Медленный старт стального строительства
В строительстве жилья с применением стальных конструкций сегодня заинтересованы и Минстрой, и поставщики металла. Дело за нормативами и преференциями, которые смогут побудить застройщиков масштабировать технологии стального строительства.
Быстро, надежно, экономично
В мае 2023 года Минстрой России представил обновленную Дорожную карту по совершенствованию технического регулирования в строительстве объектов с применением стальных конструкций на 2023-2026 годы. В документе указано, что к концу года должна быть подготовлена нормативная база для развития стального строительства: разработаны правила по проектированию жилья на стальном каркасе, оптимизированы требования к огнестойкости несущих конструкции и др.
Для производителей металлоконструкций мероприятия в рамках дорожной карты могут открыть новые возможности по поставкам металла на строительство жилья, а для строителей и других потребителей — простимулировать внутренний спрос на сталь в условиях сокращения ее экспорта.
«Надеюсь, что уже в ближайшие 5 лет мы преодолеем рубеж в 30% жилья на металлокаркасе с сегодняшних 7–10 %, — уверяет председатель совета директоров ГК «Ферро-Строй», управляющий партнер EVRAZ STEEL BUILDING Григорий Ваулин. — Это очень перспективная технология, позволяющая быстро и качественно строить везде: и на вечной мерзлоте, и в сейсмоопасных районах, так как металлоконструкции легко выдерживают подземные удары выше 9 баллов».
Григорий Ваулин полагает также, что стальное строительство сможет решить растущую проблему дефицита рабочей силы, который грозит достичь 400 тысяч человек к 2030 году. В этой ситуации перенос строительных процессов в заводские условия, сборка металлокаркаса непосредственно на стройплощадке, высокая точность исполнения способны повысить производительность труда на 50% и значительно ускорить строительство даже при нехватке рабочих рук в отрасли. По его словам, скорость сборки многоэтажных домов иногда бывает даже трудно представить: китайский рекорд по возведению 11-этажного жилого дома за 28 часов 45 минут достигнут благодаря модульной системе из металлических блоков, изготовленных конвейерным способом на заводах.
По мнению Михаила Соколова, руководителя направления развития стального строительства «Северстали», технология строительства многоэтажных жилых домов на стальном каркасе может стать драйвером интенсификации объемов ввода жилья в России благодаря скорости, комплексности, надежности и широкой географии применения.
«Основное преимущество – скорость – подразумевает сокращение цикла строительства на 30%, — считает эксперт. — Иными словами, 17-этажный односекционный дом в монолите с отделкой возводится за 21-22 месяца, на металлокаркасе — за 15. Такой результат достигается не только благодаря быстрой сборке каркаса, но и за счет ускорения сопутствующих работ: отделки, проводки инженерных сетей и т. д. При этом речь идет не о замещении традиционных решений, а о расширении спектра используемых технологий. Благодаря диверсификации можно ежегодно дополнительно получать 10-20 млн кв. м, которые необходимы для достижения целевых объемов вводимого жилья в объеме 120 млн кв. м в год к 2030 году».
Кроме того, стальной каркас в строительстве обладает также особой актуальностью в контексте развития комфортной городской среды. Его применение может обеспечить ускоренный ввод целого комплекса объектов как самих жилых зданий, так и объектов социальной и коммерческой инфраструктуры жилых комплексов, включая детские сады, школы, физкультурно-оздоровительные центры, надземные паркинги в шаговой доступности.
Практика уже есть
Несмотря на незначительное применение стального каркаса при возведении многоэтажного жилья, в России накоплен большой опыт строительства зданий из металлоконструкций, прежде всего из ЛСТК.
«Мы поставляем на рынок металлоконструкции для блочно-модульных и металлокаркасных зданий — гостиниц, малоэтажных жилых домов, общежитий, спортивных и торговых центров и других объектов, — рассказывает начальник коммерческого отдела ООО «ОЗСК» Владимир Малышев. — Их преимущество — универсальность и одновременно эксклюзивность конструкций, доступность в регионах, где нет инфраструктуры ЖБИ. При этом кооперация между предприятиями и взаимодействие с проектировщиками и застройщиками развивается с применением цифровых технологий практически по всем направлениям, включая производство, логистику, информационное моделирование».
Поставщик строительных металлоконструкций ЗМК «Андромета» выступает разработчиком проектов по технологии скоростного ЛСТК строительства быстровозводимых жилых домов высотностью до 6 этажей и социальных объектов — детских садов, школ, больниц. По проектам компании еще в 2012 году построен 3-этажный 53-квартирный двухсекционный жилой дом в Воронежской области, а в 2014-м — 6- и 4-этажные дома в Калужской области, сейчас строится 5-этажный микрорайон в Заполярье.
«Основной плюс металлокаркасного строительства — скорость, сокращение инвестиционного цикла за счет высокой заводской готовности конструкций, — поясняет учредитель ООО «Андромета» Андрей Шухардин. — Срок возведения дома по нашей технологии СТИЛТАУН® при правильной организации работ в 1,5-2 раза меньше, чем аналогичного монолитного. Другое преимущество — легкость, позволяющая сократить затраты по целому ряду статей: фундамент, транспортные расходы, подъемная техника. Это особенно важно для удаленных регионов со сложным климатом и геодезией».
Многоэтажное жилое строительство развивается на основе применения стальных балок разного сечения и требует от разработчиков иных конструктивных решений.
«В жилищном строительстве каркас стен и перекрытий собирается по так называемой панельной схеме: стоечные профили устанавливаются вертикально между горизонтальными направляющими профилями, образуя подобие решетки с расстоянием между профилями 600 мм. Из таких панелей собирается несущий каркас дома, — объясняет генеральный директор ООО «Сталь-Профиль» Сергей Евдокимов. — Скелет коммерческого здания обычно состоит из колонн, стеновых прогонов, связей и стропильных ферм (или балок), установленных с шагом 3 метра. Используются профили большей толщины, для усиления узлов применяются детали из более толстого листового металла. Таким образом, номенклатура применяемых профилей одинакова, а применяемые узлы совершенно разные».
ГК «Ферро-Строй» была одним из пионеров массового «стального» жилищного строительства: в 2016 году на основе металлокаркаса был построен корпус в московском ЖК «Ривер Парк». У компании есть значительный опыт в создании инфраструктуры вокруг жилых объектов. Например, сейчас она строит около 30 многоуровневых парковок на металлокаркасе, где, в том числе использует большепролетные 17-метровые балки из двутавра. Это позволяет обходиться минимумом внутренних колонн, увеличивая полезное место. Вместимость такого паркинга на 15% выше относительно монолитного аналога, а строительство занимает всего 6 месяцев — готовые металлоконструкции привозятся на площадку и собираются на болтах, без сварки и бетона.
Проблемы и перспективы
Наряду с созданием пилотов лидеры отрасли уже разрабатывают стратегии в расчете на жилое строительство. «Северсталь» выстраивает новую экосистему для реализации проектов строительства жилых зданий и соцобьектов на стальном каркасе. Компания разрабатывает с несколькими девелоперами решения на основе металлокаркаса и одновременно привлекает лучшие компетенции в области проектирования, формирует пул монтажных организаций, готовых осваивать новую технологию строительства многоэтажного жилья. Совместно с отраслевымиобъединениями запланированы образовательные мероприятия для повышения уровня знаний и компетенций участников строительного процесса, идет разработка и внедрение в программы учебных заведений обучающих материалов для студентов-проектировщиков.
ЕВРАЗ создает единое цифровое пространство для кооперации между всеми участниками производственной цепочки. В этой системе EVRAZ STEEL BUILDING выступает цифровым оператором по проектированию, поставке и монтажу металлоконструкций, объединяя в рамках диджитал-платформы усилия проектировщиков зданий, поставщиков черного металла, заводов металлоконструкций и монтажных организаций. А это дополнительная экономия до 40% на производственном цикле за счет алгоритмического распределения работ внутри платформы.
Вместе с тем внедрение технологий стального строительства в возведение многоэтажного жилья продвигается медленнее, чем хотелось бы интересантам.
«Консерватизм потребителей, привыкших к классическим материалам, более быстрый на фоне других стройматериалов рост стоимости металла, отсутствие 100%-ной дешевой защиты от коррозии, дорогая огнезащита, более жесткие требования к производителям металлоконструкций по сертификации оборудования и специалистов», — перечисляет основные причины медленного развития рынка Владимир Малышев. По его оценке, даже при заявленных мерах поддержки рынок металлического строительства в ближайшие годы вырастет не более чем на 10% и то в регионах Крайнего Севера, хотя сможет «выстрелить» в сегменте общественного жилья — гостиниц, общежитий, апарт-отелей.
«В определенной степени на развитии стального строительства сказывается стереотип мышления: отечественное строительство традиционно «заточено» на бетон и панели, поскольку сталь в СССР относилась к лимитированным материалам и использовалась на уникальных объектах, — полагает Григорий Ваулин. — В большей — спрос на жилье: сейчас он стагнирует, поэтому «стальные» проекты, которые есть и у EVRAZ STEEL BUILDING, и у других компаний, специализирующихся на металлоконструкциях, пока на паузе».
Эстетика большого стекла
Сложное крупноформатное остекление все активнее задействуется в новых коммерческих и жилых объектах. Увеличить качественный рост таких проектов помогают новые технологии производства и монтажа стекла.
Современные качественные архитектурные проекты предполагают наличие больших площадей остекления. Архитекторы такой тренд называют эстетикой большого стекла. Благодаря новым технологиям сложное крупноформатное остекление стремительно развивается, делается более массовым и меняет облик городов и среду обитания человека.
Реализуя архитектурные решения
По словам ведущего архитектора компании «Метрополис» Анастасии Войтик, развитие технологий дает большую свободу в реализации архитектурных решений. Так, при строительстве зданий многие стремятся к безрамному остеклению фасадов. В последние годы были разработаны методы полного остекления, использующие стеклянные панели крупных форматов. Такой прием позволяет добиться особенной легкости сооружений и создать внутри здания пространство, наполненное естественным светом.
«В России широкоформатное остекление также получило широкое распространение. Так, этот прием использован в проекте реконструкции Дома культуры ГЭС-2 в Москве. Редевелопмент сооружения стал крупнейшим проектом преобразования бывшего промышленного здания в открытое культурное пространство, который был реализован в мире за последние годы. Автором проекта реконструкции выступило архитектурное бюро Renzo Piano Building Workshop. Компания “Метрополис” разработала конструктивные решения и внутренние инженерные системы на всех стадиях проектирования. В здании ГЭС-2 реализована стеклянная крыша, которая является его центральным элементом. Для остекления крыши использовались структурные двухкамерные стеклопакеты с закаленным архитектурным стеклом с HST и ответным термоупрочненным триплексом. Фотоэлектрические жалюзи и легкое тройное остекление создают многослойную систему крыши, которая уравновешивает естественное освещение художественных галерей. Благодаря такой организации внутренних помещений обширный турбинный зал превратился в залитое дневным светом пространство», — отмечает Анастасия Войтик.
Архитекторы издавна стремились объединить окружающие территории и проектируемые строения в единый комплекс, стереть явные границы между частями; максимально использовать видовые возможности окружающего ландшафта и естественного освещения, продолжает тему основатель и генеральный директор архитектурного бюро ООО «Студио-ТА» (STUDIO-TA) Тигран Бадалян. «Сегодня благодаря техническим возможностям и во многом именно крупноформатному остеклению такие задачи решаются легче, а также создаются предпосылки для воплощения более смелых и амбициозных идей. Концептуальное решение с применением крупноформатного остекления предложило наше архитектурное бюро в концепции Дворца бракосочетания в городе Губкине Белгородской области для конкурса, проводимого региональным управлением архитектуры и градостроительства. Расположение дворца в загородном живописном уголке натолкнуло на идею парящего в воздухе объема с трехслойным проницаемым фасадом. Эффект ”парения” во многом создается за счет периметрального остекления на одном из слоев. Проект выиграл конкурс и впоследствии получил Золотой диплом международного конкурса ArchGlass 2022», — добавил он.
Руководитель архитектурной мастерской ООО «Архитектурная мастерская ”Б2”» Феликс Буянов напоминает, что крупноформатное остекление широко применяется для оборудования витрин магазинов (в первую очередь бутиков), для формирования фасадов зрелищных и высотных зданий, для выделения специальных, особых пространств в интерьерах общественных зданий — в общем, там, где ожидаемы шик, блеск, красота. «Сложности его применения обусловлены значительной массой элементов остекления. Инженеры-конструкторы находятся в неустанном поиске надежных и все более элегантных решений монтажа и закрепления крупноформатных элементов остекления. У архитекторов чрезвычайно популярны скрытые, "невидимые" в экстерьере системы крепления, повышающие как визуально ощущаемую, так, увы, и фактическую стоимость фасада».
С развитием архитектуры и появлением революционных идей и проектов возникают технические сложности при проектировании некоторых архитектурных задумок, рассказывает сотрудник ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко АО «НИЦ ”Строительство”» Ирина Ртищева. Для их реализации требуются новые исследования, создание специальных технических условий или новых правил строительства и проектирования, разработка уникальной технологии и прочее. «Нормативная база для проектирования конструкций из стекла очень скудна. Но именно сложные проекты развивают строительную отрасль, и именно с ними интересно работать. В настоящее время специалистами ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко АО «НИЦ ”Строительство”» подготовлен к выпуску новый свод правил ”Конструкции из многослойного стекла. Правила проектирования”, регламентирующий проектирование несущих конструкций из многослойного стекла, который позволит эффективно решить часть сложных задач», —считает эксперт.
Практические нюансы
Главный архитектор WE-ON GROUP Марина Самусенко обращает внимание и на более практические нюансы. При применении панорамного остекления, отмечает она, необходимо уделять особое внимание технической стороне вопроса. В частности, особенностям крепления, энергоэффективности, шумозащиты. «При устройстве панорамного остекления в жилье важную роль играет ориентация окон. Такие окна должны нести панорамную функцию. В идеале быть видовыми, а не ориентированными на окно соседа или прилегающее здание. Для обеспечения требований безопасной эксплуатации и пожарной безопасности в составе панорамного остекления предусматриваются вставки из ударопрочного стекла, а также противопожарное остекление, которые исключают возможность потери остеклением целостности и обеспечивают нормативные требования по устройству межэтажных противопожарных поясов».
При крупногабаритном остеклении важен и качественный профессиональный монтаж, отмечает генеральный директор компании АРЛИФТ Александр Урушев. Размер монтируемого стекла в России растет год от года, компания сумела адаптироваться и предложить оборудование, которое отлично справляется с большим весом и габаритами.
«На данный момент такие стекла в большинстве своем делаются под определенный заказ, соответственно, стоимость их остается высокой, так что неверный выбор оборудования для монтажа может оказаться экономически невыгодным для компании. В арендном парке АРЛИФТ есть несколько вариантов техники для установки крупногабаритных стеклопакетов. Вакуумные захваты линейки GS собственного производства компании предназначены для монтажа стекла и панелей до 850 кг. При необходимости допускается использование двух и более вакуумных захватов на траверсе для увеличения грузоподъемности. Так, в 2020 году вместе с одной строительной компанией мы установили рекорд России, смонтировав аппаратами GS стекла весом 2370 кг. А сегодня мы имеем опыт монтажа стеклопакетов весом уже более 2500 кг. Также в случае сложного остекления, особенно там, где ограничено пространство, мы используем мини-краны с вакуумным манипулятором или стеклороботы. Такая техника может работать как внутри, так и снаружи помещения», — сообщил Александр Урушев.
Настоящий прорыв
Эксперты признаются, что без новых технологий производства стекла, получения его более качественных характеристик многие современные архитектурные проекты было бы трудно реализовать. При этом они отмечают, что благодаря политике импортозамещения российская стекольная отрасль научилась делать уникальные конструкционные материалы.
По словам заведующего отделом стандартизации и испытаний АО «Институт стекла» Станислава Чеснокова, российские производства листового стекла соответствуют самому современному уровню и по качеству, и по спектру производимой продукции. «Наиболее важными для производства и применения именно крупноформатных изделий из стекла является нанесение многослойных покрытий, каждый слой которых имеет нанометровую толщину. Кроме того, производители упрочняют стекла методами закаливания и химическим упрочнением. Не секрет, что стекло — хрупкий материал, который без упрочнения при разрушении дает опасные острые осколки. Также производятся многослойные стекла. Листы стекла объединяются в одно изделие при помощи полимерных материалов, которые придают стеклу новые свойства: безопасность, ударостойкость и взломостойкость, шумозащиту и т. д. Для крупноформатного остекления многослойное стекло стало настоящим прорывом, который снял многие существовавшие ограничения на толщину и несущую способность стекла», — констатирует он.
Директор по маркетингу компании Larta Glass Максим Колдышев отмечает, что стандартная длина выпускаемого стекла ― 6 метров. В феврале 2023 года Larta Glass также провела модернизацию производственной линии на заводе в городе Красный Сулин Ростовской области и запустила линейку сверхгабаритного стекла длиной 9,3 метра с магнетронным напылением. Производство такого стекла, его переработка и транспортировка ― сложный процесс и действительно уникальная компетенция. До недавнего времени поставки стекла такого формата, и к тому же с напылением, были возможны только из Европы и Китая. Наша новая разработка поддерживает и мировой, и российский тренд на «бесшовные» и визуально легкие стеклянные фасады. Выставка MosBuild стала первой площадкой, где мы презентовали новинку. При этом стекло было представлено в финальном исполнении: на стенде можно было увидеть готовый однокамерный стеклопакет с многослойным закаленным стеклом с покрытием длиной более девяти метров. Сверхгабаритное архитектурное стекло с энергоэффективным магнетронным напылением LartaPro было отмечено наградой MosBuild Awards 2023 в номинации «Фасады и кровля».
«Архитекторы не хотят быть ограниченными производственными возможностями производителей и переработчиков стекла. Они стремятся реализовать все более смелые решения, создавая здания сложной формы, а для фасадов часто выбирают крупные элементы. Локальное производство сверхгабаритного стекла с покрытием упростит логистику и повысит качество сервиса, откроет перед архитекторами и проектировщиками новые возможности для реализации самых смелых идей и архитектурных форм, а также поможет повысить инвестиционную привлекательность проектов за счет неординарной эстетики фасада», — подчеркивает Максим Колдышев.
Строительство со стеклопакетами формата оверсайз — безусловно, восходящий тренд, уверен заместитель генерального директора по стратегическому развитию АО «РСК» («Российская стекольная компания») Артем Лейтис. Крупноформатное остекление — это эстетика стекла, прозрачности и света, буквально создающее величественный дизайн всего объекта. Особым трендом можно выделить крупноформатное остекление с гнутыми стеклопакетами. «Только представьте вау-эффект от гнутой светопрозрачной конструкции. Гнутые крупноформатные стеклопакеты X-ONE Техно Bent могут быть как с обычными стеклами, так и с напылением, различного радиуса гнутья. Для производства крупноформатных изделий, стеклопакетов, триплекса мы используем самые современные оборудование и линии, которых в России не более десяти единиц, и большая часть находится в нашей компании. При этом новейшие печи закаливания открывают ранее недоступные возможности моллирования стекла. Широкие технологические возможности нашей компании позволяют изготавливать гнутый триплекс, гнутые оверсайз-стеклопакеты с нанесением любого графического рисунка, что дает неограниченные возможности применения в фасадном и в интерьерном остеклении», — резюмирует он.
Заместитель директора производства листового стекла по продажам АО «Салаватстекло» Александр Гостев отмечает, что производство крупноформатного стекла в России было освоено только в конце 2022-го – начале 2023 года. Соответственно, еще не все производители озвучили свои достижения и возможности. «Сейчас мы можем комментировать и декларировать только свои возможности. Первое стекло размера Oversize 12000 х 3210 мм было снято с нашей линии в июле 2022 года. Сейчас наши технологические возможности позволяют производить прозрачное и особо прозрачное стекло до размеров 12000 х 3210 мм. Увеличение форматов производимого стекла — это современный тренд. Поэтому многие производители будут стремиться работать в данном направлении», — считает он.
«Использование крупноформатного стекла в проектах сегодня, — добавляет представитель рынка, — это инновация, позволяющая резко выделить значимость и масштаб такого современного здания. Подобные решения позволяют увидеть и прочувствовать все преимущества использования стекла в архитектуре. Совместно с крупноформатными стеклопакетами возможно использование многослойных ребер из стекла. Чтобы избежать зеленого тона, необходимо использовать особо прозрачное стекло Ultraview, которое позволяет создавать нейтральность и невесомость несущей светопрозрачной конструкции. Также интересным направлением является создание модульных крупноформатных конструкций для остекления высотных зданий, которые позволяют кардинально изменить традиционный процесс проектирования, переработки и монтажа».
В СПбГАСУ усовершенствовали вилочный погрузчик
Производительность складских помещений можно повысить, используя модернизированный вилочный погрузчик.
Обычному вилочному погрузчику необходимо сделать несколько маневров, чтобы развернуться на 90 градусов к складской полке и выгрузить паллет с грузом. Аспирант Дмитрий Семенов и профессор Иван Воронцов из Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета предложили использовать модификацию рабочего узла, оснастив его поворотным механизмом, а гидравлическую схему — гидромотором, который контролировал бы работу узла.
При этом регулировку подачи рабочей жидкости в системе нужно сделать не ступенчатой, а объемной бесступенчатой, что позволит осуществлять подъем/опускание грузозахватных вил и поворот рабочего узла плавно, исключая резкие движения и толчки. Гидравлическая схема и сопутствующий поворотный механизм могут применяться в складских помещениях с шириной проходов, не превышающих 1,75 метра.
В ходе работы ученые опросили персонал логистической компании, изучили уже существующие решения по вилочным погрузчикам, в том числе рассмотрели современные технологии — виртуальную и дополненную реальность, автоматизированные складские помещения, беспилотные вилочные погрузчики. Рассчитали схему и проверили теоретические результаты с помощью компьютерного моделирования. Получен патент на изобретение.
Авторы патента уверены: разработка может быть интересна организациям, занимающимся хранением и сортировкой продукции пищевой промышленности, логистическим компаниям по доставке бытовых приборов и инструментов, предприятиям в сфере машиностроения и станкостроения.
«В дальнейшем мне необходимо включить описание поворотного механизма в содержание своей кандидатской диссертации, выполнить автоматизацию вилочного погрузчика посредством написания программы для ЭВМ и создать цифровую модель системы управления рабочим циклом. Затем предстоит воплотить результат в виде опытного образца и защитить данное исследование в кандидатской», — рассказал Дмитрий Семенов.
В планах молодого ученого — приступить к модернизации других гидравлических систем подъемно-транспортных, строительных и дорожных машин, поскольку отечественная техника должна соответствовать современным тенденциям развития и создавать конкуренцию европейским и азиатским аналогам.