Снижение стоимости металлоконструкций

Огромные масштабы современного строительства выдвигают на одно из первых мест вопросы эффективности затрат материальных и трудовых ресурсов, вопросы экономики строительства.

Экономика использования металла в строительстве -многоплановое явление, которое, выражаясь в конечном итоге в снижении стоимости строительства и экономии самого металла, не может быть сведено ни к тому, ни к другому. Речь идет не об абсолютном сокращении металла в строительстве, а о повышении эффективности капиталовложений на каждую тонну строительного металла в. деле. На Международном симпозиуме по металлическим конструкциям были выделены три направления реализации экономии металла в строительных конструкциях: установление областей рационального применения металлических конструкций, т.е. выявление тех сооружений, в которых металл наиболее эффективно проявляет свои специфические свойства; снижение расхода металла в строительных конструкциях путем уменьшения его затрат на восприятие силовых воздействий; повышение долговечности металлических конструкций.

В каждом конкретном случае должны быть последовательно рассмотрены экономическая и эксплуатационно-технологическая эффективность использования металла в сравнении с другими строительными материалами и экономическая эффективность самих металлоконструкций, т.е. оптимальность решения поставленной задачи в данном материале.

При определении области рационального применения металлоконструкций и изделий индустриальным конкурентом металла является сборный и реже монолитный железобетон, в отдельных случаях кирпич и другие строительные материалы. Основными критериями выбора конструкционного материала могут считаться обеспечение прочности и надежности конструкций и снижение их общего веса, экономия металла, снижение трудоемкости изготовления и монтажа, сокращение сроков и общее снижение стоимости строительства.

Проведенные в нашей стране комплексные исследования эффективности применения стали и алюминия позволили установить нормативные регламентации для типовых и наиболее массовых конструкций промышленных и гражданских зданий.

Эффективность применения стали и алюминия для нетиповых конструкций должна быть подтверждена соответствующим архитектурным, функциональным и технико-экономическим обоснованием. В этих случаях, особенно при использовании металла как отделочного и декоративного материала, должны приниматься в расчет и его эстетические характеристики, трудно поддающиеся в настоящее время количественной оценке. Поэтому выбор материала должен определяться общим архитектурным решением с учетом социальной значимости объекта, его роли в застройке, условий и характера восприятия человеком внешнего облика и интерьера здания.

Экономическая эффективность металлоконструкций определяется экономией металла и снижением стоимости конструкций. Уменьшение расхода металла, снижение общей массы конструкций могут быть достигнуты:

- выбором оптимальных конструкций, обеспечивающих концентрацию материала и совмещение в отдельных элементах нескольких функций;

- внедрением большепролетных пространственных конструкций, стержневых и тросовых систем с работой металла на растяжение;

- заменой, при возможности, прокатных профилей гнутыми тонкостенными, применением в элементах конструкций рациональных профилей, обладающих наибольшей жесткостью при наименьшей площади сечения, в том числе тонкостенных труб;

- широким применением термически упрочненных углеродистых, высокопрочных и низколегированных сталей;

- применением комплексных конструкций из сталей повышенной прочности в более напряженных элементах и из обычных углеродистых в менее напряженных; биметаллических, например из стали и алюминия; из железобетона в сжатых элементах конструкций и стали в растянутых; сталебетонных, деревометаллических, металлопластовых и др.;

- совершенствованием методов расчета конструкций, выбором оптимальных расчетных схем, отражающих действительную работу материалов в конструкции;

- применением различных методов воздействия на работу конструкций, таких как предварительное напряжение, и др.;

- целесообразным решением узлов конструкций, уменьшающим массу металла и упрощающим работы по соединению элементов.

Стоимость металлоконструкций складывается из пяти основных составляющих: стоимости проектирования, стоимости самого металла, стоимости перевозок металла с металлургического завода на завод - изготовитель конструкций и с завода-изготовителя на монтажную площадку, стоимости изготовления конструкций и стоимости монтажа.

Основная часть стоимости металлоконструкций (70% и более) приходится на сам материал - сталь и еще в большей степени на алюминий. Поэтому общим направлением снижения стоимости металлоконструкций была и остается экономия металла, и в этом плане снижение стоимости металлоконструкций отвечает и общегосударственной задаче экономии металлов. Однако снижение стоимости металла не всегда пропорционально уменьшению его массы, так как эффективные марки и профили металла менее массивны в конструкциях, но нередко значительно дороже.

Снижение стоимости металлоконструкций может быть достигнуто также в результате удешевления их производства и монтажа, сокращения транспортных расходов и стоимости проектных работ. Последнее может быть достигнуто за счет развития типового проектирования, унификации конструктивных и расчетных схем зданий и сооружений массового строительства, типизации и унификации элементов узлов и конструкций, оснащения проектных организаций оргтехникой и т. п. В то же время вопросы экономии металла и снижения стоимости конструкций решаются именно на стадии проектной разработки. Доля же самих проектных разработок в общей стоимости конструкций очень мала (до 2-3%). Поэтому следовало бы говорить скорее не об абсолютном снижении стоимости проектирования, а о всемерном повышении его эффективности, возможно даже при некотором увеличении стоимости.

Оптимизация проектных решений и конструкторских разработок опирается на принцип вариантного выбора и поиска новых форм конструкций, позволяющих максимально использовать специфические свойства металла. Такой поиск был и остается основным направлением технического прогресса, в конечном итоге определяющим и саму экономику строительства.

Спустя несколько лет после строительства здания Национальной библиотеки, в которой металлический каркас отделился от наружной стены, в Нуазеле-на-Марне (Франция) сооружается здание шоколадной фабрики Менье (1871-1872 гг.). Его автор Ж. Сонье создал металлический каркас, который полностью принимал на себя массу всего сооружения и не только слился со стенами, но и «растворил» их в себе, превратив в фахверковое ограждение.

Металлические конструкции становятся формообразующим фактором архитектуры, особенно в таких новых типах зданий, как вокзалы и большие универсальные магазины. Характерным примером последних может служить универсальный магазин «Бон-Марше» в Париже, построенный в 1876 г. по проекту архит. Л.Ш. Буало и инж. Г. Эйфеля. Здесь конструкции из железа, чугуна и частично стали позволили создать сложный функциональный комплекс, состоящий из отдельных ячеек-залов, соединенных системой легких мостиков-переходов.

Таким образом, уже в сооружениях из чугуна и железа определились характерные конструктивные, композиционные и эстетические достоинства металла как нового строительного материала. Однако подлинное утверждение металла в строительстве связано с развитием стальных конструкций. Открытие промышленных способов получения стали, сохранивших значение до наших дней: бессемеровского (1855 г.), мартеновского (1865 г.), томасовского (1878 г.)* и позднее электрометаллургического (1900 г.) - резко изменило характер металлургии и способствовало быстрому распространению в строительстве металлоконструкций. Промышленная сталь, обладая большей прочностью, полностью вытесняет из строительства низкокачественное железо и чугун, который к концу. XIX в. применяется главным образом лишь в декоративных формах, а кузнечный способ соединения элементов конструкций заменяется клепкой.

Важную роль в процессе освоения строительной стали сыграли успехи строительной механики и развитие методов расчета конструкций. Большой вклад в строительную механику первой половины XIX в. внесли Л. Навье (теории изгиба балок и расчета висячих мостов), Г. Мозлей (первая теория расчета арочных мостов), С. Пуас-сон, Б. Сен-Венан; работавшие' в Петербурге Г. Ламе и Б. Клапейрон; Д. Максвелл, Л. Кремон, К. Кульман и другие ученые занимались графическими и графоаналитическими методами расчета конструкций и сооружений. Метод расчета пространственных покрытий в форме куполов предложил И. Шведлер. Благодаря введению Э. Винклером и Г. Мюллером-Бреслау понятия «инфлюэнтных линий» были значительно упрощены расчеты конструкций на подвижную нагрузку.

Поиск по сайту: