Сравнение железобетона и металлокаркаса

Сравнение железобетона и металлокаркаса
В этой статье мы сравним 2-е технологии строительства промышленных зданий: металлокаркасного и железобетонного здания.
Прежде всего давайте определим что такое металлокаркасное и железобетонное здание.

Металлокаркасное здание
В металлокаркасном здании несущие элементы (колонны, связи, балки перекрытия и фермы)  выполнены из стали.
Колонны выполняют преимущественно из двутавра или составного сечения из уголков, швеллеров.
Перекрытия до 12 м выполняют из прокатных или сварных балок, более 12 м из ферм. Поверх балок и прогонов монтируют профлист или кровельную сэндвич-панель. В межэтажном перекрытии иногда используют профлист как несъёмную опалубку и делают монолитное перекрытие. Также можно поверх стальных балок монтировать ж.б. перекрытия для увеличения скорости монтажа.
Жесткость каркаса обеспечивается жесткой заделкой колонн в фундамент и/или применением связей и ригелей, либо жестким соединением колонны с фермой или балкой.
Ограждающие стены, как правило, выполняют из сэндвич-панелей.
Преимущества металлокаркасного здания
— Высокая скорость монтажа, которая обеспечивается изготовлением элементов здания на заводе, а на строительной площадке элементы только соединяются при помощи болтового или сварного соединения.
— Отсутствие мокрых процессов, что позволяет вести строительство зимой без устройства тепляков.
— Меньшая нагрузка на фундамент: несмотря на то, что плотность стали выше чем у бетона, у нее и прочность гораздо выше чем у бетона и, при прочих равных условиях, здание из металлокаркаса будет легче чем из железобетона. Посоревноваться с металлом в этом показатели может только дерево.
— Нет необходимости иметь завод под рукой — элементы можно изготовить за тысячу километров от строительной площадки. При строительстве монолитного здания требуется наличие завода не далеко от строительной площадки или устройство мобильного бетонно-растворного узла, что ограничивает его применение в районах Крайнего Севера или Дальнего Востока.
— Металлокаркасное здание легко модернизировать под новые требования при модернизации производства. Элементы легко демонтируются, усиление несущих элементов производится просто приваркой к существующему усиливающего элемента (полосы стали или профиля). При этом усиление конструкции может производится без демонтажа элементов. Иметь способ модернизировать промышленное здание без существенных вливаний финансовых средств очень важно для успешной деятельности предприятия. Установка нового оборудования может потребовать постройки нового здания, если старое не удовлетворяет условиям технологии. В этом случае рациональнее реконструировать здание чем сносить здание и строить новое.
— При демонтаже здания металл можно переплавить, что позволяет повторно использовать данный материал. Это, на мой взгляд, одно из самых важных преимуществ металлокаркасного здания для промышленности. Жизненный цикл пром.здания может быть совсем малым т.к. меняются технологии, из-за дорожания земли или по другим причинам рационально перенести производство в другое место, а старое здание не имеет смысла модернизировать. В этом случае использовать металл для переплавки гораздо эффективнее и экологичнее, чем выбрасывать железобетон на свалку.
— Возможность перенести здание в другое место. Здание можно не только демонтировать, но и смонтировать заново в другом месте. Выполнить это можно не во всех случаях, но иногда можно хотя бы частично. Например очень часть можно встретить бывшие в употреблении кровельные фермы с демонтированного здания.
— Есть множество типовых проектов складов, пром.зданий, административных зданий, что позволяет уменьшить срок проектирования, изготовления и строительства.
— Простота контроля за расходом материала. Иногда это очень важно т.к. не заметно своровать колонну или балку не получится в отличии от бетона, цемента.
— Для монтажа требуется меньше строительной техники, и в большинстве случаев можно ограничится краном.
— Возможность сделать большие пролеты здания. Хотя можно использовать стальные фермы и в железобетонном здании.
Недостатки металлокаркасного здания
— Одним из самых больших недостатков металлокаркасного здания является низкая пожаростойкость конструкций. Несмотря на то, что металл не горит, он очень сильно теряет свои несущие способности при пожаре. Существуют способы для увеличения пожаростойкости, но они приводят к удорожанию и увеличению срока строительства здания. Существуют специальные окрасочные материалы, которые могут увеличить пожаростойкость стальных конструкций до 30 минут. Для большей защиты применяют конструктивную пожарозащиту (обшивка металлоконструкций минеральной ватой, гипсоволокнистыми листами или обетонирование конструкций).
— Низкая коррозионная стойкость, однако при правильном проектировании и эксплуатации этой проблемы нет. Конструкции должны быть хорошо окрашены, регулярно осматриваться на предмет увлажнения, появления коррозии, герметичности конструкции. При правильной эксплуатации конструкции будут служить вечно.
— Более высокая стоимость по сравнению с железобетонными зданиями. Если по близости есть завод по производству бетона, то молонит будет дешевле (на Севере и Востоке нашей страны с этим можно поспорить т.к. там бетон раза в 3 дороже чем в других регионах России). Хотя если мы будем сравнивать не только показатели по общей стоимости, но и разнице во времени на постройку и упущенной прибыли предприятия от работы в это время, то металлокаркас, возможно, выиграет и монолита. Кроме того при строительстве зимой стоимость монтажа мололита возрастает т.к. необходимо прогревать бетон. В каждом конкретном случае нужно сравнивать варианты, но обычно кто что умеет, тот то и строит.
Железобетонное здание
В железобетонном здании несущие конструкции (стены, перекрытия) выполнены из армированного бетона.
Здание может быть монолитным или из сборных железобетонных конструкций (часть элементов изготавливается на заводе, а затем соединяются на площадке при помощи сварки выпущенной арматуры и замоноличивания участка).
Жесткость каркаса обеспечивается жесткой заделкой колонн в фундамент, жестким соединением колонны с перекрытием, использованием диафрагм (монолитных стен).
В промышленном строительстве не редко железобетонные и стальные конструкции используют вместе, например изготавливают колонны из железобетона, а жесткость каркаса обеспечивается наличием стальных связей. Перекрытие тоже может быть из стальных конструкций т.к. использование стальных ферм при больших пролетах более рационально чем использование монолита или плит перекрытия.
Для ограждающих конструкций также можно использовать сэндвич-панели, либо выполнить стены из блоков и утеплить снаружи.
Преимущества железобетонного здания
— Более низкая стоимость по сравнению с металлокаркасным (имеется ввиду там, где бетон имеет не завышенную стоимость). Этот вопрос уже поднимал выше, в каждом отдельном случае необходимо рассчитывать, но в большинстве случаев это утверждение верно.
— Высокая пожаростойкость конструкции. Бетон не сильно изменяет свои свойства от воздействия температуры и защищает арматуру.
— Высокая коррозионная стойкость, которая обеспечивается защитой арматуры бетоном.
— Высокая скорость монтажа при использовании готовых заводских изделий. По скорости монтажа может посоревноваться с металлокаркасным зданием если все изделия выполнены на заводе и на строительной площадке не требуется производить монолитных работ.
— Большой ассортимент готовых железобетонных изделий (плиты перекрытия, колонны, фундаментные блоки).
— Также как и у металлокаркасных зданий есть достаточно много типовых серий зданий.
Недостатки железобетонного здания
— Самым главным недостатком является наличие мокрых процессов при строительстве, что ограничивает, либо затрудняет монтаж конструкций в зимнее время, но это относится к монолитным конструкциям.
— Большие сроки строительства монолитного здания по сравнению с металлокаркасом. Это в основном связано с тем, что бетону нужно время для набора прочности (100% прочности бетон набирает за 28 дней).
— Усилить железобетонные конструкции при реконструкции более затратно и трудоемко чем в металлокаркасном здании.
— Можно еще добавить как недостаток сложность обследования здания т.к. чтобы узнать какая арматура находится в колонне или балке необходимо вскрывать её, но это только при отсутствии проектной документации на здание, что встречается нередко.
— Более ограниченные возможности при реконструкции по сравнению с металлокаркасом.
— Более высокие нагрузки на фундамент.
Вывод
Нельзя сказать что одна технология явно лучше другой, в каждой есть свои плюсы и минусы. Нет плохих материалов, есть не правильное их применение.
Кроме того очень часто в металлокаркасном здании испозуются ж.б. элементы и наоборот. Хорошим примером является использование ж.б. колонн и стальных ферм в промышленном здании, что позволяет сэкономить на колоннах, обеспечить пожаростойкость конструкции и при этом сделать большой и легкий пролет здания.
По стоимости эксплуатации здания практически не отличаются, единственное металлокаркасные здания требуют периодического осмотра на предмет появления коррозии и обновление огнезащитного покрытия (при ее наличии).
Также не корректно сравнивать металлокаркасное и железобетонное здание по теплоизолирующим способностям — в обоих случаях каркас закрывается современными утеплителями снаружи и не контактирует с внешней средой, не создает мостика холода (естественно при грамотном проектировании).
При выборе технологии строительства нужно ответить на несколько вопросов:
— Какие строительные материалы и другие ресурсы доступны на месте строительства?
— Какие сроки строительства?
— Какие противопожарные требования предъявляются к зданию?
— Какие технологические требования предъявляются к будущему зданию?
— Продумать способы доставки материалов на строительную площадку.
— Предусмотреть возможность расширения и модернизации производства.