Швидкомонтовані будівлі та модульне будівництво, Стаття в журналі «Молодий ученый»
Рубрика: Технічні науки
Бібліографічний опис:
Останніми роками модульне домобудування швидко збільшує свої обсяги, створюючи конкуренцію іншим видам будівництва. У статті розглядається технологія модульного будівництва малоповерхових будівель, дано короткий опис основних систем будівництва будівель, що швидко зводяться.
Ключові слова: швидкобудуюємі будівлі, модульні будівлі, каркасно-щитовий метод, збірно-щитовий метод, ЛСТК, метод незнімної опалубки
В останнє десятиліття Міністерством регіонального розвитку було запропоновано Державну програму України «Забезпечення доступним та комфортним житлом та комунальними послугами громадян України». Державна програма є стратегією розвитку промисловості будівельних матеріалів та індустріального домобудування, які ведуть не тільки до формування ринку доступного житла із забезпеченням комфортних та якісних умов проживання громадянам Укаїни, а також для створення умов для розвитку масового будівництва житла економ класу [1].
У 2011 р. частка малоповерхового будівництва перевищила 50% рубеж. За оцінками Міністерства регіонального розвитку, до 2020 р. частка малоповерхового будівництва сягне 81,3 %.
Ця актуальна проблема може бути успішно вирішена шляхом будівництва швидкомонтованих будівель.
Огляд літератури
В даний час проблема проектування, будівництва та експлуатації швидкомонтованих комплексів надзвичайно актуальна для України та зарубіжних країн також. Даною проблемою активно займаються численні навчальні, наукові та проектні установи Мінбуду, Міноборони, МНС та інших федеральних та територіальнихвідомств [2]. Значний внесок у розвиток конструкцій, що швидко будуються, зробили такі вчені як Шнітковський А. Ф., Васильєв А. І., Рибаков В. А., Жмарін Є. Н., Адам Ф. М. та ін.
Широке застосування швидкомонтованих конструкцій у будівництві в Україні стримується відсутністю норм щодо їх розрахунку та проектування.
Основні види швидкомонтованих будівель
Швидкомонтовані будівлі та споруди - об'єкти, конструкції яких забезпечують їх оперативний монтаж з термінами, значно меншими порівняно з нормативною тривалістю будівництва [2].
До житла, що швидко зводиться, відносяться будинки зі спеціальних, в основному, некапітальних конструкцій, які дозволяють побудувати будинок у строки, значно менші, ніж це передбачено для порівнянних капітальних конструкцій за нормами тривалості будівництва. Вони не розраховані на наступні розбирання, транспортування та монтаж, а термін їхньої служби може бути аналогічний терміну служби капітальних будинків [3].
Існують такі основні технології зведення швидкомонтованих будинків:
Безкаркасні панельні (збірно-щитові)
Каркасно-монолітні (метод незнімної опалубки)
Каркасно-щитовий метод будівництва є одним з типів швидкомонтованих будівель і споруд. Конструктивні рішення таких будинків дозволяють створити комфортне внутрішнє середовище та забезпечити достатню довговічність конструкцій, технологічність будівництва та відносно невисоку вартість. Основою несучого кістяка таких будівель можуть бути дерев'яні або сталеві елементи, причому, у разі застосування деревини використовуються як звичайні дошки, так і складові дерев'яні двотаври, а сталеві каркаси, в основному, виконуються з так званих легких сталевих тонкостінних конструкцій (ЛСТК).
Каркасно-щитові будинки з деревини у більшості випадків виготовляються на спеціалізованих підприємствах. Всі деталі будови виготовляються в заводських умовах з високою точністю та надходять на будівельний майданчик повністю готові для встановлення [4]. Суть каркасно-щитового будівництва зводиться до того, що стіни будинку будуються на заздалегідь прорахованій «хребетно-реберній» конструкції. У традиційній європейській технології як несучий каркас виступали дерев'яні балки, а як стінові наповнювачі використовувалися найрізноманітніші матеріали мінерального походження. Традиційною основою для обробки з цегли є цементно-стружкова плита (ЦСП), сайдинг або дерев'яна вагонка, допускають інші варіанти [5].
Перевагами каркасно-щитових конструкцій є: швидкість зведення (від 4-6 тижнів завдяки автоматизації та відточеності технологічного процесу), легкість конструкцій, простота монтажу, не вимагає усадки на відміну від зроблених з колод і брусових будинків, високі теплоізоляційні властивості каркасної конструкції, при відносно низькій товщині стін (25см). До недоліків відносять: каркасні будинки менш екологічні, ніж інші види, внаслідок синтетичних матеріалів утеплювача та утруднений повітрообмін та обмін вологою.
Каркасна система з ЛСТК:
В даний час однією з технологій будівництва швидкобудуюємі споруд є каркасна система з легких сталевих тонкостінних конструкцій (ЛСТК), утеплювача, облицювальних листів і пароізоляційних плівок, яка завойовує в нашій країні все нових і нових шанувальників і активно впроваджується на будівельному ринку. Основним елементом технології є холоднокатаний термопрофіль та легкі балки з тонкого оцинкованого листа,які можуть бути використані як для збирання цільного каркасу будівлі, так і для монтажу окремих елементів:
зовнішніх і внутрішніх стін, перегородок,
кроквяних конструкцій мансард, дахів та інших споруд. [6]
Основними перевагами способу будівництва за технологією ЛСТК є: швидкість зведення (термін зведення будівлі з ЛСТК 4-5 місяців), легкість і простота монтажу (при будівництві потрібно 3-4 робочих.), відсутність усадки фундаменту в період будівництва та експлуатації, всесезонний монтаж , відсутність важкої техніки під час будівництва, сейсмостійкість.
До недоліків ЛСТК відносять: пожежонебезпечність при необхідній відсутності захисту конструкції, проектування та монтаж будівель (особливо будівель з фермовими конструкціями) з ЛСТК повинні проводитись фахівцями високої кваліфікації (ціною помилки може бути обвалення конструкцій), специфічною проблемою для українського ринку ЛСТК є відсутність норм проектування будівель [7].
Панельні (збірно-щитові) будинки:
У 30-х роках минулого століття у США вперше було запропоновано будувати будинки із сендвіч-панелей. Найбільшого розвитку канадська технологія досягла після винаходу SIP-панелі (Structural Insulated Panel) — конструкційної теплоізолюючої панелі (СІП-панелі), в якій стали застосовуватися сучасні матеріали: як огороджувальний і силовий елемент — плити OSP-3, а як утеплювач — пінополістирол. .
Спочатку виготовляються SIP-панелі на спеціальному устаткуванні, а потім, на спеціальному розпилювальному (розкроювальному) верстаті вони ріжуться (розкроюються) під необхідні розміри відповідно до робочого проекту конкретного будинку і в них вшивається заставний (калібрований) брус, який забезпечує з'єднання панелей.Набір таких панелей та утворюють домокомплект. Технологія будівництва SIP є безкаркасною. Каркас будівлі утворюють ОСП-плити та дерев'яні бруси, що застосовуються для з'єднання панелей. А пінополістирол усередині SIP-панелі є утеплювачем. На цьому заснована важлива перевага SIP технології над іншими каркасно-панельними технологіями - швидкість будівництва, тому що немає необхідності спочатку зводити каркас будинку, а потім утеплювати його.
Основним недоліком цього методу є горючість [8].
Метод незнімної опалубки:
Технологія зведення будівельних конструкцій із застосуванням незнімної опалубки понад 30 років використовується в США, Канаді та країнах Європи. В Україні будинку з незнімної опалубки будуються вже близько 10 років, вони чудово себе зарекомендували. Основною перевагою застосування технології незнімної опалубки є можливість будівництва багатошарової конструкції з необхідною теплоізоляцією за один технологічний цикл. Тобто стіна виходить відразу «теплою» і не потрібні додаткові витрати на роботи з утеплення, отже будівництво виходить більш економічним.
Незнімна опалубка - панелі або блоки з різних матеріалів, які монтуються в єдину конструкцію опалубки, яка після закінчення монтажу заповнюється бетоном. Опалубка прискорює і полегшує будівництво рахунок об'єднання кількох етапів будівництва одному технологічному циклі (несуча стіна з необхідним опором теплопередачі зводиться за технологічний етап). Незнімна опалубка після схоплювання в ній бетону стає частиною конструкції стіни будівлі. Розрізняють кілька різних видів незнімної опалубки для створення несучих конструкцій: блоки із спіненого полістиролу з пустотами, облицювальнанезнімна опалубка, незнімна опалубка за технологією «PLASTBAU-3», армовані панелі (армопанель), деревобетонні панелі або блоки (арболіт) [9].
Перевагами методу незнімної опалубки є: простота монтажу, швидкість зведення, мала ціна, конструкції є жорсткими та несучими, чудова тепло- та звукоізоляція. До недоліків відносять: низьку шумоізоляцію, не доступність, потрібне оздоблення, сезонні обмеження будівництва, висока вологість, обов'язкове заземлення/занулення будинку [10].
Модульні швидкобудуюємі будівлі
Мал. 1. Варіант модульної швидкобудівельної будівлі DUBLDOM (Україна)
Мобільна (інвентарна) будівля або споруда - будівля або споруда комплектного заводського постачання, конструкція якого забезпечує можливість його передислокації [11]. При цьому конструктивні рішення елементів, вузлів та будівельні матеріали дозволяють здійснювати багаторазові процеси демонтажу, транспортування та монтажу на нових місцях експлуатації. Модульні швидкобудуюємі будівлі можуть проводитися в непереміщуваному або мобільному виконанні. Це універсальні конструкції, що складаються з міцного каркасу, що огороджують елементів та покрівлі [12].
Сьогодні інвестори серйозно замислилися над запровадженням 100% модулів у масове житлове будівництво. Так, спільний проект групи «СВЕЗА» та КНАУФ — ТОВ «Новий Дім» планує з 2017 року впровадитись у цю нішу та за кілька років зайняти лідируючі позиції у сегменті модульного будівництва, щорічно виробляючи понад 1 млн. кв. м. житла.
Деякі регіони вже звернули увагу на модульний потенціал — влада Архангельської області планує побудувати за модульною технологією кілька сотень тисяч квадратних метрів у рамках програм «Житло для українськоїсім'ї» та «Переселення громадян з аварійного та ветхого фонду».
Модульне будівництво та серійне виробництво типових будівельних матеріалів дозволяють зводити житло за індивідуальними проектами в індустріальних масштабах. Таким чином, житло може зовні відповідати індивідуальним вимогам покупця, і водночас складатися з набору стандартних елементів [13].
У вітчизняній практиці будівельного виробництва існує велика різноманітність мобільних будівель та споруд (МЗС), що відрізняються габаритами, конструктивною схемою та застосовуваними матеріалами [14].
Найголовнішими елементами швидкомонтованих модульних будівель є так звані блок-модулі конкретних розмірів, які дозволяють будувати споруди з необхідними розмірами. На будівельний майданчик готовий модульний блок доставляється у стані повної чи часткової складання повністю підготовлених елементів конструкції. На самому майданчику потрібно лише спорудження фундаменту. Найчастіше це дрібнозаглиблені чи незаглиблені типи фундаментів: стрічкові, плитні чи стовпчасті. Модульні будівлі відносяться до тимчасових будов, можуть встановлюватися без фундаменту (переважно до трьох поверхів), можуть легко демонтуватися та перевозитися на інше місце. Виготовляються в різному виконанні для будь-яких кліматичних умов, відповідають усім пожежним та санітарним вимогам, мають систему опалення та вентиляції, сантехніку та електрообладнання.
Для виготовлення модулів використовують такі види матеріалів: метал (блок-контейнери, побутівки, нестандартні конструкції); дерево (блоки з профільованого бруса, оциліндрованої колоди або дерево-щитових матеріалів); бетонні конструкції (армовані бетонні плити або модульні конструкції із пористих бетонів).
Найголовніша перевага модульних будівель - це їх мобільність, швидкість розгортання, двоповерхова тимчасова будівля може бути зібрана протягом декількох днів, також перевагою даного методу є: можливість встановлення в місцях, де звичайне будівництво утруднене або неможливо, високий рівень заводської готовності, застосування сучасних оздоблювальних матеріалів, висока якість виконання, стійкість до сейсмічним та сніговим навантаженням.
Недоліками модульних будівель є: можливість погіршення теплоізолюючих і міцнісних властивостей через кілька десятків років експлуатації, небажаність спорудження швидкобудуюємі конструкції в регіонах з підвищеною вологістю, а також з дуже низькими зимовими температурами, складність монтажу передбачає проведення робіт тільки високопрофесійною бригадою [7].
Висновок
Головною перевагою швидкобудівельного будинку є, звичайно ж, швидкість зведення, яка не залежить від пори року, що важливо. З появою на сучасному будівельному ринку нових матеріалів для внутрішнього та зовнішнього оздоблення модулів будівництво за модульною технологією поступово витісняє застарілі способи капітального будівництва при зведенні малоповерхових будівель та споруд. Експерти вважають, що модульна технологія має майбутнє, хоча й конкуренція з традиційними методами будівництва буде нелегкою. Будівництво в принципі — найконсервативніша галузь народного господарства. Як кажуть, альтернативному виду будівництва знадобиться час, щоб будівельники та споживачі до нього звикли та прийняли.