Новости отрасли

18 Июля 2017

Металлургия и строительство: Нетрадиционные решения

STROY EXPERT - ТЕМА НЕДЕЛИ

reblog.jpgПродукция металлургической промышленности находит применение во многих отраслях отечественной экономики, не последнюю роль играет и в возведении зданий и сооружений, причем не только промышленного назначения, но и гражданских объектов. Нынешнюю «Тему недели» редакция STROY.EXPERT подготовила совместно с Ассоциацией развития стального строительства (АРСС). В названии фигурирует формулировка «нетрадиционные решения», поскольку порой проектировщикам и строителям приходится идти на самые нестандартные решения, расширяя сферу применения металлургической продукции.

Главное сырье

Производство материалов для строительства все чаще рассматривают в тандеме с металлургической промышленностью. Основным исходным сырьем для получения черных металлов, которые впоследствии используются для создания металлокаркасов и идут на возведение объектов строительства, являются железная руда, марганец, коксующиеся угли и руды легирующих металлов. Низколигированная сталь (самый высокотехнологичный сплав с содержанием легирующих элементов менее 3%) получила самое широкое применение в строительстве. Ключевая особенность – в ее состав входят недорогие легирующие элементы, которые отличаются низкой склонностью к разрушению и повышенной прочностью. Именно поэтому использовать низколегированные стали в строительстве крайне выгодно – это позволяет значительно сократить общую массу строительных конструкций и получить существенную экономию металла.

Применяется металлургическая продукция при возведении промышленных объектов, высотных зданий, жилых комплексов средней и низкой этажности, многофункциональных комплексов, инфраструктурных объектов (паркингов, спортивных сооружении), социальных объектов и в мостостроении.

Реновация нам поможет?

По мнению экспертов из АРСС нынешнему рынку стального строительства поможет программа реновации. Сейчас производство металлоконструкций для строительства зданий и сооружений в России занимает минимальную долю среди европейских стран – 3% против 60% (объем производства стальных компонентов в 2016 году составил не более 2,1 млн тонн, в то время как в Великобритании произвели 41 млн тонн, в Нидерландах – 66 млн тонн). Однако специалисты прогнозируют в ближайшее время ежегодный рост рынка хотя бы на 10-15%.

«Рост конкуренции на рынке столичной жилой недвижимости, повышение стоимости традиционных стройматериалов и снижение рентабельности девелоперского бизнеса стали катализаторами для поиска новых эффективных решений. Кроме того, в последние годы в России образовался избыток мощностей по производству стали, а также снизилась ее стоимость на мировом рынке. Поэтому некоторые девелоперы, видя перспективы технологии строительства на металлокаркасе, стали внедрять ее на российском рынке», - говорит Мария Литинецкая, управляющий партнер компании «Метриум Групп». По ее словам, возрождающаяся популярность «стального строительства» объясняется целым рядом преимуществ, которые оно имеет по сравнению с другими технологиями: снижение стоимости квадратного метра, сокращение сроков строительства, разнообразие планировочных решений, возможность строительства на проблемных участках, экологическая безопасность.

«Три кита» применения стальных конструкция в строительстве

1. Скорость. Высокие темпы строительства позволяют возводить «коробку» здания в сжатые сроки. Потенциальные жители смогут въехать в квартиру уже спустя 8 месяцев с момента начала строительства здания на металлокаркасе.

2. Конкурентная себестоимость. Технология возведения домов сводится к сухой всесезонной «сборке» заготовок заводского качества при использовании только кранов на автомобильном шасси. Также фиксируется экономия на спецтехнике и уменьшении требуемого количества специалистов высокой квалификации. Все это позволяет снизить себестоимость строительства одного квадратного метра площади.

3. Дополнительные возможности. Отсутствие несущих стен в зданиях на металлокаркасе позволяет реализовывать любую поэтажную квартирографию и увеличивать продаваемую площадь здания до 10%. По качественным характеристикам (теплоизоляции, звукоизоляции, огнестойкости) здания, реализованные на стальном каркасе, не уступают характеристикам зданий, построенных по классическим технологиям.

Однако, несмотря на преимущества этого вида продукции применительно к возведению зданий и сооружений, эксперты выделяют и ряд проблем, о которых мы поговорим ниже.

Новые решения: Алюминий и мосты

Говоря о применении металлургической продукции, нельзя не упомянуть о «крылатом металле» - алюминии, который в последнее время становится весьма востребованный в строительных отраслях. Здесь назрело немало проблем, на которых мы не будем останавливаться подробно. О перспективах и проблематике применения этого металла STROY.EXPERT рассказывал в одной из предыдущих «Тем недели». Хотелось бы затронуть один их аспектов применения алюминия в строительстве, о котором мало кто в России сегодня знает, - алюминиевом мостостроении.

По словам промышленного эксперта Леонида Хазанова, сейчас в России построено и строится немало металлических мостов, но практически все они - из стали, тогда как алюминиевых мостов всего три. Первый из них, Коломенский мост в Санкт-Петербурге, был сооружен еще в 1968-1969 годах (длина - около 38 м, ширина — 27,5 м). Второй мост был открыт в конце июня нынешнего года в деревне Афонино, расположенной практически рядом с Нижним Новгородом (длина - 38 м, ширина - 6,5 м). Там же в ночь с 13 на 14 июля был поставлен третий алюминиевый мост с аналогичными параметрами. Все три моста являются пешеходными.

«За границей алюминиевые мосты, как пешеходные, так и автомобильные, очень популярны, - говорит г-н Хазанов. Впервые алюминий был использован в конструкции Смилтфилдского моста в Питтсбурге (США) в далеком 1939 году: тогда ряд его стальных элементов был заменен на алюминиевые, после чего его масса существенно снизилась. Более того, по нему спокойно ездили автомобили и троллейбусы. Мост же целиком сделанный из алюминия был возведен в 1946 году в городе Массене (США), причем по нему было организовано движение железнодорожных составов для расположенного неподалеку алюминиевого завода. С тех пор алюминиевые мосты строятся и в Северной Америке, и в Европе, и в Азии». По мнению эксперта алюминиевые мосты имеют неоспоримые преимущества – их гораздо легче перевозить, монтаж и установка занимает гораздо меньше времени. В то же время стальные мосты тяжелее алюминиевых, их конструкции сложнее транспортировать, поэтому в районах Сибири и Дальнего Востока России есть реальный экономический смысл переходить на алюминиевые мосты.

Впрочем, пока в России алюминиевое мостостроение неразвито в силу сложившегося стереотипа о дешевизне стальных мостов. Мало кто задумывается, что через непродолжительное время после установки стальным конструкциям может потребоваться ремонт. А значит полная эксплуатационная стоимость алюминиевого моста (включающая в себя затраты на его сооружение и последующее использование, поддержание в нормальном состоянии) в действительности оказывается ниже стального. Для увеличения количества алюминиевых мостов необходима разработка отдельного свода правил. Как только он будет создан и принят, барьер на пути массового строительства мостов из крылатого металла будет снят.

С доводами о преимуществах алюминиевых конструкций не вполне согласен Дмитрий Харламов, генеральный директор ООО «ТРАНССТРОЙПРОЕКТ». Авторскую колонку эксперта, посвящённую перспективам применения металлоконструкций в мостостроении читайте в рубрике «Экспертные статьи».

Легкие, стальные, тонкостенные...

Легкие тонкостенные конструкции являются довольно популярным видом стальных конструкций в мире и у нас в стране. Их используют для несущих конструкций зданий различного назначения, а также для ограждающих конструкций (фасадов, перегородок).

Экономические показатели строительства из легких стальных тонкостенных конструкций в строительстве впечатляют. Однако пока ЛСТК не нашли столь массового применения по причине отсутствия типовых решений. Сегодня предпринимаются попытки сделать эту технологию максимально доступной, тем более, что опыт у российской строительной промышленности уже имеется. Для того, чтобы решить проблему применения ЛСТК нужно детально проанализировать и сравнить технико-экономические показатели строительства жилых домов одной категории - сооруженных с применением железобетонного каркаса, металлического, а также крупных стеновых конструкций. Также нужно всячески поддерживать деятельность организаций, стремящихся развивать стальное строительство в нашей стране.

На самом деле, до 2017 года главной проблемой применения ЛСТК оставалось фактическое отсутствие норм на проектирование такого вида конструкций. То есть законно их можно было применять только в тех случаях, если применение не ограничивалось законом (ИЖС, малоэтажное строительство, заборы и ограждения), либо при составлении специальных технических условий, которые для каждого объекта необходимо согласовывать в Минстрое РФ. Теперь, когда есть СП 260.1325800.2016 «Конструкции стальные тонкостенные из холодногнутых оцинкованных профилей и гофрированных листов. Правила проектирования», нормативный «вакуум» в этом вопросе снят.

О вечных проблемах

Развитию отрасли мешают стереотипы (кирпичные и монолитные дома привычнее), жесткие требования к пожарной безопасности материалов, а также отсутствие конкуренции на рынке и необходимость привлечения квалифицированной рабочий силы, что также удорожает продукцию. В алюминиевой промышленности - свои трудности. В частности, устаревшие ГОСТЫ и СНиПы, которые действуют уже более 20 лет. Строители могут применять этот металл только после разработки и утверждения специальных технических условий (СТУ) на этапе проектирования, объясняют эксперты.

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

image.jpg

КОММЕНТАРИЙ ЗАВЕДУЮЩЕГО СЕКТОРОМ ВЗИС ЦНИИСК ИМ. В.А. КУЧЕРЕНКО АО «НИЦ «СТРОИТЕЛЬСТВО» Дениса Конина

Для большепролетных покрытий стадионов и выставочных центров, промышленных предприятий со значительными крановыми нагрузками у стали вообще нет конкурентов.

Также стальные конструкции широко используются в мире для строительства многоэтажных и высотных зданий гражданского назначения. В США большинство высотных зданий Нью-Йорка, Чикаго и Лос-Анжелеса построено с применением стали. Китай в последние 20 лет существенно нарасти темпы строительства и крупные агломерации (Гонконг, Шанхай, Пекин, Гуаньчжоу) застраиваются в преобладающим применением стали для высотных и сверхвысотных зданий (более 300 м).

В России в период индустриализации первой половины XX века была построена масса предприятий легкой и тяжелой промышленности с применением стали. В современной России с применением стали сооружены два высотных здания в Москва-Сити (Башня на набережной высотой 250 м и Башня Евразия высотой 315 м). Строятся в настоящее время Лахта-центр в Санкт-Петербурге высотой 460 м и Башня Ахмад в Грозном высотой 430 м. За последние 5 лет построено или завершают строительство 12 стадионов в Волгограде, Екатеринбурге, Казани, Калининграде, Москве (2 шт), Нижнем Новгороде, Ростове-на-Дону, Самаре, Санкт-Петербурге, Саранске, Сочи. Список практически бесконечен.

Итак, начиная с 1960 годов в Европе, а в США вообще с конца 19-го века, интенсивно идет внедрение стальных конструкций для гражданских зданий (офисов, жилых, апартаментов). В США вообще сталь, как строительный материал для многоэтажных зданий, использовалась раньше бетона. Так что этой технологии не несколько десятилетий, а уже более 130 лет. И она гораздо старше известных нам сегодня «бетонных» технологий.

В России (а ранее в СССР) действительно имеет место ограниченное применение стали в гражданских зданиях. Мы это связываем в первую очередь с инерцией инженерного и строительного сообщества. Напомню, что в СССР существовала специальная инструкция в соответствии с которой четко устанавливалось из каких материалов и в каких регионов страны следует проектировать и строить здания. Так даже для некоторых типов промышленных зданий с небольшими крановыми нагрузками и пролетами до 24 м вообще было запрещено использовать сталь. Ее допускалось использовать только там, где без металлических конструкций не обойтись – тяжелые режимы работы кранов, большие пролеты, сейсмическая зона строительства 8 баллов и выше. Говорить о строительстве жилых и общественных зданий из стали вообще было невозможно. Единственным исключением в советское время были так называемые «сталинские высотки» в Москве (1950-1960 г.г.), Центр международной торговли («Хаммеровский» центр, 1979 г.) и несколько других зданий повышенной этажности. В массы эти технологии не пошли по вышеозначенным причинам.

Плюсы и минусы стальных конструкций известны практически любому инженеру, но для девелоперов и бизнеса, к сожалению, в учебниках металлоконструкций их нет. Опыт проектирования конструкций из стали, а также анализ зарубежного опыта использования показывает, что к неоспоримым преимуществам стальных конструкций относятся:

Малая занимаемая площадь на этаже вертикальных несущих конструкций. Позволяет увеличивать на 3-12% продаваемую площадь.

Высокое качество стальных конструкций гарантирует надежную работу, так как все элементы конструкций изготавливаются на заводе «под крышей». Возможный брак выявляется на этапах приемки конструкций на предприятии и не затягивает сроки исправление дефектов непосредственно на площадке.

Позволяет реализовывать гибкие планировочные решения с возможностью изменения от этажа к этажу, так как нет несущих стен и массивных опорных конструкций (пилонов и колонн). Кроме того, при перепрофилировании объекта его легко перестроить внутри (снести перегородки), а усилить стальные конструкции всегда значительно проще, чем бетонные.

Уменьшение количества рабочей силы на объекте примерно в 2 раза (не строим, а собираем).

Несущие конструкции зданий из стали примерно в 3 раза легче железобетонных, поэтому до 30% можно сэкономить на фундаменте.

Отвечает требованиям «зеленого» строительства, так как использует меньше транспорта, меньше отходов при строительстве, упрощается утилизация.

Всесезонность строительства за счет отсутствия «мокрых» процессов, а также возможность доставки конструкций в любые отдаленные районы страны. Также сталь актуальна для регионов Крайнего Севера, где строительный сезон длится 2-3 месяца в году.

К «минусам» я бы отнес в первую очередь необходимость огнезащитной обработки конструкций, а также необходимость наличия квалифицированной рабочей силы для монтажа конструкций.

На сегодняшний день нормативных ограничений по применению стальных конструкций практически не осталось. Это в первую очередь связано со своевременной актуализацией СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции», который с 2010 года гармонизирован с Еврокодом 3, а также с обновлением ГОСТ 27772-88* (теперь он датируется 2016 годом), который содержит современные требования к стальному прокату для строительства. Была модернизирована масса документов на сварку и болтовые соединения. За последние 2-3 года впервые разработаны и приняты в инженерный оборот своды правил для проектирования сталежелезобетонных (композитных) конструкций (СП 266.1325800.2016), тонкостенных конструкций (СП 260.1325800.2016), а также конструкций высотных зданий (СП 267.1325800.2016). Кроме того, разработан новый ГОСТ на широкополочные двутавры, который позволяет применять сталь повышенной и высокой прочности в прокатных элементах конструкции (ранее это можно было делать только путем составления конструкций из листа соответствующей прочности).

Наиболее интересным и полезным направлением развития нормативной базы было бы расширение сводов правил до полноценных руководств по проектированию конструкций, практических пособий с примерами расчетов и оформления узлов. К проблемам, пожалуй, можно отнести невозможность быстрой модернизации некоторых крупных металлургических предприятий для выпуска отдельных видов толстого проката с повышенными требованиями к прочности. При этом, все нормативные и рыночные предпосылки к такой модернизации есть.

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


В целом же, за последнее десятилетие, благодаря крупным инфраструктурным проектам (Универсиада в Казани, Олимпиада в Сочи, Саммит АТЭС во Владивостоке, ЧМ-2018) металлурги и заводы металлоконструкций получили существенный импульс к развитию. На многих заводах обновлен парк оборудования, освоены новые виды продукции и способов ее обработки. Для высотного строительства актуальны значительные толщины и высокая прочность соединяемых конструкций. Опыт показывает, что крупные отечественные предприятия в состоянии качественно обрабатывать металлопрокат и выпускать в срок металлические конструкции с заданными параметрами.