Звонок по России бесплатный

Использование холоднокатаных стальных элементов для строительства зданий

Хотя многие считают, что холоднокатаный стальной каркас – это достаточно новый строительный продукт, на самом же деле впервые он был использован в Северной Америке еще сто лет назад. Использование холоднокатаных стальных элементов для строительства зданий датируется 1850 годом одновременно в США и Англии. Использование было большим экспериментом и ограничивалось несколькими основными строительными узлами. Во время Калифорнийской Золотой лихорадки в 1849 году, кровельщик из Нью Йорка, Питер Нейлор представил «портативный железный дом для Калифорнии». Реклама заявляла, что железо имеет желоба, с помощью которых все части дома могут быть собраны вместе. В соответствии с рекламой дом размерами 20 на 15 футов мог быть построен меньше чем за день, основными его преимуществами является, то что он дешевле чем деревянный, огнестойкий, и более комфортный чем палатка. Мистер Нейлор использовал металлочерепицу в своей работе в Нью Йорке, в итоге безусловно многие компоненты его «железного дома» были реально холоднокатаной сталью. В 1920-х – 30-х гг принятие холоднокатаной стали, как материала для строительства было все еще лимитировано, не было адекватных стандартов по проектированию и не было никакой информации об использовании материала с описанием в строительных нормах и правилах.

В 1933 году на Чикагской выставке (Chicago Century of Progress Exposition), Мировой ярмарке был представлен «дом будущего», полностью выполненный из стали. Архитектор Ховард Т. Фишер, ответственный за разработку данного дома основывался на своих исследованиях использования стали в железнодорожных машинах и в других отраслях производственной индустрии. В соответствии с журналом Fortune (Апрель 1933) обратился к Автомобильной Корпорации Пульмана и сказал «У вас больше опыта в сборных домах из металла чем у кого бы то не было. Подскажите же нам как построить дом без колес». Далее он не обратился ни к одной строительной компании. В середине 1932 года он разработал свой план и организовал компанию General House Inc. New York Times писала « Как Генри Форд, постучался в совсем неразвитую область автомобилестроения, так и General House надеется постучать в неразвитую область жилья, когда предлагается первоклассный приют в рассрочку за 30 долларов в месяц». В соотвествии с информационным каталогом General Homes 1936 « около 2 миллионов посетили наш презентационный дом в пределах 5 месяцев выставки 1933 года Century of Progress Exhibition». К сожалению, каталог раскрывал множество деталей строительных узлов, использованный при строительстве. Не смотря на относительно низкую цену, хорошие условия и очевидную популярность на Чикагской выставке компания прекратила свое существование к началу Второй Мировой Войны.

Так же на протяжении Чикагской выставки 1933 года Armko Steel Corp представляла the first standing seam metal roofing panel. На протяжении и после Второй мировой войны индустрия строительства зданий из металла начала дифференцироваться, отходить от стандартов и расти. Пока каркасы пытались найти себя в домах таких как Lustron, металлические здания использовавшие кровлю, сайдинг и листовой металл, превращались в склады, хижины и здания подобные ангарам, баракам и другие контсрукции требующие быстрой, легкой и в то же время прочной конструкции. В 1940-х годах Lustron Homes построили и продали почти 2500 металлических домов, в которых металл использовался не только в каркасе, но и при отделке, в шкафах и даже в фурнитуре. Основатель Lustron Carl Strandlund планировал произвести фарфоровую эмаль и покрыть ею холоднокатнную стальную панель для наружной облицовки станции технического обслуживания.

В 1945 во время после военных ограничений на использование стали во время Strandlund отправился в Вашингтон с целью узнать возможно ли ему получить освобождение от данного ограничения. Он не получил того, за чем ехал, но он узнал, что правительство было очень заинтересовано в обеспечении постоянным привлекательным доступным жильем для солдат вернувшихся с фронтов Второй Мировой войны. Strandlund предусмотрел строительство домов на автомобильном конвейере используя стальные панели для производства каркасов, стен, ферм и даже черепицы. Он разработал свой бизнес план и стал принимать заказы на дома начиная с 1946 года. Уже в 1947 он попросил и получил федеральных займов на общую сумму 33 миллиона долларов. Он арендовал аеро ангар у американских воздушных сил в Колумбусе Огайо и начал производить Lustron дома. Хотя около 20000 заказов были размещены в промежутке 1946-48 гг, только 2498 домов были произведены и построены, компания стала банкротом.

Со всей данной работой, проведенной на рынке жилья, коммерческого и индустриального применения холоднокатаные стальные каркасы использовались хотя и без особых фанфар и маркетинга. Одним из примеров может послужить Баптистский госпиталь Вирджинии построенный в 1925 году в Lynchburg, Вирджиния. Стены госпиталя были выполнены из несущей кирпичной кладки, но пол был изготовлен из двойного холоднокатаного С-образного профиля расположенного спина к спине. Эти перекрытия напоминали символ ][ (спина к спине) на чертежах, с использованием металлической сетки и заполненные цементным раствором. Эти профиля были сделаны из стали толщиной 0.073 дюймов, глубиной 8 дюймов, 2,25 дюймов шириной и с 0,5 дюймов ребрами жесткости. В соотвествии с Chuck Greene, P.E. из Nolen Frisa Associates, фермы должны адекватно удерживать прикладываемые на них нагрузки в соотвествии с имеющимися пролетами и основываться на известных методах расчета. Greene разработал последние обновления в структуре узлов и сказал, что для их основных частей фермы по прежнему работаю хорошо и есть различные вариации продления их срока службы. Недавний осмотр ферм с учетом сделанных изменений подтвердил, что фермы все еще держат нагрузку, не смотря на прошедшие 80 лет.

Хотя требования для горячекатаных стали уже были приняты в строительных нормах и правилах 1930 года они все еще отсутствовали для холоднокатаной стали. Ключевые отличия между горячекатаной и холоднокатаной стали не дают возможности применять горячекатаную сталь в холоднокатаных структурных элементах. Во первых холоднокатаный материал может иметь множество форм отличных от традиционного двутавра и U-образной формы: холоднокатаная сталь любой формы имеет одинаковую толщину по всей длине их поперечного сечения, не конические кромки и внешний радиус изгибы в углах. И второе – узлы, состоящие из различных элементов могут быть очень разнообрзными. Из-за тонкой формы элементы из холоднокатаной стали подвержены продольному изгибу с небольшими нагрузками на другие элементы узла. Однако после данного продольного изгиба его элементы могут продолжать принимать все большую и большую нагрузку без последующего прогиба и обрушения.

Американский институт железа и стали (AISI) основанный в 1855 году как Американская Ассоциация железа подняли вопрос необходимости разработки стандартов на проектирование и использование холоднокатаной стали в строительных конструкциях. В феврале 1939 года комитет AISI проспонсировал исследования Корнелького Университета в области Строительных стандартов. Джордж Винтер, хорошо известный как «отец холоднокатаной стали» привел эти усилия в Корнель и продолжил исследования холоднокатаной стали до его отставки в 1975. Первые четыре исследовательских отчета были опубликованы для AISI в 1940, 43,44 и 1946 гг, в последствии (1946) они были собраны в первое издание сборник – AISI Методика использования холоднокатаной стали в основных строительных узлах. Это первое описание содержало 6 разделов: главный, методика расчета, допустимые проектные нагрузки, соединения, тесты. Использование ограничивалось 3/16 дюймовой толщиной сырья - стального листа или штрипса. Предел текучести используемой стали заключался в пределах 25 – 35 ksi и так же ограничивался к использованию согласно ASTM спецификации А245 и А246. Сравнивая с современными спецификациями данные были очень ограничены, но это было только начало. Разработчики и спецификаторы на данный момент имеют полностью адаптированные стандарты согласно которым они могут разделить материалы, производители могут разрабатывать и производить материалы, свойства которых будут полностью соотвествовать всем принятым стандартам. Тем не менее отрасль проделала длинный путь: возможные методы соединения ограничивались лишь сваркой, не было никакой информации о проектировании элементов with web or flange holes.

Бесплатный расчет проекта