Преимущества стальных конструкций в современном строительстве

Превосходные конструкционные характеристики: прочность, легкость и устойчивость

Высокий предел прочности при растяжении и оптимальное соотношение прочности к массе позволяют создавать более высокие, стройные и адаптируемые конструкции

Сталь выделяется при строительстве зданий благодаря своей исключительной прочности на растяжение и более высокому соотношению прочности к массе по сравнению с большинством других современных строительных материалов. Инженеры могут возводить более высокие и более тонкие конструкции, используя при этом значительно меньшее количество материала в целом. Например, стальные каркасы обычно весят примерно на 30 % меньше, чем аналогичные здания из бетона, но при этом сохраняют достаточную несущую способность. Способность стали деформироваться без разрушения также даёт архитекторам простор для творчества в проектировании: достаточно вспомнить эффектные консольные элементы или сложные формы фасадов, которые выглядят впечатляюще, но обрушились бы при использовании других материалов. Такая адаптивность особенно важна в густонаселённых городах или районах с плохими грунтовыми условиями, где попросту нет места для традиционных методов строительства либо грунт не способен выдержать массивные фундаменты.

Количественно подтверждённые преимущества по несущей способности по сравнению с бетоном и древесиной — подтверждено стандартами AISC, NIST и NCSEA

Рецензируемые эталонные данные Американского института стальных конструкций (AISC), Национального института стандартов и технологий (NIST) и Национального совета ассоциаций инженеров-строителей (NCSEA) подтверждают неизменное превосходство стали по несущей способности:

В высотных зданиях сталь обеспечивает на 20–35 % более высокую эффективность несения нагрузки по сравнению с бетоном; кроме того, она позволяет реализовывать пролёты без промежуточных опор на 25 % длиннее, чем древесина. Эти преимущества — подтверждённые сейсмическим моделированием, аэродинамическими испытаниями в аэродинамической трубе и данными реальной эксплуатации — напрямую обеспечивают снижение расхода материалов, повышение запасов прочности и расширение возможностей проектирования.

Ускорение сроков реализации проекта за счёт предварительного изготовления и сборки модульных стальных конструкций

Предварительное изготовление и модульная сборка принципиально сокращают сроки строительства из стали, одновременно повышая точность и предсказуемость процесса. Стандартизированные компоненты, изготавливаемые вне площадки в контролируемых условиях, минимизируют объём монтажных работ на стройплощадке, зависимость от погодных условий и задержки, связанные с координацией.

сокращение продолжительности строительных работ и зависимости от трудозатрат на площадке на 30–50 %

При изготовлении конструктивных элементов, таких как балки, колонны, соединения и ограждающие панели, на заводах вместо строительной площадки проекты строительства, как правило, сокращают сроки выполнения на 30–50 % по сравнению с традиционными методами, например заливкой бетона или работой с массивной древесиной. Заводской подход означает, что нам требуется меньше узкоспециализированных рабочих, которых в настоящее время трудно найти. Кроме того, плохая погода больше не приводит к полной остановке работ, поскольку основная часть процесса осуществляется в закрытом помещении. Также значительно снижается вероятность ошибок, поскольку рабочим больше не приходится весь день вручную измерять и резать материалы непосредственно на строительной площадке. При использовании заводских комплектующих размеры, как правило, соответствуют заданным параметрам с высокой точностью, что сокращает необходимость исправления ошибок на последующих этапах. Повышается и уровень безопасности: меньшее количество работников подвергается опасным условиям на высоте или вблизи оборудования. Все эти факторы в совокупности позволяют быстрее завершать строительство объектов и в конечном итоге снижают общую стоимость проекта от начала до завершения.

Оптимизированная координация между этапами проектирования, изготовления и монтажа в рабочих процессах с интеграцией BIM

Информационное моделирование зданий (BIM) объединяет все аспекты строительства в единой среде — от проектирования до изготовления компонентов и их монтажа на строительной площадке. При работе команд в рамках этой системы значительно снижается вероятность недопонимания между различными подразделениями. Проблемы, например, столкновение труб с балками или пересечение электрических кабелей с несущими конструкциями, выявляются на ранних стадиях, а не приводят к задержкам на поздних этапах. График работ становится более точным, а закупка материалов — существенно эффективнее, поскольку точно известно, какие материалы и когда требуются. Стальные строительные проекты с применением BIM, как правило, укладываются в жёсткие сроки, что особенно важно при расширении больниц, требующих ввода в эксплуатацию к определённой дате, или при дорожных работах в периоды высокой загрузки, когда задержки обходятся всем участникам в значительные финансовые потери.

Долговечность в долгосрочной перспективе и устойчивость стальной конструкции к рисковым воздействиям

Врожденная устойчивость к гниению, вредителям, влаге и коррозии — подтвержденная исследованиями срока службы более 50 лет

Поскольку сталь производится из неорганических материалов, она просто не подвержена гниению, не поедается насекомыми и не разрушается под действием биологических факторов. Это означает, что для предотвращения гниения древесных изделий нам не нужно применять вредные химические вещества. Добавьте современные защитные покрытия, такие как оцинкованное покрытие, напыленные металлические финишные покрытия или специальные огнестойкие системы, и сталь сможет противостоять коррозии во влажных условиях или вблизи морской воды в течение большей части срока эксплуатации. Испытания в реальных условиях показывают, что такие стальные конструкции сохраняют работоспособность значительно дольше полувека практически без какого-либо износа. Поверхность стали не является пористой, в отличие от других строительных материалов, поэтому плесень с трудом приживается на ней, а повреждения, вызванные водой, становятся редким явлением. Расходы на техническое обслуживание также остаются очень низкими — около трёх центов за каждый квадратный фут в год по сравнению с двенадцатью центами при ремонте бетонных конструкций в аналогичных условиях.

Доказанная сейсмостойкость (FEMA P-1020) и огнестойкость (ASTM E119) для объектов критически важного назначения

Благодаря гибкости стали она отличается высокой устойчивостью к землетрясениям, поскольку может поглощать примерно в три раза больше энергии движения земли, чем хрупкие бетонные конструкции. Кроме того, здания из стали могут использоваться после сейсмических событий, поэтому они соответствуют требованиям FEMA P-1020 для важных объектов. Сталь тоже не горит, и постоянно расширяется при нагревании, так что мы знаем, как она будет действовать в случае пожара. Испытания по ASTM E119 показывают, что стальные конструкции с надлежащей защитой могут выдержать пожар в течение трех часов. При температуре около 1200 градусов по Фаренгейту - то, что достигает большинство пожаров в закрытых помещениях - сталь сохраняет около 60% своей прочности в обычных условиях, тогда как железобетон падает до всего 20%. Из-за этой большой разницы в производительности стальные конструкции стоят дольше во время эвакуации и чрезвычайных ситуаций. Вот почему больницы нуждаются в ней, аварийные командные пункты полагаются на нее, центры обработки данных указывают на нее, и в основном любое учреждение, где жизнь людей зависит от сохранения здания, выбирает стальную конструкцию.

Лидерство в области устойчивого развития: возможность вторичной переработки, снижение скрытого углеродного следа и готовность к достижению нулевых чистых выбросов

Когда дело доходит до устойчивых строительных материалов, сталь выделяется своей круговой структурой, способностью сокращать выбросы углерода и простой работоспособностью. Сталь является первым переработанным материалом на планете. Что делает его таким особенным? Когда сталь используется снова и снова, она сохраняет всю свою первоначальную прочность, не теряя качества, и почти ничего не попадает на свалки в конце срока службы. С начала 90-х годов американские производители стали смогли сократить свой углеродный след более чем вдвое благодаря таким вещам, как электрические дуговые печи, лучшие методы переработки и большее использование возобновляемой энергии. Исследования постоянно показывают, что здания, построенные из стальной рамы, фактически выделяют на 30 - 40 процентов меньше газа во время эксплуатации, чем аналогичные здания, построенные из бетона или дерева. - Почему? - Почему? Потому что они нуждаются в более легком фундаменте, лучше изоляции и хорошо работают с современными внешними отделками. Поскольку страны по всему миру стремятся к достижению целей по снижению выбросов к середине века, сталь остается разумным выбором для строительных проектов, требующих материалов, которые можно легко разобрать, адаптировать для новых целей и продолжать снижать их воздействие на окружающую среду

Часто задаваемые вопросы

Почему сталь считается превосходящей по конструкционным характеристикам?

Сталь ценится за высокую прочность на растяжение и оптимальное соотношение прочности к массе, что позволяет архитекторам проектировать более высокие и стройные здания, используя меньше материала, но сохраняя долговечность и устойчивость.

Как сталь способствует ускорению сдачи проектов?

Сталь обеспечивает более быструю завершённость проектов благодаря предварительной сборке и модульной установке, сокращая сроки строительства на площадке и зависимость от рабочей силы.

В чём заключается экологическая устойчивость стали по сравнению с другими строительными материалами?

Сталь обладает высокой степенью вторичной переработки и способствовала значительному снижению «встроенного» углеродного следа. Её прочность сохраняется при многократной переработке, что делает её экологически выгодным материалом.