Металлический ажур

Скрипченко Т. Металлический ажур // Капстроительтво. 2002 . №7. C. 27-28

В последние годы большое внимание в строительстве начали уделять стальным конструкциям, учитывая не только их рациональность при воздействии значительных внешних нагрузок, но и возможность успешно конкурировать с наиболее популярным ранее сборным железобетоном в зданиях и сооружениях малых форм



Разработка новой несущей конструкции с легкими металлоконструкциями была продиктована, в первую очередь, необходимостью строительства быстровозводимого жилья и объектов гражданского назначения, а также для реконструкции зданий с многоэтажной надстройкой массовых серий послевоенного периода. При этом необходимым условием было обеспечение современных потребительских качеств таких сооружений.

Здания для различных производств отличаются индивидуальными особенностями, присущими конкретной конструктивной форме. Здания универсального назначения, ориентация на которые существенно упрощает комплекс строительных работ, позволяют размещать в своем объеме легкозаменяемые технологические процессы и поэтому в современных условиях являются более предпочтительными.

Для таких зданий предусматривается применение легких ограждающих элементов стен и покрытия с эффективным утеплителем. Отработанная технология утепления ограждающих элементов в виде трехслойных панелей обеспечивает высокое качество выполнения всех заводских и монтажных работ, а также современный дизайн сооружения.

Зарубежный опыт свидетельствует, что в многоэтажных зданиях, особенно при количестве более 40 этажей, наиболее эффективными являются стальные каркасы, преимущества которых заключаются в более рациональных объемно-планировочных решениях помещений. Они достигаются благодаря большим расстояниям между колоннами, уменьшению массы основных конструкций по сравнению с железобетонным вариантом, сокращению сроков монтажа и более быстрому введению в эксплуатацию построенного объекта. При меньшем количестве этажей выбор осуществляется на основе сравнения технико-экономических показателей сооружения, которое может проводиться на стадии вариантного проектирования.

Результаты сравнения относительной стоимости стальных и железобетонных элементов каркасов приведены в таблице 1. При этом относительная стоимость элементов разных материалов принята приблизительно 1 (1 куб. м железобетона):6 (1 т стали). Сравнивая массу двух вариантов каркаса, можно констатировать, что масса стальных конструкций (11,1 тыс. т) на 25% меньше, чем масса железобетонных (14,95 тыс. т), что значительно уменьшает общие нагрузки на фундаменты.

Одним из показателей технико-экономической эффективности применяемых конструктивных решений является расход стали на 1 кв.м. перекрываемой площадки. Уже значительно реже используют традиционные методы, ориентированные для производств, особенности которых связаны с передачей значительных нагрузок на каркас здания, так как они ведут к перерасходу материалов.

В этом аспекте интересны приемы зарубежных проектировщиков, применяемые при возведении каркасов производственных зданий.

Прежде всего, в торцах не повторяются принятые решения для промежуточных поперечных рам, а разрабатывается иная торцевая система с использованием стоек фахверка для поддержания строительных элементов. Свободным для выбора конструктора остается шаг рам при его постоянстве для всего здания. Это позволяет использовать ограниченный сортамент прогонов и регулировать их пролеты в зависимости от действующих нагрузок. При необходимости система прогонов принимается по разрезной или неразрезной схеме, а также с постановкой дополнительных подкосов между ними и ригелями рам.

Правила размещения связей в каркасах приняты одинаковыми в нормах проектирования различных стран, но в зарубежных методах преимущество отдается крестообразным схемам связей, что обеспечивает работу их элементов на растяжении. Связевые элементы проектируются не из фасонного проката, как это принято в отечественной практике (в частности, из уголков), а из круглой стали, что резко уменьшает общий расход стали на здание.

ПРОИЗВОДСТВО МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ

Сегодня делаются серьезные шаги для налаживания отечественного производства так называемых легких металлических конструкций, в частности, каркасов зданий универсального назначения с комплектной поставкой, облегченных ограждающих элементов и тому подобное. Однако разработка и установка технологического оборудования для новых конструктивных форм велась в недостаточном объеме и незначительными темпами. Ведь долгое время производственные мощности заводов металлоконструкций Украины Лили ориентированы на производство материалоемких конструкций для предприятий тяжелой индустрии.

Исходя из этого, формировалась номенклатура продукции и технологическая оснастка заводов для их изготовления.

С другой стороны, современный потенциал отечественных заводов металлоконструкций позволяет ежегодно производить до 500 тыс. тонн металлоконструкций различного назначения. Десять заводов, входящих в ОАО "Укрстальконструкция", оснащены автоматизированными линиями для изготовления сварных конструкций и их отдельных элементов, гнутых профилей, трехслойных эффективных ограждающих панелей. На базе Житомирского ЗОКа, Каменец-Подольского и Краматорского ЗМК была создана практически новая подотрасль строительных металлоконструкций, ориентированная на производство продукции, способной конкурировать с мировыми аналогами.

Тем не менее, несмотря на наличие производственной базы и высококвалифицированные кадры, нельзя сказать, что производители металлоконструкций работают на полную мощность, значительно увеличивая объемы производства.

Недостающие украинскому рынку объемы металлоконструкций, покрывают иностранные компании, активно проникающие на рынок. Импорт строительной продукции сопровождается сертификатами соответствия, выданными органами сертификации УкрСЕРПО.

Продукция, ввозимая в Украину, по своим качественным и технико-экономическим показателям имеет преимущества по сравнению с производимой на отечественных заводах продукцией.

В отечественной строительной практике в настоящее время применяются низкоуглеродистые и низколегированные стали, в основном только в горячекатаном и нормализованном состояниях. Уровни прочности этих сталей не удовлетворяют требования современных металлоконструкций с позиции уровня свойств надежности и технологичности.

Развитие материалов для строительства и проведение исследований за последнее время было, главным образом, направлено на оптимизацию свойств сталей, особенно высокопрочных. Создание и применение новых стальных материалов повышенной и высокой прочности для надежных современных металлических конструкций является одним из необходимых условий интенсификации и возрождения строительного производства Украины и выхода на зарубежный рынок.

В стране уже появились необходимые предпосылки для производства новых металлических конструкций: получены новые высокопрочные материалы, и технологии их производства освоены отечественными металлургическими комбинатами. В частности, это заводы металлоконструкций им. Бабушкина (г. Днепропетровск), МЗМК (г. Мариуполь), ЗМК (г. Запорожье).

Полученные низкоуглеродистые, микро- и низколегированные стали разных уровней прочности (после различных режимов термического упрочнения с прокатного нагрева и ТМО) позволяют осуществить ряд принципиально новых конструктивных решений и создать менее металлоемкие, но более экономичные и надежные строительные металлические конструкции. Наличие металлопроката разных уровней прочности от 230 до 800 Н/мм2 значительно расширяет возможности конструкторов, производителей и потребителей при создании высокопрочных стальных строительных конструкций как ответственного, так и массового назначения. А также гарантирует надежность конструкций и обеспечивает экономию металлопроката в строительстве.

Металлопрокат в виде толстых листов из низкоуглеродистых, низко- и микролегированных сталей, (особенно из стали Б-Б1-Ас, полученной по усовершенствованным технологиям и контролируемой прокатки с последующим ускоренным охлаждением и высоким отпуском, с повышенным уровнем механических и технологических свойств) рекомендуется применять для изготовления надежных и долговечных строительных конструкций массового назначения.

Низкоуглеродистые, микро- и низколегированные стали, после регламентированной прокатки и термомеханического упрочнения в высокопрочном состоянии, могут широко применяться при изготовлении каркасов промышленных зданий, колонн, стропильных и подстропильных ферм, подкрановых конструкций, покрытий промышленных зданий, резервуаров и других объектов и обеспечивать экономию значительного количества (до 20-25%) металлопроката.

Снижение металлоемкости с одновременным повышением качества, надежности, долговечности и экономичности строительных металлических конструкций -ключевое звено дальнейшего развития строительного производства.

Невозможно спроектировать, а главное - создать совершенные металлические конструкции, не имея достаточного по типоразмерам сортамента фасонного проката и листов, не учитывая перспективных и прогрессивных видов конструкций, не только соответствующих требованиям времени, но и опережающих его с ориентацией на ближайшее будущее.

Таблица 1. Сравнение стоимости железобетонного и стального каркасов (в относительных единицах)

Каркас

Железобетонный

Стальной

Перекрытие

монолитная железобетонная плита

3680

2660

балки

-

Колонны

230

Всего

5980