Методы снижения стоимости стального каркаса

В статье "Экономика стального строительства" рассматривается данный вопрос с точки зрения комплексной оценки стоимости проекта и как применение стального каркаса позволяет снизить стоимость жизненного цикла здания (в противовес стандартной оценке стоимости только конструкций).
Цель данной статьи рассмотреть методы снижения строительных затрат и основные средства повышения эффективности проекта для заказчика. Последние можно разделить на 3 основные группы:

1. Архитектурно-планировочные
2. Конструктивные
3. Организационно-технические

Архитектурно-планировочные средства 

Во многих случаях материал конструкций (сталь или бетон) для максимально эффективного его использования требует различных типов планировки. Поэтому рассматривая различные варианты каркаса с точки зрения применения конструкций рационально рассмотреть различные варианты горизонтальной и вертикальной компоновки здания. Ожидаемый эффект от правильно выбранного решения может обеспечить 10-30% экономии.

Конструктивные средства

Принятые конструкторские решения на этапе разработки проектно документации КМ (конструкции металлические) в значительной мере определяют экономическую эффективность всего объекта. Выполнение некачественного проекту равна дополнительным финансовым и временным затратам направленных на устранение недостатков или ошибок уже на реальном объекте. Некачественно выполненный проект может приводить к дополнительным затратам, связанным с перерасходом строительных материалов из-за плохой оптимизации при расчете несущих конструкций, использование «лишних» запасов и применение не оптимальных конструктивных решений.
Поскольку металлические конструкции более «чувствительны» к ошибкам в проектировании чем железобетонные, качественная разработка КМ является краеугольным камнем экономически привлекательного стального каркаса. Тем более, расходы на проектирование обычно занимают 2-5% от общей стоимости объекта, поэтому экономию на проектировании можно считать нецелесообразной.

Для выполнения эффективного проекта могут быть использованы следующие средства:

• Уточнение конструктивной схемы. Уточнение нагрузок, назначение элементов, мест передачи усилий, опор и оснований. (Ориентировочно 5-20% экономии).
• Многовариантное проектирование. Рассмотрение многих вариантов конструктивных схем приводит к дополнительным затратам времени и, как следствие, позволяет определить рациональную схему с такими типами узлов, шагом и типом элементов, которая обеспечивает максимальную экономическую эффективность.
• Технологии BIM-моделирования. BIM - это процесс создания и обработки данных 3D модели здания. Применение BIM снижает проектные ошибки, не стыковки с другими разделами проекта, которые влекут за собой дополнительные расходы. BIM-модель дает точную спецификацию и ведомость за счет автоматизации.
• Стали повышенной прочности. Для конструкций, для которых определяющим является предельные состояния первой группы (по прочности) целесообразно применять стали повышенной прочности. Сейчас разница в стоимости листа класса прочности С245 по сравнению с листом С355 составляет около 8% при том, что разница в расчетном сопротивлении ~ 31%. Поэтому ожидаемый экономический эффект его применения составляет около 20%. Также дополнительными преимуществами могут быть уменьшение габаритов сечения и площади нанесения огнезащиты.
• Сталежелезобетонные конструкции. К данным конструкциям относятся комбинированные элементы, состоящие из бетона (или железобетона) и стального сечения объединенных между собой с помощью специальных соединений (анкеров, упоров и т.п.). Включение бетона в работу конструкции позволяет уменьшить сечения стальных элементов. Основные типы таких элементов - балки и колонны. Сталежелезобетонные балки целесообразно использовать при больших полезных нагрузках на перекрытия, ведь бетонная часть сечения включается в работу уже на этапе эксплуатации. При больших пролетах может понадобиться установка временных опор под балку на период набора бетоном прочности или изготовления балок со строительным подъемом. Сталежелезобетонные колонны эффективные в многоэтажных зданиях ведь обеспечивают необходимые показатели прочности при минимальных габаритах колонн, а расходы на огнезащиту значительно снижаются или вообще могут равняться нулю за счет оббетоннирования стальных сечений.
• Использование отечественного проката и сварных сечений. Закладка в проект позиций сортамента, которые не производятся отечественными производителями и которые отсутствуют на складах приводит к увеличению стоимости и сроков выполнения проекта. Ведь необходимо либо заказывать эти позиции за границей или проводить перепроектирование. Часто ограниченность сортамента можно компенсировать за счет использования сварных сечений, позволяющие оптимально запроектировать конструкцию. Для анализа имеющихся позиций можете посетить соответствующую страницу на сайте УЦСС - сортамент металлопроката в наличии.
• Конструкции переменного сечения. Балки, рамы, в основном промышленные, выставочные, торговые, складские при пролетах более 12 м. Экономия 5-15% за счет уменьшения металлоемкости.
• Перфорированные решения. Могут быть применены как стенки балок с регулярным шагом перфорации, так и как отдельные проемы. Данное решение позволяет снизить расход стали и обеспечить пропуск коммуникаций через балку.
• Строительный подъем. Для конструкций со значительными пролетами, для которых определяющим является предельные состояния второй группы (то есть деформации) целесообразно рассмотреть применение строительного подъема. Также данное конструктивное средство эффективно применять вместе с использованием сталей повышенной прочности или для сталежелезобетонных балок.
• Легкие тонкостенные конструкции. Для конструкций без значительных требований к огнестойкости (например, прогонов покрытия, фасадов, бескаркасных зданий) применение ЛСТК обычно оказывается наиболее экономичным решением.
• Дифференцированная огнезащита. За счет применения дифференцированного подхода - расчета критических температур несущих конструкций здания расходы на огнезащиту могут быть значительно уменьшены (ориентировочно на 30% при использовании огнезащитных красок). Также в случае применения дизайнерско-архитектурного решения по декоративной отделке колонн и элементов покрытия (облицовка колонн, подшивка потолка и т.д.) расходы на огнезащиту данных элементов могут быть значительно снижены.
• Другие средства. Например, малоэлементные решения, понижении перекрытия, рациональная унификация элементов, расчет по Еврокоду, гофрированные стенки балок и колонн и тому подобное.

Организационно-технические средства
Для достижения лучших экономических показателей объекта со стальным каркасом кроме качественного проекту необходимо обеспечить высокий уровень изготовления и монтажа конструкций. Одним из главных факторов является рациональное запараллеливание процессов, одновременного проектирования и изготовления, а также одновременного производства и монтажа. Другими организационно-техническими средствами является разбиение на отправные марки, выбор рациональных путей и средств транспортировки конструкций на площадку, оптимизация производственных процессов, организованный авторский и технический надзор и тому подобное. Также стоит отметить, что при наличии существующих металлоконструкций возможно их вторичное использование.