Виды металлоконструкций: полная классификация по ГОСТ

Металлоконструкции - это не просто «железки», сваренные в кучу. Это продуманные инженерные системы, каждая из которых решает свою задачу. И чтобы выбрать правильную, нужно понимать, какие типы существуют, в чём их сила и где они работают лучше всего.

Разберёмся по порядку - от самых распространённых до самых необычных.

Стержневые конструкции: «скелет» зданий и мостов

Это статические системы из прямых или изогнутых стержней, которые передают нагрузку от крыши, оборудования или людей к фундаменту. Проще говоря, это несущий каркас.

Выделяют два основных подвида. Сплошностенчатые делают из стандартного проката - двутавров, швеллеров, труб. Это колонны, балки, стойки. Они просты в изготовлении и отлично работают при умеренных пролётах.

Сквозные (решётчатые) конструкции состоят из поясов и решётки. Часто их используют в фермах. Главное преимущество - при том же весе они выдерживают гораздо большие нагрузки, чем сплошные аналоги.

Такие конструкции применяют повсеместно:

• в промышленных и гражданских зданиях - каркасы цехов, складов, ТЦ;
• в мостостроении - пролётные строения путепроводов;
• в башенных сооружениях - опоры ЛЭП, мачты связи;
• в большепролётных покрытиях - спортзалы, выставочные павильоны;
• в крановом оборудовании - подкрановые балки и эстакады.

Листовые конструкции: когда металл становится «кожей»

Это тонкостенные оболочки, которые одновременно несут нагрузку и защищают от внешней среды. Представьте огромный резервуар или купол - вот это и есть листовая конструкция.

Они незаменимы там, где важна герметичность или требуется совмещение несущих и ограждающих функций. Чаще всего это:

• резервуары для нефти, кислот, сжиженного газа;
• газгольдеры для стабилизации состава газа;
• бункеры и силосы для сыпучих материалов;
• специальное оборудование - кожухи печей, пылеуловители;
• трубопроводы большого диаметра.

Их активно используют в нефтегазовой, химической и энергетической отраслях, а также в строительстве (металлические кровли, фасады) и металлургии. На их долю приходится около 20% всей массы металлоконструкций в стране.

Висячие конструкции: лёгкость на грани физики

Здесь всё по-другому: основные элементы - тросы, кабели, мембраны - работают только на растяжение. А сталь в растяжении раскрывает весь свой потенциал.

Такие системы могут быть однопоясными, мембранными, седловидными или комбинированными. По форме они бывают цилиндрическими, сферическими или гиперболическими («гипары»).

Их главные плюсы - способность перекрывать пролёты свыше 100 метров, малый вес и минимальная строительная высота. Но есть и минусы: они создают распор, чувствительны к ветру и требуют тщательного аэродинамического расчёта.

Висячие конструкции - выбор для:

• мостов через реки и ущелья;
• спортивных арен с эффектными крышами;
• канатных дорог и воздушных ЛЭП;
• трубопроводных переходов в сложном рельефе.

Комбинированные конструкции: гибриды под реальные задачи

Реальный мир редко укладывается в учебные схемы. Иногда нужно сварить часть на заводе, собрать другую болтами на площадке, а в узлах использовать литые детали или предварительное напряжение.

Такие решения называют комбинированными. Они включают кронштейны, рамы, закладные, усилители - всё, что нужно для гибкой адаптации. Чаще всего их выбирают при реконструкции, в уникальных архитектурных проектах или на промышленных объектах с нестандартными нагрузками.

Как выбрать правильный тип? Главные критерии

Выбор зависит от трёх групп факторов:

Технические параметры - пролёт, характер нагрузок, климат, сейсмика. Например, для пролётов до 50 м оптимальны сплошностенчатые стержневые конструкции, от 50 до 150 м - сквозные фермы, а свыше 150 м - висячие системы.

Функциональные требования - нужна ли герметичность (тогда листовые), важна ли жёсткость (стержневые), есть ли архитектурные ограничения (возможно, висячие или комбинированные).

Экономика - сравнивайте металлоёмкость, стоимость изготовления, монтажа и сроки строительства. Иногда более дорогая на первый взгляд конструкция оказывается выгоднее в эксплуатации.

Все решения должны соответствовать нормативам: ГОСТ 23118-2019, СП 16.13330.2017 и другим действующим стандартам.

Современные тренды - это лёгкие тонкостенные конструкции (ЛСТК), высокопрочные стали, BIM-проектирование и экологичные защитные покрытия.