Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТАЛЛАХ И СПЛАВАХ
Металлы — кристаллические вещества, характеризующиеся высокими электро- и теплопроводностью, ковкостью, способностью хорошо отражать электромагнитные волны и другими специфическими свойствами. Свойства металлов обусловлены их строением: в их кристаллической решетке есть не связанные с атомами электроны, которые могут свободно перемещаться.
В технике обычно применяют не чистые металлы, а сплавы, что связано с трудностью получения чистых веществ, а также с необходимостью придания металлам требуемых свойств.
Металлургия меди, олова, свинца была известна уже в IV в. до н. э., в III в. до н. э. плавили бронзу, до II в. до н. э. - железо. Древнейшее сооружение из железа — колонна в Дели (Индия) относится к V в. до н. э. Но на протяжении многих сотен лет в строительстве применялись лишь малогабаритные изделия из железа (скобы, штыри, закрепы).
Рис 13.1. Чугунная решетка Летнего сада в Санкт-Петербурге. 1784 г.
Архит. Ю. Фелытен, 77. Егоров 1
В конце XII в. применяли различные изделия из чугуна. Но началом его внедрения в архитектурно-строительную практику считают использование пяти параллельно расположенных чугунных полуциркульных арок пролетом около 31 м при строительстве моста через р. Северн в Англии в XVIII в. Строительные материалы из чугуна начинают все шире применяться в гражданской и промышленной архитектуре XVIII—XIX вв. (рис. 13.1.). Массовое применение металлических строительных материалов относится к XIX в. и связано с развитием металлургии стали. В это время строятся сложные инженерные сооружения с применением стальных материалов — ребристых профилей для восьмигранной усеченной пирамиды с крестовыми связями шпиля Петропавловского собора в Санкт-Петербурге (высота 56,43 м, 1859 г.), профилей конструкции сомкнутого свода из четырех полуарок для купола церкви Екатерининского дворца в Царском Селе (высота 20,33 м, 1865 г.), профилей для решетчатой высотной Эйфелевой башни в Париже (высота 300 м, 1889 г.), для покрытий, перекрывающих сравнительно большие пространства в десятки метров, для висячих мостов и др. (рис. 13.2.—13.4.).
Рис. 13.3. Конструкции из чугуна зрительного зала Александрийского театра в С.-Петербурге. 1827-1832 гг. Архит. К. Росси
Рис. 13.4. Схема купола церкви
Екатерининского дворца в Царском Селе. 1863-1865 гг. Инж. Г. Паукер
Основы производства.
Сырье. Основным сырьевым компонентом для получения металлов являются рудные горные породы. Содержание в рудах цветных металлов сравнительно мало. В железных рудах количество металла достигает 70%.
Рис. 13.2. Башня на Всемирной выставке 1889 г. в Париже. Инж. Г. Эйфель
СВОЙСТВА СТАЛЕЙ
Сталь наряду с бетонами — главнейший конструкционный материал. Широкому использованию в строительстве сталь обязана высоким физико- механическим показателям, технологичности (возможности получения из нее конструкций различными методами) и большими объемами производства. Ниже рассмотрены основные технические характеристики стали и приведены численные значения некоторых характеристик сталей различного состава и строения.
Плотность стали — 7850 кг/м3, что приблизительно в 3 раза выше плотности каменных материалов (например, обычный тяжелый бетон имеет плотность — 2400 ±50 кг/м ).
Прочностные и деформатшные свойства стали обычно определяются испытанием стали на растяжение.
Испытание на растяжение является основным при оценке механических свойств сталей. Модуль упругости стали составляют 2Л-10 МПа.
Твердость сталей определяют на твердомерах Бринелля (НВ) или Роквелла (НК) по величине вдавливания индентера (закаленного шарика или алмазной пирамидки) в испытуемую сталь. Твердость вычисляют в Мпа с указанием метода испытаний. Твердость поверхности стали можно повышать специальной обработкой (например, цементацией- насыщением поверхностного слоя стали углеродом или закалкой токами высокой частоты).
Ударная вязкость — свойство стали противостоять динамическим (ударным) нагрузкам. Ее значение определяют по величине работы, необходимой для разрушения образца на маятниковом копре. Ударная вязкость зависит от состава стали, наличия легирующих элементов и заметно меняется при изменении температуры.
Технологические свойства стали показывают ее способность принимать определенные деформации, аналогичные тем, которые стальное изделие будет иметь при дальнейшей обработке или в условиях эксплуатации. Для строительных сталей чаще всего производят пробу на холодный загиб.
При испытании на загиб (рис. 13.5.) определяются не усилия для осуществления деформации, а условия (угол загиба, диаметр оправки), при которых возможно протекание деформации без нарушения сплошности образца (т. е. без появления трещин и расслоения). Чем пластичнее сталь, тем меньше диаметр оправки при испытаниях.
Теплотехнические свойства сталей в малой степени зависят от ее состава.
Теплопроводность стали, как и всех металлов, очень высока и составляет около 70 Вт/(м • К), т. е. в 50...70 раз выше, чем у бетона.
Рис. 13.5. Схема испытаний на загиб: а —исходное положение; б— загиб на 180° с оправкой; в —загиб на 180° без оправки
Коэффициент линейного термического расширения стали составляет 10 • Ю-6 К"1, т. е. практически равен КЛТР бетона.
Температура плавления стали зависит от ее состава и для обычных углеродистых сталей находится в пределах 1500 1300 °С (чугун с содержанием углерода 4,3 % плавится при 1150 °С).
Температуроустойчивость стали связана с тем, что при нагревании в ней происходят полиморфные превращения, приводящие к снижению прочности. Небольшая потеря прочности наблюдается уже при нагреве выше 200 °С; после достижения температуры 500 600 °С обычные стали становятся мягкими и резко теряют прочность. Поэтому стальные конструкции не огнестойки и их необходимо защищать от действия огня, например, оштукатуриванием цементными растворами.
Стальные конструкции .обычно выполняют из прокатных элементов различного профиля (выпускаемых по определенному перечню — сортаменту), трубчатых и гнутых профилей, полосовой и листовой стали. В строительстве чаще всего применяют следующие прокатные и гнутые профили: двутавровые балки, швеллеры, уголки равно- и не равнополочные, квадратные и прямоугольные трубы. Каждый профиль выпускают нескольких типоразмеров, регламентированных стандартами.
Стальные прокатные и гнутые профили используют как самостоятельно, так и для получения составных металлических конструкций большой несущей способности: колонн, балок, ферм.
Стальные конструкции изготовляют на специализированных заводах индустриальными методами и поставляют в виде отдельных крупных сборочных единиц или целиком. При монтаже их соединяют друг с другом болтами или сваркой.
По назначению стальные конструкции подразделяют на колонны, прогоны, фермы.
Колонны бывают сплошные, состоящие из одного или нескольких профилей, или решетчатые, которые состоят из двух или четырех ветвей, соединенных между собой решеткой. Верхняя часть колонны называется оголовком, нижняя — башмаком. Колонна воспринимает сжимающие нагрузки.
Прогоны (балки) обычно двутаврового сечения изготовляют или из двутавровых балок, или в случае перекрытия больших пролетов сварными из стального листа (высота балки при этом может достигать 2 м).
Фермы — плоские решетчатые конструкции, перекрывающие весь пролет здания (длина ферм 18; 24; 30; 36 м и более) — изготовляют обычно из угловой стали с креплением сборочных единиц листовой сталью.
Перспективно применение пространственных металлических конструкций для перекрытия больших пролетов.
Все стальные конструкции, поступающие на стройки, должны быть огрунтованы. Места соединений и повреждения огрунтовки огрунтовывают после монтажа. Необходимо помнить, что стальные конструкции, имеющие большую несущую способность в рабочем положении, могут легко деформироваться от небольших усилий во время транспортирования и хранения. Поэтому транспортируют и хранят их в соответствии с требованиями к данной конструкции. Гибкие элементы при транспортировании раскрепляют.
Строительные материалы из чугуна - опорные части колонн (подушки), тюбинги — укрепляющие своды тоннелей, трубы, радиаторы, санитарно- технические изделия. Перечень материалов ограничен, так как чугун обладает существенными недостатками - высокой плотностью и хрупкостью. Весьма редко в современном строительстве используют архитектурно-художественные детали, полученные способом литья из чугуна: детали оград, решеток, кронштейнов, фонарей и др.
Номенклатура стальных материалов включает различные профили и листы, оболочки, мембраны, тросы, канаты, черепицу, закладные детали, декоративно- художественные изделия.
Рис. 13.6. Виды стальных профилей, полученных способом проката 1 - блюмс; 2 - квадратный с закругленными углами; 3 - квадратный; 4 - круглый-5- полосовой; 6- треугольник; 7- овальный; 8- полукруглый; Р- сегментовый; Ж- ромбовидный; 11 - угловой неравнобокий; 12 - угловой равнобокий-13 -швеллер; 14 - двутавровый; 15 - тавровый; 16 -
рельсовый; 17 - зетовый'-18 -колонный
Профили применяют различного сечения, их вид определяется способом получения. В массовом количестве используют профили, полученные способом проката (рис. 13.6.).
Рис. 75.7. Виды стальных гнутых профилей Рис. 13.8. Виды профилей стальных
(толщина 2мм) для прогонов промышленных зданий листов
Большое значение для повышения эффективности производства стальных материалов имеет увеличение доли эффективных (трубчатых, широкополосных двутавровых и др.) профилей из термически упрочненной углеродистой и низколегированной стали повышенной прочности, обеспечивающих значительную экономию металла. Так, для многих конструкций (каркасы промышленных зданий, опоры) замена уголкового профиля тонкостенным трубчатым приводит к снижению расхода металла на 20% и более. Заметно снижается масса ряда металлических конструкций, повышаются их прочность надежность при внедрении гнутых профилей, сортамент которых достаточно разнообразен (рис.13.7.). Сложные стальные профили получают способами непрерывного литья и прессования.
СТАЛЬНАЯ АРМАТУРА
Большое количество стали используют в качестве арматуры в железобетоне. В среднем для получения 1 м железобетона требуется 50... 100 кг стали. Для армирования железобетона применяют стальные стержни и проволоку как непосредственно, так и в виде сеток и каркасов, изготовляемых в основном заводским методом.
Арматуру класса А240 (А-1) вырабатывают из низкоуглеродистой стали СТЗ в виде гладких стержней; арматура класса АЗОО и выше имеет
периодический профиль и вырабатывается из легированных сталей.
Рис. 13.9. Стальная арматура для железобетона:
а, б — горячекатанные стержни периодического профиля; в — холоднотянутая профилированная проволока; г — арматурная сетка; д — арматурный каркас
Арматурные стержни класса А-1 гладкие, А-П...А-УТ — периодического профиля (см. рис. 13.9., а, б), что улучшает их сцепление с бетоном. Стержневую арматуру диаметром более 10 мм поставляют в виде прутков длиной от 6 до 18 м; диаметром 6...9 мм (называемую катанкой) — в бухтах; ее выпрямляют в стержни на месте применения.
Закладные детали (рис. 13.10.) предназначены для соединения железобетонных элементов между собой. Изготовляют их из стали СтЗ в виде пластин с приваренными к ним анкерами из стержневой стали Ст5 периодического профиля. Пластины располагаются на поверхности железобетонного элемента, а анкеры — в его теле. В некоторых случаях для более прочной связи анкеры соединяют с арматурой конструкций.
Монтажные петли, закладываемые в железобетонные элементы, изготовляют из арматурной стали класса А-1. Диаметр стержня определяют расчетом петли на разрыв под действием силы тяжести бетонного элемента.
Рис. 13.10. Закладные детали для сборных железобетонных конструкций
СОЕДИНЕНИЕ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Соединения деталей и элементов металлических, железобетонных и других
конструкций бывают неразъемными (сварные и заклепочные) и разъемными (болтовые). Все соединения конструкций, выполняемые на строительстве, называют монтажными.
Сварные соединения. На строительстве применяют, как правило, ручную дуговую сварку с помощью стальных электродов со специальным покрытием. Вещества, входящие в состав покрытий, способствуют горению электрической дуги и при плавлении образуют шлаки и газы, которые защищают расплавленный металл сварного шва от окисления. Электроды изготовляют диаметром 1,5...4,0 мм, длиной 250...450 мм. Каждому виду металла соответствует свой тип электрода с определенным покрытием.
Заклепочные соединения предназначены для конструкций, воспринимающих большие динамические нагрузки. Заклепка представляет собой круглый стержень с головкой. Стержень вводят в подготовленное отверстие в соединяемых деталях, головку прижимают поддержкой, а выступающую часть стержня ударами обжимки расплющивают, образуя замыкающую головку. При этом стержень утолщается, полностью заполняет высверленное отверстие и элементы конструкции соединяются наглухо. Заклепки обычно изготовляют из низкоуглеродистой пластичной стали Ст2 и СтЗ.
Болтовые соединения нетрудоемки и достаточно надежны даже в особо нагруженных конструкциях. Болты для монтажных соединений изготовляют диаметром 6...24 мм с интервалом 2 мм. Завертывают их так, чтобы в теле болта создалось напряжение 150...200 МПа. При этом используются упругие свойства стали: благодаря напряжению в теле болта соединяемые элементы сжимаются очень плотно.
Коррозия металлов и способы защиты от нее.
Коррозия металлов- процесс разрушения металлов и сплавов вследствие химического или электрохимического взаимодействия с внешней средой, при котором металлы окисляются и теряют присущие им свойства. Ежегодно в мире в результате коррозии теряются 10... 15% выплавляемого металла или 1...1,5% всего металла, накопленного и эксплуатируемого человеком. В наибольшей степени коррозии подвергаются черные металлы (сталь, чугун).
Химическая коррозия — разрушение металлов и сплавов в результате окисления при взаимодействии с сухими газами (02, 8О2 и др.) при высоких температурах или с органическими жидкостями — нефтепродуктами, спиртом и т. п.
Электрохимическая коррозия — разрушение металлов и сплавов в воде и водных растворах. Для развития коррозии достаточно, чтобы металл был просто покрыт тончайшим слоем адсорбированной воды (влажная поверхность).
Защитить металл от коррозии можно также, покрывая его слоем другого более коррозионно-стойкого металла: оловом, цинком, хромом, никелем и др. Защитный слой металла наносят путем цинкования, никелирования,
8
хромирования, лужения и свинцевания. Покрытие цинком используют для защиты от коррозии закладных деталей железобетонных изделий, водопроводных труб, кровельной жести. Защитный слой наносят гальваническим (электролитическим осаждением из раствора солей) или термическим (окунанием в расплав металла или распылением расплава) методом.
7.10. ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ
Их используют в основном, когда требуется высокая коррозионная стойкость, электро- и теплопроводность, повышенные декоративные качества, а для сплавов на основе алюминия — малый вес конструкций. В строительстве в основном применяют сплавы меди и алюминия; перспективны также сплавы на основе титана.
Медь коррозионно устойчивый металл: в сухом воздухе медь не окисляется, во влажном — покрывается коричневой оксидной пленкой, защищающей от дальнейшего окисления. При длительном (годы) нахождении меди во влажном воздухе на поверхности образуется устойчивый голубоватый слой основного карбоната меди, называемый «патиной».
Медь и ее сплавы относятся к числу металлов, известных с глубокой древности, так как встречалась в природе в виде самородков, а также достаточно просто выплавлялась из медных руд.
В строительстве медные листы толщиной 0,4...0,6 мм используют для устройства красивых и долговечных кровель, водосточных систем и водопроводных труб. Большая часть меди применяется в виде сплавов — латуней и бронз.
Латуни — сплавы меди с цинком (10...40 %); хорошо поддаются прокату, штамповке и вытягиванию. Прочность и твердость более высокая, чем у меди Кр = 250...600 МПа; НВ (500...700). В строительстве латунь используют для декоративных элементов (поручни, накладки и т. п.) и для санитарно-технических устройств. В некоторых странах (например, Англии) латунные трубы, характеризующиеся высокой теплопроводностью и коррозионной стойкостью применяют в отопительных и водопроводных системах; такие системы отличаются очень высокой долговечностью.
Бронзы — сплавы меди с оловом (до 10 %), алюминием, свинцом и др. Их прочность почти такая же, как у меди, твердость же существенно выше — НВ (600... 1600). Бронзы обладают хорошими литейными свойствами и коррозионноустойчивы. Применяют для декоративных целей (арматура для дверей и окон и др.), в сантехнике и для специальных целей.
Алюминий и сплавы на его основе. Несмотря на химическую активность, алюминий стоек к атмосферной коррозии благодаря защитным свойствам оксидной пленки, образующейся на его поверхности.
Алюминий в промышленных масштабах начали производить лишь в XX в. из-за технологических трудностей производства. В чистом виде алюминий в строительстве практически не применяют. Для повышения прочности, твердости
9
и технологических свойств в него вводят легирующие добавки (Ми, Си, М§, 81, Ре и др.). Основные виды алюминиевых сплавов — литейные и деформируемые.
Литейные алюминиевые сплавы (силумины) — сплавы алюминия с кремнием (до 23 %) и другими элементами, обладают высокими литейными качествами; повышенной по сравнению с алюминием прочностью (Яр до 200 МПа) и твердостью [НВ = (500...700)] при достаточно высокой пластичности.
Деформируемые алюминиевые сплавы (дюралюмины) составляют около 80 % производства алюминиевых сплавов. Это большая группа разнообразных по составу сплавов с высокими механическими свойствами (Кр = 200...500 МПа) (табл. 13.18.), но пониженной коррозионной стойкостью.
Дюралюмины легко перерабатываются прокаткой, штамповкой, прессованием и сваркой в листы, трубы и профили самой сложной формы. В строительстве эти сплавы широко применяют для изготовления оконных и дверных переплетов и коробок, в качестве кровельного материала, для наружной облицовки зданий, для трехслойных панелей с пенопластовым или минераловатным утеплителем, алюминиевой фольги строительного назначения и для легких сборно-разборных конструкций, используемых для каркасов павильонов различного назначения.
Основное достоинство алюминиевых сплавов — малый вес (плотность алюминия почти в три раза ниже плотности стали) при достаточно высокой прочности в сочетании с коррозионной стойкостью.
Отрицательными свойствами алюминиевых сплавов являются почти в три раза более низкий, чем у стали, модуль упругости (Е= 0,7 • 105 МПа), низкая твердость и высокий коэффициент температурного расширения.
При нормальной температуре чистый цинк — хрупкий металл плотностью
л *
7130 кг/м . Прочность цинка при растяжении КА = = (200...250) МПа; твердость — НВ (400...500).
В ряду активности металлов цинк стоит перед железом и его сплавами. Но при этом окисление цинка при температурах до 200 °С происходит замедленно, т. к. окислению препятствует образующаяся на его поверхности пленка гидрооксикарбоната. Эти два обстоятельства (активность цинка и его замедленная коррозия) используются для защиты стали от коррозии путем цинкования и получения из цинка и его сплавов коррозионно-устойчивых материалов и изделий.
Цинк как самостоятельный материал в строительстве применяют в виде листового кровельного материала, известного под названием цинк-титан. Для устранения хрупкости к цинку в этом случае добавляют очень небольшое (менее 1 %) количество меди и титана. Цинк-титановые кровли имеют благородный светло-серый цвет; возможно анодирование поверхности листов для получения асфальтового цвета. Долговечность таких кровель — не менее 100 лет. При устройстве кровель из цинковых листов из-за высокого коэффициента термического расширения цинка необходимо предусматривать возможность подвижки элементов кровли друг относительно друга.
Эстетические характеристики металлических материалов оригинальны и регулируются в широких пределах, причем в ряде случаев цветовая палитра
10
обогащается в процессе эксплуатации. Так, медь и ее сплавы, окисляясь кислородом воздуха, покрываются защитной пленкой - патиной, которая с течением времени приобретает множество цветовых оттенков. Сам процесс коррозии металла в начальной стадии может использоваться для получения своеобразного цветового оттенка стали. После окисления и приобретения красно- коричневого цвета металл покрывают прозрачным защитным лаком.
Цвет стали можно изменять после механической (шлифование или полирование) и термической (при температуре 200—300 °С) обработки поверхности. На ней образуется оранжевая или синеватая пленка, которая одновременно защищает металл от коррозии. Известны способы изготовленйя стали золотистого и розового цвета, электролитические процессы окрашивания нержавеющей стали в оранжевый, красный, голубой, синий, зеленый цвета.
Часто металлические материалы не нуждаются в отделке поверхности с эстетической точки зрения. Черный цвет чугуна, темно-серый стали, золотистый и зеленовато-коричневый у бронзы и меди, серебристо-белый у алюминия, как правило, отвечают эстетическим требованиям. Но лако- красочные и металлические (анодирование - анодное оксидирование и др.) покрытия не только меняют цвет лицевой поверхности, но и защищают металл от коррозии.
Фактура лицевой поверхности металлов может быть рельефной, шероховатой, гладкой, матовой или блестящей.
Области применения
Металлические материалы (преимущественно стальные) в современной архитектурно-строительной практике применяются для следующих основных типов конструкций зданий и сооружений: с жесткими металлическими связями; подвесных систем; большепролетных с растянутыми ограждающими поверхностями.
Разнообразные каркасы промышленных и гражданских зданий, в том числе каркасы зданий повышенной этажности (более 30 этажей), большепролетные покрытия, мосты и путепроводы, радио- и телевизионные башни — представители конструкций зданий с жесткими связями.
Архитектурная форма многих сооружений с металлическим каркасом связана с повышением жесткости укрупненных элементов и возрастанием их несущей способности (принцип концентрации материала). Например, в павильоне СССР на Всемирной выставке в Монреале нагрузки от покрытия размером 67x142 м, перекрытий и ограждений передавались на две мощные стальные опоры (рис. 13.11).
Не вызывает сомнений эффективность профилей из стали высокой прочности (реже из алюминиевых сплавов) для большепролетных покрытий (рис. 13.12.). Сравнительно малы затраты металла для простых покрытий больших пролетов в форме решетчатых арок. Такое покрытие имеет Дворец спорта в Лужниках в Москве. Профили для решетчатых рам пролетом до 120 м применяются при строительстве ангаров, выставочных павильонов. Конструкции покрытий весьма разнообразны, в их числе разработанные в Московском архитектурном институте конструкции из трубчатых профилей (тип «МАРХИ»), получившие сравнительно широкое распространение.
Рис. 13.11. Схема продольного разреза павильона СССР на Всемирной выставке в Монреале. Архит. М. Посохин, А Мндоянц, Тхор
Рис. 13.12 Схема здания крытых теннисных кортов в Харькове. Архит. И. А. Алферов, Р. Л Здрб г/ др.
Стальные профили являются основными материалами для каркасов зданий повышенной этажности (30-40 и более этажей). Различные типы каркасов применены при строительстве административного здания высотой 125 м на Смоленской площади, Московского государственного университета, здания Гидропроекта в Москве, гостиницы в Киеве (рис. 13.13.), американских небоскребов (рис. 13.14.)и др.
Рис. 13.14. Принципиальные схемы каркасов высотных зданий в США
(по А. Мардеру)
1 - каркасно-ствольная («Бэнк оф Америка» в Сан-Франциско); 2 - коробчато-стволъная - «труба в трубе» («Стил Корпорейшн» в Питтсбурге); 3 - коробчатая с раскосной решеткой («Джон Хеннок центр» в Чикаго); 4 - коробчатая с безраскосной решеткой (б. Международный торговый центр в Нью-Йорке); 5- оболочковая с двухпоясной пространственной решеткой (150-этажное здание в Чикаго); 6 - многосекционная пространственная структура («Сире Тауэр» в Чикаго).
Формообразующая роль металлических материалов хорошо проявляется в различных пространственных конструкциях мостов и путепроводов при сочетании их пролетов с крайними и промежуточными опорами.
Стальные профили используют для пространственных стержневых систем, жестко заделанных в основании радио- и телевизионных высотных башен. Современные металлические башни отличаются сравнительно малым расходом металла. Так, масса Эйфелевой башни в Париже 8500 т, а телевизионная башня в Токио (близкая по форме и высоте, с основанием на треть меньшим в диаметре)
имеет массу 3600 т. Башня в Киеве выше Эйфелевой на 70 м, но ее масса лишь 2240 т.
Рис. 13.15. Принципиальные схемы висячих мостов (по А. Мардеру) А — кабельные мосты: 1,2 — соответственно с вертикальными и наклонными подвесками; Б — вантовые мосты? / — веерная система вантов; 2 — система «арфа» с параллельными вантами; В — мосты с одним опорным пилоном: 1 — ост через р. Днепр в Киеве; 2 - мост в Братиславе; 3 - мост через р. Теймар на о. Тасмания
Подвесные системы включают различные типы висячих мостов, подвесных большепролетных покрытий, консольно-подвесные конструкции, здания с подвешенными этажами. Металлические профили в жестких функциональном и опорном контурах, гибкие канаты (ванты) образуют соответствующие архитектурно-пространственные формы (рис. 13.14.—13.16.).
Рис. 13.16. Схемы консольно-подвесных
покрытий 1 — одноконсольная схема ангара в аэропорту Фиумичино в Риме; 2 -двухконсольная схема выставочного зала в Ганновере, Германия 14
Рис. 13.18. Схема однопоясного цилиндрического висячего покрытия гаража в Красноярске.
Рис.13.19. Висячая оболочка городского зала в Бремене, Германия (по А. Мардеру)
Растянутые ограждающие поверхности получают из тонких стальных листов и тросов. Их изготовление сравнительно просто в техническом отношении, а соответствующие архитектурно-пространственные формы оригинальны и разнообразны. К конструкциям с растянутыми поверхностями относятся висячие покрытия — криволинейные ограждающие поверхности над сооружениями (рис. 13.17.—13.19.); перекрестные тросовые системы - поверхности двоякой отрицательной кривизны, в том числе поверхности гиперболического параболоида и седловидная; мембранные покрытия из стали и алюминиевых сплавов — поверхности, совмещающие несущие и ограждающие функции. Толщина таких мембран может составлять всего 1 мм.
Рис.13.17. Подвесное здание павильона Австралии на ЭКСПО-70
Рис. 13.20. Схемы сооружений 0лимпиады-80 в Москве а — стадион на проспекте Мира с мембранным стальным покрытием. Архит. М. Посохин, Б. Тхор и др.; б — висячие фермы плавательного бассейна на проспекте Мира; в — универсальный спортивный зал в Измайлове с мембранным стальным покрытием. Архит. И. Гункт, Н. Смирнов и др.; г — велотрек в Крылатском с мембранным стальным покрытием. Архит. Н. Воронина, А. Оспенников, А. Гачкаев
Важно отметить, что металлические материалы могут служить средством создания динамичных архитектурных форм — многовариантных трансформирующихся конструкций (рис. 13.20.).
Листы из стали и алюминиевых сплавов для кровельных и стеновых ограждений промышленных, жилых и административных зданий, профили для оконных переплетов часто используются в современной архитектурно- строительной практике (рис. 13.21., 13.22).
Рис. 13.21. Трансформирующееся покрытие — купол с передвижными стальными
сегментами зала в Питтсбурге, США. Архит. Митчел и Ритчи
В интерьерах промышленных и общественных зданий профилированные и гладкие листы стали и алюминиевых сплавов используются для стационарных и сборно-разборных перегородок, подвесных потолков, отделки стен. Например, заметная роль в отделке станции «Маяковская» Московского метрополитена принадлежит металлическим материалам. Нередко они применяются в виде профилей и профильных изделий для ограждений лестничных маршей, декоративных решеток, светильников, фурнитуры.
с%
В современной предельно лаконичной архитектуре невозможно недооценить роль металлических малых форм, произведений декоративного и монументального искусства (рис. 13.23., 13.24.).
Рис. 13.22. Листовое металлическое ограждение промышленного здания ВНИИ кабельной промышленности
При использовании металлических материалов, как конструкционно- отделочных, так и отделочных, следует учитывать характерное восприятие их физической сущности и оригинальной лицевой поверхности, связанное, как правило, с ощущениями прочности, холода, чистоты, в том числе чистоты с экологической точки зрения.