Профили

Классические профили сортового проката (швеллер, уголок, балка и т.д.) сохраняют свое устойчивое применение в сложных инженерных строительных конструкциях. Представителями этого типа сооружений являются стальные мосты, сложные крыши и перекрытия, другие длинно-пролетные конструкции. Преимуществом этих стальных конструкций является отлаженная методика расчетов прочности, большой опыт их сооружения. Типовым недостатком – необходимость защиты всей конструкции от коррозии, т.е. окраска, окраска и окраска.

Туристам про знаменитый американский мост «Золотые ворота» в Сан-Франциско, построенный в 1937 году, любят сообщать, что окраска его идет непрерывно: как только она дойдет до его конца (более 2,7 км) – пора ее начинать сначала. Гордость инженеров и конструкторов – главный пролет моста длиной в 1281м – требует и требует защиты от коррозии. Расходы на его эксплуатацию растут непрерывно, поэтому за последние 20 лет оплата за проезд по мосту поднята трижды. Последний раз это произошло в этом году (до $ 5 за проезд). Краска и работа маляров на высоте более 60 метров дорожают и дорожают…

Современные крупные сооружения из сортовых профилей требуют порой еще большей защиты – в них все чаще применяется сварка, образующая зоны, наиболее слабые в части устойчивости от коррозии. К малым конструкциям (крышам, козырькам, навесам и т.п.) это также относится в полной мере. Подтеки ржавчины в малом строительстве чаще всего на виду и полностью «уничтожают» внешний вид и декоративные свойства конструкции, как бы прочна она не была.

Следствие – общемировая тенденция изменения технологий строительства, быстро проникающая и в Россию. Фактически это два направления:

- применение современного высокопрочного железобетона;

- расширение применения гаммы новых металлических профилей.

Первое направление мы рассмотрим чуть позже. А для второго – отметим генеральную тенденцию. Она схожа с изменением всех конструкций в мировом машиностроении, а особенно в автомобильной промышленности. Конструкции авто с использованием рамы быстро уходят в прошлое. Штампованный самонесущий кузов из оцинкованного проката (или даже из алюминия) – основа современного автомобиля.

В строительстве самонесущих металлических конструкций пока мало. В России с 90-х годов получили только широкое распространение ангары, крыши и стены которых выполнены из оцинкованного профнастила (гофра) или арочных профилей. Количество таких сооружений насчитывает в стране многие тысячи, а скорость их монтажа и дешевизна находится вне конкуренции среди сооружений складского типа.

Однако большая часть металлических строительных конструкций продолжает оставаться традиционной – включает отдельный каркас и обшивку из листового материала. Однако и в этих конструкциях быстро проходят «революционные изменения». В малом строительстве все чаще сварной каркас из уголка, швеллера и т.п. заменяется конструкцией из оцинкованных тонкостенных профилей с креплением на саморезах и т.п.. Конструкция эта не дороже традиционной, но не требует окраски и сооружается быстрее в несколько раз. Итог – комплекс экономических и декоративных преимуществ. Пока конструкции на новых профилях являются небольшими (до нескольких метров) сооружениями, но сфера их применения быстро нарастает. В малом коммерческом строительстве в России они заметно вытесняют традиционный сортовой прокат. Необходимая прочность, особенно – устойчивость на изгиб (важная для тонкостенных конструкций) достигается применением весьма сложных в сечении специальных профилей. Поэтому у ведущих производителей и торговых фирм ныне их номенклатура, включая крепеж, исчисляется сотнями типоразмеров. Находят применение и более дешевые детали (без цинкования) и более дорогие (с полимерными и декоративными металлическими покрытиями).

Классификация и стандартизация этих изделий еще не вполне устоялась. Кратко перечислим (без общеизвестных профнастила, сайдинга, металлочерепицы) другие основные группы оцинкованных профилей и деталей по их применению, принятые в российской торговле:

- профили для «сухого» строительства (для гипсокартонных перегородок и подвесных потолков внутри помещения);

- армирующие и направляющие профили;

- перфорированные облегченные профили;

- детали крепежа для подвесных потолков, полок, стеновых профилей;

- профили стеновые (горизонтальные, вертикальные, угловые);

- декоративные потолочные и стеновые профили;

- каналы для кабелей и проводов;

- профили плинтусов и крепления полов;

- крепежные детали общего применения (саморезы, резьбовые и прочие);

- специальные изделия (для дорожных ограждений и т.п.).

Полный маркетинг этого рынка более чем обширен, поэтому может явиться темой серии отдельных публикаций. А пока остановимся на главной российской тенденции.

Производство сортового проката в России, заметно ориентированное на экспорт, в последнее десятилетие уверенно растет. Дешевый российский сорт находит применение в десятках стран всего мира. Особенно – в Азии, где после паузы 1999-2000 года вновь активизировалось строительство и вырос импорт.

Однако темпы роста российского производства листа с покрытиями (в первую очередь, оцинкованного) много выше. С 1995 по 2003 год в российском производстве проката соотношение покрытый лист/сорт выросло с 4 до 7%. А с учетом экспорта сортового проката это соотношение изменилось еще больше. Одна из главных причин этого – опережающий рост использования оцинкованного металла в строительстве.

Причем теперь – это применение оцинкованного листа, существенно переработанного на десятках и сотнях малых и средних российских производств.

Экономичность «штамповки» общеизвестна у нас настолько, что слово это стало нарицательным. Однако еще рентабельнее и ближе к непрерывному процессу метод холодной прокатки рулонного материала. В России он расширяет свое применение в производстве огромной гаммы профилей строительного назначения, вытесняя импортную продукцию. В качестве конструкционных элементов чаще всего применение находят длинномерные (3 м) профили, выполненные методом холодной прокатки тонкой стальной ленты толщиной 0,55-0,6мм (реже до 1 мм) на современном профилегибочном оборудовании.

Этот рынок, где потребителем выступает малое коммерческое строительство, развивается в России опережающими темпами и растет вширь, заметно вытесняя применение традиционного сортового проката.

Арматура

Строительство из железобетона по объемам превосходит в России другие виды строительства более чем на порядок. Этот сравнительно недорогой материал обладает отличными прочностными характеристиками, является формообразующим в строительном дизайне, берет на себя основные функции теплоизоляции, шумозащиты и многое другое.

Все современные его тенденции в мировом строительстве (увеличение этажности зданий, пролета перекрытий и т.д.) базируются, прежде всего, на свойствах второго компонента железобетона – его арматуры. Применение высокопрочной предварительно напряженной арматуры из более качественных марок стали позволяет или существенно улучшить прочностные свойства железобетона или заметно сократить применение металла. Особняком стоит свойство свариваемости арматуры, проводимой в строительстве ручным методом в весьма непростых условиях.

Во всем мире комплекс растущих требований к строительству создал массовое производство новых типов высокопрочной арматуры и других типов стального проката. По оценкам инжиниринговой компании Walter Moore & Associates (США), использование стальных конструкций в структурных элементах зданий сокращается ввиду массового применения высокопрочного армированного бетона.

Характерно, например, строительство небоскребов-близнецов Petronas Twin Towers в Куала-Лумпуре (Малайзия), которое закончилось в 1996 году и создало наиболее высокие здания в мире (452 метра). Армированный железобетон применялся для изготовления несущего центрального ствола здания, всех внешних колонн и большинства поперечных балок. Чисто стальные конструкции применены только в перекрытиях, тонких внутренних колоннах, в мосту пролетом 55 метров, соединяющем башни и наружной отделке (из нержавеющей стали).

Частично процесс создания высокопрочного железобетона с арматурой улучшенной свариваемости «задел» и Россию. «СТАЛЬ АРМАТУРНАЯ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИ УПРОЧНЕННАЯ ДЛЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ» по ГОСТ 10884-94 или по стандарту ассоциации «Черметстандарт» (СТО АС ЧМ7-93) сейчас выпускается почти десятком отечественных металлургических комбинатов.

Однако в массовом строительстве спрос на новые типы арматуры, к неудовольствию производителей, остается весьма ограниченным. Наиболее массовое применение пока находят классические типы арматуры, например, класса A3 (А400).

Чтобы ускорить внедрение перспективных строительных технологий для региона наиболее массовой застройки – Москвы, с 1 февраля 2000г. введены в действие утвержденные правительством Москвы Территориальные строительные нормы (ТСН 102-00) «Железобетонные конструкции с арматурой классов А500С и А400С». Разработчиком норм стал ГУП «НИИЖБ» Госстроя РФ (совместно с «Мосоргстройматериалы»). Этот довольно подробный документ описал область применения новых марок железобетона, требования к конструкциям и материалам, расчетам и материалам.

В части арматуры приведены сортамент, нормативные и расчетные характеристики коэффициенты условий работы арматуры периодического профиля А500С термомеханически упрочненной горячекатаной и армированной класса А500С и термически упрочненной и горячекатаной класса А400С. Включены рекомендации по изгибу и сварке арматуры (и закладных изделий).

Внимание к новым типам арматуры не случайно. Весь экономический эффект от ее применения реализуется только при правильном применении, включая сварку. А надежность железобетонных строительных конструкций при этом остается под особым контролем.

Причина тут в том, что на эти «грабли» строительство даже в столице наступало уже не раз. Знаменитый метромост в Лужниках, построенный в 1958 году, не отслужил расчетный срок эксплуатации как минимум вдвое. Коррозионное разрушение арматуры метромоста привело к необходимости его полной реконструкции. Цена строительной ошибки – более миллиарда рублей.

Большой резонанс в российских СМИ получило обрушение в 1997 году в Москве на Мичуринском проспекте части нового, практически полностью построенного 16-этажного жилого дома. Позже стало известно о угрожающей деформации аналогичного дома (постройки той же фирмы) на Рублевском шоссе. Аварии этих домов из новой серии, получившей название во всех официальных документах «широкий шаг» (длина пролета перекрытий от 6,6 м, при типовом сейчас – 3,6 м), естественно стали причиной особого расследования. Официальной причиной разрушений этих крупнопанельных домов названо проседание фундаментов (деформация грунтов), однако это заключение, похоже, для успокоения общественности.

Любопытно, что ППСК ТЭЦ-25 сама выступала и заказчиком, и подрядчиком, и проектировщиком обрушившегося дома. Специалисты одной из главных причин разрушения называют низкое качество строительных работ и в первую очередь – сварки. Причем схожих по причинам аварий по России в последние годы зарегистрированы десятки.

Надеемся, что внимание столичных и прочих властей к грамотному проектированию и строительству поможет внедрению в России новых строительных конструкций и материалов. Современная арматура среди них сохранит свои лидирующие позиции на долгие годы. Применение высококачественных железобетонов открывает новые возможности в строительстве и позволяют реализовать такие проекты, о которых еще недавно трудно было даже мечтать. Примеров в мировой практике более чем достаточно.

О небоскребах мы написали в начале статьи. Из других ярких примеров использования железобетона можно упомянуть 53-километровый тоннель под проливом Ла-Манш и вантовый мост в Нормандии (Франция) с центральным пролетом длиной в 853 метра!