Размер шрифта: A A
Цвет сайта: A A

Учёный НИУ МГСУ рассказал, почему алюминий в строительстве экономичнее стали

Учёный НИУ МГСУ рассказал, почему алюминий в строительстве экономичнее стали

Учёный НИУ МГСУ рассказал, почему алюминий в строительстве экономичнее стали
04.09.2023

Сталь и алюминий – два самых широко распространённых металла в строительстве. При этом сталь дешевле, алюминий – дороже. Но учёный НИУ МГСУ, заведующий лабораторией автоматизации экспериментальных исследований НИИ ЭМ Антон Синеев рассказал, как алюминий може делать строительство экономичнее. По словам исследователя, он «переоткрывает» этот металл.

Фрикционные соединения

В своей работе Антон Синеев рассматривает фрикционные соединения. Это такие соединения на высокопрочных болтах, в которых усилие передаётся за счёт сил трения между поверхностями соединяемых элементов. Фрикционные соединения используются для возведения зданий и сооружений, в частности, автомобильных, пешеходных и железнодорожных мостов. Антон Синеев изучает, насколько эффективны фрикционные соединения алюминиевых конструкций. По мнению учёного, у этого металла большое будущее в строительстве.

Почему алюминий?

Строительная отрасль начала осваивать алюминий в первой половине прошлого столетия. Этот металл часто использовали при строительстве высотных зданий – и в отделке, и в каркасе. Сегодня из алюминия строят сооружения торгово-развлекательных центров и офисных зданий. Известный пример использования алюминиевых конструкций – Большой ледовый дворец в Сочи, купол которого сделан из стекла и алюминия.


Антон Синеев отмечает, что, хотя алюминий дороже стали, он легче её примерно в три раза, а это позволяет экономить на логистике, в процессе монтажа конструкций, на количестве используемых материалов при строительстве: у здания с меньшим весом можно уменьшить несущую способность фундамента.

О чем говорит коэффициент трения?

В своём исследовании Антон Синеев нашёл способ оценивать несущую способность фрикционных соединений именно алюминиевых конструкций, используя реальные коэффициенты трения для этого материала.

«Представьте, что вы положили на металлический стол металлическую пластину и перемещаете её по поверхности стола. Это не представляет для вас трудности. А теперь положите на перемещаемую пластину груз, весом 100 Ньютонов (это примерно 10 килограмм). Очевидно, вам потребуется больше усилий, чтобы продолжить передвигать пластину. Но насколько? А если смазать поверхности маслом?

Сила, которую вы прикладываете для перемещения пластины, равна по модулю и противоположна по направлению силе трения. Под грузом, который вы ставите на пластину, можно понимать усилие, с которым болт в соединении стягивает скрепляемые элементы. А материал и качество поверхности, в том числе её чистота – это факторы, непосредственно влияющие на коэффициент трения. Определение последнего и являлось целью моего исследования», – говорит Антон Синеев.


 

В процессе исследования учёный выяснил, что, при определенных условиях, коэффициент трения может превысить единицу (1,05-1,1) без использования дополнительных материалов, тогда как у стали, при аналогичных условиях, достигает только 0,6. Это значит, что соединения из алюминия скреплены намного прочнее, обладают повышенными адгезивными свойствами.

***

Антон Синеев отмечает, что результаты исследования можно будет использовать и в промышленном, и в гражданском строительстве.

Сегодня строители при использовании алюминия сталкиваются с серьёзной проблемой – отсутствием нормативно-правовой базы. Многие ГОСТы действуют уже более 20 лет. По словам учёного, многое предстоит корректировать в процессе экспериментальных исследований.

«Что-то вообще внедряем с нуля. Мы совершенствуем и актуализируем нормативную базу», – отмечает Антон Синеев.