CC BY
38
УДК 004
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-5-95-102
ОСОБЕННОСТИ СТРОИТЕЛЬСТВА ЗДАНИЙ ИЗ КРУПНОГАБАРИТНЫХ
МОДУЛЕЙ (ЧАСТЬ 1)
Т.К. Кузьмина, Р.Т. Аветисян, А.Т. Мирзаханова
В статье проведен литературный анализ по теме крупногабаритного объемно-блочного домостроения. Объемно-блочное домостроение актуально тем, что позволяет обеспечивать население по сегодняшним меркам недорогим и комфортным жильем, в процессе изготовления блоков производится меньше технологических отходов, в заводских условиях возможно обеспечить лучшие условия для безопасного труда, чем на производстве, высокое качество конструкций. Рассмотрены особенности возведения жилых зданий из крупногабаритных модулей. Проведены практические эксперименты, позволившие определить наиболее влияющие факторы. Целью данной работы было выявление факторов, которые влияют на качество и безопасность готовой модульной строительной конструкции на различных этапах: производство, транспортировка, входной контроль, устройство в проектное положение.
Ключевые слова: крупногабаритное объемно-блочное домостроение, модульное строительство, качество и безопасность готовой модульной продукции.
Первый этап внедрения объемно-блочного домостроения (ОБД) на территории СССР начался в 50-х годах двадцатого столетия. В практике строительного производства начинают применять и активно развивать укрупненные элементы. Суть ОБД заключалась в строительстве из отдельных блок-форм с размером в комнату. Блок-формы для такого вида домостроения производились на заводах. Индустриализация позволяла изготавливать блоки повышенной заводской готовности. На заводах в блок-формы устанавливались максимально необходимые элементы: двери, окна, приборы для отопления, оборудования санитарно-технического назначения, розетки. Научные институты СССР и зарубежных стран утверждали, что максимальная заводская готовность объемных блоков достигает 90 % [1].
В данном исследовании рассматривается крупногабаритный объемный модуль, планируемый в массовое производство ГК «МонАрх». В основном планируется изготовлять модуль прямоугольного замкнутого сечения, собираемый в заводских условиях из отдельных плоских элементов. Максимальные габаритный размеры модуля: длина -15.5; ширина 7.5; высота 3.55.
Крупногабаритный модуль (далее КГМ) может быть использован для строительства зданий различного назначения: общественные, административные и жилые. Планируется поставлять крупногабаритные модули на строительно-монтажные участок с готовностью 95% - оборудованные фасадными системами, инженерными сетями, дверьми, окнами и с выполненной внутренней отделкой.
В пределах планируемых габаритов возможны различные объемно-планировочные решения для целей различного назначения (сервисные службы, коммерческие помещения), связывая, при необходимости несколько модулей. Лестницы и лифты, входные группы проектируются в виде отдельных КГМ. Пример плана этажа из КГМ приведен на рис. 1.
Пространственная жесткость зданий из крупногабаритных модулей обеспечивается их взаимной работой и надежной перевязкой с модулями МОП и трехэтажных эвакуационно-лестничных узлов в сочетании с работой металлических горизонтальных связей. С учетом «перевязки» модулей в работу включаются опорные пилоны, работающие на сжатие и на горизонтальный сдвиг от воздействия вертикальных нагрузок с
95
совместной работой с распорными, горизонтальными, обвязочными балками, несущих ребер нижней плиты и торцевыми вертикальными рамами модуля, объединенными между собой с помощью болтовых соединений [4].
Рис. 1. Пример схемы сборки здания: а — пространственная схема сборки
блоков.; б — план верхнего этажа; в — план нижнего этажа; 1-6 — основной модуль; 7-8 — модуль МОП (места общественного пользования); 9 — двухэтажный модуль ЭВЛ (эвакуационно-лестничный узел)
Конструктивное решение опирания пилонов КГМ должно обеспечивать передачу вертикальных нагрузок с минимальным значением эксцентриситета, которое не должно превышать 5 мм в двух направлениях (рис. 2). При проектировании следует принимать, что в период производственно-технологических процессов на заводе-изготовителе, при транспортировании модулей, погрузочно-разгрузочных и монтажных работах на основные конструктивные элементы модуля (пилоны) воздействуют растягивающие усилия до 10 т на один пилон.
Петель и подъемных приспособлений на объемном модуле нет. Однако в целях транспортирования отдельных элементов стен-скорлупок и непосредственно самого модуля в производственных цехах завода-изготовителя проектом должны быть предусмотрены в верхних пластинах пилонов отверстия закрытым объемным контуром верхней части пилона, в котором фиксируются грузозахватные приспособления.
Множество факторов определяет, будет ли строительный рынок, использовать модульное строительство. Двумя основными факторами, определяющими спрос на недвижимость, являются доступность и относительная стоимость квалифицированной строительной рабочей силы. С наступлением пандемии Россия резко ощутила нехватку рабочей силы и масштабный неудовлетворенный спрос на жилье [2-3].
Их основными преимуществами являются:
заводские допуски и качество изготовления отличаются более высокими требованиями к готовой продукции на всех этапах производства работ;
в процессе изготовления блоков производится меньше технологических отходов;
независимость от неблагоприятных погодных условий и зимней работы;
96
в заводских условиях возможно обеспечить лучшие условия для безопасного труда, чем на производстве.
К недостаткам заводской сборки относятся:
максимальная ширина автомобильного транспорта. Не более 3.5 м; необходимость в полицейском сопровождении при транспортировке негабаритного модуля;
ограничения транспортировки модуля по высоте под эстакадами и мостами; ограничения движения в дневное время суток в центральных частях города. Заводское производство требует предсказуемого и стабильного спроса, в то время как строительство, как правило, требует большого количества одновременно, а затем-никакого.
Рис. 2. Опорные зоны модуля: а- нижние опорные зоны; б — верхние опорные зоны
Использование всех преимуществ модульной конструкции с точки зрения затрат и производительности не является простым предложением. Это требует тщательной оптимизации выбора материалов; поиск правильного решения между 2D-панелями, 3D-модулями и гибридными конструкциями; а также решение задач в области проектирования, производства, технологий, логистики и сборки.
Крупногабаритное объемно-блочное домостроение обеспечивает максимальную эффективность и экономию времени, но недостатки включают транспортные расходы и ограничения по размерам. Максимальная ширина для автомобильного транспорта, который не требует полицейского сопровождения, обычно составляет около 3,5 метров [6-11]. Это либо увеличивает стоимость транспортировки более крупных блоков, либо ограничивает размер модулей. Эффективность, быстроту транспортировки и монтаж блока в проектное положение подтверждает полученный опыт ГК «МонАрх». Двухэтажное модульное здание было построено на территории ЖК «Хорошевский», разобрано и передислоцировано на строительный участок. Процесс монтажа двух этажей занял шесть часов (рис. 3-6).
Рис. 3. Погрузка модуля Рис. 4. Транспортировка модуля
Рис. 5. Монтаж в проектное положение Рис. 6. Фасад возведенного здания
ГК «МонАрх»
Изучив производство крупногабаритного объемно-блочного домостроения, авторы выделили четыре группы факторов: производство, транспортировка, входной контроль модуля на строительной площадке, устройство в проектное положение. В результате проведенного исследования были выявлены факторы каждой группы, оказывающие влияние на организационно-технологические решения строительства здания из крупногабаритных модулей. Факторы указаны в таблице.
Факторы, влияющие на выбор организационно-технологических решений
№ Производство Транспортировка Входной контроль Устройство в проектное положение
1 2 3 4
1 Низкое качество используемых материалов Транспортировка модуля при наборе прочности менее 100% Отсутствие штампа ОТК завода Отсутствие сертификата на продукцию, выданный органом сертификации
2 Отсутствие технологической документации. Неравномерное распределение нагрузки относительно продольной оси симметрии и относительно осей колес грузовых платформ транспортных средств при транспортировке крупногабаритного модуля Наличие деформаций на лицевых поверхностях модуля Отсутствие технологической карты на монтаж крупногабаритного модуля
3 Недостаточный операционный контроль отдела технического контроля (ОТК) Транспортировка крупногабаритных модулей без специально оборудованных крепежных и опорных устройств, обеспечивающих сохранность изделий и безопасность движения Наличие повреждений и сколов на лицевой поверхности фасадов Отсутствие или неквалифицированный геодезический контроль
Продолжение
№ Производство Транспортировка Входной контроль Устройство в проектное положение
1 2 3 4
4 Некачественные приспособления и бортоснастка Отсутствие дополнительного крепления модуля на транспортном средстве, исключающее продольное и поперечное смещение Неправильность геометрических размеров Недостаточный контроль строительно-монтажных работ со стороны строительно-монтажной организации, технического надзора и авторского надзора
5 Низкая квалификация рабочего персонала Отсутствие способов креплений модулей, указанных в рабочей документации с учетом правил, действующих для конкретных транспортных средств Непроектное расположение и крепление закладных деталей Отсутствие или несоответствие исполнительной документации, общего и специальных журналов учета выполнения работ, соответствующих по составу и порядку ведения требованиям нормативных документов
6 Недоуплотнение бетонной смеси и отсутствие ухода за бетоном Транспортировка модуля без специального укрывного полотна Несоответствие внутренней и наружной лицевой поверхности модуля требованиям проекта Заполненный не по требованиям журнал авторского надзора по объекту строительства в целом или отдельным зданиям и сооружениям, а также по пусковым комплексам, если таковые предусмотрены проектной документацией, - при осуществлении авторского надзора
7 Несоблюдение технологической последовательности при выполнении отделочных работ Дефекты асфальтобетонного покрытия в виде просадки, проломов, раскрытия трещин Отсутствие паспорта модуля Отсутствие или некомплект сертификатов, технических паспортов, протоколов испытаний и других документов, удостоверяющих качество, безопасность и свойства материалов, конструкций и изделий, примененных при производстве работ
8 Некачественная сборка модуля Занесенные снегом дороги, потеря видимости во время транспортировки Погодные условия в момент выгрузки крупногабаритного модуля Отсутствие или некомплект актов испытаний и опробования технических устройств, систем инженерно-технического обеспечения, результатов экспертиз, обследований, лабораторных и иных испытаний выполненных работ, проведенных в процессе строительного контроля
9 Демонтаж стеновой панели с вибростола под сборку при наборе прочности бетона менее 50% Низкая квалификация машиниста транспортного грузового средства Квалификация машиниста крана и такелажников Отсутствие подтверждения соответствия объекта требованиям энергетической эффективности и оснащенности их приборами учета используемых энергетических ресурсов
10 Демонтаж готового модуля со стапеля сборки при наборе прочности бетона плиты перекрытия менее 50% Узкие проезды и переулки на пути к строящемуся объекту Неподготовленное место выгрузки для монтажа модуля с транспортного средства Отсутствие или некачественно выполненная документация, подтверждающая факт выполнения работ в соответствии с утвержденной проектной документацией
11 Небрежная транспортировка модуля из формовочного цеха в цех под отделку Радиусы поворотов дорожных проездов Квалификация ИТР, осуществляющего входной контроль -
Окончание
№ Производство Транспортировка Входной контроль Устройство в проектное положение
1 2 3 4
12 Некачественная бетонная поверхность стеновой панели Поперечный и продольный уклон дорожного полотна Отсутствие или неотка-либрованные измерительные приборы для определения геометрических размеров -
13 Некачественная внутренняя облицовочная поверхность Порывистый и шквалистый ветер в момент транспортировки крупногабаритного модуля - -
14 Нарушение технологической последовательности и использование некачественных материалов при выполнении фасадных работ Лед на дорожном покрытии в виде гладкой пленки или шероховатой корки. Уплотненный снег, снежный накат - -
15 Отсутствие предварительной пуско-наладки секции перед транспортировкой - - -
В результате проведенного исследования можно сделать следующее заключение: определена актуальность крупногабаритного объемно-блочного домостроения. Выявлены четыре группы факторов, оказывающих влияние на принятие организационно-технологических решений. Ввиду отсутствия статистических данных, в дальнейших исследованиях целесообразно провести экспертный опрос для определения наиболее влияющей группы факторов.
Список литературы
1. Захарова М.В., Пономарев А.Б. Опыт строительства зданий и сооружений по модульной технологии // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. 2017. Т. 8, № 1. С. 148155.
2. Аветисян Р.Т. Перспективы развития объемно-блочного домостроения в России // Дни студенческой науки, 2020. С. 1256-1258.
3. Лапидус А.А., Аветисян Р.Т., Мирзаханова А.Т., Казарян Р.Р. Перспективы развития BIM технологий на территории российской федерации // Системотехника строительства. Киберфизические строительные системы, 2019. С. 331-334.
4. Курбанов З. А., Понамарев А. В., Овсянников С. В. Объемно-блочное домостроение: история и современные тенденции // Избранные доклады 62-й университетской научно-технической конференции студентов и молодых ученных. Томск: Томский государственный архитектурно-строительный университет. 2016. С. 841-845.
5. Олейник П.П., Бродский В.И. Организация строительства как вид работ, влияющих на безопасность объектов // Промышленное и гражданское строительство. 2015. № 7. С. 71-75.
6. Курбанов З.А., Понамарев А.В., Овсянников С.В. Объемноблочное домостроение: история и современные тенденции // Избранные доклады 62-й университетской научнотехнической конференции студентов и молодых ученных. Томск: Томский государственный архитектурно-строительный университет. 2016. С. 841-845.
7. Бронников П.И. Объемно-блочное домостроение. М.: Стройиздат, 1979.
160 с.
8. Velamati S. Feasibility, benefits and challenges of modular construction in high rise development in the united states: A developer's perspective. Master thesis, Center for Real Estate, Massachusetts Institute of Technology 2012. P. 101 - 102.
9. Хубаев А.О., Саакян С.С., Макаев Н.В. Мировая практика в области модульного строительства // Construction and Geotechnics. 2020. Т. 11, № 2. С. 99-108. DOI: 10.15593/2224-9826/2020.2.09.
10. Белозерский А.М. Объемно-блочное домостроение в России // Наука и техника транспорта. 2012. № 3. С. 55-59.
11. Ализаде С.А. Объемно-блочное домостроение: опыт и перспективы развития // Архитектура и дизайн. 2017. № 1. С. 38-52.
Кузьмина Татьяна Константиновна, канд. техн. наук, доцент, kyzmina_tk@mail.ru, Россия, Москва, Национальный исследовательский Москвоский государственный строительный университет,
Аветисян Роберт Тигранович, магистр, robert.avetisyan.98@mail.ru, Россия, Москва, Национальный исследовательский Москвоский государственный строительный университет,
Мирзаханова Аида Тимуровна, магистр, mirzahanova-aida@rambler.ru, Россия, Москва, Национальный исследовательский Москвоский государственный строительный университет
FEATURES OF THE CONSTRUCTION OF BUILDINGS FROM LARGE-SIZED MODULES T.K. Kuzmina, R.T. Avetisyan, A.T. Mirzakhanova
The article provides a literary analysis on the topic of large-sized volume-block housing construction. Volume-block housing construction is relevant because it allows providing the population with inexpensive and comfortable housing by today's standards, less technological waste is produced during the manufacture of blocks, it is possible to provide better conditions for safe work in factory conditions than in production, high quality structures. The features of the construction of residential buildings from large-sized modules are considered. Practical experiments were carried out to determine the most influential factors. The purpose of this work was to identify factors that affect the quality and safety of the finished modular building structure at various stages: production, transportation, entrance control, installation in the design position. A scientific and technical hypothesis has been compiled, which assumes an increase in efficiency in making organizational and technological decisions during the construction of buildings from large-sized models.
Key words: large-sized volume-block housing construction, modular construction, quality and safety of finished modular products.
Kuzmina Tatiana Konstantinovna, candidate of technical sciences, docent, kyzmi-najk@,mail.ru, Russia, Moscow, National Research Moscow State University of Civil Engineering,
Avetisyan Robert Tigranovich, master, robert. ave tisyan. 98@mail. ru, Russia, Moscow, National Research Moscow State University of Civil Engineering,
Mirzakhanova Aida Timurovna, master, mirzahanova-aida@rambler. ru, Russia, Moscow, National Research Moscow State University of Civil Engineering
