Атмосферостойкая сталь: сто лет красоты
Все больше объектов разного толка – от домашних светильников до высотных зданий, изготавливается сегодня из атмосферостойкой стали. Но если прежде на российском рынке царила так называемая кортеновская сталь, сегодня атмосферостойкую сталь поставляют отечественные предприятия.
Атмосферостойкие стали появились в США в начале ХХ века, когда специалисты U.S. Steel заметили, что стальной лист, легированный медью, меньше подвержен сквозной коррозии, чем лист углеродистой стали. Сначала эта сталь использовалась при сооружении бункеров в угольных вагонах, но сегодня она применяется в строительстве промышленных и общественных зданий, а также для создания дизайнерских и арт-объектов.
Свойства атмосферостойкой стали определяет содержание легирующих элементов – фосфора, меди, марганца, хрома, никеля. Они обеспечивают устойчивость к коррозии, помогая образованию на поверхности листа защитного слоя – патины. Слой патины формируется в течение трех лет и при этом меняет оттенок. В зависимости от окружающей среды он варьируется от светло-коричневого до рыжего, бронзового, темно-коричневого. Можно искусственно ускорить патинирование, применяя специальные средства, которые помогают окислению.
Первым зданием, где атмосферостойкая сталь использовалась при оформлении фасада, стал головной офис компании John Deere в США.
Благодаря своим уникальным внешним данным атмосферостойкая сталь все чаще применяется для фасадов, интерьеров, арт-объектов.
Сегодня широко известен павильон-инсталляция для некрополя - «Исчезнувший дом» в Китае. Создается впечатление, будто сам дом уже исчез, остался лишь некогда обвивавший его плющ.
Не менее известный объект - «Болотная башня» (Marsk Tower) в национальном парке Дании. Высота башни – 25 метров, но обзорная площадка из-за особенностей ландшафта находится на высоте 36 метров, куда ведут 146 ступеней по спирали. Дизайн башни отсылает к строению ДНК. Вес башни – 300 тонн. С годами темнеющая атмосферостойкая сталь позволит башне постепенно слиться с ландшафтом.
Объект аналогичного ряда – маршрут «Путь каменоломен» (Chemin des Carrières) во французском Эльзасе. Это дорога шириной 3 метра, длиной 11 километров. Здесь можно пройти пешком или проехать на велосипеде между соседними деревнями. Маршрут повторяет путь некогда пролегавшей здесь железной дороги Rosheim-St Nabor, повторяя ландшафт местности, оборудованный объектами из стали.
В Португалии недалеко от Лиссабона появился технопарк для старт-ап компаний по проекту мастерской Жорже Меальи. Для облицовки здесь использованы стальные перфорированные панели, которые хорошо контрастируют с белыми конструкциями.
В центральной части Пекина (Китай) несколько лет назад построен театральный комплекс 77 Theatre с раздвижным стальным фасадом. Главный фасад может подниматься, чтобы задействовать в представлениях улицу. Вряд ли фасад из иного материала предоставил бы театру такие возможности.
В России уже достаточно активно используют атмосферостойкую сталь, в том числе для крупных объектов. В Петербурге УК «Теорема» в рамках редевелопмента промышленной территории строит пул бизнес-центров. В 2021 году возведены два здания «Ferrum» с использованием атмосферостойкой стали по проекту архитектурного бюро Tchoban Voss Architekten Сергея Чобана. «Атмосферостойкая сталь – материал, обладающий целым спектром достоинств. Во-первых, он создает эстетически очень привлекательную, сложную поверхность, которой к тому же можно придать активный рельеф. Во-вторых, этот материал обеспечивает долговечность фасада и его контролируемое «старение». Идею применить на фасадах бизнес-центра Ferrum именно атмосферостойкую сталь в качестве основного облицовочного материала предложил я. Заказчик эту идею горячо поддержал, что и позволило реализовать этот не совсем обычный по своему облику фасад», - рассказал Сергей Чобан.
Внутри здания атмосферостойкая сталь использована и для изготовления интерьерных светильников в кафе.
Вместо стали европейского производства сегодня на российском рынке представлена атмосферостойкая сталь отечественных компаний. Не так давно атмосферостойкую сталь под брендом Forcera предложила «Северсталь». Интереснейший проект на петербургском рынке жилья – малоэтажный комплекс «VEREN VILLAGE стрельна» в пригородной Стрельне. Центр проекта – физкультурно-оздоровительный комплекс (ФОК), который заметно выделяется на фоне остальных построек не только по функции, но и по своей архитектуре: скульптурный объем, напоминающий гранитный камушек. Изначально предполагалось использовать для фасада спортивного сооружения дерево, однако затем участники проекта предпочли сталь Forcera, что придало объекту индивидуальность и оригинальность.
«Именно благодаря необычной фактуре этого материала ФОК фактически стал композиционным центом ЖК, привлекая внимание своим нетривиальным
В центре Екатеринбурга возведена самая высокая в России 42-метровая стела «Город трудовой доблести». Она изготовлена из гранита и атмосферостойкой стали Forcera, которой ушло 32 тонны.
Но есть также малые архитектурные формы и арт-объекты, которые изготавливаются из атмосферостойкой стали. Например, на базе отдыха в Торово установлены фигуры животных, выполненные Дмитрием Нечепуренко, художником и скульптором Санкт-Петербургского скульптурного цеха. Одна из последних – фигура кота с мячом.
На промплощадке Череповецкого металлургического комбината тоже установлены фигуры животных.
Дмитрий Нечепуренко рассказал, что ему очень нравится работать с атмосферостойкой сталью, особенно изготавливать животных: «Фигуры выглядят более естественными, особенно со временем, когда поверхность становится бархатистой, имеют естественный цвет. Они не холодные».
Чтобы объекты сразу выглядели естественно, используются реактивы, ускоряющие «старение» металла. В арсенале скульптора соль, перекись водорода, уксусная кислота. Кстати, среди заказчиков немало частных лиц и небольших компаний.
Фигура быка возле ресторана в Сочи.
Фигура аллигатора на гольф-поле в Петербурге
Живая цветовая палитра делает постройки и арт-объекты с атмосферостойкой сталью уникальными, для архитекторов это новые возможности и полет фантазии при разработке объектов любых форм. Как отмечают в «Северстали», Forcera все чаще используют в качестве отделочного материала, в том числе для создания атмосферных интерьеров. Особенно хорошо эта сталь «прозвучит» в стилях «индастриал», «гранж» и «лофт». Из рыжей стали делают кашпо, лавки, клумбы, подпорные стенки и др. элементы ландшафтного дизайна.
Однако внешние данные – не единственное преимущество атмосферостойкой стали. Forcera – это высокопрочная сталь, устойчивая к внешним воздействиям, срок ее службы достигает ста лет. Не случайно Forcera была использована для изготовления и обшивки пандуса крупнейшей в Европе доменной печи №5 «Северянка» Череповецкого металлургического комбината в ходе ее реконструкции в 2019 году. Материал был выбран с учетом высоких требований к промышленному объекту и сложных условий эксплуатации. Высокая прочность атмосферостойкой стали позволяет применять ее и для других ответственных объектов - в мостовых конструкциях, опорах ЛЭП. Кроме того, изделия и постройки из атмосферостойкой стали не требуют специального обслуживания, что позволяет экономить на ремонтных работах.
Высокая стойкость, оригинальная текстура и живой цвет, а также простота в обслуживании определяют в целом безграничность сфер применения атмосферостойкой стали. И архитекторы, и застройщики высоко оценивают потенциал этого материала по сравнению с традиционными, его освоение в отечественной строительной практике, по сути, только начинается.
Качественный подход
Инновационные технологии позволяют ускорить дорожное строительство и повысить сроки службы асфальтобетонного покрытия. Однако их масштабному внедрению мешают устаревшие нормативы.
Премьер-министр РФ Дмитрий Медведев порекомендовал регионам активнее внедрять в дорожное строительство новые технологии. С этим предложением он выступил на прошлой неделе в Екатеринбурге на совещании по вопросам реализации национального проекта «Безопасные и качественные автомобильные дороги». По его словам, в этом году на эту программу из федерального бюджета было выделено 110 млрд рублей. Однако ряд регионов страны (Приморье, Чукотка, Крым) освоили менее трети предоставленных средств.
Глава российского правительства также предложил наращивать в дорожной отрасли долю контрактов на принципах полного жизненного цикла. «Это мировая практика, она позволяет существенно улучшить качество работ и обеспечить последующий мониторинг. Она, конечно, дисциплинирует подрядчиков, которые не заинтересованы в том, чтобы свой брак постоянно переделывать. К концу 2019 года на принципах жизненного цикла в России должен заключаться каждый 10-й контракт на дорожные работы, то есть 10%. Пока удалось достичь показателя приблизительно 7%, поэтому нужно с подготовкой этих документов в целом ряде регионов поторопиться», – подчеркнул Дмитрий Медведев.
Экспериментальный образец
Стоит отметить, что Петербург и Москва в нацпроекте «Безопасные и качественные автомобильные дороги» не участвуют. В соседней Ленобласти на данный момент по годовому плану данная программа реализована приблизительно на 70%. Параллельно идет подготовка проектов, которые должны стартовать в 2020-м. В целом же в Петербурге и Ленобласти власти стараются активно заниматься ремонтом и строительством дорог и вне федеральных программ. Особое внимание чиновники сейчас уделяют качеству проводимых работ. Многие крупные подрядные организации обоих регионов на своих объектах стараются задействовать инновационные технологии, в том числе и собственные. Правда, чаще всего пока в качестве эксперимента или теста.
В частности, компания «ВАД» совместно с «Газпромнефть – Битумные материалы» летом этого года на тестовом участке в Ленобласти задействовала в работе технологию нанесения защитно-восстанавливающего состава «Брит» (ЗВС-Р) на дорожное покрытие. Этот продукт изготавливается на основе раствора битумно-полимерного вяжущего вещества в органических растворителях и восстанавливает поверхностную структуру асфальтобетона, эффективно защищая его покрытие. Предполагается, что использование ЗВС-Р на автомобильных дорогах поможет продлить срок службы асфальтобетонного покрытия на два-три года и снизит затраты на обеспечение межремонтного периода.
Также этим летом компания «ДСК АБЗ-Дорстрой» уложила километровый экспериментальный участок асфальта на трассе Огоньки – Стрельцово – Толоконниково в Ленобласти, по методу объемного проектирования. В данной технологии был использован ЩМА-19 (щебеночно-мастичный асфальт), а не ЩМА-20, требуемый по ГОСТу. Новая смесь призвана помочь снизить колееобразование, возникающее из-за высокой интенсивности движения на дорогах. Отмечается, что срок эксплуатации дорожных одежд с использованием данного материала в полтора-два раза выше, чем у традиционных смесей.
Необходима актуализация
По мнению первого заместителя директора компании «Стройтех» Сергея Ивашова, качественное строительство дорог невозможно без актуализации действующих государственных стандартов. В настоящее время они меняются, но недостаточно быстро, не успевая за появлением все новых технологий, начиная от проектирования, заканчивая повседневной эксплуатацией дорог. Также необходимо своевременно обновлять различные подзаконные акты.
«Другая боль дорожников – это конкурсы. Сейчас заказчику требуется выбрать подрядчика с наибольшим снижением начальной максимальной цены. При этом демпингующая организация – не обязательно «Рога и копыта». Минимизирование цены приводит к тому, что работы выполняются некачественно, а иногда и вовсе не могут быть завершены. Соответственно, проект остается нереализованным, а проведение дополнительного конкурса требует дополнительных средств и времени. Необходимо отходить от проведения аукционов к прямым договорам, но для этого необходимо существенно менять все законодательство», – полагает Сергей Ивашов.
Мнение
Максим Хрипунов, директор Департамента «3D-системы автоматического управления TOPCON» ООО «Геостройизыскания»:
– В настоящее время при проектировании и строительстве активно применяются различные сканирующие системы, предназначенные для оперативного сбора данных, на основе которых создаются проекты. Получение реальных данных о поверхности дороги входит в часть задач системного рабочего процесса, включающего работу системы 3D на асфальтоукладчиках и дорожных фрезах. Преимущества такой технологии: быстрый сбор большого количества данных; четко спрогнозированное использование времени, оборудования и материалов; проектирование с учетом всех требований и критериев; выполнение работ по фрезерованию и укладке; работа с переменным слоем; интеллектуальное уплотнение.
Сергей Луценко, генеральный директор компании «Дорианс»:
– Сейчас все говорят о необходимости применения BIM-технологий при проектировании дорог. Эту позицию мы поддерживаем и в своих проектах задействуем информационное моделирование. Но в целом, чтобы эти технологии действительно показали свою эффективность, важно их задействовать всем, а не только проектировщикам. Сейчас, к сожалению, они почти не используются при согласовании с заказчиками, представителями ресурсоснабжающих организаций и др. В частности, специалист может с помощью BIM быстро подготовить проект, но далее экспертиза все равно от него попросит чертежи в PDF-файле. С одной стороны, мы внедряем прогрессивную программу, с другой – барьеры для ее эффективного использования сохраняются.
Михаил Смирнов, продакт-менеджер направления «Ремонт бетона» подразделения строительной химии Master Builders Solutions концерна BASF:
– Пока, на наш взгляд, распространение инновационных технологий в дорожной отрасли идет достаточно медленно. Несмотря на их очевидные плюсы, производителям все еще приходится убеждать дорожников, что подобные подходы оправдывают свою стоимость. В целом же решений, способных обеспечить быстрый и качественный ремонт мостов и дорог, на рынке достаточно много. Но хотелось бы отметить, что ставка должна делаться на комплексное использование существующих решений. В частности, составы для ремонта бетона, его вторичной защиты и гидроизоляции необходимо подбирать с учетом индивидуальных особенностей объекта.
Купол как уникальная конструкция
Лаборатория деревянных конструкций ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко АО «НИЦ «Строительство» совместно с ООО «ЦНИПС ЛДК» разрабатывает проекты большепролетных каркасов покрытия из клееных деревянных конструкций (КДК). По их проектам построено более 10 аквапарков по всей России. Крупнейший из них – аквапарк «Питерлэнд» в парке 300-летия Санкт-Петербурга. Об особенностях проекта «Строительному Еженедельнику» рассказал заведующий лабораторией деревянных конструкций ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко Александр Погорельцев:
– В бассейнах и аквапарках КДК имеют преимущества перед конструкциями из металла или железобетона. Для них хлорирование или озонирование воды создает агрессивную среду, нейтральную для древесины.
В ТРК «Питерлэнд» смонтирован ребристый купол диаметром 90 м и высотой 45 м. Особенности конструкций связаны в основном с его габаритами. В плане меридиональные ребра купола опираются с шагом 14,5 м на нижнее железобетонное кольцо и на стальное верхнее кольцо диаметром 5 м. Основные ребра длиной около 60 м выполнены в виде серповидных сборных ферм и сами по себе являются уникальными в части принятых конструктивных решений, изготовления, сборки и монтажа. На эти ребра с шагом 6 м опираются девять криволинейных кольцевых элементов, из которых два – верхний и нижний – являются опорами для 60 промежуточных меридиональных ребер. Нижний кольцевой элемент выполнен в виде горизонтальной фермы, воспринимающей реакции опор от промежуточных ребер и нагрузки от кольцевой технологической площадки. Остальные кольца являются распорками между меридиональными ребрами для обеспечения их устойчивости.
В конструкции купола реализованы основные принципы «системы ЦНИИСК», все основные узлы и стыки поясов серповидных ребер выполнены на наклонно вклеенных стержнях и V-образных анкерах. Это уникальная система узловых соединений, основанная на вклеивании в древесину арматурных стержней периодического профиля. Россия обладает приоритетом в области подобных узловых соединений деревянных конструкций.
Все жесткие стыки ребер и соединения закладных деталей со стержнями, вклеенными на заводе и на монтаже, выполнены ручной сваркой. Экспериментальные исследования, проведенные в ЦНИИСК с целью оценки влияния сварки на соединения, показали, что существующий «психологический» барьер при сварке деревянных конструкций успешно преодолевается. При соблюдении нескольких рекомендаций сварка практически не сказывается на несущей способности соединений.
Меридиональные ребра состоят из четырех отправочных блоков полной заводской готовности, соединяемых на монтаже жесткими стыками на сварке. Все блоки по торцам снабжены выпусками V-образных анкеров и закладными деталями.
Проблемы допусков по длине для меридиональных ребер решены с помощью зазоров около 40 мм между торцами поясов, заполняемых полимербетоном после сварки V-образных анкеров и стальных полос. Этим достигается плотный контакт по площадкам сжатия.
Треугольная решетка меридиональных ребер включает горизонтальные и вертикальные элементы. Горизонтальные соединены с поясами на цилиндрических нагелях и шпильках, а вертикальные – с усилием растяжения до 40 т – путем сварки выпусков вклеенных стержней и закладных деталей на раскосах.
Сборка и монтаж меридиональных ребер производились в три этапа: сначала на жестком горизонтальном стенде производилась предварительная сборка блоков в проектных габаритах, затем окончательная сборка в вертикальном стальном стенде с последующей установкой блоков в проектное положение.
Из-за кризиса 2008 года после монтажа каркаса купола строительство было приостановлено – и возобновлено только в 2011 году. В результате влажность древесины, не защищенной от атмосферных осадков, значительно превысила величину равновесной влажности, соответствующей условиям эксплуатации. Быстрое завершение строительства и ввод в эксплуатацию могли привести к неравномерной усушке древесины и, как следствие, к появлению значительных трещин и расслоений. Разработанные в ЦНИИСК рекомендации по обеспечению температурно-влажностного режима при завершении строительства позволили избежать этих проблем.