Изготовление алюминиевых конструкций и профилей
Даже не искушенный в строительной тематике человек сможет сегодня назвать несколько примеров где применяется алюминий и конструкции из него в строительстве и архитектуре. Этот металл и конструкции из него, такие как окна и двери, ажурные перекрытия и устройство зимних садов, торговые павильоны и киоски, фольга в качестве отражателя на теплоизоляционных изделиях, радиаторы, офисные перегородки и многофункциональный алюминиевый профиль - это только некоторые примеры где применяется этот уникальнейший металл в современном строительстве и архитектуре.
Благодаря своим свойствам и развитию технологии механической, термической и химической обработки, алюминий постепенно стал вытеснять стальной прокат и медь, В настоящим обзоре мы представим читателям примеры где используются этот металл в проектировании и архитектуре крыш и кровли..
В России этот металл в качестве кровельного материала не пользуется спросом. В обзоре технических возможностей и материалов «Современные крыши» из серии Современные Строительные Товары он занимает буквально несколько строк. Это обосновано тем, что «в силу того, что алюминий дорогой материал, широкого распространения на российском рынке он не получил». Странно, что производя более 20 кг алюминий - сырца на одну российскую душу мы потребляем алюминий в семь раз меньше. Россия сильно отстает от развитых стран в где применяется этот металл в строительстве и создании новых машин, в то время как сегодня в мире алюминий самый востребованный. Япония на душу населения производит его в кол-ве 100 граммов, а ежегодно затрачивает его в экономике на человека 33 кг. Сегодня строительство является отраслью где данный металл потребляется больше всего: около 15% мировой добычи - первичный алюминий. В промышленно развитых странах доля строительства в общенациональном потреблении данного металла доходит до 20% (США, ФРГ, Италия) и даже 30% (Япония).
Благодаря исключительной стойкости к коррозии металл ценится как один из наиболее удобных для вторичной переработки видов сырья. Экономическая выгода от этого несомненная. Количество энергии, при котором получается алюминий того же объема, составляет в случае переработки лома 5% энергии, необходимой при полном цикле его производства. Сегодня в мире около 30% данногоо металла получают путем переработки вторичного сырья. Это свойство, которым он обладает, принимается во внимание не только в политике ценообразования, но также в расчетах экономической целесообразности альтернативного применения различных материалов для реализации конкретного задания.
Высокая отражательная способность, бактерицидность, немагнитность, отсутствие искрообразования при ударе, сравнительно низкие модули упругости и предел усталости, значительный коэффициент линейного расширения, высокие тепло- и электропроводность, хорошая демпфирующая способность - эти характеристики становятся решающими при выборе материала для той или иной конструкции. Например, при строительстве в северных районах весьма важно то, что алюминий обладает таким качеством как, надежность работы при низких температурах: алюминий не боится хрупкого разрушения при низких температурах - этот бич большинства строительных сталей. Для некоторых конструкций этот фактор имеет не меньшее значение, чем коррозионная стойкость или малая масса.
Алюминий в конструкциях, что же характерно для них? Прежде всего необходимо отметить, что дуговая электросварка, которой осуществляется подавляющее большинство соединений стальных конструкций, в алюминиевых конструкциях занимает довольно скромное место. Несмотря на то, что алюминий хорошо сваривается, что технология сварки отработана в совершенстве, а сварочное оборудование выпускается промышленностью в достаточном количестве, есть причины, ограничивающие ее применение. Почти все конструкции из данного металла, изготовленные из профилей, анодируют.
При анодировании сварных конструкций всегда есть опасность проникновения щелочного или кислотных растворов в щели и замкнутые полости, промыть которые не всегда удается. Остатки щелочи или кислоты неизбежно ведут к коррозионному поражению конструкции. Необходимо также учитывать, что сам сварной шов и зона термического влияния дуги после анодирования отличаются по цвету от анодной пленки основного металла. Практически все профили применяют в конструкциях закаленными, а листы - полунагартованными. При сварке происходит частичный отжиг металла, а следовательно, снижение его механических свойств. Там, где конструкции изготавливают из тонкостенных полуфабрикатов (профили со стенкой толщиной 1,2...2мм, листы толщиной 0,6...1,2 мм), они при дуговой сварке часто деформируются («проваливаются»), а иногда могут быть прожжены насквозь.
Алюминиевые конструкции очень часто соединяются различного вида винтами, болтами, заклепками. Это вызвано не только известными ограничениями, налагаемыми на сварные соединения, но и рядом причин, благоприятных для соединений этого типа. Расширению области применения резьбовых соединений способствуют также сравнительно низкие твердость и модуль упругости, которым обладает алюминий, облегчающие установку самонарезающих винтов и винтов сверляще-нарезающих. Применение тонкостенных листов обусловливает широкое распространение заклепочных соединений - как на обычных полнотелых заклепках малого диаметра (4...6мм), так и на различных специальных заклепках, устанавливаемых с одной стороны (так называемых односторонних или слепых заклепках.
При нормальных атмосферных условиях обычный сплав алюминия фирмы Hoogovens (3004 AIMn 1 Mg 1) сохраняет все присущие ему свойства. Для получения алюминиевых листов с наивысшей сопротивляемостью коррозии был разработан, изначально для самолетостроения, трехслойный лист, который состоит из внутреннего слоя обычного сплава и двух внешних слоев особого сплава алюминия и цинка (АА7072 - AIZn 1), .называемого Alclad. Процесс производства трехслойных листов под торговой маркой Kal-Alloy" изображен схематически на рисунке. Листы соответствующих сплавов проходят между двумя роликами под очень высоким давлением при температуре около 500° С так, что между ними происходит диффузия, и их разделение становится невозможным.
Ленточный лист кровельного покрытия Kalzip изготовлен на базе трехслойной ленты Kal-Alloy, он может иметь форму прямоугольника или трапеции (tapered sheet). Максимальная ширина листа составляет 600 мм, а в случае трапеции минимальная ширина узкого конца - 240 мм. Длина листа трапеции должна составлять не менее 1500 мм, при том прочность листа на изгиб сохраняется при ширине не менее 400 мм. Более узкая часть листа требует поддержки с помощью опорных стоек ST Clip. Относительная свобода определения максимальной длины кровельного листа создает колоссальные возможности архитекторам, особенно при проектировании крыш больших размеров и необычных форм, а с точки зрения технологии сооружения кровли - избежать поперечных соединений, являющихся одним из основных мест протекания крыш.
Алюминиевые кровли устраивают как правило в виде фальцевых кровель из профилированных листов с применением различных видов стоячих фальцов, опорных стоек и способов крепления. Для сооружения кровель больших размеров, где длина алюминиевых листов достигает порой несколько десятков метров, фирма Corus (под прежним названием Hoogovens Aluminium Building Systems) разработала в 1997 полевую установку для производства профилированных листов из алюминиевой ленты непосредственно на строительной площадке, которая получила в 1998 году сертификат качества ISO 9002. Установка была впервые применена при сооружении кровли из 400 листов при длине отдельного листа 117,5 м в городе Westonsuper-Mare. На уровень крыши листы доставлялись двумя рабочими по наклонной плоскости, снабженной роликами. Успешный опыт применения полевой установки значительно расширил поле доступных архитекторам ди-зайнерских решений при проектировании крыш.
Не меньше дизайнерских возможностей создает свойство профилированного алюминиевого листа принимать дугообразную форму. Эти возможности широко используются архитекторами при проектировании, независимо от функционального назначения объекта. С другой стороны, дизайнерское решение крыши может полностью подчеркивать четко определенную функцию объекта. Поэтому диапазон применения алюминиевых кровель является весьма широким -от музеев, выставочных залов, зданий офисов и учреждений, производственных цехов до жилых домов, загородных домов и детских садов.
Для реализации своих дизайнерских замыслов архитекторы неоднократно обращались к такому металлу как алюминий, как наиболее подходящему материалу для их воплощения. Выбор фирмы Corus был продиктован не только ее более чем тридцатилетним опытом при сооружении более 40 миллионов квадратных метров алюминиевой кровли, но также и тем, что она производит алюминиевые системы фасадов. В результате в ряде проектов стало возможным гармоничное сочетание материала и формы крыши, фасада и входной группы. Одним из таких проектов является открытый 16 марта 1999 года грандиозный торгово-развлекательный центр Bluewater Retail Park, находящийся вблизи автострады М25, неподалеку от туннеля Dartford в графстве Кент, в часе езды от Лондона. На площади 100 гектаров расположен самый большой торговый центр в Европе, построенный по проекту, разработанном под руководством американского архитектора Eric R Kuhne. Использовав стекло и фадьцевые алюминиевые листы Kalzip, группа архитекторов создала сотни квадратных метров необыкновенных по форме крыш, полностью соответствующих их архитектурному замыслу Сложность форм и почти бесконечное количество нетрадиционных соединений требовало прежде всего применения материала не только исключительно пластичного, но и не подвергающегося коррозии в принципе (алюминий).
Алюминий со своей пластичностью и имеющийся у фирмы Corus опыт стали решающими факторами при проектировании океанского аквариума Blue Planet Aquarium в Ellesmere Port. По замыслу коллектива архитекторов Buttress Fuller Alsop Williams, основное здание выставочного комплекса должно было по форме напоминать заламывающуюся морскую волну. Особое условие было выдвинуто относительно применяемых материалов из-за высокой опасности их коррозионного повреждения. Выставочные объемы аквариума вмещают более миллиона галлонов (4,546 л) морской и пресной воды, в которой обитает более 5000 животных, в том числе 5 видов акул. На площади 17 акров туристы путешествуют через пять тематических зон от горных потоков до глубин мирового океана. Эффект заламывающейся волны был достигнут благодаря применению десятиметровых листов Kalzip толщиной 0,9мм, которые четырежды меняют радиус кривизны. Остальная часть главного павильона было покрыта алюминиевыми листами длиной 50 м. Вместо стального профилированного листа для основы кровельного покрытия впервые использованы алюминиевые профилированные листы KAL-DEK 153. Кроме того, впервые при сооружении кровельного покрытия была применена система безопасности рабочих KAL-SAFE.
Реализация проекта нового выставочного центра в Мюнхене была самым большим заказом в тридцатилетней истории применения алюминиевых кровельных покрытий Kalzip*. Munich Exhibition Centre был построен на территории аэропорта Riem, и с тех пор является местом проведения самых больших в мире строительных выставок BAUMA, BAU UNO IFAT, IHM и центра строительной индустрии BAUZENTRUM, а также мировым центром специализированных технических выставок. Первая фаза строительства охватывала сооружение выставочных павильонов на площади 73 гектаров, крыши которых имели площадь около 140 000 квадратных метров. Выбор алюминиевого покрытия крыш был подиктован планом сооружения на 66000 м2 их поверхности самой большой в мире фотогальванической системы мощностью 1 мегаватт фирмы Siemens. Вырабатываемая ей электроэнергия составляет 4% годового потребления центром электричества и является примерным эквивалентом годового потребления 340 среднестатистических домашних хозяйств. В общем, с помощью 36-метровых алюминиевых листов Kalzip, со специальной для этого проекта нестандартной шириной листа 405,5 мм, были сооружены фальцевые кровли площадью 160 000 квадратных метров. Напомним также, что символом мюнхенского центра является 87,5-метровая башня, снабженная 1400 тысячами источниками света LED и видимая вечером с расстояния многих километров.
Там, где функциональное назначение проекта не столь ярко выражено, поле для проявления фантазии архитекторами значительно расширяется. Примером того может служить выставочно-конференционный комплекс Scottish Exhibition & Conference Centre в Глазго (Шотландия). В максимальной точке главное здание центра, один из четырех самых больших конференц-залов в Европе, воздвигается на высоту 40 метров, его длина составляет 140 метров, а внутренняя площадь трех этажей 13 000 квадратных метров. В главном зале имеется 3000 посадочных мест. Необычная форма крыши была сооружена из фальцевых алюминиевых листов Kalzip® общей площадью 10 600 квадратных метров.
Небольшой вес алюминиевых крыш и низкие эксплуатационные издержки, кроме других упомянутых уже свойств, явились основными аргументами, особенно при их выборе для спортивных объектов. Выполняя вполне определенные функции, они зачастую являются в то же время настоящими произведениями искусства. The All England Lawn Tennis Club и впредь намеревается проводить всем известный уимблдонский турнир. Начатое в 1996 году строительство престижного Корта №1 сопровождалось сооружением крыши с применением в качестве кровельного покрытия Kalzip. Она состоит из двух колец - внешнего, изогнутого вверх и внутреннего мениска с довольно резким наклоном вовнутрь. Особенностью этого проекта было применение впервые в мировой практике изогнутых листов в форме трапеции, которые образуют внешнее кольцо крыши (2000 м2). Внутреннее кольцо образуют листы трапеции длиной в 12 м и общей площадью 5000 квадратных метров. Листы крыши окрашены с обеих сторон краской типа PVDF. Вместимость нового корта - 11000 посадочных мест. Вторым объектом является здание «Millennium Building», построенное на месте старого корта №1 в форме литерц "W". Как и крыша корта №1, это алюминиевые листы, покрытые краской PVDF, имеющей 25-летнюю гарантию сохранения качества. Строительство здания началось в 1997 году и было завершено накануне уимблдонского турнира 2000 года.
Архитекторы и строители не обижают также любителей футбола. Алюминиевое покрытие крыши имеет стадион известного европейского клуба Feyernoord (1994г., 11 000 м2, Роттердам, см. фото), стадион Nuovo Stadio di Torino (1990г., 25 000 м2, Турин) . Любители регби могут полюбоваться на алюминиевую раздвижную крышу стадиона Millennium Stadium в городе Кардифф.
Благодаря сочетанию в одной фирме разработок технологии сооружения алюминиевых кровельных покрытий, алюминиевых фасадов и стальных конструкций было возможным выполнение комплексных проектов, включая дизайн входной группы. Весьма интересным в этом плане проектом является построенный в 1998 году центр реабилитации людей с черепно-мозговой травмой, выписанных из стационарных больниц, Icanho Centre в графстве Suffolk. И хотя центр рассчитан на прием до 10 пациентов одновременно, архитектор (Armes Associates, London) и инвестор (Haymills Contractors, Suffolk) приложили все усилия для придания ему архитектурной формы, которая по их мнению будет способствовать созданию благоприятной среды для процесса реабилитации.
Предыдущий пример является также доказательством того, что алюминиевые покрытия крыш, хотя и особенно проявляющие свои преимущества при сооружении крыш больших размеров и порой весьма сложной конфигурации, могут сооружаться на небольших объектах с различным функциональным назначением. На двух следующих фотографиях представлены примеры сооружения алюминиевых крыш оригинальной формы на обычной насосной станции в городе Bunnik (площадь 700 м2) и на домиках детского сада в городе Grobenzell в Германии.
В этой статье мы представили только незначительную часть реализованных объектов, на которых в качестве кровельного покрытия были применены алюминиевые листы. Кроме упомянутой здесь в качестве примера фирмы Corus, алюминиевые крыши активно продвигают на рынок и другие фирмы -вспомним хотя бы фирму Plannja или разработки фирмы Hosch. На самом деле, алюминий не является самой дешевой опцией с точки зрения цены, но доказано, что он является самым эффективным кровельным материалом из-за исключительной способности не пропускать воду в любых условиях. Алюминий как кровельный материал практически не требует ухода на протяжении всего срока службы. Проведенные в Германии (FEDERAL INSTITUTE FOR MATERIAL RESEARCH AND TESTING) исследования алюминиевых кровельных покрытий после 25-летней службы не выявили никаких механических и химических изменений или повреждений. Если правильно считать, то может быть, вопреки устоявшемуся мнению, это не самый дорогой кровельный материал.
Наша компания успешно работает на рынке алюминиевого проката с 1993 года. За это время коллективом накоплен богатый опыт в области поставок, доставки, хранения изделий из алюминия, в области дальнейшей обработки, вплоть до изготовления эксклюзивных алюминиевых конструкций различной степени сложности.
На сей момент, «Алрос» имеет собственный производственно-складской комплекс, с постоянным поддерживаемым объёмом хранения более 1000 тонн наиболее популярных видов алюминиевого профиля и проката.
Среди товаров постоянно-поддерживаемого ассортимента вы легко найдёте не только общестроительные профили (такие как алюминиевый швеллер, алюминиевые трубы круглого и прямоугольного сечения, алюминиевый уголок и тавр…), но и более сложные чертёжные и системные профили (алюминиевые профили для офисных перегородок, профиль для оконных и балконных систем, алюминиевый профиль для торгового оборудования, профили для рекламных конструкций, радиаторные и другие виды алюминиевых и дюралевых профилей специального назначения…).
Автор: Збигнев Межва, к.э.н.
Источник: Специализированный журнал «Профессиональное строительство»
