Блог > Стальные конструкции – их достоинства и недостатки, стоимость использования

Стальные конструкции – их достоинства и недостатки, стоимость использования

Сегодня в большинстве отраслей промышленности применяются различные виды стальных конструкций. От тяжёлой техники до готовых блоков и прокатов – сталь используется повсеместно. Здания, мосты и оборудование изготавливаются с использованием стальных профилей. Эксперты строительной отрасли предпочитают сталь во многом из-за её очевидных преимуществ. Но, как и остальные материалы, сталь имеет ряд недостатков. Рассмотрим подробнее главные плюсы и минусы стальных конструкций.

Почему сталь считают технологией будущего

Ни один крупный строительный проект не обходится без стали. Современные мосты способны выдержать колоссальные нагрузки, стальные конструкции каркасов зданий позволяют возводить небоскрёбы. Сталь помогает поддерживать и расширять инфраструктуру, а также эффективно использовать источники чистой энергии: чтобы её добыча была выгодной, ветряные мельницы и солнечные панели должны обладать большим запасом прочности.

Помимо того, что сталь играет ключевую роль в строительстве и производстве товаров, она вполне может претендовать на роль экологически чистого материала благодаря возможности полностью переработать её. Большинство современных продуктов и материалов поддаются переработке, но только сталь не теряет своих свойств при вторичном использовании. Производство стали сегодня – это инвестиция, которая окупится многократно и избавит будущие поколения от необходимости расходовать драгоценные ресурсы.

Стоимость использования стальных конструкций в строительстве

Стоимость стальных элементов широко варьируется. Учитывая, что на выполнение крупных строительных проектов уходят месяцы и годы, ошибки при прогнозировании колебаний цен могут привести к потере бюджета и всего проекта. При оценке стоимости использования стали необходимо в первую очередь учитывать количество материала и место его приобретения.

Кроме того, есть и другие факторы, определяющие стоимость проекта с использованием стали: - Форма здания и сложность работ. Сложность конструкции тесно связана с формой и функционированием здания, а также с конкретными условиями на участке строительства. Форма влияет на регулярность структурной сетки, а также необходимость введения нестандартных секций и соединений для достижения структурной устойчивости. - Предназначение отдельных секторов здания и его высота. Каждый сектор здания может выполнять свою функцию, из-за чего тип и вес металлокаркаса, стоимость монтажа металлоконструкций, а также высота пролётов может меняться, влияя на стоимость. - Расположение и логистика. Важным фактором является не только географическое расположение участка, но и его особенности. Можно спроектировать два одинаковых здания, но условия логистики и разница в их расположении может существенно повлиять на стоимость каждого.

Преимущества использования конструкции из стали

От строительных проектов, полностью основанных на стали, до гибридных проектов с использованием дерева и металлокаркаса – благодаря своей универсальности, сталь предоставляет практически неограниченную свободу в строительстве. Вот лишь некоторые из преимуществ, которые делают стальные конструкции надёжной и выгодной инвестицией.

Облегчение фундамента

Экономия затрат в зданиях из стали начинается с фундамента, где нагрузки, вызванные стальной рамой, на 50% меньше, чем нагрузки бетона. Это позволяет сделать фундамент гораздо легче и, следовательно, значительно дешевле. Фундамент является основным компонентом общих затрат на строительство, поэтому меньшие нагрузки на фундамент оказывают значительное влияние на затраты.

Легкие стальные тонкостенные конструкции гораздо легче бетона и требуют менее обширного фундамента, что снижает воздействие здания на окружающую среду. Чем легче материалы и чем их меньше, тем легче их перемещать, сокращая время на транспортировку и затраты на топливо. При необходимости, стальные свайные фундаменты можно извлечь и переработать или использовать повторно в конце срока службы здания, не оставляя на месте никаких отходов.

Скорость строительства

Скорость выполнения проекта напрямую влияет на его стоимость. Работа на опережение графика зачастую приводит к нарушению нормативов. Сталь позволяет ускорить процесс возведения здания без ущерба его прочности. Стальные детали предварительно проектируются для конкретного здания на заводе-изготовителе и подготавливаются к монтажу, позволяя завершить крупномасштабные проекты за считанные недели.

Поскольку процесс изготовления каждой стальной конструкции строго контролируется, руководители проектов могут обратить свое внимание на другие вопросы, а готовые к сборке детали устраняют необходимость их измерения и обрезки на месте. Это также устраняет человеческий фактор, сокращая время, затрачиваемое на повторную сборку конструкции из-за халатности.

Возможность быстрой модификации

Универсальность стали не имеет себе равных, ей можно придать практически любую форму. Творческая свобода и возможность проектировать и строить безопасные и устойчивые здания делает сталь таким распространённым и привлекательным материалом на рынке. Универсальность материала упрощает монтаж металлоконструкций и позволят создавать постройки различного назначения, такие как крупные ангары, склады, сельскохозяйственные здания и крытые стадионы, без потерь для прочности.

Применение такой универсальности и гибкости можно найти и в строительстве частных домов. Например, несущую деревянную опору невозможно снести во время реконструкции или ремонта. Пропустив стальную балку через потолок, можно увеличить жилое пространство и убрать необходимость в структурной балке под линией потолка. Кроме того, сталь и металл используются для изготовления сайдингов и кровельных материалов, которые значительно превосходят по качеству деревянные аналоги.

Высокое качество строительства

Стальные конструкции предлагают неизменно высокие стандарты качества, точность изготовления деталей, а также гарантированную прочность и долговечность в самых неблагоприятных условиях. Сталь производится в соответствии с самыми строгими техническими условиями под неусыпным контролем, что практически исключает необходимость дорабатывать конструкции непосредственно во время строительства. Строгие процессы контроля качества позволяют проследить за каждым этапом цепочки поставок, от производства стали до изготовления и монтажа металлоконструкций на месте.

Чем выше качество материала, тем долговечнее конструкция, что особенно важно в местах с агрессивным климатом. Стальной каркас легко собрать и установить вне зависимости от погодных условий, а его преимущества останутся неизменными.

Безопасность эксплуатации

Безопасность – основной фактор в строительной отрасли. Производители металлоконструкций изготавливают компоненты вне участка строительства, минимизируя риск травм, что делает стальные конструкции одним из наиболее безопасных строительных материалов.

Ни один строительный материал нельзя назвать полностью огнеупорным, то есть любое здание уязвимо для разрушительного возгорания. Но сталь является огнестойкой, а это значит, что через металлокаркас здания огонь будет распространяться медленнее, чем, например, через дерево.

Кроме того, прочные стальные конструкции хорошо сопротивляются сильному ветру благодаря своей пластичности. Сталь способна поглощать больше энергии, чем ее менее прочные аналоги, что обеспечивает зданию безопасность в самых экстремальных условиях. Каждая конструкция имеет естественный износ, но менее прочный материал, такой как дерево, разрушается гораздо быстрее, чем сталь.

Недостатки использования металлоконструкций и металлокаркаса

Сталь входит в число самых прочных строительных материалов, однако запас её прочности не безграничен. Помимо этого, сталь имеет ещё несколько недостатков: воздействие погодных условий и высокая температура со временем ослабляют её. Сталь корродирует достаточно быстро, что делает её уязвимой для образования микроотверстий, которые снижают её структурную целостность. Вот три основных недостатка стальных конструкций в архитектуре.

Затраты на огнезащитную обработку

Стальные конструкционные элементы требуют дорогостоящей огнезащитной обработки. Хотя такие конструкции являются огнестойкими, их прочность снижается при высоких температурах из-за пожара или горения других материалов внутри здания, подвергая их деформации. Кроме того, стальные конструкции, являясь отличным проводником тепла, воспламеняют материалы, находящиеся в контакте с ними, и вызывают пожары, которые быстро распространяются на другие части здания.

Стальные конструкции могут потребовать дополнительной противопожарной защиты, а здания нуждаются в установке спринклерных систем, согласно требованиям строительных норм и правил конкретного региона. Огнеупорные материалы, такие как бетон и вспененные минеральные покрытия, не позволяют температуре стали достичь пределов воспламенения в случае пожара. Часто стальные конструкции заключаются в гипсокартон, кирпичную кладку и кожухи из глиняной плитки, которые защищают их от нагрева. Эти корпуса обычно дороги и требуют дополнительного обслуживания.

Ограничение модификации во время строительства

Одним из преимуществ использования деревянных конструктивных элементов является возможность подогнать их под нужные размеры на месте. Компоненты можно обрезать по размеру, укреплять соединение гвоздями и так далее. Технология монтажа металлоконструкций не всегда позволяет сделать подобное со стальными элементами.

Размеры конструкций должны быть точно рассчитаны заранее, так как изготовленная сталь доставляется на площадку в её окончательном виде, готовом для монтажа. Это значительно упрощает и ускоряет процесс строительства, но если компоненты были изготовлены неточно, проект может быть приостановлен, пока каркас не вернётся из мастерской после корректировки. Чтобы избежать подобной проблемы, необходим консультативный подход к точности и измерениям с самого начала.

Коррозия

Сталь подвержена коррозии в атмосферных условиях. Поэтому стальные конструкции должны быть надлежащим образом защищены путём применения соответствующего барьера между металлическим элементом и атмосферой. Подготовка поверхности обеспечивает защиту и продлевает срок службы стальной конструкции.

Некоторые распространенные методы подготовки поверхности стали включают сухую абразивоструйную очистку, водоструйную очистку, покрытия из каменноугольной смолы, покраску и замену стали коррозионно-стойкими сплавами, такими как титановые, никелевые, алюминиевые сплавы и нержавеющая сталь. Некоторые особенности монтажа металлоконструкций не позволяют легко и быстро защитить сталь от природного воздействия.

Экологический фактор использования металлоконструкций из стали

Сталь изготавливается из переработанных материалов и может быть использована вторично в конце срока службы, являясь экологически чистым продуктом. По данным американской компании Steel Recycling Institute:
- Ежегодно перерабатывается 80 миллионов тонн стали, что делает его самым перерабатываемым продуктом в мире.
- С 1990 года сталелитейная промышленность снизила энергоемкость на тонну произведенной стали на 28%, а выбросы CO2 на 35% на тонну отгруженной стали.
- Сокращение использования энергии и выбросов CO2 быстро достигают пределов, определенных законами физики.

В сочетании с другими типами конструкций, стальные здания весьма энергоэффективны. Высококачественная сварка и монтаж металлоконструкций из стали обеспечивают герметичность здания. Стальное покрытие на крыше с лёгкостью выдерживает солнечные панели, а холодные металлические кровельные материалы значительно снижают приток солнечного тепла, еще больше увеличивая экономию энергии.

Вывод

В целом, преимущества использования стали перевешивают потенциальные недостатки. Податливость материала при нагреве упрощает монтаж и изготовление металлоконструкций, а его долговечность и прочность позволяют сэкономить на эксплуатации.

Но эффективность преимуществ, как и ущерб от недостатков, напрямую зависит от двух факторов: качества материалов и уровня опыта застройщика. Вместе, оба фактора приносят выгоду от крепкого и хорошо спроектированного здания, которое простоит не один десяток лет.