Согласно официальной международной статистике развитие экономики каждой страны в значительной степени определяется объемами производства и потребления металлов и сплавов. Именно они сегодня являются основными материалами для производства оборудования и техники, а стальная конструкция все чаще выступает базой для создания различных зданий и сооружений, без которых современный человек уже не сможет существовать. И, несмотря на появление альтернативных вариантов, металлоконструкции (м/к) были, есть и будут наиболее доступным и экономически выгодным способом создания:
- жилых домов и общественных зданий;
- производственных, транспортных и инженерно-технических сооружений;
- каркасов для возведения павильонов, теплиц, хранилищ, модульных строений.
Почему сталь считают технологией будущего
Сегодня страницы интернета и газет пестрят заголовками о создании различных материалов нового поколения, которые легче и прочнее стали. Но дальше теорий и дешевых сенсаций дело пока не зашло. На практике оказывается, что внедрение таких инноваций требует колоссальных финансовых затрат и сумасшедших даже для индустриального мира объемов энергии. По сравнению с различными современными материалами каждая конструкция из стали имеет ключевые и неоспоримые преимущества – полная ремонтопригодность и возможность вторичного использования, что особенно актуально в условиях тотального загрязнения окружающей среды пластиком и извечного вопроса переработки мусора.
Стальной прокат используется все шире, а его сортамент, также, как и физико-механические и химические свойства сплавов, постоянно усовершенствуются. При этом за счет универсальности в обработке, прочности, ремонтопригодности, надежности сталей в эксплуатации их применение решает многочисленные проблемы жилого, коммерческого и производственного строительства. Сплавы с новыми легирующими компонентами позволяют:
- создавать легкие стальные и тонкостенные конструкции с повышенной несущей способностью;
- вести дешевое строительство мало- и многоэтажных домов и сооружений;
- совершенствовать архитектурный облик зданий;
- обеспечить высокие темпы производства.
Стальные металлоконструкции безупречно соответствуют духу современной архитектуры. И с учетом того, что в дальнейшем в градостроительстве планируется отдавать предпочтение природным и рустикальным формам, только с их помощью архитекторы смогут воплотить свои замыслы в жизнь. В комплексе с экологичностью и невысокой себестоимостью это делает металлоконструкции наиболее перспективным материалом для ближайшего и далекого будущего.
Как применение стали повлияло на стоимость строительства
С точки зрения истории человечества стальные конструкции в архитектуре массово используются относительно недавно – лишь с конца XIX века. До этого зодчие применяли чугунное литье в сочетании с природными материалами. Оно позволяло моделировать нетривиальные архитектурные формы и создавать широкие пролеты, но стоило дорого. Здания с применением чугунных м/к были доступны лишь представителям богатых сословий и церкви.
С началом массового производства стали архитекторы смогли сделать металлокаркас здания более легким и дешевым. Они начали использовать стальные элементы в самых разных вариациях и модификациях, а не только в качестве армирующих каркасов, балок, связей и колонн. Это нашло отражение в архитектурном облике зданий и позволило сделать строительство более рентабельным, а многоэтажные дома доступными для среднего класса.
Снижение стоимости новых зданий почти на треть тут же привело к строительному буму, который способствовал интенсивному расширению городских кварталов. Получив рабочую силу, города стали активно развивать промышленность. А массовая индустриализация, в свою очередь, способствовала снижению себестоимости строительства и обуславливала создание новых сплавов.
Такая цикличная взаимосвязь существует до сих пор. Например, когда в строительстве начала использоваться сварка и монтаж металлоконструкций стал проще, появилась дешевая монолитная технология, а архитекторы смогли создавать сооружения с неограниченным применением стали в качестве несущих конструкций и фасадно-декоративных элементов. При этом по сравнению с расходами на возведение массивных кирпиных сооружений размеры сметных затрат на монолитные здания с м/к ниже от 15 до 50 % в зависимости от сложности планировочных решений.
Преимущества использования
Во время тотальной глобализации просто невозможно представить, как развивалось общество, если бы не стальные конструкции. Только благодаря им тандем инженеров и архитекторов смог создать великолепные по своей красоте и функциональности небоскребы, аэропорты, стадионы и мосты. А также автосалоны и ангары, оранжереи и зимние сады, торговые центры и развлекательные парки.
При этом особенности монтажа металлоконструкций и ценовая доступность листового, сортового и фасонного металлопроката открывают перед застройщиками и архитекторами неограниченные возможности. Что, в конечном счете, означает улучшение качества жизни для всех слоев населения.
Скорость строительства
Универсальность в обработке, инертность к температурному окружению и возможность ведения работ в течение всего календарного года позволяют поддерживать высокие темпы строительства в любой климатической зоне. При этом металлоконструкции могут:
- поступать на стройплощадку в готовом виде с завода-изготовителя;
- монтироваться непосредственно на строящемся объекте;
- предварительно собираться на монтажном участке.
Облегчение фундамента
Учитывая соотношение прочности и плотности, сталь считается легким строительным материалом. По сравнению с деревом этот коэффициент у нее ниже в два раза, по сравнению с бетоном – в 8…10 раз и по сравнению с кирпичом – в 18…20 раз.
Соответственно, строения и сооружения из стальных конструкций могут возводиться на свайных, плиточных и ленточных фундаментах облегченной конструкции. А использование металлических стержней позволило снизить бетоноемкость и габариты фундаментных оснований с одновременным повышением их прочности и надежности.
Архитектурная выразительность
Гармоничность архитектурной композиции основана на закономерном и оптимальном сочетании конструктивных форм и объемов внутреннего и внешнего пространства. В зависимости от хода развития общества, формируются культурные традиции, свойственные для каждой исторической эпохи. И с началом индустриального мира в архитектуре стали господствовать практичность, лаконичность и функциональность.
Пластичность металла и его универсальность в обработке снимают любые ограничения и обеспечивают широкий простор для проектирования жилых домов, спортивных сооружений и общественно полезных строений. Используя металлоконструкции и металлокаркас, архитекторы могут:
- отойти от общепринятых норм;
- воплощать в жизнь нетривиальные проекты;
- почти неограниченно использовать панорамное остекление;
- организовывать внутреннее пространство по любому принципу.
Сталежелезобетонные колонны идеальны для воплощения в жизнь сложных конструктивных решений и нетривиальных вариаций жилых и общественных зданий. Они позволяют объединять и соподчинять разнообразные элементы в единой конструкции. Главное, правильно рассчитать несущие нагрузки, а геометрические формы фасада и внутреннего пространства могут быть абсолютно любыми.
Возможность быстрой модификации
Оперативность и доступная стоимость монтажа металлоконструкций в сочетании с вариативностью выполнения монтажно-сборочных мероприятий открывают дополнительные перспективы по художественной и инженерно-технической модернизации строения. А возможность применения сварки и механической обработки позволяет в любой момент выполнить частичный ремонт или значительную реконструкцию любого металлического элемента.
Пластичность стального проката – лучшая основа для реализации многообразных художественных средств и применения нестандартных архитектурных приемов. А также игры с формой, оптическими иллюзиями, визуальным объемом и дизайнерским концептом.
Высокое качество строительства
Арочные системы, рамные и консольные пролеты, купольные перекрытия и прочие элементы, созданные из металлоконструкций, мало чувствительны к осадке опор и знакопеременным перепадам температур. За счет сварного или болтового соединения каркасные фрагменты прочно удерживаются в единой конструкции. А повышенная адгезия обеспечивает улучшенное сцепление металлической поверхности с бетоном.
Соответственно, их легко просчитать посредством BIM-моделирования и еще на стадии проектирования внести все правки и корректировки. В результате создается отлично сбалансированная конструкция, обладающая высокой жесткостью и значительным эксплуатационным ресурсом. А также экологичностью и функциональностью.
Безопасность и долговечность эксплуатации
При соблюдении стандартов и технологий изготовление и монтаж металлоконструкций гарантирует надежную эксплуатацию возводимых сооружений вплоть до 150 лет. Высокая прочность и жесткость каркаса обуславливает стойкость строений к трещинообразованию и минимальные усталостные напряжения в несущих элементах.
Стальные конструкции отличаются долговечностью, ветростойкостью и огнестойкостью. Это минимизирует затраты на организацию их осмотра, техническую профилактику и огнезащиту. А в толще бетона металлоконструкции практически вечные. Они не выделяют вредных веществ, что особенно актуально при массовом распространении аллергических реакций.
Недостатки использования стали
Как и любой строительный и конструкционный материал, все металлы обладают рядом недостатков. И стальные сплавы не исключение.
Коррозия
Стальные конструкции подвержены атмосферной и электрохимической коррозии. В первом случае металлопрокат корродирует под воздействием влаги. Во втором случае его деструктуризация может быть спровоцирована взаимодействием с жидкими электролитами – водными растворами кислот, солей и щелочей. Электрохимической коррозии наиболее подвержены подземные м/к.
Но сегодня коррозия стальных сплавов уже не является столь актуальной проблемой, как сто лет назад. Нанесение тонкого слоя эпиламирующих составов, использование ингибирующих растворов и нанесение защитных покрытий – все это требует незначительных экономических вложений, и в то же время многократно увеличивает эксплуатационный ресурс стальных металлоконструкций.
Неудовлетворительная огнестойкость
При воздействии температур выше +600 ˚С сталь утрачивает свои свойства и переходит в пластичное состояние. Но данный факт актуален для конструкционных углеродистых сплавов.
Для объектов повышенной надежности еще на стадии проекта закладывают использование специальных марок, характеризующихся теплоустойчивостью или жаростойкостью.
Большой вес
Учитывая, что средняя плотность стальных сплавов составляет около 7,85 кг/м3, высотные здания и сооружения имеют довольно большой вес. Это требует от проектировщиков безукоризненно выполненных расчетов, а от исполнителей – строгого соблюдения регламента проекта и строительных норм. Что касается прочности и надежности основания, то применение свайных фундаментов позволяет осуществлять монтаж металлоконструкций на любых грунтах и почвах.
Экономический фактор использования металлоконструкций из стали
При сравнении по основным технико-экономическим показателям зданий, возведенных по разным технологиям, но имеющих идентичные параметры и схожие архитектурно-планировочные решения, более экономически выгодными окажутся строения, построенные на основе м/к. Конечно, бетон дешевле, но при использовании металлоконструкций ощутимый экономический эффект достигается за счет сокращения сроков строительства, минимизации фундаментных работ и общей материалоемкости, а также за счет быстрого возврата инвестиций.
Используя стальные конструкции каркасов, колонн, балок и связей застройщик в значительной мере минимизирует объемы применяемых материалов и количество несущих элементов. Это положительно сказывается на:
- снижении объемов работ;
- количестве задействованных работников;
- объеме используемых капиталовложений.
Это позволяет задействовать однотипное оборудование на разных объектах и минимизировать нагрузку на логистические структуры предприятия. Учитывая, что в конечной стоимости любого среднестатистического проекта до 60% отводится на материалы и не менее 15% – на зарплату сотрудников, это в значительной степени ведет к удешевлению проекта и его высокой рентабельности.
При демонтаже здания все металлические элементы можно использовать во вторичном цикле переработки. А учитывая, что процентная доля м/к в современных зданиях может доходить до 80%, это выгодно экономически и снижает нагрузку на экосистему.
Выводы
Металлоконструкции и каркасы – наиболее подходящая основа для возведения крупнопролетных и многоэтажных зданий. Они характеризуются повышенным запасом прочности и отличаются большим сроком службы. Способны выдерживать значительные удельные нагрузки и позволяют применять экологически чистые и безопасные стройматериалы.
В зависимости от проектных особенностей возводимых сооружений строительная компания может выполнять монтаж металлоконструкций по технологии сборных, сборно-монолитных и монолитных систем. С помощью м/к можно создавать перекрытия больших площадей и разных форм, планировать внутреннее пространство с минимальным количеством перегородок и стен и, главное, обеспечивать реальную экономию денежных средств и трудовых ресурсов.
Компания Метинвест производит широкую линейку металлопродукции, которую можно приобрести для использования при возведении металлоконструкций. Из сортового проката можно купить швеллер, двутавр, металлические уголки, арматуру и другие виды фасонного проката. Из трубной продукции можно купить трубу круглую или профильного сечения. А также широкий сортамент листовой стали.
