Сравнительная оценка стали и железобетона

Выбор между строительной сталью и железобетоном для каркаса здания должен быть основан на тщательно продуманной оценке современной практики применения обоих этих материалов.

Железобетонный каркас

Современное железобетонное строительство характеризуется увеличенными пролетами и большими возможностями в расчете и проектировании, чем это имело место в конструкциях еще пять лет тому назад.

В настоящее время пролеты 8-8,5 м практически общеприняты для малых и средних нагрузок. Хотя некоторые из передовых конструкторов  и называют 9,6 м как экономически разумный предел для пролетов междуэтажных перекрытий, в специальных случаях между колоннами жби могут быть оправданы и гораздо большие расстояния. За последние годы широко применяют безбалочные перекрытия в качестве элементов рамного каркаса. Подобная система перекрытия, связанная с исключением капителей и подкапительных плит колонн, может быть применена во многих типах жилищно-гражданского строительства. Сравнительно малая толщина этих перекрытий, часто сочетаемых с легкими металлическими стеновыми конструкциями, ведет к новым решениям и более широкому применению железобетонных поперечных ребер в целях усиления строительного каркаса против воздействия горизонтальных усилий.

В настоящее время практикуется изготовление сборных панелей площадью порядка нескольких десятков квадратных метров, жестких рамных конструкций и тонких железобетонных оболочек для покрытий.

Предварительно напряженные конструкции, в течение ряда лет успешно и с экономической выгодой применяемые в Западной Европе, а затем в Южной Америке, внедряются ныне и в США, в частности, в качестве оптимального решения для автодорожных мостов. Их более широкое применение в зданиях представляет интересную задачу на ближайшее будущее.

Стальной каркас

Современное здание со стальным каркасом полностью отличается от здания, выполненного даже пять лет тому назад. Современный проектировщик не может больше рассчитывать на заполнение тяжелой кладкой стен многоэтажного здания, как на экономически приемлемое решение. В прошлом такого рода ненесущие стены выполнялись в сплошном или пустотелом кирпиче, камне, бетоне или бетонных блоках толщиной 20 или 25 см. Всем стальным колоннам как наружным, так и внутренним придавалась огнестойкость путем облицовки их кладкой или бетоном. Стальные элементы перекрытий каркаса защищались бетоном, реже — керамическими или гипсовыми плитками. В 12-14-этажных административных зданиях нагрузка от огнезащиты достигала 15% от общего веса стали во всем строительном каркасе. В настоящее время мы достигаем той же огнестойкости с помощью обладающих малым весом оболочек в виде огнезащитных штукатурных слоев вокруг колонн и непосредственно под конструктивными элементами перекрытий и покрытий.

Многие новые типы сборных перекрытий, в том числе с применением листовых стальных профилей, приобрели широкое признание. В них применяют снизу слой огнезащитной штукатурки и таким образом достигают огнестойкости на срок воздействия огня порядка 4 час.

В стеновых конструкциях применяются панели из металлических профильных плит в сочетании с изоляцией, вес которых на 250 кг меньше, чем оштукатуренных слоистых стен ИЗ 10-СЛІ сплошного и 20-см пустотелого кирпича. Металлические стеновые панели в настоящее время быстро вытесняют все виды кладки как в железобетонных, так и в стальных каркасных конструкциях. При проектировании и возведении стальных зданий большой высоты применение этих панелей не только значительно сокращает нагрузки на основания и фундаменты, снижая их стоимость, но (что гораздо важнее) снижает затраты на сталь, потребную для постройки в целом, так как все главные и второстепенные балки и колонны приобретают меньшие сечения. Быстрая установка металлических панелей дает вместе с тем большой выигрыш времени по сравнению с многодельным процессом возведения каменных стен.

Старое представление о том, что стальные строительные конструкции всегда нуждаются в огнезащитных покрытиях, также уступает место здравой оценке пожарной опасности, в результате чего ряд построек проектируется и выполняется с открытыми окончательно отделанными участками стальных каркасов. Незащищенные несгораемые конструкции получили широкое распространение в строительстве гаражных стоянок типа навесов (без стен) для легковых автомашин.

Дополнением к этим факторам, влияющим на экономию стали, является неуклонное совершенствование методов и технологии электродуговой сварки, которая представляет возможности для осуществления новых конструктивных форм и принципа неразрезности в проектировании стальных строительных каркасов.