Применение алюминиевых конструкций в строительстве

Алюминий в строительстве и архитектуре

В настоящее время алюминий все более утверждается как важный фактор в строительной промышленности всего мира. Ниже представлен обзор свойств алюминиевых сплавов, которые делают его конкурентным строительным материалом, в том числе, по сравнению с более привычной для большинства строителей сталью.

Конструкционные свойства алюминия

Алюминиевые сплавы как конструкционные материалы обладают рядом преимуществ, которые дают им возможность конкурировать со сталью в некоторых видах строительных конструкций. Эти преимущества обеспечиваются физическими свойствами алюминиевых сплавов, а также процессом производства алюминиевых изделий, в первую очередь, экструзией алюминия.

При поиске областей применения алюминия в строительстве следует учитывать следующие особенности свойств алюминиевых сплавов как конструкционных материалов [1]:

1) Алюминиевые сплавы представляют собой большое семейство конструкционных материалов. Прочностные свойства некоторых из них сравнимы с механическими свойствами малоуглеродистых сталей. Смотрите подробнее Строительные алюминиевые сплавы.

2) Модуль упругости алюминия и его сплавов приблизительно в три раза меньше, чем у сталей (рисунок 1).

3) Сразу за упругим участком кривой растяжения алюминиевые сплавы имеют участок деформационного упрочнения без площадки текучести (в отличие от сталей) (рисунок 1).

4) Относительное удлинение алюминиевых сплавов при растяжении составляет от 8 до 12 %, что ниже, чем у углеродистых сталей (выше 20 %) (рисунок 1).

5) Из-за низкого модуля упругости элементы из алюминиевых сплавов являются менее устойчивыми к сжимающим нагрузкам, чем стальные.

6) Конструкции из алюминиевых сплавов более чувствительны к изменениям температуры, чем стальные, так как коэффициент термического расширения алюминия приблизительно в два раза выше, чем у сталей.

7) Остаточные напряжения, которые возникают в результате термических деформаций на 30 % ниже, чем в стальных конструкциях. Это связано с тем, что эти остаточные напряжения пропорциональны произведению коэффициента термического расширения и модуля упругости (α · Е).

8) Сопротивление коррозии многих алюминиевых сплавов дает возможность применять их без дополнительной защиты от коррозии даже в агрессивных средах. Смотрите подробнее Коррозия строительного алюминия

9) Малый вес алюминиевых сплавов дает преимущества в снижении веса конструкций по сравнению со сталью. Степень этого преимущества частично снижается из-за необходимости компенсации более низкого модуля упругости алюминия.

10) Сам по себе алюминий не склонен к хрупкому разрушению, однако для алюминиевых конструкций в целом этой проблеме нужно уделять особое внимание.

11) Процесс экструзии алюминия дает возможность изготавливать профили с поперечным сечением, которое обеспечивает им максимальную жесткость и функциональность (рисунок 2).

12) Для крепления алюминиевых элементов применяют болтовые и заклепочные соединения, а также сварку.

Рисунок 1 — Сравнение типичных кривых растяжения алюминиевых сплавов и малоуглеродистых сталей [1].

Рисунок 2 — Типичные прессованные алюминиевые профили [1]

Конкурентные преимущества алюминия

Основными конкурентными преимуществами алюминия по сравнению с другими строительными материалам, в первую очередь, со сталью, являются:

Высокая коррозионная стойкость;

Малый вес

Малый вес алюминиевых профилей дает возможность:

упростить этап возведения конструкции;

транспортировать на строительную площадку конструкции заводской сборки;

снизить нагрузки на фундаменты;

снизить расход энергии при возведении здания и его техническом обслуживании;

снизить долю физического труда.

Коррозионная стойкость

Повышенная коррозионная стойкость алюминиевых конструкций дает возможность:

снизить расходы на техническое обслуживание;

обеспечивать нормальную эксплуатацию строительной конструкции в коррозионных средах.

Функциональность

Повышенная функциональность строительных элементов из алюминиевых профилей дает возможность:

улучшать геометрические свойства поперечного сечения строительных элементов путем проектирования формы, которая одновременно дает минимальный вес и самую высокую конструкционную эффективность;

получать профили, которые являются стойкими к потере устойчивости при сжатии, без применения встроенных элементов, а также без сварки и болтовых соединений;

упрощать систему соединений между различными компонентами конструкции;

комбинировать различные функции компонентов конструкции и за счет этого достигать более экономичные и простые профили.

Конкурентные ниши для строительного алюминия

Таким образом, применение алюминия в качестве строительного материала может достигаться в тех конкурентных нишах, где может проявляеться хотя бы один из главных его преимуществ:

коррозионная стойкость и

В области гражданского строительства таким конкурентными нишами для алюминия являются:

Сложные крыши с длинными пролетами, в которых динамические нагрузки являются малыми по сравнению со статическими нагрузками. К таким конструкциям относятся сетчатые пространственные конструкции и геодезические купола, накрывающие большие площади, например, над концертными залами и стадионами (рисунок 3);

Конструкции, которые расположены в труднодоступных районах, а также далеко от места их изготовления, и для которых стоимость доставки и легкость возведения являются очень важными. Это относится, например, к электрическим опорам, которые могут переноситься к месту установки вертолетом (рисунок 4);

Конструкции, которые расположены в коррозионных или влажных средах, такие как крыши плавательных бассейнов, речные мосты, гидравлические сооружения и верхние конструкции на нефтяных платформах в открытом море (рисунок 5);

Конструкции, включающие подвижные части, такие как мостовые краны водоочистных станций и подъемные мосты (рисунок 6), когда малый вес означает экономию энергии при их эксплуатации;

Специальные конструкции, для которых операции технического обслуживания являются особенно трудными и должны сводиться к минимуму. Это относится к мачтам, осветительным и антенным башням (рисунок 7), порталам с дорожными знаками (рисунок 8).

Рисунок 3 — Алюминиевая крышная система Межамериканского выставочного центра Сан-Паоло в Бразилии [1]

Рисунок 4 — Транспортирование вертолетом алюминиевой электрической опоры [1]

Рисунок 5 — Алюминиевые надводные конструкции нефтяных платформ [1]

Рисунок 6 — Алюминиевый мобильный пешеходный мост [1]

Рисунок 7 — Алюминиевая башня для параболических антенн [1]

Рисунок 8 — Алюминиевая конструкция для дорожных знаков и сигналов на железнодорожном переезде [2]

Алюминий в современных зданиях

Многие современные здания — офисные башни, концертные залы, торговые центры, музеи, терминалы аэропортов, вокзалы, футбольные стадионы и просто жилые здания — обязаны своей привлекательной формой алюминию. Именно алюминиевые профили и панели дают архитекторам неограниченные возможности для творчества и создания самых невероятных форм.

Однако алюминий в зданиях — это не только фасады, светопрозрачные или облицовочные вентилируемые. Во многих зданиях немалое количество строительных элементов наружной оболочки также изготавливают из алюминиевых сплавов (рисунок 9):

окна, двери и ставни;

Рисунок 9 — Алюминиевые строительные элементы в современных зданиях [3]

Кроме того, алюминиевые сплавы широко применяют внутри зданий. Это, например:

Источник

Алюминий в строительстве

Алюминий является не просто одиночным уникальным материалом, а дает семейство различных групп (серий) алюминиевых сплавов. Механические свойства алюминиевых сплавов очень широко изменяются от одной группы к другой, а также внутри каждой группы. Это разнообразие свойств и характеристик алюминиевых сплавов позволяет подобрать строительный материал, который является оптимальным для конкретного здания или сооружения.

Ниже представлены основные алюминиевые сплавы, которые рекомендуются к применению в строительной промышленности.

Деформируемые сплавы

Ниже представлены деформируемые алюминиевые сплавы, которые европейский стандарт EN 1999 (Еврокод 9) рекомендует к применению в строительных конструкциях в виде:

8 серий деформируемых сплавов

Все деформируемые алюминиевые сплавы группируются в восемь серий – восемь групп. Согласно классификации Американской Алюминиевой ассоциации, которая принята во всем мире, обозначение деформируемых алюминиевых сплавов состоит из четырех цифр. Первая из четырех цифр характеризует главный легирующий элемент (иногда – два) этой группы, остальные три цифры носят вспомогательный характер и помогают различать сплавы внутри данной группы.

Еврокод 9 рекомендует к применению в строительных конструкциях алюминиевые сплавы не всех серий, а только серий 3000, 5000, 6000, 7000 и 8000 – по несколько, от 1 до 6, сплавов из каждой серии.

Технический алюминий: серия 1000

В этой серии процент содержания алюминия очень высокий – от 98,80 до 99,00 %. Различные по содержанию примесей варианты технического алюминия называют марками. В отличие от сплавов, марки не имеют специальных легирующих элементов, а отличаются друг от друга только содержанием примесей.

Марки алюминия серии 1000 применяют в малонагруженных конструкциях и в основном в виде листов. Электрическая и химическая промышленность применяют марки алюминия этой серии для кабелей и емкостей, так они обеспечивают им высокую коррозионную стойкость, которая характерна для алюминия как металла.

Алюминиево-медные сплавы: серия 2000

Эти алюминиевые сплавы производят в основном в виде профилей, листов и труб. В термически упрочненном состоянии они достигают предела текучести до 300 Н/мм2 при сохранении достаточной пластичности с относительным удлинением около 10 %.

Поскольку коррозионная стойкость этих сплавов не слишком высока, их нужно защищать от коррозии, особенно при применении в коррозионных средах. Из-за плохой свариваемости сплавов серии 2000 они редко применяются в строительной индустрии. В основном эти сплавы применяют в самолетостроении с соединением их друг с другом с помощью заклепок.

Алюминиево-марганцевые сплавы: серия 3000

Эти сплавы не обладают способностью к термическому упрочнению. Они имеют прочность немного выше, чем чистый алюминий и очень высокую пластичность. Высокий уровень пластичности позволяет применять к этим сплавам весьма интенсивные процессы холодной пластической деформации для повышения их прочностных свойств. Они являются коррозионностойкими. Наиболее часто применяются для изготовления панелей и деталей для кровельных систем.

Алюминиево-кремниевые сплавы: серия 4000

Свойства этих сплавов аналогичны свойствам сплавов серии 3000. Однако, как конструкционные сплавы они применяются редко. Их основное применение – сварочная проволока.

Алюминиево-магниевые сплавы: серия 5000

Даже хотя эти сплавы не обладают способностью получать термическое упрочнение, их механические свойства могут достигать величин, которые выше, чем у сплавов серий 1000, 3000 и 4000. Прочность этих сплавов повышается в результате нагартовки – холодной пластической деформации – до предела текучести 200 Н/мм2 с сохранением относительно высокой пластичности (относительное удлинение до 10 %). Коррозионная стойкость этих сплавов является очень высокой, особенно в морской среде, при содержании магния не выше 6 %. Эти сплавы часто применяют в сварных конструкциях, так их прочность не так катастрофически снижается, как термически упрочненных сплавах.

Алюминиево-магниево-кремниевые сплавы: серия 6000

С помощью термической обработки прочность этих сплавов может достигать по пределу текучести до 250 Н/мм2 с вполне приличной пластичностью до 12 % относительного удлинения. Эти сплавы являются коррозионностойкими. Они особенно хорошо подходят для экструзии профилей и труб, но используются также и для прокатки листов. Сплавы серии 6000 применяют как в сварных конструкциях, так и в конструкциях на болтах и заклепках.

Алюминиево-цинковые сплавы: серия 7000

Из этих сплавов производят алюминиевые как методом экструзии, так и методом прокатки. Они подразделяются на две подсемейства в зависимости от содержания меди как третьего легирующего элемента.

Сплавы AlZnMg

Эти сплавы достигают высокой прочности с пределом текучести выше 250 Н/мм2 при хорошей пластичности (относительное удлинение около 10 %). Кроме того, эти сплав являются коррозионностойкими. Эти сплавы обычно применяют в строительных конструкциях, так они особенно подходят для сварных конструкций, благодаря их способности к самозакалке, что позволяет восстанавливать исходную прочность в зоне термического влияния сварки.

Сплавы AlZnMgCu

Эти сплавы достигают максимальной прочности после в результате термического упрочнения. Они достигают предела текучести 500 Н/мм2. Однако эти сплавы имеют низкую свариваемость и низкую коррозионную стойкость из-за присутствия меди. Поэтому эти сплав требуют коррозионной защиты в виде гальванического покрытия или окраски.

Серия 8000: Алюминиево-железо-кремниевые сплавы

Сплавы этой серии применяются в основном для изготовления фольги для упаковки, а также электрических проводов.

Источник

Применение алюминиевых конструкций в строительстве

Благодаря легкости, прочности, долговечности, нетоксичности, способности принимать любые формы и эстетическому виду этот металл стал наиболее популярным и востребованным среди проектировщиков и архитекторов. Конечно же, речь об алюминии. До 25% всего производимого в мире алюминия идет на нужды строительства. В России рынок алюминия составляет порядка 1,5 млн тонн в год. Однако у игроков рынка есть все шансы довести этот показатель до 2 млн тонн уже к 2020 году. Впрочем, для этого потребуется изменить и расширить имеющуюся нормативно-техническую базу, которая не обновлялась последние 20 лет. О проблемах и перспективах применения алюминия в строительстве портал STROY.EXPERT поговорил с экспертами отрасли.

Прежде чем превратиться в ту или иную алюминиевую конструкцию, которая впоследствии будет использована в строительстве зданий и сооружений, алюминий отливают в виде слитков цилиндрической (или плоской) формы. Далее его снова нагревают и экструдируют, то есть «выдавливают» через специальную матрицу с отверстиями определенных размеров и сечений. В результате получаются листы, плитки, ленты и другие виды изделий, которые позволяют при строительстве объектов создавать самые причудливые архитектурные формы.

Так ли дорог «крылатый металл»?

Принято считать, что алюминий – металл дорогостоящий, удорожающий стоимость строительства. Однако игроки рынка утверждают обратное. Аргумент производителей простой: «обычно при сравнении начинается подмена понятий: сравнивают тонну стали и алюминия, не принимая во внимание затраты на разработку, изготовление и дальнейшую эксплуатацию».

В чем проблема применения?

Единственная проблема, которая ограничивает применения алюминия в строительстве, – отсутствие нормативно-правовой базы. Многие ГОСТЫ и СНиПы действуют уже более 20 лет. В результате ситуация такова, что строители могут применять этот металл только после разработки и утверждения специальных технических условий (СТУ) на этапе проектирования.
На сегодняшний день Алюминиевая ассоциация совместно с членами организации–производителями алюминия и алюминиевых конструкций, разрабатывают Своды правил, нормативно-правовую и техническую документацию, которая позволит применять алюминий более широко.

Сегодня алюминий в основном используется в коммерческом строительстве, например, для сооружения торгово-резвлекательных центров и офисных зданий, а также в спортивном строительстве. Хорошие перспективы у металла и в плане применения в обычных жилых зданиях. Кроме этого, алюминий активно используют в качестве основного материала для машино- и автомобилестроения, в электроэнергетике, производстве потребительских товаров.
Помимо уникальных, высотных зданий, спортивных сооружений, где алюминий незаменим, развивается сегмент производства оконных и входных блоков из этого металла, постепенно тесня производителей конструкций из ПВХ, дерева и других видов изделий.
В настоящий момент идет доработка ГОСТа «Фасадные системы навесные вентилируемые. Общие технические требования к материалам подконструкций». кроме этого, Алюминиевая ассоциация и «РУСАЛ» разрабатывают Свод правил, который позволит расширить применение металла в мостостроении. Один из пилотных проектов алюминиевого мостостроения уже реализован в Нижегородской области. Есть заявки по строительству новых и реконструкции старых мостов на Дальнем Востоке. Однако в данный момент этот опыт трудно назвать массовым, так как объекты возводятся по специальным техническим условиям, а не типовым нормативам. И это несмотря на то, что в сравнении со стальными и железобетонными конструкциями, алюминиевые мосты в два раза легче, не требуют регулярных ремонтов и антикоррозийного покрытия.

Так ли дорого применение алюминия в строительстве, как принято считать?
Это заблуждение. Дело в том, что если бы алюминий был очень дорогим, то он вообще не использовался бы строителями. Ситуация же прямо противоположная: алюминий, главным образом, в виде светопрозрачных конструкций довольно широко применяется в строительстве. Правда, в России потребление алюминия в строительном комплексе значительно меньше, чем, скажем, в Европе или США, но Алюминиевая Ассоциация прикладывает все усилия, чтобы спрос на него увеличивался. Например, при ее непосредственном участии было разработано «теплое» алюминиевое окно для массовой жилищной застройки и к нему есть большой интерес со стороны ряда девелоперских компаний.

Могли бы Вы сказать, какова доля алюминия в общем объеме применения стройматериалов сегодня? Будет ли увеличиваться этот показатель?
Давайте не будем забывать, что объемы производства разных стройматериалов сугубо различны и у каждого из них еще есть свое назначение. Другое дело, динамика использования алюминия в строительстве. Если взять конец 1980-х годов, то в СССР степень применения алюминия в строительном комплексе была крайне невелика, хотя уже существовало несколько заводов по выпуску алюминиевых профилей. Сегодня же их в России более 30, а ряд из них расширяют свои производства. По сравнению с 80-ми годами спрос на алюминий в строительстве возрос в сотни раз.

Что необходимо предпринять, чтобы этот материал стали применять массово в строительстве сооружений общественного назначения и жилой застройке? И нужно ли это вообще?
Необходимо, во-первых, популяризировать сплавы на основе крылатого металла, их свойства и области применение, как можно активнее. Во-вторых, развивать компетенции по расчету и проектированию алюминиевых строительных конструкций, актуализировать нормативно-правовую базу. В-третьих, нужно развивать выпуск новых видов алюминиевой продукции.

Расскажите о новых сферах применения алюминия. Какие возможности открываются перед строителями при его использовании?
По нашему мнению, у алюминия огромные перспективы в строительстве мостов, как не удивительно это звучит. В нашей стране есть только один алюминиевый мост – Коломенский в Санкт-Петербурге, построенный еще в конце 1960-х гг. И все!
Между тем, алюминиевые мосты – вполне обыденное явление в Германии и Франции, Великобритании, США и Китае. Подобное положение дел обусловлено рядом факторов: алюминиевые мосты более долговечные чем стальные, железобетонные и деревянные, им не требуется ежегодный ремонт и обслуживание, они быстро монтируются. Подобные мосты можно ставить где угодно, начиная от местностей с пересеченным рельефом и заканчивая древнерусскими городами. Большая перспектива в реконструкции старых мостов, когда на старые опорные части можно установить новое пролетное строение меньшим весом.

Ключевая проблема, которая ограничивает применение алюминия, – устаревшая нормативно-правовая база. Многие ГОСТы и СНИПы действуют еще с 60-х годов. Расскажите об этом.
Многие ГОСТы и СНИПы в нашей стране действуют десятилетиями по банальной причине: они попросту не обновлялись, хотя давным давно устарели и не соответствуют требованиям современного строительства. В течение почти четверти века прошедших с момента распада СССР новые стандарты толком не разрабатывались и только с созданием Алюминиевой Ассоциации работа над их актуализацией стала разворачиваться в полном масштабе. От органов же государственной власти мы ждем любых инициатив, которые могут пойти на пользу нашей алюминиевой промышленности.

Сегодня компания «РУСАЛ» совместно с Алюминиевой ассоциацией и Московским государственным строительным университетом (МГСУ) разрабатывают Свод правил по строительству мостов из алюминиевых сплавов. В результате планируем получить документ, который будет носить название «Свод правил применения и проектирования алюминиевых сплавов в пролетных строениях». Основная часть работы здесь заключается в проведении натурных испытаний тех сплавов, которые будут записаны в разрабатываемом Своде правил. После этого появится возможность применения алюминия при расчете пролетных конструкций. Однако для этого нам потребуется провести полный цикл испытаний на все три сплава, которые будут записаны для применения в проектировании.

В части применения этого металла на пешеходных мостах ограничений нет. Мы не одно технико-экономическое основание и сравнение типовых решений по мостам провели. В результате была доказана эффективность относительно стальных конструкций. У алюминия наиболее выигрышная позиция с точки зрения эксплуатационных затрат, а также того, сколько металла использовано, его долговечности, веса и эстетики. Самым эффективным является применение алюминия в пролетном строении – когда безопорный пролет составляет от 30 до 90 метров.

Что касается автомобильных мостов – это будет второй этап нашей работы. Здесь нам еще предстоит подключить Росавтодор. Если «пешеходники» делаются с пролетами безопорных конструкций до 90 м, то на автомобильных мостах такие пролеты должны быть более частыми (до 25 м). Вне всяких сомнений, алюминий можно применять и здесь, эффективность включается в части ортотропной плиты (настил, который обеспечивает поверхностную эксплуатацию моста).

Как только у нас начинают ремонтировать мост, обычно закрывают половину полосы. Год-полтора мост ремонтируют, верхнее железобетонное покрытие с асфальтом снимают, опорные части восстанавливают, а уже после этого возвращают настил обратно. Все это время жители стоят в пробках, пытаясь объехать ремонтные работы. При этом, замена железобетонной плиты на ортотропную алюминиевую плиту увеличивает, во-первых, стойкость этого покрытия (минимум 25 лет). Во-вторых, вес алюминия в 10 раз легче по сравнению с железобетоном. Представим мост, который эксплуатировался 30 лет, и по регламенту требует аудита опорных частей. При снятии алюминиевого настила, который в 10 раз легче железобетонного, можно провести ревизию и не менять или не усиливать опорные части, а продолжить эксплуатацию моста с тем же трафиком, с теми же нагрузками, но с использованием алюминиевой ортотропной плиты, которая может простоять еще 50 лет. В мире это уже давно и повсеместно применяется.

Мы не говорим о применении алюминия везде, а только лишь об использовании в конструкциях, где он действительно необходим по требованиям долговечности, снижения эксплуатационных затрат. К сожалению, у нас никто не считает эти затраты. Перекрыли половину моста на целый год, не подумав о том, как увеличилось количество выбросов CO2 от машин в воздухе, сколько людей потеряли времени в пробках, вместо того, чтобы провести его более эффективно. Мы предлагаем решать проблемы комплексно, думать не только про стоимость самого металла при строительстве того или иного объекта, но и закладывать расходы на эксплуатацию, выполнение ремонтных работ. Кроме этого, даже с точки зрения подъёмных механизмов, которые необходимы для возведения моста, алюминий снова выигрывает у стальных конструкций из-за своего веса. Поднять алюминиевую конструкцию гораздо легче.

Сейчас в Нижнем Новгороде заканчивается строительства пешеходного моста из алюминия. Металлоемкость конструкции всего 64 тонны. В смете на производство работ по установке заложено полтора месяца, или 45 дней, на монтаж пролетного строения. У нас сейчас пролетное строение монтируется всего за один день: перекрывается трасса «М-7», четыре дня строители собирают эту конструкцию и одним поднятием крана устанавливают. То есть на 4 часа перекрыл дорогу – вот и весь монтаж. Фактически это даже ночью можно сделать, когда трафик минимальный.

Но нам всем продолжают доказывать, что применения алюминия в строительство – дорого. Обычно при сравнении начинается подмена понятий: сравнивают тонну стали и алюминия, не принимая во внимание затраты на разработку, изготовление и дальнейшую эксплуатацию. Например, в технических условиях на эксплуатацию стальных пролетных строений ясно сказано, что каждый 10 лет вы обязаны проводить их реконсервацию. То есть снять старое покрытие, буквально счистить до нуля всю поверхность, обработать какой-то химией, покрасить – и опять на 10 лет, до следующего ремонта. При такой обработке весь мусор летит на землю и в воду, превращаясь в мелкую пыль и ржавчину. Бюджет на утилизацию этих отходов тоже никто не считает.

Это все делалось под заказ? Типовых решений в этих случаях не бывает?
Когда мы говорим про спортивные объекты – это в основном уникальные новые серии, разрабатываемые специально по заказу для конкретного объекта, либо спецрешения, позволяющие адаптировать стандартные под специфические требования заказчика. Спортивные объекты отличаются уникальностью и неповторимостью. Все нюансы прописываются в техническом задании. Наша компания на рынке уже 27-ой год, 25 лет из них существует собственная одноименная профильная система – «Татпроф». Этот бренд на рынке алюминиевой продукции хорошо известен, мы себя зарекомендовали как компания, которая может реализовать любые сложные с инженерной точки зрения проекты. Что касается применения алюминия в строительстве олимпийских объектов, надо отметить, что наша продукция использовалась при строительстве самых крупных и интересных из них. В частности, Большой ледовый дворец, биатлонный комплекс «Лаура», санно-бобслейная трасса «Санки» – одно из наших самых сложных с инженерной точки зрения строений. К Олимпиаде-2014 было построено много отелей и различной инфраструктуры – тоже с применением нашей системы. Но в отличие от уникальных спортивных объектов, фасады, окна и двери на этих объектах – это уже типовые решения.

Кого вы считаете своими конкурентами?
Про конкурентов можно говорить применительно к конкретному рынку и конкретному продукту. Мы производим алюминиевый профиль и для строительной отрасли, и для энергетического сектора, и для автопрома, и продукты общего назначения. Всего групп продуктов более 50. По каждому из них свои конкуренты.
На экструзионном рынке России уже довольно долгое время выделяются 5-6 крупных предприятий, которые суммарно производят большую часть объёмов алюминиевого профиля. Но в последние годы появляются новые компании, которые пытаются изготавливать алюминиевый профиль для разных рынков, в том числе и для строительства. Общее число экструзионных предприятий на сегодняшний день – порядка тридцати. «Татпроф», кстати, самое крупное на рынке экструзии алюминиевого профиля в России.

Есть ли какие-то ограничения применения алюминия в больших спортивных объектах?
Использование алюминиевого профиля зачастую дает дополнительные возможности для творчества и реализации самых необычных задумок архитекторов и проектировщиков по сравнению с использованием традиционных материалов.
Ограничения применения алюминия как конструкционного материала связаны только с его характеристиками. Например, наряду с очевидным преимуществом – меньшим весом алюминия – при необходимости изготовления конструкции больших пролетов, существует и своя особенность – сечение алюминиевого профиля должно быть более объемным, чем из стали. Кроме того, есть ряд ограничений, связанных с производственными возможностями отечественных предприятий. Например, изготовить профиль из алюминиевого сплава сечением в полметра можно сегодня только за границей, а профиль с покрытием в автоматической линии может быть не более 7,5 метров длиной. Профиль с полимерно-порошковым покрытием длиной 10 метров может быть окрашен либо вручную (качество окрашенного вручную профиля значительно ниже автоматической покраски), либо изготовлен из составных элементов.
Наши инженеры даже в условиях наличия объективных ограничений могут предложить решение для реализации практически любой сложной задачи.

Почему возникают ситуации в проектировании и строительстве объектов, когда очевиднее применение алюминиевых конструкций, но все равно предпочитают сталь?
Применение традиционных материалов для проектировщика зачастую более привычно и понятно. Для многих привычнее проектировать, строить, эксплуатировать, например, стальные конструкции. Алюминий же, пока не в полной мере входит в понятие традиционного материала в строительстве. Это связано еще и с тем, что для применения алюминия в строительстве подготовлена далеко не вся нормативная база. В частности, на сегодняшний день нет в полной мере технических норм, которые бы позволяли проектировщикам применять алюминий как материал для будущих конструкций.
Сложности возникают, когда проектировщики закладывают несущие элементы из алюминия, потому что нет единого подхода к выполнению расчётов таких конструкций. По сути такой проект является уникальным, требует отдельного обоснования, разработки специальных технических условий и согласования. Так у нас и получается, что проектировщик или архитектор-проектировщик создает проект с применением алюминия, а потом долго и упорно доказывает, что он все спроектировал правильно, что это лучшим образом отразится на всем проекте, или что материал соответствует самым высоким современным требованиям.

Когда будет закончена работа над созданием единой нормативно-технической базы для применения алюминия в строительстве? Что для этого нужно?
Основные участники рынка в рамках работы «Алюминиевой ассоциации» и «Русал» совместными усилиями пытаются доказать важность применения этого материал на примере мостостроения. «Русал» участвует в пилотном проекте строительства пешеходного моста в Нижегородской области. После того, как проект будет реализован, преимущества применения алюминия станут более наглядны и очевидны. Так, уже сейчас можно констатировать, что стоимость монтажа алюминиевых конструкций значительно ниже, так как для установки пролетного строения не требуется надолго перекрывать движение, и нет необходимости в применении дорогостоящей строительной техники. Технология работы с алюминием позволяет установить пролетное строение в течение 4-5 часов. Гораздо меньше затрат уходит на эксплуатацию алюминиевых сооружений по сравнению со стальными, если рассматривать весь период эксплуатации конструкции.
К сожалению, сегодня проектировщику довольно сложно обосновать, почему именно этот материал должен быть применен в его проекте. Появляется целый ряд дополнительных препятствий, преодолевать которые не всегда есть желание и время. А когда появятся общие утвержденные методики и нормативные документы, весь этот процесс станет проходить легче и значительно быстрее.
Почему так происходит? Мне кажется, это в большей степени связано с консерватизмом отечественной строительной отрасли. Возьмем любой новый строительный материал, первое время к нему всегда относятся с опаской, предпочитая новому то, что уже много лет применяется и хорошо известно. Впрочем, процесс разработки новой нормативно-технологической документации идет. Думаю, в перспективе пяти лет уже будут видимые сдвиги в этом направлении.
Кстати, если говорить о применении алюминия в конструкциях для жилищного строительства, то нормативная база там также нуждается в актуализации и дополнении. Часть существующих нормативов не учитывает применение современных материалов и технологий, поскольку была разработана в прошлом веке, а некоторых нормативов у нас пока вообще нет. Это касается и профилей, и сплавов, и таких видов конструкций, как, например, алюминиевые светопрозрачные крыши. Большой объём нормативных документов нам еще предстоит разработать.

В каких конструкциях в жилищном строительстве используется алюминий?
Преимущественно в светопрозрачных конструкциях, в отделке фасада. Это известные всем системы остекления балконов и лоджий, входные группы с тамбурами, окна и балконные блоки. Кроме того, алюминий используется в системах навесных вентилируемых фасадов. Ну и в отделке широко применяется этот материал: декор, мебель, подвесные потолки, внутренние перегородки, двери.
Ну а в несущих конструкциях больше, конечно, сталь используется.

За счет чего экономите?
При разработке строительной системы «СОКОЛ» использовался глобальный подход, в частности в ответ за запрос потребителя был убран излишний запас прочности и металлоемкости. При этом обеспечено гарантированное соответствие всем требованиям нормативных документов. Если в стандартном окне запас прочности на 15-20% больше, чем требуется по расчётам (а это перерасход материала), то здесь мы сократили его до 5-7%. При этом, на надежность и качество конструкций это никак не повлияло.

Есть ли ограничения по применению таких экономичных алюминиевых окон?
Безусловно, решая задачу разработки стандартных типовых конструкций, мы понимаем, что применять их на нестандартных и уникальных объектах будет сложно. Например, появляются ограничения, связанные с габаритами и высотой установки этих окон на объекте. Мы исходили из того, что в стандартном жилье, как правило, размеры конструкций тоже типовые. Крупногабаритное окно высотой более 2–2,5 м из серии МП-58 делать не стоит. Но в массовом строительстве это и не нужно.
Кстати, географических климатических ограничений по применению данного окна тоже нет. Ставить его можно везде, если это подтверждено соответствующими расчетами. В любом случае, окно – это технически сложная конструкция, и прежде, чем его устанавливать, необходимо провести расчёты, в том числе и на ветровую нагрузку. Есть определенные ограничения по высоте установки: чем выше окно установлено, тем больше на него оказывается ветровая нагрузка. В высотные здания окно для массового строительства вряд ли поставишь. Если же по расчетам все проходит, можно ставить везде – хоть на крайнем севере.

Во-вторых, вопрос наценки, которую закладывают компании, специализирующиеся на изготовлении, доставке, монтаже, последующей эксплуатации оконных конструкций. Каждый закладывает свою маржинальность. Если мы говорим о социальном жилье, о так называемых социальных окнах, то есть смысл упомянуть и о социальной ответственности. Тогда каждый собственник бизнеса, который выступает посредником между заводом-производителей алюминиевой конструкции и потребителем, должен приоткрыть свои карты, сказать, сколько он хочет заработать на каждом из этапов. Это возможно сделать только в условиях жесткой и прозрачной конкуренции.

Какой вариант выберут наши законодательные органы в строительстве – мне не известно. Но очевидных пути только два: либо честная прозрачная конкуренция, либо контроль тех, кто допущен.

По поводу резервов для снижения цены конечной продукции скажу так: как бы ни была снижена цена, потребитель всегда будет стремиться купить еще дешевле. Здесь есть определенные разумные границы, которые в принципе тоже измеримы и опять-таки упираются в маржинальность и прибыльность на всех этапах производства и эксплуатации. Если кто-то из производителей нашел возможность снизить цену (применил некое ноу-хау), то через какое-то время найдется другой, третий, четвертый, который сделает это не хуже. Мы приходим к тому, что при наличии честной конкуренции, если у одного производителя падает цена, другой вынужден будет искать выход и снизить ее еще больше.

И тут снова возвращаемся к двум столпам, о которых я говорил ранее: либо снижение цены на фоне честной конкуренции, либо контроль со стороны органов.

Наше предприятие участвует в программе «Народное окно» (окно, изготовленное с применением алюминиевого профиля, можно приобрести в районе 15 тыс рублей, что вполне сопоставимо с стоимостью пластиковой конструкции). На самом деле «Народное окно» – это подбор оптимальных соотношений весовых характеристик профилей из алюминия, который подчас используется излишне. Например, некоторым конструкциям не нужны стенки, рамки и створки толщиной 23 мм, при этом, они выглядят очень надежно и прочно. Мы нашли те границы, которые позволяют включать в скелет конструкции стекло, фурнитуру, при этом эти параметры отвечают всем требованиям СНИПа и ГОСТов. Кроме этого, нашли возможным применять фурнитуру, которая используется разработчиком в недорогих ПВХ-системах. Кстати, мы это сделали одни из первых, а может быть даже первые.

Принимая решение об участии в этом проекте совместно с Алюминиевой ассоциацией, мы отдавали себе отчет в том, что выход на тендеры с этим окном будет сопряжен с вопросами ценообразования, поэтому проставили задачу не гнаться за сверхприбылью или высокой доходностью. Мы просто заложили ту минимальную планку, которая позволила нам, во-первых, производить это изделие и, во-вторых, окупить труд персонала. Так что, это скорее социально-имиджевая вещь.

По программе «Народное окно» наша компания уже успела поучаствовать в нескольких тендерах. Окна из наших алюминиевых конструкций поставлялись на два объекта в Санкт-Петербурге, а также в Москве и Московской области – еще на три. Два объекта были связаны с Минобороны РФ, остальные имели социальную направленность, финансировались администрациями городов. Речь, при этом, идет только о жилых комплексах.

Самые известные алюминиевые строения в России

Алюминий использовался при строительстве инновационного центра «Сколково», стадиона в Санкт-Петербурге, олимпийских объектов в Сочи (ледовый комплекс «Большой», биатлонный стадион «Лаура» и центр санного спорта «Санки»), Иннополиса в Казани, объектов «Москва Сити», небоскреба «Лахта центр» в Петербурге и т.д.

Источник