирующих материалов, поврежде­ния гидроизоляции кровли.

Для конструкций, имеющих небольшие сечения и соответственно запасы прочности, повышение степе­ни агрессивного воздействия, которое происходит в результате ухудшения этих показателей, может быть причиной «отказа» элементов зданий за короткий пе­риод работы.

При рассмотрении защиты л. м. к. надо иметь в виду как дефицит защитных покрытий, так и нерешен­ность многих вопросов коррозионной стойкости, в частности, вопросы коррозии цинка, алюминия на кон­
такте с различными видами утеплителей, влияние гер­метизации на температурные поля, роль оконных ог­раждений, скорость атмосферной коррозии оцинко­ванного настила в различных промышленных районах и т. д.

Поэтому при проектировании внимание должно быть обращено наряду с архитектурными и инжене- рыми решениями на тщательный анализ теплотехни­ческих свойств и условий эксплуатации, имея в виду, что порой экономически выгоднее несколько увели­чить термическое сопротивление или выполнить бо­лее эффективную вентиляцию и вторичную защиту, чем иметь дополнительные затраты на ремонт л. м. к. в процессе эксплуатации.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *