CC BY
2УДК 69.002.5 Сальников С.С., Пугин К.Г.
Сальников С.С.
обучающийся 1 курса магистратуры, направление подготовки «Строительство»
Пермский государственный аграрно-технологический университет
(г. Пермь, Россия)
Пугин К.Г.
д.т.н., профессор, заведующий кафедры строительных технологий
Пермский государственный аграрно-технологический университет
(г. Пермь, Россия)
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И МАШИНЫ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ
Аннотация: в данной статье рассматривается важность развития сельского хозяйства, которое требует современных и эффективных технологий для строительства и обновления сельскохозяйственных зданий. Инновационные технологии и машины играют важную роль в повышении качества, скорости и безопасности процесса строительства.
Ключевые слова: сельскохозяйственные здания, строительство, технологии, машины, инновации, эффективность, качество, автоматизация, современные материалы, устойчивое развитие, оптимизация, производительность, цифровые технологии, модернизация.
Введение.
Сельское хозяйство играет важную роль в обеспечении продовольственной безопасности и развитии экономики. Построение современных и эффективных сельскохозяйственных зданий - неотъемлемая часть успешной работы сельскохозяйственных предприятий. В современном
мире существует множество технологий и машин для строительства сельскохозяйственных сооружений, направленных на улучшение процесса возведения зданий, повышение их качества и снижение затрат. Исследование данной темы имеет большое значение, так как позволяет оценить текущее состояние сельскохозяйственного строительства, выявить современные тенденции и лучшие практики в данной области [1].
Методология.
Основой данной работы послужили исследования, выполненные учеными, научные положения, содержащиеся в трудах отечественных и зарубежных ученых, материалы научно-практических конференций, доклады международных организаций о развитии органического сельского хозяйства и экспорта органических продуктов питания в мире. Исследования базировались на общенаучной методологии. В процессе исследования использовались методы комплексного и структурно-динамического анализа, теория устойчивого развития и экстраполяции и другие методы экономической теории.
Результаты.
Объектом исследований являлись цифровые технологии, применяемые в строительной отрасли, способные ускорить и повысить качество строительства производственных зданий и сооружений аграрной отрасли. Строительная отрасль - одна из наиболее консервативных отраслей аграрной экономики. В России доля строительства в ВВП составляет около 5%, в агропромышленном комплексе - менее 1% [2]. В настоящее время во многих странах мира (США, Великобритания, Франция, страны Северной Европы, Сингапур, Южная Корея, Китай и др.) в сельском строительстве активно внедряются цифровые технологии информационного моделирования. Масштаб внедрения BIM в указанных странах объясняется, прежде всего, выгодами от применения этой технологии. Эти выгоды приобретаются на различных этапах реализации проекта и различных уровнях (на уровне отдельного предприятия, отрасли и государства в целом). Результаты применения BIM (технологий информационного моделирования промышленных и гражданских объектов) в
сельском строительстве проявляются в виде высокого качества проектной документации сельскохозяйственных зданий и сооружений, хранения информации в едином информационном ресурсе, улучшения информационного обмена и взаимодействия проектных организаций, аграрных предприятий, инвесторов, региональных властей, снижения затрат на этапе строительства и т.д. В силу наличия значительных преимуществ от использования BIM на государственном уровне в ряде стран установлены условия по обязательному применению указанных технологий при проектировании и строительстве производственных объектов АПК за счет средств государственного бюджета.
Подобные требования постепенно вводились государственными заказчиками в США с 2003 года, а в ряде стран Европы и Азии - с 2007 года. В 2011 году о новой стратегии в области строительства, ориентированной на достижение конкурентных преимуществ на мировой арене, объявила Великобритания. В рамках данной стратегии разработана и реализуется методически проработанная единая последовательная программа перехода на технологии информационного моделирования. В рамках программы и был подготовлен переход на обязательное применение данных технологий с апреля 2016 года для всех финансируемых из бюджета проектов, в т. ч. нового строительства сельскохозяйственных зданий, реконструкции, капитального ремонта устаревших объектов. Такое решение, принятое на государственном уровне, обеспечило ускоренные темпы внедрения BIM-технологий.
В 2012 году в США более 70% участников строительного рынка заявили об использовании технологий информационного моделирования в аграрных проектах, в Великобритании в 2016 году - 54%. По данным сингапурского государственного агентства по строительству, с 2015 года более 80% всех строительных проектов в аграрной отрасли выполняются исключительно с применением BIM-технологий. К настоящему моменту все (100%) проектные организации и около 70% строительных подрядчиков Сингапура применяют BIM на своих проектах. В январе 2014 года были внесены поправки в европейскую директиву о госзакупках, где всем странам Евросоюза для
повышения прозрачности и эффективности расходования бюджетных средств было рекомендовано применять электронные формы работы, включающие BIM в строительстве. В настоящее время организована и финансируется Еврокомиссией рабочая группа по BIM (EU BIM Task Group) из представителей госзаказчиков стран, входящих в Евросоюз. Целью работы группы является выработка общих для всех стран Евросоюза правил планирования и реализации госзаказов на проектные и строительные подряды [3].
По оценкам некоторых зарубежных аналитиков, внедрение технологии информационного моделирования способно обеспечить значительное сокращение затрат на строительство объектов, финансируемых за счет средств государственного бюджета, на 25%, а также последующее сокращение расходов на эксплуатацию - более 35%. Кроме этого, согласно сложившейся мировой практике внедрение возможностей 3D-моделирования в рамках BIM-технологии позволит строительной отрасли улучшить коммуникацию между руководителями и проектировщиками, сократить количество ошибок и проектных изменений, вносимых на последующих этапах реализации, а также существенно сократить стоимость и сроки возведения сооружений. По данным аналитического агентства PricewaterhouseCoopers (PwC), аграрные предприятия-производители продуктов питания ожидают значительный эффект от внедрения цифровых технологий в строительную отрасль в результате строительства новых высокотехнологичных зданий и сооружений и, как следствие этого, увеличение аграрной продукции и снижение затрат на ее производство.
По данным PwC, окупаемость инвестиций от цифровизации строительства аграрных объектов 58% предприятий ожидают в течение 2 лет, в течение 2-5 лет - 37% предприятий, а в течение более 5 лет - только 5%, однако большинство из них считает цифровые технологии обязательным условием успешного развития. [4] Консалтинговое агентство Accenture на мировом экономическом форуме в январе 2017 г. представило аналитику с большим положительным эффектом на аграрный бизнес, социальную сферу на сельских территориях регионов (таблица 1) [5,6].
Таблица 1. Эффект от внедрения цифровых технологий при строительстве аграрных производственных объектов.
Применяемые технологии Умные датчики Потенциальное влияние на бизнес, млрд долл. 34 Потенциальное Общее социальное влияние, влияние, млрд млрд долл. долл. 8 42
Автономная роботизированная техника 56 19 75
ЗО-печатъ Удаленные рабочие места (мобильные технологии) 85 3 3 85
Удаленные единые центры управления 77 7 84
Кибербезопасностъ 21 21
Интегрированные платформы 37 69 106
Прогнозная аналитика 11 11
Итого 321 106 427
Несмотря на сложности, присущие внедрению цифровых технологий в сельском хозяйстве, российские организации активно и успешно работают в этом направлении. [7] Благодаря государственной поддержке и принятию стратегии по цифровизации отрасли, удалось добиться значительных успехов. Применение цифровых технологий в строительстве животноводческих объектов стало одним из наиболее перспективных направлений, обеспечивающих быструю и эффективную реализацию проектов [8].
Различные методы автоматизированного изготовления, такие как 3D-принтеры, роботы-манипуляторы и станки ЧПУ, с каждым днем становятся все более востребованными в строительстве. Они позволяют быстро и качественно возводить здания и сооружения, обладающие рядом преимуществ, включая
высокую скорость монтажа, низкую стоимость и возможность дальнейшего расширения.
Однако, несмотря на все преимущества, существуют определенные проблемы и ограничения, с которыми приходится сталкиваться при использовании цифровых технологий. Необходимо проводить дальнейшие исследования и тестирования, чтобы найти оптимальные решения для каждого конкретного случая.
Тем не менее, использование цифровых технологий в строительстве животноводческих объектов позволяет повысить эффективность производства, сократить затраты и сделать процесс строительства более удобным и быстрым. Это открывает новые перспективы для развития отрасли и содействует укреплению позиций российского сельского хозяйства на мировой арене. [9]
Полнокомплектные быстровозводимые здания, построенные с использованием цифровых технологий и наноматериалов, лишены недостатков, присущих сооружениям из кирпича, бетона и дерева. Для содержания скота и птицы наиболее преимущественным видится применение полнокомплектных быстровозводимых зданий, выполненных по сборной технологии с применением В1М-технологий. Они состоят из несущего каркаса, ограждающих конструкций и заполнения проемов. Фундамент, на котором монтируется сооружение, может быть столбчатым заглубленным, ленточным или в виде площадки из плит [10].
Несущий каркас представляет собой высокопрочную прямоугольную конструкцию из металлических профилей. Ограждающие конструкции можно собирать на месте установки или использовать "сэндвич"-панели. Полнокомплектные быстровозводимые здания и сооружения представляют собой уже готовое решение, позволяющее сократить время и расходы на строительство. Их комплектация может включать ворота, двери, "сэндвич"-панели с утеплителем и металлокаркас.
Эти здания оптимизированы с учетом опыта эксплуатации, что обеспечивает оптимальные характеристики снижение материалоемкости. Каждое полнокомплектное быстровозводимое здание проектируется
индивидуально с учетом пожеланий заказчика. В результате достигается значительная экономия времени при невысоких затратах.
Металлокаркас здания представлен основными и второстепенными несущими конструкциями, а стенами являются «сэндвич»-панели. Основные несущие конструкции зданий - это одно- или многопролетные рядовые рамы. Они изготавливаются как из прокатных профилей (двутавров, швеллеров, труб), так и из сварных двутавров переменно-постоянного сечения. Шаг рам различен, но, как правило, он составляет 3,00-7,20 м. Размеры отправочных элементов конструкций обычно не превышают 13 м, что связано с условиями транспортировки изделий. Второстепенные несущие конструкции представляют собой легкие холодногнутые 7- и С-прогоны высотой от 100 до 400 мм и толщиной 1,0-3,5 мм. Все элементы соединяются между собой высокопрочными оцинкованными болтами. Построенные здания легко комплектуются системами отопления, водоснабжения, подачи кормов, пожаротушения, электрооборудованием и пр. Конструкции монтируются с учетом энергосберегающих технологий, что особенно важно для климатических условий России. Подобное сооружение не уступает по теплоизоляционным свойствам традиционным кирпичным постройкам.
Повышенное внимание при разработке таких конструкций уделяется вопросам совершенствования кровельных систем. Так, в большинстве случаев предпочтение отдается кровельной «сэндвич»-послойной сборке. При этом варианте система состоит из несущих термо-7/С-прогонов, к которым снизу крепятся внутренний лист, пароизоляция с проклейкой и утеплитель, а сверху -кровельная пленка и наружный лист кровельного покрытия.
При другом варианте конструкции кровельной системы, предназначенной для зимнего монтажа, в качестве несущего элемента выступает высокий профиль. На него монтируются термопрогоны, к которым крепятся наружные кровельные листы. Между термопрогонами и несущим листом укладываются паробарьер, теплоизоляция и кровельная пленка. Наиболее простой способ обустройства кровли - использование в качестве кровельного
материала «сэндвич»-панелей заводской сборки или мягких рулонных материалов.
Заключение.
Исследование современных технологий и машин для строительства сельскохозяйственных зданий показывает, что их использование способствует повышению эффективности, качества и ускорению процесса строительства. Оптимизация затрат и ресурсов, повышение точности и улучшение условий работы персонала - основные преимущества современных технологий в сельскохозяйственном строительстве. Дальнейшее развитие и внедрение инноваций в эту сферу могут способствовать более эффективному использованию земельных ресурсов, увеличению производительности и устойчивому развитию аграрного сектора [11].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Современные технологии в строительстве сельскохозяйственных объектов - автор: Петров П.П., издательство "Стройпресс";
2. Войтюк М.М., Сураева Е.А. Типовые проектные решения для модернизации животноводческих и птицеводческих комплексов и ферм. М., 2017. 272 с;
3. Сайт базы данных Maddison Project Database. URL: https://www.rug.nl/ggdc/historicaldevelopment/maddison;
4. The Heritage Foundation. URL: http://www.heritage.org/index/ranking;
5. Architecture Education: New Robotics at University of Stuttgart. URL: http: //www. azuremagazine. com;
6. Stone Spray Robot by Anna Kulik. URL:http://www.dezeen.com;
7. Федоренко В.Ф. Цифровизация сельского хозяйства // Техника и оборудование для села. 2018. № 6. С. 2-8;
8. Мень М.А. Утверждена «дорожная карта» по внедрению BIM-технологий в строительстве. URL: https://bimlib.ru;
9. Иферина Т.И. Семь определений цифровой экономики.ЦКЬ: https://www.crn.ru;
10. Широков И.В. IT в строительстве // IT-менеджер. 2018. № 12;
11. Инновации в сельскохозяйственном строительстве - автор: Кузнецов К.К., издательство "Сельскохозяйственные технологии".
Salnikov S.S., Pugin K. G.
Salnikov S.S.
Perm State Agrarian and Technological University (Perm, Russia)
Pugin K.G.
Perm State Agrarian and Technological University (Perm, Russia)
MODERN TECHNOLOGIES AND MACHINES FOR CONSTRUCTION OF AGRICULTURAL BUILDINGS
Abstract: article discusses the importance of agricultural development, which requires modern and efficient technologies for the construction and renovation of agricultural buildings. Innovative technologies and machines play an important role in improving the quality, speed and safety of the construction process.
Keywords: agricultural buildings, construction, technologies, machines, innovations, efficiency, quality, automation, modern materials, sustainable development, optimization, productivity, digital technologies, modernization.
