Последние годы модульное домостроение быстро наращивает свои объемы, создавая конкуренцию другим видам строительства. В статье рассматривается технология модульного строительства малоэтажных зданий, дано краткое описание основных систем строительства быстровозводимых зданий.
Ключевые слова: быстровозводимые здания, модульные здания, каркасно-щитовой метод, сборно-щитовой метод, ЛСТК, метод несъемной опалубки
В последнее десятилетие Министерством регионального развития была предложена Государственная программа Российской Федерации «Обеспечение доступным и комфортным жильем и коммунальными услугами граждан Российской Федерации». Государственная программа представляет собой стратегию развития промышленности строительных материалов и индустриального домостроения, которые ведут не только к формированию рынка доступного жилья с обеспечением комфортных и качественных условий проживания гражданам России, а так же для создания условий для развития массового строительства жилья эконом класса [1].
В 2011 г. доля малоэтажного строительства перешагнула 50 % рубеж. По оценкам Министерства регионального развития к 2020 г. доля малоэтажного строительства достигнет 81,3 %.
Эта актуальная проблема может быть успешно решена путем строительства быстровозводимых зданий.
Обзор литературы
В настоящее время проблема проектирования, строительства и эксплуатации быстровозводимых комплексов чрезвычайно актуальна для России и зарубежных стран также. Данной проблемой активно занимаются многочисленные учебные, научные и проектные учреждения Минстроя, Минобороны, МЧС и других федеральных и территориальных ведомств [2]. Значительный вклад в развитие быстровозводимых конструкций внесли такие ученые как Шнитковский А. Ф., Васильев А. И., Рыбаков В. А., Жмарин Е. Н., Адам Ф. М. и др.
Широкое применение быстровозводимых конструкций в строительстве в России сдерживается отсутствием норм по их расчету и проектированию.
Основные виды быстровозводимых зданий
Быстровозводимые здания и сооружения — объекты, конструкции которых обеспечивают их оперативный монтаж со сроками, значительно меньшими по сравнению с нормативной продолжительностью строительства [2].
К быстровозводимому жилищу относятся дома из специальных, в основном, некапитальных конструкций, которые позволяют построить дом в сроки, значительно меньшие, чем это предусмотрено для сопоставимых капитальных конструкций по нормам продолжительности строительства. Они не рассчитаны на последующие разборки, транспортирование и монтаж, а срок их службы может быть аналогичен сроку службы капитальных домов [3].
Существуют следующие основные технологии возведения быстровозводимых домов:
Каркасно-щитовые (каркасно-панельные)
Бескаркасные панельные (сборно-щитовые)
Каркасно-рамочные
Каркасно-монолитные (метод несъёмной опалубки)
Блочно-модульные
Каркасно-щитовая система:
Каркасно-щитовой метод строительства является одним из типов быстровозводимых зданий и сооружений. Конструктивные решения таких домов позволяют создать комфортную внутреннюю среду и обеспечить достаточную долговечность конструкций, технологичность строительства и относительно невысокую стоимость. Основой несущего остова таких зданий могут быть деревянные или стальные элементы, причем, в случае применения древесины используются как обычные доски, так и составные деревянные двутавры, а стальные каркасы, в основном, выполняются из так называемых легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК).
Каркасно-щитовые дома из древесины в большинстве случаев производятся на специализированных предприятиях. Все детали строения изготавливаются в заводских условиях с высокой точностью и поступают на строительную площадку полностью готовые для установки [4]. Суть каркасно-щитового строительства сводится к тому, что стены дома возводятся на заранее просчитанной «хребетно-реберной» конструкции. В традиционной европейской технологии в качестве несущего каркаса выступали деревянные балки, а в качестве стеновых наполнителей использовались самые разнообразные материалы минерального происхождения. Традиционным основанием для отделки из облицовочного кирпича является цементно-стружечная плита (ЦСП), сайдинг или деревянная вагонка, допускают другие варианты [5].
Преимуществами каркасно-щитовых конструкций являются: быстрота возведения (от 4–6 недель благодаря автоматизации и отточенности технологического процесса), лёгкость конструкций, простота монтажа, не требует усадки в отличии от бревенчатых и брусовых домов, высокие теплоизоляционные свойства каркасной конструкции, при относительно низкой толщине стен (25см). К недостаткам относят: каркасные дома менее экологичны, чем другие виды, по причине синтетических материалов утеплителя и затрудненный воздухообмен и обмен влагой.
Каркасная система из ЛСТК:
В настоящее время одной из технологий строительства быстровозводимых сооружений является каркасная система из легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК), утеплителя, облицовочных листов и пароизоляционных пленок, которая завоевывает в нашей стране все новых и новых поклонников и активно внедряется на строительном рынке. Основным элементом технологии являются холоднокатаный термопрофиль и легкие балки из тонкого оцинкованного листа, которые могут быть использованы как для сборки цельного каркаса здания, так и для монтажа отдельных элементов:
наружных и внутренних стен, перегородок,
междуэтажных перекрытий,
стропильных конструкций мансард, крыш и других сооружений. [6]
Основными достоинствами способа строительства по технологии ЛСТК являются: быстрота возведения (срок возведения здания из ЛСТК 4–5 месяцев.), лёгкость и простота монтажа (при строительстве требуется 3–4 рабочих.), отсутствие усадки фундамента в период строительства и эксплуатации, всесезонный монтаж, отсутствие тяжёлой техники при строительстве, сейсмоустойчивость.
К недостаткам ЛСТК относят: пожароопасность при необходимой отсутствии защиты конструкции, проектирование и монтаж зданий (в особенности, зданий с ферменными конструкциями) из ЛСТК должны проводится специалистами высокой квалификации (ценой ошибки может быть обрушение конструкций), специфической проблемой для российского рынка ЛСТК является отсутствие норм проектирования зданий [7].
Панельные (сборно-щитовые) дома:
В 30-х годах прошлого века в США впервые было предложено строить дома из сэндвич-панелей. Наибольшего развития канадская технология достигла после изобретения SIP-панели (Structural Insulated Panel) — конструкционной теплоизолирующей панели (СИП-панели), в которой стали применяться современные материалы: в качестве ограждающего и силового элемента — плиты OSP-3, а в качестве теплоизолятора — пенополистирол.
Вначале производятся SIP -панели на специальном оборудовании, а затем, на специальном распиловочном (раскроечном) станке они режутся (раскраиваются) под необходимые размеры в соответствии с рабочим проектом конкретного дома и в них вшивается закладной (калиброванный) брус, который обеспечивает соединение панелей. Набор таких панелей и образуют домокомплект. Технология строительства SIP является бескаркасной. Каркас здания образуют ОСП-плиты и деревянные брусья, применяемые для соединения панелей. А пенополистирол внутри SIP -панели, является утеплителем. На этом основано важное преимущество SIP технологии над другими каркасно-панельными технологиями — скорость строительства, т. к. нет необходимости вначале возводить каркас дома, а затем его утеплять.
Основным недостатком данного метода является горючесть [8].
Метод несъёмной опалубки:
Технология возведения строительных конструкций с применением несъемной опалубки более 30 лет благополучно используется в США, Канаде и странах Европы. В России дома из несъемной опалубки строятся уже около 10 лет, они прекрасно себя зарекомендовали. Основным преимуществом применения технологии несъемной опалубки является возможность возведения многослойной конструкции с необходимой теплоизоляцией за один технологический цикл. То есть стена получается сразу «теплой» и не требуется дополнительных затрат на работы по утеплению, следовательно строительство получается более экономичным.
Несъемная опалубка— панели или блоки из различных материалов, которые монтируются в единую опалубочную конструкцию, которая после окончания монтажа заполняется бетоном. Опалубка ускоряет и упрощает строительство за счёт объединения нескольких этапов строительства в одном технологическом цикле (несущая стена с нужным сопротивлением теплопередаче возводится за один технологический этап). Несъёмная опалубка после схватывания в ней бетона становится частью конструкции стены здания. Различают несколько различных видов несъёмной опалубки для создания несущих конструкций: блоки из вcпененного пoлиcтирола с пуcтотами, облицовочная неcъемная опалубка, неcъемная oпалубка по технологии «PLASTBAU-3», армированные панели (армопанель), деревoбетонные панели или блoки (арболит) [9].
Преимуществами метода несъёмный опалубки являются: простота монтажа, скорость возведения, малая цена, конструкции являются жесткими и несущими, прекрасная тепло- и звукоизоляция. К недостаткам же относят: низкую шумоизоляцию, не доступность, требуется отделка, сезонные ограничения строительства, высокая влажность, обязательное заземление/зануления дома [10].
Модульные быстровозводимые здания
Рис. 1. Вариант модульного быстровозводимого здания DUBLDOM (Россия)
Мобильное (инвентарное) здание или сооружение — здание или сооружение комплектной заводской поставки, конструкция которого обеспечивает возможность его передислокации [11]. При этом конструктивные решения элементов, узлов и строительные материалы позволяют осуществлять многократные процессы демонтажа, транспортирования и монтажа на новых местах эксплуатации. Модульные быстровозводимые здания могут производиться в неперемещаемом или мобильном выполнении. Это универсальные конструкции, состоящие из прочного каркаса, ограждающих элементов и кровли [12].
Сегодня инвесторы серьезно задумались над внедрением 100 % модулей в массовое жилищное строительство. Так, совместный проект группы «СВЕЗА» и КНАУФ — ООО “Новый Дом” планирует с 2017 года внедриться в эту нишу и за несколько лет занять лидирующие позиции в сегменте модульного строительства, ежегодно производя более 1 млн. кв. м. жилья.
Некоторые регионы уже обратили внимание на модульный потенциал — власти Архангельской области планируют построить по модульной технологии несколько сотен тысяч квадратных метров в рамках программ «Жилье для российской семьи» и «Переселение граждан из аварийного и ветхого фонда».
Модульное строительство и серийное производство типовых строительных материалов позволяют возводить жилье по индивидуальным проектам в индустриальных масштабах. Таким образом, жилье может внешне отвечать индивидуальным требованиям покупателя, и в то же время — состоять из набора стандартных элементов [13].
В отечественной практике строительного производства существует большое разнообразие мобильных зданий и сооружений (МЗС), отличающихся габаритами, конструктивной схемой и применяемыми материалами [14].
Самыми главными элементами быстровозводимых модульных зданий являются так называемые блок-модули конкретных размеров, которые позволяют выстраивать сооружения с необходимыми размерами. На строительную площадку готовый модульный блок доставляется в состоянии полной либо частичной сборки полностью подготовленных элементов конструкции. На самой площадке требуется только сооружения фундамента. Чаще всего это мелкозаглубленные или незаглубленные типы фундаментов: ленточные, плитные или столбчатые. Модульные здания относятся к временным строениям, могут устанавливаться без фундамента (преимущественно до трёх этажей), могут легко демонтироваться и перевозиться на другое место. Изготавливаются в различном исполнении для любых климатических условий, отвечают всем пожарным и санитарным требованиям, имеют систему отопления и вентиляции, сантехнику и электрооборудование.
Для изготовления модулей используют следующие виды материалов: металл (блок-контейнеры, бытовки, нестандартные конструкции); дерево (блоки из профилированного бруса, оцилиндрованного бревна или древесно-щитовых материалов); бетонные конструкции (армированные бетонные плиты или модульные конструкции из ячеистых бетонов).
Самое главное преимущество модульных зданий — это их мобильность, скорость развертывания, двухэтажное временное здание может быть собрано в течение нескольких дней, также преимуществом данного метода является: возможность установки в местах, где обычное строительство затруднено или невозможно, высокая степень заводской готовности, применение современных отделочных материалов, высокое качество исполнения, стойкость к сейсмическим и снеговым нагрузкам.
Недостатками у модульных зданий являются: возможность ухудшения теплоизолирующих и прочностных свойств через несколько десятков лет эксплуатации, нежелательность сооружения быстровозводимые конструкции в регионах с повышенной влажностью, а также с очень низкими зимними температурами, сложность монтажа предполагает проведение работ только высокопрофессиональной бригадой [7].
Вывод
Главным достоинством быстровозводимого здания является, конечно же, скорость возведения, не зависящая от времени года, что немаловажно. С появлением на современном строительном рынке новых материалов для внутренней и внешней отделки модулей строительство по модульной технологии постепенно вытесняет устаревшие способы капитального строительства при возведении малоэтажных зданий и сооружений. Эксперты считают, что у модульной технологии есть будущее, хотя и конкуренция с традиционными методами строительства будет нелёгкой. Строительство в принципе — самая консервативная отрасль народного хозяйства. Как говориться, альтернативному виду строительства понадобится время, чтобы строители и потребители к нему привыкли и приняли.
Литература:
- Постановление правительства РФ от 15 апреля 2014 г. № 323 Об утверждении государственной программы Российской Федерации «Обеспечение доступным и комфортным жильем и коммунальными услугами граждан Российской Федерации»
- Асаул А. Н., Казаков Ю. Н., Быков В. Л., Князев И. П., Ерофеев. Теория и практика использования быстровозводимых зданий — Санкт-Петербург, «Гуманистика», 2004–472 с.
- Заренков В. А., Казаков Ю. Н., Шнитковский А. Ф. Индивидуальные жилые дома — Санкт-Петербург. 1999–269 c.
- Вержбовский Г. Б., Колесова Е. В. Легкокаркасные металлодеревянные здания// Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» № 3 2012
- Ларионов И. И. Каркасно-щитовое строительство // Журнал Каталог Проектов, 2004. № 2 (23)
- Жмарин Е. Н., Рыбаков В. А. ЛСТК — инструмент для реализации программы доступное и комфортное жилье…». // CтройПРОФИль № 6(60) 2007
- Мушинский А. Н., Зимин С. С. Строительство быстровозводимых зданий и сооружений // Строительство уникальных зданий и сооружений. 4(31).2015
- http://ecopan50.ru
- Пархоменко О. И. Системы несъемной опалубки в гражданском строительстве. Диссертация на соискание степени магистра техники и технологии.
- Вильман Ю. А. Технология строительных процессов и возведение зданий. Современные прогрессивные методы. — М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2005–336 c.
- ГОСТ 25957–83. Здания и сооружения мобильные (инвентарные). Классификация. Термины и определения
- Адам Ф. М. Совершенствование технологии строительства модульных быстровозводимых малоэтажных зданий. Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук
- http://ardexpert.ru Модульная архитектура будущего. Начало положено
- Васильев А. И. О состоянии проектирования и производства мобильных зданий и сооружений // Материалы научно-практической конференции «Постсоветское градостроительство». / Госстрой Росси ГУП НИИП Градостроительства. СПб, 2001. — 207c.
