Згідно з офіційною міжнародною статистикою розвиток економіки кожної країни в значній мірі визначається обсягами виробництва і споживання металів і сплавів. Саме вони сьогодні є основними матеріалами для виробництва устаткування і техніки, а сталева конструкція все частіше виступає базою для створення різних будівель і споруд, без яких сучасна людина вже не зможе існувати. І, незважаючи на появу альтернативних варіантів, металоконструкції (м/к) були, є і будуть найбільш доступним і економічно вигідним способом створення:
- житлових будинків і громадських будівель;
- виробничих, транспортних і інженерно-технічних споруд;
- каркасів для зведення павільйонів, теплиць, сховищ, модульних будівель.
Чому сталь вважають технологією майбутнього
Сьогодні сторінки інтернету і газет рясніють заголовками про створення різних матеріалів нового покоління, які легше і міцніше сталі. Але далі теорій і дешевих сенсацій справа поки не пішла. На практиці виявляється, що впровадження таких інновацій вимагає колосальних фінансових витрат і божевільних навіть для індустріального світу обсягів енергії. У порівнянні з різними сучасними матеріалами кожна конструкція зі сталі має ключові і незаперечні переваги - повна ремонтопридатність і можливість вторинного використання, що особливо актуально в умовах тотального забруднення навколишнього середовища пластиком і одвічного питання переробки сміття.
Сталевий прокат використовується все ширше, а його сортамент, також, як фізико-механічні та хімічні властивості сплавів, постійно вдосконалюються. При цьому за рахунок універсальності в обробці, міцності, ремонтопридатності, надійності сталей в експлуатації їх застосування вирішує численні проблеми житлового, комерційного та виробничого будівництва. Сплави з новими легирующими компонентами дозволяють:
- створювати легкі сталеві і тонкостінні конструкції з підвищеною несучою здатністю;
- вести дешеве будівництво мало- і багатоповерхових будинків і споруд;
- удосконалювати архітектурний вигляд будинків;
- забезпечити високі темпи виробництва.
Сталеві металоконструкції бездоганно відповідають духу сучасної архітектури. І з урахуванням того, що в подальшому в містобудуванні планується віддавати переваги природним і рустикальним формам, тільки з їх допомогою архітектори зможуть втілити свої задуми в життя. У комплексі з екологічністю і невисокою собівартістю це робить м/к найбільш перспективним матеріалом для найближчого і далекого майбутнього.
Як застосування сталі вплинуло на вартість будівництва
З точки зору історії людства сталеві конструкції в архітектурі масово використовуються відносно недавно – лише з кінця XIX століття. До цього зодчі застосовували чавунне лиття в сукупності з природніми матеріалами. Воно дозволяло моделювати нетривіальні архітектурні форми і створювати широкі прольоти, але коштувало дорого. Будинки із застосуванням чавунних м/к були доступні лише представникам багатих верств населення і церквам.
З початком масового виробництва сталі архітектори смогли зробити металокаркас будівлі більш легким і дешевим. Вони почали використовувати сталеві елементи в самих різних варіаціях і модифікаціях, а не тільки в якості армуючих каркасів, балок, зв'язків і колон. Це знайшло відображення в архітектурному вигляді будівель і дозволило зробити будівництво більш рентабельним, а багатоповерхові будинки доступними для середнього класу.
Зниження вартості нових будівель майже на третину миттєво призвело до будівельного буму, який сприяв інтенсивному розширенню міських кварталів. Отримавши робочу силу, міста стали активно розвивати промисловість. А масова індустріалізація, в свою чергу, сприяла зниженню собівартості будівництва і обумовлювала створення нових сплавів.
Такий циклічний взаємозв'язок існує до цих пір. Наприклад, коли в будівництві почало використовуватися зварювання і монтаж металоконструкцій став простіше, з'явилася дешева монолітна технологія, а архітектори змогли створювати споруди з необмеженим застосуванням сталі в якості несучих конструкцій і фасадно-декоративних елементів. При цьому в порівнянні з витратами на зведення масивних цеглових споруд розміри кошторисних витрат на монолітні будівлі з м/к нижче від 15 до 50% в залежності від складності запланованих рішень.
Переваги використання
Під час тотальної глобалізації просто неможливо уявити, як розвивалося суспільство, якби не сталеві конструкції. Тільки завдяки їм тандем інженерів і архітекторів зміг створити чудові по своїй красі і функціональності хмарочоси, аеропорти, стадіони і мости. А також автосалони і ангари, оранжереї і зимові сади, торговельні центри і розважальні парки.При цьому особливості монтажу металоконструкцій і цінова доступність листового, сортового і фасонного металопрокату відкривають перед забудовниками та архітекторами необмежені можливості. Що, в кінцевому рахунку, означає поліпшення якості життя для всіх верств населення.
Швидкість будівництва
Універсальність в обробці, інертність до температурного оточення і можливість ведення робіт протягом всього календарного року дозволяють підтримувати високі темпи будівництва в будь-якій кліматичній зоні. При цьому металоконструкції можуть:
- надходити на будмайданчик в готовому вигляді з заводу-виробника;
- монтуватися безпосередньо на об'єкті, що будується;
- попередньо збиратися на монтажній ділянці.
Полегшення фундаменту
З огляду на співвідношення міцності і щільності, сталь вважається легким будівельним матеріалом. У порівнянні з деревом цей коефіцієнт у неї нижче в два рази, в порівнянні з бетоном - в 8 ... 10 разів і в порівнянні з цеглою - в 18 ... 20 разів.
Відповідно, будівлі та споруди зі сталевих м/к можуть зводитися на пальових, плиткових і стрічкових фундаментах полегшеної конструкції. А використання металевих стрижнів дозволило знизити бетоноємність і габарити фундаментних основ з одночасним підвищенням їх міцності і надійності.
Архітектурна виразність
Гармонійність архітектурної композиції заснована на закономірному і оптимальному поєднанні конструктивних форм і обсягів внутрішнього і зовнішнього простору. Залежно від ходу розвитку суспільства, формуються культурні традиції, властиві для кожної історичної епохи. І з початком індустріального світу в архітектурі стали панувати практичність, лаконічність і функціональність.
Пластичність металу і його універсальність в обробці знімають будь-які обмеження і забезпечують широкий простір для проектування житлових будинків, спортивних споруд і суспільно корисних будівель. Використовуючи металоконструкції і металокаркас, архітектори можуть:
- відійти від загальноприйнятих норм;
- втілювати в життя нетривіальні проекти;
- майже необмежено використовувати панорамне скління;
- організовувати внутрішній простір за будь-яким принципом.
Сталезалізобетонні колони ідеальні для втілення в життя складних конструктивних рішень і нетривіальних варіацій житлових і громадських будівель. Вони дозволяють об'єднувати різноманітні елементи в єдиній конструкції. Головне, правильно розрахувати несучі навантаження, а геометричні форми фасаду і внутрішнього простору можуть бути абсолютно будь-якими.
Можливість швидкої модифікації
Оперативність і доступна вартість монтажу металоконструкцій в поєднанні з варіативністю виконання монтажно-складальних заходів відкривають додаткові перспективи з художньої та інженерно-технічної модернізації будови. А можливість застосування зварювання і механічної обробки дозволяє в будь-який момент виконати частковий ремонт або значну реконструкцію будь-якого металевого елемента.
Пластичність сталевого прокату - найкраща основа для реалізації різноманітних художніх засобів і застосування нестандартних архітектурних прийомів. А також ігри з формою, оптичними ілюзіями, візуальним обсягом і дизайнерським концептом.
Висока якість будівництва
Арочні системи, рамні і консольні прольоти, купольні перекриття та інші елементи, створені з м/к, мало чутливі до осадки опор і знакозмінних перепадів температур. За рахунок зварного або болтового з'єднання каркасні фрагменти міцно утримуються в єдиній конструкції. А підвищена адгезія поліпшує зчеплення металевої поверхні з бетоном.
Відповідно, їх легко прорахувати за допомогою BIM-моделювання та ще на стадії проектування внести всі правки і корегування. В результаті створюється відмінно збалансована конструкція, що володіє високою жорсткістю і значним експлуатаційним ресурсом. А також екологічністю і функціональністю.
Безпека і довговічність експлуатації
При дотриманні стандартів і технологій виготовлення і монтаж металоконструкцій гарантує надійну експлуатацію споруджуваних об’єктів аж до 150 років. Висока міцність і жорсткість каркаса обумовлює стійкість будівель до утворення тріщин і мінімальну втомну напругу в несучих елементах.
Сталеві конструкції відрізняються довговічністю, стійкість до вітру і вогню. Це мінімізує витрати на організацію їх огляду, технічну профілактику і вогнезахист. А в товщі бетону м/к практично вічні. Вони не виділяють шкідливих речовин, що особливо актуально при масовому розповсюдженні алергічних реакцій.
Недоліки використання стали
Як і будь-який будівельний і конструкційний матеріал, все метали мають ряд недоліків. І сталеві сплави не виняток.
Корозія
Сталеві конструкції схильні до атмосферної і електрохімічної корозії. У першому випадку металопрокат кородує під впливом вологи. У другому випадку його деструктуризація може бути спровокована взаємодією з рідкими електролітами - водними розчинами кислот, солей і лугів. Електрохімічній корозії найбільш схильні підземні металоконструкції.
Але сьогодні корозія сталевих сплавів вже не є такою актуальною проблемою, як сто років тому. Нанесення тонкого шару епіламіруючих складів, використання пригнічуючих розчинів і нанесення захисних покриттів - все це вимагає незначних економічних вкладень, і в той же час в багато разів збільшує експлуатаційний ресурс сталевих м/к.
Незадовільна вогнестійкість
При впливі температур вище +600 ˚С сталь втрачає свої властивості і переходить в пластичний стан. Але даний факт актуальний для конструкційних вуглецевих сплавів.
Для об'єктів підвищеної надійності ще на стадії проекту закладають використання спеціальних марок, що характеризуються теплотривкістю або жаростййкйстю.
Велика вага
З огляду на те, що середня щільність сталевих сплавів становить близько 7,85 кг/м3, висотні будівлі і споруди мають досить велику вагу. Це вимагає від проектувальників бездоганно виконаних розрахунків, а від виконавців - суворого дотримання регламенту проекту та будівельних норм. Що стосується міцності і надійності підстави, то застосування пальових фундаментів дозволяє здійснювати монтаж металоконструкцій на будь-яких грунтах і поверхнях.
Економічний чинник використання металоконструкцій зі сталі
При порівнянні за основними техніко-економічними показниками будівель, що зведені за різними технологіями, але мають ідентичні параметри та схожі архітектурно-планувальні рішення, більш економічно вигідними виявляться будови, побудовані на основі м/к. Звичайно, сталевий прокат є не самим дешевим будівельним матеріалом, але при використанні металоконструкцій відчутний економічний ефект досягається за рахунок скорочення термінів будівництва, мінімізації фундаментних робіт й загальної матеріаломісткості, а також за рахунок швидкого повернення інвестицій.
Використовуючи сталеві конструкції каркасів, колон, балок і зв'язків забудовник значною мірою мінімізує обсяги застосовуваних матеріалів і кількість несучих елементів. Це позитивно позначається на:
- зниженні обсягів робіт;
- кількості задіяних працівників;
- обсязі використовуваних капіталовкладень.
Це дозволяє задіяти однотипне обладнання на різних об'єктах і мінімізувати навантаження на логістичні структури підприємства. З огляду на те, що в кінцевій вартості будь-якого середньостатистичного проекту до 60% відводиться на матеріали і не менше 15% - на зарплату співробітників, це в значній мірі веде до здешевлення проекту і його високій рентабельності.
При демонтажі будівлі всі металеві елементи можна використовувати у вторинному циклі переробки. А враховуючи, що процентна частка м/к в сучасних будівлях може доходити до 80%, це вигідно з економічної точки зору і знижує навантаження на екосистему.
Висновки
Металоконструкції і каркаси - найбільш підходяща основа для зведення великопрогонових і багатоповерхових будівель. Вони характеризуються підвищеним запасом міцності і відрізняються великим терміном служби. Здатні витримувати значні питомі навантаження і дозволяють застосовувати екологічно чисті і безпечні будматеріали.
Залежно від проектних особливостей споруд, що зводяться будівельна компанія може виконувати монтаж металоконструкцій за технологією збірних, збірно-монолітних й монолітних систем. За допомогою м/к можна створювати перекриття великих площ і різних форм, планувати внутрішній простір з мінімальною кількістю перегородок і стін і, головне, забезпечувати реальну економію коштів і трудових ресурсів.
Компанія Метінвест виробляє широку лінійку металопродукції, яку можна придбати для використання при зведенні металоконструкцій. З сортового прокату можна купити швелер, двутавр, металеві кутики, арматуру та інші види фасонного прокату. З трубної продукції можна купити трубу круглу або профільного перетину. А також широкий сортамент листової сталі
