При проектировании зданий и сооружений ключевым выбором является материал несущего каркаса. Два наиболее популярных варианта — железобетонные изделия (ЖБИ) и металлические конструкции. Каждый из этих материалов обладает своими преимуществами и ограничениями по прочности, весу, стоимости, скорости монтажа и условиям эксплуатации..
Материалы и производство
Железобетонные изделия изготавливают из цементного бетона, внутри которого заложен стальной армокаркас. Заводской контроль обеспечивает стабильное соотношение цемента, заполнителя и воды, а автоклавное или обычное твердение даёт однородную структуру. Металлические конструкции производят из горячекатаных или холодногнутых профилей (двутавры, швеллеры, уголки), труб, листового проката. Важная операция — антикоррозионная обработка (грунт-эмали, цинкование), защищающая сталь от ржавчины.
Прочностные характеристики
ЖБИ сочетают высокую прочность на сжатие (до M500 и выше) и умеренную прочность на растяжение благодаря армированию. Металл обладает линейно-упругими свойствами с очень высокой прочностью на растяжение и изгиб (сталь марки S235–S355 и выше). Благодаря этому металлические рамы выдерживают большие пролёты при меньших сечениях элементов, тогда как ЖБИ оптимальны в конструкциях, работающих на сжатие.
Вес и нагрузка на фундамент
Плотность железобетона — около 2500 кг/м³, стальной конструкции — 7850 кг/м³, но из-за высокой несущей способности металла сечение балок и колонн значительно меньше, поэтому итоговая масса каркаса из металла часто ниже или сопоставима с ЖБИ. Лёгкий металлический каркас снижает давление на фундамент и упрощает подготовку основания.
Долговечность и коррозионная стойкость
ЖБИ не подвержены коррозии арматуры при правильной толщине защитного слоя бетона. Они устойчивы к агрессивным средам и огню. Металл требует регулярного осмотра и восстановления антикоррозионного покрытия, особенно в уличных и агрессивных средах. При нарушении защитного слоя сталь быстро ржавеет, что может снизить несущую способность.
Монтаж и сроки строительства
ЖБИ поставляются готовыми элементами (колонны, балки, плиты) и монтируются подъёмными механизмами. Монтаж требует крепких опорных площадок, точной выверки и квалифицированных стропальщиков. Скорость сборки средняя — несколько дней на монтаж каркаса. Металлические конструкции монтируются быстрее: болтовые или сварные соединения позволяют собирать каркас за недели, что ускоряет возведение здания при жёстких сроках.
Стоимость и экономическая эффективность
Стоимость ЖБИ включает затраты на бетон, арматуру, транспорт и монтаж. Металл — стоимость проката, антикоррозионной обработки и высококвалифицированной сварки. При больших пролётах и этажности металл часто экономичнее: он требует меньшего объёма материала и быстрее монтируется, что снижает общую смету. В малоэтажном строительстве ЖБИ может быть выгоднее за счёт дешевизны бетонной смеси и отсутствия дорогостоящей антикоррозионной обработки.
Тепло- и звукоизоляция
Железобетон обладает высокой теплоёмкостью и акустической массой, что улучшает звукоизоляцию между этажами. Металл требует обязательного утепления и звукоизоляции (сэндвич-панели, вата), иначе появляются «мостики холода» и эхо-эффект.
Применение
ЖБИ традиционно используют в жилом и гражданском строительстве: многоэтажки, школы, больницы, паркинги. Металлический каркас востребован в промышленном строительстве: ангары, складские помещения, торговые центры, а также в высотных башнях, где важны малый вес и большие пролёты.
Выбор в зависимости от условий
• Если приоритет — скорость монтажа и большие пролёты без дополнительных опор, выбирают металл.
• Если нужна высокая огнестойкость, звуко- и теплоизоляция «в массиве», предпочтительнее ЖБИ.
• Для проектов с ограниченным бюджетом и небольшим числом этажей выгоднее железобетон.
• В агрессивных или влажных условиях без постоянного обслуживания лучше ЖБИ; металл потребует ухода.
При написании статьи частично задействована информация с сайта www.i-strela.ru — Сравнение ЖБИ и металлических конструкций
Дата публикации: 17 июня 2022 года