Стоманобетон срещу стомана?

В строителството има един доста стар спор за това кой вид конструкция е по-добър - стоманобетонната или стоманената? Всеки по-опитен архитект или конструктор би ви казал, че за сгради с малки подпорни разстояния (до 7,20 метра), като жилищните например, класическия стоманобетон е най-икономичен. Също така и че щом става въпрос за покривни конструкции и/или големи подпорни разстояния метала става най-добрия избор. Не случайно тези две системи са най-масовите в момента и доста често биват смесвани. Има обаче една междинна зона - подови конструкции за обществени сгради с подпорни разстояния от 8-12 метра, а някъде и повече. Тук може да получите много и често противоположни мнения от експертите.

СРАВНЕНИЕТО:

Съвсем скоро ми се наложи да правя изследване между тези две конструкции за етажна обществена сграда имаща нужда от малко по-големи подпорни разстояния за подовите плочи. Реших вместо да се доверявам на субективните мнения на различни хора, да последвам мъдрата мисъл на Вернер Фон Браун - "Един добър тест струва повече от хиляда експертни мнения". За да не се "изгубя в полето на различните възможности и строителни пордукти", реших да опростя избора си до два универсални и наложили се системи - безгредови капителни плочи на 8 метра и ламаринобетон върху метални греди през 12 метра. На пръв поглед тези системи са несравними защото металът има 50% по-голямо подпорно разстояние. Нека обаче не забравяме , че важна в случея е практичността а не "академично-рицарските двубои". Оставаше самия тест. За целта използвах "професионален жокер" - помолих екипа на "Конструкция" ООД да направи сравнителни изчисления за двете конструкции и ето резултата:

СТОМАНОБЕТОНЪТ:

За стоманобетонна конструкция използвахме тип, който покрай "бума на моловете" се превърна в нещо като класика - дебела безгредова плоча с капители. Подпорното разстояние беше 8 метра и ето какви резултати даде:

Предимствата:

• Добре изпълнена тази конструкция е завършен продукт - няма нужда от боя, финишно покритие и най-важното огнезащита.
• Монолитна и без сложни сглобки.Това означава, че нямате нужда от изпълнение на сложни детайли. Същевременно тя действа, като едно цяло и разпределя равномерно усилията си. Всичко това означава освен лесно изпълнение, но и безпроблемна експлоатация и дълготрайност.
• Основният елемент бетонът е "местен материал". Това значи, че се произвежда на близо - сравнително малки транспортни разходи и въглеродни емисии. Самите кофражи пък са за многократна употреба.
• Цената. Горните предимства водят до едно обобщаващо и то е цена. Сравнението е красноречиво. Въпреки, че използваните цени в сравнението могат да варират, няма как да бъде стопена двойната разлика в крайната цена.
• Малка конструктивна височина. Това, че този тип конструкция е с капители вместо греди го прави напълно проходим за електро и ОВиК инсталациите. От там конструктивната височина е в пъти по-малка,от която и да е гредова конструкция. Много хора погрешно смятат, че металните конструкции са с по-малка височина, а то е точно на обратно. Това отново води до икономия на външна обвивка (фасада) и от там разходи за строеж и климатизация.

Недостатъците:

• Работа на строежа. Наред със всичките си предимства монолитните стоманобетонови конструкции имат един съществен недостатък - много работа на самия строеж. Това значи организация, кофражи, хора, подаване на мокър материал (бетонът).... Всичко това гарнирано с разнородни климатични условия. При по-големите обекти това започва да става все по-голям проблем дори и в България. Като добавим и удължения срок нещата започват да изглеждат доста сериозно.
• Ограничено подпорно разстояние. В класическия си вид тази конструкция трудно може да понесе повече от 9 метра подпорно разстояние. След тях са нужни греди и/или предварително напрегната армировка. Те обаче водят до друг тип конструкция, която няма такава технологична простота.

СТОМАНАТА:

За стоманена конструкция използвахме ламаринобетонна плоча носена от стоманени греди. Използвахме подпорно разстояние 12 метра понеже това е стандартната дължина, на която се продават гредите и се работи лесно без "фири" (да не забравяме "практичността"). Отново "класическа конструкция" макар и не толкова разпространена у нас, но все пак позната и използвана. Ето какви резултати даде тя:

Предимствата:

• Големи подпорни разстояния. Стоманените конструкции доста лесно преодоляват по-големи подпорни разстояния от класическия стоманобетон. Когато функцията го налага това може да бъде от решаващо значение.
• Бърза работа на място. Основно предимство на метала е ,че е сглобяем и може да се изработи предварително в закрит цех. Това дава много важна бързина и качество на този тип конструкции.
• Ниско тегло на конструкцията. Поради минималното количество бетон тази конструкция е по-лека. Това дава възможност за по-големите подпорни разстояния и по-доброто поведение при земетръс.
• Конструктивна експресивност. Това е доста субективен плюс. Очевидно е обаче, че видимата стоманена конструкция има своя подчертана визия с характерните стоманени профили, сменящи се сечения, детайли и ламарината за плочи.

Недостатъците:

• Голям разход на стомана. Този тип конструкция изисква почти тройно повече стомана (като сметнем профилната ламарина и армировката на тънката плоча). Тя от своя страна е енергоемък вносен продукт, които изисква доста транспорт и се влияе от цените на международните пазари. От там цената и въглеродните емисии скачат спрямо стоманобетона.
• Сложни преходни елементи. Стоманената конструкция се нуждае от доста детайлни елементи (плочи на колони, връзка греда/колона, връзка греда/греда, анкери към ламарината......). Те от своя страна повишават цената и са предпоставка за бъдещи ремонти (макар и минимални) по време на експлоатация.
• Пожар и корозия. Металът има нужда от завършваща боя и противопожарна такава. Това добавя още един процес към строителството, а и след това към поддръжката.

АЛТЕРНАТИВИТЕ:

Както споменах в началото с цел практичност "тествахме" двете най-изявени системи в този функционален диапазон (подове на 8-12 метра). Сред многообразието от други възможности си заслужава да спомена и няколко други алтернативи:

• Ламаринобетон на подпорно разстояние 9 метра. Това решение би намалило теглото на стоманата до нещо от сорта на 75-85 kg/m2. Тогава обаче цената пак няма да се намали до тази на стоманобетона, а предимството от голямото подпорно разстояние изчезва. Такава конструкция би била удачна ако строителната площадка е неудобна за работа и срока за изпълнение е жизненоважен.
• Стоманена конструкция с ферми вместо пълностенни греди. Такова решение би намалило количеството стомана и би позволило на техническите инсталации да минат между фермите. Минусите обаче са съществени - сложно изпълнение, нулева пожарна устойчивост заради ниския "фактор на масивност" и спорно поведение при земетръс.
• Касетирани/олекотени стоманобетонни плочи. Това е една много хитра вариация на "безгредовите плочи", която премахва "мъртвото" тегло като заменя с кухини/ хурди/ стиропор участъците от бетона,които не са натоварени. При нея се пести материал и са възможно по-големи подпорни разстояния, но за сметка на усложнено изпълнение.
• Гредова стоманобетонна конструкция. Тя изисква по-малко материал (бетон и армировка) от безгредовите плочи, но за сметка на усложнения кофраж. Височината на конструкцията също е доста по-голяма (от там повече фасада и обем). Възможни са и подпорни разстояния 12 метра, но на цената на доста масивни греди (90-100 см височина).
• Сглобяем стоманобетон. В последните години индустриалното производство на стоманобетонови елементи се възроди с предимствата на неговите технологии: предварително отляти в заводски условия елементи, елементи със специфична форма, предварително напрегната армировка.... Проблемът на тези системи е, че са обвързани с конкретен завод (неговата технология, моментно състояние и отдалеченост от строежа). Изборът на подобна система на ниво проект означава предварителния отказ на възложителя от  един много основен елемент - търг за строителство! Честа практика обаче е сградата да бъде проектирана с някоя от "универсалните конструкции" и да бъде дадена за офериране на "инженеринг" от подобен завод.