Переваги використання сталевих конструкцій в будівництві

  1. Головна
  2. Статті
  3. Переваги використання сталевих конструкцій в будівництві
Переваги використання сталевих конструкцій в будівництві
Довговічні сталеві металоконструкції каркасів будівель і споруд - краще рішення для створення надійних і дешевих житлових будинків і функціональних споруд громадського призначення. Металоконструкції каркасів будівель можна створити швидко, в будь-який час року і з мінімальними капітальними витратами.
Переваги використання сталевих конструкцій в будівництві
Метінвест СМЦ
https://metinvest-smc.com/ua/articles/preimushchestva-ispolzovaniya-stalnykh-konstruktsiy-v-stroitelstve/
2022-05-03 14:03:13
Переваги використання сталевих конструкцій в будівництві
25 Грудня 2019

Згідно з офіційною міжнародною статистикою розвиток економіки кожної країни значною мірою визначається обсягами виробництва і споживанням 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.

Першим будинком у світі, який був побудований зі сталевого каркасу, вважається льонопереробний завод Ditherington Falx Mill. Підприємство було споруджено в англійському передмісті Шрусбері у 1797 році. Хоча будівля і була не вищою за сучасну п'ятиповерхівку, її прийнято називати «батьком хмарочосів», оскільки ця технологія використовувалася при подальшому зведенні висотних будівель.

Сталевий прокат використовується все ширше, а його сортамент, також, як фізико-механічні та хімічні властивості сплавів, постійно вдосконалюються. При цьому завдяки універсальності в обробці, міцності, ремонтопридатності, надійності сталей в експлуатації їх застосування вирішує численні проблеми житлового, комерційного та виробничого будівництва. Сплави з новими легувальними 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.

stalnoi_karkas_smc

Сталеві металоконструкції бездоганно відповідають духу сучасної архітектури. І з урахуванням того, що надалі у 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.

stalnoi_karkas_smc_stal

Зниження вартості нових будівель майже на третину миттєво призвело до будівельного буму, який сприяв інтенсивному розширенню міських кварталів. Отримавши робочу силу, міста почали 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 простішим, 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 ним 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.

stalnoi_karkas_smc

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 почали панувати практичність, лаконічність і функціональність.

Пластичність металу і його універсальність в обробці знімають будь-які обмеження і забезпечують широкий простір для проєктування житлових будинків, спортивних споруд і суспільно корисних будівель. Використовуючи металоконструкції і металокаркас, архітектори можуть:

  • відійти від загальноприйнятих норм;
  • втілювати в життя нетривіальні проєкти;
  • 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.

stalnoi_karkas_smc

Відповідно, їх легко прорахувати за допомогою BIM-моделювання та ще на стадії проєктування 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 сталі

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 проєкту закладають використання спеціальних марок, що характеризуються теплотривкістю або жаростійкістю.

stalnoi_karkas_smc

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 проєктувальників бездоганно виконаних розрахунків, а від виконавців - суворого дотримання регламенту проєкту 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 проєкту до 60% відводиться на матеріали і не менше 15% - на зарплату співробітників, це в значній мірі веде до здешевлення проєкту 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 проєктних 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.

Ми раді, що ви зацікавилися інформацією з нашого блогу. І даємо згоду на використання матеріалів для навчальних цілей або особистого користування. Проте попереджаємо, що копіювання інформації для публічного розповсюдження – це порушення авторського права та інших прав інтелектуальної власності згідно з Бернською конвенцією та Законом України про авторське право №3792-XII.