Современные технологии строительства быстровозводимых малоэтажных зданий повышенной заводской готовности



В статье исследуются современные технологии быстрого строительства малоэтажных зданий и сооружений различного назначения, наиболее подготовленные в заводских условиях.

Ключевые слова: быстровозводимые технологии, малоэтажное строительство, модульные здания, складные здания.

Строительство зданий малой этажности (до 3 этажей) является одним из приоритетных и востребованных направлений отрасли во всём мире. Значительный процент населения в разных странах мира проживает в отдельных домах. Среди стран ЕС 34,8 % жителей предпочитают проживать в частном доме, взамен многоквартирному жилому комплексу, а в Российской Федерации данный показатель равен 31 % [1].

В современных условиях рынка и потребности заказчиков, вектор развития технологий малоэтажного строительства направлен в первую очередь на сокращение времени производства работ.

Острая необходимость возведения зданий и сооружений в сжатые сроки возникает, когда необходимо обеспечить жильем людей в отдаленных и труднодоступных местах, занятых работой по разработке полезных ископаемых, исследованием территорий с суровыми климатическими условиями, для военных нужд. Применение современных технологий быстрого возведения зданий позволяет решить вопрос по обеспечению жильем или временным местом для пребывания граждан, пострадавших от различных чрезвычайных ситуаций, а также восстановить объекты социальной значимости: больницы, школы, детские сады и др. [2].

Здания построенные по быстрозводимым технологиям набирают широкую популярность при устройстве бытовых городков на строительной площадке, складов, торговых помещений, офисов, автомоек, гаражей и, конечно же, при строительстве индивидуальных жилых домов [3,4,5].

Понятие «быстровозводимое строительство» подразумевает, что значительная часть конструкций, деталей и систем будущего здания (сооружения) выполняются в заводских условиях с дальнейшей транспортировкой и установкой на строительной площадке [6].

К быстровозводимым технология малоэтажного строительства повышенной заводской готовности можно отнести:

1. модульные;
2. складные (трансформирующиеся).

Модульные здания .

Термин «модуль» (от лат. modulus мера) имеет значение условной единицы, являющийся определителем всех размеров сооружения или комплекса в целом. Он может быть некоторым типовым объектом, входящий в состав других, таких же унифицированных единиц, или может «существовать» обособленно и самостоятельно.

Модульные структуры широко использовались в градостроительной деятельности уже в начале II тыс. до н. э., во времена Древнего Египта, где нашли древний горд Кахун, имеющий прямоугольную застройку, улицы которого образуют сетку с постоянным шагом [7].

Широкое развитие модульных конструкций в строительстве имеет начало в первой половине 20 века в США, затем технологии распространились в странах Европы, в том числе и СССР.

На сегодняшний день наиболее распространенными видами малоэтажных модульных конструкций являются:

1. панельные;
2. блочные:
   1. объемно-модульные;
   2. контейнерные.

Основными конструктивными элементами панельной модульной системы являются панели, изготавливаемые в заводских условиях в соответствии с требованиями проекта, как продемонстрировано на рисунке 1.

Рис. 1. Изготовление стеновой панели в заводских условиях строительной компанией «ТАМАК»

Панели являются многослойной конструкцией, обеспечивающие необходимые тепло-, паро-, влаго- и шумоизоляционные свойства. В них заранее устанавливают двери, окна, а также возможна установка систем электрообеспечения, отопления, вентиляции и пр.

После изготовления панели транспортируются к месту строительства и устанавливают в проектное положение, как показано на рисунке 2.

Рис. 2. Монтаж панелей изготовленные компанией «ТАМАК»

Объемно-модульные здания возводятся путем предварительного формирования структурный пространственных единиц в заводских условиях из стали, древесины и бетона, а также в комбинациях друг с другом. В данные блоки могут заранее устанавливаться электрические, сантехнические, отопительные системы, вентиляция. Дополнительно имеется возможность произвести внутреннюю и внешнюю отделку конструкций, установить окна и дверные проемы, как продемонстрированно на рисунке 3.

Рис. 3. Установленный модуль здания компании «ПРОМСТРОЙЛЕС»

Длительное время отслужившие срок морские контейнеры для перевозки грузов отправляли на металлолом. В начале 60-х годов прошлого столетия их стали использовать, как киоски. Первый патент на дом-контейнер был зарегистрирован в 1987 году. Спустя 15 лет, благодаря усилиями американских архитекторов Адама Калкина и Мэттью Килти, было сформировано новое направление в архитектуре под названием «карго», которое популяризирует использование конструкции контейнера в качестве строительного модуля [8].

Морской контейнер представляет собой жесткую металлическую герметичную конструкцию формы вытянутого по длине параллепипеда, которая устойчива к сильному ветру и осадкам. Ширина данной конструкции равняется 2,38 м., длина — от 6,058 до 12,192 м., а высота 2,39 м.

Изначально контейнер является пустой металлической конструкцией, поэтому организации, занимающиеся строительством и проектированием зданий с использованием этого элемента, в заводских условиях выполняет все необходимые проемы, заполняют их окнами, дверьми, производят полную тепло- и звукоизоляцию всех поверхностей. Снаружи производят декоративную отделку, а внутри оснащают объект электрикой, разводкой труб водоснабжения и водоотведения, системами отопления, вентиляции и т. д. [9].

Несмотря на изначальную типизацию конструкции контейнера, архитекторам удается воплощать проекты зданий с разнообразной конфигурацией, внутренней планировкой, экстерьера фасадов и внутренней отделкой. Реализованные проекты представлены на рисунках 4,5.

Рис. 4. РиДом в Бруклине по проекту LOT-EK

Рис. 5. Особняк Redondo Beach House в Южной Калифорнии, Питер Демария (Peter DeMaria)

Складные (трансформируемые) здания.

Технологии складных (трансформируемых) зданий являются одними из самых современных среди быстровозводимых малоэтажных конструкций. Суть технологий в том, что на этапе конвейера на заводе создается конструкция, которая имеет возможность трансформироваться в транспортировочный пакет или же модуль, который можно будет с помощью минимальных сил механизации разложить и поставить в проектное положение на строительной площадке.

Большой вклад в развитие данной технологии внес Плешивцев Александр Александрович. В своей работе [10] он подробно описывает технологию возведения трансформируемого здания из сэндвич-панелей. Основной идей проекта является формирование конструкций здания на конвейере в транспортировочный пакет, возможное за счет шарнирных узлов сооружения, транспортировка на строительную площадку и монтаж пакета с помощью автокрана в проектное положение.

Американская компания BOXABL основанная в 2017 году занимается производством складных домов «Boxable Casita» — это конструкция 5,7 на 5,7 метров, высотой 2,9 метров. Трансформируемый дом компании BOXABL представлен на рисунке 6.

Рис. 6. Складной дом «Boxable Casita»

Одной из главных особенностей этого здания является скорость «раскладывания» и фиксации здания, которая равняется 48 минутам. Эти сооружения можно ставить друг на друга и конфигурировать от 2-х до 5-ти этажей, как конструктор.

Основные материалы, задействованные в производстве домов «Boxable Casita» — это сталь, бетон, пеноизоляция и ламинированные панели. По умолчанию завод оснащает свой дом полностью внутренней отделкой, электрикой, сантехникой, мебелью, предметами быта в различных конфигурациях, а также есть различные виды планировок и разделения зон в здании [11].

В заключение необходимо указать, что модульное строительство, а также возведение складных зданий имеют схожие достоинства и недостатки технологий.

К преимуществам можно отнести:

1. возможность строительства и эксплуатации в любых климатических условиях;
2. определенный бюджет строительства и сумма инвестиций в проект;
3. сжатые сроки строительства;
4. малый удельный вес конструкций;
5. возможность монтажа конструкций на минимально подготовленную территорию строительства;
6. разнообразие модификаций конструкции, планировок, отделки, технического оснащения и пр.

К условным несовершенствам технологии относятся:

1. ограниченный срок эксплуатации (50–75 лет);
2. большие затраты на транспортировку, если элементы нестандартного размера.

Литература:

1. Какое жилье предпочитают европейцы в разных странах. — Текст: электронный // Коммерсант: [сайт]. — URL: https://www.kommersant.ru/doc/4847139 (дата обращения: 10.03.2022).
2. Никитин, В. В. Технологии строительства быстровозводимых зданий в условиях ЧС / В. В. Никитин // Тенденции развития науки и образования. — 2021. — № 79–2. — С. 84–86. — DOI 10.18411/trnio-11–2021–67.
3. Мушинский, А. Н. Строительство быстровозводимых зданий и сооружений / А. Н. Мушинский, С. С. Зимин // Строительство уникальных зданий и сооружений. — 2015. — № 4(31). — С. 182–193.
4. Суслов, Я. О. Строительство зданий и сооружений с применением быстровозводимых технологий / Я. О. Суслов, К. И. Тощаков, Н. В. Дорофеева // Молодежь и XXI век — 2019: материалы IX Международной молодежной научной конференции, Курск, 21–22 февраля 2019 года. — Курск: Закрытое акционерное общество «Университетская книга», 2019. — С. 190–193.
5. Чернова, Е. Д. Быстровозводимые технологии в малоэтажном жилом домостроении / Е. Д. Чернова // Наука молодых — будущее России: сборник научных статей 3-й Международной научной конференции перспективных разработок молодых ученых: в 6 томах, Курск, 11–12 декабря 2018 года. — Курск: Закрытое акционерное общество «Университетская книга», 2018. — С. 300–303.
6. Гусейнов, Д. А. Изучения понятия быстровозводимых сооружений / Д. А. Гусейнов // Актуальные научные исследования в современном мире. — 2021. — № 11–9(79). — С. 58–61.
7. Лошаков, П. И. Модульные структуры как метод организации архитектурной среды / П. И. Лошаков // Строительные материалы и изделия. — 2022. — Т. 5. — № 1. — С. 38–53. — DOI 10.34031/2618–7183–2022–5–1–54–59.
8. Дома из грузовых контейнеров: вдохновляющие примеры. — Текст: электронный // ELLEDECORATION: [сайт]. — URL: https://www.elledecoration.ru/news/architecture/maersk-vmesto-kirpicha-doma-iz-gruzovyh-konteinerov-id6756961/ (дата обращения: 11.03.2022).
9. Печерский, К. СПИСАТЬ НА БЕРЕГ! / К. Печерский. — Текст: электронный // ZAGGO.RU: [сайт]. — URL: https://www.zaggo.ru/article/stroitel_stvo/obshee/doma_iz_morskih_kontejnerov_bystro_stroyatsya_ne_trebuyut_kapital_nogo_fundamenta_mogut_rasti_vverh_.html (дата обращения: 11.03.2022).
10. Плешивцев Александр Александрович. Технология возведения трансформируемых малоэтажных зданий из сэндвич-панелей: автореферат дис.... кандидата технических наук: 05.23.08 / Плешивцев Александр Александрович; [Место защиты: Моск. гос. строит. ун-т]. — Москва, 2017. — 24 с.
11. BOXABL: [сайт]. — URL: https://www.boxabl.com (дата обращения: 12.03.2022).