Сталь или алюминий?

Недавняя авария в московском «Трансваль-парке», с обрушением огромной прозрачной кровли и гибелью людей вызвала большой общественный резонанс. Сверхсовременное здание аквапарка просуществовало считанные годы и полностью обрушилось из-за точечной аварии (в зоне одной из опорных колонн). Присоединяемся к основному мнению экспертизы и считаем, что главная причина этой катастрофы – ошибка выбора именно данного проекта здания. А ведь в тендере по «Трансваль-парку» предлагались и другие, более надежные решения перекрытий – на базе каркаса из металлических профилей. Жаль, что под давлением основного исполнителя работ – турецкой строительной компании Kochak Insaat Ltd. было принято более дешевое решение...

О причинах сравнений

Мировая и российская практика сооружения аналогичных сооружений из сборного железобетона – минимальна. Завораживающие примеры современных железобетонных мостов с пролетами более полукилометра или башен (включая Останкинскую) из совсем другого класса сооружений.

Все это строительные сооружения из монолитного железобетона, где точечные ошибки проекта, монтажа, стыков или качества конструкционных материалов берет на себя прочность всей конструкции.

Сооружения типа светопрозрачных куполов, крыш, козырьков и тому подобные много надежнее делать с несущим металлическим каркасом из стальных или алюминиевых строительных профилей. Почему – вполне очевидно любому специалисту, знакомому с сопроматом.

Для подобных сооружений ключевой параметр качества конструкционного материала – минимальное соотношение его плотности к прочности. Лучше, прочности на изгиб, поскольку его не избежать при ветровых, снеговых и прочих схожих нагрузках. Приведем данные для конструкционных материалов строительства.

Казалось бы, эти оценки, особенно по коэффициенту плотность/прочность противоречат нашей повсеместной практике. Получивший “неуд” железобетон – массовый материал перекрытий в жилищном и промышленном строительстве.

Но напомним, что не по прочности, а прежде всего по комплексу других свойств. Среди них – высокая жесткость, теплоизоляция и шумопоглощение, а также – многое другое. А хороший проект с применением ЖБИ предусматривает основную нагрузку материала только на сжатие, при которой прочность бетонов весьма высока.

По прочности (и надежности) лучший материал для куполов, аналогичных злополучному «Трансвааль-парку» – легкие алюминиевые профили. Сильный конкурент алюминиевым – стальные металлоконструкции, применение которых к тому же вдвое-втрое выгоднее по цене.

Новомодные ПВХ и прочие пластиковые профили при равной массе не прочнее металлических изделий, но много дороже. Так что их удел весьма ограничен – это видимо оконные рамы, да установочные и отделочные панели. Причем лично авторы считают, что применение таких пластиков внутри зданий надо свести до минимума. Даже при среднем пожаре они за минуты убивают людей в помещении.

А теперь вернемся к лидерам – металлическим строительным профилям, разобрав далее их главные достоинства и недостатки.

Профили из оцинкованной стали

В статье «Эволюция металлов для строительства. Часть 1.» (опубликованной в журнале «Металлургический бюллетень» № 20 от 25 октября 2003 года) мы писали подробно о российском рынке профилей и профнастилов и его стремительном росте. Развитие этого производства было продиктовано растущим спросом на новые решения в строительстве, включающие:

- на малогабаритные и леговозводимые строения;

- на строения нестандартных и сложных архитектурных решений;

- на строительство и внутреннее обустройство зданий «западного» уровня качества.

В спектре этих сооружений широкое применение нашли новые метизы строительного назначения, среди которых широко представлен профнастил и гамма профилей из тонколистовой стали.

Официальная статистика Госкомстата РФ приведена на Рис.1. и частично объясняет динамику этого рынка. Для производства строительных деталей идет более половины российского производства оцинкованного листа. Кроме того, имеется импорт оцинковки (особенно – крепежа и установочных деталей). А официальная статистика производства гнутых стальных профилей недооценивает этот рынок, поскольку под государственную отчетность не попали многие малые фирмы (в т.ч. металлоторговые), наладившие у себя такое производство.

В мире за последние 20 лет рынок оцинкованной продукции вырос более чем в 2 раза, а более 45% мирового потребления оцинкованного листа приходится на долю строительного сектора. У нас этот путь пройден вдвое быстрее. Причем при слабом потреблении оцинковки российским автопромом, доля ее применения в строительстве России ныне оценивается в 60-70% составляя более 500 тыс. тонн в год.

Освоение производства оцинкованного листа на ММК и расширение других производств полностью ликвидировало его дефицит в стране. В результате, в отличие от других видов проката цены оцинковки в России в последнее время почти стабильны и заметно ниже мировых цен!

Новые виды профилей (тонкостенных и оцинкованных), конкурируют с традиционным сортовым прокатом. Они легко позволяют вести раскрой и монтаж конструкций на стройплощадке, не требуют сварки, используя экономичные новые виды крепежа (саморезы и т.п.).

Пока приоритет легких профилей очевиден в малых сооружениях и внутреннем обустройстве зданий. Крупные длиннопролетные конструкции, например мосты, строятся чаще по традиционной технологии (из балок и прочего сорта). Однако требование долговременной коррозионной стойкости постепенно расширяет сферу применения метизов из оцинкованного листового проката. Типовой российский пример – быстрое наращивание производства деталей ограждений повышенной коррозионной стойкости для дорожного строительства.

В целом в России нане запущено более 10 участков горячего цинкования крупногабаритных металлоконструкций различного, в т.ч. строительного назначения.

Среди них ООО "Агрисовгаз", ОАО "Энергомашкорпорация", ОАО "Выборгский судостроительный завод, ОАО "ПО КМЗ "Радуга" и другие.

В зданиях повышенной влажности (бассейне, аквапарке и т.п.) применение оцинкованных металлоконструкций более чем обосновано. Однако надежнее – иное.

Алюминиевые профили

Прочность и легкость сооружений из алюминия (за приемлемую цену) вне конкурениции. А если учесть огромную продолжительность безремонтного срока службы, то заметными становятся и его экономические преимущества. По крайней мере в создании карсав и несущих конструкций прозрачных кровель.

В результате в мировой практике из ежегодного потребление алюминия в 22 млн. т. более 20% (около 4,5 млн. т) используется именно в строительстве, главным образом, в виде профилей и листов. Динамика эта позитивна многие годы и в развитых странах применение строительных деталей из алюминия много выше среднемирового уровня.

В странах ЕС в строительной индустрии расходуется более 35% алюминия (до 2,3 млн. т из его общего потребления 6,1 млн. т). Особо быстро растет количество алюминиевых полуфабрикатов. В Западной Европе за десятилетие их применение выросло на 90%.

В США в 2002 г. из 1,772 млн. т прессованных (экструдированных) профилей строительство поглотило 0,87 млн. т, т.е приближается к 50% потребления. А объем производства этих изделий на предприятиях ОЦМ с 1995 по 2002 гг. вырос наполовину.

Сегодня в мире строительные материалы на основе алюминия широко применяют для изготовления ограждающих, несущих и несуще-ограждающих конструкций. Сюда, в первую очередь, относятся оконные рамы, двери, фасады и другие светопроводящие конструкции, солнцезащитные устройства, готовые строительные элементы, в том числе для зимних садов, оранжерей, теплиц и бассейнов (сообружений повышенной влажности). Несущие конструкции из алюминия – глухие стеновые панели, фермы, кровли и т. п. Они находят применение в перекрытиях больших пролетов торговых центров и стадионов, в мостах, и даже в строительных лесах. Экономически это выгодно!

В таблице, приведенной ниже, представлены относительные объемы применения в строительстве США алюминиевых листов и профилей.

Широкое применение конструкций из алюминия в мировой строительной практике обусловлено его следующими достоинствами:

- высокая прочность и легкость конструкций из алюминиевых сплавов (см. выше), морозостойкость, обеспечиваяющая гамму новых эффективных архитектурных и конструкторских решений;

- высокая технологичность при обработке и нанесении покрытий, открывающая возможность реализации разнообразных технических и декоративно-эстетических решений;

- высокая коррозионная стойкость алюминиевых сплавов, применяемых в строительстве. (чаще низколегированного силумина и дюралюминия с легированием до 1,5% магния, марганца и кремния), что обусловливает их надежную работу, в том числе в морских и тропических условиях, при сроке эксплуатации более 50 лет;

В результате в мире производство алюминиевых строительных профилей и листов с покрытиями образовало отдельную и заметную подотрасль, классифицируемую то в составе алюминиевой промышленности, то – в составе промышленности стройматериалов.

СССР, имевший к 90м годам производство ограниченной гаммы алюминиевых профилей для оконных переплетов и теплиц, основную часть алюминия считал стратегическим металлом, поэтому применение его в гражданском строительстве явно ограничивал.

Вакуум растущего спроса у нас естественно начали заполнять широкие гаммы импортных изделий и решений «под ключ». Отметим, например, агрессивную маркетинговую политику немецких фирм (Schuco, Hueсk, Hartmann, Wicona, Broekelmann), бельгийских (Reynaers, RS), итальянских ( Metra, All. Co, Tekhno), греческих (Alumil, Balkan, Etem), польских (Yawal, Spektral, Metalplast), турецких (Asas, Saray, Fenis), Южнокорейских (Tatu, Consta) и ряда других.

Отрадно, что не сдает позиции на этом быстрорастущем рынке и ряд российских производителей. Среди «старых» предприятий отметим Ступинскую металлургическую компанию. Ориентированная ранее исключительно на авиапром, она, вышла из финансового (но не организационного) кризиса во многом именно освоением выпуска продукции гражданского назначения. Среди нее – гамма недорогого листового проката, профилей и труб из алюминиевых сплавов.

Однако среди десятка российских производителей особо хотелось бы отметить развитие производства ООО «Агрисовгаз», созданное в 1990 году «Газпромом». Мы уже упомянули о значительных возможностях предприятия в части производства современных стальных металлоконструкций.

Более заметен, на нашем рынке входящий в состав ООО «Агрисовгаз», Завод алюминиевых конструкций. Он обладает широкими возможностями в области производства алюминиевых профилей и легких металлоконструкций из алюминиевых сплавов. За короткое время освоено более 3000 наименований алюминиевых профилей из сплавов 6060, 6063, в том числе специальные профили по чертежам заказчика, стандартные профили (труба, уголок, швеллер, профильная труба).

ООО «Агрисовгаз» освоено изготовление светопрозрачных архитектурно-строительных конструкций различных форм: кровельных покрытий и фасадов зданий, зимних садов, торгово-выставочных павильонов, витражей, а также окон и дверей основано на сертифицированной системе алюминиевых профилей AGS. Освоено производство конструкций промышленных, фермерских и индивидуальных теплиц. Покраска алюминиевых профилей осуществляется в электростатическом поле по шкале цветов RAL. Основная продукция предприятия:

* алюминиевые прессованные профили (более 3 000 видов) из сплавов АD-31 по ГОСТ 8617-81 и ГОСТ 22233-93 и сплавов 6060, 6063 по ASTM (США) по DIN 17615, DIN 1746, DIN 1747, DIN 1748;

* архитектурные конструкции из алюминиевых профилей системы AGS по ТУ 5270-100-00244676-98;

* алюминиевая крупнощитовая опалубка из алюминиевых сплавов по ТУ 5225-003-00244676-99.

* конструкции промышленных, фермерских и индивидуальных теплиц.

Сейчас, по разным оценкам ООО «Агрисовгаз» котролирует от 25 до 35% российского рынка алиминиевых профилей строительного назначения.

ООО "Агрисовгаз" реализует строительные проекты, используя свой алюминиевый и стальной профиль, выполняет весь комплекс предпроектных и инжиниринговых работ по объектам различного назначения.

Среди особо примечательных проектов, созданных с участим фирмы наибольшую известность получили объекты новой Олимпийской деревни, светопрозрачное перекрытие стадиона Лужники и атриума московского Старого Гостиного Двора (светопрозрачное перекрытие размером 86х189 метров).

Одним из крупнейших проектов последних лет является поставка основной части конструкций для возведения светопрозрачного покрытия площадью 21000 кв.м. – “козырька” московского стадиона «Локомотив» (2002 год).

ООО "Агрисовгаз" приступил к работе над проектированием светопроницаемых козырьков стадиона "Локомотив" в конце 2000 г. по приглашению МНИИП – "Моспроект-4" Рабочая документация по проекту разработана коллективами ООО "Агрисовгаз" и отделом строительных конструкций института. Козырек обеспечивает светопропускание солнечного света в пределах 75% и готов нести заданные (ЦНИИСК им. Кучеренко) снеговые и ветровые нагрузки.

В конструкции использована целая гамма стальных, алюминиевых и резиновых профилей, а также поликарбонатных светопропускающих панелей .

Соооружение это не только современно и надежно. Она красиво!