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.
Jet-grouting как он есть
По просьбе «Строительного Еженедельника» руководитель проектов АО «Нью Граунд» Светлана Рубцова рассказала о струйной цементации — одной из современных технологий, все больше завоевывающих популярность на строительном рынке.
— Jet-grouting, или технология струйной цементации, или струйная геотехнология, заключающаяся в разрушении и перемешивании грунта высоконапорной струей цементного раствора, позволяет получать практически любой формы и размеров грунтоцементный массив, который обладает достаточно высокими прочностными и деформационными показателями, более чем на порядок превышающими характеристики грунта. Эта технология решает множество задач и делает возможным улучшать естественные основания, усиливать фундаменты. Кроме того, она эффективно используется для ограждения котлованов и создания противофильтрационных завес, в том числе в стесненных условиях работы.
Руководитель проектов АО «Нью Граунд» Светлана Рубцова
Струйная цементация применима практически в любых видах грунта. Jet-grouting активно используется при реконструкции зданий и сооружений, в том числе памятников архитектуры. Сегодня это эффективный способ повысить несущую способность здания при увеличении нагрузки и незаменимое средство для сохранения исторических зданий посредством усиления старых фундаментов.
Спектр представленного на российском рынке оборудования достаточно широк и включает в себя как малогабаритные машины, типа УКБ, весом всего до 500 кг, так и большие установки, весом до 20–25 тонн. Существующее оборудование позволяет проводить работы на любых строительных площадках и при новом строительстве, и из подвалов существующих зданий и в производственных помещениях.
В России не так много специалистов по технологии струйной цементации, но они есть, поскольку популярность технологии растет. Большая часть компаний располагает 1–3 установками. В нашей компании сейчас работает 21 действующий комплекс для струйной цементации. Можем с уверенностью заявить, что на сегодняшний день компания «Нью Граунд» является самым крупным игроком на рынке этих услуг.
География нашей работы включает множество регионов — от Мурманска до Владивостока. Наши специалисты — настоящие профессионалы своего дела, с профильным образованием и большим опытом работы в этой сфере. Мы предоставляем полный комплекс услуг от инженерно-геологических изысканий до проектирования и реализации строительно-монтажных работ.
К сожалению, все еще не все строительные компании на рынке знакомы с технологией струйной цементации, но интерес к ней явно растет. Мы считаем, что в будущем она будет развиваться все активнее.
К примеру, технология может быть эффективно использована в районах, где строительство проводилось на вечномерзлых грунтах. В связи с повсеместным изменением климата и растеплением грунтов здания могут начать давать неравномерную осадку, и как раз для стабилизации осадок может прийти на помощь jet-grouting. Кроме того, в современных мегаполисах плотность застройки постоянно возрастает и все чаще необходимо оборудование, позволяющее работать в стесненных условиях, что опять-таки характерно для струйной цементации.
Новые СП — новая эффективность
Модернизация нормативной базы — одна из застарелых проблем строительной отрасли, что находит отражение и в критике со стороны руководства страны. Тем более важно появление каждого нового нормирующего документа, особенно в столь важной сегодня сфере, как развитие транспортной инфраструктуры.
С 1 июля 2021 года вступили в действие актуализированные СП 35 «Мосты и трубы» и СП 122 «Тоннели железнодорожные и автодорожные», регламентирующие проектирование и строительство транспортных сооружений.
Работа по актуализации стандартов организована ФАУ «ФЦС» и выполнена АО «ЦНИИС» и ООО «Мастерская Мостов» при участии специалистов ООО «ИЦ "МИТ"», АО «Дороги и мосты», «Мостотреста».
Актуализация Сводов правил стала очередным шагом в модернизации нормативной базы. Еще в 2010 году вместо устаревших СНиПов были, в частности, разработаны СП35 по проектированию мостов и водопропускных труб и СП122 по проектированию железнодорожных и автодорожных тоннелей. «Вобрав все самое фундаментальное из СНиПов Своды правил во многом улучшили ситуацию в проектировании мостов и тоннелей и дали возможность проектировщикам разрабатывать в том числе уникальные сооружения, как вантовый мост на о. Русский (с пролетом 1 км!), тоннели Московского метрополитена, Лефортовский тоннель и Строгинские тоннели в Москве», — вспоминает заместитель генерального директора АО «ЦНИИТС» по научной работе Юрий Новак.
При этом он отмечает: практика показала, что документы такого уровня должны пересматриваться на регулярной основе. «Был выбран срок пересмотра СП — пять лет, который позволял пройти для утверждения той или иной инновационной продукции весь путь от идеи через эксперимент, опытное проектирование и строительство до массового применения. В 2012–2015 годах, в 2020 году были подготовлены вторая и третья редакции этих СП», — говорит эксперт.
СП 35
Работа по актуализации нормативных документов велась при активном участии Минтранса России, Росавтодора, ТК 418 «Дорожное хозяйство». «Пересмотру нормативов предшествовало проведение нескольких прикладных научных исследований, а также аккумуляция результатов опытного проектирования и строительства целого ряда объектов, например, Крымского моста», — со своей стороны отмечает замглавы Минстроя РФ Сергей Музыченко.
«Основные задачи, которые решались при разработке изменений в СП 35, это: актуализация взаимосвязей с обновляемой нормативной базой в части новых материалов и разработанными новыми нормативными документами, уточнение методов расчета и конструирования железобетонных элементов, а также учет разработанных ранее специальных технических условий», — рассказывает заместитель технического директора ООО «Мастерская Мостов» Николай Новак.
По его словам, прежде всего следует отметить большую группу изменений, связанных с расчетом и конструированием железобетонных конструкций, в том числе добавлено приложение по расчету сечений с учетом диаграмм деформирования материала. Также обновились требования к габаритам, тротуарам, к проектированию водоотвода и мостового полотна, а также иные крайне важные положения.
Юрий Новак перечисляет следующие ключевые новации СП 35:
- Включены требования по современным методам расчета конструкций мостов на основе нелинейного подхода учета работы материалов, что даст возможность более грамотно проектировать мосты.
- Разрешено применение фибробетона в мостовых конструкциях. Фибробетон в отдельных элементах мостовых сооружений весьма важен, несмотря на его повышенную стоимость в сравнении с обычным гидротехническим (мостовым) бетоном.
- Разрешается применение арматуры классов А500 и А600 по ГОСТ 34028, а также арматуры с периодическим профилем поверхности, имеющим многорядное расположение поперечных ребер, классов А500СП, Ау500СП и Ав500П как имеющую повышенные характеристики сцепления с бетоном, арматура указанных типов давно (более 30 лет) применяется в промышленно-гражданском строительстве, теперь ее можно использовать в мостах.
- Разрешается применение высокопрочных болтов, гаек и шайб из атмосферостойкой стали марки 40ХГНМДФ. Мосты строят сегодня и в морских условиях, поэтому атмосферостойкость очень актуальна сегодня для России.
- Для свайных фундаментов опор допускается применение стальных свай, погружаемых с открытым концом без выемки грунта из цилиндрической электросварной прямошовной трубы диаметром до 3000 мм. Эту возможность и экономическую целесообразность доказало строительство моста на полуостров Крым.
«В целом разработанные изменения позволят более гибко вести проектирование и сократить сроки прохождения органов экспертизы», отмечает Николай Новак. «Новые требования дадут возможность улучшить качество проектирования мостов, что позволит повысить надежность и долговечность сооружений. Кроме того, нововведения за счет повышения уровней безопасности при строительстве и эксплуатации сооружений в соответствии с требованиями закона № 384-ФЗ обеспечат снижение затрат на ремонт на 5–10% за счет увеличения межремонтных сроков. Модернизация мостовой строительной отрасли путем внедрения передовых и отмены устаревших технологий даст повышение темпов строительства за счет применения прямошовных труб в фундаментах на 15% (исключительно для больших мостов)», — дает более развернутую оценку Юрий Новак.
СП 122
Одним из наиболее важных результатов изменения СП 122 «Тоннели железнодорожные и автодорожные» является повышение уровня безопасности при строительстве и эксплуатации транспортных тоннелей и сохранность окружающей застройки.
Юрий Новак называет следующие основные новеллы норматива:
- Приведены дополнительные требования по определению нормативных и расчетных характеристик грунтов при поведении инженерно-геологических изысканий, составу данных для выполнения геотехнических расчетов, что важно особенно применительно к сложным геологическим условиям современного тоннелестроительства.
- Введены положения по видам и выбору ограждающих конструкций котлованов, в том числе современных методов крепления строительных котлованов в условиях плотной городской застройки и интенсивного уличного движения, что отработано в крупных городах-миллионниках.
- Введены требования по сооружению тоннелей с опережающей крепью в виде экрана из труб и современной технологии микротоннелирования, что актуально для пересечения дорог со строительством тоннелей под насыпью.
- Введены новые положения по использованию специальных способов работ при сооружении транспортных тоннелей в условиях неустойчивых водонасыщенных и нарушенных скальных грунтов, укреплении оснований и фундаментов зданий, попадающих в зону строительства, ликвидации аварийных ситуаций, возникающих в процессе строительства.
- Определены требования по устройству притоннельных сооружений способом опускных секций, что является новым словом в проектировании и строительстве тоннелей.
- Уточнены ссылки на нормативные документы по противопожарной защите тоннелей и тоннельных переходов, добавлены требования к пожарной безопасности строительных конструкций.
Внесенные изменения упрощают и ускоряют процессы проектирования, а также во многих случаях позволяют отказаться от разработки специальных технических условий. Внесенные изменения также ориентированы на гармонизацию нормативных требований с европейскими и международными стандартами.
«Обобщенные технико-экономические показатели по применению новых материалов и технологий при проектировании и строительстве тоннелей ориентировочно составляют: сокращение стоимости строительства на 15–20%, сроков строительства на 15–25%, эксплуатационных расходов — на 30%», — отмечает Юрий Новак.
По его словам, принятие и широкое внедрение новых нормативных документов позволит строить новые и ремонтировать уже действующие сооружения транспортной инфраструктуры более надежно, быстро и экономично. «Все нововведения в СП35 и СП122 прошли общественные слушания и получили одобрение у ведущих специалистов-практиков — как проектировщиков, так и строителей», — добавляет эксперт.