Зниження вартості будівництва шляхом застосування сталей підвищеної міцності

Використання в проектуванні сталевих та сталезалізобетонних каркасів високоміцних сталей - одна з ключових можливостей досягнення більшої економічної ефективності конструкцій. Це дозволяє досягти додаткової економії матеріалів, зменшення перерізів несучих конструкцій та підвищує загальну економічну привабливість проекту.

З чого складається економічний ефект використання високоміцних сталей?

Наразі найбільш розповсюдженими в будівельній галузі є сталі класу міцності С245 для об’єктів класу СС3 - С255. Сталі ж більш високих  класів називаються сталями підвищеної міцності або високоміцними. Різниця у вартості листа класу міцності С245, у порівнянні з листом С355, складає близько 8% при тому, що різниця у розрахунковому опорі близько 30%. Тому очікуваний економічний ефект застосування листа марки С355 складає 15-20% для конструкцій, у яких визначальний критерій - міцність. Додатковою перевагою, як правило, може бути зменшення габаритів конструкцій і, як наслідок, – вартості вогнезахисту. 

Найбільш доцільно сталі підвищеної міцності використовувати для наступних конструкцій:

1. Колони багатоповерхових будівель

  

Як приклад, розраховано ефективність використання високоміцних сталей для колон багатоповерхової офісної будівлі з висотою колони 4 м. Використання сталі S355 (аналог С355) зменшує вагу колони на 30%, а S460 (аналог С460) - на 50%.

2. Рамні каркаси

   

Наприклад, для трипролітної рами з такими показниками:

L = 9 м.

H = 6 м.

Q = 7,2 т/м

Отримуємо наступні перерізи (за умови однакової висоти):

Сталь С255                                                           Сталь С355                                                      

Відповідно, економія у вазі конструкцій складе 22%

3. Пояси ферм

Наприклад, для ферми типу «молодєчно» прольотом 24 м та верхнім поясом з прямокутної труби 180х140х5 зі сталі С355 аналогом за міцністю буде труба 180х140х7 зі сталі С245, що на 26% важча. Загалом же це збільшить вагу ферми на 11%.

4. Сталезалізобетонні конструкції

Основою сталезалізобетонних конструкцій є композитна робота сталі та бетону. Детально про  даний вид конструкцій та їх розрахунок описано в публікації УЦСС Проектування сталезалізобетонних конструкцій відповідно до Еврокоду, де приклад порівняння колон показує ефективність використання сталі класу С355 для  даного типу конструкції.

Стандартне рішення, сталь С255

Пояса колони – 450х25 мм. Стінка колони – 400х12мм

Габарити колони – 450х450 мм. Вага стального профіля – 214,3 кг/м.п.

Вогнестійкість незахищеної конструкції – R15

Інструменти оптимізації

Сталь підвищеної міцності С355. Сталезалізобетонні колони з частково обетонованим перерізом

Пояса колони – 300х18 мм. Стінка колони – 276х12мм

Габарити колони – 300х300 мм. Вага стального профіля – 125,1 кг/м.п. Вогнестійкість незахищеної конструкції – R30

Зменшення периметру і вартості нанесення вогнезахисту - 60%

Результати порівняння:

Зменшення габаритів колони – 33%

Зменшення металоємності колони – 42%

Збільшення границі вогнестійкості конструкції – 100%

Важливо: конкретні цифри зниження вартості стосуються марок конструкцій за умови використання сталей підвищеної міцності, а не каркасу в цілому. 

Варто зазначити, що використання високоміцних сталей не завжди є ефективним. Насамперед не доцільно використовувати їх для конструкцій, де критичним фактором є деформації. Наприклад, зменшення габариту балок збільшує їх прогини та, в певних випадках, вони можуть перевищити допустимі державними будівельними нормами значення.

Додатковим негативним фактором, що стримує активне використання високоміцних сталей, є обмеженість їх виробництва. Однак наразі ситуація на ринку України дозволяє ефективно застосовувати зварні конструкції зі сталі класу С355. Сталі більших класів також можливо використовувати в проектах, однак вони часто відсутні на складах металотрейдерів і їх необхідно виготовляти на замовлення, а це необхідно враховувати при плануванні графіку будівництва проекту. 

Асоціація УЦСБ підготувала спеціальний сервіс для інженерів-проектувальників та технічних команд Замовників будівництва, що дозволяє отримати актуальний перелік стандартних сортаментів металопрокату, постійно присутній на складах металотрейдерів в Україні, а також отримати консультацію щодо термінів і обмежень в поставках замовних сортаментів.

Використання сталей підвищеної міцності - одна з вимог, що внесена до Технічного завдання на проектування металоконструкцій. В рамках сервісів Інженерного центру УЦСБ Асоціація надає консультації Замовникам будівництва на всіх етапах життєвого циклу проєкту та допомагає готувати технічні завдання на проектування, виготовлення, монтаж несучих та огороджувальних металоконструкцій.