Конструкция атриум из металла

Атриум

Атриум – это обширное, часто многоэтажное открытое пространство внутри здания, обычно с прозрачной крышей (световым фонарем) или частью стены, пропускающей естественный свет. Металл является одним из ключевых материалов для создания атриумов благодаря своей прочности, долговечности, гибкости в формообразовании и возможности перекрывать большие пролеты.

Основные элементы конструкции атриума из металла:

1. Несущий каркас (скелет):

   • Колонны. Вертикальные опорные элементы, передающие нагрузку от перекрытий и крыши на фундамент. Могут быть выполнены из стальных труб круглого или квадратного сечения, двутавровых балок, швеллеров или составных профилей. Часто колонны атриума играют не только функциональную, но и эстетическую роль, оставаясь открытыми и видимыми.
   • Балки и ригели. Горизонтальные элементы, соединяющие колонны и формирующие уровни перекрытий. Также могут быть из прокатного профиля (двутавры, швеллеры) или сварных балок.
   • Фермы. Для перекрытия больших безопорных пролетов, особенно для крыши атриума, широко используются металлические фермы. Они представляют собой решетчатые конструкции из стержней, соединенных в узлах. Фермы обеспечивают высокую жесткость при относительно небольшом весе, что критично для светопрозрачных покрытий. Различают различные типы ферм (треугольные, сегментные, полигональные и т. д.) в зависимости от архитектурных и нагрузочных требований.
   • Пространственные конструкции (структуры). Для создания сложных, большепролетных и архитектурно выразительных крыш атриумов могут применяться пространственные стержневые системы (структуры). Они состоят из множества соединенных между собой элементов, образующих жесткий и устойчивый каркас, способный воспринимать нагрузки в разных направлениях.

2. Элементы ограждения (для перекрытий и галерей):

   • Металлические ограждения. Перила и балюстрады, выполненные из нержавеющей стали (часто), черного металла с покрытием, алюминия. Могут быть как сплошными, так и решетчатыми, с различными декоративными элементами.
   • Комбинированные ограждения. Сочетание металла со стеклом (часто закаленным или триплексом), деревом, пластиком. Металлический каркас или стойки обеспечивают несущую способность, а стекло или другие материалы – заполнение и эстетику.

3. Кровельные и фасадные конструкции (для остекления):

   • Металлические профили. Для крепления стеклянных панелей крыши и вертикальных стен атриума используются специальные металлические профили.
   • Системы крепления стекла. Помимо профилей, могут использоваться точечные крепления (спайдерные системы) или зажимные системы, минимизирующие видимые элементы каркаса и создающие ощущение “невидимого” стекла.
   • Раздвижные и открывающиеся элементы. В крыше атриума могут предусматриваться открывающиеся люки или створки для вентиляции и дымоудаления.

4. Связи жесткости:

   • Для обеспечения общей устойчивости металлического каркаса атриума используются вертикальные и горизонтальные связи жесткости (раскосы, порталы, диафрагмы жесткости).

Преимущества использования металла для атриумов:

• Прочность и долговечность. Металл обладает высокой несущей способностью и устойчивостью к нагрузкам, что позволяет создавать надежные и долговечные конструкции.
• Возможность перекрытия больших пролетов. Металлические фермы и пространственные структуры позволяют создавать атриумы с огромными безопорными пролетами, обеспечивая максимальное открытое пространство.
• Архитектурная выразительность. Металл легко поддается формообразованию, что позволяет реализовывать сложные и оригинальные архитектурные решения. Он может быть окрашен в любой цвет, иметь различную фактуру.
• Светопрозрачность. Металлический каркас идеально сочетается со стеклом, позволяя максимально использовать естественное освещение, что является одной из ключевых функций атриума.
• Быстрота монтажа. Металлические конструкции могут изготавливаться на заводе с высокой степенью готовности и затем монтироваться на объекте, что сокращает сроки строительства.
• Устойчивость к коррозии. При правильной обработке (грунтовка, окраска, цинкование) металлоконструкции обладают высокой устойчивостью к коррозии, что особенно важно для наружных элементов атриума (крыша, фасады).
• Пожаробезопасность. Металл является негорючим материалом, что повышает пожарную безопасность здания. Однако при высоких температурах металл теряет прочность, поэтому может потребоваться огнезащита конструкций.

Атриум: расчет и проектирование:

Проектирование металлического атриума является сложной инженерной задачей, требующей тщательных расчетов на различные виды нагрузок:

• собственный вес,
• снеговые,
• ветровые,
• сейсмические,
• эксплуатационные.

Важны также расчеты на динамические воздействия (например, пульсация ветра). Используются современные программные комплексы для 3D-моделирования и анализа напряженно-деформированного состояния конструкций.