Методи зниження вартості сталевого каркасу

В статті “Економіка сталевого будівництва” розглядається дане питання з точки зору комплексної оцінки вартості проекту і як застосування сталевого каркасу дозволяє знизити вартість життєвого циклу будівлі (на противагу стандартній оцінці вартості лише конструкцій).

Мета даної статті розглянути методи зниження будівельних витрат та основні засоби підвищення ефективності проєкту для замовника. Останні можна поділити на 3 основні групи:

1. Архітектурно-планувальні

2. Конструктивні

3. Організаційно-технічні.

Архітектурно-планувальні засоби

У багатьох випадках матеріал конструкцій (сталь чи бетон) для максимально ефективного його використання потребує різних типів планування.Тому розглядаючи різні варіанти каркасу з точки зору застосування конструкцій раціонально розглянути різні варіанти горизонтального та вертикального компонування будівлі. Очікуваний ефект від правильно обраного рішення може забезпечити 10-30% економії.

Конструктивні  засоби

Прийняті конструкторські рішення на етапі розробки проєктної документації КМ (конструкції металеві) значною мірою визначають економічну ефективність усього об’єкту. Виконання неякісного проєкту дорівнює додатковим фінансовим і часовим витратам спрямованих на усунення недоліків або помилок вже на реальному об'єкті.  Неякісно виконаний проєкт може призводити до додаткових витрат, пов'язаних з перевитратою будівельних матеріалів через погану оптимізацію при розрахунку несучих конструкцій, використання «зайвих» запасів і застосування не оптимальних конструктивних рішень.

Оскільки металеві конструкції більш «чутливі» до помилок у проєктуванні ніж залізобетонні, якісна розробка КМ є наріжним каменем економічно привабливого сталевого каркасу. Тим більше, витрати на проєктування зазвичай займають  2-5% від загальної вартості об'єкта, тому економію на проєктуванні можна вважати недоцільною.

Для виконання ефективного проєкту можуть бути використані такі засоби:

• Уточнення конструктивної схеми. Уточнення навантажень, призначення елементів, місць передачі зусиль, опор і основ. (орієнтовно 5-20% економії).

• Багатоваріантне проектування.  Розгляд багатьох варіантів конструктивних схем призводить до додаткових витрат часу та, як наслідок,  дозволяє визначити раціональну схему з такими типами вузлів, кроком та типом елементів, яка забезпечує  максимальну економічну ефективність.

• Технології BIM-моделювання. BIM - це процес створення і обробки даних 3D моделі будівлі. Застосування BIM знижує проектні помилки, нестиковки з іншими розділами проекту, які тягнуть за собою додаткові витрати. BIM-модель дає точну специфікацію і відомість за рахунок автоматизації. 

• Сталі підвищеної міцності. Для конструкцій, для яких визначальним є граничні стани першої групи (за міцністю) доцільно застосовувати сталі підвищеної міцності. Наразі різниця у вартості листа класу міцності С245 у порівнянні з листом С355 складає близько 8% при тому, що різниця у розрахунковому опорі ~31%. Тому очікуваний економічний ефект його застосування складає близько 20%. Також додатковими перевагами можуть бути зменшення габаритів перерізу і площі нанесення вогнезахисту.

• Сталезалізобетонні конструкції.  До даних конструкцій відносяться комбіновані елементи, що складаються з бетону (або залізобетону) і сталевого перерізу об'єднаних між собою за допомогою спеціальних з'єднань (анкерів, упорів тощо). Включення бетону у роботу конструкції дозволяє зменшити перерізи сталевих елементів. Основні типи таких елементів - балки та колони.  Сталезалізобетонні балки доцільно використовувати при великих корисних навантажень на перекриття, адже бетонна частина перерізу включається у роботу вже на етапі експлуатації. При великих прольотах може знадобитися встановлення тимчасових  опор під балку на період набору бетоном міцності або виготовлення балок із будівельним підйомом. Сталезалізобетонні колони ефективні у багатоповерхових будівлях, адже забезпечують необхідні показники міцності при мінімальних габаритах колон, а витрати на вогнезахист значно знижуються або взагалі  можуть дорівнювати нулю  за рахунок оббетонування сталевих перерізів.

• Використання вітчизняного прокату та зварних перерізів. Закладання у проєкт позицій сортаменту які не виробляються вітчизняними виробниками і які відсутні на складах призводить до збільшення вартості і строків виконання проєкту. Адже необхідно або замовляти ці позиції за кордом або проводити перепроєктування. Часто обмеженість сортаменту можна компенсувати  за рахунок використання зварних перерізів, що дозволяють оптимально запроєктувати конструкцію. Для аналізу наявних позицій можете відвідати відповідну сторінку на сайті УЦСБ - сортамент металопрокату в наявності.

• Конструкції перемінного перерізу. Балки, рами, в основному промислові, виставкові, торгівельні, складські при прольотах понад 12 м. Економія 5-15% за рахунок зменшення металоємності.

• Перфоровані рішення. Можуть бути застосовані як стінки балок з регулярним кроком перфорацій так і як поодинокі прорізи. Дане рішення дозволяє знизити витрати сталі та забезпечити пропуск комунікацій крізь балку.

• Будівельний підйом. Для конструкцій із значними прольотами, для яких визначальним є граничні стани другої групи (тобто деформації)  доцільно розглянути застосування будівельного підйому. Також даний конструктивний засіб ефективно застосовувати разом із використанням сталей підвищеної міцності або для сталезалізобетонних балок.

• Легкі тонкостінні конструкції. Для конструкцій без значних вимог до вогнестійкості ( наприклад, прогонів покриття, фасадів, безкаркасних будівель ) застосування ЛСТК зазвичай виявляється найбільш економічним рішенням. 

• Диференційований вогнезахист. За рахунок застосування диференційованого підходу -  розрахунку критичних температур несучих конструкцій будівлі витрати на вогнезахист можуть бути значно  зменшені  (орієнтовно на 30%  при використанні вогнезахисних фарб). Також у разі застосування дизайнерсько-архітектурного рішення по декоративній обробці колон і елементів покриття (облицювання колон, підшивка стелі і т.д.) витрати на вогнезахист даних елементів можуть бути значно знижені.

• Інші засоби. Наприклад, малоелементні рішення, пониженні перекриття, раціональна уніфікація елементів, розрахунок за Єврокодами, гофровані стінки балок і колон тощо.

Організаційно-технічні засоби

Задля досягнення найкращих економічних показників об’єкту зі сталевим каркасом крім якісного проєкту необхідно забезпечити високий  рівень виготовлення та монтажу конструкцій. Одним з головних факторів є раціональне паралелення процесів, одночасного проєктування і виготовлення, а також одночасного виробництва і монтажу. Іншими організаційно-технічними засобами є розбиття на відправні марки, вибір раціональних шляхів і засобів транспортування конструкцій на майданчик, оптимізація виробничих процесів, організований авторський і технічний нагляд тощо. Також варто зазначити, що при наявності існуючих металоконструкцій можливе їх  вторинне використання.