ОЦЕНОЧНОЕ СРАВНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ СТРОИТЕЛЬСТВА КАРКАСНО-МОДУЛЬНЫХ ЗДАНИЙ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

4

ARCHITECTURE / «ШИШМШМ-ЛШШаИ» #1(012033, 2024

ARCHITECTURE

Деев Даниил Валерьевич, студент магистратуры Научный руководитель: Тилинин Юрий Иванович кандидат технических наук, доцент Санкт-Петербургский государственный архитектурно -строительный университет

DOI: 10.24412/2520-6990-2024-10203-4-8 ОЦЕНОЧНОЕ СРАВНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ СТРОИТЕЛЬСТВА КАРКАСНО -МОДУЛЬНЫХ

ЗДАНИЙ

Deev Daniil Valerievich,

graduate student Scientific supervisor: Tilinin Yuri Ivanovich

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor St. Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering

EVALUATIVE COMPARISON OF TECHNOLOGIES FOR CONSTRUCTION OF FRAME-

MODULAR BUILDINGS

Анотация.

В настоящем исследовании рассмотрены строительные объекты, возведенные по каркасно-модульной технологии. Опыт строительства объемно -модульных и каркасно -панельных зданий стал основой каркасно-модульной технологии. Рассматривая различные каркасно -панельные и модульные технологии возведения зданий в современном строительстве, были проведены экспертные оценки и сопоставлены показатели эффективности, в результате которых были выявлены преимущества и недостатки строительных технологий.

Abstract.

This study examines construction projects built using frame-modular technology. Experience in the construction of volumetric modular and frame-panel buildings has become the basis offrame-modular technology. Considering various frame-panel and modular technologies for constructing buildings in modern construction, expert assessments were carried out and performance indicators were compared, as a result of which the advantages and disadvantages of construction technologies were identified.

Ключевые слова: каркасно-модульные здания, металлические элементы, легкие металлические конструкции, сэндвич-панели, объемные блоки, экспертный опрос, область применения технологий.

Keywords: frame-modular buildings, metal elements, light metal structures, sandwich panels, volumetric blocks, expert survey, scope of technology.

Теме строительства каркасно-панельных и модульных технологий повествуют статьи [1-4], кроме самой технологии рассмотрены проблемы строительства как способ освоения арктических территорий. Труднодоступность Арктики осложняет доставку материалов и рабочей силы, а суровый климат добавляет сложностей при строительстве, температуры в данном регионе могут опускать ниже минус 40°С. Наиболее благоприятные условия для транспортировки и строительства составляют не более четырех месяцев. За такой короткий промежуток времени очень проблематично доставить все необходимые материалы, людей, средства для жизни специалистов. Необходим очень большой перечень материалов, необходимого для жизни на время строительства объекта: утеплённые палатки, дизельные генераторы, техника для обогрева, оборудование для получения питьевой воды, мобильная кухня, и другие важные для жизни предметы быта. Помимо снаряжения для обеспечения жизни строителей, необходимо также доставить строительные материалы и технику, что в общей сумме достигает больших объемов и становится невероятно сложным.

Наиболее удобный и рациональный способ доставки грузов - морскими судами из Архангельска по Северному морскому пути. Морской транспорт в северных широтах можно заменить на еще более дорогой авиационный и вертолетный. Однако, вне зависимости от транспорта при строительстве в северных широтах возникает необходимость отказаться от тяжелых конструкций, а также минимизировать мокрые строительные процессы.

В связи с вышеперечисленными проблемами возникает потребность снижения транспортных расходов [4, 5]. Такого можно добиться строительством легких конструкций с высокой теплоэффек-тивностью, а также каркасных систем, собираемых из готовых стержневых элементов сухой сборки.

Таким образом, настоящая работы посвящена изучению практического опыта применения в строительстве комплектов легких быстромонтируемых элементов высокой заводской готовности. В результате исследования будет определена область применения каркасно-панельных и модульных технологий с целью освоения территорий Крайнего Севера.

«шиитешим-лшшаи» тж / лксыттЕстикЕ

5

За время с 2014 по 2021 год построены быстро-возводимые здания в арктической зоне, в районе западной границы России, в местах базирования флота, а кроме этого за короткий срок возведены здания медицинских центров в 2020 году [4, 5]. Одним из новых объектов в арктической зоне является

административно-бытовой комплекс «Арктический Трилистник» (рис.1).

Военная база "Арктический Трилистник" расположена на острове Земля Александры в районе архипелага Земля Франца-Иосифа, рядом с посёлком Нагурское. Основная задача базы - обеспечение противовоздушной обороны.

Рис. 1. Административно -бытовой комплекс «Арктический Трилистник»

Всего за две недели был построен временный вахтовый городок из сборно -щитовых зданий площадью 800 м2, предназначенный для специалистов и работников строительной площадки. Помимо этого, было доставлено порядка 200 тонн стройматериалов и 24 единицы техники.

Основной объект был возведен по каркасно-панельной сборной технологии с использованием оцинкованных холодногнутых стальных профилей (рис. 2).

Рис. 2. Возведение каркаса из оцинкованных холодногнутых профилей одного из зданий комплекса

«Арктический Трилистник» [1]

Во время возведения многофункциональных медицинских центров применялась также, как и в Арктике, каркасно-панельная сборная технология возведения зданий (рис. 3).

ARCШTECTURE / «ШИШМШМ-ЛШШаИ» #1(012033, 2024

Рис. 3. Процесс возведения каркасно -панельного здания «Многофункционального медицинского центра» в

г. Уссурийске на 60мест.

Кроме города Уссурийск, медицинские центры были построены также и в других городах по всей России. Примерами являются: Нижний Новгород (60 мест), Одинцово (100 мест), Волгоград (100 мест), Подольск (200 мест), Новосибирск (169 мест), Сосновый Бор под Улан-Уде (160 мест). Данные проекты были завершены к 15 апреля 2020 года.

Позже, к 30 апреля 2020 года было завершено строительство еще девяти медицинских центров в городах Калининград (100 мест), Пушкин (60 мест),

Смоленск (60 мест), Ростов-на-Дону (160 мест), Оренбург (60 мест), Омск (60 мест), Петропавловск-Камчатский (60 мест), Анастасьевка в Хабаровском крае (200 мест), построенных из сборных стальных каркасов с различной конструкцией наружных стен с использованием утеплителя [5-6].

В настоящее время широко известна набирающая популярность объемно-модульная технология возведения зданий. Примером может служить военный городок на Итурупе, по модульной технологии построены здания военного городка (рис. 4).

6

Рис. 4. Военный городок на Итурупе

На современных строительных площадках применяются каркасно-панельные и модульные технологии возведения зданий следующих типов строительных систем:

1. Здания с каркасом из оцинкованных холо д-ногнутых профилей толщиной от 3 до 8 мм и прикрепленным к каркасу ограждением из сэндвич -панелей;

2. Здания с каркасом из легких стальных тонкостенных профилей толщиной от 0,4 до 2,5 мм с двусторонней обшивкой листовыми материалами утепленного каркаса;

3. Здания из объемных блоков из переоборудованных морских контейнеров;

4. Здания из сборно-разборных объемных модулей из металлических элементов и панелей типа «сэндвич»;

«шиишшим-лшшаи» mm / architecture

5. Здания с легким каркасом из квадратных стальных профилей и ограждением из сэндвич-панелей.

С целью проведения комплексной экспертной оценки был проведен опрос типов каркасно-па-нельных и модульных технологий возведения зданий, которые перечислены выше.

За основу взяты десять наиболее значимых критериев и десятибалльная оценка каждого критерия. Каждый критерий оценивался от 1 до 10 баллов, а комплексная оценка изменяется в пределах от 10 до 100 баллов.

В экспертной оценке принимали участие кандидаты и доктора технических наук по специальности 05.23.08 «Технология и организация строительства».

Для оценки корректности экспертных оценок принят коэффициент вариации Ц , который определяется по формуле (1):

(1)

V

j Mj '

Среднее квадратическое отклонение оценок, полученных j-ой технологией, определяется по

формуле (2):

= (2)

Дисперсия Б оценок, данныху-ой технологии, определяется по формуле (3):

(3)

где п - число экспертов;

С^ - оценка (в баллах) у-ой технологии г-ым экспертом;

М] - среднее арифметическое значение величины оценки технологии (в баллах), определяется по формуле (4):

М =1гр=1Си. (4)

В расчетах средних баллов по каждому типу строительной системы и соответствующему критерию определялся коэффициент вариации, который не превысил значения 0,27, что говорит о допустимой степени согласованности экспертов [7-8].

Результаты экспертной оценки рассматриваемых типов строительных систем, возводимых в современном строительстве по каркасно -панельной и модульной технологии представлены в табл. 1.

Таблица 1

Результаты экспертной оценки рассматриваемых типов строительных систем

7

Десять критериев оценки вариантов типов строительных систем Значение критерия оценки по десятибалльной шкале

№1 №2 №3 №4 №5

Трудозатраты 5 7 5 10 9

Теплозащита 7 7 6 6 7

Звукоизоляция 7 6 6 7 8

Надежность 8 7 6 9 8

Эксплуатационная долговечность 7 7 6 9 8

Прямые затраты 7 7 8 6 6

Заводская готовность 7 8 6 9 8

Масса 6 7 8 7 7

Стоимость материала в запасах 8 7 6 10 10

Удобство транспортировки 7 8 6 6 10

Итоговый показатель эффективности в баллах 69 71 63 79 81

По результатам экспертной оценки можно выделить две технологии с высокими баллами экспертной оценки:

• здания с каркасом из оцинкованных холодногнутых профилей и ограждением из сэндвич -панелей (71 балл);

• здания из сборно -разборных объемных модулей из металлических элементов и панелей типа «сэндвич» (81 балл).

Здания с каркасом из оцинкованных холодногнутых профилей и ограждением из сэндвич-панелей менее трудоемки в монтаже за счет обеспечения соединения элементов каркаса унифицированными узлами крепления. В данной технологии применяется болтовое соединение оцинкованных профилей и используются ступенчатые сверла, электрические гайковерты для сборки болтовых соединений.

Здания из сборно-разборных объемных модулей, собираемых из металлических элементов и панелей типа «сэндвич» кроме удобства в транспортировке отличаются своей технологичностью:

предварительно собранные на стройплощадке объемные модули соединяются болтами при монтаже зданий, что снижает трудоемкость работ.

Таким образом, из представленных в современном опыте строительства каркасно -панельных и модульных технологий возведения зданий произведена экспертная оценка следующих типов строительных систем:

1. Здания с легким каркасом из квадратных стальных профилей и ограждением из сэндвич-панелей (показатель эффективности 69 баллов);

2. Здания с каркасом из оцинкованных холодногнутых профилей толщиной от 3 до 8 мм и прикрепленным к каркасу ограждением из сэндвич-панелей (показатель эффективности 71 балл);

3. Здания с каркасом из легких стальных тонкостенных профилей толщиной от 0,4 до 2,5 мм с двусторонней обшивкой листовыми материалами утепленного каркаса (показатель эффективности 63 балла);

ARCHITECTURE / «ШИШМШМ-ЛШШаИ» 2024

4. Здания из объемных блоков из переоборудованных морских контейнеров (показатель эффективности 79 баллов);

5. Здания из сборно-разборных объемных модулей из металлических элементов и панелей типа «сэндвич» (показатель эффективности 81 баллов).

Для строительства на удаленных от городов территориях, например, на островах Арктики, наиболее приемлемы типы строительных систем с каркасом из оцинкованных холодногнутых профилей и ограждением из сэндвич-панелей и из сборно -разборных объемных модулей, состоящих из металлических элементов и панелей типа «сэндвич». При строительстве вблизи городов или в городах, как строились в 2020 году медицинские центры, на выбор типа строительной системы влияет развитость строительной индустрии, наличие заводов или наличие запасов необходимых материалов, деталей и конструкций на оптовых базах городов.

Литература:

1. Евтюков С.А., Колчеданцев Л.М., Тилинин Ю.И. Исследование технологии возведения каркасно-панельных и модульных зданий в Арктике — Вестник гражданских инженеров. 2021. № 5 (88). С. 84-94.

2. Асаул А.Н., Казаков Ю.Н., Быков В.Л., Князь И.П., Ерофеев П.Ю. Теория и практика использования быстровозводимых зданий в обычных условиях и чрезвычайных ситуациях в России и за-рубежом — СПб.: "Гуманистика", 2004. -472 с

3. Тилинин Ю.И., Животов Д.А., Тилинин В.Ю. Повышение технологичности монтажа кар-касно-панельных быстровозводимых зданий — «Инженерно-строительный вестник Прикаспия» 2021 № 1 (35). С. 34-37. Астрахань.: АГАСУ, 2021

4. Казаков Ю. Н. Е. В. Хорошенькая. Высокоскоростное строительство зданий из легких сэндвич-панельных систем: моногр. — СПб.: СПбГАСУ, 2018. - 176 с.

5. Тилинин Ю.И. Ступакова О.Г., Хорошенькая Е.В. Исследование каркасно -панельных и модульных технологий на объектах Военно-строительного комплекса — Вестник гражданских инженеров. 2023. № 1 (96). С. 80-86.

6. Тилинин Ю. И. Бахтинова Ч. О., Хорошенькая Е.В. Выбор технологии оперативного строительства объектов инфраструктуры с учетом долговечности зданий — Вестник гражданских инженеров. 2021 № 1 (84) - С.95-96. СПб.: СПБГАСУ, 2021

7. Тилинин Ю. И., Пастух О. А. (гл. 1), Животов Д. А., Панин А. Н. Домостроительные технологии в системе сохранения и развития архитектурно -планировочной структуры исторических российских городов: монография — Санкт-Петербургский государственный архитектурно -строительный университет. - Санкт-Петербург : СПбГАСУ, 2022. -239 с.

8. Гуцыкова С. В. Метод экспертных оценок. Теория и практика (2011) — М.: Когито-Центр. -144 с.